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Abnehmbare hydraulische Hubvorrichtung zur selbsttätigen Steuerung des Setzens und
Spannens mehrteiliger Grubenstempel
Zum Abstützen des Hangenden im Streb werden in Bergwerken mehrteilige, höhenverstellbare, eiserne Grubenstempel verwendet, bei denen Innenstempel und Aussenstempel durch ein Stempelschloss reibungsschlüssig miteinander verspannt sind. Damit der aufgestellte Stempel auch von Anfang an das Hangende trägt, muss der Innenstempel, bevor er mit dem Aussenstempel verspannt wird, gegen das Hangende gepresst, d. h. gesetzt werden.
Die Erfindung bezieht sich auf eine vom Stempel abnehmbare hydraulische Hubvorrichtung zum
Setzen und Spannen eines mehrteiligen Grubenstempels mit reibungsschlüssiger Verspannung der Stempelteile.
Es ist eine hydraulische Setz- und Spannvorrichtung bekannt, bei der der Setz- und Spannvorgang in der Reihenfolge nacheinander durch ein bei Erreichen des Setzdruckes ansprechendes und den Spannvorgang einleitendes Überdruckventil selbsttätig gesteuert wird. Das Spannen des Schlosses erfolgt hier durch hydraulisches Eindrücken des Spannkeiles. Zur Begrenzung der Schlossspannkraft ist ein weiteres, in den Druckraum der Spannvorrichtung eingebautes Überdruckventil vorgesehen.
Mit Hilfe einer solchen hydraulischen Hubvorrichtung lassen sich zwar annähernd gleichbleibende Setzund Schlossspannkräfte erzielen, jedoch bereitet das Abnehmen der Hubvorrichtung vom Stempelschloss erhebliche Schwierigkeiten, da der Bergmann, der die Entlastungseinrichtung von Hand zu betätigen hat, nicht genau feststellen kann, wann der Setz- und Spannvorgang beendet, d. h. der Spannkeil so weit in das Stempelschloss eingedrückt ist, dass das Stempelschloss die gewünschte Schlossspannung besitzt.
Der Bergmann wird daher mit der Betätigung der Entlastungseinrichtung so lange warten, bis er ganz sicher weiss, dass der Setz- und Spannvorgang beendet und die gewünschte Schlossspannung erreicht ist.
Hiedurch tritt in der Betätigung der Entlastungseinrichtung eine wesentliche Verzögerung auf, die den wirtschaftlichen Einsatz der bekannten hydraulischen Setz- und Spannvorrichtung in Frage stellt.
Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der bekannten Setz- und Spannvorrichtung zu beseitigen und die hydraulische Hubvorrichtung so auszubilden, dass Zeitverluste beim Setzen und Spannen vollständig vermieden werden und eine Überwachung der Arbeitsvorgänge durch den Bergmann entfällt.
Die Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäss darin gesehen, dass die abnehmbare hydraulische Hubvorrichtung für den Setz-, Spann- und gegebenenfalls Arretiervorgang gesonderte Druckzylinder mit doppelseitig beaufschlagbaren Kolben und eine zwischen die Druckmittelzuführungsleitung und die Druckmittelabführungsleitung eingeschaltete, die entgegengesetzte Beaufschlagung der Kolben steuernde Umsteuervorrichtung, z. B. einen Schieber, aufweist.
Durch eine solche Ausbildung der Hubvorrichtung lässt sich eine selbsttätige Steuerung sämtlicher Arbeitsvorgänge und damit ein vollständig automatisches Setzen, Spannen und gegebenenfalls anschlie- ssendes Arretieren des Grubenstempels erzielen. Der Bergmann braucht lediglich die Hubvorrichtung auf das Stempelschloss aufzusetzen und den Einschaltvorgang auszulösen und sämtliche Arbeitsvorgänge laufen zwangsläufig nacheinander ab. Da die Hubvorrichtung nach dem Setzen und Spannen selbsttätig
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spannung erreicht ist, so dass das Setzen und Spannen der Grubenstempel mit Hilfe der vorgeschlagenen Hubvorrichtung in kürzester Zeit erfolgen kann, was bisher durch die verzögerte Betätigung der Entlastungsorgane von Hand nicht möglich war.
