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Die Erfindung betrifft ein Sprengrohr für Einrichtungen zum Absprengen
und Teilen von harten, kompakt gelagerten Mineralien, insbesondere zur Zerlegung
großstückiger Gesteinsbrocken, mit Hilfe einer Druckwelle, die am Kopfende des im
Bohrloch festgelegten Sprengrohres durch eine gesteuerte plötzliche Expansion einer
gespeicherten Menge hochkomprimierter Luft erzeugt wird. Bei diesem Absprengen bzw.
Zerteilen von eruptivem Gestein oder einem ähnlichen Mineral (Arbeiten im Steinbruch)
wird nach Möglichkeit ohne die zusätzliche Verwendung von Wasser gearbeitet. Sollte
das Gestein jedoch porös sein, könnte ein vorheriges Tränken, d. h. ein Auffüllen
der Poren mit Wasser, vorgenommen werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das ohne die Notwendigkeit
von Explosiv-Sprengstoffen durchführbare Ablösen kompakt gelagerter Mineralien bzw.
Teilen bereits abgelöster Steinbrocken zu verbessern, insbesondere wirksamer zu
machen, und damit die Wirtschaftlichkeit eines solchen Gestein-Sprengverfahrens
zu erhöhen. Hierbei ist ein wesentlicher Teil der Erfindungsaufgabe in der Schaffung
von Mitteln zu sehen, welche bewirken, .daß das Sprengrohr auch bei Verwendung besonders
hoch komprimierter Luft, z. B. von 400 bis 1000 atü, insbesondere über 800 atü,
im Zeitpunkt der Sprengung sicher im Bohrlochtiefsten verankert bleibt, ohne den
Sprengvorgang selbst zu behindern, vielmehr die Wirksamkeit des letzteren zu erhöhen.
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Die Erfindung kennzeichnet sich dadurch, daß unter Verwendung eines
am Sprengrohrende befestigten, mit mindestens einem auswechselbaren Berstkörper
versehenen Sprengkopfes, letzterer zu beiden Seiten der für den Austritt der Druckwelle
bestimmten Öffnungen mit gegen die Bohrlochwandung verspannbaren Dichtungsmanschetten
ausgerüstet ist, so daß zwischen den beiden Manschetten eine begrenzte Druckkammer
gebildet ist.
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Es wird auf diese Weise eine von zwei Dichtmanschetten begrenzte,
verhältnismäßig kurze Kammer gebildet, in welcher die plötzlich ausgelöste Druckwelle
der besonders hoch komprimierten Luft mit weitestgehender Sicherheit die Sprengung
herbeiführt. Die beiden Dichtmanschetten bewirken durch ihre gleichzeitige Belastung
in bezug auf die beiden axialen Druckrichtungen einen gegebenenfalls differenzierten
Ausgleich, der mit dazu beiträgt; das das Sprengrohr für die Zeit der Sprengung
eine sichere Lage im Bohrloch beibehält. Die Verwendung verhältnismäßig kurzer,
radial spannbarer Dichtungsmanschetten hat weiterhin den Vorteil, daß selbst bei
in Längsrichtung bogenförmigen Bohrlöchern eine gute und sichere Festlegung des
Sprengrohres bei dichtem axialem Abschluß der Druckkammer erreichbar ist.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung kennzeichnet sich
dadurch, daß beide Manschetten nach Art von Stauchmanschetten ausgebildet sind und
daß zwischen den beiden Manschetten eine mit quergerichteten Öffnungen versehene
Distanzhülse angeordnet ist. Bei dieser Ausbildung kann im Zuge der mechanischen
Verspannung mit verhältnismäßig einfachen Mitteln .das Verspannen beider Manschetten
mit zeitlichem Abstand und auch mit differenzierter Kraft erreicht werden.
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In manchen Fällen kann eine solche Ausführungsform ausreichen, bei
welcher die beiden Dichtungsmanschetten als von der Druckwelle der expandierenden
Druckluft gleichzeitig - insbesondere aber mit differenzierter Radialkraft - verspannbare
Stauchmanschetten ausgebildet sind. Die Stauchmanschetten können im Querschnitt
so ausgebildet sein, daß sie nach Art von Lippendichtungen sowohl an der Bohrlochwandung
als auch am Sprengrohr bzw. Sprengkopf anliegen.
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Es besteht auch die Möglichkeit, gleichzeitig eine mechanisch verspannbare
Dichtmanschette und eine durch die Druckwelle verspannbare Dichtungsmanschette vorzusehen.
Es handelt sich demnach um eine Kombination der beiden zuerst beschriebenen Systeme.
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In der Zeichnung ist das Sprengrohr nach der Erfindung beispielsweise
veranschaulicht.
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F i g. 1 zeigt das in ein Bohrloch eingeführte Sprengrohr mit verspanntem
Sprengkopf im Längsschnitt; F i g. 2 zeigt an einem zweiten Ausführungsbeispiel,
ebenfalls im Längsschnitt, das Verspannen des Sprengrohrendes einschließlich Sprengkopfes
mittels zwei Stauchmanschetten.
