DE2311723B1 - Hydraulisch betätigbares Gerät zum mechanischen Zerlegen von Gestein - Google Patents

Hydraulisch betätigbares Gerät zum mechanischen Zerlegen von Gestein

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Description

Die Erfindung betrifft ein Gerät zum mechanischen Zerlegen von Gestein mit einem Zylinder, in dem ein hydraulisch betätigbarer Kolben mit einer Kolbenstange längsbeweglich angeordnet ist, und mit einem durch die Kolbenstange verschiebbaren Gleitkeil, der auf in Bohrlöcher einsetzbare, seitlich bewegbare und mittels verbreiterter Kopfstücke lösbar mit dem Zylinderblock oder mit einem an diesem lösbar angeordneten Topf verbundene Druckbacken mit einer der Neigung des Gleitkeils entsprechenden Schrägung einwirkt.
Mit derart ausgebildeten, relativ handlichen Geräten
können Kräfte in der Größenordnung von 300 t und mehr erzeugt werden. Auf diese Weise können ohne Verwendung von Sprengstoffen Gesteinsbrocken herausgelöst bzw. zerlegt werden. Da diese Geräte im Bereich ihrer Druckbacken trotz der großen Flächenkräf- te nur Durchmesser in der Größenordnung von 40 mm haben, lassen sich die erforderlichen Bohrlöcher mit geringem Aufwand herstellen.
Neben Steinsprenggeräten mit am Zylinder befestigten Druckbacken ist aus der DT-PS 1 288 542 bereits ein Gerät der genannten Art bekannt, bei dem die Druckbacken am Zylinderblock und/oder der Gleitkeil an der Kolbenstange des Gerätes lösbar befestigt sind.
Als Verbindungselemente zwischen einem mit dem Zylinderblock verbundenen Topf und den Druckbacken dienen z. B. seitlich offene, T-förmige Ausnehmungen im unteren Teil des Topfes, in welche die Druckbacken mit ihren am inneren Ende verstärkten Kopfteilen quer zur Arbeitsrichtung eingeschoben werden.
Das Auswechseln der Druckbacken mit oder ohne ao Gleitkeil ist immer dann erforderlich, wenn nach erfolgtem Aufsprengen des Gesteins od. dgl. ein weiteres Aufweiten des gebildeten Spaltes erwünscht ist oder wenn eine beschädigte Druckbacke ersetzt werden muß. Das Auswechseln erfolgt also in der Regel an der Baustelle oder im Steinbruch und sollte aus diesem Grunde einfach und rasch durchzuführen sein.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Gerät der genannten Art zu schaffen, bei dem sich unter allen Einsatzbedingungen einzelne oder alle Druckbacken leichter und einfacher austauschen lassen. Wesentliche Voraussetzung für die Verwendbarkeit eines derartigen Geräts ist, daß sein Gewicht und seine Abmessungen trotz extremer Belastbarkeit gering bleiben, so daß es ohne Zuhilfenahme von Hubeinrichtungen od. dgl. von einem Arbeiter noch bedient werden kann.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß am unteren Ende des Zylinderblockes oder an dem mit diesem verbundenen Topf ein die Kopfstücke der Druckbacken untergreifender Quersteg mit einem Durchbruch vorgesehen ist, durch den die Kopfstücke entgegen der Arbeitsrichtung der Kolbenstange hindurchführbar und durch Verdrehen hinter dem Quersteg verriegelbar sind.
Diese Lösung hat den Vorteil, daß die Druckbacken in sehr einfacher Weise von unten her in den Zylinderblock bzw. einen an diesem angebrachten Topf eingeführt und z. B. durch Verdrehen verriegelt werden können.
In Verbindung mit dieser Lösung ist der Gleitkeil zweckmäßigerweise am freien Ende der Kolbenstange pendelnd befestigt. Bei dieser Anordnung kann der Gleitkeil nach beiden Seiten verschwenkt werden, so daß eine Druckbacke nach der anderen durch Verdrehen entriegelt und entfernt werden kann.
Außerdem kann der Gleitkeil bei geeigneter Aufhängung der Druckbacken gemeinsam mit diesen gegenüber dem Zylinderblock ungehindert eine begrenzte Schräglage einnehmen, wodurch Brüche im Bereich der Druckbacken, des Gleitkeils bzw. der Kolbenstange bei unsymmetrischer Belastung des Geräts weitgehend vermieden werden.
Nach einem weiteren Vorschlag gemäß der Erfindung ist der Gleitkeil mit der Kolbenstange über einen sowohl sie als auch den Gleitkeil durchgreifenden, von außen ausschlagbaren Bolzen verbunden. Bei dieser Anordnung kann auch der Gleitkeil bei Verschleiß erneuert oder bei anderen Anforderungen gegen einen anders dimensionierten ausgetauscht werden.
