DE1237038B - Vorrichtung zum Brechen von Gesteinsbloecken u. dgl. - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CI.:

E21c

Deutsche KX: 5b-47/10

Nummer: 1237 038

Aktenzeichen: A 33472 VI a/5 b

Anmeldetag: 10. Dezember 1959

Auslegetag: 23. März 1967

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Brechen von Gesteinsblöcken u. dgl. durch einen treibgasgetriebenen Meißel, bei der eine Pulverladung zum Antrieb des Meißels dient, die im Verhältnis zur Gesteinsgröße so groß ist, daß der Meißel 5 den Gesteinsblock mit einem Schlag bricht. Sie betrifft weitere Ausbildungen dieser Vorrichtung zur Erzielung einer größeren Brechwirkung.

Bei den bekannten Vorrichtungen der vorausgesetzten Art liegt der Meißel beim Schuß direkt auf dem zu brechenden Gesteinsblock auf.

Der Erfinder hat nun gefunden, daß die Brechwirkung des Meißels bei gleicher Pulverladung wesentlich größer ist, wenn der Meißel erst nach Zurücklegung einer bestimmten Freiflugstrecke in der Vor- richtung auf den Gesteinsblock auftrifft. Durch die plötzliche Abbremsung des frei liegenden, auf den Gesteinsblock auftrefienden Meißels strebt die Schlagkraft des Meißels nach unendlich und nimmt dann mit dem ersten Impulsverbrauch einen endlichen Wert an. Dieser plötzliche Impulsverbrauch löst die Bruchbildung im Gesteinsblock aus.

Es wird deshalb eine Vorrichtung zum Brechen von Gesteinsblöcken u. dgl. durch einen treibgasgetriebenen Meißel, bei der eine Pulverladung zum Antrieb des Meißels dient, die im Verhältnis zur Gesteinsgröße so groß ist, daß der Meißel den Gesteinsblock mit einem Schlag bricht, vorgeschlagen, die eine Freiflugstrecke für den Meißel aufweist.

Während bei Bolzensetzgeräten und diesen ähnlichen Vorrichtungen die Treibladung mit der Zündladung in einer gemeinsamen Kartusche untergebracht ist, würde die Unterbringung der erforderlich größeren Treibladung, z.B. von einigen Gramm in einer Kartusche, einen Kartuschenpreis erfordern, der die Rentabilität der Schußschlagzertrümmerung von vornherein gefährden muß. Es mußte also hier ein anderer Weg gesucht werden.

Erfindungsgemäß wird deshalb die Verwendung eines an sich bereits bekannten geformten Feststofftreibsatzes mit zumindest einer inneren Längsbohrung vorgeschlagen.

Es wurde zwar bereits bekannt, zum Antrieb eines zum Töten von Schlachttieren dienenden Bolzenschußgerätes statt einer Kartusche einen Pulverpreßkörper zu verwenden, der durch ein seitlich von dem letzteren angeordnetes Zündhütchen zur Explosion gebracht wird. Bei diesem Gerät, das nicht zum Spalten, sondern nur zum Stanzen eines Loches dient, ist die seitliche Durchzündung des vollen Pulverpreßkörpers im Gegensatz zu dem geformten Feststoff-Vorrichtung zum Brechen von Gesteinsblöcken
u. dgl.

Anmelder:

ALPINE Aktiengesellschaft, Augsburg

Als Erfinder benannt:

Dr. Georg Grätsch, Bad Kohlgrub

treibsatz mit zumindest einer inneren Längsbohrang sehr in Frage gestellt.

Die Verwendung des in Vorschlag gebrachten Feststofftreibsatzes erfordert eine besondere Anordnung und Zuführung der Ladung.

Gemäß weiterer Ausbildung der Erfindung wird der Feststofftreibsatz in eine Brennkammer eingesetzt, die während der Pulver verbrennung gegenüber dem Meißel eine Relativbewegung ausführen kann.

Es ist zwar eine flintenartige Vorrichtung zur Ausführung mechanischer Arbeiten bekanntgeworden, bei der das Geschoß (Werkzeug) aus zwei durch ein Zerreißglied verbundenen Teilen besteht, von denen der hintere die Treibladung trägt und als Brennkammer angesehen werden kann. Diese Vorrichtung dient aber nicht zum Brechen von Materialien, sondern zur Herstellung fester Verbindungen. Eine Relativbewegung zwischen Brennkammer und Geschoßvorderteil findet im Stadium der Verbrennung nicht statt, denn erst beim Eindringen des Geschosses in den Aufnahmekörper erfolgt eine Trennung der Brennkammer vom Geschoßvorderteil.

