DE1224683B - Kolbenpumpe fuer einen hydraulisch betaetigten Grubenstempel - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

E21d

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

Deutsche KL:

Nummer: 1224 683

Aktenzeichen: D 30150 VI a/5 c

Anmeldetag: 7. März 1959

Auslegetag: 15. September 1966

Die Erfindung betrifft eine Kolbenpumpe für einen hydaulisch betätigten Grubenstempel mit einer Pumpenkammer, die über ein Einlaßventil mit einem Strömungsmittelreservoir und über ein Auslaßventil mit einer Druckkammer verbunden ist.

Die Erfindung geht von einem handbetätigten Grubenstempel aus, in dem eine Kolbenpumpe eingebaut ist, die beispielsweise durch eine an der Kolbenstange angelenkte Exzenterscheibe, die mittels einer von außen eingehängten Schwinge abwechselnd ge- ίο schwenkt wird, betätigbar ist (belgische Patentschrift 557124). Soll das Druckminderungsventil zum Rauben des Stempels betätigt werden, so erfolgt dies durch Abstützen der Schwinge an dem Stempel, wodurch das Betätigungsorgan axial verschoben wird und dabei das Druckminderungsventil öffnet. Als nachteilig hat sich dabei erwiesen, daß die Schwinge in einer bestimmten durch die Kolbenstellung vorgegebenen Winkellage in das Betätigungsorgan eingehängt werden muß. Je nach Stellung des Betätigungsorgans ist deshalb die Lage der Schwinge oft unbequem, so daß insbesondere bei den beengten Platzverhältnissen eine bequeme Bedienung und damit ein günstiger Hebelarm zur vollen Ausnutzung der Kräfte des Bergmannes nicht möglich sind. Bei dem bekannten Stempel tritt ferner der Nachteil auf, daß bei der Betätigung des Druckminderungsventils, also beim axialen Verschieben des Betätigungsorgans die Schwinge nicht in Längsrichtung des Stempels, sondern in einem schrägen Winkel dazu angesetzt werden muß. Die günstigste Arbeitsstellung ist aber, wenn die Schwinge in Längsrichtung des Stempels angesetzt werden kann.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht deshalb darin, die Kolbenpumpe in einem hydraulisch betätigten Grubenstempel derart auszubilden, daß das Betätigungsorgan der Kolbenpumpe entsprechend den örtlichen Gegebenheiten jeweils in die für den Bergmann günstigste Lage gebracht werden kann. Diese Aufgabe wird bei einer Kolbenpumpe der eingangs geschilderten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Einlaßventil auch beim Druckhub von seinem Ventilsitz durch Federkräfte abgehoben bleibt, so lange, bis durch die sich auf der Geschwindigkeit des zunächst rückströmenden Druckmittels ergebenden Kräfte die das Ventil abgebenden Kräfte überwunden werden, so daß das Ventil schließt.

Dadurch ist der Vorteil vermittelt, daß die Lage der Betätigungsschwinge der Pumpe ohne Durchführung eines Pumpenhubes eingestellt werden kann. Bei der Betätigung der Schwinge braucht diese auch nicht voll ausgelenkt zu werden. Es kann auch mit Teilhüben gearbeitet werden. Die Bauweise des Einlaßventils erKolbenpumpe für einen hydraulisch betätigten
Grubenstempel

Anmelder:

Dowty Mining Equipment Limited,

Ashchurch, Tewkesbury, Glos. (Großbritannien)

Vertreter:

Dr.-Ing. H. Negendank, Patentanwalt,

Hamburg 36, Neuer Wall 41

Als Erfinder .benannt:

John James Wilson,

Watendlath, Mitton, Tewkesbury, Glos.;

Arthur Kenneth Morris,

Tewkesbury, Glos. (Großbritannien)

Beanspruchte Priorität:

