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Klemmringstempel Die Erfindung betrifft einen zweiteiligen Grubenstempel,
und zwar einen sogenannten Klemmringstempel, bei dem die Verspannung des rohrförmigen
Oberstempels mit dem rohrförmigen Unterstempel durch ein auf den Unterstempel aufsitzendes
einseitig offenes Schellenband erfolgt, welches den Oberstempel umfaßt und an den
Enden zusammengezogen wird. Der Reibungswiderstand zwischen Oberstempel und dem
Schellenband entspricht dabei dem Einsinkwiderstand bzw. der Tragfähigkeit des Stempels
und ist beim Nachgeben des Stempels immer gleich groß. Das rohrförmige Stempelprofil
hat gegenüber anderen Profilen den Vorzug der Symmetrie zur Stempelachse; dadurch
lassen sich bestimmte Lastaufnahmen und Knickfestigkeitswerte mit minimalem Gewichtsaufwand
erreichen.
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Da der Reibungswiderstand abhängig ist von der Beschaffenheit der
im Reibungsschluß miteinander stehenden Flächen und dem Druck, mit dem diese Flächen
gegeneinandergepreßt werden, sind bei nach dem Reibungsprinzip arbeitenden Stempeln
Streuungen in der Tragfähigkeit unvermeidlich. Wenn man auch unterstellen darf,
d'aß die Reibung selbst bei Stempeln, die an demselben Betriebspunkt eingesetzt
sind, im wesentlichen gleichmäßig ist, kann aber keine Gewähr dafür gegeben werden,
daß der Anpreßdruck der Flächen immer gleichmäßig ist. Dies hängt damit zusammen,
daß der Anpreßdruck von der manuellen Arbeit abhängig ist und demgemäß vom Wollen
oder Können des Mannes bestimmt wird.
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In neuerer Zeit hat man Ausbauelemente entwickelt, die nach dem sogenannten
hydraulischen Prinzip arbeiten. Von diesen Ausbauelementen erwartet man eine in
jedem Falle gleichmäßige Tragfähigkeit und vor allem eine bequemere Handhabungsmöglichkeit.
Der Einsinkwiderstand, den diese Elemente dem Hangendendruck entgegensetzen, hängt
von dem Durchströmwiderstand einer Flüssigkeit durch ein sogenanntes Druckhalteventil
ab und ist demgemäß unabhängig von der manuellen Arbeit.
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Derartige hydraulische Ausbauelemente werden sowohl als Einzelstempel
zusammen mit Kappen als auch als sogenannte Pfeiler, z. B. zur Bruchkantensicherung,
benutzt. Von ganz besonderem Interesse sind aber diejenigen Ausbauarbeiten, bei
denen hydraulische Ausbauelemente paar- oder gruppenweise zu Einheiten zusammengefaßt
sind und mit Hilfe von mechanischen Rückvorrichtungen in Richtung auf den Kohlenstoß
zu voranbewegt werden. Von diesem sogenannten wandernden Ausbau erwartet man eine
wesentliche Steigerung der Wirtschaftlichkeit der Kohlegewinnung. Indessen treten
bei nach dem hydraulischen Prinzip arbeitenden Ausbauelementen insofern Schwierigkeiten
auf, als die in einer Vielzahl erforderlichen Ventile, Dichtungen und Steuerungen
hohen Beanspruchungen ausgesetzt und demgemäß einem verhältnismäßig schnellen Verschleiß
unterworfen sind. Auftretende Störungen aber führen zur Unterbrechung der Kohlegewinnung
und erfordern zu ihrer Beseitigung kostspielige Reparaturarbeiten. Da derartige
hydraulische Ausbauelemente schon in der Anschaffung sehr teuer sind, ist der erwartete
Erfolg bisher nur unter ganz besonders günstigen Einsatzbedingungen eingetreten.
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Um nun bei einem nach dem Reibungsprinzip arbeitenden Ausbauelement
den Anpreßdruck der Reibflächen unabhängig von der manuellen Arbeit zu machen, ist
auch schon der Gedanke aufgetaucht, für das Spannen der elastisch verformten Schloßelemente
hydraulische Mittel anzuwenden. Es ist sogar ein zweiteiliger Klemmringstempel bekannt,
bei dem mittels Druckzylinder und Kolben die beiden Enden des Klemmringes zusammengezogen
werden. Bei dieser Anordnung dient das Druckmittel nicht nur zum Spannen des Ringes,
sondern auch zur Aufrechterhaltung der Schloßspannung während der ganzen Betriebsdauer
vom Setzen bis zum Rauben des Stempels. Bei einer solchen Anordnung ergeben sich
aber die gleichen Schwierigkeiten wie bei einem reinen Hydraulikstempel; muß doch
dabei der Druckraum gegen die Atmosphäre absolut dicht verschlossen bleiben; geringe
Leckverluste führen bereits zu einem Abfallen der Schloßspannung.
