DE1089348B - Drei- oder mehrteiliger hydraulischer Grubenstempel - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Weiterbildung und Verbesserung des drei- und mehrteiligen, hydraulischen Grubenstempels nach Patent 1 063 101, bei welchem eine Überdruckventilanordnung densDruck irnStempelinnern beim Beginn der Einsinkbewegung des zwisehen Außen- und Innenstempel angeordneten Teleskoprohres selbsttätig umgekehrt proportional zum Verhältnis der vom Stapelinnendruck beaufschlagten Kolbenflächen des Innenstempels und des Zwischenteleskop rohres ändert und dadurch den Einsinkwiderstand über den gesamten Einsinkhub konstant hält. Das Zwischenteleskoprohr ist dabei mit einem Boden versehen, um zwei druckdicht gegeneinander abgeschlossene Druckräume im Außen- und Innenstempel mit voneinander unabhängigen Überdruckventilen zu bilden, deren Ansprechdrücke den Kolbenflächen der Druckräume umgekehrt proportional sind. Zur Druckmittelzufuhr zu den beiden Druckräumen sind zwei parallel geschaltete Einlaßkanäle und an dem einen Einlaßkanal ein den Zwischenboden druckdicht durchdringendes Steigrohr erforderlich.

Die Verbesserung und Weiterbildung dieses drei- oder mehrteiligen hydraulischen Grubenstempels besteht erfindungsgemäß darin, daß der Stempel nur einen allen Stempeleinsinkstufen gemeinsamen Druckraum aufweist, in den zur Beaufschlagung der Überdruckventilanordnung mit dem Stempelinnendruck nur ein Druckkanal von außen her mündet. Dadurch ergeben sich wesentliche Vorteile: Während nach dem Hauptpatent zur Konstanthaltung des Einsinkwider-Standes im Stempel zwei oder mehr druckdicht abgeschlossene Druckräume mit je einem Überdruckventil und zwei oder mehr getrennten Druckmitteleinlässen und zur Schaffung getrennter Druckkammern ein oder mehrere Zwischenboden mit abgedichtet durch diese geführten Steigrohren erforderlich sind, fallen nach der Erfindung durch die Anordnung nur eines gemeinsamen Druckraumes im Stempel die Zwischenboden und Steigrohre weg, und es ist nur ein Druckmitteleinlaß erforderlich.

Der hydraulische Stempel nach dem Hauptpatent ist wegen der Notwendigkeit von Zwischenboden zur Schaffung getrennter Druckkammern mit je einem Überdruckventil, Steigrohren und getrennten Druckmitteleinlässen und den damit verbundenen konstruktiven Schwierigkeiten und der Notwendigkeit sorgfältiger Abdichtung der Druckkammern gegeneinander, ferner praktisch nur für dreiteilige Stempel, nämlich solche aus Außen- und Innenstempel und einem Zwischenteleskoprohr anwendbar, während der Stempel gemäß der Erfindung durch Fortfall getrennter Druckkammern und Zwischenboden und durch die Anordnung nur eines Druckmitteleinlasses und nur eines Druckkanals in besonders einfacher Drei- oder mehrteiliger hydraulischer
Grubenstempel

Zusatz zum Patent 1 063 101

Anmelder:
Gutehoffnungshütte Sterkrade

Aktienges ells chaf t,
Oberhausen (RhId.), Lipperfeld 1

Dr.-Ing. Rudolf Vogel, Oberhausen (Rhld.)-Sterkrade, ist als Erfinder genannt worden

Weise auch mehr als dreiteilig ausgebildet sein kann.

Die Überdruckventile sind erfindungsgemäß wie der zu ihnen aus dem gemeinsamen Druckraum des Stempels führende Druckkanal vorzugsweise im bzw. am Stempelkopf vorgesehen. Auch das bedeutet eine wesentliche Vereinfachung und Verbesserung gegenüber dem Hauptpatent.