Die Relativbewegung der Brennkammer kann bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Meißel oder im Lauf erfolgen.

Wie aus den F i g. 1 bis 5, auf die weiter unten noch näher eingegangen wird, hervorgeht, wird also an Stelle einer die ganze Treibladung aufnehmender Kartusche eine Brennkammer 1 verwendet, in welche der beispielsweise als Röhre ausgebildete Feststofftreibsatz 2 und die Zündkapsel 3 eingesetzt sind. Die Brennkammer 1 steht mit dem Meißel 4 derart in schwingender Verbindung, daß mit der Zündung der Zündkapsel dem Meißel 4 ein Vorwärtsimpuls von einer im Vergleich zur Meißelmasse großen Rückstoßmasse (6, 8,10) zugeführt wird. Der entstehende Gasdruck in der Brennkammer drückt einerseits gegen den Meißel und andererseits drückt er die hinten ge-

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schlossene Brennkammer gegen die nach vorwärts In F i g. 1 ist die Brennkammer 1 mit dem Pulverbewegte große Rückstoßmasse. Während der Meißel 4 preßling2 und der Zündkapsel 3 im Meißel 4 gegegen den Gesteinsblock od. dgl. zu beschleunigt wird, lagert, der seinerseits längsaxial im Gehäusevorderwird der Rückstoß der Brennkammer 1 von der nach teil 5 verschiebbar ist. Auf der rückwärtigen Seite vorwärts bewegten Rückstoßmasse aufgenommen. 5 der Brennkammer 1 ist der Döpper 6 im Gehäuse-Dabei kommt die Vorwärtsbewegung der Rückstoß- hinterteil 7 längsaxial bewegbar. Gehäusehinterteil masse zur Ruhe, der restliche Rückstoß der Brennkam- und Gehäusevorderteil sind mittels des Bajonettvermer beschleunigt nunmehr die Rückstoßmasse nach Schlusses 15 verbunden. Im Döpper 6 wird beim rückwärts und diese überträgt gemäß weiterem Vor- Schuß der Zündhammer 8 mittels Feder 9 gegen eine schlag der Erfindung beim Rücklauf erst nach Zurück- io Federringpackung 10 gedrückt, die mittels der Mutlegung einer bestimmten Wegstrecke (15a), vgl. Fig. 2, terll im Gehäusehinterteil 7 gehalten wird. Der den verbleibenden Rückstoß auf die sich nun um eine Zündhammer 8 ragt mit seinem Ende 12 durch eine entsprechende Strecke anhebende Vorrichtung. Die Bohrung 13 der Mutter 11 ins Freie. Durch einen Bewegung der Vorrichtung bei der Anhebung läuft Hammerschlag auf das Zündhammerende 12 wird die durch ein federaufgehängtes Rohr, Handgriffschlitten 15 Feder 9 zusammengepreßt, so daß der Schlag auf den 16 genannt, so daß auf die Hände nicht die Rückstoß- Döpper 6 übertragen wird. Der Döpper 6 schlägt geschwindigkeit der Vorrichtung, sondern nur die Be- gegen die Zündkapsel 3 und bringt dieselbe zur Entschleunigungskraft der Rückstoßfeder 17 wirken zündung. Die gezündete Zündkapsel entflammt den kann. Diese Kraft der Rückstoßfeder ist so bemessen, Pulverpreßling 2. Der entstehende Gasdruck in der daß die Hände die von der Rückstoßfeder ausgehende 20 Brennkammer 1 drückt einerseits gegen den Meißel 4 Beschleunigung ohne Schaden aufnehmen können. und andererseits gegen den Döpper 6. Es wird der Während bisher die Aufnahme von 2 mkg Rückstoß- Meißel 4 nach vorwärts beschleunigt, während die wucht bei Waffen und Bolzensetzgeräten als obere Vorwärtsgeschwindigkeit des Döppers 6 vom Gas-Grenze angesehen wurde, können nunmehr Handge- druck der Brennkammer nach einer kurzen Strecke rate zum Brechen von Materialien ausgelegt werden, 35 abgebremst wird. Durch die Abbremsung der Vorlaufderen Rückstoßenergie in Größenordnung von 10 mkg geschwindigkeit desDöppersö auf der Nachlauf strecke und höher liegen kann. Diese neue Erkenntnis bildet 14 wird ein wesentlicher Teil des Rückstoßes komin Verbindung mit der offenbarten Brennkammer die pensiert. Legt man z. B. eine dem Döpper zur Zün-Grundlage für die Auslegung von Vorrichtungen zum dung erteilte Schlagwucht von 4 mkg zugrunde, so Brechen von Mineralien, Beton, Mauerwerk u. dgl., 30 verringert sich der Rückstoß fast um diesen Energiebei denen es darauf ankommt, hohe Zerreißspannun- wert. Während der Zeit des Meißelantriebes drückt gen im Material zu erzeugen. die Brennkammer gegen den Döpper, der schließlich