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Man hat auch schon bei einem Klemmringstempel die Spannung des Klemmringes
beim Setzen des
Stempels dadurch erzeugt, daß man einen abnehmbaren
oder einen dauernd mit dem Stempel verbundenen hydraulisch betätigten Spannzylinder
benutzte. Der mittels des Spannzylinders erreichte Spannungszustand wurde dann durch
eine Arretierung festgehalten; im Anschluß daran konnte der Druckzylinder entspannt
werden. Während des Betriebes des Stempels war dann die mechanische Verspannung
wirksam.
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Es ist bereits bekannt, bei einem Klemmringstempel zum Spannen und
Lösen des Klemmringes eine im Querschnitt U-förmig ausgebildete Keilklaue zu benutzen,
die über die ebenfalls keilförmig ausgebildeten vorspringenden Enden des Klemmringes
faßt. Beim Spannen und Lösen wird die Keilklaue parallel zur Stempelachse bewegt.
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Es bildet den Gegenstand vorliegender Erfindung, einen mit einer Keilklaue
zum Spannen und Lösen des Klemmringes versehenen Stempel derart auszubilden, daß
unter Verwendung druckmittelbetätigter Einrichtungen eine im voraus bestimmbare,
für alle an dem gleichen Betriebspunkt eingesetzten Stempel annähernd gleicheTragfähigkeit
erreichtwird. Gleichzeitig soll dabei die Zeit zum Setzen und Lösen des Stempels
wesentlich verringert werden.
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Gemäß der Erfindung sind bei einem Klemmringstempel zur Bewegung einer
vorzugsweise parallel zur Stempelachse beweglichen, die vorspringenden, keilförmig
ausgebildeten Enden des Klemmringes umfassenden Keilklaue relativ zu einem am Stempelunterteil
angeordneten Widerlager ein oder mehrere in Zylindern geführte, druckmittelbetätigte
Kolben vorgesehen. Dabei kann, und zwar vorzugsweise an dem Widerlager, ein Anschlag
vorgesehen sein, gegen den die Keilklaue beim Spannen des Schlosses gezogen wird,
womit deren Spannungszustand und infolgedessen auch der des Klemmringes festgelegt
wird. Um dieses zu gewährleisten, wird der verfügbare Druckwert des Druckmittels
so groß bemessen, daß auch bei ungünstigen Verhältnissen der Reibungswiderstand
an den Flächen der Keilgetriebe und den vorspringenden Enden des Klemmringes mit
Sicherheit überwunden, d. h. die durch den Anschlag festgelegte Endstellung der
Keilklaue beim Spannen des Klemmringes in jedem Falle erreicht wird. Der Anschlag
ist einstellbar.
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Die Tragfähigkeit derartiger Stempel wird vor dem Einsatz auf einem
Prüfstand eingestellt, indem der Weg der Keilklaue durch Verstellen des Anschlages
festgelegt wird. Der Druckwert des Druckmittels wird so gewählt, daß auch bei nachträglicher
Vergrößerung des Weges der Keilklaue, beispielsweise unter Tage, dann, wenn ein
größerer Einsinkwiderstand erforderlich erscheint, die Keilklaue mit Sicherheit
ihre neue Endstellung erreicht.
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Die Neigung der Keilflächen zwischen den Klemmringenden und der Keilklaue
wird so bemessen, daß die Keilklaue selbsthemmend wirkt, so daß auch beim Auftreten
von Gebirgsschlägen eine selbsttätige Lockerung in dem Keilgetriebe nicht auftreten
kann.
