DE60316307T2

DE60316307T2 - Handwerkzeug zum aufbrechen von gestein

Info

Publication number: DE60316307T2
Application number: DE60316307T
Authority: DE
Inventors: Carroll Friars Hill Bassett
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-08-05
Filing date: 2003-07-29
Publication date: 2008-06-12
Anticipated expiration: 2023-07-30
Also published as: NZ538210A; CA2493447A1; WO2004012912A2; ATE372965T1; AU2003256948B2; BR0313171B1; EA200500317A1; CA2493447C; MXPA05001476A; EA007198B1; EP1534653A4; WO2004012912A3; EP1534653A2; AU2003256948A1; US20050257675A1; US7069862B2; EP1534653B1; BR0313171A; DE60316307D1

Description

HANDWERKZEUG ZUM AUFBRECHEN VON GESTEIN VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung nimmt den Zeitrang der provisorischen US-Patentanmeldung Seriennummer 60/400.502 , eingereicht am 05. August 2002, in Anspruch, die hierin in ihrer Gesamtheit durch Verweis aufgenommen ist.
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Werkzeug und ein Verfahren zum Aufbrechen von Gestein und insbesondere ein Fernzündungs-Handwerkzeug, einen das Werkzeug enthaltenden Werkzeugsatz und ein Verfahren zum Aufbrechen von Gestein, Mauerwerk und Ähnlichem unter Verwendung von Werkzeug und Werkzeugsatz.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Verschiedene Vorrichtungen sind auf dem Gebiet des Gesteinsaufbrechens verwendet worden. Die meisten dieser Vorrichtungen sind sehr groß und werden im Bergbau, in Steinbrüchen und bei Aushubvorhaben eingesetzt. Diese Vorrichtungen und Verfahren sind üblicherweise für groß angelegte Vorhaben vorgesehen, die zu massiven Explosionen und der Zerstörung oder Entstehung großer Gesteinsbereiche führen. Für spezielle, weniger umfangreiche Aufbrucharbeiten stehen nur wenige Vorrichtungen zur Verfügung, diese Vorrichtungen neigen jedoch dazu, größer als die vorliegende Erfindung zu sein und viel explosivere Kräfte zu verwenden.
Beispielsweise zeigt das Patent Nr. 5.789.694 ('694-Patent) ein Werkzeug und ein Verfahren zum Aufbrechen von Gestein. Das Werkzeug des '694-Patent verfügt über einen Zylinder, einen Verschlusskörper zur Aufnahme einer Gasentladungspatrone, die mit einem Gas erzeugenden Treibmittel geladen ist, und einen Zündungsmechanismus (einen Zündstift) zum Zünden der Patrone. Das Verfahren umfasst das Bohren eines Lochs in Gestein, das Füllen des Lochs mit Wasser, das Bewegen des Zy linders im Loch nach unten und das Zünden der Patrone. Die verwendete Patrone ähnelt der einer Schrotflinte und weist ein Randfeuer-Zündhütchen auf, das dem Zündstift entspricht. Die Vorrichtung vom '694-Patent verwendet ferner eine Abzugsanordnung, die an einer Abzugsleine zum Fernzünden des Zündstifts angebracht ist. Während des Betriebs wird der Zylinder in ein mit Wasser gefülltes Loch eingeführt, während die Patrone, die auf der Oberseite des Zylinders gegenüber dem Boden des Lochs in Eingriff ist, durch den Zündstift gesprengt wird, wodurch eine schnelle Gasausdehnung im Wasser zur Entstehung von Druckwellen im Wasser und zum Aufbrechen des Gesteins erzeugt wird. Die Abzugsvorrichtung wird vor der Verwendung gespannt und die Abzugsleine wird gezogen, um die Vorrichtung von einer entfernten Stelle zu zünden. Die Vorrichtung verwendet außerdem ein Detonationsschutzschild.
Die Explosionsgaspatrone der '694-Erfindung ist in der Mitte der Vorrichtung oben auf dem Zylinder positioniert. Der Zylinder des '694-Patents wird als ein Rohr zum Kanalisieren der Kraft der gesprengten Gaskammer im Boden des Bohrlochs verwendet. Die Vorrichtung von '694 benötigt ein Detonationsschutzschild, das die große, dabei freigesetzte Kraft erkennen lässt. Eine kleinere Vorrichtung, die eine kleinere Explosion hat, wird gewünscht, so dass die Vorrichtung in für die meisten Explosionen nicht geeigneten Umständen eingesetzt werden kann.
Viele Vorrichtungen des Stands der Technik wenden Verfahren an, die das Bohren von Bohrlöchern und das Erzeugen eines raschen Anstiegs an Druckkonzentration im Boden eines Bohrlochs, entweder durch Explosionen oder durch einen plötzlichen Anstieg des Fiuiddrucks, benötigen, um das Aufbrechen des Gesteins zu erleichtern und auszubreiten. Viele dieser Erfindungen sind zum Abbau von Gestein und zum Tunnelbau ausgebildet und umfassen verschiedene von Auslegern getragene Vorrichtungen. Alle diese Vorrichtungen verwenden Stöße und sich ausdehnendes Gas, um Gestein oder anderes hartes Material aufzubrechen. Diese Vorrichtungen sind relativ groß und erzeugen wesentliche Explosionen/Gasexpansionen und sind ansonsten nicht für die Zwecke der vorliegenden Erfindung geeignet. Im Stand der Technik werden vor allem große Vorrichtungen verwendet, die auf Auslegerarmen angeordnet sind.
Die Verfahren zum Aufbrechen von Gestein, die explosive (oder rasche Gasausdehnungs-) und mechanische Stoßbrüche miteinander koppeln, um Gestein abzubauen und Tunnel zu graben, sind allseits bekannt. Das US-Patent Nr. 5-803.550 ('550-Patent) offenbart ein Verfahren zum Aufbrechen von Gestein unter Verwendung von Sprengverfahren mit kleiner Sprengladung mit anschließender Verwendung einer Gesteinsprallmühle. In dem Sprengverfahren mit kleiner Sprengladung wird ein Gas im Boden eines abgedichteten Lochs freigesetzt. Der Gasdruck steigt in dem Loch rapide an, bis der Gasdruck das Aufbrechen des harten Materials bewirkt, wobei anschließend eine Gesteinsprallmühle zur Fertigstellung des Aufbrechens des Gesteins und zur Entfernung des aufgebrochenen Materials eingesetzt wird. Die '550-Vorrichtung umfasst ein großes, bewegliches Fahrwerk mit einer Auslegeranordnung mit einer mechanischen Gesteinsprallmühle und einer an diesem befestigten Sprengvorrichtung mit kleiner Sprengladung. Es ist wünschenswert, ein Sprengladungsverfahren mit geringer Sprengladung zu haben, die effektiv ist, ohne eine Gesteinsprallmühle zu verwenden, um den durch die Sprengung der Ladung hervorgerufenen Bruch des Gesteins zu steigern.
In ähnlicher Weise verwendet das US-Patent Nr. 5.308.149 ('149-Patent) eine gesteuerten Bruchvorgang mit Unter-Druck-Setzen des Bodens eines gebohrten Lochs auf eine derartige Weise, dass ein gesteuerter Bruch initiiert und ausgebreitet wird. Beim Betrieb verwendet der Vorgang des '149-Patents eine große Vorrichtung.
Das US-Patent Nr. 6.145.933 ('933-Patent) beschreibt ein Verfahren zum Entfernen von hartem Gestein durch eine Kombination aus Gesteinsprallhämmern und kleinen Sprengladungen. Das Verfahren von '933 verwendet Sprengverfahren mit kleiner Sprengladung, gefolgt von einer Gesteinsprallmühle.
In dem Sprengverfahren mit kleiner Sprengladung des '933-Patents wird ein Gas in dem Boden eines abgedichteten Lochs freigesetzt, das sich an einer freien Oberfläche des Gesteins befindet. Der Gasdruck steigt in dem Loch rapide an, bis der Gasdruck das Brechen des Gesteins bewirkt. Ein Sprengmittel kann zum Hervorrufen der ersten Suboberflächenbrüche verwendet werden. Ein Stoßbrecher wird dann zur Fer tigstellung des Aufbrechens und der Entfernung des Materials verwendet. Die in der '933-Erfindung verwendeten Vorrichtungen sind groß und werden durch Auslegerarmen in Position gehalten.
In dem Stand der Technik ist das Abdichten oder Blockieren der Bohrlöcher bekannt, um den Druck am Boden des Lochs zu verstärken, ohne zusätzliche Stoßvorrichtungen einzusetzen. Das US-Patent Nr. 6.148.730 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum kontrollierten Sprengen mit kleinen Sprengladungen durch Unter-Druck-Setzen des Bodens eines gebohrten Lochs. Die Erfindung hierin umfasst das Bohren eines Lochs in Gestein, das Einführen einer Patrone, die eine Explosionsvorrichtung enthält, das Verankern der Patrone mit einer massiven Schiebestange in dem gebohrten Loch und das Sprengen des Sprengstoffs, wodurch Brüche im Gestein erzeugt werden. In ähnlicher Weise offenbart das US-Patent Nr. 6.035.784 ein Verfahren und eine Vorrichtung zum kontrollierten Sprengen mit geringer Sprengladung eines harten Gesteins mithilfe von Unter-Sprengdruck-Setzen des Bodens eines gebohrten Lochs, welches eine Patrone mit einer in den Boden eines gebohrten Lochs eingeführten Sprengladung enthält, worin die Patrone durch eine massive Schiebestange in Position gehalten wird. Die Schiebestange dient ebenfalls zum teilweisen Blockieren des Lochs zum Erhöhen des Drucks der Explosion.
Das US-Patent Nr. 5.765.923 offenbart eine Patrone zur Erzeugung von Hochdruckgasen in einem gebohrten Loch. Die Patrone umfasst ein Basiselement, ein Körperelement, ein Treibmittel und eine Vorrichtung zum Abdichten einer Oberfläche der Patrone an der Oberfläche eines Lochs im Material. Nach dem Zünden des Treibmittels steigt der Gasdruck im Loch aufgrund der Abdichtungsvorrichtung rasch an. Der Gasdruck bewirkt, dass das Material einen durchdringenden Kegelbruch ausbildet. Die Patrone wird durch einen von der großen Ausrüstung hängenden Ausleger in einem Loch positioniert. Während des Betriebs wird die Patrone zuerst in eine Verbrennungskammer geladen und ein Gasinjektions-Zylinder wird in dem Bohrloch positioniert. Ein Zündstift wird betätigt, wodurch der Zünder gezündet wird, der wiederum die Zündkraft zündet, die wiederum das Treibmittel zündet. Wenn das Treibmittel brennt, wird Druck im Inneren der Patrone aufgebaut. Bei einem gewünschten psi-Druck (psi = Pfund pro Quadratzoll) reißt die Patrone, wodurch das in der Brennkammer und im Zylinder erzeugte Gas freigesetzt wird.
