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Hydraulischer Grubenstempel Die Erfindung bezieht sich auf einen hydraulischen
Grubenstempel, bei dem neben der rein hydraulischen Wirkung auch eine Reibungsarbeit
ausgenutzt wird.
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Hydraulisch oder pneumatisch arbeitende Grubenstempel sind bekannt.
Ihr Gewicht ist infolge des die Höhenverstellbarkeit ausgleichenden Flüssigkeitsvolumens
übermäßig hoch. Bei den rein pneumatisch arbeitenden Stempeln ist wiederum ein längerer
Kolbenweg erforderlich oder der Setzdruck ist ungenügend, da während der Belastung
die Luft stark zusammengepreßt wird. Ferner bewirken Temperaturveränderungen und
Spaltverluste ein ruckartiges Zusammenfallen. Infolge der bei den bekannten hydraulischen
Stempeln vorhandenen Anhäufung von Ventilen ist zudem der Wirkungsgrad dieser Stempel
schlecht. Hinzu kommt die geringe Höhenverstellbarkeit und dadurch bedingt, die
große Bauhöhe im eingeschobenen Zustand.
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Die Erfindung beseitigt diese Nachteile. Sie hat sich die Aufgabe
gestellt, einen hydraulischen Grubenstempel, der auch die Reibungskräfte mit ausnutzt,
zu schaffen; außerdem soll dieser Stempel ein niedriges Eigengewicht aufweisen und
im eingefahrenen Zustand eine niedrige Bauhöhe haben. Da der Stempel lediglich ein
Sicherheitsventil aufweist, erhöht sich sein Wirkungsgrad. Der Stempel hat ein sehr
geringes Flüssigkeitsvolumen, das, da es unabhängig von der Verstellbarkeit des
Stempels ist, stets gleichbleibt. Die Verstellung kann von Hand oder mittels Preßluft
oder mittels Flüssigkeitsdruck leicht durchgeführt werden.
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Die Druckerzeugungselemente sind einfach gestaltet und können sowohl
mittels Hebelkraft von Hand betätigt werden als auch unter Zuhilfenahme pneumatischer
oder hydraulischer Druckmittel wirken.-Dabei ist lediglich ein Anschluß erforderlich.
Mittels an sich bekannter Steuerschieber können daran die Vorgänge: Ausfahren der
ausziehbaren Hülse, die etwa- dem üblichen Oberstempel entspricht, 'Druckbeauf'schlagung
z. B. von Backenbremsen und trückbeaufschlagung des Arbeitskolbens, Lösen der Bremsen
und Druckabfall im Zylinder, sowie.Einlahren der Hülse, ohne weitere Bedienungselemente
werden. Dadurch ist dann eine ganze Reihe von Fehlerquellen, die durch falsche Bedienung
auftreten, ausgeschaltet.
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Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist-- in dem Stempel gemäß der Erfindung
ein `Arbeitskolben derart eingesetzt, daß sein Arbeitsweg stets gleichbleibt und
er unabhängig von der Ausziehbarkeit der Hülse bzw. des Innenstempels arbeitet.
Nachdem die Glocke oder Hülse von Hand oder auf mechanische, pneumatische oder hydraulische
Art ausgezogen .'worden ist, wird jetzt der Kolben erstmalig unteT'Druck gesetzt.
Zu diesem Zweck sind eine Anzahl Plunger etwa um die Stempelmitte herum eingesetzt.
Diese werden durch Drehung eines außen am-Stempel angeordneten Segmentringes, der
in waagerechter Richtung aufeinanderfolgende keilige Flächen entsprechend der Anzahl-
der Plunger aufweist, auf denen letztere aufliegen; zu einem Pumpvorgang veranlaßt,
der Druckflüssigkeit in den durch den Arbeitskolben abgeschlossenen Druckraum hineinpreßt.
