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Industriekartusche
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Die Erfindung betrifft eine Industriekartusche nach dem Oberbegriff
von Anspruch 1.
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Es ist bekannt, Naturgestein, Beton, Mauerwerk u.dgl.
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über ein Bohrloch mit einer bestimmten Tiefe und einem bestimmten
Durchmesser mittels einer Sprengpatrone oder eines Spezialgeräts mit Treibkartuschen
auf- oder anzubrechen. In der DE-PS 1 195 696 wird eine Einrichtung zum Tränkungsschießen
beschrieben. Während bei Verwendung von Sprengpatronen nach der Zündung eine Detonation
erfolgt, enthalten treibkartuschen eine Treibladung, die verhältnismäßig langsam
abbrennt (Deflagration). Sprengpatronen werden üblicherweise im Bereich des unteren
Drittels des Bohrlochs, vorzugsweise am oder nahe dem Bohrlochtiefsten, eingesetzt
und gezündet. Ein handelsübliches, Treibkartuschen enthaltendes Spezialgerät ist
-der sogenannte ROCK-BREAKER der Firma H. Jürgen Essig, Berlin. Nach Einführung
der Sprengpatrone oder des Spezialgeräts mit Treibkartusche kann zusätzlich Wasser
als Verdämmung bzw. Besatz in das Bohrloch gefiüllt werden
Das Wasser
dient unter anderem der Druckübertragung von den Verbrennungsgasen auf die Bohrlochwandung
und das Bohrlochtiefste. Im Falle des ROCK-BREAKER wird der nach Zündung einer im
Gerät angebrachten Industriekartusche entstehende Druck über ein Impulsrohr mit
radialen Uffnungen auf das in das Bohrloch gefüllte Wasser über tragen. Der hydrodynamische
Impuls bewirkt die gewünschte Spaltung z.B. von Fels oder Beton. Das genannte Gerät
weist in Arbeitsposition unterhalb des Impulsrohrs eine zylinderförmige Gummimanschette
auf, welche über radiale Bohrungen in der Rohrwandung nach Zündung der Kartusche
aufgeweitet wird und dadurch eine Stabilisierung des Geräts im Bohrloch bewirkt.
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Beim Einsatz von Sprengpatronen müssen umfangreiche Sicherheitsmaßnahmen
getroffen werden. Die Handhabung der Patronen muß durch einen Fachmann mit entsprechender
Ausbildung erfolgen.
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Die mit Treibkartuschen, wie der genannte ROCK-BREAKER, oder mit Druckluft
arbeitenden Geräte können bereits gegenüber der Verwendung von Sprengpatronen mit
einem geringeren Sicherheitsaufwand betrieben werden. Jedoch ist die Reparaturanfälligkeit
der Geräte hoch, da durch die hohe Beanspruchung ein starker Verschleiß entsteht.
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Des weiteren müssen die Geräte nach der Verwendung gereinigt und gewartet
werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Naturgestein u.dgl. ohne
mechanische Geräte unter Beibehaltung des Wirkungsgrades der bekannten Methoden
bei möglichst geringem Aufwand zu zerkleinern.
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Diese Aufgabe wird durch eine Industriekartusche mit den im Kennzeichen
des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
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Die erfindungsgemäße Industriekartusche weist ein Bodenstück mit einem
zylindrischen Ansatz auf, welcher mit Schlitzen und/oder schlitzformigen Durchbrechungen
bzw. nutförmigen Vertiefungen versehen ist.
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Diese Ausbildung bewirkt, wie später erläutert wird, nach Zündung
der Treibladung, daß das Bodenstück durch den Druck der Verbennungsgase aufgeweitet
wird, die Kartusche an der Bohrlochwandung festgeklemmt wird (Selbsthemmung) und
schließlich im Bohrloch fest sitzt (Verdämmung).
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Die Industriekartusche nach Anspruch 2 ist entsprechend am vorderen
Abschluß mit Schlitzen und/oder schlitzförmigen Durchbrechungen bzw. nutförmigen
Vertiefungen versehen. Mit dieser Ausbildung wird eine weiter verbesserte Selbsthemmung
und Verdämmung der erfindungsgemäßen Kartusche im Bohrloch erreicht. Gemäß Anspruch
3 weist das Anzündleitrohr der Industriekartusche wenigstens eine radiale Anzündöffnung
auf.
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Durch diese Maßnahme wird eine Steuerung des Anzündvorgangs in der
Kartusche in der Weise erreicht, daß diese bereits in der ersten Anzündphase im
Bereich des Bodenstücks und ggf. des vorderen Abschlusses aufgespreizt wird.
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Die Gestaltung der Kartusche gemäß Anspruch 4 erleichtert noch weiter
die radiale Aufweitung der Hülsenwandung und damit die Verdämmung der Kartusche.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand in den Zeichnungen dargestellter
Ausführungsbeispiele näher beschrieben.
