DE1209532B - Hydraulischer Grubenstempel - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

E21d

Deutsche Kl.: 5 c-10/01

Nummer: 1209 532

Aktenzeichen: G 41030 VI a/5 c

Anmeldetag: 8. Juli 1964

Auslegetag: 27. Januar 1966

Die Erfindung bezieht sich auf einen hydraulischen Grubenstempel, der aus einem Außenstempel, einem Innenstempel und einem zwischen diesen Stempelteilen eingesetzten Zwischenteleskoprohr besteht. Dabei sind die Leitungen für die Zuführung des Druckmittels im Außenstempel angeordnet, und das Zwischenteleskoprohr ist an seiner Außenwandung gegen den Außenstempel, an seiner Innenwandung gegen den Innenstempel abgedichtet.

Erfindungsgemäß wird ein Zwischenteleskoprohr verwendet, dessen das Druckmittel aufnehmender Innenraum gegen den Fuß des Außenstempels geöffnet ist. Es ist somit nur eine Druckkammer vorhanden, in der das Druckmittel mit einem großen Querschnitt (Q), der dem vollen Querschnitt des Innenstempels entspricht, auf den Innenstempel und gleichzeitig mit einem wesentlich kleineren Querschnitt (q), der dem Querschnitt der Rohrwandung des Zwischenteleskoprohres entspricht, auf das Zwischenteleskoprohr wirkt. Es sucht den Innenstempel aus dem Zwischenteleskoprohr und das Zwischenteleskoprohr aus dem Außenstempel herauszudrücken. Die auf die genannten Stempelteile wirkenden Kräfte verhalten sich dabei wie Q · q. Die Bewegungen des Innenstempels werden durch den Gegendruck des Hangenden begrenzt; um die Bewegungen des Zwischenteleskoprohres zu begrenzen, ist an diesem ein Kragen vorgesehen, der mit Anschlägen des Außenstempels zusammenwirkt.

Bei einem nicht zum Stand der Technik gehörenden hydraulischen Grubenstempel ist ein solches Zusammenwirken zwischen einem in diesem Fall am Außenstempel angeordneten Kragen und einem in diesem Fall am Stempeltopf angeordneten Anschlag bereits vorgeschlagen worden, um ein Herausheben des Außenstempels aus dem Stempeltopf, gleichzeitig aber jede axiale Verschieblichkeit zwischen beiden Elementen zu verhindern.

Die Erfindung läßt jedoch eine axiale Verschieblichkeit zwischen dem am Zwischenteleskoprohr angeordneten Kragen und zwei im Abstand voneinander am Außenstempel angeordneten Anschlägen zu, und zwar vorzugsweise zu dem Zweck, um dadurch eine Pufferung zu erreichen und den Stempel gegen Gebirgsschläge zu sichern. Dies geschieht in der Weise, daß beim Setzen des Stempels durch eine nachgiebige Sperrvorrichtung ein Ausschieben des Zwischenteleskoprohres in seine äußerste Lage verhindert wird, so daß bei einer durch einen Gebirgsschlag verursachten plötzlichen Erhöhung des Druckes in der Druckkammer des Stempels das Zwischenteleskoprohr unter Überwindung dieser Hydraulischer Grubenstempel

Anmelder:

Konrad Grebe,

Wuppertal-Elberfeld, Untergrünewalder Str. 3

Als Erfinder benannt:

Konrad Grebe, Wuppertal-Elberfeld

um ein gewisses Maß herausgedrückt werden

nachgiebigen Sperre noch

aus dem Außenstempel
kann.

Der Grundgedanke der Erfindung besteht somit darin, daß das Zwischenteleskoprohr, dessen das Druckmittel aufnehmender Innenraum gegen den Außenstempel geöffnet ist, einen zwischen zwei Anschlägen des Außenstempels in axialer Richtung verschieblichen Kragen aufweist, wobei mindestens die in Richtung auf den äußeren der beiden Anschläge erfolgenden Bewegungen des Kragens die Überwin-

^a5 dung des Widerstandes einer nachgiebigen Sperrvorrichtung erfordern.