Durch dieses Einpumpen erhöht sieh der Druck unter dem Kolben, der vorerst nur eine
entsprechend schwache Feder zusammendrückt, wobei ein mit dem Kolben verbundener
Stößel z. B. ein A'useinandergehen von Bremsbacken verursacht, die` sich innen gegen
die Hülse legen und diese festhalten. Dieser Vorgang kann als =erste Druckstufe
bezeichnet werden. -°. 7_In dieser Stellung liegt der Kolben gegen ein@ruchrohr
an, das, .da es mit deri Backen über ein Backenführungsstück verbunden kraftschlüssig
mit der gegen die Firste anzupressenden Hülse geworden ist, und preßt letztere durch'
den steigenden Flüssigkeitsdruck gegen die Firste. Während dieses Aiidruel;5,ör-Banges
wird eine starke- Feder gespannt, die beim Stempelrauben das Obertei.f :mit dem
Kolben in- seine Ausgangsstellung zurückfühtf. - _ ' Die 'zweite Druckstufe-wird
ausgelöst--durch Anheben des Segtnentringes;-wodurch ein Eindringen der Plünger
verursacht -wird, was den Druck unter dem Arbeitskolben weiter-Steigert.
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Damit hat der Stempel -' seinen Setzdruck eihälfer@ In einem zweiten
nicht dargestellten Ausführüngs= Beispiel kann in der .drucUbeaufschlagten Fläclie-des
Kolbens z. B. das als Drücti:fläche ausgebildete untere Ende eines den Falben -durchquerenden
Stößels- oder einer ähnlichen Vorrichtriüg angeordnet sein oder auch aus ihr kleinere'Druckfläche
wird von-einer schwächeren-Peder als die Federdes
Arbeitskolbens
in ihrer Ruhelage gehalten. Wird jetzt Druck unter dem Kolben erzeugt, so wird erst
die schwache Feder zusammengedrückt, der Stößel angehoben und damit die Bremsbacken
zur Anlage oder gezahnte Backen zum Eingriff in die Hülse veranlaßt. Bei steigendem
Druck wird dann die Federkraft der stärkeren Kolbenfeder überwunden und der Kolben
bewegt, der dann die Klemmvorrichtung mitsamt der Hülse gegen die Firste drückt.
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Die Vorrichtung zum Anheben des Segmentringes kann aus einer unter
dem Segmentring angeordneten Ringmutter bestehen. Dadurch entsteht eine unnachgiebige
Festlegung der Plunger. Eine Nachgiebigkeit kann erzielt werden, wenn z. B. auf
der Ringmutter eine Druckfeder angeordnet wird, die über je ein Kniegelenk mit den
Plungern verbunden wird. Wird die Feder angedrückt, so dringen die Plunger in den
Druckraum ein und erzeugen den notwendigen Setzdruck. Erfolgt eine Überbelastung
des Stempels, werden die Plunger gegen den Druck der Federn nach außen gedrückt,
während sie bei nachlassender Belastung wieder nach innen gleiten. Bei der starren
Ausführung findet ein Ausgleich der Belastungsschwankungen dadurch statt, daß ein
unter Federkraft stehender Plunger bei Überbelastung anspricht. Sofern die Überbelastung
die Federkraft des Plungers übersteigt, d. h., wenn der Plunger in seine Maximalstellung
gepreßt ist, tritt ein im Plunger z. B. zentrisch angeordnetes Sicherheitsüberdruckventil
in Tätigkeit. Der Vorteil dieser Anordnung liegt im Ausgleich der Folge der bei
Ventilen bekannten Trägheit.
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Mehrere Ausführungsbeispiele des Erfindungsgedankens sind in der Zeichnung
schematisch dargestellt. Es zeigt Abb. 1 einen Längsschnitt durch einen hydraulischen
Stempel gemäß der Erfindung, bei dem die Backen mit Verzahnungen versehen sind,
und zwar ist an der linken Seite der Abbildung eine eckige Verzahnung, an der rechten
Seite eine Kordelverzahnung dargestellt, Abb.2 einen Längsschnitt durch den oberen
Teil einer Ausführungsform mit Backen mit Bremsbelägen, Abb.3 einen Ouerschnitt
durch den Segmentring gemäß der Erfindung, Abb. 4 einen Längsschnitt durch eine
elastische Anordnung der Betätigung der Plunger.