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Es ist ein Vorzug des Erfindungsgegenstandes, daß in der erreichten
Endstellung der Keilklaue, also bei vorschriftsmäßigem Spannungszustand des Schlosses,
der wirksame Arbeitsraum des oder der Zylinder nicht unbedingt unter dem Nenndruck
des Betriebsmittels gehalten zu werden braucht; wird das Ausbauelement von dem hydraulischen
Leistungssystem abgeschaltet, so bleibt selbst bei eintretender Druckentlastung
so viel Flüssigkeit in dem oder den Arbeitsräumen vorhanden, daß auch unter äußerst
ungünstigen Beanspruchungen diese- Flüssigkeit eine Verstellung der Keilklaue verhindert.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung greifen bei
Verwendung ein oder mehrerer fest mit dem Stempel verbundener Kolben- und Zylinderanordnungen
von den beiden Elementen Zylindergehäuse und Kolbenstange das eine am Widerlager,
das andere an der Keilklaue an.
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Da die die Klemmringenden umgreifende Keilklaue zur Aufnahme der Biegebeanspruchungen
ohnehin sehr kräftig ausgebildet werden muß, wird gemäß der Erfindung der Grundkörper
der Keilklaue vorzugsweise als Zylindergehäuse ausgebildet, während die Kolbenstangen
an dem am Unterstempel fest angeordneten Widerlager angreifen. Die Zufuhr des Betriebsmittels
für die doppeitwirkenden Zylinder erfolgt vorzugsweise an der Keilklaue, wobei innerhalb
des Klauenkörpers die Verteilkanäle für die jeweiligen Arbeitsräume angeordnet sind.
Bei Verwendung des Erfindungsgegenstandes als Einzelstempel oder als Pfeiler für
die Bruchkantensicherung werden an der Keilklaue Schnellverbindungen vorgesehen,
so daß der Anschluß der Arbeitsräume der Zylinder an das hydraulische Leitungsnetz
über eine sogenannte Setzpistole erfolgen kann. Wird der Erfindungsgegenstand als
wandernder Ausbau benutzt, wobei mehrere Ausbauelemente zu einer Einheit zusammengeschlossen
sind, erfolgt die Druckmittelzufuhr zu den Arbeitszylindern über Schlauchleitungen
von einer zentral angeordneten Steuerung aus. Von dieser Steuerstelle wird dann
gleichzeitig auch das hydraulische Setzen und das Vorrücken des Ausbaues im gelösten
Zustand kontrolliert.
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Die Zufuhr des Betriebsmittels kann auch über das am Unterstempel
fest angeordnete Widerlager erfolgen; sofern in ihm der oder die Arbeitszylinder
untergebracht sind, erfolgt die Verteilung in der gleichen Weise wie in dem Falle,
in dem der oder die Arbeitszylinder in der Keilklaue angeordnet sind. Aber auch
bei Anordnung des oder der Arbeitszylinder in der Keilklaue und Festlegung der Kolbenstangen
im am Unterstempel festen Widerlager kann die Zufuhr und Verteilung des Betriebsmittels
durch im Widerlager angeordnete Bohrungen erfolgen, wobei dann allerdings die Kolbenstangen
ebenfalls entsprechende Bohrungen enthalten müssen. Man kann an jedem Klemmringstempel
zwei Druckzylinder beiderseits der Klemmringenden so anordnen, daß sie mit ihren
Achsen symmetrisch zu der Klemmringöffnung und in der Reibungsebene des Keileingriffes
der Klaue liegen. In diesem Fall können keine Biegemomente bei Wirksamwerden des
Druckmittels auftreten.
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Als Anschlag der Keilklaue kann ein am Widerlager angeordneter, mit
einer Arretierung versehener Schraubenbolzen dienen. Ein solcher läßt sich leicht
einstellen und auch bequem auswechseln. Als Anschlag für die Keilklaue können natürlich
auch durch Keile, Exzenter od. dgl. verstellbare Paßstücke benutzt werden.
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Gemäß der Erfindung kann als Anschlag für die Keilklaue auch der Stößel
eines Ventils dienen, welches vorzugsweise entweder im Widerlager oder in der Keilklaue
untergebracht ist, je nachdem, in welcher dieser beiden Teile die Druckmittelleitungen
sich befinden. Dieses Ventil sperrt die Zufuhr zu dem
bzw. den beaufschlagten
Zylinderräumen. Auf diese Weise wird erreicht, daß mit der Erreichung der Endstellung
der Keilklaue die Wirkung des Druckmittels automatisch ausgeschaltet wird.
