DE1063554B

DE1063554B - Hydraulischer Grubenstempel

Info

Publication number: DE1063554B
Application number: DEM30743A
Authority: DE
Inventors: Bernard Tebb; Clarence Herbert Perry
Original assignee: FORMELY MASTABAR BELT FASTENER; Mastabar Mining Equipment Co Ltd
Current assignee: FORMELY MASTABAR BELT FASTENER; Mastabar Mining Equipment Co Ltd
Priority date: 1955-06-10
Filing date: 1956-06-09
Publication date: 1959-08-20
Also published as: FR1162002A; US2895454A; GB793803A; BE553227A; GB802803A; DE1064907B; FR1151305A; BE548513A

Description

Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Grubenstempel zum Tragen oder Abspreizen von Stollendecken und hat insbesondere eine verbesserte Ausführungsform derartiger Stützen zum Gegenstand, welche geeignet ist, den Anforderungen in Kohlenbergwerken zu genügen, wo beispielsweise eine Regelung der Senkung des Hangenden erforderlich ist.

Im weitesten Sinne ist Gegenstand der Erfindung ein hydraulischer Grubenstempel mit steigender Charakteristik, und zwar mit Bezug auf die Entlastung. Eine derartige Charakteristik schließt ein, daß bei Erreichung einer vorbestimmten Mindestbelastung eine anfängliche Entlastung eintritt und daß die Beanspruchung mit der Belastungsänderung zunimmt, bis ihr Wert gleich der größten Lastaufnahmefähigkeit des Stempels wird.

Es ist bereits ein Reibungsstempel mit hydraulischer Einrichtung bekanntgeworden, welche lediglich als Hubvorrichtung, insbesondere zum Setzen des Stempels, dient, aber nicht während der Inbetriebnähme des Stempels wirksam ist. Aus diesem Grunde ist auch keine steigende hydraulische Charakteristik vorhanden, durch welche bei einer Zunahme des Druckes auf den Stempel, also insbesondere bei einer Absenkung des Hangenden, eine Erhöhung des Wider-Standes gegen ein Zusammenbrechen des Stempels erzielt wird. Diese bekannte Hubvorrichtung kennzeichnet sich im wesentlichen durch einen hydraulisch betriebenen Kolben und zwei Ventile, wobei das eine Ventil mittels eines Hebels über einen Kurbelzapfen und einen Stößel betätigt wird und den Zweck hat, den Flüssigkeitsdruck beim Absenken des Hubkolbens herabzusetzen.

Es ist ferner ein hyraulischer Grubenstempel mit einer Ventilanordnung bekanntgeworden, bei welcher jedoch das A^entil keine veränderliche fallende oder steigende Charakteristik aufweist. Man kann mit dieser Einrichtung wohl eine verschiedene Last einstellen, hat aber keine Möglichkeit, den Stempel gegen ein Zusammenbrechen unter dem Druck des Hangenden zu schützen. Insbesondere fehlt bei dieser an sich bekannten Anordnung eine Stellvorrichtung vollständig, was einen erheblichen Nachteil bedeutet. Ganz abgesehen davon ist in diesem Falle eine kontinuierliche Veränderung des Druckes insofern ausgeschlossen, als letzterer lediglich von Hand mittels einer Kappe variiert werden kann. Dies hat zur Folge, daß eine Anpassung an die jeweilige Last während des Betriebes des Grubenstempels überhaupt nicht möglich ist, sondern vielmehr erst bei Außerbetriebnahme desselben erfolgen kann.

Auch ist ein hydraulischer Grubenstempel bereits bekanntgeworden, bei welchem das Druckentlastungsventil bei einem konstanten Druck öffnet. Bei dieser Hydraulischer Grubenstempel

Anmelder:
Mastabar Mining Equipment

Company Limited,
formely Mastabar Belt Fastener

Company Limited,
Hull, Yorkshire (Großbritannien)

Vertreter: Dipl.-Ing. A. Boshart, Patentanwalt,
Stuttgart, Am Kräherwald 93

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 10. Juni 1955

Bernard Tebb, Swanland, East Yorshire,
und Clarence Herbert Perry, Hull, Yorkshire

(Großbritannien),
sind als Erfinder genannt worden

an sich bekannten Anordnung fehlen jegliche Mittel zur Änderung des Öffnungsdmckes des Ventils bzw. des handbetätigten Entlastungsventils, was einen erheblichen Nachteil bedeutet.

