EP0377052A1 - Arbeitselement - Google Patents
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- EP0377052A1 EP0377052A1 EP89906486A EP89906486A EP0377052A1 EP 0377052 A1 EP0377052 A1 EP 0377052A1 EP 89906486 A EP89906486 A EP 89906486A EP 89906486 A EP89906486 A EP 89906486A EP 0377052 A1 EP0377052 A1 EP 0377052A1
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Classifications
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- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21C—MINING OR QUARRYING
- E21C37/00—Other methods or devices for dislodging with or without loading
- E21C37/06—Other methods or devices for dislodging with or without loading by making use of hydraulic or pneumatic pressure in a borehole
- E21C37/10—Devices with expanding elastic casings
Definitions
- the present invention relates to mining, in particular to a power transmission element.
- Hydraulic wedges are currently used extensively in mining and construction, the design of which has practically exhausted the possibility of further increasing the directional force developed by them without increasing the dimensions and weight.
- the arrangement of the drive of the hydraulic wedge outside the bore or the borehole also increases the weight of the hydraulic wedge, because the thickness of the walls of the hydraulic cylinder has to be increased when the pressure in its hydraulic system increases.
- the arrangement of the working element of the hydraulic wedge only in the mouth part of the borehole or the bore significantly limits the field of application of the hydraulic wedge and the maximum splitting force, because the directional spread of the crack is only possible in the immediate vicinity of the working element, while the concentration of the load in the mouth of the borehole or the bore, splitting off of the object to be split on the surface cannot lead to the formation of a predetermined splitting plane.
- a power transmission element which includes a housing divided along its longitudinal axis, in the interior of which an elastic tubular chamber is arranged coaxially and two expanding inserts are accommodated, each of which is located on the side of the dividing line of the housing.
- the insert In the plane perpendicular to the housing axis, the insert has a trapezoidal cross-section, the larger base line of which rests on the elastic one Chamber supports, while the legs are supported on the inner wall of the housing.
- the power transmission element includes two sockets, each of which is arranged a connection piece for supplying a working medium into the cavity of the elastic chamber. Each of the ends of the elastic chamber is between the neck and the socket.
- a perforated X-ray-like core is arranged in the cavity of the elastic chamber along its longitudinal axis.
- Each of its ends is designed as a nozzle.
- each of the sockets represents a socket with an internal thread, which is in engagement with an external thread of the socket.
- the frames are thus rigidly connected to one another by means of the tubular core. the frames are intended for hermetic sealing of the ends of the elastic chamber.
- Efficiency is understood as the ratio of the force developed by the force transmission element in a predetermined direction to the force which is developed by the elastic chamber. Therefore, the known power transmission element has not found wide application in tearing the monoliths off a solid of a natural stone, for example granite, since the force developed by the chamber is only limited, for example 10 MPa. For this reason, the force transmission element cannot develop any required force in the predetermined direction, ie in the direction perpendicular to the splitting plane. This can be explained by the fact that considerable axial loads that arise in the tubular core extend the latter. The result of this is that a gap is formed between the end of the housing and the end of each of the sockets facing the elastic chamber. The "outflow" of the Material of the elastic chamber, and the latter then breaks.
- the hermetic sealing of the ends of the elastic chamber is also weakened, which leads to leakage of the working fluid.
- the size of the core can be reduced by increasing its cross-sectional area. However, this leads to a drastic increase in the dimensions and the metal intensity of the force element or in the maintenance of the previous dimensions of the force element in order to reduce the travel distance of the movable housing parts and to increase the specific pressure at the point of contact of the side surfaces of the inserts with the inner surface of the housing, what is undesirable because of the necessary use of special materials and lubricants.
- the trapezoidal shape of the expanding inserts is not optimal, because if the parts of the housing that can be pushed apart are pressed unevenly against the surface of the borehole or the bore, a gap is formed between the side surface of each insert and the inner surface of the housing. in which the material of the elastic chamber will "flow out".
- the known power transmission element contains a housing divided along its longitudinal axis, inside which a tubular elastic chamber is arranged coaxially.
- Spreading inserts are accommodated in the housing, each of which lies on the side of the parting plane of the housing and in a plane perpendicular to the axis of the housing and has a trapezoidal cross section, the larger base line of which is supported on the elastic chamber, while the legs are supported on the inner surface of the housing wall trim.
