[0001] Die Erfindung betrifft Druckbacken bzw. -schalen für ein Gerät zum mechanischen Zerlegen
von Gestein mit einem Zylinder, in dem ein hydraulisch betätigbarer Kolben mit einer
Kolbenstange längsbeweglich angeordnet ist, mittels der ein zwischen den Druckbacken
angeordneter Gleitkeil verschiebbar ist, wobei die in Bohrlöcher einsetzbaren Druckbacken
im Zylinderblock oder in einem an diesem lösbar angeordneten Zylinder-Unterteil auswechselbar
und seitlich beschränkt bewegbar gelagert sind sowie an ihren dem Gleitkeil jeweils
zugewandten Seiten eine der Neigung des Gleitkeils entsprechende Schrägung aufweisen.
[0002] Steinspaltgeräte der genannten Art sind allgemein bekannt (DE-AS 1 254 562; DE-PS
1 783 155). Mit derart ausgebildeten, relativ handlichen Geräten können Kräfte in
der Größenordnung von 300 t und mehr erzeugt werden. Die Verwendung von Sprengstoffen
ist zum Herauslösen von Gesteinsbrocken oder Zerlegen derselben nicht mehr erforderlich.
[0003] In der Praxis wird dabei wie folgt vorgegangen:
(a) Längs der gewünschten Bruchlinie bzw. -fläche werden in je nach zu brechendem
Gestein mehr oder weniger großen Abständen zunächst Löcher bis zu einer Tiefe gebohrt,
die der Höhe bzw. Breite der Bruchfläche entspricht.
(b) Anschließend werden in diese Löcher die eingangs genannten Geräte mit ihren Druckbacken
eingesetzt und betätigt, so daß eine Spreizung bzw. Auseinanderbewegung der Druckbacken
erfolgt und sich dabei ausgehend von den Bohrlöchern ein erster schmaler Spalt in
Richtung der Bohrlochreihe ausbildet. Dieser Spalt erstreckt sich jedoch noch nicht
über die gesamte Länge der Bohrlöcher, d.h. die gesamte Breite der gewünschten Bruchfläche.
(c) Die verwendeten Druckbacken werden dann durch größere Druckbacken ersetzt in Anpassung
an die im oberen Bereich erweitereten Bohrlöcher, in diese wieder eingesetzt und auseinanderbewegt,
so daß eine Erweiterung des Spalts bzw. eine vollständige Ausbildung der Bruchfläche
erfolgt. Diese Prozedur kann noch ein-oder zweimal - je nach Höhe bzw. Breite der
Bruchfläche - wiederholt werden.
[0004] Leider kommt es sehr häufig bereits bei der Ausbildung des ersten schmalen Spalts
zu relativen Verschiebungen des Gesteins in Richtung der Bohrlochreihe mit der Folge,
daß in die Bohrlöcher größere Druckbacken nicht mehr eingesetzt werden können. Die
Ausbildung der vollständigen Bruchfläche muß dann in herkömmlicher Manier mittels
in den Spalt eingetriebener Keile erfolgen.
[0005] Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, Druckbacken bzw. -schalen
für ein Gerät der eingangs genannten Art zu schaffen, die auch bei relativen Verschiebungen
des Gesteins in Richtung der Bohrlochreihe problemlos einsetzbar sind, so daß auf
manuell eintreibbare Spaltkeile verzichtet werden kann.
[0006] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Druckbacken etwa spaten-
oder hammerförmig ausgebildet sind. Trotz des genannten Problems, das bereits seit
Jahrzehnten, d.h. seit dem ersten Einsatz der genannten Steinspaltgeräte, existiert,
ist bis jetzt von keiner Seite vorgeschlagen worden, die Druckbacken in der erfindungsgemäßen
Weise auszubilden, um die genannten Steinverschiebungsprobleme zu überwinden. Natürlich
bedarf der Einsatz der erfindungsgemäß ausgebildeten Druckbacken bzw. -schalen eine
entsprechende Anpassung des verwendeten Steinspaltgerätes, nämlich hinsichtlich des
Fixierungsmechanismus für die Druckbacken. Dieser Mechanismus muß so ausgebildet sein,
daß die Druckbacken beim . Fixieren am Zylinder bzw. Zylinder-Unterteil nicht verdreht
werden müssen oder zumindest sich soweit vom Gleitkeil wegschwenken lassen, daß eine
Fixierdrehung der
Druckbacken bis zu 90° möglich ist. Weiter unten wird eine vorteilhafte Ausführungsform
eines Steinspaltgeräts beschrieben, das sich für den Einsatz der erfindungsgemäß ausgebildeten
Druckbacken besonders eignet.
