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Mehrfach ausziehbarer hydraulischer Grubenstempel Die Erfindung betrifft
einen mehrfach ausziehbaren hydraulischen Grubenstempel mit einem im Unterstempel
angeordneten Vorratsraum und einer aus diesem in den Druckraum des Stempels fördernden
Pumpvorrichtung, wobei der Stempel mit zwei einander nachgeschalteten Hubvorrichtungen
ausgerüstet ist, von denen eine mechanisch verstellbar eingerichtet ist.
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Es ist bekannt, hydraulische Grubenstempel so auszubilden und auszulegen,
daß die Arbeitsflüssigkeit nicht nur den Oberstempel stützt und die auf diesen wirkende
Gebirgslast auf den Stempelunterteil überträgt, sondern auch gleichzeitig zur Erteilung
der erforderlichen Vorspannung verwendet wird. Zur Erreichung dieses Zieles sind
die bekannten Stempel dieser Art in der Regel mit Schwimmerkolben oder fliegenden
Kolben ausgerüstet. Diese Ausführung der Stempel mit Schwimmerkolben hat sich jedoch
als nicht sehr zuverlässig erwiesen, so daß man dazu übergegangen ist, die zur Erzeugung
des Druckes dienende Flüssigkeitspumpe mit zwei verschiedenen Kolben auszurüsten,
derart, daß ein Kolben mit großem und ein Kolben mit kleinem Querschnitt vorhanden
ist. Hierbei wird der querschnittsgrößere Kolben zur Betätigung des Oberteiles des
Stempels vorgesehen, während der querschnittskleinere Kolben den zur Erteilung der
Vorspannung für den Oberstempel erforderlichen Druck erzeugt. Bei dieser Ausführung
des Stempels ist man jedoch an die Verwendung einer Spezialpumpe gebunden, durch
welche einmal der Grubenstempel selbst teuer wird und zum anderen Mal zusätzliche
Wartungsarbeiten erforderlich werden.
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In Erkenntnis dieses Umstandes wurde daher ein hydraulischer Grubenstempel
entwickelt, bei welchem der Stempeloberteil zwei unterschiedlich große Kolbenflächen
aufweist, wobei in einer für die Druckzufuhr zu den beiden Kolbenflächen vorgesehenen
Leitung ein Ventil eingeschaltet ist, das zum Ausfahren des Oberstempels an das
Hangende dient und zunächst nur den Durchfluß zu dem kleineren Kolben und zum Erzeugen
des Setzdruckes eine Beaufschlagung des größeren Kolbens freigibt. Bei dieser Stempelausführung
ist ein Rückschlagventil vorhanden, welches mit einer Rückschlagfeder ausgerüstet
ist, die das Ventil beim Ausfahren des Oberstempels geschlossen hält.
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Es hat sich nun gezeigt, daß die hydraulischen Stempel der zuletzt
beschriebenen Art in ihrem Aufbau zu kompliziert sind und vor allem aber eine schlagartige
und rasche Erzeugung des Setzdruckes nicht zulassen und ferner das Ausfahren des
Stempeloberteiles zu langsam erfolgt. Ferner ist bei allen vorbekannten hydraulischen
Stempeltypen der beschriebenen Art das Druckmittel in einem im Stempelinneren vorhandenen
Vorratsraum oder Behälter untergebracht und beim Setzen des Stempels, d. h. beim
Anheben des Oberstempels wird das Druckmittel aus diesem Vorratsraum in den eigentlichen
Druckraum umgepumpt. Für das Umpumpen des Druckmittels sind bisher zwei Wege beschritten
worden, wobei bei einem das Druckmittel durch die Pumpe bewegt wird, während bei
dem anderen das Druckmittel durch Preßluft in den Druckraum gefördert wird. Dieses
Setzen des Stempels und dessen Beaufschlagung mit Hilfe von Preßluft und die Steuerung
des Druckmittelkreislaufes mit Hilfe eines Überdruckventils bringt zwar einige Vorteile,
aber auch erhebliche Nachteile, welche insbesondere darin bestehen, daß jeder zu
setzende Stempel gesondert an die Preßluftleitung angeschlossen werden muß und diese
daher bewegbar und transportabel im ganzen Streb verlegt wird, was neben der Umständlichkeit
und der Behinderung im Strebraum auch ein Abfallen des gesamten Netzdruckes mit
sich bringt.
