DE1167299B - Hydraulischer Stempel - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: E21d

Deutsche KL: Sc-10/01

Nummer: 1 167 299

Aktenzeichen: H 43542 VI a / 5 c

Anmeldetag: 1. September 1961

Auslegetag: 9. April 1964

• Beim Ausbau von Untertageräumen soll die Nachgiebigkeit oder der Hub eines Stempels es bekanntlich ermöglichen, das Nachgeben des Hangenden zu absorbieren und zum anderen den Stempel in gewissen Grenzen den lokalen Variationen in der Flözmächtigkeit anzupassen. In Flözen von geringer Mächtigkeit ist die Anpassungsmöglichkeit an die lokalen Veränderungen der Flözmächtigkeit minimal, so daß man entweder über ein sehr reich sortiertes Lager verschieden langer starrer Stempel verfügen muß, dessen Kosten infolge seines Umfanges sehr hoch sind, oder starre Verlängerungen auf Lager halten muß, die in ihrer Länge jedoch begrenzt sind, und deren Verbindung mit einem entsprechenden starren Stempel zwangläufig einen Punkt geringerer Festigkeit ergibt.

Wesentlich mehr Verwendungsmöglichkeiten ergeben sich durch nachgiebige Stempel, insbesondere durch hydraulische Stempel, die zumeist als Teleskopstempel ausgeführt sind. Bei den üblichen Typen wird das Druckmittel durch ein einziges Entlüftungsventil auf konstantem Druck gehalten. Die tragende Kraft ist daher proportional dem Querschnitt des Zylinders, in welchem die Gleitbewegung vor sich geht, und bei einem normalen Teleskopstempel mit zwei Zylindern beträgt die Veränderung der Belastung etwa 30%, wenn man von einem Querschnitt auf einen anderen übergeht.

Diese Veränderung der tragenden Kraft übt einen durchaus nachteiligen Einfluß auf die Abstützung des Hangenden aus und bedeutet infolgedessen eine Verschlechterung.

Um diesen Nachteil auszuschalten, wurde bereits ein hydraulischer Stempel entwickelt, der ein Teleskoprohr besitzt, welches zwischen einem Außen- und einem Innenstempel angeordnet ist und dessen Bodenteil eine obere, nach außen durch den Innenstempel verschlossene Druckkammer von einer unteren, im Außenstempel ausgebildeten Druckkammer trennt, wobei die Drücke in diesen Kammern beim Absenken des Teleskoprohres auf Werte gehalten werden, welche umgekehrt proportional zu den Querschnitten dieser Kammern sind.

Die Erfindung hat sich insbesondere die Aufgabe gestellt, derartige Stempel zu verbessern, um eine größere Elastizität beim Anheben und Absenken bei größter Sicherheit zu erreichen sowie eine gesichertere und wirkungsvollere Regelung der Drücke in der oberen und der unteren Kammer und um eine gedrängtere Bauart zu ermöglichen.

Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die obere Druckkammer mit der unteren Hydraulischer Stempel

Anmelder:

Houilleres du Bassin du Nord et du

Pas-de-Calais, Douai, Nord (Frankreich)

Vertreter:

Dipl.-Phys. Dr. W. Andrejewski, Patentanwalt,

Essen, Kettwiger Str. 36

Als Erfinder benannt:

Roger Frangois Jean Adam, Bruay-en-Artois

(Frankreich)

Beanspruchte Priorität:

Frankreich vom 2. September 1960 (837 619)

Druckkammer über Ventilanordnungen in Verbindung steht und der Ringraum sowie die untere Druckkammer wahlweise mit dem Druckmittelzufluß bzw. dem Druckmittelauslaß über den Ventilblock verbindbar sind. Dadurch ist das Anheben bzw. das Senken des Teleskoprohres im Außenstempel sowie des Innenstempels im Teleskoprohr über das Druckmittel steuerbar. Bei einer bevorzugten Ausführung des erfindungsgemäßen Hydraulikstempels trägt die obere, von der unteren Druckkammer trennende Zwischenboden des Teleskoprohres die vorgenannten Ventilanordnungen. Dabei ist die eine Ventilanordnung derart ausgebildet, daß sie eine Verbindung von der oberen Druckkammer zur unteren Druckkammer ermöglicht, einen gegenläufigen Druckmittelfluß jedoch versperrt, und daß die andere Ventilanordnung derart ausgebildet ist, daß unter der Einwirkung des Druckes in der unteren Druckkammer sowie beim völligen Einschieben des Teleskoprohres unter der Einwirkung eines vom Fuß des Außenstempels in die untere Druckkammer ragenden Stempels eine Verbindung von der unteren Druckkammer zur oberen Druckkammer erzielbar ist.