[0007] Zur besseren Kraftübertragung und zur Vermeidung von Druckbacken-Verbiegungen, d.h.
zur Erhöhung der Stabilität der Einheit "Druckbacken/Gleitkeil" ist der Gleitkeil
entsprechend den Druckbacken spaten- oder hammerförmig ausgebildet. Vorzugsweise weist
der Gleitkeil über seine gesamte, im eingezogenen bzw. zurückgezogenen Zustand aus
dem Zylinder bzw. Zylinder-Unterteil herausragende Länge eine Breite auf, die der
Breite des Einsatzabschnitts der Druckbacken entspricht.
[0008] In der Praxis hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn die Breite
der Druckbacken im unteren Einsatzbereich mindestens etwa dem doppelten Bohrlochdurchmesser
entspricht. Vorzugsweise beträgt die Breite der
Druckbacken in diesem Bereich etwa dem dreifachen Bohrlochdurchmesser.
[0009] Zur weiteren Erhöhung der Stabilität der Einheit "Druckbacken/Gleitkeil" dienen die
Maßnahmen nach dem Patentanspruch 5.
[0010] Eine bessere Einführung der Druckbacken in den Spalt und damit leichtere Handhabung
läßt sich durch die Maßnahmen nach Patentanspruch 6 erzielen.
[0011] Nachstehend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Druckbacken
in Verbindung mit einem für den Einsatz dieser Druckbacken besonders geeigneten Steinspaltgerät
anhand der beigefügten Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine Ausführungsform eines Steinspaltgerätes, das sich für den Einsatz der
erfindungsgemäßen Druckbacken besonders eignet, im Längsschnitt, teilweise in Ansicht,
Fig. 2 das Steinspaltgerät nach Fig. 1 im Querschnitt längs Linie A-A bei ausgefahrenem
Gleitkeil,
Fig. 3 das Steinspaltgerät gemäß Fig. 1 im Querschnitt längs Linie A-A bei eingefahrenem
Gleitkeil,
Fig. 4 einen Teil des Steinspaltgerätes nach Fig. 1 im Schnitt längs Linie B-B mit
entriegelter, jedoch noch nicht in Einbaulage befindlicher Druckbacken,
Fig. 5 einen Teil des Steinspaltgerätes nach Fig. 1 im Schnitt längs Linie B-B beim
Einführen einer Druckbacke mit automatischer Mitnahme des abgebogenen Endes eines
Zentrierbolzens,
Fig. 6 eine Draufsicht auf die Einheit "Druckbacken/ Gleitkeil" in Richtung des Pfeiles
C in Fig.1 in verkleinertem Maßstab, und
Fig. 7 die Einheit "Druckbacken/Gleitkeil" im Querschnitt längs Linie D-D in Fig. 6.
[0012] 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.
[0013] 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
bzw. -schalen 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 17 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 dargestellten Ausführungsform 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.
[0014] Wie die Fig. 1 sehr deutlich erkennen läßt, sind die beiden Querbolzen 10 im Zylinder-Unterteil
2 nach Art einer Schraube zwischen Druckbacken-Freigabestellung und Druckbacken-Einhängestellung
bewegbar, wobei am Umfang der jeweils äußeren Querbolzenabschnitte 21 größeren Durchmessers
eine etwa wendelförmig verlaufende Nut 23 eingefräst ist, in die ein Führungsstift
11 eingreift, wobei die Drehbewegung der Querbolzen 10 durch die stirnseitigen Enden
der Nut 23 begrenzt ist. Die Arretierung der Querbolzen 10 in der Druckbacken-Freigabestellung
oder Druckbacken-Einhängestellung erfolgt jeweils durch eine Kugelraste 7, 8, 9, deren
federbelastete Druckkugel 9 in entsprechende Ausnehmungen am Umfang der Querbolzen
10 eingreift. Die Vorspannung der die Rastkugel 9 belastenden Feder 8 kann durch einen
auf das der Kugel 9 entgegengesetzte Ende der Feder 8 einwirkenden Gewindestift 7
variiert werden. Der sich radial in die Umfangsnut 23 hineinerstreckende Führungsstift
11 ist auswechselbar im Zylinder-Unterteil 2 bzw. in der Lagerhülse 19 für die Querbolzen
10 angeordnet. Die Lagerhülse 19 für die Querbolzen 10 ist bei dem 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.
