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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kombination aus einem Meisselhalter und einer Verschleissbüchse, die den Schaft eines auswechselbaren Gesteinsmeissels aufnehmen kann, und auf einen zu einem solchen Meisselhalter gehörenden Gesteinschrämkopf, wie sie im Gesteinsbergbau, beim Tunnelvortrieb, in Steinbrüchen und in der Strassenplanierung üblicherweise eingesetzt werden.
Bekanntlich wird eine auswechselbare Verschleissbüchse (auch Adapter genannt) in eine Öff- nung mit kreisförmigem Querschnitt in einem Meisselhalter eingesetzt ; in dieser Verschleissbüchse wird der Meisselschaft so befestigt, dass die Büchse zwischen der Meisselhalteröffnung und dem Meisselschaft liegt.
Der Vorteil der Verschleissbüchse besteht darin, dass der einsatzbedingte Verschleiss (aufgrund der Drehung und der Stösse des Meissels und/oder der Büchse) nicht direkt auf den Meisselhalter, sondern auf die Verschleissbüchse einwirkt ; wenn sich dann der Meisselschaft aufgrund übermässigen Verschleisses lockert, kann die verschlissenen Büchse ausgebaut und durch eine neue Büchse ersetzt werden Hierdurch vermeidet man, dass der zugehörige Schrämkopf zum Ausbauen des beschädigten Meisselhalters und zum Anschweissen eines neuen Halters in einen sicheren Grubenbereich gebracht oder sogar ganz aus der Grube herausgefahren werden muss.
Ein Ausbau der Büchse kann auch notwendig werden, wenn die Büchse selbst nicht beschädigt, sondern der Meissel abgebrochen ist und sein Schaft in der Büchse steckengeblieben ist.
Im Idealfall sollte sich die Büchse zur Vermeidung eines frühzeitigen Verschleisses nicht dre- hen, sondern fest sitzen ; kommt es jedoch zu Schwierigkeiten beim Ausbau von "festgefres- senen" Verschleissbüchsen, da diese gewöhnlich durch die Einsatzbelastung fest in die Öffnung des Meisselhalters hineingepresst wurden.
Die Grubenarbeiter sind dann normalerweise gezwungen, mit Werkzeugen wie Schraubenwinden und/oder Hydraulikwinden die festsitzende Büchse vor Ort auszubauen, wobei der Meisselhalter von offener Bauweise sein muss, das heisst, der hintere Teil der Büchse muss zugänglich sein, damit die Schraubenwinde hier angesetzt werden kann Der Einsatz einer Schraubenwinde unter den an der Ortsbrust sehr beengten Raumverhältnissen und bei einem mit etwa 50 Meisseln bestückten rotierenden Schrämkopf ist zudem eine sehr anstrengende und zeitaufwendige Arbeit, wobei ausserdem ein Verlust der Förderleistung in Kauf genommen werden muss, bis der Schrämkopf wieder einsatzbereit ist. Bei einem geschlossenen Halter ist ein Ausbau mittels Schraubenwinde unmöglich.
Häufig führen diese erschwerten Ausbaubedingungen selbst dazu, dass der Schrämkopf von der Fördermaschine abgebaut werden muss und an einen sicheren Platz ganz aus der Grube herausgebracht werden muss, um die Meisselhalter, in denen sich die nicht ausbaubaren Verschleissbüchsen befinden, mittels Schweissbrenner abzutrennen - eine Prozedur, die ja gerade durch die Verschleissbüchsen vermieden werden soll. Daher hat man alternativ mit lose eingepassten Verschleissbüchsen gearbeitet, und die Nachteile eines gleichzeitigen Verschleisses in Kauf genommen.
Die Schwierigkeiten beim Ausbau von Verschleissbüchsen sind seit langem bekannt und man hat für dieses Problem bis heute keine zufriedenstellende Lösung gefunden. 1979 schlug die Firma VOEST in DE 2915510 die Einbringung eines Schmiermittels zwischen der Aussenfläche einer Büchse mit konstantem Aussendurchmesser und der Büchsenaufnahmebohrung in dem Meisselhalter vor
Im Gegensatz zu der von VOEST vorgeschlagenen Büchse mit konstantem Durchmesser wurde in der U. S Patentschrift 4,678,238 von Fansteel ein abgestufte Büchse vorgeschlagen, die in der Büchsenaufnahmebohrung des Meisselhalters durch einen Schwerspannstift mechanisch und durch Formschluss gehalten wird.