Großbritannien vom 13. März 1958 (8139),

vom 28. Oktober 1958 (34 511)

möglicht es, daß ein Flüssigkeitsrückfluß stattfindet, wobei die Einlaßöffnung bis zu einem bestimmten Druckwert, der unter dem für ein Öffnen des Auslaßventils erforderlichen Druck liegt, offengehalten wird. Der Druckabfall im Einlaßventil ist .von der geförderten Flüssigkeitsmenge, also von dem Flüssigkeitsvolumen und der Ringfläche des Ventils abhängig. Deshalb bleibt das Ventil bei einer geringeren als der bestimmten Betriebsgeschwindigkeit der Pumpe offen. Zur Zerstäubung von Flüssigkeit aus einem Behälter ist zwar eine kleine Kolbenpumpe bekannt, bei der das dem Kolben und der Aussprühdüse entgegengesetzte Ende des Pumpenzylinders in den Behälter taucht und mit einem Einlaßventil versehen ist, das sich zwecks besserer Füllung des Zylinderraumes beim Druckhub schließt. Bei der Ruhestellung der Pumpe ist das Saugventil durch die Wirkung einer Feder ständig leicht geöffnet. Anwendungsgebiet, Aufgabe und Wirkung der bekannten Pumpe unterschieden sich jedoch wesentlich von der Kolbenpumpe nach der Erfindung. Die bekannte Pumpe (französische Patentschrift 551644) arbeitet nämlich gegen einen konstanten Druck, nämlich gegen den Druck der Atmosphäre, während die Kolbenpumpe nach der Erfindung gegen einen ständig wachsenden Druck beim Setzen des Stempels arbeitet. Auch soll bei der be-

609 660/62

1^224 &63

kannten Pumpe die. Öffnung des Einlaßventils gerade leicht offengehalten werden,· beim Pumpen* jedoch sofort geschlossen werden. Bei der Erfindung soll jedoch zur Einstellung der Handkurbel das Einlaßventil zunächst offenbleiben und.erst bei einer bestimmten Druckanwendung nach Erreichen einer "günstigen Lage der Handkurbel schließem. ,:. ."ν. ·...*■ . s\.

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung.sind nachstehend an Hand der Zeichnung naher erläutert.

Fig. 1 ist ein Querschnitt'auf der Achseeines hy- ίο draulischen Stempels;

F i g. 2 ist ein Teilschnitt eines Stempels ähnlich wie in der Fig. 1, jedoch im vergrößerten Maßstab zur Veranschaulichung der Pumpen- und Ventilbauart im einzelnen;

Fig. 3 ist ein Querschnitt eines Teiles eines Grubenstempels ähnlich dem in der F i g. 2 gezeigten, jedoch unter Verwendung einer anderen Bauart des Pumpeneinlaß- und Auslaßventils;

F i g. 4 zeigt das Einlaßventil gemäß der Fi g. 3 im vergrößerten Maßstab;

F i g. 5 ist eine Ansicht ähnlich wie die F i g. 4 mit einer abgewandelten Form des Einlaßventils;

Fi g. 6 ist ein Querschnitt ebenfalls ähnlich wie die Fig. 4 und zeigt eine andere Bauart, bei welcher das Einlaßventil schalenförmig ausgebildet ist;

F i g. 7 ist ein ähnlicher Querschnitt und zeigt eine andere Bauart, bei welcher das Einlaßventil eine konvexe Federscheibe aufweist;

F i g. 8 ist ein anderer Querschnitt des Einlaßventils nach der Fig. 7;

Fig. 9 ist ein ähnlicher Querschnitt einer weiteren Bauart, bei welcher das Einlaßventil schalenförmig mit teilweise kugeligen Oberflächen ausgebildet ist;

F i g. 10 zeigt eine weitere Abwandlung, bei der das Einlaßventil ein fester Ring mit einer abgeschrägten unteren Oberfläche ist.