Viele Vorrichtungen und Verfahren des Stands der Technik umfassen Vorrichtungen, die Sprengstoffe in ein Loch unter Verwendung eines Auslegers umfassen, deren Sprengstoffe dann von der Ferne aus gesprengt werden können. Außerdem kann der Auslegerarm zur teilweisen Abdichtung des Lochs dienen. US-Patent Nr. 3.721.471 zeigt ein Bohr- und Sprengmodul, das am Ende eines Auslegers zum Einführen in ein Loch und zum Sprengen desselben angeordnet ist. Das US-Patent Nr. 5.098.163 ('163-Patent) offenbart ein kontrolliertes Bruchverfahren zum Brechen von hartem, kompaktem Gestein, das einen von einer Vorrichtung getragenen Ausleger umfasst, der einen Sprengstoff oder eine Treibmittelladung in ein zuvor gebohrtes Loch einführt. Die '163-Vorrichtung kann einen Zylinder zum Einführen der Sprengstoffe verwenden und das Loch kann nach dem Sprengstoff abgedichtet werden, um die Explosion zu kontrollieren zu können.
Ferner ist allseits bekannt, Vorrichtungen und Verfahren zu verwenden, die den Fluiddruck mit anderen Mittel als Sprengstoff oder rascher Gasausdehnung erhöhen, um das Gestein aufzubrechen. Das US-Patent Nr. 4.669.783 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Aufbrechen von Gestein unter Verwendung von explosionsfreien Wasserwellen, die in ein Bohrloch geleitet werden, was zu Hochdruckwellen führt, die das Gestein aufbrechen. Das US-Patent Nr. 6.375.271 beschreibt ein kontrolliertes Druckschaum-Einspritzsystem zum Aufbrechen von Gestein, in dem ein Hochdruckschaum in ein Bohrloch durch einen Zylinder eingeführt wird, der das Loch abdichtet und am dem Ende eines Auslegers angeordnet ist, der an einer Schwermaschine angebracht ist.
Alternative Spreng- und Hybridverfahren sind ebenfalls bekannt. Das US-Patent Nr. 2.058.099 beschreibt eine Sprengpatrone, die in ein Bohrloch eingeführt wird. Hoher Wasserdruck wird auf die Patrone durch ein Rohr ausgeübt, was zu einer plötzlichen explosiven Druckfreisetzung zur Erhöhung der Substanz aus der Patrone führt. Das US-Patent Nr. 5.803.551 ('551-Patent) beschreibt ein Verfahren, eine Vorrichtung und eine Patrone, die auf einer Auslegermaschine zur nicht explosiven Gesteinsaufbrechung angeordnet sind. Das '551-Verfahren umfasst zuerst das Bohren eines Lochs in Gestein, das Positionieren eines Ladungssystems mit einer darin eingeführten Treibmittelpatrone, dessen Patrone ein Treibmittel und Mittel zum Zünden des Treibmittels hat, und das Drücken der Treibmittelpatrone durch das Ladungssystem und in das Loch, um das Treibmittel zu zünden.
Das US-Patent Nr. 6.318.272 beschreibt ein Verfahren zum Aufbrechen von Gestein, das das Bohren eines Lochs in Gestein unter Verwendung eines Bohrgeräts mit einem Gelenkausleger und einem Bohrgerät an dem Ende des Auslegers. Nach der Entfernung des Bohrgeräts wird eine Gesteinsaufbrechladung in das Loch eingeführt, wobei die Ladung ein Treibmittel, einen Zündkopf und ein Stopfmaterial, das in einem Gehäuse eingehaust ist, umfasst. Das Stopfmedium wird in das Loch ausgegeben und das Wickeln um das Treibmittel und das Anordnen an dessen Rückseite des Stopfmittels wird unterstützt. Der Antriebsmechanismus wird entfernt und das Treibmittel wird von einer entfernten Position mittels elektrischer Ladung oder Ähnlichem gezündet.
Das US-Patent Nr. 4.508.035 umfasst eine explosive Ladungsvorrichtung zur Gesteinsbohrung, die eine kontrollierte Sprengstoffmenge aufeinanderfolgend in in einer Gesteinsoberfläche gebohrte Löcher lädt und ein Sprengstoffladungsrohr, einen Auslegermechanismus zum Tragen des Sprengstoffladungsrohrs, Auslegeraktuatoren, eine Steuerschaltung und ein Sprengstoffladungsrohr umfasst. Das US-Patent Nr. 5.611.605 beschreibt ein Verfahren, eine Vorrichtung und eine Patrone zur nicht explosiven Gesteinsaufbrechung, die das Bohren eines Lochs in Gestein und das Einführen einer Treibmittelpatrone in ein Ladungsgehäuse mit einem Mittel zum Zünden des Treibmittels und Drücken der Treibmittelpatrone durch einen Ladeschlauch und in das Loch umfasst, um das Treibmittel zu zünden. Die Vorrichtung und die Patrone des '605-Patents werden unter Verwendung einer Auslegervorrichtung eingeführt.
Die Verwendung von unter Druck gesetzten Fluiden in einem Loch zum Aufbrechen von Gestein ist bekannt. Das US-Patent Nr. 6.339.992 ('992-Patent) zeigt eine kleine Ladungssprengvorrichtung, umfassend eine Vorrichtung zum Abdichten von unter Druck stehenden Flüssigkeiten in Löchern. Die dort gezeigte Erfindung stellt ein Entspannungsvolumen für ein unter Druck stehendes Arbeitsfluid in dem Bohrloch eines Zylinders, das in ein Loch in dem aufzubrechenden Material eingeführt ist, bereit. Die Erfindung dichtet das Fluid in dem Loch ab, während eine Gaserzeugungsvorrichtung größeren Druck erzeugt. Die Anforderung an eine separate Vorrichtung zum Abdichten von unter Druck stehenden Fluiden in Bohrlöchern ist vor allem in Notfall-Rettungsaktionen ungünstig, in denen der kleinstmögliche Ausrüstungsumfang, besonders in Hinblick auf sperrige Geräte, erstrebenswert ist.
Zahlreiche verschiedene Verfahren und Vorrichtungen wurden entwickelt, um beim Aufbrechen von Gestein und anderen harten Oberflächen zu helfen. Das US-Patent 5.573.307 ('307-Patent) beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Sprengen von hartem Gestein unter Verwendung eines äußerst unempfindlichen energiereichen Materials, das mit einer moderat hochenergiereichen elektrischen Entladung gezündet wird, was das Aufbrechen und Aufteilen von hartem Gestein verursacht. Die Sprengvorrichtung des '307-Patents verfügt über eine wiederverwendbare Sprengsonde, die eine Hochspannungselektrode und eine Erdrückleitungselektrode umfasst, die durch ein Isolierrohr getrennt sind. Die beiden Elektroden der Sprengsonde sind in elektrischem Kontakt mit einer Metallpulver- und Oxidationsmittelmischung, die eine exotherme Reaktion auf die Erzeugung eines elektrischen Stroms zwischen diesen zur Erzeugung einer Gasausdehnung zum Aufbrechen des Gesteins erzeugen wird.
Das US-Patent Nr. 2.587.243 ('243-Patent) beschreibt eine Schneidevorrichtung, die eine Gaseinspritzdüse mit sehr hoher Geschwindigkeit zum Schneiden von Materialien oder Gegenständen unter Verwendung einer chemischen Ladung anwendet. Vor der Verwendung der '243-Vorrichtung wird kein Bohrloch gebohrt. Das US-Patent Nr. 3.208.381 zeigt eine Vorrichtung zum Laden der Bohrlöcher mit Sprengstoffen in stangenförmigen oder röhrenförmigen Paketen, welche Vorrichtung im Allgemeinen eine röhrenförmige Hülle ist, die aus elastischem Material ausgebildet ist, um ein Ende eines Sprengstoffpakets aufzunehmen.
Eine Reihe an verschiedenen Patronen werden im Stand der Technik verwendet. Kegelförmige Sprengpatronen oder Sprengbolzen sind ausgebildet, um die Explosion in einem gebohrten Loch/Bohrloch zu enthalten oder zu steuern. Das US-Patent Nr. 5.705.768 zeigt eine ausgeformte Ladung zur Positionierung in einem Bohrloch, wobei diese ausgeformte Ladung ein längliches Gehäuse mit einer konkaven Vertiefung in einem oberen Ende, einen im inneren des Gehäuses und unterhalb der Vertiefung angeordneten Sprengstoff und ein unterhalb der Vertiefung und des Sprengstoffs positioniertes Zündmittel umfasst.
In ähnlicher Weise beschreibt das US-Patent Nr. 2.296.504 ('504-Patent) einen Sprengbolzen, der zur Kontrolle des Explosionspegels, der durch die Sprengung des Dynamits entsteht, und zur Vermeidung einer unkontrollierten Explosion und der daraus entstehenden Feuergefahr ausgebildet ist. Das Verfahren zur Verwendung der Vorrichtung des '504-Patents umfasst das Einführen der Vorrichtung in einem Bohrloch und das Sprengen der Vorrichtung von einer entfernten Position. Das US-Patent Nr. 5.900.578 beschreibt ein Verfahren zum Aufbrechen von Fliesen, umfassend das Bohren von Bohrlöchern entlang einer gewünschten Bruchlinie, das Einführen einer Sprengschnur in dieser, das Füllen der Bohrlöcher mit einer Stoßübertragungs/Dämpfungszusammensetzung und das Sprengen der Sprengschnur.
Das US-Patent Nr. 1.585.664 ('664-Patent) zeigt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Aufbrechen von Gestein, das Projektile (ähnlich wie Geschosse) und ein Zwangsausstoßmittel, das an einem Ausleger angebracht ist, verwendet. Die Projektile werden auf die Oberfläche des Gesteins gefeuert. Die Erfindung des '664-Patents zeigt, dass die Verwendung von geschossähnlichen Sprengstoffen im Stand der Technik bekannt ist. Das US-Patent Nr. 5.069.130 beschreibt eine Treibmittel-Zündungsvorrichtung. Das US-Patent Nr. 4.900.092 offenbart einen Zylinder für ein Gesteinsaufbrechwerkzeug und ein Verfahren zum Aufbrechen von Gestein, das das Bohren eines Lochs in Gestein, das Füllen des Lochs mit Wasser, das Einführen eines kurzen Zylinders eines Gesteinsaufbrechwerkzeugs in den Locheingang, das Abdecken des Werkzeugs mit einer Rückprallrückhaltematte und das Entladen einer Patrone im Zylinder nach unten umfasst.
