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Nachgiebiger Stützkörper für den Grubenausbau Als nachgiebiger Stützkörper
für den Grubenausbau, insbesondere als Stempel zur Abstützung des Hangenden im Streb
bei der Gewinnung der Steinkohle, sind bereits in größerem Umfang zweiteilige hydraulische
Stützelemente zur Anwendung gelangt, bei denen der eine Teil des Stützelementes
als flüssigkeitsgefüllter, axial angeordneter Druckzylinder ausgebildet ist, während
der andere Teil mit einem Kolben in diesem Druckzylinder verschiebbar ist. Der Druck,
den die Flüssigkeit in dem Zylinder erreicht, liegt bei beträchtlichen Werten. Es
bereitet daher nicht - ringe Schwierigkeiten, einen völlig dichten Abschluß
ge des Druckmittelraumes durch den Kolben zu erzielen; eine auch nur geringe Undichtigkeit
dieses Verschlusses würde sich bei der gewöhnlich mehrere Tage währenden Zeit des
Einsatzes solcher Stützelemente in einem erheblichen Nachlassen des Druckes äußern,
was einem Versagen solcher Stützelemente gleichkäme. Die Innenwandungen der Druckmittelzylinder
müssen also einer Feinbearbeitung, und zwar über die C Cranze Länge des Kolbenweges,
unterworfen werden, damit die am Kolben gegebenenfalls vorhandene Dichtungsmanschette
eine sichere Abdichtung ergibt. Der Weg des Kolbens entspricht der Einsinktiefe
des Stempeloberteils und ist bei größeren Flözmächtigkeiten naturgemäß länger. Für
größere und geringere Flözmächtigkeiten müssen mehrere Stempeltypen von unterschiedlicher
Länge bereitgehalten werden, was die Herstellung erheblich verteuert.
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Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, nach-Criebige Stützkörper
für den Grubenausbau unter Verwendung hydraulischer Stützelemente zu schaffen und
dabei die wirtschaftlichen Aufwendungen zu vermindern, die mit der Herstellung zuverlässiger,
hydraulisch betätigter Stützelemente großer Länge verbunden sind, im übrigen für
den Einsatz bei verschiedener Flözmächtigkeit mit den gleichen Baumaßen für das
hydraulisch betätigte Stützelement auszukommen.
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Dieses Ziel wird nach einem Grundgedan#ken der Erfindung dadurch erreicht,
daß nachgiebige Stützkörper für den Grubenausbau, insbesondere Strebstempel, bei
denen flüssigkeitsgefüllte, axial angeordnete Druckzylinder, in denen Kolben verschiebbar
geführt sind, Verwendung finden, bei denen der hydraulisch betätigte Teil auch in
ausgezogener Stellung kleiner ist als die Höhe des ganzen Stützkörpers. Bei einem
solchen Stützkörper ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß der Druckzylinder an
seinem oberen Ende einen seitlich vorstehenden Druckring mit einer schräg nach unten
gerichteten, einen Ausschnitt aus einer Kugeloberfläche bildenden Stützfläche aufweist
und mittels dieses Druckringes in einer an einem Fußg gestell, das einen weiteren
Teil des Stützkörpers darstellt, entsprechend an-geordneten ringförmigen Pfanne
begrenzt schwenkbar lagert. Diese vorgesehene Aufhängung des hydraulischen Teils
erweist sich bezüglich der auftretenden Beanspruchungen als sehr vorteilhaft, weil
der Druckzylinder nur reinen Zugbeanspruchungen unterworfen ist. Dadurch werden
Verformungen des zylindrischen Unterteils, wie sie beispielsweise bei Gebirgsverschiebungen,
durch Seitenkräfte oder starke Biegebeanspruchungen auftreten können, wenn der Druckzylinder
unmittelbar auf der Fußplatte aufsteht, von vornherein ausgeschaltet.