- the means for attaching each end of the elastic tubular chamber to the nozzle head is a bushing which is rigidly connected to a socket which has a central channel for receiving the nozzle, the cylindrical section of which is assigned to a conical section, the generatrix of which is an angle of inclination Longitudinal axis of the socket, which corresponds to the angle of inclination of the generatrix of the conical surface of the socket head, while the generatrix of the conical surface which has been opened out in the socket has an angle of inclination to the longitudinal axis of the socket which corresponds to the angle of inclination of the generator of the other conical surface of the socket head.
- Such a structural design of the power transmission element ensures the expansion of its field of application, for example to detach large, high-strength natural stone monoliths from a solid one without being blasted, to drill holes in rocky massifs in order to assess the state of tension of the earth's crust, to prevent rock strikes, etc., by increasing the maximum of Directed force developed by the force transmission element, which is achieved by absorbing the axial force from the housing of the force transmission element, which represents the longitudinal component of the pressure of the working medium in the elastic chamber. Since the detachable housing parts absorb considerable axial loads during operation of the shaft transmission element, a prestressed construction of the force transmission element is created.
- This constructive design of the power transmission element requires a limited amount of detachable housing parts, which reduces the power of the power transmission element, reduces the directional splitting force and increases the length of the power transmission element and consequently its weight.
- the invention has for its object to provide a power transmission element in which the structural design of the fastening means for the ends of the elastic tubular chamber ensures an increase in the operational reliability of the power transmission element while increasing the directional splitting force developed by it.
- the power transmission element comprises the following: a housing divided along its longitudinal axis, in the interior of which a tubular elastic chamber is arranged coaxially, expanding inserts, each of which on the side of the parting plane of the housing and in a plane perpendicular to the housing axis lies and has a trapezoidal cross-section, the larger base line of which supports the elastic chamber, while the legs are supported on the inner surface of the housing wall, two nozzles for supplying a working medium into the honing chamber of the elastic chamber and for venting the air from the latter, which nozzles are displaceable on the end faces of the housing along its longitudinal axis are arranged, and a means for attaching each end of the elastic cylindrical chamber to the nozzle head, wherein according to the invention the means for attaching each end of the elastic chamber to the nozzle head are formed by two cylindrical bushings which are connected to one another by means of a pin-rage connection which are located within the body and form a central channel, the axis of which coincides
- Such a structural design of the power transmission element leads to a reduction in dimensions and metal intensity thanks to the accommodation of the means for fastening the end of the elastic chamber in the ring indentation, which is carried out on the inner surface of the wall of each of the detachable housing parts.
- the design of the power transmission element according to the invention makes it possible to dispense with some elements, namely elastic conical rings, washers and sockets.
- the end face of each of the bushings serves to prevent the formation of an annular micro-gap between the end faces of the expanding inserts and the detachable housing parts during the work of the power transmission element, which means the service life of the elastic tubular chamber elevated.
- the nozzle Since the nozzle is longitudinally displaceable within the limits of the elasticity of the material of the elastic chamber, an additional self-sealing of the latter takes place when the pressurized working medium is fed into the elastic chamber.
- the omission of the sockets leads to an increase in the path length of the detachable precision parts, which results in an increase in the working effectiveness of the power transmission element and an increase in efficiency.
- Such a design of the power transmission element increases the path length of the detachable housing parts. The latter reduces the time it takes for the crack to develop in the direction of the predetermined split level. Furthermore, the power transmission element according to the invention is advantageously characterized by the simplicity of the design, which makes it even more reliable. The increase in the wall thickness in each end part of the housing also increases the operational reliability of the power transmission element to an even greater extent.
- the reduction in the number of individual parts that make up the power transmission element shortens the time it takes to prepare for work and ensures easy repairability.
- the power transmission element according to the invention which is intended, for example, for the removal of natural stone quarries by tearing large monoliths from the massif after a Bonrloch line has been attached and subsequently producing blocks therefrom, contains a housing 1 (FIG. 1) divided along its longitudinal axis, inside of which an elastic one tubular chamber 2 is arranged coaxially and spreading inserts 3 (Fig. 2) are housed, each of which lies on the side of the division plane of the housing 1 and in a plane perpendicular to the axis of the housing 1 and has a trapezoidal cross section, the larger base line of which is supported on the elastic tubular chamber 2, while the legs are supported on the inner surface of the wall of the housing 1.
- a means 5 for fastening each end of the elastic tubular chamber 2 to the head 6 of the connecting piece 4 is provided in the force transmission element.
- This means 5 is ge by two cylindrical bushings 7 and o forms, which are connected to one another by means of a pin-groove connection, are located within the housing 1 and form a central channel, the axis of which coincides with the axis of the housing 1.
