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Hydraulischer Grubenstempel Beim Raubvorgang hydraulischer Grubenstempel
zeigt sich der Mangel, daß der Stempel, wenn überhaupt, nur zögernd und zu langsam
einsinkt. Dies erklärt sich daraus, daß das Eigengewicht des Oberstempels häufig
nicht ausreicht, um die Flüssigkeit aus der Stempeldruckkammer zu verdrängen und
die Klebwirkung der Dichtung sowie die Schmutz- und Staubwiderstände an den Dichtungen
zu überwinden.
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Dieser Mangel macht sich insbesondere bei solchen hydraulischen Grubenstempeln
störend bemerkbar, die zum Ausfahren einen Hilfskolben aufweisen, der zum Setzen
mit Druck beaufschlagt wird. Die Dichtung dieses Kolbens bedingt einen zusätzlichen
Einsinkwiderstand beim Rauben.
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Zur Überwindung dieses Mangels ist es nicht neu, eine zum Ineinanderschieben
des Stempels beaufschlagte Zusatzkolbenfläche und einen den Druck für das Ineinanderschieben
liefernden Druckspeicher vorzusehen. Handelt es sich um einen Druckflüssigkeitsspeicher,
dann ist dieser so auszubilden, daß sich sein Volumen gleichsinnig mit dem Speicherdruck
ändert.
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Bei der bekannten Ausführung hat man eine Hochdruckluftkammer in den
Stempel eingebaut, deren Druck ständig auf eine als Druckspeicher vorgesehene und
mit Flüssigkeit gefüllte Gummiblase einwirkt. Diese Hochdruckluftkammer wird vor
Einsatz des Stempels einmal durch Anschluß an eine Hochdruckpumpe oder -druckleitung
aufgeladen und bleibt dann stets unter Druck. Abgesehen von dem Zusatzaufwand einer
solchen Hochdruckluftkammer erfordert diese im Hinblick auf die Sicherheitsvorschriften
eine starke Wandung, die eine unerwünschte Vergrößerung des Stempelgewichtes, des
Stempelaußendurchmessers sowie eine Verteuerung bedingt. Die Hochdruckluftkammer
steht nämlich auch bei eingefahrenem Stempel unter einem erheblichen Druck von z.
B. 250 atü.
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Es ist außerdem ein hydraulischer Mehrfach-Teleskop-Stempel mit einer
im Innern des Stempels zwischen Kopf- und Fußplatte eingespannten Zugfeder bekannt.
Beim Ausfahren dieses Stempels wird die Zugfeder gespannt und dient beim Rauben
zur Erleichterung des Ineinanderschiebens der Stempelteile. Durch eine solche Zugfeder
wird der Innenraum des Stempels versperrt, so daß sich weder ein Kolben für den
Innenstempel noch ein Hilfskolben zum schnelleren Ausfahren des Stempels an das
Hangende in das Innere des Stempels einbauen läßt. Da die Zugkraft der Feder mit
zunehmendem Einsinken des Stempels ständig abnimmt, wird die Federkraft bei nur
wenig ausgefahrenem Stempel meist geringer als der Einsinkwiderstand der Stempelteile.
Abgesehen hiervon wird das Gewicht des Stempels durch eine solche Feder erheblich
vergrößert.
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Bei hydraulischen Stempelsetzern ist es nicht neu, aus nachgiebigem
Material hergestellte Gehäuseteile im Bereich des Kolbens in die Druckkammer einzubauen.
Solche dehnbaren Gehäuseteile wurden jedoch nicht als Druckspeicher ausgebildet,
sondern dienten lediglich dazu, eine vollständige Abdichtung des Druckraumes nach
außen zu ermöglichen, ohne dem Verschleiß unterworfene Lippendichtungen od. dgl.
verwenden zu müssen.
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Bei der Erfindung handelt es sich um die Aufgabe, einen hydraulischen
Stempel mit Druckspeichereinrichtung so zu verbessern, daß unter Verzicht auf eine
zuzätzliche Hochdruckkammer od. dgl., das heißt bei einfachstem Aufbau des Stempels,
ein schnelles und sicheres Ineinanderschieben der Stempelteile in jeder Stempelstellung
gewährleistet ist.
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Dieses Ziel kann erfindungsgemäß dadurch erreicht werden, daß der
Druckspeicher aus einem federnden Hohlkörper, beispielsweise aus Federstahl, besteht,
der über eine Rückschlagsicherung mit dem Stempeldruckraum verbunden ist und sich
sowohl beim Ausfahren als auch während der Standzeit des Stempels selbsttätig auflädt.