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Es zeigen Fig. 1 zwei Varianten einer Industriekartusche, jeweils
im Halbschnitt,
Fig. 1a einen Querschnitt durch die Industriekartusche
entlang der Linie A-A in Fig. 1, Fig. Ib einen Querschnitt durch die .Industriekartusche
entlang der Linis B-8 in Fig. 1, Fig. 2 eine Ansicht der Varianten der Industriekartusche
gemäß Fig. 1, Fig. 2a eine Ansicht einer Variante eines Bodenstücks der Industriekartusche,
Fig. 3 eine Darstellung der Anbringung der Varianten der Industriekartusche gemäß
Fig. 2 im Bohrloch Fig. 4 eine Ansicht einer Variante eines vorderen Abschlusses
der Industriekartusche im Halbschnitt.
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In Fig. 1 sind zwei Varianten einer Industriekartusche dargestellt.
Die Hülse 10 besteht aus einem Kunststoff, z.B. Polyäthylen. Sie enthält eine Treibladung
2. Diese besteht vorteilhafterweise aus einem Nitrocellulosepulver mit hohem Nitroglyceringehalt
(10 bis 40 Gew.-S), je doch kann auch ein normales, hochporöses Nitrocellulosepulver
eingesetzt werden. Für die Auswahl der Treibladung ist deren Verbrennungscharakteristik
entscheidend.
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An der Hülse 10 ist ein Bodenstück 1 mit einem zylindrischen Ansatz
1a angebracht. Das Bodenstück besteht vorzugsweise ebenfalls aus einem Kunststoff,
z.B. Polyäthylen. Es kann jedoch auch aus einem Metall oder einer Metallegierung,
wie z.B. Aluminium, Messing, Stahl, gefertigt sein, beispielsweise durch Drehen.
Der zylindrische Ansatz 1a kann mit der Hülsenwandung 8 einstükkig ausgebildet sein
oder an dieser anliegen. Im letzte-
ren Fall sind der zylindrische
Ansatz 1a und die Hülse 10 bevorzugt über eine Schnappverbindung verbunden. In der
auf der rechten Seite der Fig. 1 dargestellten Variante enthält die Kartusche ein
Anzündleitrohr 3 in einstückiger Ausbildung mit dem Bodenstück 1. Diese Variante
kann z.B. durch Spritzgießen eines Kunststoffs herg-estellt werden. Anzündleitrohr
und Bodenstück können je doch bei dieser einstückigen Ausbildung auch aus einem
Metall oder einer Metallegierung bestehen. Das Anzündleitrohr 3 enthält radiale
Anzündöffnungen 4,5. Gegenüber der Treibladung 2 sind die Öffnungen durch eine Hül
se 15, welche aus einem leicht brennbaren Material - wie z.B. Pappe oder einer Kunststoffolie
- besteht, abgedeckt. Erfindungsgemäß enthält das Anzündleitrohr 3 wenigstens eine
radiale Anzündöffnung im Bereich des Bodenstücks 1 und/oder des vorderen Abschlusses
7. Die Anzündflamme wird mittels der elektrischen Anzündung 18 erzeugt. Durch die
radiale Anzündöffnung 4 wird die Anzündung der Treibladung 2 gezielt in dem Bereich
der Hülsenwandung 8 zuerst ausgelöst, welcher von dem zylindrischen Ansatz 1a gemäß
der vorliegenden Erfindung umgeben ist. Dies bewirkt die gewünschte Aufspreizung
des zylindrischen Ansatzes 1a innerhalb von Millisekunden nach der Anzündung der
Treibladung 2 durch die entstehen de Druckwelle. Entsprechend erfolgt eine besondere
Aufweitung der Hülsenwandung 8 im Bereich der radialen Anzündöffnung 5.
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In dieser Variante der Industriekartusche ist der vordere Abschluß
7 einstückig mit der Hülsenwandung 8 ausgebildet.
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Die auf der linken Seite der Fig. 1 dargestellte Variante der Industriekartusche
enthält ein Anzündleitrohr 16 ohne radiale Anzündöffnungen. Das Anzündleitrohr 16
besteht aus einem Kunststoff oder Pappe. In der dargestellten Variante ist das Anzündleitrohr
nicht einstücki
mit dem Bodenstück 1 ausgeführt. Neben einem zylindrischen
Ansatz 1a am Bodenstück 1 enthält diese Kartusche zusätzlich einen zylindrischen
Ansatz 12 am vorderen Abschluß 7. Der vordere Abschluß 7 besteht wie die Hülse 10
aus einem Kunststoff, z.B. Polyäthylen. In dieser Variante ist der vordere Abschluß
7 einstückig mit der Hülsenwandung 8 ausgebildet.