Keine der oben genannten Erfindungen oder keines der Patente, entweder gemeinsam oder einzeln, beschreiben die in den Ansprüchen dargelegte Erfindung. Insbesondere fehlt diesen Vorrichtungen die für tatsächlich im kleinen Umfang durchgeführte Gesteinsaufbrecharbeiten und besonders für Gesteinsaufbrechvorhaben, die keine Explosion in einer beliebigen erheblichen Kraft erzeugen dürfen, gewünschte Einfachheit und Tragbarkeit.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Werkzeug, das für kleine Gesteinsaufbrecharbeiten und Abrissarbeiten von harten Materialien, umfassend, aber nicht eingeschränkt auf Gestein und Mauerwerk, konstruiert ist. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Fernsprengungswerkzeug, die beim Absprengen eines Gesteinsteils oder eines Teils eines anderen harten Materials verwendet wird. Die Bezeichnung „Gestein" bezieht sich, wie hierin verwendet, auf jedes geeignete harte Material, wie etwa Beton. Die vorliegende Erfindung beabsichtigt ferner, den Einbau eines Werkzeugsatzes, der das Gesteinsaufbrechwerkzeug umfasst, und eines Verfahrens zur Verwendung des Werkzeugs und des Werkzeugsatzes zum Aufbrechen von Gestein durch Erzeugen einer kleinen Explosion im Boden eines in das Gestein gebohrten Lochs. Dieser Typ eines gebohrten Lochs wird häufig als Bohrloch bezeichnet. Derzeit umfasst der Werkzeugsatz das Werkzeug, ein Gummikolben-Lochblasrohr, eine Freigabeschnur mit einem Bügel (25 Full lang), zwei sich verjüngende Passstifte, einen Innensechskantschlüssel (1/8 Zoll) und eine Bedienungsanleitung. Der Werkzeugsatz kann ferner eine Bürste zum Säubern des Bohrlochs und der Patronen umfassen.
Das Werkzeug weist einen Zylinder auf, der in einem Körper mit einer Federanordnung im Inneren des Zylinders ausgebildet ist. Die Federanordnung besteht aus einem Hammer mit einem Griffmechanismus zum manuellen Spannen des Hammers, wie etwa einen Spaltringgriff, der an einem Ende des Hammers in Eingriff ist, einen Hammerkopf an dem zweiten Ende gegenüber dem Griffmechanismus und einer zwischen den beiden Enden in Eingriff stehenden Feder. Der Hammer weist ferner einen Kanal zum Anpassen an eine Freigabeplatte in einer Halteposition auf. Der Hammer greift in eine im Inneren des Zylinders des Werkzeugs angeordnete Führung ein. Ein Aktuatorstiftrohr ist an dem Zylinder gegenüber dem Griffmechanismus angeordnet und ein Aktuatorstift ist in Eingriff in einer Öffnung durch das Aktuatorstiftrohr. Der Hammerkopf ist in Eingriff mit dem Kopf eines Aktuatorstifts, wenn die Feder am entspanntesten ist, wodurch der Aktuatorstift mit der Spitze des Aktuatorstifts, welche aus dem unteren Ende des Aktuatorstiftrohrs gegenüber dem Stiftkopf heraussteht, nach unten gedrückt wird. Ein Freigabemechanismus, der eine Freigabeplatte sein kann, ist zum freigebbaren Eingriff des Hammers bereitgestellt. Die Freigabeplatte ist an einem Ende des Körpers gegenüber dem Aktuatorstiftrohr angeordnet und hat eine längliche Öffnung, die mit dem Ende des Hammers angrenzend an den Griffmechanismus übereinstimmt und ebenfalls zur Vermeidung einer Verschiebung des Hammers im Inneren des Zylinders dient. Die Freigabeplatte weist zwei Positionen mit der länglichen Öffnung auf, die zum Halten und Freigeben des Hammers ausgebildet sind. Die beiden verschiedenen Positionen der länglichen Öffnung entsprechen den Halte- und Freigabepositionen.
Der Hammer wird durch Ziehen des Hammers mithilfe des Griffmechanismus angespannt, wodurch Kraft auf die Feder ausgeübt wird, und dann die Freigabeplatte gedrückt wird, so dass die längliche Öffnung in die Halteposition relativ zum Kanal im Hammer gleitet. Der Aktuatorstift wird durch Ziehen einer Schnur betätigt, die an einer Freigabeplatte angebracht ist, so dass sich der Kanal in die Freigabeposition bewegt, wodurch der Hammer freigegeben wird, was zum kräftigen Drücken des Aktuatorstifts durch das Rohr nach außen führt.
Das durch die vorliegende Erfindung ausgegebene Verfahren des Aufbrechens von Gestein umfasst zum Teil das Bohren eines Bohrlochs von sechs bis neun Zoll Tiefe und vier bis zwölf Zoll von der Gesteinskante, je nach aufzubrechendem Material. Eine Ladung in Form einer Niedrigenergie-Treibmittelpatrone wird im Inneren des gesäuberten Lochs positioniert. Das Aktuatorstiftrohr wird in das Bohrloch eingeführt, so dass das Ende des Aktuatorstiftrohrs in Kontakt mit einem an einem Ende der Patrone angeordneten Zünder kommt, während der Körper des Werkzeugs angren zend an die Oberfläche des Gesteins bleibt. Eine Anzeigevorrichtung auf dem Kopf des Aktuatorstifts kann durch ein Sichtloch beobachtet werden, das vorzugsweise im Werkzeugkörper angeordnet ist, wodurch die geeignete relative Positionierung des Werkzeugs und der Patrone sichergestellt wird. Die Ladung wird durch die mechanische Betätigung des Aktuatorstifts, welcher auf den Zünder auftrifft, wenn die Freigabeschnur gezogen wird, gesprengt. Kein zusätzlicherr Dämpfungsmechanismus oder zusätzliche Abdichtung des Bohrlochs ist notwendig, da die dichte Anpassung des Aktuatorstiftrohrs in dem Bohrloch, gekoppelt mit der Trägheit der Körpermasse, dazu neigt, das Werkzeug während der kurzen Sprengungszeitspanne in Position zu halten.
Die vorliegende Erfindung kann von einer Reihe an verschiedenen Benutzern, wie etwa Bauarbeitern, Sprengfirmen, Landwirten, Geologen, Abrissfirmen, Parkpfad-Gestaltern, Schürfern Minenbetreibern, Straßenbaufirmen, Landschaftsplanern, in Steinbrüchen, bei Kampfeinsätzen, etwa von Polizei oder Militär, und von Rettungsteams bei Gebäudeeinstürzen, Höhleneinstürzen sowie von Erkundungsteams, verwendet werden. Für Ausrüstungsverleihfirmen können solche Vorrichtungen ebenfalls von Nutzen sein.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ist, dass das Werkzeug und das Verfahren Bohrlöcher mit kleinem Durchmesser benötigen, üblicherweise etwa 0,375 Zoll oder weniger, die einfacher durch kostengünstigere und leichter erhältliche Verbraucherausrüstungen gebohrt werden können. Andere Verfahren zum Aufbrechen von hartem Material benötigen das Bohren relativ großer Löcher, im Allgemeinen von einem Zoll Durchmesser oder mehr. Als Alternative benötigen andere Verfahren anstrengende und oft gefährliche Handarbeit. Die Bohrausrüstung, die zur Durchführung der anderen Verfahren verwendet wird, ist teuer und benötigt im Allgemeinen ein hohes Niveau an Fertigkeiten zur Ausführung derselben.
Ein anderer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist, dass das Werkzeug und das Verfahren eine relativ geringe Energieausgabe erzeugen. Diese niedrige Energieausgabe ermöglicht es den Benutzern, das Werkzeug und das Verfahren in Umgebungen anzuwenden, die empfindlich auf die Verwendung von energiereichen Verfahren und Vorrichtungen reagieren.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Tragbarkeit des Werkzeugs. Da das Werkzeug sehr klein ist, kann es fast überall hin transportiert werden. Ein Beispiel für die Brauchbarkeit der kleinen Konfiguration des Werkzeugs ist die potentielle Verwendung unter der Erde, um Durchgänge in Höhlen aus Rettungs- oder Erkundungsgründen zu öffnen. Das Werkzeug passt mit all den wesentlichen Ausstattungsgegenständen problemlos in einen Handwerkzeugs-Tragekoffer, die zum Betrieb des Werkzeugs benötigt werden.
Ein weiterer Aspekt aufgrund der kleinen Größe und relativen Einfachheit des Systems ist dessen geplante Kostengünstigkeit bei Verwendung und Betrieb. Dies in Verbindung mit der Tatsache, dass Vorrichtungen zum Bohren großer Löcher nicht nötig sind, wird vielen Menschen den richtigen und ökonomischen Umgang mit Abrissproblemen in einer weit einfacheren Weise als bisher ermöglichen.
Da die Verwendungszwecke des Werkzeugs in vielen Bereichen üblicherweise nicht durch Sprengbeschränkungen und Lizenzanforderungen geregelt werden, spart das Werkzeug dem Benutzer Geld durch Beseitigen der Ausgaben und des logistischen Aufwands des Anheuerns von gut ausgebildetem und lizenzierten Personal. Das Werkzeug beseitigt ebenfalls das Kollateralschadensrisiko angrenzender Liegenschaften, das bei Verwendung von hochexplosiven Sprengstoffen immer Anlass zu Bedenken gibt. Viele Stadt- und Kommunalbehörden haben daher die Verwendung hochexplosiver Sprengstoffe in ihren Verwaltungsbezirken dezidiert verboten, Firmen weichen daher auf die Verwendung eines auf Raupenfahrzeugen befestigten hydraulischen Abbruchhammers, eines peumatisch leichten Bohrhammers oder teure und langsam wirkende hydraulische Zemente zum Aufbrechen von Materialien aus. Alle diese Verfahren können viel mehr als die vorliegende Erfindung kosten und können Vorhaben erheblich verzögern, wenn unerwartete Hindernisse angetroffen werden. Diese und andere Aspekte der vorliegenden Erfindung werden nach der weiteren Lektüre der folgenden Zeichnungen und Beschreibung ersichtlich.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die neuen Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen werden insbesondere in den beigefügten Ansprüchen dargelegt; die sich auf die Struktur und das Verfahren zur Herstellung der vorliegenden Erfindung beziehenden Ausführungsformen können jedoch am besten unter Bezug auf die folgende Beschreibung und die beigefügten Zeichnungen erfasst werden.
1A ist eine seitliche Schnittansicht des Werkzeugs der vorliegenden Erfindung, die in Eingriff in einem Bohrloch – in aufgebrochener Darstellung – in einem Gestein ist, die die Anordnung des Werkzeugs zeigt, das zündbereit ist, ohne in Eingriff mit einer Sicherheitsvorrichtung zu sein und mit dem Aktuatorstift des Werkzeugs in Kontakt mit einer in dem Bohrloch in Eingriff stehenden Patrone.
1B ist eine Draufsicht auf das Werkzeug von 1A, worin das Werkzeug in der zündbereiten Position ohne in Eingriff mit der Sicherheitsvorrichtung zu sein dargestellt ist.
2A ist eine seitliche Umgebungsschnittansicht eines Werkzeugs gemäß der vorliegenden Erfindung in einer Entladeposition.
2B ist eine Draufsicht des Werkzeugs von 2A, worin das Werkzeug in einer Entladeposition ist.
3A ist eine seitliche Schnittansicht des oberen Abschnitts der vorliegenden Erfindung, welche das Werkzeug in einer zündbereiten Position mit in Eingriff stehender Sicherheitsvorrichtung darstellt.