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Da der Druckspeicher über eine Rückschlagsicherung mit dem Stempeldruckraum
verbunden ist, wird er nicht nur beim Ausfahren des Stempels selbsttätig elastisch
aufgeweitet, sondern kann sich auch während der Standzeit des Stempels durch den
steigenden Gebirgsdruck weiter aufladen, so daß beim Rauben des Stempels in jeder
Ausfahrstellung eine ausreichende Energie zum schnellen Ineinanderschieben der Stempelteile
vorhanden ist. Durch die Ausbildung des Druckspeichers als federnder Hohlkörper,
z. B. als Hohlzylinder, kann dieser auf kleinstem Raum in dem hydraulischen Stempel
untergebracht werden, wodurch
die Anordnung von Hilfskolben zum
schnelleren Ausfahren des Stempels oder anderen Einbauten nicht mehr behindert wird.
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Bei hydraulischen Grubenstempeln mit einem Hilfskolben, der zum Ausfahren
des Stempels auf einer Seite beaufschlagt wird, empfiehlt es sich in Weiterentwicklung
der Erfindung, den Hilfskolben auf der entgegengesetzten Seite mit einer von der
Raubflüssigkeit beaufschlagbaren Ringfläche zum Ineinanderschieben der Stempelteile
zu versehen. Diese Ringfläche kann ohne Schwierigkeiten so klein gehalten werden,
daß die zum Beaufschlagen dieser Ringfläche aus dem Druckflüssigkeitsspeicher nachzuführende
Flüssigkeitsmenge klein bleibt, so daß auch die Abmessungen des Druckflüssigkeitsspeichers
klein gehalten werden können. Infolgedessen bietet die Unterbringung des Speichers
im Stempel keine Schwierigkeiten.
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Diese und weitere Merkmale des Erfindungsgegenstandes zeigt das Ausführungsbeispiel,
das die Zeichnung veranschaulicht. In dieser ist Fig. 1 ein Längsschnitt durch einen
hydraulischen Grubenstempel im eingefahrenen Zustand mit entspanntem Druckspeicher
und Fig. 2 im ausgefahrenen Zustand mit geladenem Druckspeicher.
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Der Oberstempel l ist am unteren Ende mit einem Kolben 3 in den Unterstempel
2 dicht eingepaßt. Die Flüssigkeitsfüllung des Unterstempels 2 fängt die auf dem
Oberstempel l ruhende Gebirgslast unter Vermittlung des Kolbens 3 ab.
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Zum schnellen Ausfahren des Oberstempels dient ein Hilfskolben 4,
dessen Kolbenstange 5 mit dem Unterstempel 2 verbunden ist und dessen Zylinder 6
in den Oberstempel 1 eingesetzt ist. Mittels einer Kolbenpumpe 7 wird die Flüssigkeit
aus einer Vorratskammer 8 (im Oberstempel 1) über ein Rohr 9 und ein Ventil
10 angesaugt und über ein Druckventil 11 in eine Kammer 12 gedrückt,
die der Kolben 4 nach unten abschließt. Mit dem Druck in der Kammer 12 ist auch
die obere Stirnwand 13 des Zylinders 6 beaufschlagt, so daß der Oberstempel nach
Maßgabe der in die Kammer 12 geförderten Flüssigkeitsmenge ausgefahren wird. Der
dabei wachsende Raum 15 unter dem Kolben 3 wird über ein Rückschlagventil 14 aus
der Kammer 8 nachgefüllt.
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Hat der Stempelkopf beim Ausfahren das Hangende oder eine Grubenausbaukappe
erreicht, dann steigt der Druck in der Kammer 12, so daß sich ein in den Kolben
4 eingebautes Rückschlagventil 16 öffnet. Der Druck in der Kammer 12 pflanzt sich
dann durch die hohle Kolbenstange 5 in dem Stempeldruckraum 15 fort und beaufschlagt
den Kolben 3 von unten so lange, bis die gewünschte Setzlast erreicht ist und die
Druckflüssigkeit in der Kammer 15 die Gebirgslast abfangen kann (Fig.2).
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Zum Rauben des Stempels wird ein Raubventil 18 geöffnet. Dadurch wird
die Kammer 12 im Zylind°_r 6 mit der Stempeldruckkammer 15 und der @Torratskammer
8 verbunden. Die Flüssigkeit in den Kammern 12 und 15 wird infolgedessen entspannt.