- the spigot-groove connection is understood to be the design of an annular collar on the cylindrical bushing 8 and an annular groove on the cylindrical bushing 7.
- Each wall 9 and 10 of the channel represents in a plane parallel to the longitudinal axis of the housing 1 the generatrix of a truncated cone. Two truncated cones face each other with their larger base areas.
- the channel wall 9 is substantially parallel to the generatrix 11 of the one conical surface of the head 6 of the nozzle 4, while the other channel wall 10 is essentially parallel to the generator 12 of the other conical surface of the head 6 of the nozzle.
- the cylindrical bushes 7 and 8 are connected to one another by means of radially arranged fastening elements 13 (FIG. 3).
- a ring recess 14 (Fig. 1) is carried out, in which the cylindrical bushings 7 and o are used.
- Elastic rings 16 are accommodated in annular recesses 15 on the outer surface of the divided housing 1.
- Guide pins 17 (FIG. 3) are provided for a uniform displacement of the detachable parts of the housing 1 in the radial direction during the elastic deformation of the elastic tubular chamber.
- the power transmission element works as follows.
- a working medium is fed into the inner cavity of the elastic tubular chamber 2 via the connecting piece 4 (FIG. 1), the latter expands, the force on the detachable parts of the housing 1 directly both by means of the elastic tubular chamber 2 and is transmitted by means of the spreading inserts 3.
- the nozzle 4 moves in the longitudinal direction within the limits of the elasticity of the material of the elastic chamber 2, thereby ensuring the self-sealing of the ends of the elastic chamber 2, namely by clamping these ends between the conical surfaces of the head ö of the socket 4 and the conical surfaces of the cylindrical bushes 7 and 8.
- each of the bushes 7 and d prevents the formation of an annular micro-gap between the end faces of the expanding inserts 3 and the detachable parts of the housing 1, thereby preventing the elastic chamber 2 from "flowing out".
- this invention can be used to tear away large natural stone monoliths along a row of wells and subsequently produce blocks therefrom, to excavate mines in rock without blasting, to destroy foundations of old buildings and other solid foundations.
- the power transmission element according to the invention can, when used in bores, to solve a slope that is difficult to break up during the extraction of seam deposits, for the forced degassing of coal seams, for breaking up petroleum-bearing and gas-bearing layers, for untesting the deformed stress state of a rock mass under natural conditions, as an efficient small-scale power drive Execution organs of presses, jacks, frame shears and other devices where considerable directed forces have to be generated are used.
- the force transmission element designed according to the invention develops a force of the order of 60,000 kp at a weight of 1 kg, a diameter of ⁇ 30 mm and a length of 300 mm, the power developed by it, which is attributable to a unit of mass, around 5 to 10 times this value exceeds the world-class pattern of the devices for generating a directed force.
- So z. B. currently has Hydraulic wedge widely used in mining and construction, which develops a splitting force of up to 150 Mp in boreholes with a diameter of ⁇ 40 - 45 mm, a weight of 25 kg, while the force transmission element according to the invention for boreholes of the same diameter with the splitting force of 150 Mp 2 , Weighs 5 kg.
- the power transmission element according to the invention is production-oriented, compact, does not require difficult to obtain constructions materials and no complicated equipment, is characterized by simple operation and easy repairability.
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Abstract
Description
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf den Bergbau, insbesondere auf ein Kraftübertragungselement.
- Zur Zeit finden im Bergbau und im Bauwesen hydraulische Keile starke Verwendung, deren konstruktive Ausführung die Möglichkeit einer weiteren Erhöhung der von ihnen entwickelten gerichteten Kraft ohne Vergrößerung von Abnessungen und Gewicht praktisch erschöpft hat.
- Außerdem erhöht die Anordnung des Antriebs des hydraulischen Keils außerhalb der Bohrung bzw. des Bohrlochs ebenfalls das Gewicnt des hydraulischen Keils, weil die Dicke der Wände des Hydraulikzylinders bei Druckerhöhung in seinem Hydrauliksystem vergröβert werden muβ.
- Die Anordnung des Arbeitsorgans des hydraulischen Keils nur im Mundteil des Bohrlochs bzw. der Bohrung schränkt wesentlich das Einsatzgebiet der hydraulischen Keile und die maximale Spaltungsraft ein, weil die gerichtete Ausbreitung des Risses nur in der unmittelbaren Nähe des Arbeitsorgans möglich ist, während die Konzentration der Belastung im Mund des Bohrlochs bzw. der Bohrung zu an der Oberfläche erfolgenden Abspaltungen des zu spaltenden Objektes nicht zur Bildung einer vorgegebenen Spaltungsebene führen kann.