3B ist eine Draufsicht auf das Werkzeug von 3A, das in einer zündbereiten Position mit in Eingriff stehender Sicherheitsvorrichtung dargestellt ist.
4 ist eine Explosionsdarstellung des Werkzeugs der vorliegenden Erfindung.
5 ist eine Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform der in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung verwendeten Patrone.
6 ist eine Draufsicht auf einen Werkzeugsatz, der das Werkzeug gemäß der vorliegenden Erfindung enthält.
Ähnliche Bezugszeichen bezeichnen die übereinstimmenden Merkmale durchgängig durch die beigefügten Zeichnungen.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUFÜHRUNGSFORMEN
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Handwerkzeug (12), wie in 1A bis 4 gezeigt, und ein Verfahren für kleine Aufbrechvorhaben und Abbruchvorhaben von festen Materialien, einschließlich der, aber nicht eingeschränkt auf die, von Gestein und Mauerwerk. 1A und 1B stellen das Werkzeug (12) der vorliegenden Erfindung in einer gespannten Halteposition und bereit zur Verwendung dar. 1A stellt ferner das Werkzeug in Verwendung mithilfe der Abbildung einer Schnittansicht eines Bohrlochs (B) in einem Gestein (R) mit dem Werkzeug (12) in Eingriff und einer Patrone (84) in der richtigen Position im Bohrloch (B) dar. 2A und 2B zeigen das Werkzeug (12) in einer nicht gespannten oder Freigabeposition. Das Werkzeug (12) von 2A ist in Relation zu einer menschlichen Hand (H) gezeigt, um die Größe einer bevorzugten Ausführungsform des Werkzeugs (12) der vorliegenden Erfindung darzustellen. 3A und 3B zeigen das Werkzeug in der Halteposition, gespannt, in Eingriff mit einem Sicherheitsmechanismus (89), um eine vorzeitige Freigabe zu verhindern.
Das Werkzeug (12) zum Aufbrechen von hartem Material (R) gemäß der vorliegenden Erfindung weist einen Körper (14) mit einer Öffnung (16) durch diesen hindurch zur Ausbildung eines Zylinders (18) auf, der in der Explosionsdarstellung des Werkzeugs (12) von 4 am besten gezeigt ist. Der Zylinder (18) hat eine Öffnung (28), vorzugsweise eine Gewindeöffnung, an seinem ersten Ende (20) und eine Passöffnung (30) an seinem zweiten Ende (22). Eine Federanordnung (24) wird durch das erste Ende (20) des Zylinders (18) aufgenommen und in Position gehalten, wie in den Zeichnungen dargestellt und im Folgenden erläutert. Ein Aktuatorstiftrohr (26), mit einer komplementären Form zur Passöffnung, wird in der Passöffnung (30) des zweiten Endes (22) des Zylinders (18) aufgenommen.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der Körper (14) aus Kohlenstoffstahl bestehen und Außenabmessungen von 3 ¼ Zoll mal 2 ½ Zoll mal 1 Zoll Dicke aufweisen. Der Zylinder (18) kann ein Loch von 9/16 Zoll aufweisen, in dem sich die Gewindeöffnung (28) 3/8 Zoll in den Zylinder (18) erstreckt, worin der gesamte Zylinder 2 5/8 Zoll nach unten zu einer Passöffnung (30) verläuft, wobei sich die Passöffnung (30) unter diesem mit einem eingeschnürten Bereich (83) dazwischen, wie weiter unten erläutert, erstreckt, wobei der eingeschnürte Bereich (83) vom breiteren Abschnitt des Zylinders (18) verjüngt sein kann. Das Aktuatorstiftrohr (26), das auf einem gehärteten Werkzeugstahl hergestellt sein kann, kann einen Außendurchmesser von 5/16 Zoll und einen Innendurchmesser von 1/8 Zoll und eine Länge von 8 ½ Zoll haben, wobei 8 Zoll freiliegen. Der Aktutatorstift (38) kann 8 7/8 Zoll Länge mit einem Durchmesser von 1/8 Zoll aufweisen.
Das Aktuatorstiftrohr (26) hat ein erstes Ende (32) und ein zweites Ende (34). Das erste Ende (32) des Aktuatorstiftrohrs (26) ist in Eingriff in der Passöffnung (30) des Zylinders (18) im Körper (14) des Werkzeugs (12). Die Passöffnung (30) und das erste Ende (32) des Aktuatorstiftrohrs (26) haben einander ergänzende Formen, die zur sicheren Anpassung zwischen diesen ausgebildet sind. Das zweite Ende (34) des Aktuatorstiftrohrs (26) erstreckt sich von der angepassten Öffnung (30) nach außen. Das Aktuatorstiftrohr (26) hat eine Öffnung (36) durch dieses hindurch zum gleitbaren Eingriff eines Aktuatorstifts (38), wie in den Zeichnungen dargestellt. Der Aktua torstift (38) weist eine Spitze (40) und einen Rückhaltekopf (42) an gegenüberliegenden Enden (41 und 43) auf. Die Spitze (40) kann verjüngt und abgerundet sein. Der Rückhaltekopf (42) dient zum Zurückhalten des Aktuatorstifts (38) in dem Aktuatorstiftrohr (26) durch Verhindern des Gleitens des Aktuatorstifts (38) durch dieses hindurch. Der Aktuatorstift (38) passt in das Aktuatorstiftrohr (26) und ist lang genug, so dass die Spitze (40) sich durch das zweite Ende (34) des Aktuatorstiftrohrs (26) erstreckt. In einer bevorzugten Ausführungsform kann der Rückhaltekopf (42) einen Durchmesser von ¼ Zoll haben und 1/8 Zoll lang sein.
Eine Hammerführung (44) ist in der Öffnung (16) in Eingriff, wie abgebildet, wobei die Federanordnung (24) mit der Hammerführung (44) in Eingriff ist. Die Federanordnung (24) umfasst einen Hammer (46), eine Feder (54), einen Hammerkopf (50), eine Federrückhalterung (52) und einen Griffmechanismus (55) zum manuellen Spannen des Hammers (46), wie etwa eines Spaltringgriffs (53). Ein Kabel (90) kann an dem Ringgriff (53) oder einem äquivalenten Griffmechanismus (55) angebracht sein. In die vorliegende Erfindung kann jeder äquivalente Griffmechanismus (55) eingebaut werden und ist nicht auf eine Spaltringgriffanordnung (53), wie in den Zeichnungen dargestellt, eingeschränkt. Das Kabel (90) kann ein Drahtseilkabel sein und kann 4 Zoll lang mit einem Stahlkabeldurchmesser von 1 1/6 Zoll sein.
Der Hammer (46) ist in gleitbarem Eingriff durch die Hammerführung (44), wobei der Hammer (46) ein erstes Ende (48) und ein zweites Ende (50) hat. Ein Griffmechanismus (55) ist an dem ersten Ende (48) des Hammers (46) angeordnet und eine Federrückhalterung (52) ist an das zweite Ende (50) des Hammers (46) angrenzend angeordnet. Ein Hammerkopf (51) ist an dem zweiten Ende (50) des Hammers (46) ausgebildet. Der Ringgriff (53) kann auf dem Hammer (46) durch eine Öffnung (106) in dem ersten Ende (48) desselben angeordnet sein. Eine Feder (54) ist in Eingriff auf dem Hammer (46) zwischen der Federrückhalterung (52) und der Hammerführung (44), so dass die Feder (54) Spannung nach außen auf die Federrückhalterung (52) ausübt. 1A zeigt die angespannte Feder und 2A zeigt die Feder in ihrem entspanntesten Zustand. Die Spannung verbleibt auf der Federrückhalterung (52), während sie in angespanntem oder entspannten Zustand ist. In dem entspann ten Zustand wird die Spannung nicht auf die Federrückhalterung (52) ausgeübt. Die Federrückhalterung (52) kann eine Spannungsdurchführung, wie gezeigt die sicher in Position relativ zum Hammerkopf (51) am zweiten Ende (50) des Hammers (46) durch einen Schwerspannstift (104) gehalten wird. Wenn der Griffmechanismus (55) ein Ringgriff (53) ist, kann ferner eine Öffnung (106) in dem Hammer (46) zur Aufnahme des Ringgriffs (53) durch diese hindurch angeordnet sein. Der Ringgriff (53) oder ein anderer Griffmechanismus verhindert ebenfalls, dass der Hammer aus der Hammerführung (44) abgelöst wird, wenn die Federanordnung (24) vom Körper entfernt wird.
Ein Freigabemechanismus (56) zum freigebbaren Eingriff des Hammers (46) kann in Form einer Freigabeplatte (58) bereitgestellt sein. Der Hammerkopf (50) berührt den Rückhaltekopf (42), wenn die Feder (54) völlig entspannt ist, um Kraft durch die Spitze (40) und auf eine korrekt positionierte Patrone (84) zu leiten, wodurch diese gesprengt wird. Die Erfindung stellt ferner einen Sichtmechanismus (81) zum Bestimmen der Position des Aktuatorstifts (38) und einen Sicherheitsmechanismus (89) zum Verhindern der vorzeitigen Sprengung der Patrone (84) bereit. Die Freigabeplatte (58) hat zwei Positionen mit der länglichen Öffnung (60), die zum abwechselnden Halten und Freigeben des Hammers (46), wie am deutlichsten in den 1B und 2B gezeigt, ausgebildet sind.
