EP0100978B1

EP0100978B1 - Hydraulisch betätigbares Gerät zum mechanischen Zerlegen von Gestein

Info

Publication number: EP0100978B1
Application number: EP83107516A
Authority: EP
Inventors: Friedhelm Porsfeld
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1982-07-30
Filing date: 1983-07-29
Publication date: 1986-06-04
Also published as: ATE20266T1; DE3228433A1; EP0100978A1; DE3228433C2; DE3363927D1

Description

Die Erfindung betrifft ein Gerät zum mechanischen Zerlegen von Gestein gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Derartige Geräte sind allgemein bekannt (DE-B-1 254 562; DE-C-1 783 155). Mit derart ausgebildeten, relativ handlichen Geräten können Kräfte in der Grössenordnung von 300 t und mehr erzeugt werden. Die Verwendung von Sprengstoffen ist zum Herauslösen von Gesteinsbrocken oder Zerlegen derselben nicht mehr erforderlich.
Problematisch ist bei den bekannten Geräten, insbesondere bei dem Gerät nach der DE-C-2 311 723, das Auswechseln der Druckbacken, das immer dann erforderlich ist, wenn nach erfolgtem Aufsprengen des Gesteins oder dgl. ein weiteres Aufweiten des gebildeten Spaltes erwünscht ist oder wenn eine beschädigte Druckbacke ersetzt werden muss. Das Auswechseln erfolgt in der Regel an der Baustelle oder im Steinbruch und sollte aus diesem Grunde einfach und rasch durchzuführen sein. Zu diesem Zweck wird in der DE-C-2 311 723 vorgeschlagen, am unteren Ende des Zylinderblocks oder an dem mit diesem verbundenen Zylinder-Unterteil einen die Kopfstücke der Druckbacken untergreifenden Quersteg einen Durchbruch vorzusehen, durch den die Kopfstücke entgegen der Arbeitsrichtung der Kolbenstange hindurchführbar und durch Verdrehen hinter dem Quersteg verriegelbar sind. Dadurch wird zwar erreicht, dass die Druckbacken von unten her in den Zylinderblock bzw. einen an diesem angebrachten Zylinder-Unterteil eingeführt und durch Verdrehen verriegelt werden können und umgekehrt. Es ist jedoch erforderlich, den Gleitkeil am freien Ende der Kolbenstange pendelnd zu befestigen, so dass er nach beiden Seiten hin verschwenkt und so eine Druckbacke nach der anderen durch Verdrehen verriegelt bzw. entriegelt werden kann. Unabhängig davon, dass das Wegschwenken des Gleitkeiles sowie das Einführen bzw. Herausziehen und Verdrehen der Druckbacken beim Einsetzen oder Entfernen relativ viel Geschicklichkeit erfordert, ist bei der bekannten Konstruktion auch noch nachteilig, dass nur Druckbacken verwendet werden können, die relativ schmal ausgebildet sind. Bei Verwendung von im Bereich des freien Endes flachen und relativ breiten Druckbacken würde der Gleitkeil ein Verdrehen und damit ein Verriegeln oder Entriegeln der Druckbacken stark behindern oder gar unmöglich machen.
Aus der DE-B-2 229 940 ist es zwar bekannt, eine der beiden Druckbacken mittels eines Querbolzens am Gehäuse eines Steinspaltgerätes zu halten derart, dass in einer äusseren Druckbackenfreigabestellung dieses Querbolzens der entsprechend zugeordnete Druckbacken ohne Drehung um seine Längsachse oder Verschwenken nach unten aus dem Gehäuse bzw. Zylinderblock herausgezogen werden kann. Diese Konstruktion hat jedoch zum einen den Nachteil, dass auch beim Auswechseln des anderen Druckbackens stets beide Druckbacken aus dem Zylinderblock nach unten herausgezogen werden müssen. Der mittels des erwähnten Querbolzens im Zylinderblock fixierte Druckbacken bestimmt nämlich zugleich die Fixierung des anderen bzw. gegenüberliegend angeordneten Druckbackens. Insofern bleibt die bekannte Konstruktion hinsichtlich des oben geschilderten Problems auf halbem Wege stehen.
Ferner ist nachteilig bei der zuletzt genannten Konstruktion, dass die am erwähnten Querbolzen eingehängte Druckbacke durch diesen in Querrichtung unverschieblich im Zylinderblock fixiert ist. Aus diesem Grunde ist es erforderlich, diese Druckbacke so elastisch auszubilden, dass sie bei Vorschub des zentralen Gleitkeiles entsprechend dem Querhub abgebogen werden kann. Dies bedeutet, dass die dem Querbolzen zugeordnete Druckbacke ganz erheblichen Belastungen ausgesetzt ist, die nach längerem Gebrauch zum Bruch im Biegeabschnitt derselben führen können, zumal der obere Befestigungsabschnitt der Druckbacke ohnehin nur als dünner Stababschnitt ausgebildet ist. Dieser ist auf keinen Fall geeignet und bestimmt für eine Durchsetzung durch einen Querbolzen nach Art eines Lagerbolzens.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Gerät der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 genannten Art zu schaffen, das sich gegenüber den bekannten Konstruktionen durch einfache Montage sowie Demontage der Druckbacken bei minimaler Belastung derselben auszeichnet.
Die Lösung dieser Aufgabe ist im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angegeben, wobei bezüglich konstruktiver Weiterbildungen auf die Unteransprüche verwiesen wird.
Die Druckbacken sind nach der Erfindung radial bzw. in Querrichtung verschiebbar, werden also keinem Biegemoment ausgesetzt. Ferner sind die Druckbacken bei der erfindungsgemässen Konstruktion einzeln und unabhängig voneinander ohne Drehung um ihre Längsachsen oder Verschwenken montierbar und demontierbar bzw. auswechselbar.
Eine besonders bevorzugte konstruktive Weiterbildung hinsichtlich der Handhabung zeichnet sich dadurch aus, dass die Steigung des Gewindes der beiden Querbolzen entgegengesetzt ist, so dass beispielsweise durch eine die beiden Querbolzen miteinander koppelnde Handhabe, z.B. ein Bügel, beide Querbolzen gleichzeitig nach innen in die Druckbacken-Einhängestellung oder umgekehrt in die Druckpacken-Freigabestellung bewegbar sind, wobei die beiden Schenkel des erwähnten Bügels zu diesem Zweck elastisch biegbar ausgebildet sein sollten. Die Entriegelung bzw. Freigabe der Druckbacken erfolgt dann durch blosses Verschwenken des mit den Querbolzen verbundenen Bügels und umgekehrt.
Da der Zylinderblock und/oder Zylinder-Unterteil aus Gewichtsgründen vorzugsweise aus Aluminium besteht, Aluminium jedoch nicht besonders verschleissfest ist, sind die Querbolzen vorzugsweise in einer auswechselbar angeordneten Lagerbüchse aus Lagerwerkstoff, wie rostfreiem Stahl oder Sintermetall, gelagert. Die Lagerbüchse kann einstückig oder zweiteilig ausgebildet sein. Vorzugsweise wird sie im Zylinderblock bzw. Zylinder-Unterteil eingeschrumpft.
Die Steigung des Gewindes der Querbolzen ist vorzugsweise relativ gross und so gewählt, dass bei einer Drehung um etwa 60° bis 100°, vorzugsweise 90°, die Querbolzen von ihrer Druckbacken-Freigabestellung in die Druckbacken-Einhängestellung gelangen und umgekehrt.
Das Querbolzen-Gewinde wird vorteilhafterweise durch eine etwa wendelförmig verlaufende Umfangsnut gebildet, in die ein im Zylinderblock oder Zylinder-Unterteil angeordneter Führungsstift eingreift, wobei die Druckbacken-Freigabestellung und Druckbacken-Einhängestellung jeweils festlegende Anschläge und ggf. Mittel (Kugelraste) zur Arretierung des Querbolzens in diesen Stellungen vorgesehen sind.