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In Erkenntnis dieser vorstehend aufgezeigten Nachteile liegt der Erfindung
die Aufgabe zugrunde, einen hydraulischen Grubenstempel zu schaffen, bei welchem
ein großer Verstellbereich auf verschiedene Ausziehlängen vorhanden ist sowie ein
schnelles Ausfahren des Oberstempels und somit ein rasches Setzen erreicht wird
und ferner mit einem verhältnismäßig kleinen Druckraum und geringen Mengen des Druckmittels
eine große Setzlast erzielt wird.
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Die Erfindung geht von einem hydraulischen Grubenstempel der beschriebenen
Art aus, bei
welchem im Oberstempel zum Zwecke der Erreichung des
erforderlichen Setzdruckes ein größerer und ein kleinerer Kolben vorhanden ist und
zwei einander nachgeschaltete Hubvorrichtungen vorhanden sind, von denen eine mechanisch
verstellbar eingerichtet ist. Der Stempel nach der Erfindung unterscheidet sich
mit seinen Erfindungsmerkmalen von einem Stempel der vorbeschriebenen Art dadurch,
daß der Druckraum des Stempels durch einen Kolben abgeschlossen ist, welcher in
seiner als Hohlzylinder ausgebildeten Kolbenstange einen mechanisch ausfahrbaren
kleineren Kolben trägt, der an seinem oberen Ende am zylindrischen Oberstempel angelenkt
ist und mit seinem unteren Ende den im Hohlzylinder gebildeten Druckraum abschließt,
der beim Hochlaufen des Kolbens mit aus dem Vorratsraum angesaugter Flüssigkeit
gefüllt wird, wobei die beiden Kolben an eine das Rauben erleichternde Rückholfeder
angeschlossen sind.
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In der Kolbenstange, d. h. der als Hohlzylinder ausgebildeten Kolbenstange
ist unterhalb des kleineren Kolbens ein Ventil angebracht, welches durch die Saugwirkung
dieses kleineren Kolbens in Tätigkeit gesetzt wird. Beim Raubvorgang wird die Schließwirkung
dieses Ventils durch die Kraft der zusätzlich eingeschalteten Feder zwischen den
beiden Kolben überwunden, und zwar derart, daß der kleinere Kolben allmählich in
dem Hohlzylinder nach unten gezogen wird. Der kleinere Kolben der zur Schnellhubleistung
eingerichteten Hubvorrichtung dient unmittelbar oder in Verwendung mit anderen mechanischen
Vorrichtungen zum raschen Ausfahren des Oberstempels und zur Verstellung des Oberstempels
auf die verschiedenen Einsatzlängen. Der größere Kolben ist als Setzdruckkolben
ausgebildet und er dient zur Erteilung der Vorspannung für die dem Stempel zugedachte
Lastaufnahme. In dem verlängerten Oberteil des Unterstempels oder am Unterstempel,
jedoch innerhalb des Oberstempels ist eine mechanisch arbeitende Hubvorrichtung,
vorteilhaft in Form von Scherengliedern angebracht. Diese durch Scherenglieder gebildete
Hubvorrichtung hat einen mit dem Unterstempel in Verbindung stehenden Festpunkt,
und das letzte obere Schenkelglied ist über einen Festpunkt mit der Kolbenstange
des kleineren Druckkolbens oder dem Oberstempel verbunden. Der Oberstempel kann
als den verlängerten Oberteil des Unterstempels oder den Unterstempel selbst haubenartig
umgreifendes Mantelrohr ausgebildet sein. Erfindungsgemäß ist eine der einander
nachgeschalteten Hubvorrichtungen, vorteilhaft der kleinere Druckkolben; in Verbindung
mit dem ihn führenden Hohlzylinder so eingerichtet, daß er nach Beendigung seines
Hubes gleichzeitig die Setzlast aufnimmt.