Die Überdruckventile, welche das Produkt aus Druck und Kolbenfläche im gesamten Einsinkbereich des Stempels automatisch konstant halten, sind entweder parallel geschaltete Einzelventile mit unterschiedlichem Ansprechdruck oder auch zu einem je nach der Zahl der Teleskopkolben zwei- oder mehrstufigen Gesamtventil vereinigt.

In der zweiten Ausführungsart der Erfindung hält das zwei- oder mehrstufige Überdruckventil das Produkt aus Druck und Kolbenfläche erfindungsgemäß dadurch im gesamten Einsinkbereich konstant, daß der Druck im Druckkanal auf die Stirnfläche eines Ventilkörpers wirkt, der mittels einer auf den Einsinkwiderstand des ersten Stempelkolbens abgestimmten Federkraft auf seinen Sitz gedruckt wird, und von dem Druckkanal je nach der Anzahl der Teleskopkolben zu abgesetzten Ringflächen des Ventilkörpers ein oder mehrere Zweigkanäle führen, die während des Einsinkhubes des ersten Kolbens durch Rückschlagventile gesperrt sind und sich am Ende des Einsinkhubes des ersten und der folgenden Kolben nacheinander automatisch öffnen. Durch die Beaufschlagung der abgesetzten Ringflächen des Ventilkörpers wird die auf das Ventil wirkende Öffnungskraft jeweils gesteigert bzw. die Schließkraft des Ventils um

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so viel gemindert, daß das Produkt aus Druck und Fläche und damit der Einsinkwiderstand des Stempels konstant bleibt. Das automatische Öffnen der zu den abgesetzten Ringflächen des Ventilkörpers führenden Zweigkanäle am Ende des Einsinkhubes des jeweiligen Kolbens erfolgt erfindungsgemäß dadurch, daß die Rückschlagventile nach unten vorstehende Stößel aufweisen, die am Ende des Einsinkhubes der einzelnen Kolben mit der oberen Stirnfläche des jeweils folgenden Kolbens zum Anschlag kommen und eingedrückt werden: Die Teleskopkolben lösen demnach jeweils am Ende ihres Einsinkhubes die Druckumsteuerung zur Konstanthaltung des Einsinkhubes zwangläufig aus.

Weitere Einzelheiten der Erfindung gehen aus der Zeichnung hervor, welche mehrere Ausführungsbeispiele veranschaulicht. Es zeigt

Fig. 1 einen hydraulischen Grubenstempel gemäß der Erfindung mit zwei Teleskopkolben in abgebrochener Darstellung im Längsschnitt nach Linie I-I der Fig. 2,

Fig. 2 eine Draufsicht auf den Kopf des Stempels der Fig. 1,

Fig. 3 schematisch im Längsschnitt einen vierteiligen, also mit drei Teleskopkolben ausgerüsteten Grubenstempel,

Fig. 3 a eine Draufsicht auf den Stempelkopf der Fig. 3 mit schematisch angedeuteter Lage von zwei Rückschlagventilen,

Fig. 4 ein dreistufiges Überdruckventil für Stempel mit drei Teleskopkolben,

Fig. S eine andere Ausführung des Überdruck- bzw. Rückschlagventils,

Fig. 6 eine schematische Darstellung einer anderen Ventilanordnung.