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In den Abbildungen bezeichnet 1 die im oder auf dem Führungsrohr 2
gleitende ausziehbare Hülse. Sie kann von Hand, mittels Druckluft oder mittels Druckflüssigkeit
ausgezogen wenden. In der dargestellten Ausführung des Stempels ist sie von Hand
auszuziehen. Das Führungsrohr2 ruht auf dem Unterstempel 3. Gehalten wird die ausgezogene
Hülse 1 gemäß Abb. 1 durch verzahnte Backen 5, die in gespreiztem Zustand
in an der Innenwand der Hülse angeordnete Verzahnungen 1' oder 1" eingreifen. Das
Spreizen wird durch Eindringen eines mit keiligen Flächen 6' versehenen Kopfes 6
eines Stößels 6" zwischen die Backen verursacht. Die Backen 5 können auch mit Bremsbelägen
5 a (wie in Abb. 2) versehen sein. Um die oder in den Bremsbacken verläuft eine
Ringfeder 4, die die gespreizten Backen nach dem Rückgang des Stößelkopfes wieder
in ihre Ausgangslage zurückzieht.
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Das Auseinanderspreizen der Backen muß nicht durch unmittelbares Eindringen
des Kopfes zwischen die Backen erfolgen; es kann auch mittelbar z. B. über ein Kreuzgestänge
erfolgen.
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Die Backen werden in einem Backenführungsstück 7 geführt, während
der Stößel 6" in dem Druckrohr 8
eine Führung findet. Das Druckrohr
8 überträgt den von dem Druckkolben 11 ausgelösten Druckanstieg auf das Backenführungsstück
7 und von diesem auf die gespreizten Backen 5, die wiederum die Hülse 1 an die Firste
pressen. In seiner Ausgangsstellung wird das Druckrohr 8 durch eine Feder 9 gehalten,
die sich einerseits gegen Vorsprünge des Führungsrohres 2 und andererseits gegen
Vorsprünge des Druckrohres 8 anlegt.
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Im kolbenseitigen Teil des Druckrohres kann eine Aussparung vorgesehen
sein, in welche eine schwächere Feder 10 eingesetzt ist.
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Die Handhabung des Stempels kann folgendermaßen erfolgen: Bei drucklosem
und gelöstem Stempel wird die Hülse 1 von Hand bis an die Firste ausgezogen. Durch
Drehen des Segmentringes 14 werden die Plunger 12 zu einer Pumpbewegung veranlaßt,
die die Druckflüssigkeit aus dem Vorratsraum 17 im Unterstempel über das Rückschlagventi113.
und den Steuerschieber 16 unter den Druckkolben pumpt und diesen in Bewegung setzt.
Die Bewegung des Kolbens wird anfangs unter Zusammendrücken der Feder 10 den Stößel,
der mit dem Kolben fest verbunden ist, zwischen die Backen schieben und letztere
- beider Ausführungsform mit Zähnen - in die Verzahnung 1' und 1" an der Innenfläche
der Hülse 1 einrasten lassen. Durch Weiterdrehen des Segmentringes 14 legt sich
der Kolben unter das Druckrohr und beginnt, unter Überwindung des Federdruckes der
Feder 9, das Druckrohr mit der Hülse gegen die Firste zu pressen. Wird der Drück
so groß, daß die menschliche Kraft den Segmentring nicht mehr weiterdrehen kann,
wird dieser so weit zurückgedreht, daß die Plunger am weitesten draußen stehen (man
kann dies auch mit 0-Stellung bezeichnen), dann wird mittels eines Drenmomentenhebels
die unter dem Segmentring befindliche Ringmutter 15 gedreht; durch Drehen der Ringmutter
wird der Segmentring 14 angehoben, wodurch die Plunger über weitere schiefe Ebenen
in den Druckraum unter dem Kolben eingeschoben werden und somit dem Stempel die
Vorlast verleihen.
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Bei diesem Verfahren handelte es sich um einen unnachgiebigen Stempel,
während bei einem nachgiebigen Stempel die Druckerzeugung über eine Ringfeder
20 vorgenommen wird. Auf der Feder 20 ruht ein Kniehebel 21 auf, der
an seinem anderen Ende den Plunger 12 erfaßt. Unter der Feder befindet sich eine
Ringmutter 15, die über einen Drehmomentenhebe119 die Feder zusammendrückt,
die wiederum den Plunger eindrückt. Erfolgt ein stärkerer Gegendruck vom Gebirge
her, kann die Feder entsprechend nachgeben.
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Bei dem bisher als starr bezeichneten Stempel kann ebenfalls eine
Nachgiebigkeit erreicht werden, indem z. B. ein zusätzlicher P'lunger
18 eingebaut wird. Dieser steht unter Federspannung und hat in seinem Inneren
z. B. zentrisch ein Sicherheitsüberdruckventil eingebaut.