[0015] 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 dazwischen liegenden Gleitkeils 18 dienen.
[0016] Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel bestehen die Federelemente zur Zentrierung
der Druckbacken 17 aus zwei zur Längserstreckung der Druckbacken 17 im Zylinder-Unterteil
2 angeordneten, gegen die Wirkung von vorgespannten Federn 14 verschiebbaren Zentrierbolzen
13 mit abgebogenen Enden 24, welche unter der Wirkung der Federn 14 jeweils auf der
Außenseite einer Druckbacke 17 aufliegen, wobei die derart ausgebildeten Zentrierbolzen
13 um ihre eigene Achse verdrehbar sind, so daß deren abgebogene Enden 24 zur Freigabe
der Druckbacken 17 etwa parallel zu diesen gelegen ist (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.
[0017] Die Verdrehung der Zentrierbolzen 13 erfolgt bei der dargestellten Ausführungsform
(sh. 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 (sh.
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 Druckbacken-Längsrichtung
erstreckende Anschlagfläche 28 für das abgebogene Ende 24 des zugeordneten Zentrierbolzens
13 begrenzt ist (Fig. 4 und 5). Die Nockenflächen 25 besitzen etwa die Kontur eines
Kranhakens.
[0018] 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 nocht 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 Druckbacken-Längsrichtung
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.
[0019] Gemäß Fig. 3 wird die Zentrierfeder in der Zentrierbolzen-Lagerung 12 durch eine
Scheibe 15 und Schraube 16 gehalten.
[0020] Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 besitzen die Umfangsnuten 23 der beiden Querbolzen
10 jeweils eine Steigung in gleicher Richtung. Die Betätigung bzw. Drehbewegung der
Querbolzen 10 erfolgt mittels eines Schraubenziehers, der in eine entsprechende Ausnehmung
56 an den äußeren Stirnseiten der beiden Querbolzen einsetzbar ist.
[0021] 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 Querbolzen-Mittelachse gleichzeitig in die innere Druckbacken-Einhängestellung
oder äußere Druckbakken-Freigabestellung bewegt werden können. Die beiden Schenkel
der Bügel 22 sind biegeelastisch ausgebildet, so daß sie der Translationsbewegung
der beiden Querbolzen 10 ungehindert folgen können.
[0022] Es sei noch erwähnt, daß die freien Stirnseiten der abgebogenen Enden 24 der Zentrierbolzen
13 in der sich senkrecht zu der durch den abgebogenen Zentrierbolzen definierten Ebene
gekrümmt ausgebildet sind, um ein Verklemmen beim Einführen der Druckbacken 17 zwischen
den abgebogenen Enden 24 und der Anschlagfläche 28 zu vermeiden.
[0023] 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 2 bzw. in den
Druckbacken-Aufnahmeraum 33 im Zylinder-Unterteil 2 an der sich quer zur Druckbacken-Längsrichtung
erstreckenden Anschlagfläche 28 problemlos abgleitet.
[0024] Rein vorsorglich sei auch noch darauf hingewiesen, daß, wie die Fig. 2 bis 5 sehr
deutlich erkennen lassen, die Ausnehmung 25 an den Außenseiten der Druckbacken 17
jeweils nach drei Seiten hin offen ist, nämlich am kopfseitigen Ende, an der Außenseite
und an der den Zentrierbolzen 13, 24 zugewandten Seite. Die Ausnehmung 25 stellt praktisch
eine herausgetrennte Ecke am kopfseitigen Ende der Druckbacken 17 dar.
[0025] Das beschriebene Steinspaltgerät eignet sich unter anderem für den Einsatz von etwa
spatenförmig ausgebildeten Druckbacken, wie sie in den Fig. 6 und 7 dargestellt sind.
Bei der dort dargestellten Ausführungsform ist der Gleitkeil 18 entsprechend den Druckbacken
17 spatenförmig ausgebildet, wobei die Breite etwa der Breite des unteren Einsatzbereiches
34 der Druckbacken 17 entspricht. Es ist jedoch nicht notwendig, daß der Gleitkeil
ebenfalls spatenförmig ausgebildet ist. In der Regel wird man sogar einen ganz normalen,
relativ schmalen Gleitkeil benutzen, der der Breite der normalerweise benutzten Druckbacken
angepaßt ist.
