DE1121007B - Hydraulischer Grubenstempel od. dgl. Stuetzvorrichtung - Google Patents

Description

DEUTSCHES

PATENTAMT

ANMELDETAG:

BEKANNTMACHUNG DER ANMELDUNG UNDAUSGABE DER AUSLEGESCHRIFT:

C 10235 VIa/5c

9. NOVEMBER 1954 4. JANUAR 1962

Die Erfindung bezieht sich auf Grubenstempel oder dergleichen Stützvorrichtungen, die hauptsächlich dazu bestimmt sind, in Kohlengruben das Hangende zu unterstützen, die sich jedoch auch für andere Zwecke verwenden lassen.

Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Stempel zu schaffen, der sich selbsttätig an das Hangende einer Grube anlegt, und ein weiterer Zweck der Erfindung besteht in der Schaffung eines Stempels, der beim Aufbringen einer vorbestimmten Last automatisch nachgibt. Ferner sieht die Erfindung ein von außen unabhängiges Aggregat vor, das anfänglich mit einer Flüssigkeit und mit verdichteter Luft aufgeladen werden kann, um dann, abgesehen von den noch zu behandelnden betriebsmäßigen Einstellungen, gebrauchsfertig zu sein. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines Stempels, der sich selbständig mit einem neuen Energievorrat versehen kann, d. h. der die Fähigkeit besitzt, die durch eine gegenseitige Annäherung des Hangenden und des Liegenden erzeugte natürliche Energie zu speichern und diese Energie zum erneuten Einstellen bei wiederholter Verwendung zu benutzen. Es ist bereits ein Grubenstempel bekannt, der zwei teleskopartig gegeneinander bewegliche Bauteile aufweist, die eine Druckkammer von veränderlichem Rauminhalt umschließen, von außen steuerbare Mittel zum Einleiten von Druckflüssigkeit in die Kammer zum Zweck des Ausfahrens des Stempels, ein Druckentspannungsventil, durch welches bei einem vorbestimmten Druck Flüssigkeit aus der Druckkammer entweichen kann, sowie ein von außen steuerbares Ventil, das es ermöglicht, Flüssigkeit aus der Druckkammer entweichen zu lassen, um den Stempel einzufahren.

Der Grubenstempel gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die beiden rohrförmigen, teleskopartig gegeneinander beweglichen Bauteile mit Querwänden versehen sind, um jeweils in jedem Bauteil eine Kammer von konstantem Volumen und zwisehen den so gebildeten Kammern konstanten Volumens eine Kammer von veränderbarem Volumen zu bilden, die ihrerseits eine Druckkammer zum Ausfahren des Stempels bildet, wobei eine der Kammern von konstantem Volumen einen Flüssigkeitsdruckspeicher mit einem Gasraum und einem Flüssigkeitsraum bildet und ein von außen steuerbares Ventil aufweist, durch das Druckflüssigkeit aus der Druckspeicherkammer in die Druckkammer geleitet werden kann, um den ausschiebbaren Stempel auszufahren, und daß das Entlastungsventil so ausgebildet ist, daß es Flüssigkeit aus der Druckkammer bei einem vor-Hydraulischer Grubenstempel od. dgl. Stützvorrichtung

Anmelder: Coal Industry (Patents) Limited, London

Vertreter: Dr.-Ing. F. Wuesthoff, Dipl.-Ing. G. Puls und Dipl.-Chem. Dr. rer. nat. E. Frhr. v. Pechmann, Patentanwälte, München 9, Schweigerstr. 2

Beanspruchte Priorität: Großbritannien vom 12. November 1953 (Nr. 31 376)

Keith Shaw, Sherwood, Nottingham, Nottinghamshire, und William John Adcock, Radcliffe Hall, Nottinghamshire (Großbritannien), sind als Erfinder genannt worden

bestimmten Druck in die Druckspeicherkammer zurückströmen läßt, während die andere Kammer von konstantem Volumen einen Flüssigkeits-Vorratsbehälter bildet und mit einem von außen steuerbaren Löseventil ausgerüstet ist, durch welches Flüssigkeit aus der Druckkammer in den Vorratsbehälter strömen kann, um den Druck in der Druckkammer zu entspannen und so den Stempel zu lösen.

