[0001] 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 verschiebaren Gleitkeil, 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 verbundenen Druckbacken mit einer der Neigung des Gleitkeils entsprechenden
Schrägung einwirkt, wobei die Druckbacken im Zylinderblock oder Zylinder-Unterteil
auf diametral angeordneten Querbolzen eingehängt und mit Federelementen elastisch
fixiert und zentriert sind.
[0002] Derartige Geräte sind allgemein bekannt (DE-AS 12 54 562; DE-PS 17 83 155). Mit derart
ausgebildeten, relativ handlichen Geräten können Kräfte in der Größenordnung von 300t
und mehr erzeugt werden. Die Verwendung von Sprengstoffen ist zum Herauslösen von
Gesteinsbrocken oder Zerlegen derselben nicht mehr erforderlich.
[0003] Problematisch ist bei den bekannten Geräten, insbesondere bei dem Gerät nach der
DE-PS 23 11 723, das Auswechseln der Druckbacken, das immer dann erforderlich ist,
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 in der Regel an der Baustelle oder im Steinbruch und sollte aus
diesem Grunde einfach und rasch durchzuführen sein.
[0004] In der bereits erwähnten DE-PS 23 11 723 wird zur Lösung dieses Problems 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 (vgl. Fig.
1 der DE-PS 23 11 723). Unabhängig davon, daß das Wegschwenken des Gleitkeils sowie
das Einführen bzw. Herausziehen und Verdrehen der Druckbacken beim Einsetzen oder
Entfernen relativ viel Geschicklichkeit erfordert, ist bei der bekannten Lösung 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.
[0005] Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Gerät der genannten
Art zu schaffen, das gegenüber den bekannten Konstruktionen noch einfacher bzw. leichter
handhabbar ist, und zwar sowohl hinsichtlich der Montage bzw. Demontage als auch hinsichtlich
der Bedienung beim Losbrechen von Gesteinsbrocken oder Zerlegen derselben.
[0006] Die Lösung dieser Aufgabe ist in den Patentansprüchen beschrieben.
[0007] Dadurch, daß die Druckbacken bei dem erfindungsgemäßen Gerät auf den Querbolzen seitlich
verschiebbar gelagert sind und die Querbolzen in Bolzenlängsrichtung versetzbar angeordnet
sind zwischen einer äußeren Druckbackenfreigabestellung und einer inneren Druckbacken-
einhängestellung derart, daß in ersterer die Druckbacken nach unten aus dem Zylinderblock
oder Zylinder-unterteil ohne Drehung um ihre Längsachsen oder Verschwenken herausziehbar
sind und umgekehrt, ist das Austauschen von Druckbacken äußerst einfach. Die Druckbacken
brauchen beim Auswechseln nur noch in Druckbackenlängsrichtung bewegt zu werden. Ein
Wegschwenken des Gleitkeils und ein Verdrehen der Druckbacken zum Verriegeln bzw.
Entriegeln entfallen.
[0008] Vorzugsweise sind die Querbolzen im Zylinder-Unterteil eingeschraubt und die äußeren
Stirnflächen der Querbolzen jeweils mit Schlitzen, Kerben od. dgl. für den Eingriff
eines Schraubwerkzeuges versehen.
[0009] Eine besonders bevorzugte konstruktive Weiterbildung 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
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.
[0010] 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.
[0011] 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.
[0012] 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 Druckback-en-Freigabestellung und Druckbacken-Einhängestellung
jeweils festlegende Anschläge und ggf. Mittel (Kugelraste) zur Arretierung des Querbolzens
in diesen Stellungen vorgesehen sind.
[0013] 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 d-er Führung
der Druckbacken sowie des zwischen diesen angeordneten Gleitkeils dienen. Die Druckfedern
sind dabei so dimensioniert, daß die Druckbolzen sich beim Einsetzen oder Entfernen
der Druckbacken leicht zurückdrängen lassen.
[0014] Die Federelemente zur Zentrierung der Druckbacken können auch in an sich bekannter
Weise (DE-AS 24 03 317) 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.
[0015] 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 Rich- tun
g zum freien Ende der Druckbacken hin durch eine sich etwa quer zur Druckbackenlängsrichtung
erstrekkende Anschlagfläche für das abgebogene Ende des zugeordneten Zentrierbolzens
begrenzt ist.