Gleichzeitig ist die Gewähr dafür gegeben, dass durch die selbsttätige Beendigung des Setz- und Spannvorganges alle Grubenstempel mit der gleichen Schlossspannung gesetzt werden.
Weitere Einzelheiten und Vorzüge der Erfindung werden im Rahmen der Erörterung eines erfindunggemässen Ausführungsbeispieles aufgeführt, welches die Zeichnungen veranschaulichen, u. zw. zeigen
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Fig. 1 einen mehrteiligen Grubenstempel mit aufgesetzter Hubvorrichtung zum Setzen, Spannen und Arretieren des Stempels in Seitenansicht, Fig. 2 den Grubenstempel mit Hubvorrichtung nach Fig. 1 in Draufsicht, Fig. 3 ein Schaltschema der Hubvorrichtung beim Setzen, Spannen und Arretieren des Grubenstempels und Fig. 4 ein Schaltschema der Hubvorrichtung beim Rücklauf der Arbeitskolben.
Der in den Fig. 1 und 2 dargestellte mehrteilige Grubenstempel besteht aus dem Aussenstempel 1 und dem hierin verschiebbaren Innenstempel 2. Die reibungsschlüssige Verspannung der beiden Stempelteile erfolgt durch das Stempelschloss 3. Der Stempel ist unmittelbar hinter dem Fördermittel 4 am Kohlenstoss 5 gesetzt und stützt über die Kappe 6 das Hangende ab. Zum selbsttätigen Setzen, Spannen und anschliessenden Arretieren des Verspannungszustandes ist der Grubenstempel mit einer abnehmbaren hydraulischen Hubvorrichtung 7 versehen. Damit diese Hubvorrichtung leicht und ohne körperliche Anstrengung vom Bergmann an den Stempel angesetzt werden kann, ist sie unterteilt und besteht aus einem abnehmbaren Arbeitskopf 8 und einem auf dem Liegenden verschiebbaren Zentralantriebskasten 9.
Arbeitskopf 8 und Zentralantriebskasten 9 sind durch eine Leitung 10 miteinander verbunden. Im Arbeitskopf 8 sind im wesentlichen die Arbeitskolben zum Setzen, Spannen und Arretieren des Grubenstempels sowie eine Verkantungseinrichtung zur Mitnahme des Innenstempels beim Setzen enthalten, während alle andern Einrichtungen der Hubvorrichtung, wie Antriebsmotor, Druckmittelpumpe, Druckmittelvorratsbehälter, selbsttätige Steuerungseinrichtung, Ventile sowie Druckübersetzungseinrichtungen usw., im Zentralantriebskasten 9 untergebracht sind. Zum Antrieb der Druckmittelpumpe dient ein Druckluftmotor, der seine Pressluft über die Druckluftleitung 11 aus der Strebleitung 12 entnimmt.
Die Fig. 3 zeigt das Schaltschema der Hubvorrichtung zum Setzen des Stempels und auch zum Spannen und Arretieren des Stempelschlosses beispielsweise für einen Grubenstempel, bei dem die Verspannung des Innenstempels gegen den Aussenstempel durch zwei den Innenstempel umfassende Drehmomentspannglieder erfolgt. Diese Spannglieder werden in entgegengesetzter Richtung um die Stempellängsachse miteinander verspannt und besitzen Arme, zwischen denen die abnehmbare hydraulische Hubvor- richtung angesetzt werden kann. Durch die Hubvorrichtung werden die Arme der Spannglieder auseinandergepresst und somit die Schlossspannkraft erzeugt. Damit der Verspannungszustand nach Abnehmen der Hubvorrichtung aufrechterhalten bleibt, ist das Stempelschloss mit einem Arretierkeil versehen.
Dieser Arretierkeil wird von der Hubvorrichtung gleichzeitig mit dem Spannen des Schlosses in seine Sperrstellung gebracht.
Oberhalb der Linie 13 ist das Schaltschema für den Zentralantriebskasten 9 dargestellt, während unterhalb dieser Linie das Schaltschema des Arbeitskopfes 8 gezeichnet ist. Die den Arbeitskopf 8 mit dem Zentralantriebskasten 9 verbindende Leitung 10 ist in der Mitte im Bereich der Linie 13 eingezeichnet.