Der Ventilblock weist erfindungsgemäß zwei wahlweise, mit dem Druckmittelzufluß bzw. dem Druckmittelauslaß verbindbare Einlasse sowie zwej Auslässe auf, deren einer stets mit der unteren Druckkammer und deren anderer über ein Rückschlagventil mit dem Ringraum verbunden ist, wobei dieser letztere Auslaß hinter dem Rückschlagventil ein dem Druck in der unteren Kammer unterliegendes Tarier-

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ventil aufweist und das Rückschlagventil automatisch von einem durch Zufluß des Druckmittels über den Einlaß für das Einschieben des Teleskoprohres beaufschlagten Kolben betätigbar ist. Zur Erzielung einer Voreilung des Innenstempels bei einer Stempelverkürzung unter dem Gebirgsdruck ist weiterhin erfindungsgemäß die Ventilanordnung, welche eine Verbindung von der oberen zur unteren Druckkammer ermöglicht, auf einem etwas unter ihrem theoretischen Wert liegenden Wert geregelt.

Derartige Stempel erfüllen also die Bedingungen konstanter Belastung für ihre Gleitbewegung, so daß sie insbesondere die anfangs erwähnten Nachteile beheben.

satzes 24 eingesetzt ist und auf dem ein Ventil 27 unter der Wirkung einer Feder 28 zur Anlage kommt. Um den Innenstempel 15 völlig absenken zu können, weist sein Kolben 17 am Boden eine Ausnehmung 29 auf, in welche der Ansatz 24 eintreten kann.

Der Stempelfuß 5 besitzt einen in die untere Kammer 3 ragenden Zapfen 31, der auf das Ventil 21 drücken kann, um dieses bei völligem Eintreten ίο des Rohres 10 in den Außenstempel 1 zu öffnen.

Der Ventilblock8 (Fig. 3) besitzt im Innern eine Bohrung 32, welche von einer einen Seite zur anderen hindurchgeht. Am einen Ende dieser Bohrung ist ein Stopfen 33 abdichtend eingeschraubt, der einen An-Die nachfolgende Beschreibung erläutert an Hand 15 satz 34 besitzt, welcher als Gegenlager für einen in der lediglich als Beispiel zu wertenden Zeichnungen der Bohrung 32 verschiebbaren Kolben 35 dient. In das Wesen der Erfindung und ihre Ausführung in der das andere Ende dieser Bohrung ist ebenfalls ein AbPraxis, wobei weitere vorteilhafte Besonderheiten dichtstopfen 36 eingeschraubt, an welches sich eine hervortreten werden. Es zeigt Feder 37 anlegt, in welcher eine Spitze 38 eingesetzt

F i g. 1 eine erste Form eines Hydraulikstempels 20 ist. Eine Hülse 39 umgibt die Feder 37 und bildet mit konstanter Gleitbelastung, wobei einige Teile an ihrem Ende einen Sitz für die Spitze 38. Diese

Hülse 39 bildet ihrerseits ein Ventil im Gehäuse des Blocks 8 und besitzt eine Bohrung 43.

Der Kolben 35 besitzt an seinem einen Ende einen

F i g. 3 einen Schnitt durch den Block der Ver- 25 Ansatz 40, mit dem er am Ansatz 34 anliegt. Sein teilerventile für das Druckmittel im Stempel. anderes Ende weist einen Führungsstern 41 und

Der in Fig. 1 dargestellte Hydraulikstempel be- einen Zapfen42 auf, welcher die Spitze38 von ihrem sitzt einen Außenstempel 1, der eine Schulter 2 aufweist, unterhalb welcher der eigentliche Zylinder 3

gebohrt ist und oberhalb welcher eine Führung 4 aus- 30 liehen Durchgänge für das Druckmittel freizuhalten, gebildet ist. Dieser Außenstempel ist am unteren Der Führungsstern 41 stößt infolgedessen die Hülse Ende durch den Stempelfuß 5 abgedichtet. Der in 39 zurück, wodurch ein stärkerer Durchfluß ermög-F i g. 1 dargestellte Hydraulikstempel besitzt einen licht wird. Die Bohrung 44, welche den Durchgang Außenstempel 1 mit dicht angesetztem Stempelfuß 5 dieses Druckmittels ermöglicht, ist nach außen hin und mit einer oberhalb einer Schulter 2 ausgebildeten 35 durch einen Stopfen 45 verschlossen und stellt über Führung 4 für das Teleskoprohr 10, in dessen im eine Seitenbohrung 46 eine Verbindung mit der oberen Teil oberhalb einer Schulter 12 ausgebildeten Kammer 47 her. Diese Kammer 47 verläuft parallel Führung 14 der Innenstempel 15 gleitend angeord- zur Bohrung 32 und weist eine bewegliche Hülse 48 net ist. auf mit einem Boden, der den Sitz für ein Tarier-

Da das Teleskoprohr 10 am unteren Ende einen 40 ventil 49 bildet, welches dem Druck in der unteren verbreiterten Kopf 11 aufweist, der druckdicht im Kammer 3 unterliegt und dessen Stange von einem Außenstempel gleitet, wird der Innenraum dieses Stapel elastischer Scheiben 50 umgeben ist. Diese Außenstempels in einen vom Kopf 11 und der Stange wird durch einen Stern 51 in der Hülse 48 ge-Schulter2 begrenzten Ringraum 2 a und eine vom führt und durch eine Scheibe 52 in einem Verschluß-Kopf 11 und dem Stempelfuß 5 begrenzte untere 45 stopfen 53, der von außen her in die Kammer 47 ein-

fortgelassen wurden,

F i g. 2 in vergrößertem Maßstab die in der Trennwand der Kammern angeordneten Ventile und

Sitz abheben kann, während der Kopf der Hülse 39 gezahnt ist, um trotz dieses Anliegens die erforder-

Kammer 3 unterteilt. Der Zwischenboden 18 des Teleskoprohres 10 begrenzt mit dem Boden 17 des Innenstempels eine obere Kammer 13.

Dicht über dem Stempelfuß 5 tritt durch eine Seitenbohrung 6 von außen her in die untere Kammer 3 eine Druckmittelzufuhrleitung 7 ein, die eine Verbindung zu einem seitlich am Stempel angesetzten Ventilblock 8 bildet. Dieser Ventilblock 8 steht außerdem über eine dicht unterhalb der Schulter 2

geschraubt ist und durch den das Ventil eingestellt wird, während die Arretierung des eingestellten Wertes durch eine Kappe 54 erfolgt, die gleichzeitig als Gegenmutter dient.

Eine Querverbindung 55 für das eintretende öl beim Niedergehen des Stempels geht durch die Bohrung 32 hindurch und mündet über eine entsprechende Öffnung der Hülse 48 in der Kammer 47. Durch eine Auslaßleitung 56 ist diese Verbindung 55

ausgebildete Bohrung 9 mit dem Ringraum 2 a in 55 mit der Bohrung 9 verbunden.

Verbindung. Auch in der Leitung 44 ist ein Auslaß 57 vorge-

In der unteren Fläche des Zwischenbodens 18 des Teleskoprohres 10 ist eine zentrale Ausnehmung 19 ausgebildet (F i g. 2), in welcher druckdicht ein Sitz für ein mit einer Rückholfeder 22 verbundenes Ventil 21 eingesetzt ist, wobei die Ventilkammer über eine schräge Bohrung 23 mit der oberen Kammer 13 in Verbindung steht.

Vom Zwischenboden 18 ragt in diese obere

sehen, der eine Verbindung zur Leitung 7 herstellt.

Ein derartiger Stempel arbeitet folgendermaßen: Beim Absenken des Stempels läßt man das Rohr 10 in den Außenstempel 1 eintreten. Zu diesem Zweck wird der Block 8 an den Einlaß einer Pumpe geschaltet, und zwar am Auslaß 56 über eine Eingangsöffnung 58, die zu diesem Zweck gegenüber der Verbindung 55 vorgesehen ist. Außerdem ist eine

Kammer 13 ein hohler Ansatz 24 hinein, der über 65 entsprechende Eingangsöffnung 59 mit dem Reserve

einen Kanal 25 eine Verbindung zur unteren Kammer 3 aufweist und in seinem oberen Teil einen Sitz 26 aufweist, der dicht in die Höhlung des An-

behälter für das Druckmittel verbunden. Unter diesen Umständen wird der Kolben 35 zurückgestoßen, und sein Zapfen 42 drückt die Spitze 38 nach innen, so

daß der Auslaß 57 über den Schlitz 43 mit der Öffnung 59 in Verbindung kommt. Während dieses Arbeitsganges füllt das Druckmittel den Ringraum 2 a und drückt das Teleskoprohr 10 abwärts, wobei das Druckmittel aus der unteren Kammer 3 durch die Bohrung 6 und die Leitung 7 abfließt. Wenn bei völligem Herunterdrücken des Teleskoprohres 10 dessen Zwischenboden 18 auf den Stempelfuß 5 herabgedrück wird, dringt der Zapfen 31 in die Ausnehmung 19 ein und öffnet das Rückschlagventil 21. Dadurch wird der Weg für das in der oberen Kammer 13 befindliche Druckmittel frei, und es kann bei Druck auf den Innenstempel 15 von oben her oder auch durch dessen Gewicht durch den Kanal 23 das geöffnete Ventil 21, die untere Kammer 3 und die Leitung 7 abfließen. Zum Setzen des Stempels, d. h. zum Anheben des Teleskoprohres 10 und des Innenstempels 15 wird die Öffnung 59 mit der Pumpe verbunden und die Öffnung 58 mit dem Reservebehälter. Der Kolben wird demnach in die in F i g. 3 dargestellte Position, d.h. durch seinen Zapfen 40 auf den Kopf 34 gedrückt. Durch die Öffnung 9 und den Auslaß 56 ist der Raum zwischen der Schulter 2 und dem Kopf des Kolbens 11 mit dem Auslaß verbunden. Der Zufluß des Druckmittels erfolgt von der Pumpe durch Anheben der Spitze 38 und seiner Hülse 39 und über den Ausgang 57, die Leitung 7 und die Öffnung 6. Unabhängig davon, ob das Teleskoprohr 10 völlig abgesenkt wurde oder in einer gewissen Höhe über dem Stempelfuß 5 belassen wurde, wird zunächs das Teleskoprohr 10 angehoben und erst wenn dieses seinen höchsten Stand erreicht hat, der Innenstempel 15 hochgedrückt.

Tatsächlich ist im ersten Fall, d. h. bei durch den Zapfen 31 geöffnetem Ventil 21, der Druckverlust in der unteren Kammer 3 über dieses Ventil 21 und den Kanal 23 so gering, daß das Teleskoprohr 10 sich zu heben beginnt, wenn über die Leitung 7 Druckmittel zugeführt wird. Sobald das Ventil 21 vom Zapfen 31 freigekommen ist, schließt es sich, und der zweite Fall tritt ein, wobei der Widerstand des Rückschlagventils 21 so groß ist, daß der Druck in der unteren Kammer 3 nur das Teleskoprohr 10 anhebt. Sobald jedoch der Kolben des Teleskoprohres 10 an der Schulter 2 anschlägt, steigt der Druck in der unteren Kammer 3 auf einen derartigen Druck an, daß der Widerstand des Rückschlagventils 21 überwunden wird und das Druckmittel durch das dadurch geöffnetne Ventil 21 in die obere Kammer 13 eintritt und den Innenstempel 15 anhebt.

In diesem Zusammenhang soll darauf hingewiesen werden, daß die Tatsache, daß zunächst nur das Rohr 10 angehoben wird, äußerst günstig ist, da hierdurch für die späteren Arbeitsgänge der doppelte Effekt dieses Rohres sehr weitgehend ausgenutzt werden kann. Der, wie vorstehend beschrieben, gesetzte Stempel unterliegt nunmehr dem Druck des Gebirges. Die auf den Innenstempel 15 wirkende Setzlast kann bis zu einem Wert abgestützt werden, welcher das Produkt aus der Querschnittsfläche der oberen Kammer 13 und einem Druck gleich der Summe der Tarierdrücke des Ventils 27 und des Ventils 49 ist. Sobald dieser Wert erreicht ist, öffnet sich das Ventil 27 ebenso wie das Ventil 49 des Ventilblockes 8, und diese beiden öffnungen ermögliehen den Auslaß des Druckmittels, so daß sich der Innenstempel 15 in das Rohr 10 senken kann. Wenn der Druck des Hangenden so stark ist, daß der Innenstempel den Zwischenboden 18 des Rohres 10 berührt, gleitet dieses dann im Außenstempel 1 abwärts. Die dem Nachgeben des Hangenden entgegengesetzte Kraft ist alsdann das Produkt aus der Querschnittsfläche der unteren Kammer 3 und dem Druck, der in dieser aufrechterhalten werden kann.

Der in der unteren Kammer 3 aufrechterhaltene Druck hängt von der Einstellung des Ventils 49 ab. Der Druck, der in der oberen Kammer 13 aufrechterhalten werden kann, ist gleich der Summe der Drücke, die von den Widerständen der hintereinandergeschalteten Ventile 49 und 27 herrühren. Um eine gleichmäßige Gleitbelastung zu erreichen, genügt es, die in den Kammern herrschenden Drücke auf Werten zu halten, die umgekehrt proportional zu den Querschnitten dieser Kammern sind.

In der Praxis ist es vorteilhaft, für das Ventil 27 einen derartigen Wert zu wählen, der knapp unter dem theoretischen Wert liegt, wodurch gewährleistet wird, daß der Innenstempel 15 in das Rohr 10 eingeschoben wird, bevor dieses sich in den Außenstempel 1 einschiebt.

Beim Rauben der Stempel ist die Arbeitsweise die gleiche, wie vorstehend beim Absenken beschrieben.

Eine Betrachtung des erfindungsgemäßen Hydraulikstempels zeigt deutlich, daß einmal die verschiedenen Ventile jeder schädlichen mechanischen Einwirkung von außen her entzogen sind, daß sie aber auch leicht augewechselt bzw. beim Ventil 49 eingestellt werden können.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Hydraulischer Stempel mit einem zwischen einem Außenstempel und einem Innenstempel angeordneten Teleskoprohr, dessen Kolben eine durch den Innenstempel nach außen hin abgeschlossene obere Druckkammer von einer in dem Außenstempel ausgebildeten unteren Druckkammer trennt, wobei diese Kammern durch die in ihnen herrschenden Drücke, welche beim Absenken des Teleskoprohres auf Werte geregelt werden, die umgekehrt proportional zu den Querschnitten dieser Kammern sind, eine hydraulische Beaufschlagungsvorrichtung bilden, wobei der Kolben des Teleskoprohres im Außenstempel eine Ringkammer bildet, welche dieses Teleskoprohr umgibt und eine Verbindung mit einem Druckmittelzufluß für das gesteuerte Absenken und einen Druckmittelauslaß für das gesteuerte Anheben dieses Teleskoprohres herstellt, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Druckkammer (13) mit der unteren Druckkammer (3) über Ventilanordnungen (19 bis 22) und (24 bis 28) in Verbindung steht und der Ringraum (2 a) sowie die untere Druckkammer (3) wahlweise mit dem Druckmittelzufluß bzw. dem Druckmittelauslaß über den Ventilblock (8) verbindbar sind und dadurch das Anheben bzw. das Senken des Teleskoprohres (10) im Außenstempel sowie des Innenstempels (15) im Teleskoprohr über das Druckmittel steuerbar ist.

2. Hydraulischer Stempel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der die obere Druckkammer (13) von der unteren Druckkammer (3) trennende Zwischenboden (18) des Teleskoprohres (10) die Ventilanordnungen (19 bis 22) und (24 bis 28) trägt.

3. Hydraulischer Stempel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Ventilanordnung (24 bis 28) derart ausgebildet ist, daß sie eine Verbindung von der oberen Druckkammer (13) zur unteren Druckkammer (3) ermöglicht, einen gegenläufigen Druckmittelfluß jedoch versperrt, und daß die andere Ventilanordnung (19 bis 21) derart ausgebildet ist, daß unter der Einwirkung des Druckes in der unteren Druckkammer (13) sowie beim völligen Einschieben des Teleskoprohres (10) unter der Einwirkung eines vom Fuß (5) des Außenstempels (1) in die untere Druckkammer (3) ragenden Zapfens (31) eine Verbindung von der unteren Druckkammer (3) zur oberen Druckkammer (13) erzielbar ist.

4. Hydraulischer Stempel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilblock (8) zwei wahlweise mit dem Druckmittelzufluß bzw. dem Druckmittelauslaß verbindbare Einlasse (58, 59) sowie zwei Auslässe aufweist, deren einer (57) stets mit der unteren Druckkammer (3) und deren

IO

anderer (56) über ein Rückschlagventil (38) mit dem Ringraum (2a) verbunden ist, wobei dieser letztere Auslaß hinter dem Rückschlagventil ein dem Druck in der unteren Kammer (3) unterliegendes Tarierventil (49) aufweist und das Rückschlagventil automatisch von einem durch Zufluß des Druckmittels über den Einlaß (58) für das Einschieben des Teleskoprohres (10) beaufschlagten Kolben (35) betätigbar ist.

5. Hydraulischer Stempel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilanordnung (24 bis 28) auf einem etwas unter ihrem theoretischen Wert liegenden Wert geregelt ist und dadurch beim Absenken des Innenstempels unter dem Gebirgsdruck eine Voreilung erzielbar ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschriften Nr. 1 063 101,
so 1076 603;

belgische Patentschrift Nr. 493 811;
USA.-Patentschrift Nr. 1 685 697.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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