Es ist an sich bekannt, Gebirgsschläge durch einen Federkörper aufzufangen, dessen Federkraft der Setzlast des Stempels entspricht. Dabei spricht, sobald der Gebirgsdruck die Setzlast (von beispielsweise 40 t) überschreitet, der eingebaute Federkörper an. Durch das Zusammendrücken des Federkörpers wird ein Ventil mit sehr großem Querschnitt geöffnet, durch das das Druckmittel abfließen kann. Da bei Unterschreitung des Setzdruckes der Federkörper automatisch in seine Normalstellung zurückkehrt und das Ventil schließt, bleibt der Setzdruck des Stempels stets erhalten. Da die gebräuchlichen Ventile bei den sehr hohen Drücken, denen sie standhalten müssen, nur einen kleinen Querschnitt aufweisen können und somit ein rasches Abfließen des Druckmittels bei eintretenden Überlastungen unmöglich machen, ist dies bisher die einzige bekannte Vorrichtung, durch die Gebirgsschläge mit Sicherheit ohne Überlastung des Stempels abgefangen werden konnten. Sie hat aber den Nachteil, daß außerordentlich hohe Federkräfte und dementsprechend sehr große Federkörper gebraucht werden. Bei dem erfindungsgemäßen hydraulischen Stempel kann der gleiche Erfolg ohne die Verwendung von Federkörpern solcher Größe erreicht werden. Wenn sich z. B. der volle Querschnittig) des Innenstempels zum Querschnitt (q) der

509 780/62

3 4

Rohrwandung des Zwischenteleskoprohres verhält rung eine weitere gegenseitige Verschiebung von wie 8:1, so bedeutet dies, daß das in den Stempel Zwischenteleskoprohr und Außenstempel in der gleieingefüllte Druckmedium in axialer Richtung gegen chen Richtung nunmehr mit Sicherheit verhindert, den Innenstempel jeweils mit der achtfachen Kraft Da eine Überlastung des Stempels auf diese Weise drückt, wie gegen das Zwischenteleskoprohr. Sind 5 vermieden werden kann, läßt sich die Außenwandung z. B. 401 als Setzdruck des Stempels vorgesehen, so des Zwischenteleskoprohres und des Außenstempels wird der Innenstempel mit der ihm zugeordneten schwächer ausbilden als dies bei den bisherigen Kappe od. dgl. über den Außenstempel mit 401 gegen hydraulischen Stempeln möglich war. Dadurch wird das Gebirge verspannt. Gleichzeitig versucht das wiederum das Verhältnis Q : q (und die Widerstands-Druckmittel das Zwischenteleskoprohr mit Vs dieser io kraft, auf die die Sperrvorrichtung ausgelegt werden Kraft, also mit einer Kraft von 51, aus dem Außen- muß), günstig beeinflußt.

stempel herauszuheben. Dies bedeutet, daß auch nur Soll die Sperrvorrichtung in beiden Bewegungseine Gegenkraft von 51 und nicht von 401 nötig ist, richtungen wirken, soll das Zwischenteleskoprohr um bei normalem Setzdruck eine axiale Verschiebung also gleichzeitig als Verlängerungsstempel verwenddes Zwischenteleskoprohres gegenüber dem Außen- 15 bar sein, so wird sie zweckmäßig durch Reibkörper stempel zu verhindern. gebildet, die sich einerseits an der Außenwand des