Die Ausbildung gemäss dieser Druckschrift hat eine Büchse mit einem wie üblich vergrösserten Kragen mit einer sich radial erstreckenden ringförmigen Sitzfläche, welche die Schlagkräfte vom Meissel in den Meisselhalter einleiten Die Büchse weist jenseits des Kragens keine Stufe auf, sonder hat vielmehr nur eine Ringnut für einen O-Ring und eine Tangen- tiaiausnehmung für einen Teil eines Haltestiftes. In der genannten US-PS ist das Problem der Entfernung der Buche nicht angesprochen. Sowohl das Ende des Meisselschaftes als auch das Ende der Büchse sind zugänglich und können nach Entfernen der Klammer und des Stiftes leicht herausgehämmert werden.
In dieser genannten Druckschrift wird das Problem der Meisselkühlung zur Verringerung metallurgischer Schäden angesprochen - die Meissel sind im Einsatz oft rotglühend und es besteht die Gefahr eine spontanen Mathangasentzündung in der Grube - sowie der Abspülung von Staub und Gesteinbrocken vom Meissel durch das gebrauchte Kühlwasser, das aus einer Austrittsbohrung der Büchse als Spritzwasser austritt. Die Anmelder wissen jedoch nicht, ob
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das System von Fansteel jemals eingesetzt wurde.
Aus der DE 12 75 498 A ist das Prinzip eines hydraulischen Auswerfens eines Meissels bekannt. Eine Verschleissbüchse ist nicht vorgesehen. Der Meissel dieser bekannten Ausbildung weist kein Verriegelungsmittel, wie z.B. die Klammer bei der Ausbildung gemäss der US 46 78 238 A auf. Der Grund hiefür ist darin zu sehen, dass der Meisselschaft ein wenig kegelig, z. B. < 7 , ausgebildet ist und in eine entsprechende konische Einsteckbohrung eingesetzt ist. Das Entfernen eines Mei- #elschaftes aus einer kreiszylinderförmigen Bohrung ist schon schwierig genug. Die kegelig bzw. konische Ausführung macht dieses Begehren praktisch unmöglich, weshalb die in der genannten DE 12 75 498 A vorgeschlagenen Hydraulikkräfte benötigt werden.
Diese letztgenannte Druckschrift lehrt die Schaffung einer Druckzone in einer Blindbohrung, wobei das Hydraulikfluid auf der Kreisfläche des rückwärtigen Endes des Meisselschaftes wirksam ist
Gemäss dem in der GB 209 22 05 beschriebenen System bewirkt der Meissel beim Auftreffen auf ein Mineral eine geringe axiale Bewegung, um ein ringförmiges Ventilglied von einem Ventilsitz abzuheben, um solcherart einen Wasserfluss zur Abgabe über eine Düse zu ermöglichen.
Die Ausbildung gemäss der DE 285 4307 entspricht im wesentlichen der Ausbildung gemäss der vorstehend genannten GB 209 22 05.
Eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Kombination aus einem Meisselhalter und einer Verschleissbüchse, bei der die Verschleissbüchse schnell und einfach ausgebaut werden kann, beispielsweise direkt an der Ortsbrust.