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In den Zeichnungen ist das Schloß eines Klemmringstempels dargestellt,
bei dem die Erfindung angewendet ist, und zwar zeigt Fig. 1 teilweise im senkrechten
Schnitt, teilweise in der Ansicht das aus Klemmring und Keilklaue bestehende Schloß
eines Klemmringstempels, Fig. 2 einen waagerechten Schnitt durch den Klemmring entsprechend
der Schnittlinie II-II von Fig. 1 und Fig. 3 einen waagerechten Schnitt durch die
Keilklaue entsprechend der Schnittlinie III-111 von Fig.1. Mit 10 ist der rohrförmige
Unterstempel bezeichnet, mit 11 der innerhalb desselben axial verschiebbare Oberstempel.
Zum Festhalten des Oberstempels dient der Klemmring 12, der unter Zwischenfügung
eines Ringes 30 auf dem Unterstempel 10 ruht. Die Enden des Klemmringes
12 stehen nach außen ab und bilden hakenförmige Vorsprünge 13. In den zwischen diesen
Vorsprüngen und dem Ring selbst gebildeten Einbuchtungen bilden die Klemmringenden
Keilflächen 14, deren Verlauf in Fig.1 erkennbar ist.
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Den Keilflächen 14 entsprechen Keilflächen 16, die in den nach innen
ragenden Vorsprüngen der Keilklaue 15 angeordnet sind, welche beiderseits die Klemmringenden
umfaßt. Die Keilklaue liegt symmetrisch zu der durch die Klemmringmitte gehenden
Axialebene 32 des Stempels. In den beiden Seitenflügeln der Keilklaue 15 befinden
sich die Zylinderräume 17, in denen Kolben 18 mit Ringdichtungen 33
geführt sind. Die Kolbenstangen 19 ragen mit ihren unteren Enden, die auf die Endstücke
23 aufgesetzt sind, aus der Keilklaue 15 heraus.
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Ein gewisses Stück unterhalb des Klemmringes befindet sich das Widerlager
20, das durch Schweißung mit der Außenwandung des Unterstempels 10 verbunden ist.
Es ist bügelartig ausgebildet; die nach oben ragenden Bügelenden 21 haben oben offene
Ausnehmungen, in welche die im Querschnitt rechteckigen Endstücke 23 der Kolbenstangen
19 hineinragen. Mittels der waagerechten Bolzen 22 sind die Endstücke 23 im Widerlager
20 gehalten. Auch das Widerlager 20 liegt symmetrisch zur Axialebene 32. Die beiden
Bügelenden 21 sind durch eine Platte 24 verbunden. In einer senkrechten Gewindebohrung
derselben ist eine Stellschraube 25 geführt, deren Höhenlage durch eine Mutter 26
festgelegt werden kann. Die gewölbte Endfläche 27 der Stellschraube 25 bildet einen
Anschlag für die Unterseite 34 der Keilklaue 15.
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In der Keilklaue sind Leitungen zur Zuführung und Ableitung des in
den Zylinderräumen 17 wirksamen Druckmittels vorgesehen. Die am oberen Ende in die
Zylinderräume 17 mündenden Leitungen sind mit 28, die am unteren Ende in die Zylinderräume
17 mündenden Leitungen sind mit 29 bezeichnet. Gestrichelt ist der Verlauf der Leitungen
in der Ansicht zu erkennen, welcher sich auf der rechten Seite der Fig.1 befindet.
Die von beiden Zylinderräumen 17 kommenden Leitungen 28 und 29 münden, wie Fig.
2 erkennen läßt, in ein Anschlußstück 31.
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Nach dem Setzen des Stempels vollzieht sich das Festziehen des Klemmringes
in der Weise, daß -linter Vermittlung des Anschlußstückes 31 - die Zylinderräume
17 so mit dem Druckmittel beaufschlagt werden, daß sich die Zylinder nach
unten bewegen. Dadurch wird die Keilklaue 15 nach unten gezogen und durch Zusammenwirken
der Keilflächen 16 mit den Keilflächen 14 der Klemmring gespannt. Die Abwärtsbewegung
der Keilklaue findet ihr Ende beim Aufsetzen derselben auf der Endfläche 27 der
Stellschraube 25. Nunmehr kann die Druckmittelzuleitung unterbrochen werden.
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Das Lösen des Klemmringes kann so erfolgen, daß die Zylinderräume
17 im umgekehrten Sinne beaufschlagt werden. Dann wird die Keilklaue 15 angehoben
und der Klemmring 12 gelöst. Der Oberstempel 11 kann einsinken.