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Hydraulisch zu setzender und zu verspannender Grubenstempel Die Erfindung
bezieht sich auf mechanische Grubenstempel, vorzugsweise solche von der Gattung
der Reibungsstempel, deren Ober- und Unterstempel durch ein auf Reibungswirkung
beruhendes Keilschloß od. dgl. drucknachgiebig gegeneinander verspannt werden.
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Solche mechanischen Grubenstempel haben gegenüber hydraulischen Stempeln
den Vorteil größerer Einfachheit und Betriebssicherheit, sind jedoch schwieriger
zu setzen und zu rauben als solche.
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Bisher mußte die erwünschte, relativ hohe Anfangssetzlast dadurch
erzielt werden, daß zusätzliche Setzvorrichtungen Anwendung finden, die am Stempel
angebracht und die, sobald nach dem Setzen des Stempels das Keilschloß von Hand
angetrieben worden ist, wieder abgenommen werden. Die Benutzung solcher Setzvorrichtungen
ist mit gewissen Gefahren verbunden. Es ist ferner kaum möglich, in dieser Weise
die an sich erwünschte gleichmäßige Setzlast der aufeinanderfolgend gesetzten Stempel
eines Strebes zu erzielen.
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Es ist auch bekannt, in Reibungsstempeln eine hydraulische Ausfahrvorrichtung
zu benutzen, wobei in dieser Ausfahrvorrichtung der Innenstempel den Zylinder einer
hydraulischen Presse, deren als Rohr ausgebildete und daher der Beaufschlagung des
Zylinders mit Druckflüssigkeit dienende Kolbenstange sich auf der Fußplatte des
Außenstempels abstützt, bildet.
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Eine solche Vorrichtung dient lediglich dem Ausfahren des Stempels,
vermag jedoch nicht die Schwierigkeiten zu lösen, welche sich aus der erfahrungsgemäß
nur unzureichend erfolgenden Verspannung des Reibungsschlosses von Hand ergeben.
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Mit dem Ziel, diese Nachteile zu vermeiden, ist vorgeschlagen worden,
das Reibungsschloß des Stempels durch ein hydraulisch betätigtes Aggregat, nämlich
einen auf dem Boden des Unterstempels angebrachten kurzhubigen hydraulischen Zylinder
zu verspannen. Die mit einer diesem noch nicht zum Stande der Technik gehörenden
Vorschlag entsprechenden Vorrichtung ausgerüsteten Stempel können aber nicht, wie
es erwünscht ist, mit gleichmäßigem Druck gegen das Hangende hydraulisch verspannt
werden, noch kann etwa das Reibungsschloß nach seiner durch den hydraulischen Zylinder
erfolgten erstmaligen Verspannung, sobald der Einschiebevorgang des Stempels eingesetzt
ist, nachgespannt werden.
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Die Erfindung besteht in einer neuartigen Ausbildung und Betätigung
des Schlosses von Reibungsstempeln, durch welche gesichert wird, daß deren Druckaufnahme
im gesetzten Zustande praktisch konstant bleibt, d. h., es werden dem Stempel insoweit
im wesentlichen die gegenüber den Reibungsstempeln vorteilhafteren Eigenschaften
eines hydraulischen Stempels verliehen, ohne aber andererseits die Nachteile der
hydraulischen Stempel, in erster Linie ihre größere Empfindlichkeit und die Notwendigkeit
der sehr sorgfältigen Abdichtung der Druckräume, in Kauf nehmen zu müssen.
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Die Erfindung besteht ihrem Grundgedanken nach darin, daß bei einem
aus zwei ineinander verschiebbaren, durch ein Klemmschloß drucknachgiebig gegeneinander
verspannten Teilen bestehenden, durch eine von einem Druckmedium betätigte, im Inneren
des Außenstempels angeordnete Ausfahrvorrichtung setzbaren Grubenstempel, dessen
Reibungsschloß durch eine hydraulisch betätigte Hilfsvorrichtung gespannt wird,
die hydraulische Hilfsvorrichtung über ein Ventil mit dem Druckraum des hydraulischen
Ausfahrsystems der Ausfahrvorrichtung verbunden ist, das so eingestellt ist, daß
es zwecks Drucksteigerung in dem hydraulischen Ausfahrsystem der Ausfahrvorrichtung
als Folge des bei wirksam werdendem Hangenddruck einsetzenden Absinkens des Innenstempels
wieder vorübergehend geöffnet und demzufolge die Nachspannvorrichtung erneut wirksam
wird, derart, daß der Stempel wieder seine vorbestimmte Setzlast erhält.
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Der Vorteil, der sich hierdurch für die Erfüllung der Aufgabe des
Stempels, das Hangende ständig gleichmäßig abzustützen, ergibt, konnte bisher bei
keiner bekannten Stempelkonstruktion mit Reibungsschloß,
ebensowenig
wie bei solchen mit sogenanntem hydromechanischem Schloß erreicht werden.
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Die Einzelheiten und weiteren Merkmale der Erfindung gehen aus der
Beschreibung eines Ausführungsbeispieles des Erfindungsgegenstandes an Hand der
Abbildungen hervor. Von diesen zeigt Abb. 1 einen gemäß der Erfindung ausgebildeten
Stempel, in Seitenansicht, teilweise im Schnitt, und zwar in vollen Linien in eingefahrenem,
in gestrichelten Linien in teilweise ausgefahrenem Zustande; Abb. 2 ist ein Schnitt
durch das Reibungsschloß und Abb. 3 ein Schnitt gemäß Linie A -A der Abb.
1 durch einen unterhalb des Schlosses liegenden Bereich des Stempels.
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In Abb. 1 ist mit 1 der Außenstempel und mit 2 der Innenstempel des
neuen Stempels, die durch das Reibungsschloß 12 von an sich beliebiger Konstruktion
drucknachgiebig gegeneinander verspannbar sind, bezeichnet.
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In den Außenstempel l ist ein hydraulischer Druckzylinder I von solchem
Außendurchmesser, daß sich zwischen ihm und der Innenwandung des Außenstempels das
Spiel 10 ergibt, untergebracht. Der Zylinderteil ? dieses Druckzylinders
ruht auf einem Tragzapfen 3, der an der Stempelfußplatte 4 fest ist, ohne feste
Verbindung mit diesem Stempelteil, und derart allseitig um das Maß, das durch das
Spiel 10 zwischen dem Zylinderteil und der Innenwandung des Außenstempels
gegeben ist, verschwenkbar ist.
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In dem Zylinder ist der Kolben 8 beweglich, dessen Kolbenstange 9,
deren Achse mit der Stempelachse fluchtet, in eine Gelenkpfanne 5 in einer am unteren
Ende des Innenstempels festen Traverse 6 eingesetzt ist und über diese Traverse
auf den Innenstempel 2 wirkt.
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Der Flüssigkeitsvorratsbehälter, der gemäß dem Ausführungsbeispiel
durch röhrenförmige Körper 11 gebildet ist, gegebenenfalls auch eine elastische
Blase sein kann, ist im Innenstempel untergebracht. Mit 19, 19' und 20 sind die
Ventile bzw. Anschlüsse an die nicht dargestellte Pumpe oder sonstige Druckmittelquelle
bezeichnet.
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Da der Zylinder und der Kolben ohne jede starre Verbindung gegenüber
den beiden Stempelteilen schwach beweglich sind, erfolgt beim Ausfahren des Kolbens
zwecks Setzens des Stempels immer eine genau zentrische Beanspruchung der aus Kolben
und Zylinder bestehenden Gesamtheit, d. h. Abweichungen der Stempelachse von der
Achse des Druckzylinders ergeben nicht, wie das bei hydraulischen Stempeln üblicher
Art der Fall ist, Verkantungen, die die Funktion beeinträchtigen. Auch wird die
Funktion des Druckzylinders in keiner Weise durch Verformungen oder Verbiegungen
des Außenstempels, die im Falle eines hydraulischen Stempels die bekannten Schwierigkeiten
ergeben, und zwar einen solchen in der Regel sofort funktionsunfähig machen, beeinträchtigt.
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Der hydraulische Druckzylinder i ist ein selbständiger Bauteil, der
für alle praktisch in Betracht kommenden Bauarten von Stempeln einheitlich ausgebildet
und nach Belieben ausgewechselt werden kann.
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Gemäß der dargestellten vorzugsweisen Ausführungsform der Erfindung
ist die Kolbenstange 9 mit dem Innenstempel durch eine mit Spiel angeordnete und
derart eine gewisse axiale Relativbewegung zulassende Bolzenschraube 21 verbunden.
Hierdurch wird verhindert, daß auch in dem denkbaren Falle einer Undichtigkeit der
Kolbenmanschette der Kolben etwa ungewollt bis auf den Boden des Zylinders absinken
kann. Der Druckzylinder kann deshalb zwecks Raubens des Stempels jederzeit ohne
irgendwelche vorbereitenden Maßnahmen nach Lösen des Reibungsschlosses 12 durch
entsprechende Ventilbetätigung planmäßig schrittweise abgesenkt werden.
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Der zur Betätigung des Reibungsschlosses dienende zweite hydraulische
Druckzylinder 1I ist an das Druckflüssigkeitssystem der beschriebenen Ausfahrvorrichtung
angeschlossen. Er ist gemäß dem Ausführungsbeispiel in horizontaler Lage am Schloß
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derart angebracht, daß sein Kolben 13 auf den Treibkeil 16 des Schlosses
einwirkt, welcher seinerseits über die Traverse 18 auf die Setz- und Lösekeile 17
des Schlosses in diese anziehendem bzw. lösendem Sinne wirkt.
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Dieser Vorgang wird eingeleitet, sobald der erwünschte, in geeigneter
Weise vorbestimmbare Anpreßdruck des Stempels erreicht worden ist, indem in Abhängigkeit
hiervon die vor dem Kolben 13 liegenden Ventile 14 und 15 betätigt werden.
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In den Abbildungen sind die zu dem hydraulischen System des Stempels
gehörenden Leitungen und Ventile, die, wie dargestellt, vorzugsweise innerhalb des
Stempels untergebracht sind, nur zum Teil und nur schematisch dargestellt.
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Gemäß dem Ausführungsbeispiel, bei welchem der Unterstempel quadratischen
Querschnitt und der Oberstempel rundes Profil besitzt, stehen für die Unterbringung
dieser Leitungen die Ecken des quadratischen Unterstempelprofils zur Verfügung.
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Für die geschützte Unterbringung der zweckmäßig in Kapseln zu lagernden
Ventile sind praktisch an jedem Stempel geeignete Möglichkeiten, z. B. in dem Winkel
unterhalb der vorspringenden, erforderlichenfalls zu verstärkenden Schlösser vorhanden.
An einer derart geschützten Stelle können auch die in Abb. 1 tieferliegend dargestellten,
durch automatisch wirkende Ventile abgesicherten Leitungsanschlüsse 19 und 19' sowie
das Sicherheitsventil 20 angeordnet werden.
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Wenn der Stempel geraubt werden soll, so wird der Keil 16 durch
Rückwärtsbewegung des Kolbens 15, sei es mechanisches Zurückdrücken desselben, sei
es Umsteuerung des Druckzylinders, außer Einwirkung gebracht, so daß die leicht
lösbaren bzw. sich selbst lösenden Keile 17 ihren Anzug verlieren und nunmehr der
Innenstempel, laufend oder stufenweise, abgesenkt werden kann - falls nicht, wie
das ebenfalls möglich ist, der hydraulische Zylinder nach dem Verspannen des Reibungsschlosses
durch Verbindung seines Druckraumes mittels eines für diesen Zweck vorgesehenen
Mehrwegehahns mit dem Vorratsbehälter drucklos gemacht worden ist.
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Wie hiernach ersichtlich ist, vollzieht sich in jedem Falle sowohl
der Setz- wie auch der Raubvorgang in denkbar einfacher und betriebssicherer Weise.
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Ein besonderer Vorteil des neuen Stempels ist der, daß er auch im
Falle eines Fehlers im hydraulischen System oder z. B. Versagens der Druckpumpe
einsatzfähig bleibt, weil er auch ohne Benutzung der hydraulischen Setzvorrichtung
wie ein normaler mechanischer Stempel von Hand ausgefahren werden kann. Das bedingt
lediglich, daß der Druckraum des
Zylinders und der Vorratsbehälter
für die Druckflüssigkeit, die sonst über die Pumpe aneinander angeschlossen sind,
unmittelbar miteinander verbunden werden.
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Für das Setzen des Stempels unter Vorspannung sind in diesem Falle
übliche Vorrichtungen, wie Keile oder eine eingebaute Stempelkopfspindel, zu verwenden.
Hierdurch kann gleichzeitig die dann in dem Zylinderraum 7 befindliche Flüssigkeit
auf den Druck gebracht werden, der notwendig ist, um die hydraulische Schloßspannvorrichtung
1I zu betätigen.
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Aber auch wenn ein Druck von für das öffnen des Steuerventils 14 bzw.
15 dieser Vorrichtung erforderlicher Höhe beim Setzen von Hand nicht unmittelbar
erzielt werden kann, ist das ohne Belang, denn der Stempel ist ja, wenn auch zunächst
mit geringerem Druck, gesetzt, und der für die Betätigung der Vorrichtung Il erforderliche
hydraulische Druck wird dann durch den in der Folge wirksam werdenden Gebirgsdruck
erzielt, der im gegebenen Zeitpunkt das Verspannen des Schlosses durch die Vorrichtung
II bewirkt.
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Die derart verzögerte Betätigung der den Oberstempel gegen den Unterstempel
unter Reibungsschluß verspannenden Vorrichtung kann auch bei Durchführung des Setzvorgangs
in der normalen gemäß der Erfindung vorgeschlagenen Weise von Vorteil sein, indem
der Phase, während deren das Absinken des Stempels gegen die mechanische Verspannungswirkung
des Schlosses - unter Auspressen des Zylinderinhalts in den Vorratsbehälter - erfolgt,
eine Phase vorgeschaltet wird, in welcher sich der Absenkvorgang unter der Druckeinwirkung
genau wie bei einem hydraulischen Stempel vollzieht. Auch für das Rauben des Stempels
können sich dann besondere Vorteile ergeben.
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Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die vorstehend im einzelnen
beschriebenen und die in den Abbildungen dargestellte Ausführungsform eines zur
Durchführung des neuen Verfahrens geeigneten Stempels beschränkt, sondern es sind
demgegenüber Änderungen möglich, ohne von ihrem Grundgedanken abzuweichen. Insbesondere
bezieht sich das auf die grundsätzliche Konstruktion des mechanischen Stempels und
seines Schlosses.