Der in den Fig. 1 und 2 dargestellte Teleskopstempel ist dreiteilig ausgebildet und besteht in den Hauptteilen aus einem Zylinder 1, zwei Teleskopkolben 2 und 3 und einem an dem Innenkolben 2 befestigten Stempelkopf 5. Der Stempelkopf 5 enthält einen Druckkanal 6, der zu einem ebenfalls am oder im Stempelkopf vorgesehenen zweistufigen Überdruckventil 7 führt, welches das Produkt aus Druck und Kolbenfläche und damit den Einsinkwiderstand im gesamten Einsinkbereich der Kolben 2 und 3 konstant hält. Der Stempel hat eine gemeinsame Druckkammer mit nur einem Druckmitteleinlaß. Der Druck im Kanal 6 wirkt auf die Stirnfläche 8 eines Ventilkörpers 9, der mittels einer Feder oder eines Satzes von Tellerfedern 10 auf seinen Sitz gepreßt wird. Die Größe der beaufschlagten Fläche 8 des Ventilkörpers 9 und die Schließkraft der Feder 10 sind auf den Einsinkwiderstand des Kolbens 2 mit der Kolbenfläche F1 abgestimmt. Ein zweiter Kanal 11 im Stempelkopf 5 führt zu einer abgesetzten Ringfläche 12 am Ventilkörper 9. Eine zwischen dem Druckkanal 6 und dem Zweigkanal 11 vorgesehene \^rerbindung ist während der ersten Einsinkstufe, d. h. während des Einsinkens des inneren Kolbens 2, durch ein Rückschlagventil 13 gesperrt. Dieses Rückschlagventil wird automatisch geöffnet, sobald) der Stempelkopf 5 am Ende des Einsinkweges des Kolbens 2 auf die obere Stirnfläche des zweiten Kolbens 3 trifft und dabei einen am Rückschlagventil 13 vorgesehenen Stößel 14 eindrückt. Tn Fig. 1 ist der Stempel in einer Stellung kurz vor dem Ende des Einsinkhubes des Kolbens 2 dargestellt.

Wenn das Rückschlagventil 13 geöffnet ist, wird dem Druckmittel im Druckkanal 6 der Weg zu der abgesetzten Ringfläche 12 am Ventilkörper 9 freigegeben mit der Wirkung, daß die auf die Stirnfläche8 des Ventilkörpers wirkende Öffnungskraft vergrößert und die von der Feder 10 erzeugte Schließkraft um so viel gemindert wird, daß das Produkt aus Druck im Stempel und der nunmehr wirksamen größeren Kolbenfläche F 2 und entsprechend der Einsinkwiderstand konstant bleibt.

In den Fig. 3, 3 a und 4 ist .ein vierteiliger Teleskopstempel aus Zylinder 1 und Kolben 2, 3 und 4 mit den Kolbenflächen Fl, F 2, F 3 dargestellt. Im Stempelkopf, der in Fig. 3 als Deckel 5 dargestellt ist, ist wiederum ein Druckkanal 6 vorgesehen, der zu einem in diesem Falle dreistufigen Überdruckventil 7 (Fig. 4) führt. Außer dem in dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 und 2 vorhandenen Zweigkanal 11, der zur abgesetzten Ringfläche 12 am Ventilkörper 9 führt, ist — wie aus Fig. 4 hervorgeht — ein zweiter Zweigkanal 15 vorgesehen, der zu einer zweiten abgesetzten Ringfläche 16 des Ventilkörpers 9 führt, die nach Maßgabe des Unterschiedes zwischen den Kolbenflächen F 2 und F 3 der Teleskopkolben 3 und 4 größer als die erste abgesetzte Ringfläche 12 ist. Auch dem zweiten Zweigkanal 15 ist ein Rückschlagventil 13' zugeordnet, das in Fig. 3 a nur schematisch angedeutet und am Stempelkopf oder -deckel 5 so angeordnet ist, daß es erst nach dem Einsinken des zweiten Teleskopkolbens 3 in der gleichen Weise wie das Rückschlagventil 13, nämlich durch Eindrücken eines Stößels 14 durch die obere Stirnfläche des dritten Kolbens 4 selbsttätig geöffnet wird.

In den Ausführungsbeispielen der Fig. 1 bis 4 sind außer dem zwei- oder mehrstufigen Überdruckventil 7 ein oder mehrere besondere Rückschlagventile 13 vorgesehen, welche sich am Ende der Einsinkstufe der Teleskopkolben automatisch öffnen. Das Überdruckventil mit stufenweise selbsttätig veränderlichem Ansprechdruck kann aber auch mit dem Rückschlagventil zu einem Arbeitsventil vereinigt sein. Fig. 5 veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel für ein solches Ventil, bei welchem durch zwangläufige Änderung der Federvorspannung am Ende der jeweiligen Einsinkstufe der Ansprechdruck in dem erforderlichen Maß geändert wird.