Der Freigabemechanismus (56) kann eine Freigabeplatte (58) sein, die gleitbar auf dem Körper (14) in Eingriff ist, worin der Hammer (46) gleitbar in einer länglichen Öffnung (60) der Freigabeplatte (58) in Eingriff ist. Die längliche Öffnung (60) hat einen breiten Abschnitt (62) und einen schmalen Abschnitt (64) und der Hammer (46) hat eine Rückhaltenut (46), die zwischen dem ersten und dem zweiten Ende (48 und 50) des Hammers (46) angeordnet ist, so dass der Hammer (46) frei gleiten kann, wenn der breite Abschnitt (62) in Eingriff auf dem Hammer (46) ist, siehe 2B, aber in Position zurückgehalten wird, wenn die Rückhaltenut (66) in Eingriff in dem schmalen Abschnitt (64) der länglichen Öffnung (60) ist, siehe 1B. Ferner kann die Freigabeplatte (58) gleitbar in Eingriff auf der ersten und der zweiten Freigabe plattenschraube (68 und 70) sein. Jede Freigabeplattenschraube (68 oder 70) weist einen Gewindeabschnitt (67) und einen glatten Ansatz (69) auf.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann der Gewindeabschnitt (67) bis zum Ansatz (69) über eine Länge von ¾ Zoll und ein 12-Bolzen-Schraubengewinde mit 24 Gewindegängen pro Zoll verfügen. Der Ansatz (69) kann einen Durchmesser von ¼ Zoll und eine Länge von ¼ Zoll aufweisen. Ungeachtet der Abmessungen des Werkzeugs (12) muss die Länge des Ansatzes (69) der Dicke der Freigabeplatte (58) entsprechen, um das Gleiten der Freigabeplatte (48) entlang des Ansatzes der Freigabeplattenschrauben (68 und 70) zu erleichtern. In einer bevorzugten Ausführungsform nehmen ferner die Freigabeplattenschrauben einen 1/8 Zoll Sechskantschraubenschlüssel (114) auf, siehe unten für Details zum Werkzeugsatz (108), um die Demontage des Werkzeugs (12) zu ermöglichen. Der Hammer (46) kann aus einer 5/16 Zoll Sechskantwelle bestehen, worin die Rückhaltenut (66) eine Breite von 3/16 Zoll aufweist und ist auf einen Runddurchmesser von ¼ abgerundet und beginnt 1 1/8 Zoll von dem dem Hammerkopf (50) gegenüberliegenden Ende. Die Sechskantwelle ist am Ende abgeschrägt, um einen runden Hammerkopf (50) von ¼ Zoll auszubilden, der 3/16 Zoll abgeschrägt ist und eine Öffnung (103) von 1/8 Zoll hat, die durch diesen hindurchgebohrt ist, um einen Schwerspannstift (104) von 1/8 Zoll aufzunehmen. Die Öffnung (106) für den Spaltringgriff (53) kann einen Durchmesser von 1/8 Zoll aufweisen und 1/16 Zoll vom Ende gegenüber dem Hammerkopf (50) entfernt gebohrt sein. Die Hammerführung (44) kann eine herkömmliche 5/8-18 Sechskantgegenmutter sein. Die Feder (54) kann 10 Windungen haben, worin jede Windung einen Durchmesser von 1/16 Zoll hat. Die Feder (54) ist im angespannten Zustand 1 ½ Zoll lang. Die Federrückhalterung (52) kann aus einer Messing-Spannungsdurchführung mit einem Innendurchmesser von 3/8 Zoll bestehen, um den Hammer (46) angrenzend an den Hammerkopf (51) aufzunehmen, und einem Außendurchmesser von 37/64 Zoll sein. Die Federrückhalterung (52) kann eine Öffnung (105) haben, die durch diese senkrecht zum Hammer (46) gebohrt ist, um, sobald diese in Eingriff ist, wie in 4 gezeigt, den Schwerspannstift (104) aufzunehmen.
Die Freigabeplattenschrauben (68 und 70) und der Körper (14) können weiters durch die erste und die zweite Reibungsunterlegscheibe (72 und 74) getrennt sein, wie in den Zeichnungen gezeigt. In einer bevorzugten Ausführungsform können die erste und die zweite Reibungsunterlegscheibe (72 und 74) Nylonunterlegscheiben mit einem Innendurchmesser von ¼ Zoll, einem Außendurchmesser von ¾ Zoll und einer Dicke von 1/16 Zoll sein. Die Freigabeplattenschrauben (68 und 70) sind fest in den Öffnungen (76 und 78) des Werkzeugkörpers (14) in Eingriff, worin die Öffnungen (76 und 78) die Gewindeöffnungen (28) des Zylinders (18) flankieren. Eine Freigabeschnur (94) ist an einem Freigabeloch (93) angebracht, das in der Freigabeplatte (58), wie abgebildet, angeordnet ist. Die Freigabeplatte (58) kann etwa eine Dicke von 3/16 Zoll, eine Länge von 3 ½ Zoll und eine Breite von ¾ Zoll haben. Die längliche Öffnung (60) kann eine Länge von 2 3/8 Zoll und eine Breite von 9/32 Zoll an dem schmalen Abschnitt (64) und einer Breite von 3/8 Zoll an dem breiten Abschnitt (62) haben. Die Öffnungen (76 und 78) können mit einem 12-Innengewinde mit 24 Windungen pro Zoll gewindet sein.
Während des Betriebs wird der Hammer (46) durch Anziehen des Hammers (46) durch den Griffmechanismus (55) gespannt, wodurch Kraft auf die Feder (54) ausgeübt wird und dann wird die Freigabeplatte (58) gedrückt/gezogen, so dass die längliche Öffnung (60) in die Halteposition gleitet. Der Aktuatorstift (38) wird durch Ziehen einer Schnur (94), die an der Freigabeplatte (46) angebracht ist, betätigt, die wahlweise zusammen mit einem Hakenbügel (92) angebracht ist, so dass die längliche Öffnung (60) sich in die Freigabeposition bewegt, wodurch der Hammer (46) freigegeben wird, der dann den Kopf (42) des Aktuatorstifts (38) trifft, was zum kraftvollen Drücken nach außen der Spitze (40) des Aktuatorstifts (38) durch das zweite Ende (34) des Aktuatorstiftrohrs (26) führt.
Ein bevorzugter Sichtmechanismus (81) zum Bestimmen der Position des Aktuatorstifts (38) ist ein Sichtloch (80) im Körper (14) und ein Sichtindikator (82), der auf dem Rückhaltekopf (42) des Aktuatorstifts (38) angeordnet ist, so dass der Sichtindikator (82) durch das Sichtloch (80) sichtbar ist, wenn der Aktuatorstift (38) in der richtigen Position relativ zu einer Ladungspatrone (84) ist, wie in 1A gezeigt. Der Sichtindikator (82) kann aus einer hellen Farbe, wie etwa grün, orange oder rot sein. Der Zylinder (18) umfasst ferner einen eingeschnürten Bereich (83), der an die Passöffnung (30) zum Verhindern des Gleitens des Aktuatorstiftrohrs (26) in den Körper (14) während des Betriebs angrenzend ist. Der Rückhaltekopf (42) verhindert, dass der Aktuatorstift (38) aus dem Aktuatorstiftrohr (26) oder durch den eingeschnürten Bereich (83), je nach dem wo dieser bereitgestellt ist, ausgeworfen wird.
Der Sicherheitsmechanismus (89) ist vorzugsweise auf dem Freigabemechanismus (56) angeordnet. Ein bevorzugter Sicherheitsmechanismus (89) besteht aus einer Erweiterung (86) der länglichen Öffnung (60) der Freigabeplatte (58) zum gleitbaren Aufnehmen eines Sicherheitsbügels (88) durch diese hindurch. Der Sicherheitsbügel (88) kann ein Hakenbügel mit einem Federlastverschluss, wie allseits bekannt, sein. 3A und 3B zeigen das Werkzeug in angespanntem Zustand und mit dem Sicherheitsbügel (88) in Eingriff mit der Erweiterung (86) der länglichen Öffnung (60), wodurch das vorzeitige Zünden des Werkzeugs (12) verhindert wird. Der Sicherheitsbügel (88) kann auf der Zugschnur (94) angeordnet sein, die an dem Ringgriff (53) oder einem äquivalenten Griffmechanismus (55) zur bequemeren Handhabung angebracht sein kann. Der Sicherheitsbügel (88) ist nicht auf einen Hakenbügel, wie in den Zeichnungen dargestellt, eingeschränkt, sondern kann jede vergleichbare Vorrichtung sein, wie etwa einem gebogenen Stift oder Ähnlichem, die die Erweiterung (86) ablösbar aufnehmen kann und das Gleiten der Freigabeplatte von der Halteposition in die Freigabeposition verhindern kann. Ein geschlossener Sicherheitsbügel (88), wie abgebildet, oder ein entsprechender Bügel wird bevorzugt, da er die unabsichtliche Entfernung des Sicherheitsbügels (88) aus der Erweiterung (86) verhindert.
Zwei Ankeröffnungen (79), die zur Aufnahme von Ankerschnüren ausgebildet sind, wie etwa Gummiseilen (nicht abgebildet), sind durch den Körper (14) angeordnet. Die beiden Ankeröffnungen (79) sind im Wesentlichen senkrecht zum Zylinder (18) und angrenzend an die Passöffnung (30) zum Ausüben der Rückhaltekräfte auf das Werkzeug (12) angeordnet, um die Ablösung des Werkzeugs (12) aus einem Bohrloch (B) während der Sprengung der Ladungspatrone (84) zu verhindern. In einer bevorzugten Ausführungsform können die Ankeröffnungen (79) 3/8 Zoll Öffnungen sein.
Eine erste Ausführungsform der Patrone (84), die mit der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ist in einem Bohrloch (B) – in Schnittansicht – von 1 dargestellt. Die erste Ausführungsform der Patrone (84) hat eine röhrenförmige Hülle (96) mit einem Boden, der eine Buchse (100) sein kann, an einem Ende und einem Zünder (102) an dem gegenüberliegenden Ende. Das Treibmittel oder die Ladung (98) ist im Inneren der Hülle (96) zwischen dem Boden (100) und dem Zünder (102) angeordnet. Eine zweite Ausführungsform der Patrone (84') ist in 5 gezeigt. Die zweite Ausführungsform der Ladungspatrone (84') weist eine röhrenförmige Hülle (96') mit einem Zünder (102) an dem offenen Ende auf. Das Treibmittel (98) ist im Inneren der Hülle (96') angeordnet, wie in 5 gezeigt. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Verwendung der Patronen (84 und 84') eingeschränkt, sondern umfasst alle möglichen Ausführungsformen einer größenmäßig auf das Werkzeug angepassten Ladungspatrone, die durch Ausübung einer Kraft auf den Zünder durch einen Aktuatorstift (38) und den Hammer (46) gemäß der vorliegenden Erfindung gesprengt werden kann. Der Zünder (102) kann aus einem herkömmlichen 209-Schrapnellzünder bestehen. Das Treibmittel (98) kann aus rauchfreiem Pulver oder einem anderen geeigneten Treibmittel bestehen. Die Rohrleitung kann aus einer 5/16 Zoll Kunststoffrohrleitung (Außendurchmesser), wobei das Rohr eine Länge von 2 ¼ Zoll aufweist, sein. Der Stecker (100) kann aus Heißkleber sein, der unter Verwendung eines Heißklebeverfahrens angewendet wird.
1A und 1B sind zwei Ansichten des Werkzeugs (12) in einer gespannten Anordnung, die in Eingriff mit einer Sicherheitsvorrichtung ist. Die gespannte Anordnung wird als Halteposition bezeichnet und ist ebenfalls in den 3A und 3B dargestellt. 1A zeigt das Werkzeug (12), wie es in einem Bohrloch (B) eines Gesteins (R) mit einer Ladungspatrone (84) verwendet wird, die in den Boden des Bohrlochs (B) eingeführt ist. Das Werkzeug (12) der 1A und 1B ist zum Ziehen der Zugschnur (94) bereit. Wenn die Zugschnur (94) gezogen wird, bewegt sich die Freigabeplatte (58) in die Freigabeposition, wie in den 2A und 2B gezeigt, und der Hammer (46) wird freigegeben, was zu einem Schlag des Hammerkopfs (50) auf den Rückhaltekopf (42) führt, was wieder zu einem Schlag der Spitze (40) des Aktuatorstifts (38) auf den Zünder (102) der Patrone (84) führt, wodurch das Treibmittel (98) gezündet wird und ein plötzlicher Druckanstieg im Bohrloch (B) zum Aufbrechen des Gesteins (R) führt.