Zur Zentrierung der Druckbacken sind Federelemente vorgesehen, die aus wenigstens zwei diametral im Zylinder-Unterteil angeordneten, durch Druckfedern gegen die Aussenseiten der Druckbacken gedrückten Druckbolzen bestehen können, die gleichzeitig der Führung der Druckbacken sowie des zwischen diesen angeordneten Gleitkeiles dienen. Die Druckfedern sind dabei so dimensioniert, dass die Druckbolzen sich beim Einsetzen oder Entfernen der Druckbacken leicht zurückdrängen lassen.
Die Federelemente zur Zentrierung der Druckbacken können auch in an sich bekannter Weise (DE-B-2 403 317) aus wenigstens zwei quer zur Längserstreckung der Druckbacken im Zylinder-Unterteil angeordneten, gegen die Wirkung von vorgespannten Federn verschiebbaren Zentrierbolzen mit abgebogenen Enden bestehen, welche unter der Wirkung der Federn jeweils auf der Aussenseite einer Druckbacke aufliegen, wobei die derart ausgebildeten Zentrierbolzen um ihre eigene Achse verdrehbar sind, so dass deren abgebogene Enden zur Freigabe der Druckbacken etwa parallel zu diesen gelegen sind und wobei die Verdrehung der Zentrierbolzen in erfindungsgemässer Weiterbildung durch Zusammenwirkung der abgebogenen Enden mit entsprechend ausgebildeten Steuerabschnitten an den Druckbacken beim Herausziehen oder Einführen derselben aus bzw. in den Zylinder-Unterteil selbsttätig erfolgt.
Die Steuerabschnitte an den Druckbacken sind vorzugsweise an den Aussenseiten der Druckbacken angeordnete Ausnehmungen, in die die abgebogenen Enden der Zentrierbolzen seitlich hineinragen, wobei die den freien Stirnflächen der abgebogenen Enden der Zentrierbolzen jeweils zugewandten Seiten der Ausnehmungen Nockenflächen sind mit einem vom kopfseitigen Ende der Druckbacken ausgehend flachen Abschnitt und einem sich daran anschliessenden tieferen Abschnitt, der in Richtung zum freien Ende der Druckbacken hin durch eine sich etwa quer zur Druckbackenlängsrichtung erstreckende Anschlagfläche für das abgebogene Ende des zugeordneten Zentrierbolzens begrenzt ist.
Das abgebogene Ende des Zentrierbolzens ist aus einer Stellung quer zur Druckbackenlängsrichtung in eine Stellung zum freien Ende der Druckbacken hin um einen Winkel von etwa 50° bis 70°, vorzugsweise 60°, verschwenkbar, wobei es in die letztgenannte Stellung beim Herausziehen der zugeordneten Druckbacke aus dem Zylinder-Unterteil bzw. Zylinderblock durch den flachen Nockenabschnitt der erwähnten Ausnehmung bringbar und umgekehrt beim Einführen der Druckbacke in den Zylinder-Unterteil bzw. Zylinderblock von der ebenfalls erwähnten Anschlagfläche des tieferen Nockenabschnitts erfassbar und in die Stellung quer zur Druckbackenlängsrichtung zurückschwenkbar ist. Das Zurückschwenken des abgebogenen Endes des Zentrierbolzens in eine Stellung quer zur Druckbackenlängsrichtung wird durch einen entsprechenden Anschlag begrenzt. Das selbsttätige Verdrehen des Zentrierbolzens beim Einführen oder Herausziehen der Druckbacken in bzw. aus dem Zylinderblock bzw. Zylinder-Unterteil erleichtert zusätzlich die Handhabung des erfindungsgemässen Gerätes. Die Zentrierbolzen brauchen nicht mehr gesondert von einer Entriegelungs- in eine Zentrierstellung und umgekehrt mittels eines gesonderten Werkzeugs gebracht zu werden.
Eine weitere konstruktive Ausführungsform des erfindungsgemässen Gerätes ist dadurch gekennzeichnet, dass der Gleitkeil in an sich bekanntner Weise mit der Kolbenstange über einem sowohl sie als auch den Gleitkeil durchgreifenden, von aussen ausschlagbaren Haltebolzen verbunden ist, wobei der Bolzen in der Kolbenstange durch einen Federbügel gehalten ist, der in eine entsprechende Ringnut des Haltebolzens eingreift.
Für die Handhabung im Betrieb ist es besonders vorteilhaft, wenn zur Verstellung des Arbeitskolbens und damit des Gleitkeiles der Arbeitszylinder ein hydraulisches Steuergerät vorgeschaltet wird, mittels dem das zum Vorschub des Arbeitskolbens dienende Druckmittel vibrierend (Druckimpulse) in den Arbeitszylinder auf der dem Gleitkeil abgewandten Seite des Arbeitskolbens einführbar ist. Das Steuergerät umfasst vorzugsweise einen in einem Steuergehäuse drehbar gelagerten Drehkolben, der mit einem äusseren Drehantrieb koppelbar ist.
Bei einer bevorzugten konstruktiven Ausführungsform weist das Steuergehäuse einen Druckmitteleinlass sowie einen Druckmittelauslass auf, wobei der Druckmitteleinlass in mindestens zwei, vorzugsweise drei, Einlasskanäle unterteilt ist, diese Einlasskanäle jeweils mit einer auf dem Umfang des Drehkolbens angeordneten Ringnut kommunizieren und die Ringnuten jeweils mindestens eine seitliche Aussparung aufweisen, über die eine Fluidverbindung mit zum Druckmittelauslass führenden Auslasskanälen herstellbar ist. Die Anzahl der Auslasskanäle entspricht zwangsläufig der Anzahl der Einlasskanäle, es sei denn, dass z.B. zwei Ringnuten miteinander fluidverbunden sind.
Die Drehzahl des Drehkolbens und die Anzahl der Ringnuten sowie seitliche Aussparungen sind so gewählt, dass das in den Arbeitszylinder eingeführte Druckmittel mit einer Frequenz von mindestens etwa 1000 Hz pulsiert. Entsprechend pulsierend wird der Arbeitskolben und damit Gleitkeil vorangetrieben bzw. die in ein Bohrloch eingesetzten Druckbacken auseinandergespreizt. Versuche haben gezeigt, dass auf diese Weise äusserst exakte Bruchflächen bei geringerem Ausgangsdruck erzielt werden, wobei auch die Bruchzeiten sich dadurch erheblich reduzieren lassen. Besonders hohe Spaltleistungen erhält man dann, wenn die Druckmittelpulsation im Resonanzbereich des zu spaltenden Gesteins liegt. Die Druckmittel-Frequenz kann dabei sehr einfach durch Änderung der Drehzahl des Antriebes des Drehkolbens variiert werden.
Nachstehend werden bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemässen Gerätes anhand der beigefügten Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine erste Ausführungsform eines Steinspaltgerätes nach der Erfindung im Längsschnitt, teilweise in Ansicht,
Fig. 2 das Steinspaltgerät nach Fig. 1 im Querschnitt längs Linie A-A bei ausgefahrenem Gleitkeil,
Fig. 3 das Steinspaltgerät gemäss Fig. 1 im Querschnitt längs Linie A-A bei eingefahrenem Gleitkeil,
Fig. 4 einen Teil des Steinspaltgerätes nach Fig. 1 im Schnitt längs Linie B-B mit entriegelter, jedoch noch in Einbaulage befindlicher Druckbacken,
Fig. 5 einen Teil des Steinspaltgerätes nach Fig. 1 im Schnitt längs Linie B-B beim Einführen einer Druckbacke mit automatischer Mitnahme des abgebogenen Endes eines Zentrierbolzens,
Fig. 6 eine zweite Ausführungsform eines Steinspaltgerätes im Längsschnitt entsprechend Fig. 1,
Fig. 7 das Steinspaltgerät nach Fig. 6 im Schnitt längs Linie A-A,
Fig. 8 eine Einzelheit des Steinspaltgerätes nach den Fig. 6 und 7 in vergrössertem Massstab und Schnitt entsprechend Fig. 6,
Fig. 9 ein im Arbeitszylinder des Steinspaltgerätes nach den Fig. 1 bis 8 vorschaltbares hydraulisches Steuergerät im Längsschnitt,
Fig. 10 das Steuergerät nach Fig. 9 im Querschnitt, und
Fig. 11 einen hydraulischen Schaltplan für den hydraulischen Antrieb des Steinspaltgerätes nach den Fig. 1 bis 8.