- Eine Vergrößerung der gerichteten Spaltungskraft wurde bei der Schaffung einer grundsätzlich neuen Konstruktion eines "Kraftübertragungselementes" möglich (nach SU, A, 1033u29).
- Es ist ein Kraftübertragungselement bekannt, das ein entlang seiner Längsachse geteiltes Gehäuse einschließt, in dessen Innerem eine elastische rohrförmige Kammer koaxial angeordnet und zwei spreizende Einsätze untergebracht sind, von denen jeder sich auf der Seite der Teilungslinie des Gehäuses befindet. In der zur Gehäuseachse senkrechten Ebene weist der Einsatz einen trapezförmigen Querschnitt auf, dessen gröβere Grundlinie sich an der elastischen Kammer abstützt, wahrend sich die Schenkel an der Innenwand des Gehauses abstützen. Außerdem entnalt das Kraftübertragungselement zwei Fassungen, wobei in jeder ein zur Zuführung eines Arbeitsmediums in den Hohlraum der elastischen Kammer bestimmter Stutzen angeordnet ist. Jedes der Enden der elastischen Kammer befindet sich zwischen dem Stutzen und der Fassung. Im Hohlraum der elastischen Kammer ist entlang ihrer Längsachse ein perforierter rönrenartiger Kern angeordnet. Jedes seiner Endem ist als Stutzen ausgebildet. jede der Fassungen stellt eine Buchse mit einem Innengewinde dar, das mit einem Außengewinde des Stutzens im Eingriff steht . Somit sind die Fassungen mittels des röhrenartigen Kernes starr miteinander verbunden. die Fassungen sind zur hermetischen Abdicntung der Enden der elastischen Kammer bestimmt.
- Bei der Zufuhrung des unter Druck stehenden Arbeitsmediums in den Innenraum der elastischen Kammer finder eine verbreiterung der Gehauseteile swohl durch die elastische Kammer, als auch durch die spreizenden Eihsatze statt. Nachteilig bei dem bekannten Kraftübertragungselement ist dessen niedriger Wirkungsgrad.
- Unter dem Wirkungsgrad wird das Vernältnis der vom Kraftübertragungselement in einer vorgegebenen Richtung entwickelten Kraft zur Kraft verstanden, die von der elastischen Kammer entwickelt wird. Daher hat das bekannte Kraftübertragungselement-keine breite Anwendung beim Losreißen der Monolithe von einem Massiv eines Natursteins, z.B. Granit, gefunden, da die Kraft, die von der Kammer entwickelt wird, nur begrenzt ist, z.B. 10 MPa. Deswegen kann das Kraftübertragungselement keine erforderliche Kraft in der vorgegebenen Richtung, d. h. in der zur Abspaltungsebene senkrechten Richtung, entwickeln. Dies erklärt sich dadurch, deß erhebliche axiale Belastungen, die im röhrenartigen Kern entstehen, den letzteren ausdehnen. Dies hat zur Folge, daß zwischen dem Stirnende des Gehäuses und dem der elastischen Kammer zugekehrten Stirnende jeder der Fassungen ein Spalt entsteht. In diesen Spalt erfolgt ein "Ausflieβen" des Materials der elastischen Kammer, und es kommt dann zum Riβ der letzteren. Infolge der Ausdehnung des Kerns wird überdies die hermetische Abdichtung der Stirnenden der elastischen Kammer geschwächt, was zu Leckverlusten des Arbeitsmittels führt. Man kann die Ausdehnung des Kernes durch Vergrößerung seiner Querschnittsfläche vermindern. Dies führt aber zu einer drastischen Zunahme der Abmessungen und der Metallintensität des Kraftelementes oder bei der Aufrechterhaltung der früheren Abmessungen des Kraftelementes zur Verringerung des Arbeitweges der beweglichen Gehäuseteile und zum Anstieg des spezifischen Drucks an der Berührungsstelle der Seitenflächen der Einsätze mit der Innenfläche des Gehäuses, was wegen der notwendigen Verwendung spezieller Materialien und Schmierstoffe unerwünscht ist. Ls sei auch bemerkt, daß die trapezförmige Gestalt der spreizenden Einsätze nicht optimal ist, wreil bei einem ungleichma@igen Andrücken der auseinanderschiebbaren Teile des Gehäuses an der Oberfläche des Bohrlochs oder der Bohrung ein Spalt zwischen der Seitenfläche jedes Einsatzes und der Innenfläche des Gehäuses entsteht, in welchen das Material der elastischen Kammer "ausfließen" wird.