Das Werkzeug (12) der vorliegenden Erfindung kann in einem Werkzeugsatz (108), wie in 6 gezeigt, bereitgestellt sein. Der Werkzeugsatz (108) enthält das Werkzeug (12) zum Aufbrechen von Gestein (R), ein Gummikolben-Lochblasrohr (112), eine Schnurhalterung (116) mit der Freigabeschnur (94) und einem Bügel (92), der auf dieser angeordnet ist, zwei sich verjüngende Passstifte (118), einen Innensechskantschlüssel (114), eine Bohrloch-Reinigungsbürste (122) und eine Bedienungsanleitung (124). Ein Gehäuse (120), das die Patronen (84) enthält, kann getrennt vom Werkzeugsatz (108) oder mit diesem bereitgestellt werden. Die Freigabeschnur (94) ist aus Sicherheitsgründen vorzugsweise mindestens 25 Fuß (acht Meter) lang. Das dargestellte umfassende Gehäuse (120) enthält zehn Ladungspatronen (109). Das Gummikolben-Blasrohr (112) weist ein Lochblasrohr (111) und einen Gummikolben (109) auf. Der Gummikolben (109) kann aus einem Gummikolben mit vier Unzen mit einem Durchmesser von etwa 2 ½ Zoll bestehen. Das Blasrohr (111) ist etwa 9 ½ Zoll lang und hat einen Außendurchmesser von ¼ Zoll und einen Innendurchmesser von 3/16 Zoll. Die Reinigungsbürste (122) kann eine Gesamtlänge von etwa 12 Zoll mit einer Bürste mit einer Länge von 2 5/8 Zoll mit einem Durchmesser von 5/16 Zoll haben. Die Reinigungsbürste (122) kann ein Reingungswerkzeugpistole mit einem 0,30 Kaliber sein, wie allseits bekannt. Die Schnurhalterung (116) kann jede geeignete Halterung sein, ein flacher Metall- oder ein anderer starrer Metallrahmen ist jedoch geeignet. Die Freigabeschnur (94) kann eine Nylon- oder Polyesterschnur mit einem Durchmesser von 1/8 Zoll, wie etwa eine Rasenmäher-Zugschnur sein, und kann an einem Hakenbügel (92) mit einem doppelten Knoten oder Ähnlichem festgebunden werden. Die beiden sich verjüngenden Passstifte (118) können 8 Zoll lang mit einem Durchmesser von ¼ Zoll an dem schmalen Ende und einem Durchmesser von 1 Zoll an dem größeren Ende sein. Der Innensechskantschlüssel (114) kann ein Sechskantschraubenschlüssel von Allen (Markenname) mit 1/8 Zoll sein.
Offensichtlich müssen alle hierin ausgedrückten Abmessungen an die tatsächliche Größe des verwendeten Werkzeugs (12) angepasst werden. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die genaue Größe und die Abmessungen der alternativen Ausführungsformen des Werkzeugs (12) oder des Werkzeugsatzes (108), wie hierin beschrieben, eingeschränkt.
Die Verwendung des Werkzeugs (12) zum Aufbrechen von Gestein (R) gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst verschiedene Schritte. Die Verwendung des Werkzeugs (12) soll unter Verwendung der Abmessungen einer bevorzugten Ausführungsform des Werkzeugs (12) beschrieben werden, wie hierin lediglich aus Beispielzwecken offenbart. Zuerst muss ein Bohrloch (B) in das aufzubrechende Gestein (R) oder anderes hartes aufzubrechendes Material gebohrt werden. Das Bohrloch (B) sollte einen Durchmesser von etwa 5/16 Zoll für eine bevorzugte Ausführungsform haben. In jedem Fall sollte das Bohrloch das Vorhandensein eines ausreichenden Raums zur Einführung des Aktuatorstiftrohrs (26) ermöglichen, während es zur Verhinderung einer raschen Gasentweichung im Anschluss an eine Sprengung der Patrone (84) einschränkend genug ist. Das Bohrloch (B) sollte nicht tiefer als die Länge des Aktuatorstiftrohrs (26) plus Patrone (84) sein. Das Markieren des Bohrmeißels an der entsprechenden Länge des Aktuatorstiftrohrs (26) vom Ende aus wird erheblich beim Bohren der Löcher in der geeigneten Tiefe helfen. Die Verwendung eines neuen und spitzen Karbidmauerwerkmeißels wird sehr empfohlen. Gebrauchte Meißel können zu kleine Bohrlöcher bohren, die das Einführen des Aktuatorstiftrohrs (26) des Werkzeugs (12) in das Bohrloch (B) bis zu dessen voller Tiefe nicht ermöglichen. Wenn Probleme mit zu kleinen oder zu großen Bohrlöchern auftreten, kann die Messung der verwendeten Meißel die Ursache bestimmen. Die Bohrlöcher (B), die nicht gerade gebohrt sind, können ebenfalls Probleme beim Schritt des Einführens des Aktuatorstiftrohrs (26) in das Bohrloch (B) bis zu dessen voller Tiefe verursachen.
Das Einführen des Aktuatorstiftrohrs (26) in das Bohrloch (B) bis zu dessen voller Tiefe oder bis zum In-Kontakt-kommen mit dem Zünder (102) ist für die entsprechende Verwendung des Werkzeugs (12) erwünscht. Wenn das Bohrloch (B) nicht zum Aufnehmen des Aktuatorstiftrohrs (26) in entsprechender Weise geeignet ist, um der Spitze (40) das In-Kontakt-kommen mit dem Zünder (102) der Patrone (84) zu ermöglichen, wird eine Zündung der Patrone (84) nicht eintreten. In Abhängigkeit von der Härte und dem Typ des Materials des Bohrlochs (B) sollten 4 bis 12 Zoll von der Kante des aufzubrechenden Materials vorhanden sein. Die Durchführung von Versuchen wird beim Bestimmen der geeigneten Positionierung des Werkzeugs (12) in einem bestimmten Materialtyp helfen. Das Bohren in der Mitte eines großen Gesteins kann nicht effektiv sein und kann nur nach der Zündung der Patrone (84) das Werkzeug (12) ohne Gesteinsbruch aus dem Bohrloch (B) auswerfen. Wenn dies eintritt, wird das Bohren näher an der Kante des Gesteins bessere Ergebnisse liefern.
Das Bohrloch (B) wird dann von allen Teilchen und von Gesteinsstaub, der während des Bohrvorgangs erzeugt wurde, gereinigt. Das Gummikolben-Lochblasrohr (112), das im Werkzeugsatz (108) enthalten ist, wird verwendet, um den Staub und die Abfälle hinauszublasen. Jedes andere Verfahren, das Luftumwälzung verwendet, wie etwa ein Luftkompressor, wird ebenfalls wirksam sein, solange das die Luft liefernde Rohr eine ausreichende Länge aufweist, um den Boden des Bohrlochs (B) zu erreichen und alle losen Materialien auszuwerfen.
Als Nächstes wird überprüft, ob das Aktuatorstiftrohr (26) des Werkzeugs (12) bis zur vollen Tiefe des Bohrlochs (B) eingeführt werden kann. Eine dichte Anpassung ist am besten, da diese das Werkzeug (12) nach der Zündung der Patrone (84) in Position halten wird. Wenn das Bohrloch (B) zu eng ist, kann das Bohren des sich drehenden Bohrmeißels in und aus dem Bohrloch (B) den verdichteten Gesteinsstaub, den das Lochblasrohr (112) nicht entfernt hat, entfernen. Das Problem wird nicht gelöst, wenn der Bohrmeißel zu klein ist oder das Bohrloch nicht gerade gebohrt wurde. Der Durchmesser des Bohrmeißels sollte überprüft werden, wenn das Reinigen des Bohrlochs (B) das Problem nicht löst. Nach dem Bohren des sich drehenden Bohrmeißels in und aus dem Bohrloch (B), wird das Bohrloch (B) erneut mittels Blasen gereinigt und es wird sichergestellt, dass das Aktuatorstiftrohr (26) des Gesteinsaufbrechwerkzeugs (12) bis zu vollen Länge des Bohrlochs (B) eingeführt werden kann.
Die Überprüfung, ob das Aktuatorstiftrohr (26) vollständig in das Bohrloch (B) vor dem Einführen der Patrone (84) passt, ist wichtig.
Der nächste Schritt ist das Einführen der Patrone (84) in das gereinigte und überprüfte Bohrloch (B), um sicherzustellen, dass das Ende der Patrone (84) mit dem Metallzünder (102) korrekt positioniert ist, so dass es in Kontakt mit der Spitze (40) des Werkzeugs (12) kommen wird, wenn das Werkzeug in das Bohrloch eingeführt wird. Das Lochblasrohr (111) wird zum sanften Drücken der Patrone auf den Boden des Bohrlochs verwendet. Sehr wenig oder gar keine Kraft sollte dabei nötig sein, da der Außendurchmesser der Patrone (84) etwas kleiner als jener des Aktuatorstiftrohrs (26) ist.
Die Freigabeschnur (94) sollte mit dem Freigabemechanismus (56) verbunden werden, die auf ihre volle Länge von 25 Full (8 Metern) ausgestreckt ist, und an dem Freigabeloch (93) angebracht werden. Die Freigabeöffnung (93) ist ¼ Zoll breit und ¼ Zoll von der nächsten Kante entfernt, wobei die längliche Öffnung (60) ¼ Zoll von der gegenüberliegenden Kante entfernt ist. Das Gesteinsaufbrechwerkzeug (12) wird dann durch Ziehen des Griffmechanismus (55), wie etwa eines Spaltringgriffs (53), und durch Drücken der Freigabeplatte (58) in die Halteposition, wie in den 1A und 1B gezeigt, gespannt. Der Sicherheitsbügel muss dann in Eingriff mit der Erweiterung der Öffnung in der Freigabeplatte (58) gebracht werden, um das vorzeitige Freigeben des Hammers (46) und die vorzeitige Sprengung der Patrone (84) zu verhindern. Das Spannen des Werkzeugs (12) wird durch Ziehen des Griffmechanismus (55) vom Körper (14) des Werkzeugs (12) weg erzielt, während die Freigabeplatte (58) in die Halteposition gedrückt wird, bis die Rückhaltenut (66) des Hammers (46) in dem schmalen Abschnitt (64) der länglichen Öffnung (60) der Freigabeplatte (58) in Eingriff ist.