Im Zentralantriebskasten 9 wird die aus der Strebleitung 12 entnommene Pressluft über eine Druckluftsperre 14 und die Leitung 15 dem Druckluftmotor 16 zugeführt. Der Druckluftmotor 16 treibt die Hochdruckpumpe 17 an. Die Druckflüssigkeit wird von der Hochdruckpumpe aus dem Vorratsbehälter 18 über die Leitung 19 angesaugt. Zum Zwecke eines einfachen Druckausgleiches beim Entleeren oder Füllen des Druckmittelvorratsbehälters 18 besteht dieser aus nachgiebigem, weichem Material, z. B. aus einer Gummiblase. Beim Öffnen der Druckluftsperre 14 beginnt die Hochdruckpumpe 17 zu arbeiten und drückt die Druckflüssigkeit in die Leitungen 20 und 21. Über die Ringnut 22 des Kolbenschiebers 23 tritt die
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keit im Verhältnis der unterschiedlichen Kolbenflächen übersetzt, also erhöht wird.
Aus dem Transformator 25 strömt die Druckflüssigkeit über die Leitung 26 und die Ringnut 27 in die Leitung 28 zum Arbeitskopf 8.
Im Arbeitskopf 8 sind die Druckmittelzylinder 29, 30 und 31 eingebaut. Der Druckmittelzylinder 29 dient zum Setzen des Grubenstempels, während der Zylinder 30 das Stempelschloss spannt und der Zylinder 31 die Arretierung des Stempelschlosses, also das Eintreiben des Arretierkeiles, vornimmt.
Damit die Arbeitskolben 32, 33 und 34 nach dem Setzen, Spannen und Arretieren wieder selbsttätig in ihre Ausgangsstellung eingefahren werden können, sind sie doppelseitig beaufschlagbar ausgebildet.
Im Arbeitskopf 8 wird über die Druckleitung 28 zunächst der Kolben 32 beaufschlagt. Beim Ausfahren dieses Kolbens wird der Innenstempel über einen Verkantungsbügel mitgenommen und gegen das Hangende gedrückt. Ist die eingestellte Setzlast erreicht, so öffnet sich bei weiterem Ansteigen des Druckes das Überdruckventil 35 und die beiden Kolben 33 und 34 werden gleichzeitig vom Druckmittel ausgefahren. Hiebei wird das Stempelschloss vom Kolben 33 gespannt und gleichzeitig der Arretierkeil vom Kolben 34 eingeschoben. Da für das Spannen des Stempelschlosses eine erheblich grössere Kraft erforderlich ist als zum Eindrücken des Arretierkeiles, kann der Kolben 34 gegenüber dem Spannkolben 33 einen wesentlich kleineren Druckmesser besitzen. In dem Schaltschema sind dagegen zur besseren Übersicht alle Kolben gleich gross eingezeichnet.
Beim Ausfahren der doppelseitig beaufschlagbaren Arbeitskolben 32, 33 und 34 kann die Flüssigkeit auf der drucklosen Seite über die Leitung 37, die Ringnut 38 und die Leitungen 39, 40 und 19 zum Druckmittelvorratsbehälter 18 zurückfliessen. Die Druckluftsperre 14 ist an eine Sperrleitung 41 angeschlossen, die beim Setz-, Spann- und Arretiervorgang drucklos ist. Der Setz-, Spann- und Arretiervorgang wird durch das Ansprechen des einstellbaren Arbeitsventiles 36 beendet, wobei insbesondere die Schlossspannkraft einen vorbestimmten Wert erreicht hat. Durch das Öffnen des Überdruckventiles 36 wird der Kolbenschieber 23 stirnseitig vom Druckmittel beaufschlagt und in Längsrichtung verschoben.
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In der Fig. 4 ist nun die Hubvorrichtung mit umgesteuertem Kolbenschieber 23 dargestellt. Durch das Umsteuern des Kolbenschiebers werden die druckführenden Leitungen mit den drucklosen Leitungen vertauscht, so dass die Arbeitskolben 32, 33 und 34 unmittelbar nach Abschluss des Setz- und Spannvorganges in umgekehrter Richtung vom Druckmittel beaufschlagt werden. So wird die Ringnut 38 des Kolbenschiebers 23 jetzt druckführend und damit auch die Leitung 37, die zu den Druckmittelzylindern 29, 30 und 31 im Arbeitskopf 8 führt. Die Kolben 32, 33,34 werden durch die entgegengesetzte Beaufschlagung in ihre Ausgangsstellung zurückgefahren. Die frühere Druckleitung 28 zum Arbeitskopf 8 ist jetzt an die Ringnut 42 angeschlossen und damit drucklos geworden.