Das in Fig. 1 dargestellte hydraulische Gerät zum mechanischen Zerlegen von Gestein umfasst einen Zylinder 1 aus Aluminium, in dem ein hydraulisch betätigbarer, nicht dargestellter Kolben mit einer Kolbenstange 3 längsbeweglich angeordnet ist, wobei die Kolbenstange 3 in einem in den Zylinder 1 eingeschraubten Zylinder-Unterteil 2 längsverschieblich geführt ist. Zum Zwecke der Führung der Kolbenstange 3 im Zylinder-Unterteil 2, der ebenfalls vorzugsweise aus Aluminium besteht, ist am freien unteren Ende der Kolbenstange 3 eine Führungshülse 5 aus verschleissfestem Lagerwerkstoff angeordnet. Die Arretierung der Lagerhülse 5 am freien unteren Ende der Kolbenstange 3 erfolgt mittels eines Haltestiftes 31 und einer Schraubenfeder 6.
Am freien unteren Ende der Kolbenstange 3 ist ein Gleitkeil 18 mittels eines sowohl ihn als auch die Kolbenstange 3 durchgreifenden Haltebolzens 4 befestigt. Der Gleitkeil 18 wirkt auf in Bohrlöcher einsetzbare, seitlich beschränkt verschiebbare und mittels verstärkter Kopfstücke 32 lösbar mit dem Zylinder-Unterteil 2 verbundene Druckbacken 17 ein, die eine der Neigung des Gleitkeiles entsprechende Schrägung aufweisen. Die Druckbacken 17 sind auf diametral im Zylinder-Unterteil 2 angeordneten Querbolzen 10 eingehängt und mit noch näher zu beschreibenden Federelementen 13, 14, 24 elastisch fixiert und zentriert. Die seitlich beschränkte Verschiebbarkeit der Druckbacken wird dadurch erreicht, dass sie auf den Querbolzen 10 verschiebbar gelagert sind, und zwar auf den jeweils innenliegenden Abschnitten 20 der Querbolzen 10, die bei der Ausführungsform nach Fig. 1 einen etwas geringeren Durchmesser aufweisen als die äusseren Abschnitte 21, die als Gewinde- und Lagerteil dienen. Die Querbolzen 10 sind in Bolzenlängsrichtung versetzbar angeordnet zwischen einer äusseren Druckbacken-Freigabestellung (in Fig. 1 unten) und einer inneren Druckbacken-Einhängestellung (Fig. 1 oben) derart, dass in ersterer die Druckbacken 17 nach unten - in Fig. 1 nach rechts - aus dem Zylinder-Unterteil 2 ohne Drehung um ihre Längsachsen oder seitliches Verschwenken herausziehbar sind und umgekehrt.
Wie die Fig. 1 sehr deutlich erkennen lässt, sind die beiden Querbolzen 10 im Zylinder-Unterteil nach Art einer Schraube zwischen Druckbacken-Freigabestellung und Druckbacken-Einhängestellung bewegbar, wobei am Umfang der jeweils äusseren Querbolzenabschnitte 21 grösseren Durchmessers eine etwa wendelförmig verlaufende Nut 23 eingefräst ist, in die ein Führungsstift 11 eingreift, wobei die Drehbewegung der Querbolzen 10 durch die stirnseitigen Enden der Nut 23 begrenzt ist. Die Arretierung der Querbolzen 10 in der Druckbacken-Freigabestellung oder Druckbacken-Einhängestellung erfolgt jeweils durch eine Kugelraste 7, 8, 9, deren federbelastete Druckkugel 9 in entsprechende Ausnehmungen am Umfang der Querbolzen 10 eingreift. Die Vorspannung der die Rastkugel 9 belastenden Feder 8 kann durch einen auf das der Kugel 9 entgegengesetzte Ende der Feder 8 einwirkenden Gewindestift 7 variiert werden. Der sich radial in die Umfangsnut 23 hineinerstreckende Führungsstift 11 ist auswechselbar im Zylinder-Unterteil 2 bzw. in der Lagerhülse 19 für die Querbolzen 10 angeordnet. Die Lagerhülse 19 für die Querbolzen 10 ist bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel einstückig ausgebildet und besteht aus einem hochverschleissfesten Lagerwerkstoff, z.B. korrosionsbeständigem Stahl oder einem Sinterwerkstoff. Die Lagerhülse 19 ist im Zylinder-Unterteil 2 eingeschrumpft.
Zur Zentrierung der beiden an den Schrägflächen des Gleitkeiles 18 anliegenden Druckbacken 17 sind Federelemente vorgesehen, die z.B. aus zwei im unteren Bereich des Zylinder-Unterteils 2 angeordneten, durch Druckfedern gegen die Aussenseiten der Druckbacken 17 gedrückten Druckbolzen bestehen können, die gleichzeitig der Führung der Druckbacken 17 sowie damit des dazwischenliegenden Gleitkeiles 18 dienen.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel bestehen die Federelemente zur Zentrierung der Druckbacken 17 aus zwei quer zur Längserstreckung der Druckbacken 17 im Zylinder-Unterteil 2 angeordneten, gegen die Wirkung von vorgespannten Federn 14 verschiebbaren Zentrierbolzen 13 mit abgebogenen Enden 24, welche unter der Wirkung der Federn 14 jeweils auf der Aussenseite einer Druckbacke 17 aufliegen, wobei die derart ausgebildeten Zentrierbolzen 13 um ihre eigene Achse verdrehbar sind, so dass deren abgebogene Enden 24 zur Freigabe der Druckbacken 17 etwa parallel zu diesen gelegen sind (vgl. Fig. 2 bis 5). Den Fig. 2 und 3 kann entnommen werden, dass die Zentrierbolzen 13 die Druckbacken 17 stets in Anlage an die beiden Schrägflächen des Gleitkeiles 18 halten.