Entsprechend einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Kombination aus einem Meisselhalter und einer Verschleissbüchse, umfassend : (i) eine Öffnung in dem Meisselhalter zur Aufnahme der Büchse; (ii) die auswechselbare Verschleissbüchse, die koaxial in der Öffnung angeordnet ist und den Schaft eines Gesteinsmeissels aufnehmen kann; (iii) einen vergrösserten Kragenansatz, der an einem Ende der Büchse vorgesehen ist und durch Anlage seine Unterseite an einer Aussenfläche (13) des Meisselhalters das Ein- dringen der Büchse verhindert; (iv) eine Zone mit einer abgegrenzten Fläche jenseits des Kragenansatzes zwischen der Aussenfläche der Büchse und der Öffnung;
(v) eine Fluid-Dichtung, die zu beiden Seiten der Zone mit der abgegrenzten Fläche angeordnet ist ; (vi) eine Hydraulikfluid-Eintrittsbohrung, die zwischen den beiden Fluiddichtungen an- geordnet ist, und über den Fluidstrom mit der Zone mit der abgesetzten Fläche verbun- den ist, wobei zwischen den Dichtungen die fluiddichte ringförmige Zone gebildet wird und das Hydraulikfluid in der Zone abgegrenzt wird, so dass dann, wenn über die Ein- trittsbohrung ausreichend komprimiertes Hydraulikfluid der Zone zugeführt wird, dieses
Hydraulikfluid die hydraulische axiale Verdrängung der Büchse bezogen auf den Halter bewirken kann.
Es wird also eine einfache und elegante Lösung geschaffen, indem an der äusseren Mantelfläche der Büchse eine Stufe vorgesehen wird, um eine Zone mit begrenzter Fläche zu schaffen, und auf jeder Seite dieser Stufe eine Fluiddichtung angeordnet wird, um eine fluiddichte Ringzone mit Mitteln zum Zuführen eines Druckfluids auszubilden.
Entsprechend einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein mit einer Vielzahl von Meisselhaltern entsprechend dem ersten Aspek ausgestatteter Gesteinsschrämkopf bereitgestellt.
Entsprechend einem dritten Aspekt der Erfindung wird eine Maschine, beispielsweise eine Förder- oder Tunnelvortriebsmaschine, bereitgestellt, mit mindestens einem Gesteinsschrämkopf entsprechend dem zweiten Aspekt.
Entsprechend der Erfindung ist die Büchse also während des Ausbauvorganges zunächst in einem ersten Schritt in axialer Richtung hydraulisch verdrängbar (bis die äussere Fluiddichtung aus der Öffnung austritt), wobei der Hydraulikdruck nicht nur die Büchse zusammendrückt und dadurch ihren Aussendurchmesser leicht reduziert, sondern auch den Meisselhalter geringfügig ausdehnt und damit den Öffnungsdurchmesser leicht vergrössert. Die Hydraulik hat also den Effekt, die Haltekräfte zwischen der Aussenfläche der Büchse und der Öffnung des Meisselhalters aufzubrechen ; anschliessend kann ein einfaches Ausbauwerkzeug, beispielsweise ein Schraubendreher, an der
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Büchse angesetzt werden, um den Ausbau zu Ende zu führen.
In der Praxis kann die Fluid-Eintrittsöffnung selbst ein mit einem Hydraulikadapter verschlossenes Eintrittsende aufweisen, wobei durch einfaches Ansetzen einer Schmierpresse oder einer anderen Handpumpe an den Hydraulikadapter die hydraulische axiale Verdrängung der Büchse bewirkt wird. Alternativ kann das Eintrittsende der Fluideintrittsbohrung auch mit einem Schraubgewinde ausgestattet sein, so dass ein mit Schraubgewinde versehenes Anschlussstück eines Zulei- tungsschlauchs in das Eintrittsende der Fluideintrittsbohrung eingeschraubt werden kann. Mit dieser zuletzt beschriebenen Anordnung kann das Eindringen von Gesteinsschutt in das Eintrittsende der Fluideintrittsbohrung durch Einschrauben eines Stopfens verhindert werden, der entfernt wird, damit die hydraulische Verdrängung stattfinden kann.
Wenn eine Druckfluid-Quelle, beispielsweise die normalerweise für den hydraulischen Antrieb der Rammen verwendete Wasser/Öl- Emulsion oder Hochdruck-Wasser, zur Verfügung steht, kann diese alternativ auch an die einzelnen Hydraulikzuleitungen angeschlossen werden, da im Normalfall etwa 50 bis 80 Meisselhalter an einem drehbaren Schrämkopf vorhanden wären.
Die Fluiddichtungen können in den Nuten liegende "O"-Ringe sein.
Die Erfindung soll nun ausführlicher, anhand eines Beispiels und unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben werden ; es zeigt.