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Der Gedanke, hydraulisch betätigte Stützelemente, bei denen Kolben
in Zylindern gleiten, mit anderen Ausbauteilen zu einem Stützkörper zu vereinigen,
der als Ausbauelement, insbesondere auch als Grubenstempel dienen soll, ist nicht
mehr neu. Abgesehen davon, daß man hydraulisch betätigte Setzvorrichtungen bei solchen
Grubenstempeln verwendet hat, die nach dem Reibungsprinzip arbeiten, hat man schon
ein zweiteiliges, hydropneumatisch betätigtes Stützelement auf ein starres Fußstück
gesetzt, dessen Länge man leicht verändern konnte und das z. B. aus Holz bestand;
man hat auch schon ein hohles metallisches Fußstück unter das in der Länge veränderbare
Stützelement gesetzt und durch Schweißung mit dessen Unterteil verbunden.
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Man hat ferner das Oberteil eines hydraulisch be-
tätigten Stützelementes
mit einer Spindel versehen, auf der ein Stempeloberteil mit einer Mutter höhenverstellbar
angeordnet war. Schließlich hat man einen aus Holz oder Eisen bestehenden starren
Stempel dadurch längenveränderlich gemacht, daß ein aus Zy-
linder und Kolben
bestehendes hydraulisches Element fest damit verbunden wurde; dabei bildete das
hydraulisch
betätigte Element entweder die Verlängerung des starren
Stempelteils oder der Zylinder wurde in den starren Stempel eingebettet.
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Es ist auch bereits ein hydraulisches Grubenausbauelement bekanntgeworden,
bei dem der hydraulisch ausziehbare Teil eine gegenüber dem einheitlichen Stempel
geringere Länge besitzt und zur Erreichung verschiedener Stempelhöhen im Stempeloberteil
ein ausziehbares Einsatzstück vorgesehen, ist. Dieses Einsatzstück ist mit in gleichen
Abständen übereinander angeordneten Vorsprüngen versehen, die bei den verschiedenen
Höheneinstellungen des Einsatzstückes als Widerlager dienen. Das Gegenlager für
diese Ansätze ist am oberen Ende des Stempeloberteiles angeordnet und besteht beispielsweise
aus zwei einlegbaren oder hochklappbaren Futterstücken, die das ausziehbare Einsatzstück
dicht schließend umgeben. Ein wesentlicher Nachteil ist bei diesem Stempel darin
zu sehen, daß der hydraulisch betätigte Teil mit den übrigen Stempelteilen eine
feste Einheit ist.
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Bei einem anderen vorbekannten hydraulischen Grubenausbauelement hat
man einen mit einem verhältnismäßig kleinen Hubweg ausgestatteten hydraulischen
Teil als selbständiges Bauelement ausgebildet. Bei diesem hydraulischenTeil bildet
derhöhenverstellbare Oberteil den Druckzylinder, während der in diesem Druckzylinder
gleitende Kolben mit einer entsprechenden Kolbenstange den Unterteil darstellt und
unter Zwischenschaltung einer Kugel auf einer Fußplatte gelagert ist. Am oberen
Ende des Druckzylinders ist eine Einstecköffnune, für das Einsetzen entsprechender
starrer Verlängerungsteile vorgesehen. Wenn bei diesem Stempel durch Gebirgsverschiebungen
Seitenkräfte und damit Schiefstellungen des Stempels auftreten, ergibt sich für
den. hydraulischen Teil insofem eine ungünstige Beanspruchung, als der in dem Druckzylinder
geführtc Kolben und insbesondere die damit verbundene Kolbenstange nicht mehr reinen
Druckbeanspruchungen, sondern darüber hinaus auch Biegebeanspruchungen ausgesetzt
sind. Die gelenkige Lagerung des Stempelunterteils auf der Fußplatte ermöglicht
zwar das Nachgeben des Stützelementes in Form von Schiefstellungen, verhindert aber
nicht das Auftreten der vorgenannten ungünstigen Biegebeanspruchungen.