- Die Notwendigkeit einer Erhöhung des Arbeitsmediumdrucks in der elastischen rohrförmigen Kammer, die mit der Zunahme der gerichteten Spaltungskraft zusammenhängt, führte zur Schaffung eines "Kuraftübertragungselementes" (nach US, A, Nr. 4.690.460).
- Das bekannte Kraftübertragungselement enthält ein entlang seiner längsachse geteiltes Gehäuse, in dessen Innerem eine rohrförmige elastische Kammer koaxial angeordnet ist. Im Gehäuse sind spreizende Einsätze untergebracht, von denen jeder auf der Seite der Teilungsebene des Gehäuses und in einer zur Gehauaeachse senkrechten Ebene liegt und einen trapezförmigen Querschnitt aufweist, dessen größere Grundlinie sich an der elastischen Kammer abstützt, während sich die Schenkel an der Innenflache der Gehausewand abstutzen. Es sind zwei Stutzen zur Zufuhrung des Arbeitsmediums in den Hohlraum der elastischen Kammer und zum Ablassen der Luft aus der lezzteren, welche Stutzen auf der Seite der Stirntnflachen des Genauses verscniebbar entlang seiner Langsachse angeuranet sind, sowie ein wittel zur Beiestigung jedes Endes der ela- st@@enen Kammer am Stutzenkopf vorgesehen. Das Mittel zur Befestigung jedes Endes der elastischen rohrförmigen kammer am Stutzenkopf stellt eine Buchse dar, die mit einer Fassung starr verbunden ist, welche einen zentralen Kanal für die Aufnanme des Stutzens aufweist, dessen zylindrischer Abschnitt einem Konischen Abschnitt zugeordnet ist, dessen Erzeugende einer Weigungswinkel zur Langsachse der Buchse hat, der dem Neigungswinkel der Erzeugenden der Kegelflache des Stutzenkopfes entspricht, wahrend die Erzeugende der in der Fassung ausgefünrten Kegelflache einen Neigungswinkel zur Langsachse der Fassung hat, der dem Neigungswinkel der Erzeugenden der anderen Kegelflache des Stutzenkopfes entspricht.
- Eine solche konstruktive Ausführung des Kraftubertragungselementes gewahrleistet die Erweiterung seines Einsatzgebietes beispielsweise zum Ablösen großer Natursteïnmonolithe hoher Festigkeit von einem massiv ohne Sprengung, zum Aufbruch von Bohrungen in felsigen Massiven zwecks Einschätzung des spannungszustandes der Erdkruste, zum Vorbeugen von Gebirgsschlagen usw. dank Vergrößerung der maximalen, von dem Kraftübertragungselement entwickelten gerichteten kraft, die durch die Aufnahme der Axialkraft vom Gehäuse des Kraftübertragungselementes erzielt wird, welche die Längskomponente des Drucks des Arbeitsmediums in der elastischen Kammer darstellt. Da die lösbaren Gehäuseteile während des Betriebs des Ftraftübertragungselementes beträchtliche axiale Belastungen aufnehmen, wird eine vorgespannte Konstruktion des Kraftübertragungselementes geschaffen. Dies schließt das Auftreten von plastischen Verformungen im Gehäuse aus, wodurch die Zuverlässigkeit und Lebensdauer des Kraftübertragungselementes erhöht wird. Durch Erhöhung der Längssteifigkeit des Kraftübertragungselementes steigt dessen Betriebszuverlässigkeit bei erheblicher Erhöhung des Arbeitsmediumdrucks in der elastischen Kammer, weil die bei hohen Drücken zwischen dem Genäuse und den Flanschen der Fassungen entstehenden Mikrospalte verringert werden. Außerdem werden die Mikrospalte durch Verbreiterung von die elastische rohrförmige Kammer umfassenden elastischen Elementen kompensiert, von denen jedes in einer an der Innenfläche des Gehäuses ausgeführten Ringeindrehung angeordnet ist. Jedes der elastischen Elemente kontaktiert mit dem Stirnende der Fassung, der Oberfläche der Ringeindrehung und der Stirnseite des spreizenden Einsatzes. Dies schließt ein "Ausfließen" des Materials der elastischen Kammer in die Spalte aus und erhöht demzufolge wesentlich die Betriebszuverlässigkeit des Kraftubertragungselementes bei hohen Drucken des Arbeitsmediums in der elatischen Kammer von über 100 MPs.
