-
Mehrteiliger Grubenstempel Die Erfindung betrifft einen mindestens,
aus drei Teilen bestehenden Grubenstempel, bei welchem dem innenliegenden Stempelkolben
durch eine erste Leitung zum Setzen dienendes Druckmittel, durch eine zweite Leitung
zum Rauben dienendes Druckmittel zugeführt wird und das zum Rauben dienende Druckmittel
sowohl einen Rücklauf für die im Arbeitsraum des Stempels befindliche Flüssigkeit
öffnet als auch dem den inneren Teil umgebenden Ringraum sowie durch eine besondere
Verbindungsbohrung einer Stelle zugeführt wird, welche in der eingezogenen Endlage
des nächstliegenden Stempelteils durch mindestens eine Bohrung dieses Stempelteils
mit dem zwischen diesem und dem weiter außen liegenden Stempelteil befindlichen
Ringraum verbunden ist.
-
Ein derartiger Stempel hat den Vorteil, daß er beim Rauben, d. h.
beim Ablassen des Druckmittels aus dem Arbeitsraum, nicht nur unter dem Eigengewicht
einsinkt, sondern daß Druckmittel in den Ringraum zwischen dem innersten und dem
nächstfolgenden Stempelteil fließt und diesen nächsten einzieht, nach dessen Einrücken
in die Endlage dann durch die Verbindungsbohrung und dessen Bohrungen zum jeweils
nächsten Ringraum kommt und den jeweils nächsten Stempelteil einzieht. Das Rauben
wird dadurch sehr beschleunigt, was für den Arbeitstakt beim Grubenausbau wesentlich
ist.
-
Es hat sich nun gezeigt, daß es schwierig ist, die Verbindungsbohrung
so gegen den Arbeitsraum des Stempels abzudichten, daß der Stempel - was Voraussetzung
für seine Brauchbarkeit ist - längere Zeit unter Aufrechterhaltung des Setzdrucks
ohne Flüssigkeitsverluste stehenbleibt. Weiche., elastische Dichtungen zwischen
Arbeitsraum und Verbindungsbohrung dichten zwar zunächst befriedigend, werden aber
bald zerstört, da sie bei jedem Setzen_und Rauben des Stempels über die Bohrungen
des nächsten Stempelteils gleiten und dort teilweise abgeschert werden. Abriebfeste
Dichtungen genügen den hohen Anforderungen an die Aufrechterhaltung des Drucks nicht.
-
Diese Nachteile werden nach der Erfindung dadurch vermieden, daß in
die Verbindungsbohrung ein Rückschlagventil eingebaut ist, welches sich in Richtung
zu dem nächstliegenden Stempelteil hin öffnet, und daß die den Stempelkolben unter
Arbeitsdruck abdichtende Dichtung auf der vom Arbeitsraum abgewandten Seite der
Verbindungsbohrung am Stempelkolben angeordnet ist.
-
Da ein solches Ventil aus handelsüblichen Teilen bestehen und sorgfältig
hergestellt werden kann, ist damit für völlige Dichtheit ohne besonderen Aufwand
gesorgt. In besonders vorteilhafter Weise wird dann zwischen der Verbindungsbohrung
und dem Arbeitsraum eine abriebfeste, leicht gleitend'eDichtung angebracht, welche
rasche und kräftige Druckstiege im Arbeitsraum von der Verbindungsbohrung fernhält
und verhindert, daß beim Rauben Druckmittel von der Verbindungsbohrung in den sich
leerenden Arbeitsraum kommt. Eine zwischen der Verbindungsbohrung und dem innersten
Ringraum eingesetzte, weichelastische Dichtung, welche stets nur auf glatten Flächen
des nächsten Stempelteils gleitet, bildet dann einen dichten Abschluß zwischen dem
Arbeitsraum und der Zwischenbohrung einerseits und dem innersten Ringraum andererseits.
-
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung wiedergegeben.
Sie zeigt einen Grubenstempel im Längsschnitt.
-
Der Grubenstempel hat einen Innenteil 1, einen Mittelteil 2
und einen Außenteil 3. Alle Teile sind rohrförmig und stecken ineinander.
-
Das untere Ende des Innenteils 1 ist an einer Fußplatte 4 befestigt,
das obere Ende ist in einen Stempelkolben 5 eingeschraubt und hält zugleich eine
Zwischenplatte 6 auf dessen Unterseite fest. Von der Fußplatte führen in den Stempelkolben
zwei Leitungen 7 und 8, zu denen entsprechende Anschlüsse in der Fußplatte
gehören. Die Leitung 7 führt durch eine Bohrung 9 der Zwischenplatte in einen Kanal
10 des Stempelkolbens, der über eine Querleitung 11 mit einem Ventilraum 12 verbunden
ist. Dieser Raum ist gegen den oberhalb des Stempelkolbens liegenden Arbeitsraum
13 des Grubenstempels durch ein Setzventil 14 verschlossen. Es ist ein Rückschlagventil,
dessen Schließteller 15 auf einem Sitz des Stempelkolbens ruht und dessen Schaft
16 im Stempelkolben geführt ist. Eine Schließfeder 17, welche sich einerseits
gegen
eine Schulter des Stempelkolbens, andererseits gegen einen Flansch 18 am Ende des
Schaftes 16 stützt, hält das Ventil geschlossen.