Diese Gegenkraft kann in einer z. B. durch sich an Zwischenteleskoprohres und andererseits an der der Außenwand des Zwischenteleskoprohres und an Innenwand des Außenstempels abstützen. Mehrere der Innenwand des Außenstempels abstützende Reib- solcher Reibkörper können am Umfang des Zwikörper gebildeten Sperrvorrichtung bestehen, die ao schenteleskoprohres nebeneinander angeordnet sein, jede axiale Bewegung von Außenstempel und Zwi- wobei diese Reibkörper sämtlich zwischen zwei im schenteleskoprohr gegeneinander verhindert, solange Abstand voneinander angeordneten Kragen des Zwidiese Sperre nicht durch eine Kraft von mehr als 51 schenteleskoprohres festgesetzt sind. Dabei kann der überwunden wird. Die Gegenkraft kann aber z. B. Außenstempel gegenüber dem Zwischenteleskoprohr auch in einer am Kragen des Zwischenteleskoprohres 25 in einer beliebigen Lage zwischen der Stellung, wo angreifenden Feder bestehen, die das Zwischentele- der untere Kragen des Zwischenteleskoprohres an skoprohr mit mindestens 51 in den Außenstempel dem unteren Anschlag des Außenstempels anliegt, hineinzudrücken sucht. Bei dieser Lösung kehrt das und der Stellung, wo der obere Kragen des Zwischen-Zwischenteleskoprohr jeweil automatisch in seine teleskoprohres an dem oberen Anschlag des Außennormale Stellung zurück, sobald der Stempel durch 30 stempeis anliegt, festgehalten werden. Das Zwischenallmähliches Abfließen des Druckmittels über das teleskoprohr läßt sich also als Verlängerungsstempel normale Überdruckventil oder durch schnelles Ab- verwenden. Eine Pufferung im Sinne der Gebirgsfließen des Druckmittels über ein Ventil mit sehr schlagsicherung ist noch möglich, solange der Innengroßem Querschnitt, das sich automatisch mit Ein- stempel nicht bis in seine Endlage in das Zwischensetzen der Verschiebung zwischen Außenstempel und 35 teleskoprohr eingesunken ist, und das Zwischentele-Zwischenteleskoprohr öffnet, von dem Überdruck skoprohr nicht bis in seine Endlage aus dem Außenentlastet ist. Die erstgenannte Lösung mit einer die stempel ausgefahren ist. Ist eine der beiden Endlagen axialen Bewegungen in beiden Richtungen sperren- erreicht oder annähernd erreicht, so kann selbsttätig den Bremsvorrichtung schließt die automatische ein z. B. optisches oder akustisches Signal ausgelöst Rückkehr des Zwischenteleskoprohres in seine nor- 40 werden, das sowohl im Streb selbst als auch durch male Lage aus, gibt statt dessen aber die Möglich- Fernübertragung an einem über Tage befindlichen keit, das Zwischenteleskoprohr gleichzeitig als einen Überwachungsstand aufgenommen werden kann,
stufenlos verstellbaren Verlängerungsstempel zu ver- Das Verschieben des Verlängerungsstempels gegenwenden. über dem Außenstempel geschieht folgendermaßen:

In beiden Fällen reagiert der erfindungsgemäße 45 Um den Stempel wieder zu verkürzen, wird der

hydraulische Stempel auf einen Gebirgsschlag zu- Innenstempel in seine Endlage eingefahren und das

nächst in folgender Weise: Sobald durch einen Ge- Zwischenteleskoprohr unter Ablassen des Druck-

birgsschlag die Belastung des Stempels erhöht wird, mittels durch Druck auf die Hangendkappe oder

steigt im gleichen Verhältnis die Kraft, die das Zwi- durch eine die Hangendkappe und die Sohlenkappe

schenteleskoprohr aus dem Außenstempel herauszu- 50 zusammenziehende Vorrichtung gegen den Wider-

heben versucht. Durch diese erhöhte Kraft wird der stand der Reibkörper in den Außenstempel wieder

Widerstand der Sperrvorrichtung überwunden und hineingedrückt. Soll der Stempel verlängert werden,

das Zwischenteleskoprohr derart gegen den Außen- so wird zunächst gleichfalls der Innenstempel in seine

stempel verschoben, daß sich sein Kragen in Rieh- Endlage eingefahren und sodann in dieser Endlage

rung auf den äußeren Anschlag des Außenstempels 55 durch eine für diesen Zweck vorzusehende Vorrich-

bewegt. Mit dieser Bewegung vergrößert sich der rung mit dem Zwischenteleskoprohr verriegelt. Durch

Druckraum, der für das Druckmittel zur Verfügung Einfüllen des Druckmittels läßt sich nunmehr das

steht; bei einer axialen Bewegung von 4 cm vergrö- Zwischenteleskoprohr gemeinsam mit dem Innen-

ßert er sich um 4 q cm³, wenn der Querschnitt der stempel in dem gewünschten Maße aus dem Außen-

Rohrwandung des Zwischenteleskoprohres = q cm² 60 stempel herausdrücken.

ist. Ist der volle Querschnitt (Q) des Innenstempels Man kann aber auch mit normalen Verlängerungs-

= 8 cm², so kann also der Innenstempel um 0,5 cm stempeln arbeiten, und die Sperrvorrichtung als eine

einsinken. Geht durch dieses federnde Nachgeben des sich an dem Kragen des Zwischenteleskoprohres

Innenstempels gegenüber dem Gebirgsschlag die Be- einerseits und an dem äußeren Anschlag des Außen-

lastung des Stempels wieder auf den angenommenen 65 stempeis andererseits abstützende Feder ausbilden.

Setzdruck von 401 zurück, so kommt die axiale Be- In ihrer normalen Stellung ist diese Feder gemäß

■wegung des Zwischenteleskoprohres gegen den dem gewählten Beispiel mit 5 t oder zweckmäßig

Außenstempel zum Stillstand, da die Sperrvorrich- noch etwas höher, z. B. mit 5,51, vorgespannt. Wird

1 Z09 532

sie durch einen Gebirgsschlag zusammengedrückt, so erhöht sich gleichzeitig der Gegendruck, den sie auf ihr Widerlager ausübt, und somit die Rückstellkraft, die das Zwischenteleskoprohr wieder in seine normale Stellung gegenüber dem Außenstempel zurückzuführen sucht.

Mit besonderem Vorteil läßt sich dabei die Bewegung des Zwischenteleskoprohres gegenüber dem Außenstempel als Öffnungs- und Schließbewegung eines Ventils mit großem Durchflußquerschnitt ausnutzen. Zu diesem Zweck weist gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung der Außenstempel eine konische Erweiterung auf, die bei Aufsetzen des Kragens auf den dem Fuß des Außenstempels zugekehrten Anschlag bei der Dichtung zwischen Zwischenteleskoprohr und Außenstempel beginnt und am Kragen des Zwischenteleskoprohres endet, und das Zwischenteleskoprohr ist an seinem Umfang zwischen der Dichtung und dem Druckraum des Außenstempels mit axial verlaufenden Rillen versehen. Die Dichtung bewegt sich also während der nur durch einen Gebirgsschlag auszulösenden Öffnungsbewegung dieses Ventils an der Stelle, wo die konische Erweiterung des Außenstempels beginnt, vorbei und gibt dadurch den Austritt des Druckmittels aus dem Druckraum des Stempels in diese konische Erweiterung — und darüber hinaus gegebenenfalls aus dem Stempel selbst — frei. Die in Richtung auf den Druckraum des Stempels verlaufenden Rillen dienen dabei als Ausflußkanäle in dem zur Führung des Zwischenteleskoprohres im Außenstempel benötigten Teil des Zwischenteleskoprohres. Der dadurch erzielte rasche Abbau des Druckes im Inneren des Stempels bewirkt, daß die Feder das Zwischen teleskoprohr wieder in den Außenstempel hineindrückt. Nachdem die Dichtung zwischen Außenstempel und Zwischenteleskoprohr im Zuge dieser Schließbewegung den Beginn der konischen Erweiterung wieder erreicht hat und ein weiteres Abströmen des Druckmittels auf diesem Wege verhindert, setzt sich die Entlastung — nun allerdings wesentlich langsamer — auf dem Wege über das in seiner Zuleitung angeordnete normale Überdruckventil fort. Dabei kehrt das Zwischenteleskoprohr unter entsprechender Entspannung der Feder in seine normale Lage zurück. Der Innenstempel bleibt mit mindestens 401

— vorübergehend mit einem höheren Druck — gegen das Gebirge verspannt, sinkt also, nachdem er dem Gebirgsschlag federnd nachgegeben hat, nicht mehr weiter ein.

Der Gedanke, ein Überdruckventil in dieser Weise durch konische Erweiterung eines zylindrischen und

— bei der Normalstellung des Kolbens — in seinem zylindrischen Teil abgedichteten Druckraums zu schaffen, ist einer allgemeinen Anwendung fähig und beschränkt sich nicht auf das dargestellte Anwendungsbeispiel, wenn er hier auch durch den großen Durchflußquerschnitt eine vorzugsweise Verwirklichungsmöglichkeit findet. Der Gedanke läßt sich auch in anderer Weise vorteilhaft anwenden. Auch zum Schütze eines Stempels gegen Überlastung und Gebirgsschläge ist er grundsätzlich z. B. noch in der Weise anwendbar, daß ein entsprechend ausgebildeter und durch eine Feder abgestützter Ventilmechanismus in den Innenstempel verlegt wird, wobei der Unterschied zu den üblicherweise verwendeten Überdruckventilen in der Ausbildung des Ventilmechanismus liegt.

Gemäß einem weiteren Erfindungsmerkmal ist die Wandung des Außenstempels im Bereich der konischen Erweiterung mit Bohrungen versehen, die bis zu einer an seinem Umfang angeordneten Nut reichen und durch einen in der Nut verlegten elastischen Ring verschließbar sind. Der elastische Ring schützt die Bohrungen von außen her gegen das Eindringen von Verschmutzungen usw. Sobald der innere Druck im Bereich der konischen Erweiterung den atmosphärischen Druck wesentlich übersteigt, wird der elastische Ring jedoch nach außen gedrückt, so daß er das Druckmittel ausspritzen läßt.

Die Zeichnungen zeigen im Schnitt zwei Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen hydraulischen Grubenstempels mit einer Sperrvorrichtung, die bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 in beiden Richtungen wirkt, bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 als eine Feder ausgebildet ist, die lediglich einer Vergrößerung des Druckraumes im Stempel entgegenwirkt. Der Innenstempel ist in Fig. 1 eingefahren, in F i g. 2 ausgefahren.

Das gemäß F i g. 1 gleichzeitig als Verlängerungsstempel verwendbare Zwischenteleskoprohr ist in beiden Figuren mit 2, der Außenstempel mit 1, der Innenstempel mit 3 bezeichnet. Das Zwischenteleskoprohr ist mit einem Kragen 4 (Fig. 2) bzw. mit zwei mit Abstand voneinander angeordneten Kragen 5, 5' versehen (F i g. 1). Der Außenstempel weist einen Anschlag 6 auf, gegen den sich der Kragen 4,~5 abstützt, wenn das Zwischenteleskoprohr in den Außenstempel eingefahren ist, und einen zweckmäßig in den Außenstempel einzuschraubenden Anschlag 7, gegen den sich der Kragen 4, 5' gegebenenfalls über die Feder 8 abstützt, wenn das Zwischenteleskoprohr aus dem Außenstempel ausgefahren ist. In F i g. 1 leisten die zwischen den Kragen 5 und 5' angeordneten Reibkörper 9 Widerstand gegen jede gegenseitige axiale Verschiebung von Außenstempel und Zwischenteleskoprohr. Die gegenseitige axiale Verschiebung von Zwischenteleskoprohr und Innenstempel kann gemäß Fig. 1 durch Einführen der Riegel 10 in entsprechende Ausnehmungen des Innenstempels gesperrt werden. Der Druckraum 11 des Stempels weist eine Zuleitung 12 für das Druckmittel auf, die durch ein nicht dargestelltes, auf die Setzlast des Stempels eingestelltes Rückschlagventil verschlossen ist. Die Abdichtung zwischen Zwischenteleskoprohr und Außenstempel erfolgt durch eine Dichtung 13, die Abdichtung zwischen Innenstempel und Zwischenteleskoprohr durch eine Dichtung 13'. Außerhalb der Dichtung 13 weist der Außenstempel nach F i g. 2 eine konische Erweiterung 14 auf, die durch Bohrungen 15 mit einer durch einen elastischen Ring 16 verschlossenen Nut verbunden sind.