- Diese konstruktive Ausführung des Kraftubertragungselementes bedingt allerding einen begrenzten .ieg der lösbaren Gehauseteile, was die Leistung des Kraftübertragungselementes herabsetszt, die gerichtete Spaltungskraft vermindert und die Länge des Kraftübertragungselementes und folglich sein Gewicht vergrößert.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kraftübertragungselement zu schaffen, bei dem die konstruktive Ausführung des Befestigungsmittels für die Enden der elastischen rohrförmigen Kammer eine Erhöhung der Betriebazuverlässigkeit des Kraftübertragungselementes bei Vergrößerung der von ihm entwickelten gerichteten Spaltungskraft gewährleistet.
- Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Kraftübertragungselement nachfolgendes umfaßt: ein entlang seiner Längsachse geteiltes Gehause, in dessen Innerem eine rohrförmige elastische Kammer koaxial angeordnet ist, spreizende Einsätze, von denen jeder auf der Seite der Teilungsebene des Gehauses und in einer zur Gehauseachse senkrechten Ebene liegt und einen trapezförmigen Querschnitt besitzt , dessen größere Grundlinie sich an der elastischen Kammer abstützt, wahrend sich die Schenkel an der Innenfläche der Genäusewand abstützen, zwei Stutzen zur Zuführung eines Arbeitsmediums in den Honlraum der elastischen Kammer und zum Ablassen der Luft aus der letzteren, welche stutzen auf der Seite der Stirnflachen des Gehauses verschiebbar entlang seiner Längsachse angeordnet sind, und ein Mittel zur Befestigung jedes Endes der elastischen ronrförmigen Kammer am Stutzenkopf, wobei erfindungsgemäß das Mittel zur Befestigung jedes Endes der elastischen Kammer am Stutzenkopf duren zwei zylindriscne Buchsen gebildet ist, die mittels einer Zapfen-Wut-Verbindung miteinander verbunden sind, die sich innerhalb des Genäuses befinden und einen zentralen Kanal bilden, dessen Achse mit der Gehäuseachse zusammenfällt, wobei die wände des Kanals in einer sur Gehäuseachse parallelen Ebene liegen und die Form von swei abgestumpften Kegeln besitzen, die mit ihren größeren Grundflächen einander zugekehrt sind, und wobei die erzeugende der Kegelfläche des Kanals zur Erseugenden einer Kegelfläche des Stutzenkopfes im wesentlichen parallel ist, wanrend die andere Erzeugende des Kanals zur Erzeugenden der anderen Kegelfllache des Stutzenkopfes im wesentlichen parallel ist.
- Eine derartige konstruktive Ausfuhrung des Kraftübertragungselementes führt zur Verringerung der Abmessungen und der Metallintensitat dank der Unterbringung des Mittels zur Befestigung des Endes der elastischen Kammer in der Ringeindrebung, die an der Innenfläche der wand von jedem der lösbaren Gehäuseteile ausgeführt ist. Die erfindungsgemäße Ausführung des Kraftübertragungselementes erlaubt es, auf einige Elemente zu verzichten nämlich auf elastische Ringe kegeliger Form, auf Scheiben und Fassungen. Die Stirnfläche jeder der Büchsen dient während der Arbeit des Kraftübertragungselementes zur Verhinderung der Bildung eines ringförmigen Mikrospaltes zwischen den Stirnseiten der spreizenden Einsätze und den lösbaren Gehauseteile, was die Lebensdauer der elastischen rohrförmigen Kammer bedeutend erhöht. Da der Stutzen in den Grenzen der Elastizität des Materials der elastischen Kammer längsverschiebbar ist, findet bei der Zuführung des unter Druck stehenden Arbeitsmediums in die elastische Kammer eine zusätzliche Selbstdichtung der letzteren statt. Je höher der Druck im innenhohlraum der Kammer ist, desto stärker sind ihre Enden zwischen der Kegelfläche des Stutzenkopfes und den entsprechenden Kegelflächen der zylindrischen Buchsen eingespannt. Dies gestattet es, ein undichtwerden des Hohlraumes der elastischen Kammer bei nohen Drucken zu vermeiden.
- Der Verzicht auf die Fassungen führt zur Vergrößerung der Weglänge der lösbaren Genauseteile, was eine Erhöhung der Arbeitseffektivität des Kraftübertragungselementes und eine Steigerung des Wirkungsgrades zur Folge hat.