Die soeben beschriebene Konstruktion ermöglicht es in Anbetracht der Tatsache, daß die Flüssigkeit in der Druckkammer praktisch unzusammendrückbar ist, daß der Stempel schwere Lasten trägt, obwohl der Stempel mit Luft unter einem vergleichsweise mäßigen Druck aufgeladen werden kann, um ein selbsttätiges Setzen des Stempels zu ermöglichen, wenn das betreffende Steuerventil geöffnet wird. Die dann durch das Hangende auf den Stempel wirkenden Kräfte können zu sehr hohen Flüssigkeitsdrücken in der Druckkammer führen, doch wird durch das Entlastungsventil ermöglicht, daß der Stempel bei einem vorbestimmten Druck automatisch nachgibt, um zu verhindern, daß die Drücke in der Druckkammer übermäßig hoch werden. Das Entspannungsventil ist vorzugsweise mit einer Einstellvorrichtung versehen, die sich nur mit Hilfe eines für diesen Zweck bestimmten Schlüssels betätigen läßt, um unbefugtes

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Hantieren mit dem Ventil oder versehentliche Veränderungen der Einstellung zu verhindern.

Das Entlastungsventil kann ein gleitend bewegliches Ventilsitzteil umfassen, das dem Flüssigkeitsdruck innerhalb der Druckkammer ausgesetzt ist und durch diesen Druck entgegen der Kraft einer Vorspannfeder derart bewegt werden kann, daß die Lage des gleitend beweglichen Ventilsitzteils eine Funktion des Flüssigkeitsdruckes ist, und es kann eine einstellbare Nadel vorgesehen sein, durch welche bei einer durch die Einstellung der Nadel vorher bestimmten Stellung des gleitend beweglichen Ventilsitzteils von diesem Ventilsitzteil ein Verschlußteil entgegen der Wirkung des Flüssigkeitdruckes abgehoben wird. Das erwähnte Verschlußteil kann auch mit einem feststehenden Ventilsitzteil zusammenwirken, um ein Rückschlagventil zu bilden, welches ein Strömen von Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsdruckakkumulator in die Druckkammer verhindert. Eine zweite Nadel kann vorgesehen sein, um das Verschlußteil gegen- ao über dem feststehenden Ventilsitzteil zu verschieben, um zu ermöglichen, daß Flüssigkeit aus dem Akkumulator in die Druckkammer gelangt, um zu erlauben, daß sich der Stempel durch eine automatische Einstellbewegung an das Hangende anlegt.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Fig. 1 ist eine teilweise als Schnitt gezeichnete Ansicht eines erfindungsgemäßen Stempels;

Fig. 2 ist ein in größerem Maßstab gezeichneter Schnitt durch das zum Setzen und Rauben dienende Ventil;

Fig. 3 zeigt in einer teilweise als Schnitt gezeichnete Seitenansicht eine abgeänderte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Stempels.

Der in Fig. 1 dargestellte Stempel umfaßt zwei rohrförmige, teleskopartig gegeneinander bewegliche Bauteile 1 und 2 aus Stahl; die Durchmesser und Wandstärken dieser Bauteile sind so gewählt, daß die Bauteile den erforderlichen Drücken standhalten. Während des Gebrauchs des Stempels liegt das Rohr 1 oben; es besitzt einen kleineren Durchmesser und gleitet teleskopartig innerhalb des rohrförmigen Bauteils 2. Die beiden rohrförmigen Bauteile 1 und 2 sind an ihren äußeren Enden verschlossen, und das innere Ende des Bauteils 1 ist durch eine Wand 3 abgeschlossen, die einen Dichtungsring 3 α aus Leder oder einem anderen geeigneten Material trägt. Ferner ist an der Wand 3 ein Stempel-Löseventil 4 vorgesehen, das mit einem Ventilsitz 5 zusammenwirkt und auf einem Schaft 6 sitzt, der sich in Längsrichtung bewegen kann, um die Betätigung des Ventils 4 mit Hilfe einer Einrichtung zu ermöglichen, welche einen außenliegenden Betätigungsknopf 7 umfaßt. Bei einer alternativen Ausführungsform (nicht dargestellt) kann der Knopf 7 durch einen Hebel ersetzt sein.