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Es sind zwar hydraulische Stempel bekannt, bei denen den Kolben mechanisch
arbeitende Hubvorrichtungen zugeordnet sind. Bei diesen vorbekannten Ausführungen
sind die mechanischen Hubvorrichtungen durch Schraubenspindeln gebildet, welche
auf Grund ihrer Gewindebeanspruchung den anfallenden Belastungen nicht gewachsen
sind. Ferner arbeiten diese hier vorgesehenen Gewindespindeln unabhängig von der
Kolbenbewegung und sie sind mit dem Kolben selbst nicht bewegungsschlüssig verbunden.
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Demgegenüber ist die mechanische Hubvorrichtung nach der Erfindung
in Abhängigkeit zur Kolben-Bewegung gebracht und mit einem der erfindungsgemäß vorhandenen
Kolben fest, jedoch gelenkig verbunden.
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Der- Stempel nach der Erfindung besitzt ferner nach bekannter Anordnung
einen Druckausgleichskolben in dem Druckraum. Dieser Druckausgleichskolben soll
bei einsetzenden Gebirgsschlägen oder nach Abführung eines Teiles des Druckmittels
aus dem Druckraum bei Überschreiten der Lastaufnahme einen selbsttätigen Druckausgleich
herbeiführen, derart, daß immer die dem Stempel vorgewählte erteilte Vorspannung
für die gewünschte Lastaufnahme erhalten und ausgeglichen wird. Der Druckausgleichskolben
ist nach bekannter Art über Federelemente, vorteilhaft über Tellerfedern, auf einen
bestimmten Kolbendruck vorspannbar eingerichtet.
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Bei dem Stempel nach der Erfindung befördert beim Setzen des Stempels
das vorhandene Pumpsystem das Druckmittel aus dem Vorratsraum unter die durch einen
großen Setzdruckkolben gebildete Hubvorrichtung und hebt diese im Sinne der Ausziehbewegung
des Stempels an. Die als Hohlzylinder ausgebildete Kolbenstange des Setzdruckkolbens
führt eine Hubbewegung aus und betätigt über Nocken den Anschlag der Scherenglieder
derart, daß diese mechanische Hubvorrichtung im Schnellgang den Oberstempel bis
zum Hangenden ausfährt und die Kolbenstange des kleineren Druckkolbens der nachgeschalteten
hydraulischen Hubvorrichtung den Druckkolben anhebt. Dieser saugt nunmehr in die
hohle Kolbenstange des Setzdruckkolbens einen Teil des Druckmittels ein, und die
so in der hohlen Kolbenstange des Druckkolbens gebildete Druckflüssigkeitssäule
nimmt bei weiterer Betätigung der Pumpe die Setzlast auf. Erfolgt nunmehr im Druckraum
ein Druckabfall, so wird dieser durch den Druckausgleichskolben selbsttätig ausgeglichen.
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Mit dem Stempel nach der Erfindung wird der Vorteil erreicht, daß
dieser bei geringer Pumpenbewegung schnell gesetzt werden kann und der Stempel selbst
einen größeren Verstellbereich auf verschiedene Stempellängen erhält. Der Druckraum
selbst kann gegenüber Stempeln ähnlicher Bauart kleiner gehalten werden, was wiederum
den Vorteil der Unterbringung einer geringeren Druckflüssigkeitsmenge im Stempel
nach sich zieht.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung dargestellt.
Es zeigt Fig. 1 einen Längsschnitt durch die Stempelausführung ohne Druckmittelpumpe,
Fig. 2 eine zweite Ausführung des Stempels mit angebrachter Druckmittelpumpe.
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Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführung des Stempels ist in dem
Unterstempel 1 der Vorratsraum 8 für das Druckmittel vorteilhaft im Bereich des
Stempelfußes untergebracht. Der Vorratsraum 8 wird durch ein Pumpsystem 2, dessen
Mittellage mit 9 bezeichnet ist, abgeschlossen. In einer im Unterstempel 1 oberhalb
des Vorratsraumes 8 und des Pumpsystems 2 angeordneten Ölkammer
4 ist der die eine Hubvorrichtung bildende Setzdruckkolben 3 geführt. Dieser
Setzdruckkolben 3 ist mit einer Kolbenstange ausgerüstet, welche als Hohlzylinder
11 ausgeführt ist und in welcher der die zweite Hubvorrichtung bildende kleinere
Druckkolben 5 geführt ist. Dieser Druckkolben 5 besitzt nach bekannter Art Dichtungsringe