Gleichzeitig wird die Ringnut 22 drucklos und damit über die Leitung 24 auch der Transformator 25, der jetzt durch eine vorgespannte Feder wieder in seine obere Ausgangslage gebracht werden kann.
Sind alle drei Kolben 32, 33 und 34 vollständig eingefahren, so steigt der Druck durch das Weiterlaufen der Hcchdruckpumpe wieder an, bis er einen Höchstwert erreicht hat. In diesem Augenblick spricht das Sperrventil 43 der unter Druck stehenden Leitung 21 an und beaufschlagt die Sperrleitung 41 für die Druckluftsperre. Durch den Druck der Flüssigkeit wird die Druckluftsperre geschlossen, so dass sich der Druckluftmotor und die Hochdruckpumpe selbsttätig ausschalten. Die Hubvorrichtung kann jetzt vom gesetzten Stempel abgenommen und an den nächsten zu setzenden Stempel angesetzt werden.
Für den Ablauf der gesamten Arbeitsvorgänge ist es lediglich erforderlich, den Kolbenschieber wieder in seine Ausgangsstellung zurückzuziehen. Dies kann zweckmässigerweise vom Arbeitskopf 8 aus erfolgen.
Hiefür ist am Arbeitskopf ein Zugring 44 vorgesehen, welcher über einen Bowdenzug 45 auf den im Zentralantriebskasten 9 angeordneten Kolbenschieber 23 einwirkt. Die vom Zentralantriebskasten 9 ausgehenden und zum Arbeitskopf 8 geführten Druckleitungen 28 und 37 können mit dem Bowdenzug 45 zusammengelegt und mit einer Bandage umwickelt sein.
Beim Setzen und Spannen von mehrteiligen Grubenstempeln mit der erfindungsgemässen Vorrichtung ist also lediglich der Arbeitskopf der hydraulischen Hubvorrichtung an den Stempel anzusetzen und der Zugring 45 zu betätigen. Hierauf laufen alle Arbeitsvorgänge automatisch nacheinander ab, d. h. durch Betätigung des Zugringes wird die Sperrleitung für die Druckluftsperre drucklos gemacht und damit die Druckluftsperre geöffnet, so dass der Druckluftmotor und damit auch die Druckmittelpumpe selbsttätig anspringen. Über den Transformator werden die Arbeitskolben nacheinander vom Druckmittel beaufschlagt und setzen, spannen und arretieren den Stempel. Durch das einstellbare Ventil 36 wird der Kolbenschieber anschliessend selbsttätig umgesteuert, wodurch die Arbeitskolben in ihre Ausgangsstellung zurückgefahren werden.
Anschliessend wird die Druckluftsperre vom Druckmittel beaufschlagt, so dass sie schliesst und Motor und Pumpe stillegt. Hienach kann ein erneutes Arbeitsspiel stattfinden.
Durch die automatische Steuerung aller Arbeitsvorgänge geht das Setzen und Spannen mit der vorgeschlagenen Hubvorrichtung in kürzester Zeit vor sich. Die Zeitdauer hängt dabei lediglich vom Fördervolumen der Pumpe ab. Der Bergmann braucht nur den leichten Arbeitskopf auf das Stempelschloss aufzusetzen, während der Zentralantriebskasten mit Motor, Pumpe, Transformator und Ventilen auf dem Liegenden ruht und, falls die Verbindungsleitungen zu dem zu setzenden Stempel nicht ausreichen, leicht nachgezogen werden kann.
Die vorgeschlagene Erfindung ist nicht auf das Ausführungsbeispiel beschränkt. So ist es ohne weiteres auch möglich, damit Grubenstempel zu setzen und zu spannen, bei denen das Spannen des Schlosses durch Eintreiben eines Spannkeiles erfolgt. In diesem Falle übernimmt der Spannkolben gleichzeitig das Arretieren, so dass ein besonderer Arretierkolben entfällt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Abnehmbare hydraulische Hubvorrichtung zur selbsttätigen Steuerung des Setzens und Spannens
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tung, z. B. einen Schieber (23), aufweist.