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Ausziehbarer Grubenstempel Die Erfindung betrifft einen Grubenstempel,
dessen teleskopartig ineinander geführte Stempelteile durch ein dem Innenstempel
zugeordnetes und in radialer Richtung gegen die Innenwandung des Außenstempels verspannbares
Reibungsschloß feststellbar sind, und besteht darin, daß der Innenstempel gegen
das in Längsrichtung des Stempels unter Erhöhung der Klemmkraft verschiebbare Spannelement
des als gesondertes Bauteil ausgebildeten Reibungsschlosses über ein Flüssigkeitskissen
abgestützt ist, dessen Flüssigkeitsfüllung durch von außen zu betätigende Steuerorgane
veränderlich ist. Das Flüssigkeitskissen ist oberhalb des als Spreizdorn ausgebildeten
Spannelementes angeordnet und über ein von außen zu öffnendes Rückschlagventil mit
einem innerhalb des Stempels vorgesehenen Vorratsbehälter für die Druckflüssigkeit
verbindbar.
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Bei dem Grubenstempel nach der Erfindung ist am inneren Ende des Innenstempels
eine stirnseitig offene Druckkammer zur Aufnahme des Flüssigkeitskissens vorgesehen,
in welcher der dem Reibungsschloß abgekehrte kolbenartige Endabschnitt des Spannelementes
axial verschieblich und dichtend geführt ist.
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Der Vorratsbehälter zum Umpumpen der Druckflüssigkeit in die zur Führung
des Spannelementes dienende Druckkammer ist an' eine Druckluftleitung anschließbar.
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Erfindungsgemäß ist das aus durch einen Spreizdorn in radialer Richtung
verspannbaren Keilsegmenten bestehende Stempelschloß durch Druckentlastung des Flüssigkeitskissens
lösbar.
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Erfindungsgemäß ist ferner die Stirnfläche der endseitig des Innenstempels
vorgesehenen Druckkammer als Anschlag ausgebildet, durch welchen die Keilsegmente
des Stempelschlosses unter Lösung der Verspannung in Längsrichtung des Stempels
verschiebbar sind.
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Die Relativverschieblichkeit des Spreizdorns gegenüber den Keilsegmenten
in beiden Richtungen ist durch Anschläge begrenzt. Das kolbenartige Ende des Spreizdorns
besitzt eire sich gegen die obere Stirnfläche der Keilsegmente anlegende Anschlagfläche.
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Es gehört auch zu der Erfindung, daß am verjüngten Ende des Spreizdorns
ein über die untere Stirnfläche der Keilsegmente vorstehender, einen verstärkten
Kopf besitzender Bolzen vorgesehen ist, welcher in einer Führung der Keilsegmente
um ein begrenztes Maß axial verschieblich geführt ist.
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In weiterer Ausbildung der Erfindung ist der äußere Endabschnitt des
Außenstempels als Setzzylinder ausgebildet, in welchem ein druckmittelbeaufschlagbarer,
fliegender Setzkolben axial verschieblich und dichtend geführt ist, durch welchen
der Innenstempel nach Lösen des Stempelschlosses ausfahrbar ist. Das Stempelschloß
ist durch Druckbeaufschlagung des Setzkolbens zu lösen. Durch den Setzkolben ist
der Spreizdorn über den an seinem verjüngten Ende vorgesehenen Bolzen von den Keilsegmenten
des Stempelschlosses abhebbar.
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Der am verjüngten Ende des Spreizdorns vorgesehene Bolzen ist längenverstellbar.
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Zu der Erfindung gehört auch die Schmierung der druckbelasteten Flächen
des Reibungsschlosses.
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Es sind Grubenstempel bekannt, bei welchen der Innenstempel durch
ein am Außenstempel vorgesehenes Reibungsschloß gegenüber letzterem feststellbar
ist. Hierbei wird ein Druckstück durch einen Ouerkeil des Stempelschlosses in der
üblichen Weise gegen die Außenwandung des keilförmig ausgebildeten Innenstempels
verspannt.