Figur 1 einen Meisselhalter gemäss einem ersten Aspekt der Erfindung, der an einen Schräm- kopf gemäss dem zweiten Aspekt der Erfindung angeschweisst ist;
Figur 2 entspricht Figur 1, wobei hier jedoch der Meissel zur Vorbereitung des Büchsenaus- baus bereits ausgebaut wurde;
Figur 3 entspricht Figur 2, zeigt aber die Büchse, die gerade ausgebaut wird,
Figur 4 entspricht Figur 3, zeigt aber die Büchse nach der hydraulischen Verdrängung, als ers- ten Schritt des Ausbauvorgangs;
Figur 5 entspricht den Figuren 1 bis 3, zeigt jedoch ein zweites Ausführungsbeispiel des Mei- #elhalters; und
Figur 6 ist ein Schnitt entlang der Linie VI-VI der Figur 5.
In Figur 1 ist ein drehbarer Gesteinsschrämkopf 1 auf eine (nicht dargestellte) Fördermaschine montiert. An die Aussenfläche 2 des Schrämkopfs ist eine Vielzahl von Meisselhaltern angeschweisst, wovon einer bei 3 dargestellt ist, dieser wird durch das Schweissmetall 4 gehalten.
In den Figuren 1 bis 4 hat jeder Meisselhalter eine Öffnung 5 mit kreisförmigem Querschnitt, in die eine auswechselbare Verschleissbüchse 6 eingebaut ist, in diese wiederum ist ein auswechselbarer Gesteinsmeissel 7 eingebaut; Meissel, Büchse und Öffnung haben übereinstimmende Längsachsen 8,9 und 10. Die Eindringtiefe der Büchse 6 wird durch die Unterseite 11 eines Kragenansatzes 12 begrenzt, der aus einem Stück mit der Büchse gefertigt ist und an einer Aussenfläche 13 des Meisselhalters 3 anliegt ; Büchse 6 hat eine kreisförmige Öffnung 40.
Der Meissel 7 hat einen Kopf 14, der an einem Ende mit einer Hartmetallspitze 15 und am anderen Ende mit einer umlaufenden Nut 16 ausgestattet ist, in der ein mechanisches Ausbauwerkzeug angesetzt werden kann (nicht gezeigt). Der Kopf 14 ist aus einem Stück mit einem Schaft 17 mit kreisförmigem Querschnitt gefertigt, der von Hand in die Büchsenöffnung 40 eingesetzt werden kann und eine umlaufende Nut 18 aufweist, in der ein komprimierbarer Federring 19 zum Halten des Meissels angeordnet ist.
Die obengenannten Merkmale sind bekannt.
Gemäss der Erfindung ist die Öffnung 5 mit einer Stufe versehen, 20, die beispielsweise einen Winkel von 45 zu der Längsachse 10 bildet ; Stufe 20 trennt einen Abschnitt 21 mit geringerem Durchmesser von einem Abschnitt 22 mit grösserem Durchmesser. Entsprechend ist auch die Aussenfläche 23 der Büchse 6 mit einer Stufe 24 ausgestattet, die ebenfalls einen Winkel von 45 zu der Langsachse 9 bildet und einen inneren Abschnitt 25 mit kleinerem Durchmesser von einem äusseren Abschnitt 26 mit grösserem Durchmesser trennt. Die Stufen 20 und 24 definieren also eine ringförmige Zone 33 mit abgesetzter Fläche.
Zu beiden Seiten der Stufe 24 hat die Büchse 6 eine umlaufende Nut 27, in der sich jeweils eine Fluiddichtung in Form eines inneren "O"-Rings 28 und eines äusseren "O"-Rings 29 befindet; jeder "O"-Ring liegt abdichtend an den Abschnitten 21 und 22 der Öffnung an ; wenn die Unterseite 11 des Kragenansatzes 12 an der Fläche 13 anliegt, liegen auch die Stufen 20 und 24 aneinander oder haben einen geringen Abstand zueinander.
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Der Meisselhalter 3 hat ausserdem eine Fluideintrittsbohrung 30, deren Eintrittsende 31 angesenkt und mit einem Schraubgewinde versehen ist, um einen abnehmbaren Stopfen 32 mit Schraubgewinde aufzunehmen. An ihrem anderen Ende ist die Fluideintrittsbohrung offen und der Fluidstrom hat eine Verbindung zu der Zone 33 mit abgesetzter Fläche, die zwischen der Öffnung 5 und der Aussenfläche 23 der Büchse 6 liegt.