Die Verdrehung der Zentrierbolzen 13 erfolgt bei der dargestellten Ausführungsform (siehe insbesondere Fig. 4 und 5) durch Zusammenwirkung der abgebogenen Enden 24 mit entsprechend ausgebildeten Steuerabschnitten an den Druckbacken 17 beim Herausziehen oder Einführen derselben aus bzw. in den Zylinder-Unterteil 2. Die Steuerabschnitte an den Druckbacken 17 sind an den Aussenseiten der Druckbacken 17 angeordnete Ausnehmungen 25, in die die abgebogenen Enden 24 der Zentrierbolzen 13 seitlich hineinragen (siehe Fig.2 und 3), wobei die den freien Stirnflächen der abgebogenen Enden 24 der Zentrierbolzen 13 jeweils zugewandten Seiten der Ausnehmungen 25 Nockenflächen sind, die definiert sind durch einen vom kopfseitigen Ende der Druckbacken 17 ausgehend flachen geradlinigen Abschnitt 26 und einen sich daran anschliessenden tieferen Abschnitt 27, der in Richtung zum freien Ende der Druckbacken 17 hin durch eine sich etwa quer zur Druckbackenlängsrichtung erstreckende Anschlagfläche 28 für das abgebogene Ende 24 des zugeordneten Zentrierbolzens 13 begrenzt ist (Fig. 4 und 5). Die Nockenflächen 25 besitzen etwa die Kontur eines Kranhakens.
Wie die Fig. 4 und 5 erkennen lassen, ist das abgebogene Ende 24 des Zentrierbolzens 13 aus einer Stellung quer zur Druckbacken-Längsrichtung in eine Stellung zum freien Ende der Druckbacken 17 hin um einen Winkel von etwa 60° verschwenkbar, wobei es in die letztgenannte Stellung beim Herausziehen der zugeordneten Druckbacke 17 aus dem Zylinder-Unterteil 2 durch den flachen Nockenabschnitt 26 bringbar ist. Dabei ragt der freie Abschnitt des abgebogenen Endes 24 des Zentrierbolzens 13 noch etwas in den Druckbacken-Aufnahmeraum 33 hinein, so dass es beim Einführen einer Druckbacke in den Zylinder-Unterteil 2 bzw. in diesen Aufnahmeraum 33 von der Anschlagfläche 28 des tieferen Nockenabschnitts 27 erfassbar und in die Stellung quer zur Druckbackenlängsrichtung zurückschwenkbar ist von einer Lage in Fig. 5 in eine Lage nach Fig. 4. Das Zurückschwenken des abgebogenen Endes 24 in eine Lage nach Fig. 4 wird durch einen entsprechenden Anschlag in der Zentrierbolzen-Lagerung 12 begrenzt.
Gemäss Fig. 3 wird die Zentrierfeder 14 in der Zentrierbolzen-Lagerung 12 durch eine Scheibe 15 und Schraube 16 gehalten.
Bei der Ausführungsform gemäss Fig. 1 besitzen die Umfangsnuten 23 der beiden Querbolzen 10 jeweils eine Steigung in gleicher Richtung. Die Betätigung bzw. Drehbewegung der Querbolzen 10 erfolgt mittels eines Schraubenziehers, der in eine entsprechende Ausnehmung 56 an den äusseren Stirnseiten der beiden Querbolzen einsetzbar ist.
Wie oben dargelegt, ist die Steigung der beiden Umfangsnuten 23 vorzugsweise entgegengesetzt gerichtet, so dass die äusseren Stirnseiten der beiden Querbolzen 10 mittels eines Bügels 22 miteinander gekoppelt und damit beide Querbolzen durch Schwenkbewegung des Bügels 22 um die gemeinsame Querbolzenmittelachse gleichzeitig in die innere Druckbacken-Einhängestellung oder äussere Druckbacken-Freigabestellung bewegt werden können. Die beiden Schenkel des Bügels 22 sind biegeelastisch ausgebildet, so dass sie der Translationsbewegung der beiden Querbolzen 10 ungehindert folgen können.
Die Ausführungsform gemsss den Fig. 6 bis 8 unterscheidet sich von der gemäss den Fig. 1 bis 5 lediglich durch die Aufhängung des Gleitkeiles 18 am unteren Ende der Kolbenstange 3, so dass sich die Beschreibung auf dieses Detail beschränken kann. Für sämtliche bereits anhand der Fig. 1 bis 5 beschriebenen Konstruktionsdetails sind in den Fig. 6 bis 8 dieselben Bezugsziffern verwendet wie in den Fig. 1 bis 5.
Bei der Ausführungsform nach den Fig. 6 bis 8 erfolgt die Verbindung des Gleitkeiles 18 mit der Kolbenstange 3 über einen sowohl diese als auch den Gleitkeil 18 durchgreifenden, von aussen ausschlagbaren Haltebolzen 30, wobei der Haltebolzen 30 in der Kolbenstange 3 durch einen etwa U-förmig gebogenen Federbügel 34 gehalten ist, der in eine entsprechende Ringnut des Haltebolzens 30 eingreift. Die Ringnut ist in Fig. 8 mit der Bezugsziffer 56 gekennzeichnet.
Die Fixierung des Federbügels 34 in der Kolbenstange 3 erfolgt in einem sich in Kolbenstangenlängsrichtung erstreckenden Schlitz 57, dessen Querschnitt etwa U-förmig ist in Anpassung an die Form des Federbügels 34 (Fig. 8), wobei der Federbügel 34 im Schlitz 57 durch einen Querbolzen 58 gesichert ist, der sich etwa parallel zum Haltebolzen 30 erstreckend an der dem Haltebolzen 30 abgewandten Seite des Steges des Federbügels 34 in der Kolbenstange 3 angeordnet ist.