[0026] Die beiden gegenüberliegenden Gleitflächen des Gleitkeils 18 weisen jeweils eine
axial verlaufende Feder 35 und die zugeordneten Gleit- bzw. Schrägflächen der Druckbacken
17 entsprechende Nuten 36 auf. Auf diese Weise wird eine relative seitliche Verschiebung
des zwischen den Druckbacken 17 und dem Gleitkeil 18 beim Einsatz sicher vermieden.
[0027] In
Fig. 7 sind das Bohrloch mit der Bezugsziffer 38 und der sich daran anschließende Spalt,
der beim Spreizen bzw. Auseinanderbewegen von in das Bohrloch 38 eingesetzten herkömmlichen
Druckbacken erhalten wird, mit der Bezugsziffer 37 gekennzeichnet.
[0028] Ferner ist in Fig. 7 eine Verschiebung des Gesteins in Spaltrichtung bzw. in Richtung
der Bohrlochreihe dargestellt. Man sieht, daß trotz dieser Verschiebung das Steinspaltgerät
dank der erfindungsgemäß ausgebildeten
Druckbacken ohne weiteres einsetzbar ist. Vorzugsweise sind die Außenseiten der Druckbacken
im unteren Einsatzbereich 34 aufgerauht, gerippt oder gerändelt, um ein seitliches
Abgleiten innerhalb des Spaltes 37 zu vermeiden.
[0029] In der Praxis hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn die Breite
der Druckbacken 17 im unteren Einsatzbereich 34 mindestens etwa dem doppelten Bohrlochdurchmesser
entspricht.
[0030] Schließlich kann die Handhabung, insbesondere das Einsetzen der Druckbacken 17 in
den Spalt 37 dadurch erleichtert werden, daß die im montierten Zustand einander abgewandten
Außenseiten der Druckbacken 17 im Schnitt quer zur Axialrichtung geringfügig konvex
nach außen gewölbt sind.
[0031] Der untere Einsatzbereich 34 der Druckbacken 17 kann auch hammer- oder sichelförmig
ausgebildet sein. Dies hängt im wesentlichen von der Einsatztiefe und dem zu brechenden
Gestein ab. Am stabilsten und wirkungsvollsten ist jedoch eine spatenförmige Gestalt
der Druckbakken.
[0032] Sämtliche in den Unterlagen offenbarten Merkmale werden als erfindungswesentlich
beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik
neu sind.
1. Druckbacken bzw. -schalen für ein Gerät zum mechanischen Zerlegen von Gestein mit
einem Zylinder (1), in dem ein hydraulisch betätigbarer Kolben mit einer Kolbenstange
(3) längsbeweglich angeordnet ist, mittels der ein zwischen den Druckbacken (17) angeordneter
Gleitkeil (18) verschiebbar ist, wobei die in Bohrlöcher einsetzbaren Druckbacken
(17) im Zylinderblock oder in einem an diesem lösbar angeordneten Zylinder-Unterteil
(2) auswechselbar und seitlich beschränkt bewegbar gelagert sind sowie an ihren dem
Gleitkeil (18) jeweils zugewandten Seiten eine der Neigung des Gleitkeils (18) entsprechende
Schrägung aufweisen,
dadurch gekennzeichnet daß
die Druckbacken (17) etwa spaten- oder hammerförmig ausgebildet sind.
2. Druckbacken nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ihre Breite im unteren
Einsatzbereich (34) mindestens etwa dem doppelten Bohrlochdurchmesser entspricht.
3. Druckbacken nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß ihre Außenseiten
im unteren Einsatzbereich (34) jeweils aufgerauht, gerippt oder gerändelt sind.
4. Druckbacken nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß ihre
dem Gleitkeil (18) zugewandten Gleitflächen jeweils mindestens eine axial verlaufende
Nut (36) aufweisen, die mit entsprechend ausgebildeten Federn (35) an den Gleitflächen
des Gleitkeils (18) korrespondieren oder umgekehrt, so daß eine seitliche Relativbewegung
zwischen Gleitkeil (18) und Druckbacken (17) beim Einsatz vermieden ist.
5. Druckbacken nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß ihre
im montierten Zustand einander abgewandten Außenseiten im Schnitt quer zur Axialrichtung
geringfügig konvex nach außen gewölbt bzw. ballig ausgebildet sind.