Ein bekanntes Bolzensetzgerät scheint bei ober- nach rückwärts beschleunigt wird und die Federringflächlicher Betrachtung hinsichtlich der Brennkammer packung 10 zusammenpreßt, welche mittels Mutter und der Rückstoßaufnahme mit der erfindungsge- 35 11 kraftschlüssig mit dem Gehäusehinterteil 7 verbunmäßen Vorrichtung Ähnlichkeiten aufzuweisen. Bei den ist. Infolge der kraftschlüssigen Verriegelung 15 diesem bekannten Gerät sind in einem rohrförmigen zwischen Gehäusehinterteil 7 und Gehäusevorder-Gehäuse der Lauf mit dem Kartuschenlager und dar- teil 5 beschleunigt der Rückstoß nunmehr auch die über ein kolbenartiges Verschlußstück mit Auslöse- ganze Vorrichtung nach rückwärts. Infolge der Mas- und Fangvorrichtung sowie Schlagbolzen verschieb- 40 senträgheit des auf dem Gehäusehinterteil gleitbaren bar angeordnet. Faßt man hier die Kartusche als Handgriffschlittens 16 und der auf dem Handgriff-Brennkammer auf, so müßte diese zerreißen, wenn sie schütten nach vorwärtsgerichteten Gewichte der vom Gasdruck frühzeitig unter Zurückwerfen des Arme wird die Rückstoßfeder 17 zwischen Handgriff-Verschlußstückes ausgezogen wird, d. h. eine Relativ- schlitten 16 und dem Federteller 18 vom Rückstoß bewegung gegenüber dem Bolzen ausführt. Faßt man 45 so zusammengepreßt, daß auf die Hände eine größere dagegen den Lauf, in dem die Kartusche oben einge- als die jeweilige Kraft der Rückstoßfeder 17 nicht setzt ist, als Brennkammer auf, so wird der ganze wirksam werden kann. Gehäusehinterteil 7 und Ge-Rückstoß aus dem Antrieb des Bolzens auf das Ver- häusevorderteil 5 können zum Laden in an sich beschlußstück übertragen, während bei der Erfindung kannter Weise, z. B. durch einen Gelenkkippverder Rückstoß in vorteilhafter Weise auf die ganze 50 schluß, geöffnet und geschlossen werden, wobei die Masse der Vorrichtung übertragen wird. Verdrehung des Gehäusehinterteils 7 im Bajonett 15

Die Brennkammer 1 kann auch in einem quer zur mittels Kugel 19 und Nut 20 über den Handgriff-Längsachse der Vorrichtung angeordneten Drehzylin- schütten 16 erfolgt. Die Handgriffe 21 dienen in dieder 33 gelagert und hierbei relativ in bezug auf die sem Fall als Drehhebel.

Bewegung des Meißels oder Werkzeuges 4 beweglich 55 Nachdem der Meißel 4 die freie Flugstrecke 22 zusein, wobei sie bei der Zündung den Spalt 39 zwi- rückgelegt hat, entweichen die Pulvergase der Bremischen Drehzylinder und Gehäuse 34 überbrückt. kammer 1 über die Bohrungen 23 und 24 ins Freie.