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Weiter sind Grubenstempel mit teleskopartig ineinander geführten Teilen
bekannt, bei welchen ein am Außenstempel vorgesehenes und gegen die Außenwandung
des Innenstempels in radialer Richtung verspannbares Schloß vorgesehen ist. Dieses
Schloß besteht aus einem Bremszylinder, welcher durch einen Druckmantel oder einen
Gummiring gegen die Außenwandung des Innenstempels verspannt werden soll.
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Diese Stempelbauarten besitzen den großen Nachteil. daß die Reibungsflächen
des Stempelschlosses an der Außenwandung des einen Stempelteils angreifen. Die Stempelaußenwandung
ist jedoch in besonderem Maße der im praktischen Grubenbetrieb nicht zu vermeidenden
Rostbildung und Korrosion ausgesetzt, wobei sie außerdem durch die starken Schlag-
und Stoßbeanspruchungen des rauhen Grubenbetriebes
vielfach in erheblichem
Maße verletzt wird. Hinzu kommt, daß sich auf der Außenfläche des Stempels in vielen
Fällen eine mehr oder weniger dicke Kohlenstaubschicht ansetzt: so daß die Reibungsverhältnisse
zwischen der Außenwandung des Stempels und den Reibungsflächen des Stempelschlosses
erheblichen Änderungen unterworfen sind.
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Diese Nachteile sind auch bei einer weiterhin bekannten Stempelkonstruktion
vorhanden, bei der ein Bremszylinder durch eine am Außenstempel befestigte ringförmige,
mit Druckflüssigkeit oder einem elastischen Werkstoff gefüllte Ringkammer gegen
die Außenwandung des Innenstempels verspannt werden soll. Darüber hinaus besitzt
diese Stempelkonstruktion noch den Nachteil, daß sich bei einer Druckerhöhung innerhalb
der Ringkammer die dem Innenstempel zugekehrte Wandung stets bogenförmig auswölbt,
so daß es nur über einen Teil der axialen Länge des Reibungsschlosses zu einem einigermaßen
befriedigenden Reibungsschluß zwischen der Innenstempelwandung und den Reibungsflächen
des Stempelschlosses kommt.
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Außer diesen Stempelkonstruktionen ist noch eine weitere Ausführung
bekannt, bei welcher eine Verspannung der am unteren Ende des Innenstempels vorgesehenen
Ringkammer gegen die gegen Korrosion. Rostbildung und Oberflächenverletzung sowie
den Zutritt von Kohlenstaub in wesentlich stärkerem Maße geschützte Innenwandung
des Außenstempels erfolgt.
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Die zuletzt genannten Ausführungsarten besitzen den Nachteil, daß
die Tragfähigkeit des Stempels ausschließlich durch die Verspannung des Stempelschlosses,
d. h. durch den Druck bestimmt wird, der beim Setzen des Stempels in der druckmittelgefüllten
Ringkammer erzeugt wird. Es handelt sich somit in allen Fällen um Stempel, bei denen
beim Einschieben des Innenstempels keine Erhöhung der Lastaufnahme erfolgt, sondern
die Stempeltragkraft gleich der Setzlast ist. Diese Ausführungen sind somit keine
sogenannten Servo-Stempel.