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Bei dem Sprengrohr 1 gemäß der F i g.1 und 2 handelt es sich um einen
Vorrichtungsteil einer nicht dargestellten Gesamteinrichtung, die zum Absprengen
und Teilen von harten, kompakt gelagerten Mineralien, insbesondere aber zum Zerlegen
größerer Gesteinsbrocken Verwendung finden soll. Dem Sprengrohr wird außerhalb des
Bohrloches ein Speicher zugeordnet, der von einem Kompressor aus über entsprechende
Leitungen aufgeladen wird. Die Größe des Speichers entspricht der bei einer Sprengung
benötigten Menge komprimierter Luft. Der Speicher kann auch fest mit dem Sprengrohr
1 verbunden sein. Der Speicher kann ferner ständig mit einem Kompressor in Verbindung
stehen, er kann auch von einem Druckübersetzer aus aufgeladen werden. Ein Druckübersetzer
wird verwendet, wenn der Kompressor selbst die gewünschte Druckhöhe der komprimierten
Luft nicht erzeugen kann. Es ist aber auch möglich, einen solchen Speicher zu verwenden,
der zu einem beliebigen Zeitpunkt von einem Kompressor bzw. Druckübersetzer aus
aufgeladen und in Bereitschaft gehalten wird. Ein solcher Speicher kann dann zum
geeigneten Zeitpunkt an das Sprengrohr 1 angeschlossen werden, wozu allerdings am
Ende des Sprengrohres bzw. am Anschlußende des Speichers Ventile notwendig sind,
die mittels einer Fernsteuerung mindestens geöffnet werden können. Das Offenstellen
des Ventils muß plötzlich erfolgen. Es kann dann in besonderen Fällen oder an schwierig
erreichbaren Stellen ausschließlich von einem transportablen Speicher die Sprengung
mit Druckluft bewirkt werden. Bevorzugt wird aber die ständige Verbindung des Speichers
mit dem Kompressor bzw. einem zwischengeschalteten Druckübersetzer.
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Das Sprengrohr trägt an seinem Kopfende einen Sprengkopf 2, in welchem
eine Berstscheibe 3 oder ein sonstiger geeigneter Berstkörper auswechselbar eingespannt
ist. Dieser Berstkörper bestimmt in Abhängigkeit von seiner Bruchgrenze die Auslösung
der Druckwelle, die von der plötzlich expandierenden gespeicherten Menge hochkomprimierter
Luft erzeugt wird. Diese Druckwelle gelangt über die Öffnungen 4 des Sprengkopfes
in das Bohrloch.
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Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig.1 ist am Sprengrohrende eine radial
spannbare Dichtmanschette 6 vorgesehen. Eine zweite Dichtmanschette 7
befindet
sich am Ende des Sprengkopfes 2. Es wird dadurch zwischen .den beiden Dichtungsmanschetten
eine in axialer Richtung begrenzte und verhältnismäßig kurz gehaltene Druckkammer
5 gebildet, in welcher beim Bruch der Berstscheibe 3 die herausschießende Druckluft
konzentriert zur Wirkung gelangt.
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Die Dichtungsmanschetten 6 und 7 nach F i g.1 bestehen aus Ringen
8, die einen trapezförmigen Querschnitt besitzen, die jeweils zwischen einem äußeren
festgelegten Druckring 9 und einem axialverschieblichen Druckring 10 eingespannt
sind. Die axialverschieblichen Druckringe 10 sind durch eine Hülse 11 distanziert,
welche den Sprengkopf umschließt, jedoch radial nach außen gerichtete Öffnungen
12 besitzt, die im Ausströmbereich der öffnungen 4 liegen. Der Sprengkopf
ist mit einem Gewindefortsatz 13 in einem entsprechenden Innengewinde des Endes
des Sprengrohres 1 axial verstellbar befestigt. Beim Drehen des Sprengrohres 1 wird
der Gewindezapfen 13 relativ zum Sprengrohrende bewegt, wodurch die beiden Dichtmanschetten
6 und 7 gegeneinander bewegt werden. Die distanzierende Hülse 11 drückt die Druckringe
10 gegen die ringförmigen, elastisch verformbaren Dichtungen 8 und preßt diese in
radialer Richtung sowohl nach innen als auch nach außen. Durch die differenzierte
Ausbildung der Ringe 8, und zwar ihrer elastischen Eigenschaften oder ihrer Querschnittsform,
bzw. durch eine unterschiedliche Ausbildung der Querschnitte der Druckringe 9 und
10 kann erreicht werden, daß das Verspannen beider Manschetten mit zeitlichem Abstand
vor sich geht. Bevorzugt wird erst die Dichtungsmanschette 7 verspannt. Das differenzierte
Verspannen kann aber auch mit anderen Mitteln erfolgen.
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Beim Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 sind zwei Stauchmanschetten
6' und 7' vorgesehen. Jede Stauchmanschette ist zwischen einem festen Druckring
9' und einem verschieblichen Druckring 10' eingespannt. In diesem
Fall ist eine Verspannung unter Ausnutzung der Druckwelle im Augenblick der Expansion
der Druckluft vorgesehen. Die in die begrenzte Druckkammer 5 hineinschießende Druckluft
belastet entweder gleichmäßig oder in gewünschter differenzierter Weise die Druckringe
10' beider Manschetten, wodurch sich beide Manschetten gegen die Bohrlochwand pressen
und für die Dauer der Sprengung das Sprengrohr im Bohrloch festhalten.
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Die beiden im Abstand voneinander angeordneten Dichtungsmanschetten
6 und 7 können auch bei solchen Sprengköpfen verwendet werden, bei denen zwei Berstkörper
innerhalb des Sprengkopfes in axialem Abstand hintereinander angeordnet sind, um
in besonderen Fällen nacheinander zunächst mit einer niedrigeren Druckhöhe, dann
aber mit einem besonders hohen Druck die Sprengung durchführen zu können.