Schließlich sind bereits Stempel auf Reibungsgrundlage oder mechanischer Grundlage mit steigender Charakteristik bekanntgeworden, die aber gegenüber hydraulischen Stempeln den Nachteil größeren Gewichts und erhöhter Feuergefährlichkeit haben. Dagegen hat man bisher hydraulische Stempel nur mit Entlastung bei im wesentlichen konstantem Flüssigkeitsdruck unabhängig von der Belastungsänderung gebaut, die also eine flache Charakteristik aufweisen.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, die mit den bekannten Anordnungen verbundenen Nachteile zu vermeiden. Sie kennzeichnet sich durch ein hydraulisch gesteuertes Druckentlastungsventil, welches in Abhängigkeit von der Lastveränderung bei einem zwischen einer oberen und unteren Grenze kontinuierlich veränderlichen Druck öffnet, und durch eine Stellvorrichtung, welche zur Steuerung des Ventils gegen den Ventilsitz entsprechend der Größe der Lastveränderung, beispielsweise in Abhängigkeit von der Relativbewegung zweier gegeneinander verschiebbarer Teile, kontinuierlich betätigt oder verstellt

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wird, derart, daß bei Erreichen eines vorbestimmten Minimalwertes der Last das Ventil öffnet, wobei die zum weiteren öffnen des Ventils erforderliche Belastung nach Maßgabe der Lastveränderung so lange zunimmt, bis die Last den für die Tragfähigkeit des Stempels höchsten zulässigen Wert erreicht.

Hierbei arbeitet das Belastungsventil bei verhältnismäßig niedrigen Drücken, und zwar-bei geringer Belastung des Grubenstempels, wohingegen bei Zunahme der Last höhere Drücke zur Anwendung gelangen. Wesentlich ist jedoch, daß ein genau vorbestimmter maximaler Grenzwert der Last auf keinen Fall überschritten wird, wodurch eine übermäßige Belastung und schließliche Zerstörung des Grubenstempels mit Sicherheit vermieden wird. In weiterer Ausgestaltung des Grundgedankens der Erfindung wirkt die Stellvorrichtung auf eine Ventilfeder und kann in einer einstellbaren Lagerung oder Befestigung der Feder bestehen.

Das Ventil kann in einem ersten Teil des mehrteiligen Stempels federnd gegen seinen Sitz gepreßt werden, beispielsweise mittels einer Torsionsstange, die an dem Drehpunkt eines die Stellvorrichtung bildenden Hebels festgemacht ist. Ein zweiter, diesem ersten Teil gegenüber verschiebbarer Teil des Stempels trägt hierbei einen Nocken, der bei einer Verschiebung diesen Hebel ausschwenkt und dadurch eine Drehung des verankerten Endes der Feder herbeiführt.

An Stelle einer mechanischen Betätigung der Stellvorrichtung kann auch eine hydraulische Betätigung treten, indem die Stellvorrichtung einen Teil eines Raumes von veränderlichem Volumen bildet, der durch Zuführung von Flüssigkeit vergrößert wird, die durch das Ventil abgelassen wird.

Das Wesen der Erfindung ist an Hand der Zeichnung noch näher erläutert, in welcher in schematischer Form

Fig. 1 einen mittleren Längsschnitt durch einen hydraulischen Grubenstempel nach der Erfindung darstellt,

Fig. 2 eine Ansicht der einstellbaren Auslösevorrichtung,

Fig. 3 in größerem Maßstabe einen waagerechten Teilschnitt nach der Linie III-III in Fig. 1,

Fig. 4 einen vertikalen Teillängsschnitt durch eine andere Ausführungsform eines hydraulischen Grubenstempels,

Fig. 5 einen vertikalen Mittelschnitt durch eine Abänderung des Beispieles in Fig. 4.

In der Zeichnung sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Die Fig. 1 bis 3 zeigen einen Stempel mit mechanisch betätigter Stellvorrichtung, der einen oberen oder ersten Teil 11 enthält, an dessen unterem Ende ein hohler Kolben 12 angebracht ist, der innerhalb des zylindrischen unteren oder zweiten Stempelteiles 14 liegt, welcher seinerseits mit dem Stempelfuß 15 verbunden ist. Das obere Glied dieses teleskopartig zusammengesetzten Stempels ist an seinem oberen Ende durch einen Halsring 16 an einer oberen Verlängerung 17 befestigt, die ihrerseits oben mit dem Kopf 18 des Stempels verbunden ist.

