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Verfahren und Vorrichtung zum Zerteilen von Steinen durch Schlag Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Zerteilen von Steinen durch Schlag, das darin
besteht, daß die Steine durch wenigstens ein Werkzeug angegriffen werden, das eine
hin und her gehende Längsbewegung ausführt und hierbei wiederholten periodischen
Vorschubbewegungen in der Richtung der sich vertiefenden Schnittfuge ausgesetzt
wird, wobei das genannte Werkzeug periodisch der Wirkung von Schlägen unterworfen
wird und das zwischen den hin und her gehenden Bewegungen eine oder mehrere zusätzliche
Bewegungen quer zur Schnittfuge ausführt.
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Die schlagende und Verschiebebewegung können nach irgendwelchen Grundsätzen
so aufeinander abgestimmt sein, daß die Werkzeuge in das Gestein eine oder mehrere
Rinnen schlagen. Zu diesem Zwecke können die Schlagwerkzeuge durch mechanische,
elektrische, elektromechanische, pneumatische, hydraulische oder andere Mittel angetrieben
sein. Die Schlagwerkzeuge sind mit einem Gestell verbunden, das sich quer und in
der Höhe verstellen läßt, so daß eine kontinuierliche, vorzugsweise regelbare Arbeit
mit Bezug auf das zu bearbeitende Gestein und die besondere Art der auszuführenden
Arbeit möglich ist.
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Die Schlagbewegungen und die seitlichen Verschiebungen der Schlagwerkzeuge
werden im allgemeinen durch mit komprimierter Luft
arbeitende Vorrichtungen
hervorgerufen, obwohl sie auch durch andere, z. B. mechanische oder elektrische,
ersetzt werden können.
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Die den Gegenstand der Erfindung bildende Vorrichtung läßt sich in
den verschiedensten Konstruktionsformen ausführen, so daß das Verfahren und die
Vorrichtung praktisch allen, durchzuführenden Arbeitsvorgängen in Steinbrüchen,
Bauplätzen u. dgl., in denen steinige Materialien zu zerkleinern sind, angepaßt
werden können.
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Nachstehend werden zwei Ausführungsformen näher beschrieben und mit
Bezug auf die Zeichnungen erläutert. Die Zeichnungen veranschaulichen in Fig. I
die schematische Vorderansicht einer Vorrichtung gemäß der Erfindung, Fig. 2 die
Seitenansicht der Vorrichtung nach Fig. I in verkleinertem Maßstab, Fig. 3 ein halbes
Schlagmesser im Aufriß, Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV der Fig. 3
und Fig. 5, 6 und 7 erklärende Schemata; Fig. 8 ist der schematische Aufriß einer
besonderen Ausführungsform.
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Die in den Fig. I bis 7 dargestellte Vorrichtung zur Durchführung
des Verfahrens gemäß der Erfindung besteht aus einem Gestell aus Säulen I, auf denen
Schieber 2 gleiten, deren Hub- bzw. Senkbewegung durch endlose Schrauben 3 bewegt
wird, die mit fest mit dem Schieber verbundenen Muttern 4 kämmen. Die Schieber 2
tragen eine Traverse 5, die Teil eines Rahmens oder eines anderen geeigneten Gestelles
6 ist. Die Verbindung zwischen den Schiebern und der Traverse kann in beliebiger
Weise erfolgen, z. B. durch einen Schwalbenschwanz 7, muß nur stets so erfolgen,
daß die Traverse 5 der Länge nach gleiten kann. Diese Längsbewegung wird durch eine
Zahnstange 8 am Rahmen 6 und durch ein Zahnrad g auf einer Triebachse Io bewirkt.
Die Triebachse Io ist auf Stützen II gelagert, die fest mit den Schiebern 2 verbunden
sind. Die Welle Io wird durch einen Motor oder eine andere geeignete Vorrichtung
(in den Figuren nicht dargestellt) angetrieben.
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Mit Preßluft angetriebene Vibratoren I3 sind bei I2 an die Traverse
5 angelenkt. Sie werden durch die Rohrstutzen I4 mit Preßluft gespeist und haben
bewegliche Kolben I5, die bei 16 an einem Rahmen I7 angelenkt sind. Federn I8 sind
zwischen den Vibratoren 13 und dem Rahmen 17 angeordnet. Das Gestell 6, von .dem
die Traverse 5 ein Teil ist, hat an ,den beiden Enden unten einen Fortsatz i9: An
diesen Fortsätzen sind bei 2o hin und her gehende, mit Preßluft, die bei 22 zugeführt
wird, betriebene Vorrichtungen angeordnet. Diese hin und her gehenden Vorrichtungen
21 haben bewegliche Kolben 23, die bei 24 an mit dem Rahmen 17 fest verbundene Nasen
angelenkt sind.
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Die Vorderseiten .des Rahmens 17 sind mit langen; parallelen Schlitzen
26 versehen, .in denen die mit Gewinde versehenen Enden 27 der Arme 28 befestigt
sind. Die Arme 28 sitzen fest an dem starren Schlagmesser 29 aus Stahl oder einem
anderen Werkstoff. Auf dem Gewinde 27 sitzen außerhalb des Rahmens 17 Schraubenmuttern
30, so däß das Schlagmesser 29 in jeder gewünschten seitlichen Stellung befestigt
werden kann.