Das untere rohrförmige Bauteil 2 besitzt zwischen seinen Enden eine Trennwände, die das Bauteil2 in zwei Kammern 9 und 10 unterteilt, wobei die untere Kammer 9 einen Flüssigkeitsdruckakkumulator bildet, während die obere Kammer 10 eine Druckkammer von veränderlichem Volumen darstellt; eine Wand der zuletzt genannten Kammer wird durch die Wand 3 des gegenüber dem Bauteil 2 verschiebbaren Bauteils 1 gebildet. Gemäß der weiter unten gegebenen Beschreibung wird aus der Kammer 9 Druckflüssigkeit in die Druckkammer 10 eingeleitet, um den Stempel einzustellen bzw. ihn an der zu tragenden Last anzusetzen. Das Innere des rohrförmigen Bauteils 1 bildet eine Kammer 11 konstanten Volumens, die als Aufnahmebehälter für die aus der Druckkammer 10 entweichende Flüssigkeit dient, wenn der Stempel durch Betätigung des Stempellöseventils 4 geraubt wird. Die Kammer 11 von konstantem Volumen ist mit einer Belüftungsöffnung 11 α versehen, um zu ermöglichen, daß Luft angesaugt oder ausgestoßen wird, wenn Flüssigkeit aus der Kammer 11 austritt oder in die Kammer strömt.

Die Akkumulatorkammer 9, die ebenfalls ein konstantes Volumen besitzt, enthält eine bestimmte Menge verdichteter Luft, die in einem Balg 12 aus einem geeigneten biegsamen Material, z. B. aus Polyvinylchlorid, enthalten ist. Gemäß der weiter unten gegebenen Beschreibung kann alternativ ein schwimmender Kolben mit geeigneten Dichtungsmanschetten verwendet werden, um die verdichtete Luft von der Flüssigkeit zu trennen. Ferner ist bei 13 eine Luftdruckmeßstelle vorgesehen, an die ein Meßgerät angeschlossen werden kann, um den Luftdruck innerhalb des Balges abzulesen; an diese Meßstelle kann auch eine Luftzuführungsleitung angeschlossen werden, damit man den Luftdruck mittels einer mit der Hand oder mechanisch betätigten Pumpe erhöhen kann. Der verbleibende Raum innerhalb der Akkumulatorkammer 9 wird von einer Betätigungsflüssigkeit ausgefüllt, bei welcher es sich um öl oder eine Mischung aus Wasser und einem wasserlöslichen öl handeln kann; im letzteren Fall kann das Mischungsverhältnis annähernd 20:1 betragen. Ein Rohr 14 innerhalb der Kammer 9 führt zu einem kombinierten Setz- und Überdruckventil 15, das durch die Trennwände unterstützt wird.