Das im Stempelkopf 5 vorgesehene Ventil hat einen als Kegel ausgebildeten Ventilkörper 17, der unter dem Einfluß einer Feder 18 die Verbindung 19 zum Druckraum in der ersten Einsinkstufe des Stempels sperrt. Der vorstehende Stößel 14, der am Ende der ersten Einsinkstufe durch die obere Stirnfläche des zweiten Kolbens 3 eingedrückt wird, trägt ein Widerlager 20, das unter dem Einfluß einer stärkeren Feder 21 in Anlage an einem Widerlager des Ventilgehäuses gehalten wird und beim Eindrücken des Stößels 14 und unter stärkerer Spannung dieser Feder 21 die Schließkraft der Ventilschließfeder 18 herabsetzt. Diese Minderung der Schließkraft der Feder 18 wirkt sich als Herabsetzung des im Stempel als Einsinkwiderstand wirkenden Druckes, und zwar wie in den früher beschriebenen Ausführungsbeispielen in dem Sinne aus, daß im gesamten Einsinkbereich des Stempels das Produkt aus Druck und Kolbenfläche, also der Einsinkwiderstand, konstant bleibt.

Es ist auch möglich, im oder am Stempelkopf zwei oder mehr voneinander unabhängige Überdruckventile vorzusehen, die parallel geschaltet sind und nach Maßgabe der jeweiligen Änderung der Teleskopkolbenflächen voneinander verschiedene Ansprechdrücke haben. In Fig. 6 ist ein Ausführungsbeispiel für diese Ausführungsart der Erfindung mit zwei Überdruckventilen für dreiteilige Teleskopstempel schematisch dargestellt. In der Verbindungsleitung 19 zum Druck-

raum des Stempels führen Zweigleitungen 22, 23 zu zwei Überdruckventilen Ί, T, von denen das Überdruckventil 7' einen kleineren Ansprechdruck als das Überdruckventil 7 hat. In der Leitung 23 zu dem Überdruckventil T ist ein Rückschlagventil 13 eingebaut, das während der ersten Einsinkphase, also während des Einsinkens des Innenkolbens 2, den Zutritt des Druckmittels zu dem Überdruckventil T sperrt, so daß in dieser Phase nur das Überdruckventil 7 mit dem größeren Ansprechdruck wirksam ist. Mit dem Beginn der zweiten Einsinkphase, also am Ende des Einsinkhubes des Teleskopkolbens 2, wird wie im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 das Rückschlagventil 13 automatisch, geöffnet, so daß von diesem Zeitpunkt ab nur noch das Überdruckventil T mit dem kleineren Ansprechdruck wirksam ist. Diese Ventilanordnung ist natürlich auch für mehr als dreiteilige Teleskopstempel, beispielsweise für Stempel gemäß Fig. 3, anwendbar. Es ändert sich dann nur die Zahl der Überdruckventile mit unterschiedlichem Ansprechdruck. ao

Allen dargestellten Ausführungsbeispielen ist gemeinsam, daß das Einsinken der jeweiligen Teleskopkolben, und zwar ihre Bewegung am Ende ihres Einsinkhubes, dazu benutzt wird, die Druckumsteuerung zur Konstanthaltung des Einsinkwiderstandes im gesamten Einsinkbereich des Stempels auszulösen. Es ist im Rahmen der Erfindung aber auch möglich, den Einsinkwiderstand gegen Ende jeder Einsinkphase vorübergehend ansteigen zu lassen, um von diesem Druckanstieg die erforderliche Druckumsteuerung abzuleiten. Für eine solche Umsteuerung genügt eine nur kleine Druckdifferenz (zwischen der vorübergehend angestiegenen Kraft und dem konstant zu haltenden Einsinkwiderstand), so daß beim Übergang von der einen zur folgenden Einsinkstufe nur eine unbedeutende und kurzzeitige Änderung des Einsinkwiderstandes auftritt.

Schließlich kann die Druckumsteuerung am Ende jeder Einsinkstufe auch von der Abnahme des Anlagedruckes des jeweiligen Teleskopkolbens gegen Ende jeder Einsinkphase abgeleitet werden. In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 wirkt auf den Teleskopkolben 3 von unten her eine nach oben gerichtete Kraft, die sich aus dem im Stempel herrschenden Druck und der Differenz der beiden Teleskopkolbenflächen ergibt. Diese Kraft drückt den unteren Kolbenringansatz des Kolbens 3 gegen den Anschlagring des Zylinders 1. Am Ende der Relativbewegung zwischen Kolben 2 und Kolben 3, also am Ende der ersten Einsinkstufe', tritt eine Abnahme dieses Anlagedruckes bis auf Null ein, die zur Druckumsteuerung benutzt werden kann.

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Drei- oder mehrteiliger hydraulischer Grubenstempel nach Patent 1 063 101 mit einer Überdruckventilanordnung, die das Produkt aus Druck- und Kolbenfläche und damit den Einsinkwiderstand des Stempels im gesamten Einsinkbereich konstant hält, dadurch gekennzeichnet, daß zur Beaufschlagung der Überdruckventilanordnung mit dem Stempelinnendruck nur ein Druckkanal von außen in einen allen Stempeleinsinkstufen gemeinsamen Druckraum des Stempels mündet.

2. Grubenstempel nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein nach Maßgabe der Stempeleinsinkstufen mehrstufiges Überdruckventil.

3. Grubenstempel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Überdruckventilanordnung am oder im Stempelkopf vorgesehen ist.

4. Grubenstempel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck in dem zu dem Überdruckventil führenden Kanal im Stempelkopf auf die Stirnfläche eines Ventilkörpers wirkt, der mittels einer auf den Einsinkwiderstand des ersten Teleskopkolbens abgestimmten Federkraft auf seinen Sitz gedrückt wird, und von dem Druckkanal im Stempelkopf je nach der Anzahl der Teleskopkolben zu abgesetzten Ringflächen des Ventilkörpers ein oder mehrere Zweigkanäle führen, die während des Einsinkhubes des ersten Teleskopkolbens durch Rückschlagventile gesperrt sind und sich am Ende des Einsinkhubes des ersten und der folgenden Teleskopkolben nacheinander automatisch öffnen.

5. Grubenstempel nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur stufenweise selbsttätigen Änderung des Anisprechdrucks des Überdruckventils die Vorspannung und damit die Schließkraft einer Ventilschließfeder am Ende jeder Einsinkstufe nach Maßgabe des im Stempel herrschenden Druckes herabgesetzt wird.

6. Grubenstempel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Überdruckventil einen während der ersten Einsinkstufe die Verbindung zum Druckraum des Stempels unter dem Einfluß einer Schließfeder sperrenden Ventilkörper und ein unter der Wirkung einer zweiten, stärkeren Feder stehendes Widerlager für die Ventilschließfeder aufweist, welches am Ende der ersten Einsinkstufe durch zwangläufige Verschiebung entgegen der Wirkung seiner Feder die Schließkraft der Ventilschließfeder herabsetzt.

7. Grubenstempel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehr voneinander unabhängige Überdruckventile vorgesehen sind, die parallel geschaltet sind, nach Maßgabe der jeweiligen Änderungen der Teleskopkolbenflächen voneinander verschiedene Ansprechdrücke haben und von Einsinkstufe zu Einsinkstufe nacheinander zwangläufig in Wirkung treten.

8. Grubenstempel nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Teleskopkolben jeweils am Ende ihres Einsinkhubes die Druckumsteuerung zur Konstanthaltung des Einsinkwiderstandes zwangläufig auslösen.

9. Grubenstempel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zunächst gesperrten Ventile am Ende jeder Einsinkstufe dadurch automatisch geöffnet werden, daß an den Ventilkörpern vorgesehene Stößel mit der oberen Stirnfläche der Teleskopkolben zum Anschlag kommen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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