Das Werkzeug (12) sollte dann geschüttelt werden, vorzugsweise unter Verwendung einer Wippbewegung, um den Aktuatorstift (38) zum Ausdehnen von der Spitze (40) des Aktuatorstiftrohrs (26) zu bewegen. Wenn der Aktuatorstift (38) nicht problemlos verschiebbar ist, sollte das Werkzeug (12) auf Schäden oder Verschmutzungen ü berprüft werden, die dessen Bewegungsfreiheit einschränken können. Das Gesteinsaufbrechwerkzeug (12) sollte niemals verwendet werden, wenn der Aktuatorstift (38) nicht frei bewegbar ist. Der Sichtindikator (82) sollte durch das Sichtloch (80) nicht sichtbar sein, wenn der Aktuatorstift (38) sich in der entsprechenden ausgedehnten Position befindet. Ist der Aktuatorstift (38) ausgedehnt, wird das Aktuatorstiftrohr (26) vorsichtig in das Bohrloch (B) eingeführt und gleitet sanft in dieses, bis die Spitze (40) des Aktuatorstifts (38) in Kontakt mit der Patrone (84) kommt, die zuvor in das Bohrloch (B) eingeführt wurde, wie in 1A gezeigt.
Etwas Einfuhrwiderstand des Aktuatorstiftrohrs (16) ist erwünscht, da dies zur Wirksamkeit des Werkzeugs (12) dadurch beiträgt, dass die durch die Zündung der Ladungspatrone (84) erzeugt Gase nicht einfach das Werkzeug (12) aus dem Bohrloch (B) auswerfen werden. Um sicherzustellen, dass der Kontakt mit der Patrone (84) in entsprechender Weise durchgeführt wird, sollte der Sichtindikator (82) durch das Sichtloch (80) sichtbar sein. Wenn der Indikator (82) nicht sichtbar ist, ist die Spitze (40) des Aktuatorstifts (38) wahrscheinlich nicht in Kontakt mit dem Zünder (102) der Ladungspatrone (84). Wenn die Spitze nicht in Kontakt mit dem Zünder (102) der Patrone (84) ist und bereit zum Zünden ist, wird das Werkzeug (12) die Patrone (84) nicht zünden. Das Abdecken des Mauerwerks oder des Gesteins mit einer Sprengmatte, wie etwa einem alten Teppich oder einem anderen schweren Material, wird empfohlen und wird zur Vermeidung von Schäden durch herumfliegende Gesteinsbröckchen im direkt angrenzenden Bereich beitragen.
Nach dem sichergestellt wurde, dass der Bereich frei ist, wird der Sicherheitsmechanismus (89) außer Eingriff gebracht, indem der Sicherheitsbügel (88) entfernt wird und sich der Benutzer ans Ende der Freigabeschnur (94) zurückzieht. Beim Zurückziehen ans Ende der Schnur (94) hat der Benutzer darauf zu achten, dass er nicht auf die Freigabeschnur (94) tritt oder über diese stolpert und das Werkzeug (12) unabsichtlich auslöst. Vor dem Zünden der Patrone (84) ist der Bereich, um den herum die Arbeit durchgeführt wird, genau zu überprüfen, um sicherzustellen, dass niemand irrtümlich den Arbeitsbereich betreten hat. Wenn der Bereich frei ist, wird fest an der Freigabeschnur (94) gezogen, bis das Werkzeug (12) die Patrone (84) zündet.
Die routinemäßige Demontage, das Reinigen und das Schmieren mit einem leichten Öl wird das Werkzeug (12) voll funktionsfähig bleiben lassen. Besondere Aufmerksamkeit sollte der Erhaltung der ungehinderten Bewegung des Aktuatorstifts (38), der sich von dem Aktuatorstiftrohr (26) erstreckt, zuteil werden. Die ungehinderte Bewegung des Aktuatorstifts (38) sollte vor jeder Verwendung immer überprüft werden. Die Zustände, die diese ungehinderte Bewegung des Aktuatorstifts (38) einschränken könnten, sollten vor der Verwendung des Werkzeugs (12) aufgehoben werden.
Wenn das Mauerwerk in einem Loch oder einem Graben aufgebrochen wird, kann der Ziehvorgang der Freigabeschnur (94) dazu neigen, das Werkzeug (94) aus der Position zu heben. Wenn dies passiert, wird der Aktuatorstift (38) nicht in der Lage sein, einen entsprechenden Kontakt mit dem Zünder (102) herzustellen und er wird die Ladung (98) nicht sprengen. Zur Lösung dieses Problems sollte die Freigabeschnur (94) umgeleitet werden, so dass der Ziehvorgang das Werkzeug (12) nicht aus dem Bohrloch (B) hebt, wenn die Freigabeschnur (94) gezogen wird. Ein Gewicht mit einer kleinen Laufrolle (nicht abgebildet), die unterhalb des Niveaus der Freigabeplatte (58) positioniert ist, wobei die Freigabeschnur (94) durch die Laufrolle geleitet wird, kann das oben erwähnte Problem lösen. Alternativ kann das Bohren eines zweiten hohlen Bohrlochs angrenzend an das Bohrloch, in dem eine Anker/Laufrollenanordnung eingebaut ist, ebenfalls die benötigte Umleitung der Freigabeschnur (94) bereitstellen.
Wenn das Gestein in Situationen aufgebrochen wird, in denen die Schwerkraft das Werkzeug (12) nicht in Position hält, kann die Verwendung zusätzlicher Bohrlöcher zur Anbringung von Ankern zum Halten des Werkzeugs mithilfe von Gummiseilen oder Ähnliches verwendet werden. In dieser Situation werden die Gummiseile oder andere Anker durch die Ankeröffnungen (79) in dem Körper (14) des Werkzeugs (12) geleitet.
Als Vorsichtsmaßnahme ist es für den Benutzer erwünscht, die Verwendung des Werkzeugs (12) auszuprobieren, bevor wichtige Abbruchvorhaben oder Rettungseinsätze unternommen werden. Aufgrund der energiearmen Patronen (84), die gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden, muss besondere Aufmerksamkeit auf solche Feinheiten, wie das Materialkorn und der Abstand von der freien Kante, gerichtet werden. Wenn das Material Mängel, Sprünge oder Blasen aufweist oder es besonders weich ist, kann die vorliegende Erfindung nicht in entsprechender Weise angewendet werden und kann versagen, da der Brechvorgang von dem nach der Aktivierung der Patrone (84) sehr schnell erfolgenden Druckaufbau abhängt. Wenn die von einer gesprengten Patrone (84) abgegebenen Gase zu schnell durch die Sprünge, Löcher oder Ähnliches im Gestein freigegeben werden, wird somit keine ausreichende Kraft zum Aufbrechen des Gesteins erzeugt. In Situationen, in denen das Material Mängel oder Sprünge aufweist, kann ein alternatives Verfahren wirksamer sein. Die Positionierung der Patronen (84) zu nahe am Boden eines Gesteins kann sich ebenfalls als unwirksam herausstellen, da das Gestein nur am Boden ausgeblasen werden kann. Wenn möglich, sollte die Patrone (84) nahe der Mitte der aufzubrechenden Masse positioniert werden, um diese Schwierigkeiten zu verhindern und den maximalen Effekt erzielen. Für Benutzer ist ebenfalls erwünscht, immer Augen-, Hand- und Ohrenschützer zu verwenden, wenn das Verfahren der vorliegenden Erfindung angewendet wird. Ferner sollte die vorliegende Erfindung nie in der Nähe von Personen, einschließlich des Benutzers, angewendet werden, die sich im Umkreis von 25 Fuß (8 Metern) um das Werkzeug (12) befinden.
Weiters ist ersichtlich, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen eingeschränkt ist, sondern alle beliebigen Ausführungsformen im Schutzumfang der folgenden Ansprüche liegen.

Claims

Werkzeug (12) zum Aufbrechen von hartem Material, umfassend: einen Körper (14) mit einer Öffnung (16), durch die ein Zylinder (18) ausgebildet ist, welcher eine Federanordnung (24) in diesem aufnimmt, wobei der Zylinder (18) eine Gewindeöffnung (28) an einem ersten Ende des Zylinders (18) und eine Passöffnung (30) an einem zweiten Ende (22) des Zylinders (18) aufweist; ein Aktuatorstiftrohr (26) mit einem ersten und einem zweiten Ende (32 und 34), und einer Öffnung (36) durch dieses hindurch zum gleitbaren Eingreifen eines Aktuatorstifts (38), worin das erste Ende (32) des Aktuatorstiftrohrs (26) fest im Eingriff mit der Passöffnung (30) ist und das zweite Ende (34) des Aktuatorstiftrohrs (26) sich von der Passöffnung (30) aus erstreckt; wobei der Aktuatorstift (38) eine Spitze (40) und einen Rückhaltekopf (42) an gegenüberliegenden Enden (41) und (43) des Aktuatorstifts (38) aufweist, worin der Rückhaltekopf (42) breiter als die Öffnung (36) in dem Aktuatorstiftrohr (26) ist und der Aktuatorstift (38) länger als das Aktuatorstiftrohr (26) ist, wodurch es der Spitze (40) möglich ist, sich durch das zweite Ende (34) des Aktuatorstiftrohrs (26) hindurch zu erstrecken; wobei die Federanordnung (24) eine Hammerführung (44), die mit der Gewindeöffnung (28) in Eingriff steht, einen Hammer (46), der durch die Hammerführung (44) gleitbar in Eingriff ist, einen Griffmechanismus (55) zum manuellen Spannen des auf einem ersten Ende des Hammers (46) angeordneten Hammers (53), eine angrenzend an ein zweites Ende (50) des Hammers (46) angeordnete Federrückhalterung (52) und eine Feder (54) umfasst, die auf dem Hammer (46) zwischen der Federrückhalterung (52) und der Hammerführung (44) in Eingriff steht, worin das zweite Ende (50) des Hammers (46) zu einem Hammerkopf (51) ausgebildet ist und der Hammerkopf (51) sich in Richtung des Rückhaltekopfs (42) erstreckt, wenn die Feder (54) vollkommen entspannt ist; und einen Freigabemechanismus (56) zum freigebbaren Eingreifen des Hammers (46).
Werkzeug nach Anspruch 1, ferner umfassend: einen Sicherheitsmechanismus (89) zum Vermeiden einer vorzeitigen Freigabe des Hammers (46), wenn der Hammer (46) in Eingriff mit dem Freigabemechanismus (56) steht.
Werkzeug nach Anspruch 1, ferner umfassend: einen Sichtmechanismus zur Sichtbestimmung, ob der Aktuatorstift (38) korrekt positioniert ist.
Werkzeug nach Anspruch 1, worin: der Freigabemechanismus (56) eine Freigabeplatte (58) umfasst, die angrenzend an das erste Ende (20) des Zylinders (18) auf dem Körper (14) gleitbar in Eingriff steht und einen Hammer (46) aufweist, der in einer länglichen Öffnung (60) der Freigabeplatte (58) gleitbar in Eingriff ist, worin die längliche Öffnung (60) einen breiten Abschnitt (62) und einen schmalen Abschnitt (64) aufweist, und der Hammer (46) eine Rückhaltenut (66) aufweist, die zwischen dem ersten und zweiten Ende (48 und 50) des Hammers (46) so angeordnet ist, dass der Hammer (46) frei gleiten kann, wenn der breite Abschnitt (62) auf dem Hammer (46) in Eingriff ist, aber in Position gehalten wird, wenn die Rückhaltenut (66) in dem schmalen Abschnitt (64) der länglichen Öffnung (60) in Eingriff steht, und eine Freigabeöffnung (93) zum Aufnehmen einer Zugschnur (94) in der Freigabeplatte angrenzend an den breiten Abschnitt (62) und dem schmalen Abschnitt (64) gegenüberliegend so angeordnet ist, dass eine auf die Zugschnur (94) angewendete Kraft die Freigabeplatte (58) zieht, damit diese den Hammer (46) freigibt.