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Schließlich ist noch ein hydraulischer Grubensternpel bekannt, bei
dem man zur Verringerung der Herstellungskosten die Dichtflächen an Zylinder und
Kolben möglichst klein gewählt hat und den verschied-,-neu Flözmächtigkeiten dadurch
Rechnung zu tragen versucht, indem in den Oberstempel ein der Flözmächtigkeit angepaßter
Innenstempel eingesetzt wird. Bei diesem vorbekannten hydraulischen Grubensternpel,
ist der Stempelunterteil als Zylinder ausgebildet, während der ausziehbare Oberteil
den Kolben darstellt und gleichzeitig als oben offenes Rohr ausgebildet ist, um
die verschiedenen Innenstempel aufnehmen zu können. Weiterhin hat man bei diesem
Stempel am Fuß des Stempelunterteils eine halbkugelartig ausgebildete Fußplatte
vorgesehen, die den am unteren Ende ebenfalls halbkugelförrnig ausgebildeten Stempelunterteil
trägt. Bei dieser begrenzt gelenkigen# Lagerung des verhältnismäßig langen Stützelementes
treten jedoch bei Schiefstellungen, die gleichen Nachteile auf wie bei der bereits
vorstehend erwähnten Ausführungsforin.
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Alle diese vorbekannten Einrichtungen gestatten entweder nicht die
Verwendung des gleichen hydraulischen Stützelernentes für Stützkörper in Abbaustreben
verschiedener Flözmächtigkeit, wobei man je nach der Flözmächtigkeit durch
Zuordnung von Fußgestellen verschiedener Höhe dem Stützkörper unterschiedlich-.
Längen geben konnte, oder die Verbindung zwischen dem starren Stempelteil und dem
hydraulischen Stützelement ergab einen Stützkörper, der entweder nicht genügend
knickfest oder nicht in der Lage war, unterschiedlichen Seitenbewegungen der oberen
und unteren Deckschicht des Gebirges zu folgen. Mit der Erfindung wird erstmalig
die Möglichkeit geschaffen, dem hydraulisch betätigten Teil des Stützelementes nur
eine beschränkte Höhe zu geben. Damit ist die zu bearbeitende Fläche der inneren
Zylinderwand kleiner, die Herstellungskosten sind geringer. Die gemäß der Erfindung
vorgesehene Aufhängung des hydraulisch betätigten Teils am oberen Ende des Druckmittelzylinders
mit Hilfe eines mit einer kugelförmigen Stützfläche versehenen.Druckringes bringtdarüber
hinaus den Vorzug mit sich, daß dieser Teil durch Knickbeanspruch,ungen nicht gefährdet
ist und daher erheblich schwächer als sonst üblich ausgebildet werden kann. Der
-übrige Teil des Stützkörpers, das Fußgestell, kann ein starres Tragelement bilden;
es läßt sich also mit geringen Aufwendungen so herstellen, daß der Stützkörper insgesamt
eine hohe Belastbarkeit hat.
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Das mit einem pfannenartigen Auflager versehene, nach Möglichkeit
konstruktiv einfach ausgebildete Fußgestell läßt sich leicht in verschiedenen Höhen
fertigen. Auf diese Weise kann man unter Verwendung des gleichen hydraulisch betätigten
Stützelementes durch Zuordnung von Fußgestellen verschiedener Höhe Stützkörper unterschiedlicher
Länge herstellen, die von der geringsten bis zur größten in Frage kommenden Flözmächtigkeit
brauchbar sind. Indem dabei immer das gleiche hydraulische Element Verwendung findet,
erhöht sich dessen produzierte Stückzahl, was neben der kleineren Dimension dieses
Elementes seine Herstellungskosten weiter herabsetzt.
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Das Fußgestell, auf dem das hydraulische Stützelement ruht, kann säulenartig
ausgebildet, es kann auch als Dreibein ausgestaltet sein. Insbesondere kann die
Länge des Fußgestells stetig oder stufenweise veränderlich sein.