Zur Demontage des Gleitkeiles 18 wird die Kolbenstange 3 vollständig ausgefahren, so dass der Haltebolzen 30 auf die Höhe einer Verschlussschraube 59 im Zylinder-Unterteil 2 kommt (Fig. 7). Die Verschlussschraube 59 wird entfernt. Dann kann der Haltebolzen 30 ohne Schwierigkeiten von der gegenüberliegenden Seite her mit einem durch eine Bohrung 60 im Zylinder-Unterteil 2 hindurchgeführten Werkzeug ausgeschlagen werden.
Zur Verstellung des nicht dargestellten Arbeitskolbens und damit des Gleitkeiles 18 wird dem Arbeitszylinder vorzugsweise ein hydraulisches Steuergerät 35 vorgeschaltet, dessen Funktion nachstehend anhand der Fig. 9 bis 11 näher dargelegt werden soll. Durch das hydraulische Steuergerät 35 soll erreicht werden, dass das zum Vorschub des Arbeitskolbens dienende Druckmittel vibrierend in den Arbeitszylinder auf der dem Gleitkeil 18 abgewandten Seite des Arbeitskolbens eingeleitet bzw. eingeführt wird. Gemäss den Fig. 9 und 10 umfasst das Steuergerät 35 einen in einem Steuergehäuse 37 drehbar gelagerten Drehkolben 36, der an einen nicht dargestellten äusseren Drehantrieb anschliessbar ist, wobei der Anschluss in der Fig. 9 mit der Bezugsziffer 61 gekennzeichnet ist.
Das Steuergehäuse 37 weist einen Druckmitteleinlass 38 auf, der in drei Einlasskanäle 40, 41 und 42 unterteilt ist. Diese drei Einlasskanäle kommunizieren jeweils mit einer Ringnut 43; 44, 45 längs des Umfangs des Drehkolbens 36. Die Ringnuten 43, 44, 45 weisen jeweils seitliche Aussparungen 46, 47 bzw. 48, 49 bzw. 50, 51, 52 auf, durch die eine pulsierende Fluidverbindung zwischen den Ringnuten 43, 44, 45 mit zum Druckmittelauslass 39 führenden Auslasskanälen 53, 54, 55 herstellbar ist. Jeder Ringnut 43, 44, 45 sind, wie Fig. 10 erkennen lässt, vier gleichmässig über dem Umfang verteilt angeordnete Aussparungen zugeordnet, wobei die Aussparungen der einzelnen Ringnuten so zueinander versetzt angeordnet sind, dass der Winkelabstand zwischen sämtlichen Aussparungen gleich ist. Auf diese Weise wird bei der Ausführungsform nach den Fig. 9 und 10 der Druckmittelstrom bei einer Umdrehung des Drehkolbens 36 in 12 Teilströme unterteilt. Bei einer Umdrehung des Drehkolbens 36 erhält man also 12 Druckimpulse am Druckmittelauslass 39.
Gemäss Fig. 11 wird das hydraulische Steuergerät (Impulsgenerator) 35 so angeordnet, dass der Druckmittelauslass 39 mit dem der Kolbenstange 3 des Arbeitskolbens gegenüberliegenden Zylinderraum fluidverbunden ist. Der Druckmitteleinlass 38 des Steuergerätes bzw. lmpulsgenerators 35 ist über eine Leitung 62, 63 mit dem Hochdruckteil 64 einer Hydraulikpumpe 66 fluidverbunden. Das Steuergerät 35 ist umgehbar durch eine Bypass-Leitung 67, in der ein druckgesteuertes Ventil 68 angeordnet ist.
Der Arbeitskolben ist im Arbeitszylinder 1 zweiseitig beaufschlagbar, wobei der der Kolbenstange 3 zugewandte Zylinderraum über eine Leitung 69 mit dem Niederdruckteil 63 der Druckmittelpumpe 66 oder je nach Schaltung eines in dieser Leitung angeordneten Mehrwege-Ventils 71 mit dem Druckmittel-Reservoir 70 fluidverbindbar ist.
In den der Kolbenstange 3 abgewandten Zylinderraum mündet noch eine weitere Leitung 72, die über ein hydraulisch geschaltetes Rückschlagventil 73 unmittelbar mit dem Reservoir 70 in Verbindung steht. Die parallel dazu angeordnete Leitung 62 ist ebenfalls über ein hydraulisch geschaltetes Rückschlagventil 74 unmittelbar mit dem Reservoir 70 fluidverbindbar, wobei das hydraulisch geschaltete Rückschlagventil 74 in der Verbindungsleitung zwischen dem Reservoir 70 und der mit dem Hochdruckteil 64 der Druckmittelpumpe 66 in Verbindung stehenden Hochdruckleitung 62, 63 angeordnet ist.
Zwischen der Hochdruckleitung 63 und der vorerwähnten zum Reservoir 70 führenden Verbindungsleitung 75 sind noch zwei weitere Fluidverbindungen vorgesehen, wobei in der einen ein Sicherheitsventil 76 und in der anderen ein Schaltventil 77 angeordnet sind,das in der Hochdruck-Phase geschlossen und in der Niederdruck-Phase geöffnet wird. Damit kann in der Niederdruck-Phase der Hochdruckteil 34 der Druckmittelpumpe 66 unverändert weiterarbeiten. Das unter Hochdruck stehende Druckmittel wird dann über das Schaltventil 77 unmittelbar in das Reservoir zurückgepumpt. Das Sicherheitsventil 76 öffnet bei 400 bar.