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Bei dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Stempel werden die bei den
bekannten Stempeln auftretenden Unsicherheitsfaktoren zunächst dadurch ausgeschlossen,
daß die Stempelteile in bekannter Weise durch ein dem Innenstempel zugeordnetes
und in radialer Richtung gegen die Innenwandung des Außenstempels verspannbares
Reibungsschloß feststellbar sind. Dazu kommt, daß der Innenstempel gegen das in
Längsrichtung des Stempels unter Erhöhung der Klemmkraft verschiebbare Spannelement
des als gesondertes Bauteil ausgebildeten Reihungsschlosses über ein Flüssigkeitskissen
abgestützt ist. dessen Flüssigkeitsfüllung durch von außen zn betätigende Steuerorgane
veränderbar ist. Darüber hinaus besitzt der Grubenstempel nach der Erfindung gegenüber
den vorbekannten Bauarten noch weitere bemerkenswerte Vorteile. die sich aus der
Kombination zwischen einem Reibungsstempel und einem hydraulischen Grubenstempel
ergeben. Die Abstützung des Innenstempels gegen das Spannelement des Reibungsschlosses
über ein Flüssigkeitskissen mit veränderbarer Füllung bietet zunächst die Möglichkeit,
nach dem Ausziehen des Innenstempels bis zur Anlage am Hangenden den Stempel durch
Vergrößerung der Füllung des Flüssigkeitskissens unter gleichzeitiger Spannung des
Stempelschlosses zwischen Liegendem und Hangendem zu verspannen. Hierfür genügt
eine verhältnismäßig geringe Setzlast, zu deren Erzeugung es keiner Hochdruckpumpen
bedarf. Außerdem läßt sich der Grubenstempel nach der Erfindung durch Verkleinerung
der Füllung des Flüssigkeitskissens rauben, was ebenfalls mit sehr einfachen Hilfsmitteln
herbeigeführt werden kann. Während der Einschubbewegung des Innenstempels wirkt
der erfindungsgemäß vorgeschlagene Stempel als Reibungsstempel mit Servo-Wirkung,
wobei durch die Zwischenschaltung des Flüssigkeitskissens zwischen Innenstempel
und Spannelement des Reibungsschlosses eine direkte und gleichmäßige Übertragung
des Hangenddruckes auf das Stempelschloß gewährleistet ist. Dadurch, daß der erfindungsgemäß
vorgeschlagene Stempel während des Einschiebens als Reibungsstempel wirkt, ergibt
sich weiter gegenüber sämtlichen hydraulischen Grubenstempeln der Vorteil, daß keinerlei
Überdruckventile erforderlich sind. Darüber hinaus wird beim Erfindungsgegenstand
im Vergleich zu den hydraulischen Grubenstempeln eine wesentlich kleinere Flüssigkeitsmenge
benötigt. Der neu vorgeschlagene Grubenstempel ist in seinem Aufbau verhältnismäßig
einfach und bedarf nur einer geringen Wartung.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Grubenstempels nach
der Erfindung in drei verschiedenen Stellungen wiedergegeben. Es zeigt Abb.1 den
Grubenstempel durch Setzdruck ausgefahren, Abb.2 den Grubenstempel im Augenblick
des Raubens, Abb. 3 den Grubenstempel vor dem Setzen.
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Der Grubenstempel besteht aus dem Unterteil 1 und dem Oberteil 2.
Er kann aus Stahl oder Leichtmetall gefertigt sein. Das Unterteil l und das Oberteil
2 werden durch ein im Innern des Unterteiles 1 angeordnetes Reibschloß 3 zueinander
gehalten.
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Auf dem Reibungsschloß 3 ist ein Flüssigkeitskissen 4 angeordnet,
das es ermöglicht, ohne Gestänge od. dgl. den Setzdruck zur automatischen Herbeiführung
des Reibungsschlusses auszunutzen. Dieses Flüssigkeitskissen ist mit einem Selbstschlußventil5
ausgerüstet. Mittels eines Kolbens 6 kann das Selbstschlußventil geöffnet werden.
Dieser Kolben steht unter dem Einfluß einer Feder, welche sich gegen einen Flansch
7 abstützt. Der Spreizdorn des Reibschlosses 3 ist mit einem Bolzen 9 versehen,
der sich auf den Kolben 9 aufsetzen kann. Kopf 10, Fuß 11 und Flansch 7 sind mit
Anschlüssen für ein Druckmittel, beispielsweise Druckluft, ausgestattet.
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Das Flüssigkeitskissen 4 überträgt unabhängig von der Größe des Gebirgsdruckes
diesen auch dann auf das Reibschloß 3, wenn bei Erreichen einer vorgegebenen Traglast
der Grubenstempel automatisch langsam zusammensinkt. Diese Abwärtsbewegung des Oberstempels
erfährt dann augenblicklich eine Unterbrechung, wenn der Gebirgsdruck nur geringfügig
kleiner werden wird als die im Stempel eingestellte Nennlast. Die Größe der Traglast
ist durch das Maß a., also durch das Spiel zwischen den Reibsegmenten und dem Spreizdorn
des Reibschlosses 3, bestimmt.
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Das Flüssigkeitskissen 4 ermöglicht durch das Selbstschlußventil5
ein leichtes Rauben des Grubenstempels. Hierbei öffnet die Stange des im Oberstempel
befindlichen Kolbens 6, der sich z. B. durch Preßluft abwärts bewegen läßt, das
Ventil 5, wodurch die unter Druck stehende Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitskissen
4 in den Oberstempel 2 strömt und das Flüssigkeitskissen 4 drucklos wird. Infolgedessen
setzt sich der Oberstempel 2 unmittelbar auf die Reibsegmente des Reibschlosses
3 auf und löst dadurch den Reibungsschluß. Bei entspanntem Reibschloß 3 sinkt der
Grubenstempel augenblicklich auf die kleinste
Länge zusammen. Der
das Selbstschlußventil 5 betätigende Kolben 6 gleitet durch Federdruck in seine
ursprüngliche Lage zurück, wodurch sich das Selbstschlußventil5 wieder schließt.
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Vor dem Setzvorgang muß das Flüssigkeitskissen 4 wieder aufgefüllt
werden. Durch geeignete Druckmittel, z. B. Preßluft, wird das Selbstschlußventil
5 geöffnet und die zum Teil im Oberstempel 2 befindliche Flüssigkeit durch Preßluft,
welche über den Flansch 7 in den Oberstempel 2 eingeführt wird, in das Flüssigkeitskissen
4 gedrückt. Dabei hebt sich der Oberstempel 2 um ein geringes Maß an. Der Grubenstempel
ist dann setzbereit.
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Beim Setzvorgang würde infolge des Reibungsverlustes im Schloß niemals
die Größe des verlangten Setzdruckes erlangt werden. Es ist deshalb erforderlich,
den Reibungsschluß beim Ausfahren des Oberstempels 2 unwirksam zu machen. Dies wird
erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß ein einstellbarer Bolzen 8 den Kraftfluß zwischen
dem Setzkolben 9 und dem Spreizdorn des Reibschlosses 3 herbeiführt. Dabei ist das
Reibschloß 3 so eingestellt, daß infolge des Eigengewichtes des Oberstempels 2 eine
leichte Anlage entsteht. Der nachfolgende Gebirgsdruck drückt den später entlasteten
Setzkolben 9 zurück, ohne daß die leicht verspannten Reibsegmente des Reibschlosses
3 sich abwärts bewegen.
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Die bekannten ausziehbaren Grubenstempel mit Reibungsschloß setzen
grundsätzlich Trockenreibung voraus, weil dadurch die größte Haftfähigkeit erreicht
wird, die allerdings ausschließlich zu Lasten der Materialabmitzung geht. Bei dem
Grubenstempel nach der Erfindung kann durch eine geeignete Schmierung die verringerte
Haftfähigkeit im Reibschloß durch eine Vergrößerung des Spreizdruckes ausgeglichen
werden. Hierdurch wird die Abnutzung der Reibteile erheblich verringert, insbesondere
aber die Unempfindlichkeit des Grubenstempels gegen Feuchtigkeit und Grubenstaub
sowie gegen Nennlastschwankungen erreicht, Vorteile also, die bei Trockenreibung
nicht erreichbar sind.