Zwischen der Dichtung 13 und dem Druckraum 11 ist die an der Innenwand des Außenstempels geführte Außenwand des Zwischenteleskoprohres mit Rillen 17 versehen.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Aus einem Außenstempel, einem Innenstempel und einem zwischen diesen Stempelteilen eingesetzten, an seiner Außenwandung gegen den Außenstempel, an seiner Innenwandung gegen den Innenstempel abgedichteten Zwischenteleskoprohr bestehender hydraulischer Grubenstempel, dadurch gekennzeichnet, daß das

Zwischenteleskoprohr (2), dessen das Druckmittel aufnehmender Innenraum gegen den Außenstempel (1) geöffnet ist, einen zwischen zwei Anschlägen (6, 7) des Außenstempels in axialer Richtung verschieblichen Kragen (4, 5, S') aufweist, wobei mindestens die in Richtung auf den äußeren (7) der beiden Anschläge erfolgenden Bewegungen des Kragens die Überwindung des Widerstandes einer nachgiebigen Sperrvorrichtung (8, 9) erfordern.

2. Hydraulischer Grubenstempel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand der Sperrvorrichtung in einem Verhältnis zum Setzdruck des Stempels steht, der mindestens dem Verhältnis zwischen dem vollen Querschnitt (Q) des Innenstempels (3) und dem Querschnitt (q) der Rohrwandung des Zwischenteleskoprohres (2) entspricht.

3. Hydraulischer Grubenstempel nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch eine in ao beiden Bewegungsrichtungen wirkende Sperrvorrichtung, die durch sich an der Außenwand des Zwischenteleskoprohres und der Innenwand des Außenstempels abstützende Reibkörper (9) gebildet wird.

4. Hydraulischer Grubenstempel nach den Ansprüchen 1 bis 3, gekennzeichnet durch Vorrichtungen (10), durch die der völlig in das Zwischenteleskoprohr eingefahrene Innenstempel in dieser Stellung gegen das Zwischenteleskoprohr verriegelt werden kann.

5. Hydraulischer Grubenstempel nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Sperrvorrichtung eine sich an dem Kragen (4) einerseits und dem äußeren Anschlag (7) des Außenstempels andererseits abstützende Feder (8) dient.

6. Hydraulischer Grubenstempel nach den Ansprüchen 1,2 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenstempel eine konische Erweiterung aufweist, die bei Aufsitzen des Kragens auf dem dem Fuß des Außenstempels zugekehrten Anschlag (6) bei der Dichtung (13) zwischen Zwischenteleskoprohr und Außenstempel beginnt und am Kragen (4) des Zwischenteleskoprohres endet, und das Zwischenteleskoprohr an seinem Umfang zwischen der Dichtung (13) und dem Druckraum (11) des Außenstempels mit axial verlaufenden Rillen (17) versehen ist.

7. Hydraulischer Grubenstempel nach den Ansprüchen 1, 2, 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandung des Außenstempels (1) im Bereich der konischen Erweiterung (14) mit Bohrungen (15) versehen ist, die bis zu einer an seinem Umfang angeordneten Nut reichen und durch einen in der Nut verlegten elastischen Ring (16) verschließbar sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Gebrauchsmuster Nr. 1794724,
1810715.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

509 780/62 1.66 © Bundesdruckerei Berlin