Der zwischen dem Mehrwege-Ventil 71 und dem Niederdruckteil 65 der Druckmittelpumpe 66 liegende Abschnitt der Leitung 69 ist über eine Leitung 78 unmittelbar mit dem Reservoir 70 fluidverbindbar, wobei in derverbindungsleitung 78 ein druckgesteuertes Ventil 79 angeordnet ist, derart, dass es während der Hochdruck-Phase geöffnet wird. Dann kann während der Hochdruck-Phase, also beim Vorschub des Arbeitskolbens bzw. der Kolbenstange 3 in Richtung des Pfeiles P, der Niederdruckteil 65 der Druckmittelpumpe 66 unverändert weiterarbeiten. Das Niederdruck-Druckmittel wird dann über die Leitung 78 unmittelbar in das Reservoir 70 zurückgepumpt.
In der Niederdruckleitung 69 sowie Hochdruckleitung 63 sind Messstellen M 1 und M2 vorgesehen zur Ermittlung von Defekten in der Hydraulik. Bei Niederdruck wird mit etwa 30 bar gearbeitet, während der Betriebsdruck vorzugsweise 350 bar beträgt.
Die Funktionsweise der Hydraulik ist nun wie folgt. Bei pulsierendem Vorschub des Arbeitskolbens bzw. der Kolbenstange 3 im Arbeitszylinder 1 sind die Schaltventile 68 und 77 geschlossen, während das Ventil 79 geöffnet ist. Ferner ist der Antrieb des Drehkolbens des Steuergerätes 35 in Betrieb. Das Mehrwege-Ventil 71 ist so geschaltet, dass die Leitung 69 über die Leitung 75 mit dem Reservoir 70 verbunden ist. Hochdruck-Druckmittel wird dann durch den Hochdruckteil 64 der Druckmittelpumpe 66 über die Leitung 63, 62 in den Druckmitteleinlass 38 des Steuergerätes 35 eingeleitet. Es gelangt pulsierend vom Druckmittelauslass 39 des Steuergerätes 35 in den Arbeitszylinder auf der der Kolbenstange 3 abgewandten Seite des Arbeitskolbens. Der Arbeitskolben wird dann pulsierend in Richtung des Pfeiles P bewegt. Das sich auf der anderen Seite des Arbeitskolbens befindliche Druckmittel wird über die Niederdruckleitung 69, das Mehrwege-Ventil 71 und Leitung 75 in das Reservoir 70 abgeführt. Wird der Druck in der Hochdruckleitung 63 zu hoch, öffnet das Sicherheitsventil 76 und schafft eine unmittelbare Verbindung zum Reservoir 70.
Soll der Gleitkeil 18 bzw. die Kolbenstange 3 wieder zurückbewegt werden in ihre Ausgangsstellung, werden die Ventile 68 und 77 geöffnet, das Ventil 79 geschlossen. Das Hochdruck-Druckmittel gelangt über das Schaltventil 77 unmititelbar zurück in das Reservoir 70. Das Mehrwege-Ventil 71 wird zugleich so geschaltet, dass die vom Niederdruckteil 63 der Druckmittelpumpe 66 kommende Leitung 69 mit dem der Kolbenstange 3 zugewandten Teil des Arbeitszylinders 1 in Fluidverbindung steht, so dass mit Niederdruck der Arbeitskolben zurückbewegt werden kann. Da die Zurückbewegung sehr schnell erfolgen soll, muss das Druckmittel auf der der Kolbenstange 3 abgewandten Seite schnell aus dem Arbeitszylinder entweichen können. Dies erfolgt über die Bypass-Leitung 67 sowie die zusätzliche Leitung 72, wobei die Rückschlagventile 73, 74 jeweils hydraulisch geöffnet sind. Über die beiden Leitungen 67, 72 sowie die zum Reservoir führende Leitung 75 kann das Druckmittel auf der der Kolbenstange 3 abgewandten Seite sehr schnell aus dem Arbeitszylinder abgeführt werden.
Während des Rückhubes des Gleitkeiles bzw. des Arbeitskolbens wird der Antrieb für den Drehkolben des Steuergerätes 35 ausgeschaltet.
Um zu vermeiden, dass der Niederdruckteil 65 der Druckmittelpumpe 66 bei Öffnung des Sicherheitsventils 76 verschieblich mit Hochdruck beaufschlagt wird über das Mehrwege-Ventil 71 und die Leitung 69, ist in letzterer ein Rückschlagventil 81 angeordnet, das einen Rückfluss in der Niederdruckleitung 69 zum Niederdruckteil 65 der Druckmittelpumpe 66 verhindert.
Es sei noch erwähnt, dass die freien Stirnseiten der abgebogenen Enden 24 der Zentrierbolzen 13 in der sich senkrecht zu der durch den abgebogenen Zentrierbolzen definierten Ebene gekrümmt ausgebildet sind, um ein Verklemmen beim Einführen der Druckbacken 17 zwischen den abgebogenen Enden 24 und der Anschlagfläche 28 zu vermeiden. Die gekrümmten Stirnflächen der abgebogenen Enden 24 der Zentrierbolzen 13 sind in den Fig. 4 und 5 mit der Bezugsziffer 80 gekennzeichnet. Es wird durch diese Ausbildung der freien Stirnflächen der abgebogenen Enden 24 der Zentrierbolzen 13 gewährleistet, dass diese beim Einführen der Druckbacken 17 in den Zylinder-Unterteil bzw. in den Druckbacken-Aufnahmeraum 33 im Zylinder-Unterteil 2 an der sich quer zur Druckbacken-Längsrichtung erstreckenden Anschlagfläche 28 problemlos abgleitet.
Rein vorsorglich sei auch noch darauf hingewiesen, dass, wie die Fig. 2 bis 5 sehr deutlich erkennen lassen, die Ausnehmung 25 an den Aussenseiten der Druckbacken 17 jeweils nach drei Seiten hin offen ist, nämlich am kopfseitigen Ende, an der Aussenseite und an der den Zentrierbolzen 13, 24 zugewandten Seite. Die Ausnehmung 25 stellt praktisch eine herausgetrennte Ecke am kopfseitigen Ende der Druckbacke 17 dar.