Die Zündung kann bei der erfindungsgemäßen Um den nach dem Schuß am Schutzteller 25 anlie-Vorrichtung durch Vorwärtsbewegung der Rückstoß- genden Meißel 4 wieder in die Ausgangslage zu brinmasse in an sich bekannter Weise mittels Hand- oder 60 gen, wird der Schutzteller mit Flansch 26 gegen die mittels Hammerschlag auf die bewegliche Rückstoß- Kraft der Vorholfeder 27 gepreßt, die gegen den Gemasse bewirkt werden. lenkring 28 abgestützt ist. Mittels der auf den Bolzen

Das Werkzeug 4 kann statt als Meißel auch als 29 wirkenden Kraft der Ringfeder 30 wird der Meißel 4

Hammer ausgebildet sein. im Vordergehäuse 5 festgehalten. Durch Entspannung

In den F i g. 1 bis 3 sind im Längsschnitt Ausfüh- 65 der Vorholfeder 27 entsteht für den Meißel 4 die

rungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die F i g. 4 Flugstrecke 22. Diese freie Flugstrecke bietet den

und 5 zeigen weitere Ausbildungen der Brennkammer Vorteil an, daß die Zerteilungskraft bei harten Mate-

des Beispieles in Fi g. 3. rialien, d. h. kurzen Eindringwegen, sich um ein Viel-

Claims (3)