Werkzeug nach Anspruch 4, worin: die Freigabeplatte (58) auf einer ersten und einer zweiten Freigabeplattenschraube (68 und 79) in gleitbarem Eingriff steht, wobei jede Schraube einen Hals (69) und einen Gewindeabschnitt (67) hat, worin die Freigabeplattenschrauben (68 und 70) und der Körper (14) weiters durch eine erste und eine zweite Zwischenscheibe (72 und 74) getrennt sind und die Freigabeplattenschrauben (68 und 70) in den Gewindeöffnungen (76 und 78) des Werkzeugkörpers (14) fest in Eingriff stehen, worin die Gewindeöffnungen (76 und 78) des Werkzeugkörpers (14) seitlich an der Gewindeöffnung (28) des Zylinders (18) anliegen.
Werkzeug nach Anspruch 3, worin: der Sichtmechanismus (81) ein Sichtloch (80) im Körper (14) und einen Sichtindikator (82) umfasst, der auf dem Rückhaltekopf (42) des Aktuatorstifts (38) angeordnet ist, worin der Sichtindikator (82) durch das Sichtloch (80) sichtbar ist, wenn der Aktuatorstift (38) in der ordnungsgemäßen Position relativ zu einer Ladepatrone (84) ist.
Werkzeug nach Anspruch 2, worin: der Sicherheitsmechanismus (89), wenn in Eingriff stehend, auf dem Freigabemechanismus (56) angeordnet ist.
Werkzeug nach Anspruch 4, ferner umfassend: einen Sicherheitsmechanismus (89), worin der Sicherheitsmechanismus (89) eine Erweiterung (86) der länglichen Öffnung (60) zum gleitbaren Aufnehmen eines Sicherheitsbügels (88) durch diese hindurch ist.
Werkzeug nach Anspruch 1, worin: der Zylinder (18) ferner einen eingeschnürten Bereich (83) angrenzend an das Aktuatorstiftrohr (16) vom Gleiten in den Körper (14) umfasst.
Werkzeug nach Anspruch 1, worin: der Griffmechanismus (55) zum manuellen Spannen des Hammers (46) in einer Öffnung (106) durch das erste Ende (48) des Hammers (46) hindurch in Eingriff steht.
Werkzeug nach Anspruch 1, ferner umfassend: Ankeröffnungen (79), die durch den Körper (14) hindurch im Wesentlichen senkrecht zum Zylinder (18) und angrenzend an die Passöffnung (30) angeordnet sind, um Rückhaltekräfte durch diese hindurch zum Vermeiden des Außer-Eingriff-Bringens des Werkzeugs (12) während des Zündungsvorgangs einer Ladepatrone (84) anzuwenden.
Werkzeug nach Anspruch 8, worin: der Sicherheitsbügel (88) an dem Griffmechanismus (55) mithilfe einer Schnur (90) befestigt ist.
Werkzeugsatz, umfassend: ein Werkzeug (12) zum Aufbrechen von Gestein, ein Gummikolben-Lochblasrohr (112), eine Schnurhalterung (116) mit einer Freigabeschnur (94) und einem auf der Freigabeschnur (94) angeordneten Bügel (92) sowie ein Ladepatronen (84) umfassendes Gehäuse (120) und eine Bedienungsanleitung (124); worin das Werkzeug (12) ein Werkzeug nach Anspruch 1 ist.
Werkzeugsatz nach Anspruch 13, worin: die Freigabeschnur (94) vorzugsweise mindestens 25 Fuß lang ist.
Werkzeugsatz nach Anspruch 13, ferner umfassend: zwei sich verjüngende Passstifte (118), einen Innensechskantschlüssel (114) und eine Bohrloch-Reinigungsbürste (122).
Verfahren zum Aufbrechen von hartem Material, umfassend die folgenden Schritte: a. Bereitstellen eines Werkzeugs (12) zum Aufbrechen von hartem Material, worin das Werkzeug (12) Folgendes umfasst i) einen Körper (14) mit einer Öffnung (16) durch diesen hindurch, welche einen Zylinder (18) bildet, der in diesem eine Federanordnung (24) aufnimmt, wobei der Zylinder (18) eine Gewindeöffnung (28) an einem ersten Ende (20) des Zylinders (18) und eine Passöffnung (30) an einem zweiten Ende (22) des Zylinders (18) aufweist; ii. ein Aktuatorstiftrohr (26) mit einem ersten und einem zweiten Ende (32 und 34) und einer Öffnung durch dieses hindurch zum gleitbaren Eingriff eines Aktuatorstifts (38), worin das erste Ende (32) des Aktuatorstiftrohrs (26) fest in der Passöffnung (30) in Eingriff steht und das zweite Ende (34) des Aktuatorstiftrohrs (26) sich von der Passöffnung (30) aus erstreckt; iii. einen Aktuatorstift (38) mit einer Spitze (40) und einem Rückhaltekopf (42) an gegenüberliegenden Enden (41 und 43) des Aktuatorstifts (38), worin der Rückhaltekopf (42) breiter als die Öffnung (36) im Aktuatorstiftrohr (26) ist und der Aktuatorstift (38) länger als das Aktuatorstiftrohr (26) ist, wodurch es der Spitze (40) möglich ist, sich durch das zweite Ende (34) des Aktuatorstiftrohrs (26) zu erstrecken; iv. wobei die Federanordnung (24) eine Hammerführung (44), die in der Gewindeöffnung (28) in Eingriff ist, einen Hammer (46), der durch die Hammerführung (44) hindurch gleitbar im Eingriff steht, einen Griffmechanismus (55) zum manuellen Spannen des Hammers (53), der auf einem ersten Ende des Hammers (46) angeordnet ist, eine Federrückhalterung (52), die zu einem zweiten Ende (50) des Ham mers (46) angrenzend angeordnet ist, und eine Feder (54) umfasst, die auf dem Hammer (46) zwischen der Federrückhalterung (52) und der Hammerführung (44) in Eingriff steht, worin das zweite Ende (50) des Hammers (46) in Form eines Hammerkopfs (51) ausgebildet ist und der Hammerkopf (51) sich in Richtung des Rückhaltekopfs (42) erstreckt, wenn die Feder (54) vollständig entspannt ist; und v. einen Freigabemechanismus (56) zum freigebbaren Eingriff des Hammers (46) durch Ziehen einer Zugschnur (94), die auf dem Freigabemechanismus (56) in Eingriff ist; b. Bereitstellen einer Patrone (84) mit einer röhrenförmig ausgebildeten Ummantelung (96) mit einem geschlossenen Boden (100) an einem Ende und einem Zünder (102) an dem gegenüberliegenden Ende und einer Ladung (98), die zwischen dem Boden (100) und dem Zünder (102) verteilt angeordnet ist; c. Bohren eines Bohrlochs (B) in ein hartes Material (R), worin das Bohrloch (B) die gesamte Länge des Aktuatorstiftrohrs (26) aufnimmt, welche sich von der Passöffnung (30) des Zylinders (18) erstreckt; d. Ausräumen des Bohrlochs; e. vollständiges Einführen der Ladepatrone (84) in das Bohrloch (B), so dass der Zünder (102) in Kontakt mit der Spitze (40) des Aktuatorstifts (38) kommt, sobald das Aktuatorstiftrohr (26) in Eingriff mit dem Bohrloch (B) steht; f. Rütteln des Aktuatorstifts (38) in Position, so dass die Spitze (40) sich vom zweiten Ende (34) des Aktuatorstiftrohrs (26) erstreckt; g. Einführen des Aktuatorstiftrohrs (26) in das Bohrloch (B), so dass die Spitze des Aktuatorstifts (38) auf den Zünder (102) der Ladepatrone (84) auftrifft; h. Verbinden der Zugschnur (96) mit dem Griffmechanismus (55); Ausziehen der Zugschnur (96) auf ihre volle Länge; und j. Ziehen der Zugschnur (96), um die Ladepatrone (84) zu zünden.
Verfahren nach Anspruch 16, ferner umfassend: a. In-Eingriff-Bringen eines Sicherheitsmechanismus (89) zur Vermeidung der vorzeitigen Freigabe des Hammers (46); und b. Außer-Eingriff-Bringen des Sicherheitsmechanismus (89).
Verfahren nach Anspruch 16, ferner umfassend: a. Verankern des Werkzeugs (12) an dem harten Material, das angrenzend an das Bohrloch (B) vorliegt, um das vorzeitige Außer-Eingriff-Bringen des Werkzeugs (12) mit dem Bohrloch (B) zu verhindern, worin das Werkzeug (12) ferner Ankeröffnungen (79) umfasst, die durch den Körper (14) hindurch im Wesentlichen senkrecht zum Zylinder (18) und angrenzend an die Passöffnung (30) zum Anwenden von Rückhaltekräften durch diesen hindurch angeordnet sind, um das Außer-Eingriff-Bringen des Werkzeugs (12) während des Zündungsvorgangs einer Ladepatrone (84) zu vermeiden.
Verfahren nach Anspruch 16, ferner umfassend: a. Überprüfen, dass der Aktuatorstift (38) passend relativ zum Hammerkopf (51) und zum Zünder (102) der Ladepatrone (84) positioniert ist, worin das Werkzeug (12) ferner einen Sichtmechanismus (81) zur Sichtbestimmung, ob der Aktuatorstift (38) ordnungsgemäß positioniert ist, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 16, worin: a. der Freigabemechanismus (56) eine Freigabeplatte (58) umfasst, die an das erste Ende (20) des Zylinders (18) angrenzend in gleitbarem Eingriff mit dem Körper (14) steht und den Hammer (46) aufweist, der in gleitbarem Eingriff in einer länglichen Öffnung (60) der Freigabeplatte (58) steht, worin die längliche Öffnung (60) einen breiten Abschnitt (62) und einen schmalen Abschnitt (64) aufweist und der Hammer eine Rückhaltenut (66) hat, die zwischen dem ersten und dem zweiten Ende (48 und 50) des Hammers (46) so angeordnet ist, dass der Hammer (46) frei gleiten kann, wenn der breite Abschnitt (62) auf dem Hammer (46) in Eingriff steht, aber in Position gehalten wird, wenn die Rückhaltenut (66) in Eingriff in dem schmalen Abschnitt (64) der länglichen Öffnung (60) ist, und eine Freigabeöffnung (93) zum Aufnehmen einer Zugschnur (94) in der Freigabeplatte angrenzend an den breiten Abschnitt (62) und dem schmalen Abschnitt (64) gegenüberliegend so angeordnet ist, dass die an die Zugschnur (94) angewendete Kraft an der Freigabeplatte (58) zieht, um den Hammer (46) freizugeben.