Die "Einsatz"-Stellung ist in Figur 1 dargestellt ; ist der Meissel 7 in die Büchse 6 eingebaut, die ihrerseits in die Öffnung 5 eines Meisselhalters 3 eingebaut ist.
Beim Auswechseln des Meissels wird der Meissel 7 in der herkömmlichen Weise mittels Schraubendreher etc. ausgebaut, wobei dieser in der Nut 16 angesetzt und der Meissel aus der Büchse herausgehebelt wird. Diese Situation ist in Figur 2 dargestellt.
Wenn zusätzlich oder alternativ auch die Büchse 6 ausgewechselt werden muss, wird entsprechend der Erfindung der Stopfen 32 entfernt, wie in Figur 2 zu sehen ist, und in das Eintrittsende 31 wird ein Hydraulikadapter 34 eingeschraubt, wie in Figur 3 zu sehen ist. Dann wird ein Anschlussstück 35 einer Hydraulikzuleitung 36 in den Hydraulikadapter 34 eingeschraubt ; #end wird Hydraulikfluid, z. B. eine Wasser/Öl-Emulsion, die zur Einbringung der hydraulisch ange- triebenen Ausbaurahmen vor Ort zur Verfügung steht, eingelassen. Hierdurch gelangt Druckmedium zu der durch die Stufen 20 und 24 gebildeten Zone 33 mit abgesetzter Fläche, wodurch die Büchse 6 aus der Öffnung durch axiale Verdrängung herausgedrückt wird, wie in Figur 4 dargestellt ist.
Wenn der äussere "O"-Ring 29 aus dem äusseren Abschnitt 22 der Öffnung 5 austritt, geht die Wirkung des Hydraulikdrucks innerhalb der Zone 33 mit abgesetzter Fläche verloren und die erste Stufe des Büchsenausbauvorgangs ist abgeschlossen. Der Ausbau der Büchse kann dann mittels eines Schraubendrehers etc. fortgesetzt werden, der an der Unterseite 11 des Kragenansatzes 12 angesetzt wird, um die Büchse 6 aus der Öffnung 5 herauszuhebeln.
Nachdem die Zufuhr der Hydraulikflüssigkeit unterbrochen wurde, wird das Anschlussstück 35 entfernt und der Hydraulikadapter 34 wird wieder gegen den Stopfen 32 ausgetauscht.
Dieser Vorgang muss natürlich an jedem Meisselhalter eines Schrämkopfes, bei dem die Büchse ausgewechselt werden muss, wiederholt werden.
Das in den Figuren 1 bis 4 dargestellte Ausführungsbeispiel des Meisselhalters 3 ist eine "offe- ne" Ausführung ; wurde ein Schlitz 37 vorgesehen, durch welchen das Ende 38 des Meissel- schafts 17 an einem Ambossabschnitt 39 des Meisselhalters 3 zum Anliegen kommt ; hierdurch wird die Belastung des Meissels 7 im Einsatz zwischen dem Ambossteil 39 und, über die Büchse 6, auf das vordere Ende des Meisselhalters 3 verteilt. Über den Schlitz 37 hat man jedoch Zugang zu dem dem Kragenansatz 12 gegenüberliegenden Ende der Büchse 6.
Bei dem in den Figuren 5 und 6 dargestellten Ausführungsbeispiel des Meisselhalters 3A handelt es sich um eine "geschlossene" Ausführung; hier wurde kein Schlitz 37 vorgesehen und folglich ist die vorliegende Erfindung insbesondere fur diese Art von Meisselhalter geeignet. Im Gegensatz zu den Figuren 1 bis 4 ist ausserdem die Öffnung 5A in dem Meisselhalter 3A rechteckig und nimmt eine Büchse 6A mit einer rechteckigen Aussenfläche auf. Ausserdem zeigt Figur 6 die Möglichkeit, die Öffnung 40A der Büchse 6A rechteckig auszuführen, um einen rechteckigen Schaft 17A eines Meissels nach Industrienorm aufzunehmen.
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