-
An den Querkanal 11 sind noch zwei Ventilräume 19 und 20 angeschlossen.
Der Ventilraum 19 ist von dem Arbeitsraum 13 getrennt durch ein Überdruckventil
21, dessen Schließteller 22 von einer starken Feder 23 gegen seinen Sitz im Stempelkolben
gedrückt wird und das mit Hilfe seines Schaftes 24 in einem Führungsstück 25 geführt
ist, das zugleich ein Widerlager für die Feder 23 darstellt und von der Zwischenplatte
6 festgehalten wird.
-
Der Ventilraum 20 ist von dem Arbeitsraum 13 getrennt durch
ein Raubventil 26, dessen Ventilteller 27 auf seinem Sitz gehalten wird von einer
verhältnismäßig schwachen Feder 28, die sich einerseits am Stempelkolben 5, andererseits
an einem Flansch 29 am Ende des Schaftes 30 des Ventils abstützt. Dieser Flansch
liegt in einerKammer31 desStempelkolbens, deren unterer Teil durch einen Kolben
32 abgetrennt ist und als Raubraum 33 dient. Dieser Raubraum ist durch eine Bohrung
34 der Zwischenplatte 6 mit der Leitung 8 verbunden. Vom oberen Teil der Kammer
31 führt ein kleiner, der Entlastung dienender Kanal 35 in die Querleitung 11.
-
In der Nähe seines zum Arbeitsraum 13 hin gerichteten Endes ist in
den Stempelkolben 5 eine Ringnut 36 eingedreht. In diese ist ein Dichtring 37 auf
Kunststoff, beispielsweise in der Art von Nylon, eingelegt. Er ist zu diesem Zweck
an einer Stelle geschlitzt. Zwischen den Dichtring und den Grund der Ringnut 36
ist ein aus Gummi bestehender 0-Ring 38 eingefügt, der den Dichtring 37 federnd
nach außen drückt.
-
In der Nähe seines entgegengesetzten Endes verläuft in dem Stempelkolben
eine zweite Ringnut 39; sie enthält einen O-Ring 40 mit verhältnismäßig großem Querschnitt,
der zwischen zwei flachen Stützringen 41, 42 liegt.
-
Zwischen den Ringnuten 36 und 39 liegt eine dritte Ringnut 43. Von
ihr führt eine Verbindungsbohrung 44 zu dem Raubraum 33. In die Verbindungsbohrung
ist ein Rückschlagventil 45 eingesetzt. Es besteht aus einem innenliegenden
Sitzkörper 46, der den Ventilsitz trägt und in dem der Schließkörper 47 mit Hilfe
seines vierflügelig ausgebildeten Schaftes 48 geführt ist. Der Sitzkörper ist mit
Hilfe einer in den Stempelkolben eingeschraubten Hülse 49 in seiner Lage gehalten,
die zugleich das äußere Widerlager für die den Schließkörper 47 auf seinem Sitz
haltende Ventilfeder 50 bildet. Zwischen den Schließkörper und den außenliegenden
Boden 51 der Hülse ist ein durchlochtes Rohrstück 52 eingesetzt, welches den Hub
des Schließkörpers begrenzt.
-
Der Dichtring 37 und der O-Ring 40 liegen an der Innenwand des Stempelmittelteils
2 an. Dieses trägt an seinem unteren Ende einen Führungsring 53, der auf der Außenseite
des Innenteils 1 gleitet und einen abdichtenden O-Ring 54 enthält, ferner einen
sich an diesen anschließenden Dichtring 55, welcher durch einen Schraubring 56 festgehalten
ist und das Eindringen von Verunreinigungen in den zwischen dem inneren und dem
Mittelteil gebildeten Ringraum 57 verhindert. Der Ringraum ist durch Kanäle 57'
mit dem Raubraum 33 verbunden.
-
Der Mittelteil hat an seinem oberen Ende einen metallischen Führungsring
58 und unterhalb desselben eine Reihe von radialen Bohrungen 59. Der Mittelteil
ist umgeben von dem Außenteil 3,
der an dem Führungsring 58 anliegt und an
seinem oberen Ende mit einer Deckplatte 60 verbunden ist, welche den Arbeitsraum
13 nach oben abschließt. Am unteren Ende trägt der Außenteil 3 ähnlich wie der Außenteil
2 einen Führungsring 61 mit O-Ring 62 sowie eine von einem Schraubring 63 gehaltene
elastische Dichtung 64. Diese Teile schließen den zwischen den Teilen 2 und 3 liegenden
Ringraum 65 nach außen ab.
-
Die Ventile des Grubenstempels sind in vereinfachter Form dargestellt
und können auch auf andere Weise ausgebildet sein, insbesondere so, daß sie mindestens
zu einem Teil gemeinsame Glieder haben und konzentrisch im Stempelkolben sitzen.