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Am Rahmen 17 können gleichzeitig mehrere Schlagmesser 29 befestigt
und über die Länge der Schlitze 26 verteilt sein.
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Die Schlagmesser 29 sind an ihrem unteren Rand mit Schlagwerkzeugen
3 i, z.B. aus Wölframkarbid oder einem anderen Material, versehen., die in das Schlagmesser
eingelötet oder sonstwie befestigt sind. Die Form der Schlagwerkzeuge 31 hängt von
der im jeweiligen Falle zu verrichtenden Arbeit ab; im dargestellten Beispiel haben
diese Schlagwerkzeuge prismatische Form mit einer Schneidkante 32 am unteren Ende.
Die Schneidkante 32 bildet im übrigen, wie aus dem Schnitt Fig. 4 hervorgeht, den
größten Querschnitt des Werkzeuges 31.
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Die beschriebene Vorrichtung arbeitet wie folgt: Durch Zufuhr von
Preßluft durch die Stutzen 14 zu den Vibratoren 13 erhalten der Rahmen 17 und die
damit verbundenen Schlagwerkzeuge 31 eine schnelle auf und ab gehende Bewegung.
Die Werkzeuge sind so einreguliert, daß sie den Block 38 nur infolge ihrer Vibration
angreifen.
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Die Schlagbewegung der Werkzeuge 31 ruft in dem Block 38 Kerben 33
und 34, herrührend von zwei benachbarten Werkzeugen, hervor. Diese Kerben haben
rechteckigen Querschnitt, und ihre Tiefe nimmt symmetrisch bis zur Linie
32, zu, die der Kante 32 des Werkzeuges 31 entspricht.
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Durch die Drehung,der Welle io wird das Zahnrad 9 in Drehung versetzt,
so daß sich die Zahnstange 8 und die mit ihr verbundene Traverse 5 in Richtung der
Trennfuge bewegen. Gleichzeitig wird der Vibrator 21 mit Preßluft beschickt, so
daß der Rahmen 17 auch noch eine seitliche Bewegung vollführt. Diese seitliche Bewegung
des Rahmens 17 ist möglich, weil er mit der Traverse 5 durch die Gelenke 12 und
16 verbunden ist.
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Durch die Zusammensetzung der Längsbewegung der Traverse 5, die in
den Schwalbenschwänzen 7 gleitet, und. der Querbewegung des Rahmens 17 werden die
Schlagwerkzeuge 31 versetzt, so daß einmal z. B. die Kerben 33 und 34 und dann die
Kerben 33a und 34, entstehen.
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Eine weitere Umdrehung der Welle io im gleichen Sinne bewirkt einen
erneuten Längsvorschub: Gleichzeitig erteilt der Vibrator 21 dem Rahmen eine seitliche
Bewegung im entgegengesetzten Sinne, so daß er in seine Ausgangsposition zurückgeführt
wird. Durch die zusammengesetzte Bewegung sind die ursprünglichen Kerben 33 und
34 nach 33a und 34s Versetzt.
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Dieser Zyklus wiederholt sich, bis die Kerben der Werkzeuge 31' in
die Kerben der Werkzeuge 31" übergehen, d. h. bis der Längsvorschub etwas größer
als zier Abstand zweier aufeinanderfolgender Werkzeuge, z. B. 31' und 31", ist.
Auf diese Weise bilden die einzelnen Werkzeuge eines Schlagmessers eine fortlaufende
Rinne über die ganze Länge des Blockes 38.
Durch die seitlich hin
und her gehende Bewegung des Vibrators 21 ist die Breite 37 der Rinne größer als
die Breite der Schlagwerkzeuge 31, wodurch die Ablösung der Werkzeuge aus der Rinne
erleichtert wird. Die schraffierten Teile 35 und 36 werden von den Schlagwerkzeugen
nicht berührt, springen aber von selbst ab, so daß eine gleichmäßige Rinne der Breite
37 entsteht.
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Nach jedem Durchgang, d. h. wenn die Kerben des einen Werkzeuges die
des darauffolgenden erreicht haben und sich eine fortlaufende Rinne gebildet hat,
wird der Rahmen gesenkt, damit die Werkzeuge 31 wieder das Gestein angreifen können.
Zu diesem Zwecke werden die Schieber 2 durch Drehung der Schraube 3 gesenkt. Dann
beginnt die Arbeit im umgekehrten Sinne durch Drehung der Welle Io im umgekehrten
Sinne.
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Durch Anordnung mehrerer Schlagmesser 29 im Rahmen 17 können aus einem
Block mehrere Platten geschnitten werden.
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Die Grundbewegungen des vollständigen Arbeitszyklus können in verschiedenster
Weise kombiniert werden. Fig. 6 zeigt einen von Fig. 5 verschiedenen Zyklus. In
diesem Falle erfolgt die Längs- und Querbewegung des Rahmens nicht gleichzeitig.