- Eine solche konstruktive Ausführung des Kraftübertragungselementes vergrößert die Weglänge der lösbaren Gehäuseteile. Letzteres verringert die Zeit der Rißent- wicklung in Richtung der vorgegebenen Spalungsebene. Des weiteren zeichnet sich das erfindungsgemane Kraftübertragungselement vorteilhaft durch die Einfachheit der konstruktiven Ausführung aus, was dieses noch betriebssicherer macht. Die Vergrößerung der wanddicke in jedem stirnseitigen Teil des Gehäuses erhöht außerdem in einem noch stärkeren maße die Betriebszuverläsigkeit des Kraftübertragungselementes.
- Die Verringerung der Anzahl von Einzelteilen, aus denen sich das Kraftübeitragungselement zusammensetzt, verkürzt die Zeit seiner Vorbereitung auf die Arbeit und gewährleistet eine leichte Reparierbarkeit.
- Es ist zweckmäßig, die zwei zylindrischen Büchsen mittels radial angeordneter Befestigungselemente miteinander zu verbinden.
- Diese konstruktive Ausführung des Kraftübertragungselementes erhöht die Betriebszuverlässigkeit desselben, weil bei Drucksteigerung eine Langsverschiebung der Buchsen in den Grenzen der Elastizitat des Materials der Befestigungaelemente erfolgt und der bei der Ausdennung der lösbaren Genauseteile entstehende ringförmige Mikrospalt durch Andrücken der Stirnseiten der Büchsen an die Wände der Ringeindrehungen des Gehäuses kompensiert wird.
- Andere Ziele und Vorteile der Erfindung sind aus dem nachfolgenden konkreten Ausführungsbeispiel und aus den Zeichnungen ersichtlich. Es zeigen:
- Fig. 1 schematische Darstellung des erfindungsgemaßen Kraftübertragungselementes mit teilweisem Langschnitt;
- Fig. 2 einen Schnitt nach Linie II - II der Fig. 1;
- Fig. 3 einen Schnitt nach Linie III - III der Fig. 1.
- Das erfindungsgemaße Kraftübertragungselement, das beispielsweise zum Abbau von Natursteinbrüchen durch nach Anbrin einer Bonrlochzeile erfolgendem Losreißen großer Monolithe vom Massiv und nachfolgendem Herstellen von Blöcken daraus denselben bestimmt ist, enthalt ein entlang seiner Längsachse geteiltes Gehäuse 1 (Fig. 1), in dessen Innerem eine elastische rohrförmige Kammer 2 koaxial angeordnet ist und spreizende Einsätze 3 (Fig. 2) untergebracht sind, von denen jeder auf der Seite der Teilungsebene des Gehäuses 1 und in einer zur Achse des Gehäuses 1 senkrechten Ebene liegt und einen trapezförmigen Querschnitt besitzt, dessen größere Grundlinie sich an der elastischen rohrförmigen Kammer 2 abstützt, während sich die Schenkel an der Innenfläche der Wand des Gehäuses 1 abstutzen. Es sind zwei Stutzen 4 (Fig. 1) zur Zufuhrung eines Arbeitsmediums in den Hohlraum der elastischen rohrförmigen Kammer 2 und zum Ablassen der Luft aus der letzteren vorgesehen, wobei die Stutzen auf der Seite der Stirnflächen des Gehäuses 1 verschiebbar entlang seiner Längsachse angeordnet sind. Im Kraftübertragungselement ist ein Mittel 5 zur Befestigung jedes Endes der elastischen rohrförmigen Kammer 2 am Kopf 6 des Stutzens 4 vorgesehen. Dieses Mittel 5 ist durch zwei zylindrische Büchsen 7 und o gebildet, die mittels einer Zapfen-Nut-Verbindung miteinander verbunden sind, sich innerhalb des Gehauses 1 befinden und einen zentralen Kanal bilden, dessen Achse mit der Achse des Gehäuses 1 zusammenfällt. Unter der Zapfen-Nut-Verbindung wird die Ausführung eines Ringbundes an der zylindrischen Büchse 8 und einer Ringnut an der zylindrischen Büchse 7 verstanden. Jede wand 9 und 10 des Kanals stellt in einer zur Längsachse des Gehäuses 1 parallelen Ebene die Erzeugende eines abgestumpften Kegels dar. Zwei abgestumpfte Kegel sind mit ihren größeren Grundflächen einander zugekehrt. Die Kanalwand 9 ist zur Erzeugenden 11 der einen Kegelfläche des Kopfes 6 des Stutzens 4 im wesentlichen parallel, während die andere Kanalwand 10 zur Erzeugenden 12 der anderen Kegelfläche des Kopfes 6 des Stutzens im wesentlichen parallelist. Die zylindrischen Buchsen 7 und 8 sind mittels radial angeordneter Befestigungselemente 13 (Fig. 3) miteinander verbunden. Im Gehäuse 1 ist eine Ringeindrehung 14 (Fig. 1) ausgeführt, in welcher die zylindrischen Buchsen 7 und o eingesetzt sind. In ringförmigen Ausnehmungen 15 auf der Aubenfläche des geteilten Gehäuses 1 sind elastische Ringe 16 untergebracht. Für eine gleichmaßige Verschiebung der lösbaren Teile des Gehäuses 1 in radialer Richtung bei der elastischen Verformung der elastischen rohrförmigen Kammer sind Führungsstifte 17 (Fig. 3) vorgeseben.
- Das Kraftübertragungselement arbeitet folgenderweise. Bei der über den Stutzen 4 (Fig. 1) erfolgenden Zuführung eines Arbeitsmediums in den Innenhohlraum der elastischen rohrförmigen Kammer 2 findet eine Ausdehnung der letzteren statt, wobei die Kraft auf die lösbaren Teile des Gehäuses 1 unmittelbar sowohl mittels der elastischen rohrförmigen Kammer 2 als auch mittels der spreizenden Einsätze 3 übertragen wird. Unter der Wirkung des Arbeitsmediums im Hohlraum der elastischen rohrförmigen Kammer 2 verschiebt sich der Stutzen 4 in der Längsrichtung in den Grenzen der Elastizität des Materials der elastischen Kammer 2, indem er hierdurch die Selbstdichtung der Enden der elastischen Kammer 2 gewährleistet, nämlich durch Einspannen dieser Enden zwischen den Kegelflachen des Kopfes ö des Stutzens 4 und den Kegelflachen der zylindrischen Buchsen 7 und 8. Die Stirnfläche jeder der Büchsen 7 und d verhindert die Bildung eines ringförmigen Mikrospaltes zwischen den Stirhseiten der spreizenden Einsatze 3 und den lösbaren Teilen des Gehauses 1, wodurch einem "Ausfließen" der elastischen Kammer 2 vorgebeugt wird. Bei der Senkung des Betriebsdrucks auf Null kehren alle beweglichen Teile des Kraftübertragungselementes unter Einwirkung der elastischen Ringe 16 in die Ursprungsstellung zurück.
- Am erfolgreichsten kann diese Erfindung zum Losreißen großer Natursteinmonolithe langs einer Bohrlochzeile und zum nachfolgenden Herstellen von Blöcken aus denselben, zum Auffahren von Grubenbau in Felsgesteinen ohne Sprengung, beim Zerstören von Fundamenten alter Gebaude und anderer fester Gründungen angewendet werden. Das erfindungsgemaße Kraftübertragungselement kann bei dessen Einsatz in Bohrungen zur Lösung eines schwer aufzubrechenden Hangendes beim Abbau von Flözlagerstätten, zur zwangsweisen Entgasung von Kohlenflözen, zum Aufbrechen von erdölführenden und gasführenden Schichten, zur Untarsuchung des verformten Spannungszustandes eines Gesteinsmassivs unter natürlichen Verhältnissen, als leistungsfähiger kleinbauender Kraftantrieb für Ausführungsorgane von Pressen, Hebeböcken, Rahmenscheren und anderen Einrichtungen, wo erhebliche gerichtete Kräfte erzeugt werden müssen, Verwendung finden.
- Das gemäß der Erfindung ausgeführte Kraftübertragungselement entwickelt bei dem Gewicht von 1 kg, dem Durchmesser von φ 30 mm und der Länge von 300 mm eine Kraft in der Größenordnung von 60 000 kp, wobei die von ihm entwickelte Leistung, die auf eine Masseneinheit entfällt, um das 5- bis 10fache diesen wert der Weltspitzenmuster der Vorrichtungen zur Erzeugung einer gerichteten Kraft übersteigt. So z. B. hat der zur Zeit im Bergbau und Bauwesen weit verbreitete hydraulische Keil, der in Bohrlöchern mit einem Durchmesser von φ 40 - 45 mm eine Spaltungskraft bis zu 150 Mp entwickelt, ein Gewicht von 25 kg, während das erfindungsgemade Kraftübertragungselement für Bohrlöcher desselben Durchmessers mit der Spaltungakraft von 150 Mp 2,5 kg wiegt.
- Das Kraftübertragungselement semäß der Erfindung ist fertigungsgerecht, kompakt, erfordert für die Herstellung keine schwer beschaffbaren Konscruktionswerkatoffe und keine komplizierten Ausrüstungen, zeichnet sich durch einfache Bedienung und leichte Reparierbarreit aus.
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