In dem nach unten gewandten Kolbenkopf 12 ist mittels eines in eine umgekehrte Gewindebohrung eingeschraubten Stempels 44 eine Kammer 43 gebildet. Der Stempel 44 ist mit einem Öldichtring 44r versehen; sein unteres Ende steht mit einem Flansch im Eingriff mit einer Endplatte 45, durch welche die öldichtung 13 gehalten wird. Die Kammer 43 steht durch eine Bohrung 47 mit dem Inneren des oberen Teleskoprohres 11 in Verbindung, das als Ölbehälter ausgebildet ist. Ein Raum 50 unterhalb des Kolbens L2 in dem Teleskopglied 14 steht über eine vertikale Bohrung 55, die in eine Querbohrung 56 mündet, mit der Kammer 43 in Verbindung. Durch ein in der Bohrung 56 verschiebbares Kugelventil 57 wird in der Schließlage der Zutritt von Öl aus dem Raum 50 in die Kammer 43 verhindert.

ίο Die Kugel 57 wird gegen ihren Sitz durch eine Druckstange 62 gepreßt, die nahe dem unteren Ende einer vertikalen Torsionsstange 61 radial von dieser ausgeht und an oder nahe ihren beiden Enden so geführt ist, daß sie sich gegenüber dem Kolben 12 ver-.

drehen kann. Das obere Ende der Torsionsstange 61 ist an einem Ende eines Armes 64 befestigt; infolge " seiner Führung bildet dieses Ende 61 mit dem Arm 64 einen Hebelstützpunkt. Das andere Ende des Armes 64 ragt durch einen Schlitz 80 in der Wand der oberen Verlängerung 17 des Stempelteiles nach außen und legt sich gegen eine verjüngte Fläche einer vertikalen Stange 73, die nahe ihrem unteren Ende an der Außenfläche des unteren Stempelteiles 14 befestigt ist. Die Höhenlage der Stange 73 gegenüber dem Stempelteil 14 ist einstellbar; in der Stange 73 sind zu diesem Zwecke vertikale Schlitze 73 a für eine Stellvorrichtung 74 vorgesehen, welche eine Einstellung der anfänglichen Federspannung gestatten. Durch eine nicht dargestellte Verbindungsleitung zu dem Raum 50 kann mit jeder geeigneten Vorbelastung des Stempels in seiner Ausgangslage oder seiner Höchstlage Flüssigkeit in den Raum 50 des Zylinders gepumpt werden.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 wird die hydraulische Verschiebung der Einstellvorrichtung dadurch erreicht, daß diese in Form eines Schwimmerkolbens 81 ausgebildet ist, der innerhalb der Kolbeneinfassung oder des hohlzylindrischen Teiles des oberen Stempelteiles 11 verschiebbar ist. Dieser

4.0 Schwimmer bildet die obere Wand einer Kammer 82 mit veränderlichem Volumen, die durch den Raum zwischen dem unteren Teil des oberen Teleskopgliedes des Stempels, also zwischen dem Schwimmerkolben

81 und der Oberfläche des umgekehrten Kopfes des Stempelkolbens 12 gebildet wird. Durch ein Ventil 83 kann Flüssigkeit in die raumveränderliche Kammer

82 eingelassen werden, derart, daß der Schwimmerkolben 81 gegenüber dem Kolbenkopf 12 nach oben bewegt wird. Das Ventil 83 liegt innerhalb des Kolbenkopfes 12 und kann zum Öffnen nach unten bewegt werden. Es ist durch eine Schraubenfeder £4 belastet, die mit ihrem oberen Ende an dem Schwimmerkolben 81 befestigt ist. Nach Austritt von Flüssigkeit aus dem Ventil 83 steigt der Schwimmerkolben 81 nach oben, wodurch auf das Ventil eine zusätzliche Federbelastung ausgeübt wird.

Hiervon unterscheidet sich die Ausführungsform nach Fig. 5 dadurch, daß in dem Raum 86 zwischen dem obersten Teil des Stempels und dem Schwimmerkolben 81 eine Schraubendruckfeder vorgesehen ist, deren unteres Ende sich gegen ein Widerlager 87 abstützt, das sich seinerseits nach unten gegen ein nach oben ragendes Ventil in dem Schwimmerkolben 81 legt. Dieses Ventil steht durch eine biegsame, gebogene Hochdruckleitung 89 mit einem Kanal 88 in dem Kolbenkopf 12 in Verbindung.

Wenn durch das Ventil 83 Flüssigkeit nach unten in die Kammer 82 unter dem Schwimmerkolben 81 eingelassen wird, so steigt letzterer nach oben und nimmt das Ventil 83 mit. Diese Aufwärtsbewegung

Claims

des Schwimmerkolbens 81 bzw. der Stellvorrichtung bewirkt eine relative Verschiebung des Widerlagers der Druckfeder 85, die dadurch zusammengepreßt wird, sobald der auf das Ventil ausgeübte Druck zunimmt. Bei den beiden hydraulischen Vorrichtungen ist ein zusätzliches, nach oben öffnendes Niederdruckventil vorgesehen, durch welches die Bildung eines zu hohen Druckes unter dem Schwimmerkolben 81 verhindert wird. Durch äußere Anschlüsse sowohl an dem Stempel oder dem Hochdruckzylinder als auch an der volumenveränderlichen Kammer oder dem Niederdruckzylinder kann der Stempel bei seiner ersten Aufstellung nach Bedarf vorbelastet werden. 15 Patentansprüche:

1. Hydraulischer Grubenstempel mit gegeneinander verschiebbaren Teilen, gekennzeichnet durch ein hydraulisch gesteuertes Druck- so entlastungsventil (57 oder 83), welches in Abhängigkeit von der Lastveränderung bei einem zwischen einer oberen und unteren Grenze kontinuierlich veränderlichen Druck öffnet, und durch eine Stellvorrichtung (64 oder 87), welche zur Steuerung des Ventils (57 oder 83) gegen den Ventilsitz entsprechend der Größe der Lastveränderung, beispielsweise in Abhängigkeit von der Relativbewegung zweier gegeneinander verschiebbarer Teile (11, 14), kontinuierlich betätigt oder verstellt wird, derart, daß bei Erreichen eines vorbestimmten Minimalwertes der Last das Ventil (57, 83) öffnet, wobei die zum weiteren Öffnen des Ventils (57, 83) erforderliche Belastung nach Maßgabe der Lastveränderung so lange zunimmt, bis die Last den für die Tragfähigkeit des Stempels höchsten zulässigen Wert erreicht.

2. Hydraulischer Grubenstempel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellvorrichtung auf eine Ventilfeder (61) wirkt.

3. Hydraulischer Grubenstempel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellvorrichtung als verstellbare Lager- oder Befestigungsvorrichtung für die Feder ausgebildet ist.

4. Hydraulischer Grubenstempel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellvorrichtung aus einem Hebel (64) besteht, dessen eines Ende außerhalb der Stempelwandung liegt, wogegen an dem anderen Ende die Ventilfeder (61) befestigt ist.

5. Hydraulischer Grubenstempel nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß er aus zwei Hauptteilen besteht, und zwar einem ersten Teil (11), der durch die Feder (61) gegen seinen Sitz gedruckt wird, und einem diesem gegenüber verschiebbaren Teil (14), der eine Nockenstange (73) trägt, die außerhalb der Stempel wandung liegt und gegen welche das äußere Ende des Hebels (64) gepreßt wird, derart, daß dadurch bei einer Verschiebung der Hebel verschwenkt und eine Verdrehung des Endes der Feder (61) herbeigeführt wird.

6. Hydraulischer Grubenstempel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellvorrichtung hydraulisch betätigt wird.

7. Hydraulischer Grubenstempel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellvorrichtung einen Schwimmerkolben (81) enthält, der einen Teil einer Kammer (82) mit veränderlichem Volumen bildet, die durch Zufuhr von dem Entlastungsventil (83) entlassener Druckflüssigkeit erweitert wird.

8. Hydraulischer Grubenstempel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Entlastungsventil (83) durch eine Druckfeder (84, 85) belastet ist.

9. Hydraulischer Grubenstempel nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch ein zusätzliches Niederdruckventil (90), das sich nach oben öffnen und hinter dem Schwimmerkolben (81) auftretenden Überdruck ablassen kann.

10. Hydraulischer Grubenstempel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Vorbelastung des Stempels vorgesehen sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 950 183, 928 945;
britische Patentschrift Nr. 726 384.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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