Um die Anlage der Druckbacken am Gleitkeil in allen Stellungen zu sichern, ist ein Federelement vorgesehen, das die Druckbacken im Bereich des Quersteges elastisch fixiert und zentriert.
Vorzugsweise ist das Federelement am Topf derart angeordnet, daß die Druckbacken nach Verdrehen des Federelements und Entriegeln von dem Topf entfernt werden können.
Eine besonders günstige Aufhängung und Verriegelung der Druckbacken ergibt sich, wenn die Kopfstücke T-förmig ausgebildet sind. Zweckmäßigerweise ist außerdem der Halsabschnitt der Druckbacken unterhalb der Kopfstücke verjüngt. Hierdurch wird nicht nur die Elastizität der Backen erhöht und damit die Bruchgefahr vermindert, vielmehr ist es infolge dieser Maßnahme möglich, die Auflagefläche der Kopfstücke zu vergrößern, ohne daß der Gesamtquerschnitt des Topfes verändert werden muß.
Vorzugsweise sind die Kopfstücke der Druckbacken oben und unten durch je eine halbschalenförmige Stützplatte abgestützt. Diese Stützplatten besitzen vorzugsweise Anschläge zur Zentrierung der Druckbacken in Zusammenwirkung mit dem Federelement.
Sind die Stützplatten gehärtet, wie ferner vorgeschlagen wird, kann der Topf selbst aus Gründen der Gewichtsersparnis aus Leichtmetall, vorzugsweise Aluminium, hergestellt sein.
Die pendelnde Lagerung des Gleitkeils am Ende der Kolbenstange kann durch einen Bolzen realisiert werden, der ein Langloch durchgreift, welches vorzugsweise im Kopf des Gleitkeils angeordnet ist. Diese Anordnung bewirkt, daß beim Keilvorschub die obere Stirnfläche des Gleitkeils an einer gegenüberliegenden Stirnfläche der Kolbenstange anliegt, wodurch der Bolzen entlastet wird, während der Gleitkeil beim Koibenrückzug über den Bolzen mitgenommen wird.
Ferner ist es vorteilhaft, die Kolbenstange mittels eines Gleitringes in einer Innenbohrung des Topfes zu führen.
Bei Anwendung besonders hoher Arbeitsdrücke kann es vorteilhaft sein, zumindest Teile der am Gleitkeil anliegenden Druckbacken-Innenflächen mit einer abriebfesten Schicht zu belegen, die beispielsweise als Hartmetallauflage ausgebildet sein kann.
Nachfolgend wird in Verbindung mit einer Zeichnung ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigt
F i g. 1 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Gerät, bei dem eine Druckbacke in Betriebsstellung und eine Druckbacke in Auswechselstellung dargestellt ist,
F i g. 2 einen Horizontalschnitt durch eine Ebene II-II von Fig. 1,
Fig.3 einen Schnitt im Verlauf einer Ebene HI-III von F i g. 1 und
F i g. 4 einen F i g. 2 entsprechenden Schnittverlauf, jedoch hier mit beiden Druckbacken in ihrer Betriebsstellung.
Bei dem nachfolgend beschriebenen Steinsprenggerät können sowohl der Gleitkeil als auch die Druckbakken bzw. Einsatzstücke erfindungsgemäß einzeln und von unten her gelöst und ausgewechselt werden.
In einem beispielsweise aus Aluminium hergestellten Zylinder 1, der in nicht dargestellter Weise an eine hydraulische Druckquelle angeschlossen ist, befindet sich ein ebenfalls nicht dargestellter Kolben, dessen Kolbenstange 3 aus Gründen der Gewichtsersparnis eine
Zentralbohrung 4 aufweist und nach unten durch eine Bohrung eines Zylinderdeckels 12 hindurchgeführt ist, der den unteren Abschluß des Zylinders 1 bildet. Eine der Abdichtung der Kolbenstange 3 dienende Ringdichtung 14 im Zylinderdeckel 12 ist mit einem Abdeckring 15 abgedeckt.
Die in F i g. 1 in ihrer oberen Endlage dargestellte Kolbenstange 3 ist mit einem Führungsstück 9 versehen, das in dieser Endlage von einer Ausdrehung 13 des Zylinderdeckels 12 aufgenommen wird. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Führungsstück 9 mittels eines federnden Klemmringes 10 lösbar am unteren Ende der Kolbenstange 3 befestigt. Der Klemmring 10 besitzt Ansätze, welche in Bohrungen 7 der Kolbenstange 3 eingreifen.