Weitere Einzelheiten des Ventils 15 sind aus Fig. 2 ersichtlich; dieses Ventil umfaßt eine Führung 15 für ein gleitend bewegliches Ventilsitzteil 16. Letzteres weist einen Sitz 17 für eine Ventilkugel 18 auf und ist über eine Bohrung 19 dem Druck der Flüssigkeit in der Druckkammer 10 ausgesetzt; die Bohrung 19 ist in einem feststehenden Ventilsitzteil 20 vorgesehen, das eine Sitzfläche 21 aufweist, die ebenfalls mit der Ventilkugel 18 zusammenwirken kann. Der Druck der in der Bohrung 19 enthaltenen Flüssigkeit wirkt auf die Ventilkugel 18 sowie auf das gleitend bewegliche Ventilsitzteil 16 und drückt letzteres gemäß Fig. 2 entgegen der Wirkung einer schraubenförmigen Druckfeder 22 nach links, so daß die Lage des Ventilsitzteils 16 eine Funktion des Druckes der Flüssigkeit innerhalb der Druckkammer 10 ist. Da die Flüssigkeit in der Druckkammer 10 praktisch unzusammendrückbar ist, können die Drücke, die durch die Belastung des oberen Endes des Bauteils 1 durch das Hangende hervorgerufen werden, erhebliche Werte annehmen. Um zu verhindern, daß diese Drücke übermäßig groß werden, ist eine Nadel 23 vorgesehen, die so angeordnet ist, daß sie die Ventilkugel 18 bei einer vorbestimmten Stellung des gleitend beweglichen Teils 16 von ihrem Sitz 17 abhebt; dieses Abheben erfolgt somit bei einem vorbestimmten Wert des Flüssigkeitsdruckes in der Kammer 10. Die Nadel 23 ist bei 24 in die Seitenwand des Bauteils 2 eingeschraubt; ihr äußeres Ende ragt durch eine Dichtungsmanschette 25 hindurch in eine Ausnehmung 26 an der Außenseite des Bauteils 2, so daß die Nadel 23 mit Hilfe eines für diesen Zweck beigefügten geeigneten Schlüssels axial verstellt werden kann, um

das Ventil so einzustellen, daß es zum Zweck der Druckverminderung bei einem vorbestimmten Druck der Flüssigkeit in der Druckkammer 10 Flüssigkeit austreten läßt. Die austretende Flüssigkeit entweicht durch eine Bohrung 27, in der die Feder 22 angeordnet ist, sowie durch das Rohr 14, welches die Flüssigkeit in die Akkumulatorkammer9 zurückleitet.

Wenn in der Kammer 10 kein Flüssigkeitsdruck herrscht, wird die Ventilkugel 18 durch den Druck der Flüssigkeit in der Akkumulatorkammer 9, der sich auf das Rohr 14 und die Bohrung 27 auswirkt, gegen den feststehenden Ventilsitz 21 gedrückt, so daß normalerweise ein Strömen von Flüssigkeit aus der Kammer 9 in die Kammer 10 verhindert wird. Somit kann man den Luftbalg 12 mit verdichteter Luft füllen, um den Stempel so vorzubereiten, daß er sich selbsttätig setzt, wenn die Kugel 18 von dem Sitz 21 abgehoben wird. Um die Kugel 18 zu diesem Zweck zu bewegen, ist innerhalb der Bohrung 19 eine Nadel 30 vorgesehen, die bei 31 in die Seitenwand des Bauteils 2 eingeschraubt ist und sich durch eine Dichtungsmanschette 32 zur Außenseite des Bauteils 2 erstreckt, wo die Nadel in einem Betätigungsknopf 33 endet.

Um den Stempel zur Verwendung vorzubereiten, wird der Balg 12 oder bei der noch zu beschreibenden alternativen Ausführungsform die Luftkammer mit Abdichtung durch einen schwimmenden Kolben mit Luft vom gewünschten Druck gefüllt, wodurch der Druck der Flüssigkeit in der Akkumulatorkammer9 erhöht wird, so daß sich die Ventilkugel 18 an den Sitz 21 anlegt; das Raubventil 4 ist dabei geöffnet, und der Stempel befindet sich im eingefahrenen Zustand, wobei die Bauteile 1 und 2 ineinandergeschoben sind, so daß man den Stempel entsprechend dem Abstand zwischen dem Hangenden und dem Boden an die Verwendungsstelle bringen kann.