Claims

1. Gerät zum mechanischen Zerlegen von Gestein mit einem Zylinder (1), in dem ein hydraulisch betätigbarer Kolben mit einer Kolbenstange (3) längsbeweglich angeordnet ist, und mit einem durch die Kolbenstange (3) verschiebbaren Gleitkeil (18), der auf in Bohrlöcher einsetzbare, seitlich beschränkt verschiebbare und mittels verstärkter Kopfstücke lösbar mit dem Zylinderblock oder mit einem an diesem lösbar angeordneten Zylinder-Unterteil (2) verbundenen Druckbacken (17) mit einer der Neigung des Gleitkeiles (18) entsprechenden Schrägung einwirkt, wobei die Druckbacken (17) im Zylinderblock oder Zylinder-Unterteil (2) auf diametral angeordneten Querbolzen (10) eingehängt und mit Federelementen elastisch fixiert und zentriert sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckbacken (17) an den Querbolzen (10) in Bolzenlängsrichtung verschieblich gelagert sind, und dass die Querbolzen (10) in Bolzenlängsrichtung versetzbar angeordnet sind zwischen einer äusseren Druckbacken-Freigabestellung und einer inneren Druckbacken-Einhängestellung, derart, dass in ersterer die Druckbacken (17) nach unten aus dem Zylinderblock oder Zylinder-Unterteil (2) ohne Drehung um ihre Längsachsen oder Verschwenken herausziehbar sind und umgekehrt, wobei die Querbolzen (10) zum Zwecke der verschieblichen Lagerung der Druckbacken (17) einerseits und Versetzung in Bolzenlängsrichtung andererseits jeweils einen inneren Druckbackenlagerabschnitt (20) und einen äusseren Gewindeabschnitt (21) aufweisen.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steigung des Gewindes der beiden Querbolzen (10) entgegengesetzt ist, so dass beispielsweise durch eine die beiden Querbolzen (10) miteinander koppelnde Handhabe (Bügel 22) beide Querbolzen (10) gleichzeitig nach innen in die Druckbacken-Einhängestellung oder umgekehrt bewegbar sind.

3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der äussere Abschnitt (21) der Querbolzen (10) in einer vorzugsweise auswechselbar angeordneten Lagerbüchse (19) aus verschleissfestem Lagerwerkstoff (rostfreier Stahl; Sintermaterial) gelagert ist.

4. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steigung des Gewindes der Querbolzen (10) jeweils so gewählt ist, dass bei einer Drehung derselben um etwa 60° bis 100°, vorzugsweise 90°, die Querbolzen (10) von ihrer Druckbacken-Freigabestellung in die Druckbacken-Einhängestellung gelangen und umgekehrt.

5. Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewinde der Querbolzen (10) durch eine etwa wendelförmig verlaufende Umfangsnut (23) gebildet ist, in die ein im Zylinderblock oder Zylinder-Unterteil (2) angeordneter Führungsstift (11) eingreift, wobei die Druckbacken-Freigabestellung und Druckbacken-Einhängestellung jeweils festlegende Anschläge und ggf. Mittel (Kugelraste 7, 8, 9) zur Arretierung des Querbolzens (10) in diesen Stellungen vorgesehen sind.

6. Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschläge durch die stirnseitigen Enden der sich nur über einen Teil des Querbolzenumfangs erstreckende Umfangsnut (23) gebildet sind, die in Zusammenwirkung mit dem Führungsstift (11) eine Weiterbewegung der Querbolzen (10) verhindern.

7. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Federelemente zur Zentrierung der Druckbacken (17) aus wenigstens zwei diametral im Zylinder-Unterteil (2) angeordneten, durch Druckfedern gegen die Aussenseiten der Druckbacken (17) gedrückten Druckbolzen bestehen, die gleichzeitig der Führung der Druckbacken (17) sowie des dazwischenliegenden Keils (18) dienen.

8. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Federelemente zur Zentrierung der Druckbacken (17) in an sich bekannter Weise aus wenigstens zwei quer zur Längserstreckung der Druckbacken (17) im Zylinder-Unterteil (2) angeordneten, gegen die Wirkung von vorgespannten Federn (14) verschiebbaren Zentrierbolzen (13) mit abgebogenen Enden (24) bestehen, welche unter der Wirkung der Federn (14) jeweils auf der Aussenseite einer Druckbacke (17) aufliegen, dass die derart ausgebildeten Zentrierbolzen (13) um ihre eigene Achse verdrehbar sind, so dass deren abgebogene Enden (24) zur Freigabe der Druckbacken (17) etwa parallel zu diesen gelegen sind, wobei die Verdrehung der Zentrierbolzen (13) durch Zusammenwirkung der abgebogenen Enden (24) mit entsprechend ausgebildeten Steuerabschnitten an den Druckbacken (17) beim Herausziehen oder Einführen derselben aus bzw. in den Zylinder-Unterteil (2) erfolgt.

9. Gerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerabschnitte an den Druckbacken (17) an den Aussenseiten der Druckbacken (17) angeordnete Ausnehmungen (25) sind, in die die abgebogenen Enden (24) der Zentrierbolzen (13) seitlich hineinragen, wobei die den freien Stirnflächen der abgebogenen Enden (24) der Zentrierbolzen (13) jeweils zugewandten Seiten der Ausnehmungen (25) Nockenflächen sind mit einem vom kopfseitigen Ende der Druckbacken (17) ausgehend flachen Abschnitt (26) und einem sich daran anschliessenden tieferen Abschnitt (27), der in Richtung zum freien Ende der Druckbacken (17) hin durch eine sich etwa quer zur Druckbackenlängsrichtung erstreckende Anschlagfläche (28) für das abgebogene Ende (24) des jeweils zugeordneten Zentrierbolzens (13) begrenzt ist.

10. Gerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das abgebogene Ende (24) des Zentrierbolzens (13) aus einer Stellung quer zur Druckbackenlängsrichtung in eine Stellung zum freien Ende der Druckbacken (17) hin um einen Winkel von etwa 50° bis 70° verschwenkbar ist, wobei es in die letztgenannte Stellung beim Herausziehen der zugeordneten Druckbacke (17) aus dem Zylinder-Unterteil (2) durch den flachen Nockenabschnitt (26) bringbar und umgekehrt beim Einführen der Druckbacke (17) in den Zylinder-Unterteil (2) von der Anschlagfläche (28) des tieferen Nockenabschnitts (27) erfassbar und in die Stellung quer zur Druckbackenlängsrichtung zurückschwenkbar ist.

11. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleitkeil (18) in an sich bekannter Weise mit der Kolbenstange (3) über einem sowohl sie als auch den Gleitkeil (18) durchgreifenden, von aussen ausschlagbaren Haltebolzen (30) verbunden ist, wobei der Haltebolzen (30) in der Kolbenstange (3) durch einen Federbügel (34) gehalten ist, der in eine entsprechende Ringnut (56) des Haltebolzens (30) eingreift.

12. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verstellung des Arbeitskolbens und damit des Gleitkeiles (18) dem Arbeitszylinder ein hydraulisches Steuergerät (35) vorschaltbar ist, mittels dem das zum Vorschub des Arbeitskolbens dienende Druckmittel vibrierend in den Arbeitszylinder auf der dem Gleitkeil (18) abgewandten Seite des Arbeitskolbens einführbar ist.

13. Gerät nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (35) einen in einem Steuergehäuse (37) drehbar gelagerten Drehkolben (36) umfasst, der mit einem äusseren Drehantrieb koppelbar ist.

14. Gerät nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergehäuse (37) des Steuergerätes (35) einen Druckmitteleinlass (38) sowie einen Druckmittelauslass (39) aufweist, wobei der Druckmitteleinlass (38) in mindestens zwei Einlasskanäle (40, 41, 42) unterteilt ist, dass die Einlasskanäle jeweils mit einer auf dem Umfang des Drehkolbens (36) angeordneten Ringnut (43, 44, 45) kommunizieren, und dass die Ringnuten jeweils mindestens eine seitliche Aussparung (46, 47; 48, 49; 50, 51, 52) aufweisen, über die eine Fluidverbindung mit zum Druckmittelauslass (39) führenden Auslasskanälen (53, 54, 55) herstellbar ist.

15. Gerät nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (35) wahlweise zuschaltbar ist.