Wie sich aus F i g. 1 und 3 entnehmen läßt, ist am unteren Ende der Kolbenstange 3 mittels eines Bolzens 28 ein Gleitkeil 26 mit seinem Kopf 27 pendelnd befestigt. Die Pendelfreiheit wird dadurch gewährleistet, daß der Querschnitt der den Kopf 27 aufnehmenden ao Ausnehmung der Kolbenstange 3 größer ist als der Querschnitt des Kopfes 27 selbst, und daß letzterer ein Langloch 32 für den Bolzen 28 besitzt, welche gemäß F i g. 3 auch das Führungsstück 9 durchragt. Im Betrieb des Gerätes wird der Bolzen 28 dadurch entlastet, daß sich der Kopf 27 mit seiner oberen Stirnfläche 29 an einer Stützfläche 6 der Kolbenstange 3 abstützt. Zur Erzielung einer größeren Elastizität im oberen Endbereich ist gemäß F i g. 1 zwischen dem Schaft und dem Kopf 27 des Gleitkeils 26 ein verjüngter Halsabschnitt 30 angeordnet. Zur besseren Seitenführung im Bereich seiner Spitze besitzt der Gleitkeil 26 unten eine spatenförmige Erweiterung 31.
Gemäß F i g. 1 ist das Innengewinde des Zylinders 1 zur Aufnahme seines Zylinderdeckels 12 nach unten hin verlängert und dient auf diese Weise als Befestigungsmöglichkeit für einen zylindrischen Topf 18, der ebenfalls wie der Zylinder 1 aus Aluminium besteht und von unten her gegen den Zylinderdeckel 12 eingeschraubt ist. Der Topf 18 besitzt eine Innenbohrung 19, deren Durchmesser mit der Ausdrehung 13 des Zylinderdekkels 12 übereinstimmt. Diese Innenbohrung 19 übernimmt die Führung des Führungsstückes 9 am unteren Ende der Kolbenstange 3 beim Keilvorschub.
Zum Auswechseln des Gleitkeils 26 wird die Kolbenstange so weit nach unten ausgefahren, bis sich der Bolzen 28 vor einer Querbohrung 20 im Topf 18 befindet. Auf der gegenüberliegenden, in F i g. 1 abgeschnittenen Vorderseite weist der Topf 18 eine kleinere Querbohrung auf. Beide Querbohrungen sind im Normalzustand beispielsweise durch je eine Schraube verschlossen. Für die kleinere, nicht dargestellte Querbohrung genügt auch ein Plastikstopfen od. dgl. Nach Freilegen beider Bohrungen kann der Bolzen 28 durch die größere Querbohrung 20 mittels eines Stößels od. dgl. hindurchgestoßen werden, der in die kleinere Querbohrung einzuführen ist. Der Gleitkeil 26 kann nun herausgezogen und gegebenenfalls ausgetauscht werden.
Die pendelnde Aufhängung des Gleitkeils 26 an der Kolbenstange 3 kommt nicht nur, wie aus der nachfolgenden Beschreibung hervorgeht, dem Austauschvorgang der Druckbacken bzw. Einsatzstücke des Geräts zugute, sondern beugt zusätzlich der Bruchgefahr bei Neigung der Einsatzstücke gegenüber dem Zylinder 1 im Betrieb des Geräts vor.
jedes der beiden auswechselbar in den Topf 18 von unten her einhängbaren Einsatzstücke 36 besitzt im Anschluß an einen konisch verjüngten Halsabschnitt 39 ein T-förmiges Kopfstück 37, das auf der Innenseite mit einer Hartmetallauflage 38 versehen ist. Die am Gleitkeil 26 anliegenden Keilflächen der beiden Einsatzstükke 36 sind ebenfalls mit einer Hartmetallauflage 40 versehen.
In F i g. 1 und 2 ist jeweils nur das linke, in F i g. 4 sind beide Einsatzstücke 36 im betriebsbereiten Zustand dargestellt, während in F i g. 1 und 2 das rechte Einsatzstück 36 um 90° gedreht ist, um aus dem Topf 18 nach unten herausgezogen werden zu können.
Bevor der Auswechselvorgang der Einsatzstücke 36 eingehend beschrieben wird, soll näher auf ihre Einbauverhältnisse im Topf 18 eingegangen werden. Durch eine Ausdrehung wird am unteren Ende des Topfes 18 eine Schulter 21 gebildet, der in einem Abstand ein integraler Zwischensteg 22 des Topfes 18 gegenüberliegt, in dem sich gemäß F i g. 2 und 4 ein langlochförmiger Durchbruch 23 befindet. In einem Abstand hinter dem Zwischenstück 22 befindet sich ein integraler Innenkragen 24. Zur Erhöhung der mechanischen Stabilität und als Schutz gegen Betriebsbeschädigungen ist das untere freie Ende des Topfes 18, der, wie erwähnt, aus Aluminium besteht, mit einem Stahlring 25 eingefaßt.