Nachdem die Kerbe 33 geschlagen wurde, führt das Werkzeug eine seitliche Bewegung
aus, während die Traverse 5 ruht, so daß die anschließende Kerbe 33a neben der Kerbe
33 liegt. Dann werden die Traversen 5 vorwärts bewegt durch Drehung der Welle Io,
während der Vibrator 21 ruht, so daß die nächste Kerbe bei 33b entsteht. Schließlich
führt der Vibrator 2I den Rahmen 17 bei ruhender Traverse 5 in die Ausgangsstellung
zurück und bewirkt die Kerbe 33, Danach beginnt ein neuer Zyklus. Auf diese Weise
wird eine Rinne der Breite 37 erhalten. Bei dieser Arbeitsweise überdeckt jede Kerbe
zum Teil die vorhergehende.
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Fig. 7 zeigt einen weiteren Arbeitszyklus, bei dem die Einzelbewegungen
so kombiniert sind, daß nacheinander die Kerben 33a, 33b, 33c, 33d und 33e geschlagen
werden. Die Frequenzen der Vibratoren 13 und 21 können voneinander abweichen. Die
Frequenz des Vibrators 13 läßt sich so regeln, daß die Werkzeuge 31 eine Anzahl
Kerben an der gleichen Stelle schlagen, bevor sie durch Drehung der Welle Io und
die Tätigkeit des Vibrators 21 verschoben werden. Die Bewegung der Welle Io kann
fortlaufend oder unterbrochen erfolgen.
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Zur Kühlung der Werkzeuge 31 und zur Abfuhr des Abraumes wird zweckmäßigerweise
ein Wasserstrahl auf die Angriffsstelle der Werkzeuge 31 gerichtet.
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Es lassen sich auch, wie in Fig. 2 dargestellt, mehrere Blöcke 38,39,40
gleichzeitig bearbeiten. Mit Hilfe der Vorrichtungen gemäß der Erfindung lassen
sich sowohl einfache und leichte Maschinen als auch komplexe Maschinen bauen. Man
muß nur die Vorrichtungen gemäß der Erfindung im Hinblick auf die einzelnen praktischen
Fälle anwenden.
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Fig. 8 veranschaulicht schematisch eine tragbare Maschine mit einem
Schlagmesser 41 aus Stahl, dessen unterer Rand mit Schlagorganen 42 besetzt ist.
Das Schlagmesser ist mit den Kolbenstangen 45 und 46 pneumatischer Hämmer verbunden.
Die Preßluft wird in üblicher Weise durch die biegsamen Schläuche 49 und 5o zugeführt.
Die Hämmer 47 und 48 sind mit den Handgriffen 51 und 52 verbunden, die das Halten
und Bewegen der Vorrichtung entsprechend den Erfordernissen der Arbeit gestatten.
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Schraubenfedern 53 und 54 können zwischen dem Schlagmesser und dem
unteren Teil der pneumatischen Vorrichtungen 47 und 48 angeordnet werden.
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Das Schlagmesser 41 ist mit Streben 55 versehen, die an der anderen
Seite an der starren Traverse 56 befestigt sind. Durch die Anordnung der Vorrichtungen
55 und 56 wird die Schlagkraft erhöht. Die Enden der Traverse 56 sind mit Führungen
57 und 58 versehen, die die oberen zylindrischen Teile 47 und 48 der pneumatischen
Hämmer gleitend umfassen. Die Traverse 56 mit den Führungen 57 und 58 vergrößert
nicht nur die bewegliche Masse des Systems, sondern dient gleichzeitig als Verstrebung
der beiden Hämmer 47 und 48.
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Die beschriebene Vorrichtung arbeitet wie folgt: Mit Hilfe der Handgriffe
51 und 52 wird jeder pneumatische Hammer von einem Arbeiter ergriffen, dann setzen
die beiden Arbeiter das Schlagmesser 41 auf die Oberfläche des zu zerteilenden Blockes
59. Werden die pneumatischen Hämmer 47 und 48 betätigt, so führt das Schlagmesser
eine schnelle Auf- und Abwärtsbewegung aus. Die Schlagwerkzeuge schlagen nun eine
Rinne in den Block. Die beiden Arbeiter brauchen jetzt nur das Werkzeug zu führen.
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Die Arbeitswirkung der Schlagkörper 42 wird verstärkt durch die Trägheit
des Schlagmessers 41, die durch die Organe 55 und 56 vergrößert ist.
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Das Schlagmesser 41 kann durch Lösen der Bolzen 43 und 44 leicht ausgewechselt
werden.
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Die beschriebenen und dargestellten Ausführungsformen sind nur beispielsweise
und nicht im beschränkenden Sinne gegeben worden. Form der Geräte, Anordnung und
Montage der Einzelteile können z. B. im Rahmen der Erfindung abgeändert werden.
Das Schlagmesser und die Schlagwerkzeuge können auch andere Formen aufweisen. Die
Wucht des Schlagmessers kann durch andere zusätzliche Massen erhöht werden. Auch
die Verstrebung der beiden pneumatischen Antriebswerkzeuge kann, in anderer Weise
vorgenommen werden.