10. Die Kolbenstange des kleineren Druckkolbens 5 ist mit dem Oberstempel 14 verbunden.
In
einem verlängerten Oberteil des Unterstempels 1 sind seitlich des Hohlzylinders
11 mechanische Hubvorrichtungen im Stempel untergebracht, welche hier durch
Scherenglieder 6 gebildet sind. Die Scherenglieder 6 sind über einen unteren Festpunkt
12 mit dem Unterstempel 1 und über einen oberen Festpunkt 7 mit dem Oberstempel
14 oder der Kolbenstange des kleineren Druckkolbens 5 verbunden. Am Hohlzylinder
11 sind Nocken 13 angebracht, durch welche eine Verbindung zu den Scherengliedern
6 gegeben ist. Das über den Vorratsraum 8 angeordnete Pumpsystem 2, dessen Einzelheiten
nicht zum Gegenstand der vorliegenden Erfindung gehören und aus Fig. 2 zu ersehen
sind, pumpt nun das Druckmittel aus dem Vorratsraum 8 unter den Setzdruckkolben
3. Dieser Setzdruckkolben 3 hebt seinerseits seine als Hohlzylinder 11 ausgebildete
Kolbenstange an und diese führt eine Hubbewegung aus und nimmt über die Nocken 13
die Scherenglieder 6 mit. Die auseinandergeführten Scherenglieder 6, deren besondere
Gestaltung ebenfalls nicht den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildet, heben
mit ihrem oberen Festpunkt 7 den Oberstempel 14 und die Kolbenstange des Druckkolbens
5 an und der Druckkolben 5 saugt aus dem Ölraum 4 oberhalb des Setzdruckkolbens
3 in den Hohlzylinder 11 das Druckmittel an. Im Hohlzylinder 11 bildet sich also
unterhalb des Druckkolbens 5 eine Druckölsäule, welche beim Weiterbeaufschlagen
des Setzdruckkolbens 3 verdichtet wird und so die Setzlast aufnehmen kann.
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In Fig. 2 der Zeichnung ist ein Längsschnitt durch eine weitere Stempelausführung
mit Druckmittelpumpe dargestellt. Bei dieser Darstellung ist oberhalb des Setzdruckkolbens
3 in dem Ölraum 4 ein Federelement 19 angeordnet, durch welches das Rauben des Stempels
vorteilhaft beeinflußt wird. Außerdem wird durch dieses zwischengeschaltete Federelement
19, welches über ein Gelenk 22 mit der Kolbenstange des Druckkolbens 5 verbunden
ist, eine ausklinkbare und zusätzliche Betätigung der Schnellhubvorrichtung erreicht.
Unterhalb des Druckkolbens 5 ist bei dieser Ausführung im Hohlzylinder 11 ferner
ein Ventil 20 vorgesehen, so daß die im Hohlzylinder 11 gebildete Druckölsäule nach
Erreichen der Setzlast unabhängig von der Wirkung des Setzdruckkolbens wird. Dieses
Ventil 20 ist als Überströmventil gestaltet, welches durch die Saugwirkung
des kleineren Druckkolbens 5 in Tätigkeit gesetzt wird. Beim Raubvorgang wird die
Schließwirkung dieses Ventils 20 durch die Kraft der zusätzlich eingeschalteten
Feder 19 zwischen den beiden Kolben 3 und 5 überwunden, derart, daß der Kolben 5
allmählich in dem Hohlzylinder 11 nach unten gezogen wird.
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Unterhalb des Druckraumes 21 ist die Druckmittelpumpe 2 vorgesehen.
In dieser Druckmittelpumpe 2 ist in bekannter Ausführung ein Druckausgleichskolben
23 angeordnet, welcher über Tellerfedern 25 auf einen bestimmten Kolbendruck vorgespannt
werden kann. über ein Ventil 24, welches vorteilhaft an der Fußplatte des Unterstempels
1 angebracht ist, wird in dem kleinen Druckraum 26 zusätzliches Druckmittel eingebracht.
Der so vorgespannte Druckausgleichskolben 23 gleicht somit jeden Druckabfall im
Druckraum 21 aus, derart, daß immer die gleiche Lastaufnahme des Stempels erreicht
ist.