[0016] 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 Werkzeuges gebracht
zu werden.
[0017] Eine weitere konstruktive Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gerätes ist dadurch
gekennzeichnet, daß
- der Gleitkeil in an sich bekannter 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.
[0018] Für die Handhabung im Betrieb ist es besonders vorteilhaft, wenn zur Verstellung
des Arbeitskolbens und damit des Gleitkeils s 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.
[0019] 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.
[0020] 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 1000Hz 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 1-assen. 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.
[0021] 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 Längslinie 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.l in Schnitt Längslinie B-B mit entriegelter,
jedoch noch in Einbaulage befindlicher Druckbacken,
Fig. 5 einen Teil des Steinspaltgerätes nach Fig.l im Schnitt Längslinie 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 Fi·g. 6 im Schnitt Längslinie 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.
[0022] 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.
[0023] 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 Gleitkeils 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.
[0024] Wie die Fig. 1 sehr deutlich erkennen läßt, sind die beiden Querbolzen 10 im Zylinder-Unterteil
nach Art einer Schraube zwischen Druckbacken-Freigabestellung und Druckback-en-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.
[0025] Zur Zentrierung der beiden an den Schrägflächen des Gleitkeils 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.
[0026] 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 d4e 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.
[0027] 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 Nokkenflächen 25 besitzen etwa die Kontur eines
Kranhakens.
[0028] 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.
[0029] Gemäß Fig. 3 wird die Zentrierfeder 14 in der Zentrierbolzen-Lagerung 12 durch eine
Scheibe 15 und Schraube 16 gehalten.
[0030] Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 besitzen die Umfangsnuten 23 der beiden Querbolzen
10 jeweils eine Steigung in gleicher Richtung. Die Betätigung bzw.
[0031] Drehbewegung der Querbolzen 10 erfolgt mittels eines Schraubenziehers, der in eine
entsprechende Ausnehmung 56 an den äußeren Stirnseiten der beiden Querbolzen einsetzbar
ist.
[0032] 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.
[0033] Die Ausführungsform gemäß den Fig. 6 bis 8 unterscheidet sich von der gemäß den Fi
g. 1 bis 5 lediglich durch die Aufhängung des Gleitkeils 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.
[0034] Bei der Ausführungsform nach den Fig. 6 bis 8 erfolgt die Verbindung des Gleitkeils
18 mit der Kolbenstange 3 über einem 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.
[0035] 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.
[0036] 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
her mit einem Schwierigkeiten von der gegenüberliegenden Seite her mit einem durch
eine Bohrung 60 im Zylinder-Unterteil
2 hindurch geführten werkzeugausge- Werkzeug schlagen werden.
[0037] Zur Verstellung des nicht dargestellten Arbeitskolbens und damit des Gleitkeils 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 Fig. 9 mit der Bezugsziffer 61 gekennzeichnet
ist.
[0038] Das Steuergehäuse '37 weist einen Druckmitteleinlaß 38 auf, dasin drei Einlaßkanäle
40, 41 und 42 unterteilt ist. Diese drei Einlaßkanäle kommunizieren jeweils mit einer
Ringnut 43, 44, 45 längs des Umfanges 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 Teil ströme unterteilt. Bei einer Umdrehung
des Drehkolbens 36 erhält man also 12 Druckimpulse am Druckmittelauslaß 39.
[0039] 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. Impulsgenerators
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.
[0040] 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
Mehrwegeventils 71 mit dem Druckmittel-Reservoir 70 fluidverbindbar ist.
[0041] 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 74 der Druckmittelpumpe 66
in Verbindung stehenden Hochdruckleitung 62, 63 angeordnet ist.
[0042] 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.
[0043] Der zwischen dem Mehrwege-Ventil 71 und dem Niederdruckteil 63 der Druckmittelpumpe
66 liegende Abschnitt der Leitung 69 ist über eine Leitung 78 unmittelbar mit dem
Reservoir 70 fluidverbindbar, wobei in der Verbindungsleitung 78 ein druckgesteuertes
Ventil 79 angeordnet ist, derart, daß es während der Hochdruck-Phase geöffnet wird.