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Die Anzündung der Treibladung 2 erfolgt bei dieser Variante innerhalb
kurzer Zeit gleichmäßig über die gesamte Länge des Anzündleitrohrs 16, wobei die
Flamme sich im Anzündleitrohr vom Bodenstück 1 zum vorderen Abschluß 7 hin bewegt.
Durch den Druck der Verbrennungsgase werden die zylindrischen Ansätze 1a, 12 erfindungsgemäß
aufgespreizt. Die Hülse 10 weist eine solche Festigkeit auf, daß sie der Aufweitung
der zylindrischen Ansätze 1a, 12 folgen kann.
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In dem auf der linken Seite von Fig. 1a dargestellten Querschnitt
sind die axial verlaufenden nutförmigen Ausnehmungen 9 erkennbar, mit denen die
Hülsenwandung 8 ver sehen sein kann. Diese Ausbildung der Hülsenwandung erleichtert
deren radiale Aufweitung unter der Einwirkung der nach Zündung der Treibladung entstehenden
Gase. Vorzugsweise sind die nutförmigen Ausnehmungen 9 auf einer Länge von ca. 90%
der Hülsenwandung 8 ausgebildet. Sie können an der inneren oder äußeren Fläche der
Hülsenwandung 8 angebracht sein.
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Der auf der rechten Seite von Fig. 1a dargestellte Querschnitt verdeutlicht
die besondere Ausbildung des Anzündleitrohrs 3.
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Die übrigen in Fig. 1a dargestellten Teile entsprechen den bei Erläuterung
von Fig. 1 beschriebenen Teilen mit derselben Bezifferung.
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Durch den Querschnitt gemäß Fig. Ib wird die Ausbildung des zylindrischen
Ansatzes2 veranschaulicht.
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In Fig. 2 sind einige der möglichen Ausbildungen der erfindungsgemäßen
zylindrischen Ansätze mit Schlitzen und/ oder schlitzförmigen Durchbrechungen bzw.
nutförmigen Vertiefungen dargestellt. So zeigt die auf der linken Seite von Fig.
2 abgebildete Variante das Bodenstück 1 mit dem zylindrischen Ansatz 1a und den
von seinem freien Ende 1b ausgehenden, in Längsrichtung sich erstreckenden Schlitzen
6. Eine entsprechende Darstellung ist für den vorderen Abschluß 7 mit zylindrischem
Ansatz 12 und den von dessen freiem Ende 13 ausgehenden, in Längsrichtung sich erstreckenden
Schlitzen 14 gegeben. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Schlitze
14 länger und breiter als die Schlitze 6 am Bodenstück 1.
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Dies ist jedoch nur eine von vielen möglichen erfindungs gemäßen Varianten.
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In der auf der rechten Seite von Fig. 2 dargestellten Variante sind
zusätzlich am zylindrischen Ansatz la die schlitzförmigen Durchbrechungen bzw. nutförmigen
Vertiefungen 11 ausgebildet.
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Fig. 2a illustriert eine weitere mögliche Ausbildung des Bodenstücks
1. In diesem Fall ist der zylindrische Ansatz 1a nur mit schlitzförmigen Durchbrechungen
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nutförmigen Vertiefungen 11 im Falle seiner einstückigen Ausbildung
mit der Hülse 10 versehen.
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Fig. 3 veranschaulicht die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Industriekartusche
im Bohrloch 17. In der auf der linken Seite von Fig. 3 dargestellten Variante ist
durch die strichpunktierten Linien gezeigt, wie vom Bodenstück 1 ausgehend durch
den Druck der nach Zündung der Treibladung entstehenden Gase der zylindrische Ansatz
1a insbesondere im Bereich der schlitzförmigen
Durchbrechungen
bzw. nutförmigen Vertiefungen 11 und im Bereich der sich vom vorderen Ende Ib in
Längsrichtung erstreckenden Schlitze 6 aufgeweitet und infolgedessen an die Wandung
des Bohrlochs 17 gedrückt wird. Diese Aufweitung bewirkt die bereits erläuterte
Selbsthemmung und Verdämmung der Kartusche.
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Aus der Darstellung dieser Variante ist auch die Aufweitung der Hülsenwandung
8 ersichtlich.
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Eine entsprechende Darstellung anhand einer anderen Ausführungsform
zeigt die auf der rechten Seite von Fig. 3 gezeigte Variante. Die strichpunktierten
Linien deuten die Aufweitung des am Bodenstück 1 befindlichen freien Endes 1b, des
am vorderen Abschluß 7 befindlichen freien Endes 13 und der Hülsenwandung 8 an.
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Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des vorderen Abschlusses
7, der an seinem zylindrischen Ansatz 12 mit schlitzförmigen Durchbrechungen bzw.
nutförmigen Vertiefungen 15, jedoch nicht zusätzlich mit von seinem freien Ende
ausgehenden Schlitzen versehen ist.
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