Wenn der Stempel in Gebrauch genommen werden soll, bringt man ihn in die gewünschte Lage unterhalb des Hangenden, wobei das Setz- bzw. Überdruckventil durch Verstellen der Nadel 23 so eingestellt ist, daß es bei dem gewünschten Druck anspricht, während das Ventil 4 geschlossen ist; dann dreht man den Betätigungsknopf 33, um die Nadel 30 vorzuschieben, so daß die Kugel 18 von ihrem Sitz abgehoben wird. Daraufhin strömt Druckflüssigkeit aus der Kammer 9 durch das Ventil 15 in die Druckkammer 10, so daß sich das Bauteil 1 hebt; der Stempel stellt sich somit automatisch gegenüber dem Hangenden ein. Alternativ kann man den Stempel zuerst mit der Hand vom Hangenden bis zum Boden ausfahren, wobei das Ventil 4 geöffnet ist; nachdem das Ventil 4 dann geschlossen worden ist, kann der Stempel automatisch bis zur festen Anlage ausgefahren werden, indem man den Knopf 33 betätigt, um den in der Kammer 9 herrschenden Druck auf die Kammer 10 wirken zu lassen. Der Stempel kann dann die Last des Hangenden tragen, denn jede auf das Bauteil aufgebrachte Last steigert den Druck in der Druckkammer 10 und hält so die Kugel 18 in Berunning mit dem Sitz 17, so daß ein Entweichen von Flüssigkeit aus der Druckkammer verhindert wird. Wenn die Last des Hangenden so groß wird, daß der Druck in der Druckkammer 10 über den mittels des Ventils 15 eingestellten Wert steigt, d. h. über den mittels der Nadel 23 eingestellten Wert, so verschiebt sich das Ventilsitzteil 16, wobei die Ventilkugel 18 durch die Nadel 23 abgehoben wird, so daß Flüssigkeit in die Akkumulatorkammer 9 zurückströmen kann.

Aus der vorstehenden Beschreibung ist zu erkennen, daß die Erfindung ein von außen unabhängiges Aggregat vorsieht, sowie einen Stempel, der sich selbsttätig gegen das Hangende ausfährt und beim Aufbringen übermäßig großer Lasten automatisch nachgibt.

Fig. 3 zeigt einen Stempel, der allgemein dem bereits beschriebenen ähnelt, bei dem jedoch verschiedene Abänderungen vorgesehen sind; ähnliche Teile der beiden dargestellten Ausführungsbeispiele sind jeweils durch die gleichen Bezugsziffern gekennzeichnet.

Der in Fig. 3 veranschaulichte Stempel umfaßt einen Hebel 35 zur Betätigung der Stange 6 und des Ventils 4 und an dem Bauteil 1 ist ein Anschlag 37 befestigt, um die mögliche Zusammendrückung des Stempels zu begrenzen. In der Wand 3 ist ein Überdruckventil 38 vorgesehen, durch welches Flüssigkeit aus der Kammer 10 unmittelbar in die Kammer 11 gelangen kann, wenn der Druck in der Kammer 10 einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet. Innerhalb des Bauteils 2 ist ein schwimmender Kolben 40 angeordnet, und in der Kammer 12 unterhalb dieses schwimmenden Kolbens befindet sich verdichtete Luft; ein Anschlag41 am unteren Ende der Kammer 12 verhindert, daß der Kolben 40 zu weit absinkt, und ein Lufteinlaßventil 13 ist in der Wand des Bauteils 2 so angeordnet, daß Luft unterhalb des Kolbens 40 eingeleitet werden kann, selbst wenn sich der Kolben in seiner tiefsten Stellung befindet. Die Kammer 9 oberhalb des Kolbens 40, die Kammer 10 und ein Teil des Vorratsbehälters 11 sind mit einer Flüssigkeit, z. B. Öl oder einem Gemisch von wasserlöslichem Öl und Wasser gefüllt. Dieser Stempel wird in der gleichen Weise betätigt und arbeitet in der gleichen Weise wie der weiter oben beschriebene Stempel.

An den beschriebenen Ausführungsbeispielen können die verschiedensten Abänderungen vorgenommen werden, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Beispielsweise kann das untere rohrförmige Bauteil 2 mit einem äußeren Gehäuse ausgerüstet sein, um das Bauteil 2 gegen Beschädigungen zu schützen. Ferner können Änderungen hinsichtlich der räumlichen Anordnung der verschiedenen Teile vorgenommen werden; beispielsweise können die Akkumulatorkammer und der Flüssigkeitsvorratsbehälter in umgekehrter gegenseitiger Lage angeordnet sein; ferner kann das Ventilaggregat 15 senkrecht stehen.