Als oberes Stützlager für die Kopfstücke 37 der Einsatzstücke 36 dienen zwei Stützscheibenhälften 42 und als unteres Auflager zwei Auflagescheibenhälften 44. Diese Stütz- bzw. Auflagescheiben 42,44 sind halbiert, weil sie durch den langlochförmigen Durchbruch 23 hindurch montiert werden müssen. Sie bestehen aus gehärtetem Stahlblech. Diese Stützscheibenhälften 42 bzw. Auflagescheibenhälften 44 nehmen sämtliche Axialkräfte der Einsatzslücke 36 auf, gewähren den T-förmigen Kopfstücken 37 jedoch so viel Spielraum, daß die Einsatzstücke ebenso wie der Gleitkeil 26 gegenüber dem Topf 18 eine gewisse Neigung einnehmen können.
Zur Sicherung und Zentrierung der Einsatzstücke 36 sind diese unterhalb der Kopfstücke 37 von einem Federelement 47 umfaßt, das in die untere Öffnung des Topfes 18 eingesetzt und hinter einem Außenkragen 46 des Zwischensteges 22 verdrehbar gelagert ist. Das in F i g. 2 in der Lösestellung für die Einsatzstücke 36 und in F i g. 4 in seiner Betriebsstellung dargestellte Federelement 47 besteht aus Federstahldraht und ist in der Weise gebogen, daß ein Bügel 47a gebildet wird, der über je einen Wickelabschnitt 47c mit den Außenkragen 46 umschlingenden Schenkeln 47Z? verbunden ist. Wie sich aus F i g. 1 entnehmen läßt, liegt der Bügel 47a in einer niedrigeren Ebene als die beiden Innenschenkel 476. Dadurch wird erreicht, daß in der Betriebsstellung gemäß F i g. 4 die Bügel 47a bei ausgefahrenem Gleitkeil 26 innerhalb des Durchbruches 23 bis an dessen Wandung ausweichen können.
Die Stützenscheibenhälften 42 bzw. die Auflagescheibenhälften 44 besitzen zur Mitte des Geräts hin nicht dargestellte Anschläge, gegen die sich die Kopfstücke 37 der Einsatzstücke 36 zentrierend anlegen können. Diese Anschläge können einstückig angeformt, angeschweißt oder angeschraubt sein.
Soll gemäß F i g. 1 und 2 ein Einsatzstück 36 herausgenommen werden, so verdreht man zunächst das Federelement 47 um 90° bis in die Stellung von F i g. 2, verdreht anschließend gemäß F i g. 1 und 2 das rechte Einsatzstück 36 ebenfalls um 90° und zieht es nach unten heraus. Anschließend kann auch das linke Einsatzstück 36 verdreht und herausgezogen werden, falls erwünscht. Der pendelnd aufgehängte Gleitkeil 26 wird immer in entsprechender Richtung beiseite gedrückt.
Das Wiedereinsetzen geschieht in umgekehrter Reihenfolge.
Soll nach erfolgtem Aufsprengen der erzeugte Spalt erweitert werden, so kann man dickere Einsatzstücke 36' einsetzen, wie in Fi g. 1 mit unterbrochenen Linien angedeutet ist.
Die bereits erwähnte spatenförmige Erweiterung 31 des Gleitkeils 26 gewährleistet, daß er auch dann noch auf den Gleitfiächen der Einsatzstücke 36 aufliegt, wenn er sich diesen gegenüber in Querrichtung ver-
schieben sollte, was in der Praxis häufig vorkommt. Auf diese Weise wird unter allen Betriebsbedingungen eine gleichmäßige Flächenbelastung erzielt.
Im Belriebsfalle wird das montierte Gerät mit in oberer Endlage befindlicher Kolbenstange 3 in ein entsprechend angefertigtes Bohrloch geschoben und dann der Zylinder 1 mit Druck beaufschlagt, so daß der Gleitkeil 26 von der Kolbenstange 3 in die Einsatzstükke 36 gepreßt wird und diese auseinandertreibt, bis das Gestein aufreißt.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
409529/108

Claims (26)

Patentansprüche:
1. Gerät zum mechanischen Zerlegen von Gestein mit einem Zylinder, in dem ein hydraulisch betätigbarer Kolben mit einer Kolbenstange längsbeweglich angeordnet ist, und mit einem durch die Kolbenstange verschiebbaren Gleitkeil, der auf in Bohrlöcher einsetzbare, seitlich bewegbare und mittels verbreiterter Kopfstücke lösbar mit dem Zylinderblock oder mit einem an diesem lösbar angeordneten Topf verbundene Druckbacken mit einer der Neigung des Gleitkeils entsprechenden Schrägung einwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß am unteren Ende des Zylinderblocks oder an dem mit diesem verbundenen Topf (18) ein die Kopfstücke (37) der Druckbacken (36) untergreifender Quersteg (22) mit einem Durchbruch (23) vorgesehen ist, durch den die Kopfstücke (37) entgegen der Arbeitsrichtung der Kolbenstange (3) hindurchführbar und durch Verdrehen hinter dem Quersteg verriegelbar sind.
2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleitkeil (26) am freien Ende der Kolbenstange (3) pendelnd befestigt ist.
3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleitkeil (26) mit der Kolbenstange (3) über einem sowohl sie als auch den Gleitkeil durchgreifenden, von außen ausschlagbaren Bolzen (28) verbunden ist.
4. Gerät nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckbacken (36) im Bereich des Quersteges (22) mittels eines Federelements (47) elastisch fixiert und zentriert sind.
5. Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (47) in mindestens einer konzentrischen Ausnehmung (46) des Topfes (18) verdrehbar geführt ist.
6. Gerät nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (47) zwei den Druckbacken (36) zugeordnete Schenkel (47b) und einen sich am Topf (18) abstützenden, die beiden Schenkel verbindenden Bügel (47a) besitzt.
7. Gerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Bügel (47a) eine andere Querschnittsebene im Topf (18) einnimmt als die Schenkel (47b).
8. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopfstücke der Druckbacken (36) T-fÖrmig ausgebildet sind.
9. Gerät nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopfstücke (37) der Druckbacken (36) oben und unten durch je eine halbschalenförmige Stützplatte (42, 44) abgestützt sind und daß die Stützplatten mit Anschlägen zur Zentrierung der Druckbacken (36) in Zusammenwirkung mit dem Federelement (47) versehen sind.
10. Gerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützplatten (42,44) gehärtet sind.
11. Gerät nach Anspruch 1,4 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Kopfstück (37) über einen verjüngten Halsabschnitt (39) mit der Druckbacke (36) verbunden ist.
12. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleitkeil (26) mittels eines in einem Langloch (32) geführten Bolzens (28) mit der Kolbenstange (3) derart verbunden ist, daß die Kolbenstange beim Vorschub unmittelbar auf den Gleitkeil
einwirkt und der Bolzen entlastet ist.
13. Gerät nach Anspruch 2 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Stirnfläche (29) des Gleitkeils (26) auf einer gegenüberliegenden Stirnfläche (6) der Kolbenstange (3) abstützbar ist.
14. Gerät nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Langloch (32) im Kopfstück (27) des Gleitkeils (26) befindet.
15. Gerät nach Anspruch 12, 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Bolzen (28) verschiebbar im Langloch (32) angeordnet und durch am Topf (18) vorgesehene, vorzugsweise verschließbare Bohrungen (20) entfernbar ist.
16. Gerät nach Anspruch I1 dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (3) mittels eines Gleitringes (9) in einer Innenbohrung (19) des Topfes (18) geführt ist.
17. Gerät nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleitring (9) auswechselbar angebracht ist.
18. Gerät nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleitring (9) durch ein Federelement (10) gesichert ist.
19. Gerät nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleitring (9) durch ein Schraubelement gesichert ist.
20. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Topf (18) aus Leichtmetall, vorzugsweise Aluminium, besteht.
21. Gerät nach Anspruch 1 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Rand des Topfes (18) mit einem Stahlring (25) eingefaßt ist.
22. Gerät nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckbacken (36) auf ihrer dem Gleitkeil (26) gegenüberliegenden Oberfläche im Bereich ihres Kopfstückes (37) mit einer abriebfesten Schicht (38) belegt sind.
23. Gerät nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Gleitkeil (26) gegenüberliegenden Oberflächen der Druckbacken (36) mit einer abriebfesten Schicht (38,40) belegt sind.
24. Gerät nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (38, 40) als Hartmetallaufl -ge ausgebildet ist.
25. Gerät nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleitkeil (26) ι nterhalb seines Kopfstückes (27) eine Verjüngunf (30) aufweist.
26. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 14 oder 25, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleitkeil (26) in der Nähe seiner Spitze einen breiteren Abschnitt (31) aufweist.
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