Der in F i g. 1 gezeigte Stempel besteht aus einem Außenstempel 10, in dem der Innenstempel 11 gleitend angeordnet ist und einen Behälter für die Flüssigkeit bildet, die von der Pumpe 12 vom Inneren des Innenstempels in die Druckkammer 13 des Stempels gepumpt wird. Das untere Ende des Innenstempels ist durch einen scheibenförmig ausgebildeten Kolben 14, der durch Schweißen am Innenstempel befestigt und mit Bezug auf den Außenstempel 10 durch eine Hochdruckstopfbüchse, 20 abgedichtet ist, geschlossen. Der Kolben 14 bildet ebenfalls den Zylinderkopf der Pumpe 12 und nimmt das Sicherheitsventil 15 zur Druckablassung aus der Kammer 13 in den Behälter auf.

Die Pumpe 12 besteht aus einem einfachen Kolben und Zylinder und wird durch eine hin- und hergehende Stange 16, die sich bis ans obere Ende des Inneristempels 11 erstreckt, betätigt. Das obere Ende des Innenstempels 11 trägt eine Kappe mit einemTierabhängenden Rand 17, welcher um den auftauchenden Teil des Innenstempels herumpaßt. Der Rand kann mit einem Handgriff 17 a, der zur Erleichterung des Ausziehens des Stempels dient, ausgebildet sein. Vorrichtungen zur Handbetätigung der Stange 16 sind im oberen Teil des Innenstempels vorgesehen und sind mit dem Bezugszeichen 18 gekennzeichnet. Die abnehmbare Handkurbel hat die Nummer 18 a. Ein von Hand bedienbares nicht dargestelltes Auslöseventil ist ebenfalls vorgesehen.

Die Fig. 2 zeigt, daß die Einlaßöffnung und die Auslaßöffnung exzentrisch zueinander und zur Zylinderachse' angeordnet sind.^ DieÄ'uslaBofinung'M feine Bohrung 21 durch den Teil des Stempelkolbens, der den Zylinderkopf bildet* und'^r stellt eine Verbindung zwischen dem Zylinder 27 und der Druckkammer 13 Hertin'd enthält ein federbetäfigtes Kugelventil 22:

.Die Einlaßöffnung besteht aus zwei konvergierenden Kanälen 23 und 24, die in dem Kolbenblock 14 angeordnet sind und von denen der eine 23 eine Bohrung parallel zur-Zylinderachse und der andere 24 eine Bohrung schräg von einem Punkte am Boden des Behälters 30 aufweist, um die Grundfläche des anderen Kanals zu treffen. Der Kanal 23 ist zur Bildung eines Sitzes für eine Kugel 25, die durch eine weiche Feder 26 von ihrem Sitz entfernt werden kann, mit einer Gegenbohrung vom Oberteil her versehen.

Im Betrieb wird nach Ausübung eines Saughubes der Pumpe die Flüssigkeit vom Behälter 30 durch die Einlaßöffnung in den Pumpenzylinder 27 gesogen, wobei die Kugel 25 durch die vom Kolben 28 ausgeübte Saugwirkung aus ihrer Ruhelage herausgehoben wird, um der Flüssigkeit einen Durchtritt in genügendem Maße in den Pumpenzylinder zu gestatten. Eine durchlöcherte Deckplatte 29 ist am Oberteil der Einlaßöffnung angebracht, um die Kugel 25 zu halten, wenn die Pumpe den Saughub ausübt. Nach Vollendung des Hubes wird das Einlaßkugelventil 25 durch den Flüssigkeitsdruck geschlossen, welcher zunächst die Kraft der Feder 26 überwindet und bei einem höheren vorbestimmten Druck ebenfalls die Kraft der Rückzugsfeder 31 des Auslaßventils überwindet, um das letztgenannte von seinem Sitz abzuheben und der Flüssigkeit einen Zutritt in die Druckkammer zu gestatten. Beim Pumpen wird die Handkurbel 18 α in einer Ebene geschwungen, die im rechten Winkel zur Ebene der F i g. 1 liegt. Die Stange 16 bewegt sich dadurch in senkrechter Ebene.