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Durch die kugelkalottenartige Abstützung zwischen dem Unterteil des
hydraulischen Stützelementes und dem Fußgestell ist eine Anpassung an das Hangende
gewährleistet. Es ist also nicht erforderlich, bei dem Oberteil des hydraulischen
Stützelernentes die Kopfplatte schwenkbar anzuordnen, vielmehr kann diese einen
starren Teil des Oberteils bilden.
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In der Zeichnung ist ein nachgiebiger Stützkörper für den Grubenausbau
dargestellt, der aus einem hy-
draulischen Stützelement besteht, welches mit
seinem Unterteil nach Art einer Kugelkalotte auf der entsprechenden Pfanne eines
Fußgestells schwenkbar gelagert ist. Dabei ist auch noch vorgesehen, daß das Fußaestell
auf einem Verlängerungssehuh aufgesetzt im
ist. 10 ist der Unterteil
des hydraulischen Stützelementes, 11 der nach Art eines Kolbens darin geführte
Oberteil. Mit diesem ist eine breit ausladende Kopfplatte 12 starr, z. B. durch
Schweißung, verbunden. Das hydraulische Stützelement hat ein Füll- und Raubventil
13 sowie ein überdruckventil 14. Am oberen Ende des Unterteils
10 befindet sich ein ringförmider Ansatz 21, dessen untere Schrägfläche konvex
gewölbt
ist und den Ausschnitt aus einer Kugelfläche bildet.
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Mit dies-er Kugelfläche stützt sich der Ring 21 auf entsprechenden
konkaven Schrägfläch-en der Köpfe 15
von Stützen 16 ab. Diese Stützen
16 sind im unteren Teil als Hohlzylinder ausgebildet, welche auf den Stützen
17 gleiten und durch Bolzen gehalten werden, die man in die Bohrungen
18 der Stützen 17 steckt. Die Stützen 17 sind fest mit der
Grundplatte 19 verbunden.
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Die Darstellung der Stützen 16, 17 auf der Zeichnung ist nur
als schematisch aufzufassen. Es sind wenic,stens drei solcher Stützenpaare
16, 17 vorgesehen; es können aber auch vier, fünf oder mehr Paare vorgesehen
sein.
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Indem mehrere Bohrungen 18 in den unteren Stützen
17 vorgesehen sind, kann der gesamte Stützkörper verschiedenen Flözmächtigkeiten
angepaßt werden. Ist an einzelnen Stellen ein Streb besonders hoch, so kann, wie
in der Zeichnung dargestellt ist, die Grundplatte 19 noch auf einen Verlängerungsschuh22
aufgesetzt werden. Dieser besteht aus einer Fußplatte 23
und einer Kopf#iDlatte
24, die durch Verstärkungsrippen 25 abgestützt ist und einen Haltering
26 trägt.
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Ein besonderer Vorteil der Abstützung des Unterteils des hydraulischen
Stützelementes liegt darin, daß bei auftretender Druckbelastung dieser Unterteil
10
nur von Zugkräften beansprucht wird. Im Gegensatz dazu ist bei hydraulischen
Grubenstempeln der Unterteil-, wenn er mit der Fußplatte unmittelbar auf dem Liegenden
aufsteht und im Falle von Gebirgsverschiebunggen erhebliche Seitenkräfte auftreten,
starken Biegebeanspruchungen ausgesetzt, Dieb zu einer Verformung des als Hohlzylinder
ausgebildeten Unterteils führen können; schon bei geringen Verformungen kann
es aber dazu kommen, daß ein dichter Sitz des darin kolbenartig geführten Oberteils
nicht mehr gegeben ist.
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Die starre Befestigung der Kopfplatte 12 am Oberteil 11 erlaubt
es, die Kopfplatte als Durchschiebeko-nf für Schiebekappen zu verwenden.