Gleichzeitig wirkt auf eine untere Ringfläche 19 des Hilfskolbens 4 der Flüssigkeitsdruck
in einer Kammer 20 des Zylinders 6. Dieser ist im Bereich der Kammer 20 mit Radialbohrungen
22 versehen und außen von einem Rohr 21 aus stark elastisch verformbarem
Werkstoff, wie Federstahl, Kunststoff, Gummi od. dgl., umschlossen. Dieses Rohr
21 ist an seinen beiden Enden z. B. mittels Schellen 24 von außen auf den Zylinder
6 dicht aufgespannt und kann sich unter dem Speicherdruck zwischen seinen Aufspannenden
elastisch aufweiten. Um das Rohr 21 gegen ein überspannen zu schützen, ist es bei
der dargestellten Ausführung von einem in sich starren Gehäuse 23, z. B. aus Stahl,
umschlossen.
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In der Arbeitsstellung des Stempels ist das Rohr 21 bis zur Anlage
am Gehäuse 23 aufgeweitet und hält demgemäß die von ihm umschlossene Flüssigkeit
ebenso wie die Flüssigkeit in der Kammer 20 unter Spannung. Dieser Flüssigkeitsdruck
wirkt auf die untere Ringstirnfläche der Kammer 20 und übt damit eine abwärts gerichtete
Zugkraft auf den Zylinder 6 und den Oberstempel 1 aus. Beim Einfahren des Oberstempels
1 in den Unterstempel 2 wird das Rohr 21 entspannt und legt sich beim eingefahrenen
Oberstempel (Fig.1) außen satt an den Zylinder 6 an.
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Gegebenenfalls kann das Rohr 21 beim Einbau mit Vorspannung auf den
Zylinder 6 aufgezogen werden. Auch in diesem Falle bleibt die Kammer 20 im Zylinder
6 ebenfalls drucklos, bietet also für das einmalige Füllen mit Flüssigkeiten ebenso
keine Schwierigkeiten und erfordert auch nicht die Überwindung eines nennenswerten
Einfüllwiderstandes.
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Beim Ausfahren des Oberstempels 1 verdrängt der Hilfskolben 4 mit
seiner unteren Ringfläche 19 die Flüssigkeit aus der Kammer 20 des Zylinders 6 unter
Aufweiten des Rohres 21 in dieses hinein, wobei gleichzeitig nach Maßgabe der Rohraufweitung
der Speicherdruck steigt.
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Wie bei dem eingangs erwähnten hydraulischen Stempel, der zum Stand
der Technik gehört, kann der Speicherdruck bei ausgefahrenem (tragendem) Stempel
dadurch erhöht werden, daß sich der die Gebirgslast abfangende Flüssigkeitsdruck
in der Stempeldruckkammer 15 in den Speicher fortpflanzt. Damit nun bei vorübergehendem
Absinken der Gebirgslast auch der Speicherdruck nicht zurückgeht, ist es zweckmäßig,
ein Rückschlagventil od. dgl. vorzusehen. Beim dargestellten Beispiel, bei welchem
es sich um einen Druckflüsigkeitsspeicher handelt, dient als Rückschlagventil in
diesem Sinne eine die Hilfskolbenstange S umschließende Manschettenlippendichtung
25, die in eine Aussparung des Kolbens 3 eingebaut ist. Diese Lippendichtung gibt
ein überströmen der Flüssigkeit aus der Stempeldruckkammer 15 in die Kammer 20 des
Zylinders 6 frei, sperrt aber einen Rückfluß aus der Kammer 20 in die Kammer 15.
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An Stelle einer solchen Lippendichtung könnte auch ein nur zur Kammer
20 öffnendes Überdruckventil vorgesehen werden.
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Ein Rückschlag- oder Überdruckventil dieser Art hat nicht unbedingt
einen Druckflüssigkeitsspeicher zur Voraussetzung, kommt vielmehr auch dann in Betracht,
wenn ein Druckluftspeicher vorgesehen ist. Das wäre beispielsweise dann der Fall,
wenn bei eingefahrenem Stempel (Fig. 1) die Kammer 20 im Zylinder 6 nicht auf ihrer
gesamten Länge, sondern nur auf einem Teil ihrer Länge mit Flüssigkeit gefüllt wäre.