Der in dem Pumpenzylinder 27 durch den Druckabfall über den Ring des Einlaßkugelventils 25 und seinen Sitz gebildete Druck wirkt auf das Einlaßkugelventil, um die Feder 26 zu überwinden. Dieser Druckabfall über den Ring ist eine Funktion der Flüssigkeitsabgabe, d. h. des Volumens und der Fläche des Ringes. Es ist daher die Betriebsgeschwindigkeit· der Pumpe, die den erforderlichen kritischen Druck, bei welchem das Einlaßventil 25 sich schließt, erzeugt, und jegliche geringere Betriebsgeschwindigkeit ruft eine Umkehr des Flüssigkeitsstromes hervor, der dann durch die noch offene Einlaßöffnung in den Behälter 30 stattfindet und damit einen Leerlauf der Pumpe gestattet. Es ist daher möglich, die Handkurbel 18 α der Pumpe auf den unteren Totpunkt des Kolbens oder auf jede dazwischenliegende Stellung einzustellen, ohne daß es erforderlich wird, Pumpkraft aufzuwenden. Dies erfordert nur einen Fingerdruck auf die Handkurbel, während' die Flüssigkeit auf dem Rückweg durch die offene Einlaßöffnung in den Behälter fließt. Die Anordnung gestattet es daher dem Bergmann, die Handkurbel auf jede ihm bequeme Stellung einzustellen, wenn der Stempel gegen die Decke gestellt werden soll.

Durch Einsetzen eines kurzen Rohres 32 in das obere Ende der Einlaßöffnung 24, die vom Behälter nach unten führt, wird eine Bohrschmand-Falle für die in den Pumpenzylinder eintretende Flüssigkeit gebildet, so daß der Kopf dieses Rohres den Boden des Behälters nicht berührt.

Bei den weiteren in den Fig. 3 und 4 gezeigten Bauarten besteht das Einlaßventil aus einer Scheibe,

die sich unter dem angewandten Pumpendruck biegen kann, um die Einlaßöffnung zu schließen.

Bei dieser Bauart sind die Einlaß- und Auslaßventile im Gegensatz zu der in der Fig. 2 gezeigten Bauart koaxial zum Pumpenzylinder angeordnet. Die Auslaßöffnung und das Auslaßventil sind gleicher Bauart, wie sie in der F i g. 2 gezeigt ist, und sie haben gleiche Bezugszeichen. Der senkrechte Kanal 34 der Einlaßöffnung mündet in einen ringförmigen Kanal 35, der konzentrisch zur Pumpenachse im Zylinderkopf gebildet ist.

Das Einlaßventil besteht aus einer biegsamen Ringscheibe 36, deren Fläche ausreicht, um den ringförmigen Kanal zu schließen. Die Scheibe ist normalerweise mittels einer dünnen Dichtung oder Scheibe 37, die unter die Scheibe gelegt wird, vom Kanal 35 auf Abstand gehalten. Die Scheibe und die Dichtung werden beide mittels eines mit einer Zentralbohrung versehenen Bolzens 38, der in das obere Ende der Auslaßöffnung eingeschraubt ist und mit einem vergrößerten Kopf 39 zur Begrenzung der Hubhöhe der Ventilscheibe 36 versehen ist, konzentrisch zur Auslaßöffnung 21 gehalten.

Im Betrieb biegt sich die Scheibe 36 unter dem in dem Pumpenzylinder 27 angewendeten Druck, so daß ihr Rand sich an die Oberfläche des Zylinderkopfes anlegt und den ringförmigen Kanal 35 abdichtet, wobei der kritische Druck, bei dem dieses Schließen des Einlaßventils stattfindet, der gleiche ist wie für die bereits mit Bezug auf die F i g. 2 beschriebene Bauart. Bei Erhöhung des Druckes in dem Pumpenzylinder 27 wird das Ventil 22 geöffnet. Bei einem Druck, der unter dem kritischen Druck liegt, bleibt die Einlaßöffnung geöffnet, und es kann Flüssigkeit in umgekehrter Richtung durch die Einlaßöffnung in den Behälter 30 gefördert werden.

Die in der F i g. 5 gezeigte Bauart ist, ausgenommen, daß die Ventilscheibe 36 und die Abstandsdichtung 37 anstatt aus zwei getrennten Teilen aus einem Stück hergestellt sind, gleich der in den F i g. 3 und 4 gezeigten. Die Betriebsweise der Ventile ist ebenfalls die gleiche wie die bereits beschriebene.