Die Stempelteile sind der Deutlichkeit halber in einer geringfügig auseinandergezogenen
Lage dargestellt.
-
Ist der Stempel ganz eingezogen, so stehen die unteren Enden der Stempelteile
2 und 3 auf der Fußplatte auf; die Bohrungen 59 liegen der Ringnut 43 gegenüber.
Zum Setzen des Stempels wird durch die Leitung 7 Druck zugeführt, während die Leitung
8 mit einem Rücklauf verbunden ist. Das eintretende Druckmittel gelangt durch die
Querleitung 11 in den Ventilraum 12, hebt den Schließteller 15 des Setzventils 14
an, kommt in den Arbeitsraum 13 und zieht durch Druck auf die Unterseite der Deckplatte
60 den Stempel auseinander. Da der Ringraum 65 im wesentlichen abgeschlossen ist,
nimmt derAußenteil 3 zunächst den Mittelteil 2 mit. Dessen Führungsring 53 verdrängt
das im Ringraum 57 befindliche Druckmittel, welches durch die Kanäle 57', den Raubraum
33 und die Leitung 8 abströmt. Wenn die Bohrungen 59 über den Dichtring 37 hinweggeglitten
sind, kann durch sie auch Druckmittel aus dem Ringraum 65, und zwar zum Arbeitsraum
13 hin, abströmen. Der Stempel wird gesetzt, bis die Deckplatte 60 gegen das Hangende
stößt oder im Grenzfall bis der Führungsring 53 am unteren Ende des Stempelkolbens
5 und der Führungsring 61 am Führungsring 58 anschlägt. Der durch das Setzen im
Arbeitsraum 13 hervorgerufene Druck bleibt erhalten, wenn auch eine geringe
Flüssigkeitsmenge an dem Dichtring 37 und dem -Führungsring 38 vorbeigelangen kann,
da sie von dem O-Ring 40 und dem Rückschlagventil 45 daran gehindert wird, in den
Ringraum 57, einen der Kanäle 57' oder die Leitung 8 zu gelangen. Bei gesetztem
Stempel sind die Leitungen 7 und 8 drucklos.
-
Steigt der Druck im Arbeitsraum 13 durch die Gebirgsbelastung über
das zulässige Maß, so öffnet sich das Überdruckventil 21 und läßt Druckmittel durch
die Querleitung und die Leitung 7 abströmen, bis wieder der gewünschte Druck erreicht
ist.
-
Soll der Stempel geraubt werden, so wird durch die Leitung 8 Druckmittel
zugeführt, während die Leitung 7 mit einem Rücklauf verbunden wird. Das Druckmittel
gelangt in den Raubraum 33 und hebt denn Kolben 32 an. Dieser stößt durch den Schaft
30 das Raubventil 26 auf, und aus dem Arbeitsraum 13 strömt Flüssigkeit über die
Querleitung 11 und die Leitung 7 ab. Gleichzeitig gelangt Druckmittel vom Raubraum
33 über die Kanäle 57' in den Ringraum 57, drückt auf den Führungsring 53 und zieht
dadurch den Stempelmittelteil 2 rasch nach unten. Kommen dessen Bohrungen 59 in
den Bereich der Verbindungsbohrung 44 und der Ringnut 43, so öffnet
sich das Rückschlagventil 45 und läßt Druckmittel durch die Verbindungsbohrung und
die Bohrungen
59 in den Ringraum 65 fließen. Dieses drückt auf
den Führungsring 61 und zieht dadurch rasch auch den Außenteil 3 des Stempels nach
unten. Der Dichtring 37 und der Führungsring 58 verhindern dabei, daß Druckmittel
in störendem Ausmaß zum Arbeitsraum 13 gelangt.
-
Dieser Dichtring und der Führungsring sind in erster Linie so ausgebildet,
daß sie den mechanischen Beanspruchungen als Führungselemente standhalten; sie stellen
außerdem für begrenzte Zeit eine ausreichende Abdichtung dar. Das auf die Dauer
notwendige völlige Abdichten des gesetzten Stempels wird von anderen Elementen übernommen,
nämlich dem Rückschlagventil 45 und den O-Ringen 40, 54 und 63, die stets nur an
glatten Flächen gleiten und mechanisch durch die Führungsringe entlastet sind. Das
bringt auch den Vorteil mit sich, daß an der Stelle des Führungsrings 58 keine weiche
Dichtung vorgesehen zu werden braucht, welche einen gewissen Raum beanspruchen würde,
so daß der Außenteil 3 einen größeren Durchmesser erhalten müßte.
-
Je nach der verwendeten Flüssigkeit müssen die Dichtungen in verschiedener
Güte ausgeführt werden: beispielsweise kann bei Verwendung dickflüssigen Öls der
O-Ring 38 wegbleiben, vielleicht auch ein Metallring an Stelle des Dichtrings 37
treten, wobei die Drosselwirkung des zwischen diesem und dem Mittelteil 2 gebildeten
Spalts als Abdichtung während des Raubens ausreicht.