Dann kann während der Hbchdruck-Phase, also beim Vorschub des Arbeitskolbens bzw.
der Kolbenstange 3 in Richtung des Pfeiles P, der Niederdruckteil 63 der Druckmittelpumpe
66 unverändert weiterarbeiten. Das Niederdruck-Druckmittel wird dann über die Leitung
78 unmittelbar in das Reservoir 70 zurückgepumpt.
[0044] In der Niederdruckleitung 69 sowie Hochdruckleitung 63 sind Meßstellen Ml 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.
[0045] 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.
[0046] 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 unmittelbar zurück in das
Reservoir 70. Das Mehrwege-Ventil 71 wird zugleich so geschaltet, daß die vom Niederdruckteil
63 der Druckmittelspumpe 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.
[0047] Während des Rück-hubes des Gleitkeiles bzw. des Arbeitskolbens wird der Antrieb für
den Drehkolben des Steuergerätes 35 ausgeschaltet.
[0048] Um zu vermeiden, daß der Niederdruckteil 63 der Druckmittelpumpe 66 bei Öffnung des
Sicherheitsventils 76 versehentlich 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 63 der Druckmittelpumpe
66 verhindert.
[0049] Es sei noch erwähnt, daß die freien Stirnsteiten 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.
[0050] nach Rein vorsorglich sei auch 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.
[0051] Sämtliche in den Unterlagen offenbarten Merkmale werden als erfindungswesentlich
beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik
neu sind.
1. Gerät zum mechanischen Zerlegen von Gestein mit einem Zylinder (1), indem 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 Gleitteils (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 Querbolzen (10) in Bolzenlängsrichtung
versetzbar angeordnet sind zwischen einer äußeren Druckbackenfreigabestellung und
einer inneren Druckbackeneinhängestellung, 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.
2. Gerät nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet , daß die Querbolzen (20) im Zylinder-Unterteil (2) eingeschraubt
sind.
3. Gerät nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils äußeren Stirnflächen der Querbolzen (10) Schlitze,
Kerben od. dgl. für den Eingriff eines Schraubwerkzeuges, insbesondere Schraubenziehers,
aufweisen.
4. Gerät nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet , daß die Steigung des Gewindes der beiden Querbolzen (10)
entgegengesetzt ist, so daß beispielsweise durch eine die beiden Querbolzen (20) miteinander
koppelnde Handhabe (Bügel 22) beide Querbolzen (10) gleichzeitig nach innen in die
Druckbacken-Einhängestellung oder umgekehrt bewegbar sind.
5. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß
die Querbolzen (10) jeweils einen inneren Abschnitt (20) kleineren Durchmessers und
einen äußeren Abschnitt (21) größeren Durchmessers aufweisen, wobei auf dem inneren
Abschnitt (20) die Druckbacken eingehängt sind und der äußere Abschnitt als Gewinde-
und Lagerteil dient.
6. Gerät nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet , daß der äußere Abschnitt (21) der Querbolzen (10) in einer
vorzugsweise auswechselbar geordneten Lagerbüchse (19) aus verschleißfestem Lagerwerkstoff
(rostfreier Stahl; Sintermaterial) gelagert ist.
7. Gerät nach einem der Ansprüche 2 bis 6, 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.
8. Gerät nach Anspruch 7,
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.
9. Gerät nach Anspruch 8,
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.
10. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, 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.
11. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, 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.
12. Gerät nach Anspruch 11,
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.
13. Gerät nach Anspruch 12,
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.
14. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 13, 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.
15. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet , daß zur Verstellung
des Arbeitskolbens und damit des Gleitkeils (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.
16. Gerät nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät (35) einen
in einem Steuergehäuse (37) drehbar gelagerten Drehkolben (36) umfaßt, der mit einem
äußeren Drehantrieb koppelbar ist.
17. Gerät nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet , daß das Steuergehäuse (37) des Steuergeräts (35) einen Druckmitteleinlaß
(38) sowie einen Druckmittelauslaß (39) aufweist, wobei der Druckmitteleinlaß (38)
in mindestens zwei Einlaßkanäle (40, 41, 42) unterteilt ist, daß diese 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.
18. Gerät nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät
(35) wahlweise zuschaltbar ist.