faches vergrößert gegenüber der auf den Meißel wirkenden Kraft des Gasdruckes. Der im Vergleich zum Schaft große Meißelkopf erzeugt bei kurzen Eindringwegen, d. h. bei großem Eindringwiderstand, hohe Zerreißspannungen im Material. Nach F i g. 2 wird der Impuls zum Zünden nicht mehr von außen mittels Handhammer zugeführt, sondern durch Vorwärtsbewegung der im Gehäuse 7 angeordneten Schlagmassen. Die Brennkammer 1 ist mit dem Pulverpreßling 2 und der Zündkapsel 3 im Gehäusevorderteil 5 längsaxial verschiebbar, während der Meißel 4 vor der Brennkammer angeordnet ist. Auf der rückwärtigen Seite der Brennkammer 1 schließt sich der Zündhammer 8 an, der mittels Feder 9 im Döpper 6 längsaxial bewegbar ist. Döpper 6 ist andererseits im Gehäusehinterteil axial bewegbar. Gehäusehinterteil und Gehäusevorderteil sind wieder mittels Bajonett verbunden. Der Döpper 6 ist mit dem Schlaghammer 10 verschraubt der das hintere Gehäuse 7 umfaßt. Mittels der Segmentkeile 11, die durch den Ring 12 und den Federring 13 in der Abflachung 14 des hinteren Gehäuses führen, ist der Schlaghammer 10 um den Schlaghub 15 a nach hinten zu bewegen, wobei der Handgriffschlitten 16 gegen die mit dem Schlaghammer 10 fest verbundene Schulter 18 anliegt. Zwischen dem Handgriffschlitten 16 und dem Schlaghammer 10 liegt wieder die Rückstoßfeder 17. Zum Zünden der Zündkapsel 3 werden der um den Schlaghub 15 a hochgehobene Handgriff schlitten 16, der Schlaghammer 10 und der Zündhammer 8 um den Schlaghub 15 a nach abwärts gestoßen. Die Brennkammer nimmt den Schlagimpuls auf und bewegt sich etwas nach vorn. Die gezündete Zündkapsel 3 entflammt den Pulverpreßling 2. Der entstehende Gasdruck in der Brennkammer drückt einerseits gegen den Meißel 4, und andererseits drückt die Brennkammer gegen den Zündhammer 8. Der Zündhammer scnlägt nach rückwärts gegen den beim Zünden nacn vorwärts bewegten Döpper 6, während die Brennkammer sich gegen das Gehäuse 7 abstützend zur Ruhe kommt. Die Vorlaufenergie von Döpper und Schlaghammer wirkt gegen den nach rückwärts gerichteten Brennkammerdruck und verringert wiederum wie nach F i g. 1 den vom Brennkammerdruck ausgehenden Rückstoß. In bezug auf die Funktion des Meißels mit dem Schutzteller 25, Flansch 26 und der Vorholfeder 27 gelten sinngemäß die zu Fig. 1 gemachten Ausführungen. Nach Fig. 3 ist der Mechanismus zum Zünden wie nach F i g. 2 als Teil der Vorrichtung ausgebildet. Der Döpper 6 ist mit dem Schlaghammer 10 verschraubt, der das hintere Gehäuse 7 umfaßt. Mittels der Segmentkeile 11, die durch den Ring 12 und den Federring 13 in der Abflachung 14 des hinteren Gehäuses 7 führen, ist der Schlaghammer 10 um den Schlaghub 15 a nach hinten zu bewegen, wobei der Handgriffschlitten 16 gegen die mit dem Schlaghammer fest verbundene Schulter 18 anliegt. Zwischen dem Handgriffschlitten 16 und dem Schlaghammer 10 liegt wieder die Rückstoßfeder 17. Der Meißel 4 ist im Gehäusevorderteil 5 längsaxial verschiebbar und reicht mit seinem Zapfen 32 an die Brennkammer 1. Die Brennkammer 1 mit Pulverpreßling 2 und der Zündkapsel 3 ist in einem Drehzylinder 33 angeordnet, der im Gehäuse 34 von außen drehbar gelagert ist. Das Gehäuse 34 mit der Lademulde 35 ist mit dem Gehäusevorderteil 5 und dem Gehäusehinterteil 7 fest verbunden. Auf der rückwärtigen Seite der Brennkammer 1 schließt sich der Zündhammer 8 an, der mittels Feder 9 im Döpper 6 längsaxial bewegbar ist. Zum Zünden der Zündkapsel 3 wird der um den Schlaghub 15 a hochgehobene Handgriff schlitten 16 um den Schlaghub nach vom gestoßen, wodurch die Brennkammer 1 mit dem Gehäuse 34 und dem Gehäuse 5 und 7 gegen die Kraft der Vorholfeder 27 ίο etwas nach vorn bewegt wird. Die gezündete Zündkapsel entflammt den Pulverpreßling. Der entstehende Gasdruck in der Brennkammer drückt einerseits gegen den Zapfen 32 des Meißels 4 nach vorn und anderseits als Rückstoßkraft gegen den Zündhammer 8 und das Gehäuse 34. Der Zündhammer schlägt nach rückwärts gegen den beim Zünden nach vorwärts bewegten Döpper 6, der mit der Schlaghammermasse 10 fest verbunden ist. Die zum Zünden erzeugte Vorlaufenergie von Döpper und Schlaghammer wird schließlich durch die Rückwärtsbewegung der Gehäusemassen 34, 7, 5, die von der Brennkammer ausgeht, als Stoßenergie verbraucht, wodurch der auf das Gehäuse 34 wirksame Rückstoß der Brennkammer zum Teil kompensiert wird. Zum Zwecke einer besseren Spaltabdeckung zwischen Drehzylinder 33 und dem Gehäuse 34 kann man die Brennkammer 1 im Drehzylinder 33 nach F i g. 4 mittels Feder 36 und Sprengring 37 derart lagern, daß beim Zündschlag die Brennkammer 1 um die Strecke 38 (F i g. 5) über den Drehspalt 39 des Drehzylinders 33 gleitet, wobei die nachlaufenden Massen vom Zünddöpper8, Döpper 6 und Schlaghammer 10 den Vorgang der Spaltabdeckung so lange aufrechterhalten, bis die Verbrennung weitgehend abgeschlossen ist, womit die Verschmutzung des Drehspaltes 39 vermieden wird. In bezug auf die Halterung des Meißels 4 im Gehäusevorderteil, ferner in bezug auf die Funktion des Schutztellers 25, des Flansches 26 und der Vorholfeder 27, die sich gegen das Gehäuse 34 abstützt, gelten sinngemäß die zu F i g. 1 gemachten Ausführungen. Der Einsatz der Vorrichtung im wettergefährdeten Stollen bedingt vorgeschriebene Sicherheiten gegenüber der Entflammbarkeit von Grubengas. Diese Sicherheit ist in bezug auf den hinter der Zündkapsel liegenden Teil der Vorrichtung nach den Fig. 1 bis 5 gegeben. Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Brechen von Gesteinsblöcken u. dgl. durch einen treibgasgetriebenen Meißel, bei der eine Pulverladung zum Antrieb des Meißels dient, die im Verhältnis zur Gesteinsgröße so groß ist, daß der Meißel den Gesteinsblock mit einem Schlag bricht, gekennzeichnet durch eine Freiflugstrecke des Meißels in der Vorrichtung.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung eines an sich bereits bekannten geformten Feststofftreibsatzes mit zumindest einer inneren Längsbohrung.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet durch die Anordnung des Feststofftreibsatzes in einer Brennkammer (1), die während der Pulververbrennung eine Relativbe-