Die Luftzuführungseinrichtung 13 kann ein Abblaseventil umfassen, das bei einem vorbestimmten Druck in Tätigkeit tritt, um zu gewährleisten, daß der Druck innerhalb der Luftkammer nicht über den gewünschten Grenzwert hinaus ansteigt.

Ferner lassen sich vier Stempel der beschriebenen Art oder eine beliebige andere Anzahl solcher Stempel an einem Kohlenstoß zur Herstellung eines Ausbaurahmens verwenden.

Claims (6)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Hydraulischer Grubenstempel oder dergleichen Stützvorrichtung, bei dem der Unterstempel durch eine Querwand in eine nach oben durch den Kolben des Oberstempels begrenzte Arbeits- oder Druckkammer und Flüssigkeitsaufnahmekammer unterteilt ist, welche durch einen schwimmend geführten Kolben od. dgl. von

einem Preßluftraum getrennt ist, wobei durch die Preßluft im Preßluftraum die Flüssigkeit beim Setzen des Stempels über ein von außen betätigbares Ventil in die Arbeitskammer gedrückt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Oberstempel

(I) zur Bildung einer Rüssigkeitssammelkammer

(II) hohl ausgebildet ist und über ein von außen betätigbares Ventil (4) mit dem Druckraum (10) in Verbindung gebracht werden kann und daß die Druckkammer (10) zwischen der Sammelkammer (11) im Oberstempel und der als hydraulischer Druckspeicher ausgebildeten Flüssigkeitsaufnahmekammer (9) im Unterstempel (2) über ein vorzugsweise von außen einstellbares Überdruckventil (16, 18, 23) derart in Verbindung steht, daß beim Absinken des Hangenden und Ansteigen des Druckes in der Druckkammer Flüssigkeit aus dieser Kammer gegen den Druck der vorgespannten Preßluft in dem abgeschlossenen Preßluftraum (12) in die Flüssigkeitsaufnahmekammer (9) gelangen kann.

2. Stempel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das von außen betätigbare Ventil, durch welches beim Setzen des Stempels die Flüssigkeitsaufnahmekammer (9) mit der Druckkammer (10) verbunden werden kann, als von außen zu lüftendes Rückschlagventil (18, 21) ausgebildet ist, derart, daß normalerweise ein Entweichen von Flüssigkeit aus dem Druckspeicher (9) in die Druckkammer (10) verhindert ist.

3. Stempel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper des Überdruckventils (17, 18) und der Ventilkörper des Rück-

schlagventils (18, 21) aus einem gemeinsamen, zwischen den hintereinandergeschalteten Ventilsitzen (17,21) frei schwimmend angeordnetem Bauteil (18) besteht.

4. Stempel nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Überdruckventil (17, 18) zugeordnete Ventilsitz an einem verschiebbaren Ventilsitzteil (16) vorgesehen ist, der auf seiner einen Seite dem in der Druckkammer (10) herrschenden Druck ausgesetzt ist und durch diesen Druck entgegen der Kraft einer Vorspannfeder (22) derart bewegt wird, daß die Lage des Ventilsitzteiles eine Funktion des Flüssigkeitsdruckes ist.

5. Stempel nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine von außen einstellbare Nadel (23), die den Ventilkörper (18) entgegen der Wirkung des Flüssigkeitsdruckes von dem verschiebbaren Ventilsitz abhebt, wenn dieser eine durch die Einstellung der Nadel vorbestimmte Stellung einnimmt.

6. Stempel nach den Ansprüchen 2 bis 5, gekennzeichnet durch eine zweite, von außen betätigbare Nadel (30), mittels welcher der Ventilkörper (18) entgegen dem Druck in dem Druckspeicher (9) von dem anderen feststehenden Ventilsitz (21) abhebbar ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 623 945, 807 083,
225, 926 601, 928 945, 950 183, 971 667;

deutsche Auslegeschrift M 18724 VI a/5 c (bekanntgemacht am 3. 11. 1955).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen