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Hydraulischer Grubenstempel Die Erfindung bezieht sich auf hydraulische
Grubenstempel mit durch Druckluft angetriebenen Pumpen. Bei bekannten Ausführungsformen
befindet sich in dem Oberstempel eine austauschbare Regeleinrichtung für den Durchgang
der Arbeitsflüssigkeit, um ' die Ausziehlänge des Stempels ein- und festzustellen.
Außerhalb dieser austauschbaren Einbaueinheit ist in dem Oberstempel eine Hoch-
und Niederdruckpumpe vorgesehen, die für ihren Austausch eine völligeDemontagedesStempels
erfordert. Das Rauben der bekannten Stempel erfolgt durch öffnen eines besonderen
Ventils, durch dessen öffnen der Stempel sich nur dann einziehen kann, wenn er unter
Druck steht.
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Die Erfindung sieht Verbesserungen in den bisher bekannten Bauarten
von hydraulischen Grubenstempeln vor. Ihr Wesen wird insbesondere darin gesehen,
daß als austauschbare Einbaueinheit zwei druckluftgetriebene Pumpen vorgesehen sind,
von denen die eine zum Auflasten und die andere zum Rauben des Stempels dient, während
das Setzen des Stempels durch einen im Vorratsraum angeordneten, durch Druckluft
beaufschlagten Fliegkolben erfolgt.
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Der Erfindungsgegenstand ist in den Zeichnungen in einer beispielsweisen
Ausführungsform schematisch dargestellt, und zwar zeigt Abb. 1 einen Längsschnitt
des Stempels gemäß der Erfindung, Abb. 2 das obere Ende des Stempels gemäß Abb.
1
im vergrößerten Maßstab, Abb. 3 einen Längsschnitt des oberen Endes
vom Stempel im vergrößerten Maßstab, Abb. 4 einen Querschnitt durch die Auflastpumpe
der Abb. 2.
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Der Oberstempel 1 ist in dem Unterstempel 2 ein-und ausziehbar
angeordnet. Durch das obere Ende des Rohres vom Oberstempel 1 ist ein Rohrstück
3
quer hindurchgeführt, welches das die Belastung des Stempels regelnde Durchgangsventil
des Raubventils und gleichzeitig die von der Preßluft betätigte Hoch-und Niederdruckpumpe
sowie Einziehpumpe aufnimmt. Das den Durchgang des Druckmittels regelnde überdruckventil
besteht aus zwei Verschlußkörpern, von denen der eine Verschlußkörper bei Durchtritt
der Flüssigkeit den anderen Verschlußkörper in seine Offenstellung führt, wenn der
Oberstempel während einer plötzlichen Überlastung einen schnellen Einsinkweg ausführt.
Zwischen einem Konus 4 des einen Verschlußkörpers und dem Konus 5 des Rohrstückes
3 sitzt ein Dichtungsring 6, der vorzugsweise aus Gummi oder einem
gummJähnlichen Werkstoff besteht. Der Druckraum 7 im Unterstempel 2 steht
durch ein Druckrohr 8, das sich durch den Oberstempel 1 erstreckt,
mit dem Rohrstück 3 in offener Verbindung. Der Verschlußkörper4 hat Axialbohrungen
9 und 10, die durch ein Ventil 11 voneinander getrennt werden.
Die Axialbohrung 9 steht durch eine oder mehrere Radialbohrungen 12 und eine
Radialbohrung 13 im. Rohrstück 3 mit dem Druckrohr 8
und somit
mit dem Druckraum 7 im Unterstempel 2 in offener Verbindung.
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Auf dem sich verjüngenden Ende des Verschlußkörpers 4 ist das Ende
eines Reglerrohres 14 aufgeschraubt. Zwischen dem Rohrstück 3 und dem Reglerrohr
14 gleitet leicht ein Dichtungsring 15.
Gegen den Dichtungsring
15 wirken unter dem Druck einer Feder 16 stehende doppelarmige Hebel
17, die in radialer Richtung durch das Reglerrohr 14 hindurchgesteckt sind.
Die kurzen Hebelarme 18 hegen auf einem Ring 19 der Spindel 20 vom
Ventil 11.
Das Rohrstück 3 hat im Bereiche des Raumes 21 Radialbohrungen
22, die durch Auslaßventile 23
od. dgl. abgedeckt sind.
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Bei Überschreiten der Sollast tritt die Druckflüssigkeit zwischen
den Dichtungsflächen des Dichtungsringes 6 in den vom Dichtungsring
15 abgeschlossenen Reglerraum 24. Wird die Sollast nur um ein geringes Maß
überschritten, so tritt die Flüssigkeit zwischen dem leicht gleitenden und unter
Federdruck stehenden Dichtungsring 15 in den Raum 21 und von hier durch die
Bohrungen 22 über die Auslaßventile 23 in den Vorratsraum des Oberstempels
1. Wird die Sollast um ein erhebliches Maß überschritten, so verschiebt die
in den Reglerraum eintretende Flüssigkeit den Dichtungsring 15 entgegen der
Federkraft 16.
Hierbei schwenken die Hebel 17, 18, so daß die kurzen
Hebelarme 18 den Ring 19 der Spindel 20 erfassen und den Ventilkörper
11 von seinem Ventilsitz mehr oder weniger abheben. Das hat zur Folge, daß
die Druckflüssigkeit aus dem Druckraum 7 des
Unterstempels
2 durch das Druckrohr 8, durch die Radialbohrungen 13, 12, durch die
Axialbohrungen 9,
10 in den Raum 21 ungehindert strömen kann, um aus
diesem durch die Radialbohrungen 22 über die Auslaßventile 23 in den Vorratsbehälter
des Oberstempels 1 leicht einzufließen. Bei schnellem Einsinkweg hebt sich
in entsprechendem Maße das Ventil 11
von seinem Dichtungssitz ab. Wenn die
Belastung wieder auf den Sollwert abfällt, schließt das Ventil 11
den Durchgang
unter Vermittlung des Druckes in der Axhilbohrung 9 durch den verminderten
Druck im Außenstempel 2. Der Schließweg wird beschleunigt durch eine Feder
25. Auf diese Weise wird eine gilnstige Regelung zur Aufrechterhaltung eines
konstanten Druckes im Außenstempel 2 entsprechend den verschiedenen Belastungen
verwirklicht. Es ist zweckmäßig, den Konus des Verschlußkörpers 4 und somit den
Dichtungsring 6 sowie den Konus 5 des Rohrstückes 3 in Richtung
der Strömung der Druckflüssigkeit aus dem Außenstempel 2 in den Vorratsbehälter
des Oberstempels 1 zu verjüngen. Fherdurch wird erreicht, daß beim übergang
der überbelastung zur Sollast der Durchtritt der Druckflüssigkeit plötzlich aufhört,
so daß während dieser verschiedenen Belastungen schädliche Druckschwankungen weitgehendst
vermieden werden. Des weiteren wird erreicht, daß zwischen Unterbelastung und Sollbelastung
eine schnelle Lastaufnahme eintritt.
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Der Verschlußkörper 4 wird durch einen im Rohrstück 3 einschraubbaren
Stellring 26 gegen den Dichtungsring 6 gedrückt, so daß der Dichtungsring
6
zwischen dem konischen Verschlußkörper 4 und dem Komis 5 des Rohrstückes
3 einstellbar eingespannt ist. Die hierdurch entstehende Flächenpressung
zwischen den konischen Flächen entspricht der Ab-
dichtung der Flüssigkeit
bei dem während der Sollast entsprechenden Druck.
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Der Stelhing 26 besitzt ein unter der Wirkung der Feder
25 stehendes Ventil 27, welches die Axialbohrung 9 von dem
Druckraum 28 der Hochdruckpumpe trennt. Die Hochdruckpumpe besteht aus einem
Plunger 29, der in dem den Druckraum 28 abschließenden Boden
30 gleitet. Wenn der Plunger 29
in den Druckraum 28 eintaucht,
drückt er infolge seiner Flüssigkeitsverdrängung Druckflüssigkeit aus dem Druckraum
28 über das Ventil 27 in die Axialbohrung 9. Wenn der Plunger
29 aus dem Druckraum 28 austaucht, schließt sich das Ventil
27 und Flüssigkeit wird aus dem Vorratsraum des Ober-Stempels 1 durch
ein oder mehrere Radialbohrungen 31 des Rohrstückes 3 angesaugt. Die
Bohrungen 31
werden durch Ansaugventile abgedeckt. Zweckmäßigerweise werden
die Ansaugventile durch einen Gumrniring 32 gebildet, der während des Druckvorgangs
gegen die Innenwandung des Rohrstückes 3
gedrückt wird und während des Saughubes
sich von dieser Wandung abhebt.
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Der Plunger 29 sitzt an einem Kolben 33, der in dem
Zylinder 34 der Niederdruckpumpe gleitet. Durch die verschiedenen Durchmesser des
Plungers 29 und des Kolbens 33 entsteht eine Differentialpumpe, um
einen niedrigen Druck in einen Hochdruck zu verwandeln. Der Kolben 33 wird
vorzugsweise von Preßluft bewegt. In dem Kolben 33 befindet sich eine Radialbohrung
35, die durch eine Axialbohrung 36 in den Zylinderraum 37 mündet,
der von dem Deckel 38 abgedeckt ist. Der Kolben 33
hat auf seinem Umfang
eine Ringnut 39, die mit dem Eintrittsstutzen 40 für Preßluft korrespondiert.
Quer durch die Radialbohrung 35 bewegt sich ein Schieber 41, dessen Länge
größer ist als die Höhe des Kolbens 33. Der Schieber 41 hat für den Durchgang
der Preßluft eine Bohrung 42. Auf diese Weise entsteht eine verschließbare Verbindung
zwischen dem Eintritt der Luft in den Eintrittstutzen 40 über die Ringnut
39,
Radialbohrungen 42, 35 und Axialbohrungen 36 mit dem Druckraum
37 des Niederdruckteils.
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Durch den Kolben 33 erstreckt sich ein weiterer Schieber 43,
der die gleiche oder etwa die gleiche Länge besitzt wie der Schieber 41. Der Schieber
43 weist eine Längsnut 44 auf, die sich nahezu bis zur Oberfläche des Kolbens
33 an der Druckseite 37 erstreckt. Der Boden 30 des Niederdruckteils
hat Bohrungen 45, Eine Feder 46 stützt sich an ihrem einen Ende gegen den Zylinderboden
30 und an ihrem gegenüberliegenden Ende gegen den Kolben 33 ab.
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In der in der Zeichnung dargestellten Stellung des Niederdruckteils
strömt Preßluft durch den Eintrittsstutzen 40 -über die Ringnut 39 des Kolbens
33 in die Radialbohrungen 42 und 35 sowie Axialbohrungen
36 in den Druckraum 37 vom Niederdruckzylinder 34. Die Preßluft bewegt
den Kolben 33 und treibt die Luft auf der gegenüberliegenden Seite aus den
Bohrungen 45 aus. Während dieses Druckhubes stoßen die Schieber 41 und 44 auf den
Zylinderboden 30. In der Endstellung dieses Druckhubes haben sich diese Schieber
so verschoben, daß der Schieber 41 den Preßluftdurchgang sperrt und der Schieber
44 den Druckraum 37 mit der Außenluft in offene Verbindung bringt und auf--
diese Weise entspannt wird. Flierauf holt die Feder 46 den Kolben 33 in die
Anfangsstellung zurück, wobei die Schieber41 und 44 sich in die Anfangsstellung
verschieben, so daß der Schieber 41 den Durchgang für Preßluft freigibt und der
Schieber 44 den Durchgang vom Druckraum 37 zur Außenluft absperrt, so daß
das Arbeitsspiel von neuem beginnen kann.
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Es liegt im Sinne der Erfindung, den Zylinderdeckel 38 oder
auch den Anschluß 40 zur Preßluftleitung mit einem einstellbaren Drucknünderventil
zu versehen. lEerdurch wird erreicht, daß der den Kolben 33 beaufschlagende
Druck der Preßluft einsteHbar ist, um die Leistung der Niederdruckpumpe und somit
der Hochdruckpumpe zu regeln, um auf diese Weise den Setzdruck des Stempels zu ändern.
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Eine ähnliche von Preßluft betriebene Niederdruckpumpe ist an dem
gegenüberliegenden Ende des Rohrstückes 3 vorgesehen, um den Stempel zu rauben
und einzuziehen. Die Preßluft tritt in den Eintrittsstutzen 47 ein und strömt durch
die Radialbohrung 48 in den vom Kolben 49 gebildeten Ringraum 50. Von hier
strömt die Preßluft durch die Radialbohrung 51 des Kolbens 49 und von hier
durch einen Schlitz 52 eines Schiebers 53, in den Druckraum 54. Der
Kolben 49 besitzt ebenfalls den Schieber 43, 44, um die Preßluft aus dem Druckraum
54 durch die Bohrungen 45 ins Freie abzulassen.
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Der Kolben 49 besitzt eine als Plunger ausgebildete Verlängerung
55, die in dem Raum 21 aus- und eintaucht. Des weiteren verschiebt sich in
dem Plungerkolben 55 ein Plunger 56, dessen Stimfläche 57 durch
eine Bohrang 58 von der Preßluft beaufschlagt wird. Bei Einlaß der Preßluft
taucht der Plunger 55 des Kolbens 49 aus dem Raum 21. Gleichzeitig wird der
Plunger 56 durch Druckluft gegen die Spindel 20 des Ventils 11 gestoßen,
so daß letzteres sich öffnet.
Hierbei entsteht in dem Raum 21 ein
Unterdruck, der Druckflüssigkeit aus dem Druckraum 7 des Außenstempels 2
saugt und den Oberstempel 1 einzieht. Der Rückhub des Plungerkolbens 49,
55 drückt die angesaugte Flüssigkeit aus dem Raum 21 durch die Bohrungen
22, über die Rückschlagventile 23 in den Vorratsraum des Oberstempels
1. Bei dem auf der Abb. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel werden die als
Auslaßventile gebildeten Rückschlagventile 22, 23 durch einen Gummiring
23 gebildet, der sich in einer Außennut des Rohrstückes 3 befindet
und die Bohrungen 22 abdeckt.
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Der Boden 59 des Oberstempels 1 hat eine gewölbte Außenfläche
60. Auf dieser gewölbten Außenfläche 60 sitzt eine Dichtungsstulpe
61. Die Dichtungs-Stulpe 61 hat eine ungewölbte, gerade Stimfläche
62.
Auf diese Weise entsteht ein Hohlraum 63 zwischen der Stimfläche
62, der Dichtungsstulpe 61 und der gewölbten Außenfläche
60 vom Boden 59 des Oberstempels 1. Die Dichtungsstulpe
61 hat federnde Eigenschaften.
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Steht die aus dem Unterstempel 2 und dem Ober-Stempel 1 bestehende
Tragsäule unter Last, so drückt die Flüssigkeit die Dichtungsstulpe 61 in
den Hohlraum 63, wobei der Stulpenrand 64 sich mit größerer Flächenpressung
gegen die Innenwandung 65 des Unterstempels 2 drückt. Auf diese Weise entsteht
eine vollkommene Abdichtung auch dann, wenn der Oberstempel 1 und
der Unterstempel 2 größere Toleranzen in ihren Querschnitten aufweisen und zwischen
sich einen größeren Ringspalt 66 belassen. Bei Entlastung der Tragsäule versucht
die Ringstulpe 61, 64 ihre ursprüngliche Lage einzunehmen, so daß die Flächenpressung
zwischen Stulpenring 64 und der Innenwandung 65 des Außenstempels 2 sich
verringert und der Oberstempel 1 in den Unterstempel 2 leicht dichtend gleitet.
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Die federnde Dichtungsstulpe 61, 64 hat an ihrem Umfang einen
weichen, nachgiebigen Außenmantel 67, der einen hohen Reibungswiderstand
besitzt. Dieser weiche Außenmantel 67 legt sich satt und dicht an Unebenheiten
in der Innenwandung 65 vom Unterstempel 2. Damit wird erreicht, daß eine
vollkommene Abdichtung zwischen Oberstempel 1 und Unterstempel 2 auch dann
gewährleistet ist, wenn die Wandung vom Unterstempel 2 durch Schläge, Stöße od.
dgl. verbeult wird. Für die Ringstulpe 61, 64 kommen vorzugsweise Kunststoffe,
wie Polyamide, zur Anwendung. Der Zusatz von geeigneten Härtemitteln gibt der Dichtungsstulpe
61, 64 die federnden und elastischen Eigenschaften. Der Außenmantel
67
besteht vorzugsweise aus Polyadditionsprodukten, denen keine Weichmacher
zugesetzt sind. Für diese Polyadditionsprodukte eignen sich in ausgezeichneter Weise
Polyvinylchloride oder solche, die auf Polyurethane aufgebaut sind.
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Es liegt im Sinne der Erfindung, das Rohrstück 3,
in dem das
überdruckventil mit seinem Raubventfl, die aus dem Hochdruck- und Niederdruckteil
bestehende Differentialpumpe sowie die Einziehpumpe untergebracht sind, leicht auswechselbar
in dem oberen Ende des Oberstempels 1 anzuordnen. Zu diesem Zweck ist das
Rohrstück 3 in einfachster Weise durch das Rohr des Oberstempels
1 hindurchgesteckt und mit diesem an einem oder beiden Enden verschraubt.
Die leicht lösbare Verbindung des Druckrohres 8 mit dem Rohrstück
3 zeigt die Abb. 3.
Das Druckrohr 8 ist um das Rohrstück
3 nach oben geführt und besitzt an seinem Ende ein Anschlußstück
68, welches einen in die Bohrung 13
gedrückten Konus 69 besitzt.
Der Konus 69 des Anschlußstückes 68 wird durch eine in dem Stempelkopf
70 eingeschraubte Druckschraube 71 in die Bohrung 13 des Rohrstückes
3 gedrückt. Es ist zweckmäßig, zwischen dem Anschlußstück 68 und der
Druckschraube 71 eine Tellerfeder 72 einzuschalten, um einen verbesserten
Dichtungsdruck zwischen dem Konus 69 und der Bohrung 13 des Rohrstückes
3 zu bekommen. Zum Ausziehen des Rohrstückes 3 aus dem Oberstempel
genügt es, die Druckschraube 71 im Stempelkopf zu lösen.
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Die Druckschraube 71 dient gleichzeitig zur Entlüftung des
Stempels. Um eine weitgehende Entlüftung leicht zu erhalten, weist der Stempelkopf
an seiner inneren Stimfläche einen pfannenartigen Ring 73 auf, der vorzugsweise
aus einem leichten Kunststoff besteht.
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Auf dem Boden 59 des Oberstempels 1 steht ein auf das
Druckrohr8 aufgeschobenes Leitungsrohr74. Dieses Leitungsrohr hat an seinem oberen
Ende einen Abschlußring 75 und an seinem unteren Ende siebartige Ausnehmungen
76. Auf dem Leitungsrohr 74 und an der Innenwandung des Oberstempels
1
gleitet ein Fliegkolben 77. Unterhalb des Abschlußringes
75 befindet sich ein Anschlußstatzen 78 für die Preßluftleitung. Wird
Preßluft in den Oberstempel zwischen dem Abschlußring 75 und dem Fliegkolben
77 eingeleitet -, so wird die Flüssigkeit unterhalb des Fliegkolbens
77 in den Ringraum 79 zwischen dem Leitungsrohr 74 und dem Druckrohr
8 in den oberen Teil des Oberstempels 1 gedrückt, in dem sich das
Rohrstück 3 befindet. Von hier strömt die Flüssigkeit durch die Ansaugventile
31, 32 in den Raum 28 des Hochdruckteiles und von hier durch das Auslaßventil
27 in die Axialbohrung 9 sowie die Radialbohrungen 12, 13 durch
das Druckrohr 8 in den Unterstempel 2. Auf diese Weise entsteht ein schnelles
Ausziehen des Oberstempels 1 aus dem Unterstempel 2, bis die Tragsäule zur
Anlage kommt. Hierauf folgt das Abnehmen der Preßluftleitung von dem Anschlußstutzen
78 und Aufsetzen der Preßluftleitung an den Anschlußstutzen 40 des Hochdruckteiles.
Damit beginnt selbsttätig der Setzvorgang durch die Preßluft bis die Nennlast erreicht
ist.
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Es liegt im Sinne der Erfindung, eine Vielzahl von nebeneinanderstehenden
Stempeln durch die Preß-Inftleitung , miteinander zu verbinden, so daß sie
ständig unter Druckluft stehen. Auf diese Weise wird erreicht, daß selbst bei auftretenden
Undichtigkeiten ein gleichmäßiges Tragen aller Stempel gewährleistet ist.
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Die Abb. 4 zeigt einen Querschnitt durch den Kolben 33. Dieser
Kolben 33 hat einen Mantel 80
aus einem elastischen Kunststoff mit
hoher Abriebfestigkeit. Dieser Mantel 80 besteht besonders aus Polyadditionsprodukten,
denen keine Weichmacher zugesetzt sind. Für diese Polyadditionsprodukte eignet sich
in ausgezeichneter Weise Polyvinylchlorid oder solche, die auf Polyurethane od.
dgl. aufgebaut sind. Der Mantel 80 ist auf dem Kolben 33 unter
Spannung aufgeschoben, so daß die Schieber 41 und 43 in der Kolbennut fest
auf die Kolbenfläche 81
aufgedrückt werden, wodurch ein Flattern während der
Umsteuerung vermieden wird. Des weiteren ist es möglich, in der Nut ein Radialspiel
82 zu belassen,
so daß die Schieber 41 und 43 durch die von
der Preßluft mitgeführten Verunreinigungen sich nicht festsetzen können.
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Der Erfindungsgegenstand wird dadurch nicht verlassen, daß die Bohrungen
45 im Boden 30 des Niederdruckzylinders 34 in ihrem Querschnitt versteRbar
und einstellbar ausgestaltet sind. Diese Einstellbarkeit wird bei dem in der Abb.
2 dargestellten Ausführungsbeispiel durch einen drehbaren Ring83 erreicht, der ebenfalls
Bohrungen 45 besitzL Bei einer Verdrehung des Ringes 83 werden die Bohrungen45
in dem Boden30 überdeckt bzw. ganz oder teilweise freigelassen. Auf diese Weise
entsteht eine Regelung der Leistung der Niederdruckpumpe und somit eine leicht regelbare
Einstellbarkeit des Setzdruckes.
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Abb. 4 stellt den Niederdruckkolben 33 in einer anderen Ausführungsforin
als nach Abb. 2 dar und entspricht der Ausgestaltung des Niederdruckkolbens 49 der
Abb. 2. Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, den Schieber41 zu schlitzen, der zum
Druckraum 37 offen ist. Die Bohrungen35 und 36 im Kolben
33 kommen demgemäß zum Fortfall. Durch den offenen Schlitz 84 im Schieber
41 wird jedes Flattern des,Schiebers in der Nähe der SchließsteRungen vermieden
und eine ruhige Abschaltung bzw. Einschaltung des Durchgangs für die Preßluft gewährleistet.
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Ferner wird der Erfindungsgegenstand. dadurch nicht verlassen, daß
der Niederdruckteil mit seinem Hochdruckteil an dem kohrstück 3 leicht lösbar
und abnehmbar befestigt ist. Es ist auch ohne weiteres möglich, die Niederdruckpumpe
33 bis 45 an dem Boden 30 durch einen Bajonettverschluß od. dgl. aufzusetzen
und leicht abzunehmen. Nach dem Ab-
nehmen wird der Boden 30 durch
eine unter Federlast stehende Klappe abgedeckt und gegen Verschraubung gesichert.