In der F i g. 6 ist das Einlaßventil ein scheibenförmiger biegsamer Federring 40. Der aufgeworfene Innenrand 41 macht eine getrennte Abstandsdichtung überflüssig. Die Betriebsweise des Ventils ist im Prinzip gleich der bereits in den F i g. 3, 4 und 5 beschriebenen.

Die in den F i g. 7 und 8 gezeigte Bauart unterscheidet sich von der in F i g. 6 gezeigten dadurch, daß das Einlaßventil aus einem Federring 42 von plankonvexer Form besteht, wobei die konvexe Oberfläche einen Teil der zylindrischen Oberfläche bildet, so daß bei 43 und 44 auf einem Durchmesser in der Ebene der Fig. 7 eine Punktberührung stattfindet. Dies geht aus der F i g. 8 hervor, die einen axialen Schnitt der Anordnung im rechten Winkel zu der in der F i g. 7 gezeigten zeigt.

Wenn der Flüssigkeitsdruck in dem Pumpenzylinder 27 unterhalb des kritischen Wertes bleibt, kann Flüssigkeit unter den Ventilring 42 durch die EinlaßÖffnung und in den Behälter lecken. Bei Überschreiten dieses Druckes schnappt der Ventilring nach unten auf den Zylinderkopf und schließt den ringförmigen Kanal 35. Diese Bauart hat den Vorteil, daß infolge der Biegefähigkeit des Ringes um einen in der Ebene der Fig. 8 liegenden Durchmesser der Ring flach gegen den Zylinderkopf 14 anliegen kann, um den Kanal 35 zu schließen, so daß er bei Versorgung der Druckkammer mit Flüssigkeit durch das Auslaßventil wirksam ein Lecken verhindert. Eine andere Bauart, bei der der Ring 42 kreisförmig konvex anstatt zylindrisch ist, ist ebenfalls möglich, vorausgesetzt, daß die verhältnismäßig größere, der kreisförmigen Bauart innewohnende Steifigkeit beachtet wird.

In der in F i g. 9 gezeigten Bauart besteht das Einlaßventil aus einem scheibenförmigen Ring 45, dessen innere und äußere Oberflächen Teile von kreisförmigen Oberflächen sind, und der sich in ähnlicher Weise, wie sie bereits mit Bezug auf die F i g. 4 und 5 beschrieben ist, biegt, um bei einem den kritischen Wert übersteigenden Druck den ringförmigen Einlaßkanäl zu schließen.
Bei der in Fig. 10 gezeigten Abwandlung besteht das Ventil aus einem festen Ring 46, dessen untere Oberfläche 47 in einem geringen Winkel zur Waagerechten abgeschrägt ist, um dem Ring die erforderliche Biegsamkeit bei allen Durchmessern zu geben.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Kolbenpumpe für einen hydraulisch betätigten Grubenstempel mit einer Pumpenkammer, die über ein Einlaßventil mit einem Strömungsmittelreservoir und über ein Auslaßventil mit einer Druckkammer verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Einlaßventil(25, 36,40,42,45,46) auch beim Druckhub von seinem Ventilsitz durch Federkräfte abgehoben bleibt, so lange, bis durch die sich aus der Geschwindigkeit des zunächst rückströmenden Druckmittels ergebenden Kräfte die das Ventil abhebenden Kräfte überwunden werden, so daß das Ventil schließt.

2. Kolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Einlaßventil in an sich bekannter Weise aus einer mittels einer Feder (26) von seinem Sitz abgehobener Kugel (25) besteht.

3. Kolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Einlaßventil in an sich bekannter Weise aus einer Federscheibe (36, 40, 42, 45, 46) besteht.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Französische Patentschriften Nr. 551 644,
034 131;

belgische Patentschrift Nr. 557 124;

britische Patentschriften Nr. 194 172, 754 484,
561 285;

USA.-Patentschriften Nr. 2 776 624, 2 674 262.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen