DE1237040B

DE1237040B - Mehrstufiger hydraulischer Grubenstempel

Info

Publication number: DE1237040B
Application number: DER41253A
Authority: DE
Original assignee: Rheinstahl Wanheim GmbH
Current assignee: Rheinstahl Wanheim GmbH
Priority date: 1963-11-29
Filing date: 1965-08-06
Publication date: 1967-03-23
Also published as: BE655844A; NL6413598A; JPS5117651B1; GB1065559A; GB1126940A; US3241801A; US3426649A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

E21d

Deutsche KL: 5 c-15/44

Nummer: 1237 040

Aktenzeichen: R 41253 VI a/5 c

Anmeldetag: 6. August 1965

Auslegetag: 23. März 1967

Die Erfindung betrifft einen mehrstufigen Teleskop-Stempel mit mindestens drei teleskopartig ineinander geführten rohrförmigen Stempelteilen, von denen das Teleskoprohr mit dem größten Durchmesser den Unterstempel bildet, in dem die Teleskoprohre mit den kleineren Durchmessern mittels eines Kolbens verschiebbar geführt sind, wobei das Teleskoprohr mit dem kleinsten Durchmesser an seinem oberen Ende durch ein Kopfstück abgeschlossen ist und die wirksamen Kolbenflächen der einzelnen Teleskopstufen und demgemäß die Lastaufnahme des Stempels über seinen gesamten Verstellbereich gleich oder nahezu gleich ist und wobei der Stempel einen Raubzylinder aufweist, in den zum Einschub des Stempels ein Druckmittel von außen einführbar ist. Ein solcher Teleskopstempel ist Gegenstand der Hauptpatentanmeldung.

Die Erfindung bezweckt Maßnahmen, mit denen sichergestellt wird, daß beim Setzen des Stempels unter allen Umständen, d. h. vor allem unabhängig von den sich am Stempel einstellenden, dem Ausschub der Teleskoprohre entgegenwirkenden Reibungskräften zunächst das Teleskoprohr mit dem kleinsten Durchmesser ausgefahren wird, bevor das Teleskoprohr mit dem nächstgrößeren Durchmesser sich ausschiebt, und daß ferner beim Rauben des Stempels zwangläufig, d. h. ebenfalls unabhängig von den genannten Reibungskräften, zunächst das Teleskoprohr mit dem kleinsten Durchmesser auf ganzer ausgeschobener Länge eingefahren wird, bevor sich das Teleskoprohr der nächstfolgenden Stufe einschiebt. Hiermit wird erreicht, daß für die mit dem Einschubzylinder versehene kleinste Teleskopstufe immer die maximal mögliche Ausschublänge vorhanden ist und daher unter allen Umständen stets ein hinreichend großer Einschubweg für das die Kappe tragende Teleskoprohr mit dem kleinsten Durchmesser zur Verfügung steht.

Mehrstufige hydraulische Grubenstempel, die aus drei Teleskoprohren bestehen und deren Einschub durch Einleiten eines Druckmittels in einen Zylinderraum des Stempels herbeigeführt werden kann, sind an sich bekannt. Es handelt sich hier jedoch um Stempel, die vor allem deswegen verhältnismäßig störungsanfällig sind, weil die zwischen den meinandergeführten Teleskoprohren gebildeten Ringräume als Druckräume für das Setzen und Rauben des Stempels ausgebildet sind und zu diesem Zweck besondere Hochdrackabdichtungen erhalten müssen. Es besteht daher die Gefahr, daß schon bei verhältnismäßig geringen Verformungen der Stempelrohre, wie sie im Grubenbetrieb unvermeidbar sind, das Mehrstufiger hydraulischer Grubenstempel

Zusatz zur Anmeldung: R 36680 VI a/5 c-Auslegeschrift 1231194

Anmelder:

Rheinstahl Wanheim G. m. b. H.,
Duisburg-Wanheim

Druckmittelsystem des Stempels beschädigt und undicht und damit der Stempel unbrauchbar wird. Außerdem haben diese Stempel den Nachteil, daß ihre Lastaufnahme in den verschiedenen Teleskopstufen unterschiedlich ist.

Bekannt ist ferner ein einstufiger, aus zwei Teleskoprohren bestehender hydraulischer Grubenstempel, bei dem mit dem den Innenstempel bildenden Teleskoprohr ein Stützkolben verbunden ist, der in einem Zylinder geführt ist, der in dem den Außenstempel bildenden Teleskoprohr mit dem größeren Durchmesser angeordnet ist. Mit dem Stützkolben wird beim Rauben des Stempels der Einschub des Innenstempels beschleunigt. Es liegt auf der Hand, daß bei einem solchen Stempel das obengenannte Problem der zwangsweisen Ausschub- und Einschubfolge mehrerer Teleskopstufen überhaupt nicht besteht.

Schließlich ist es auch bekannt, bei einem zweistufigen, aus insgesamt drei Teleskoprohren bestehenden hydraulischen Grubenstempel den Stempeleinschub dadurch zu beschleunigen, daß mit dem den Unterstempel bildenden Teleskoprohr des größten Durchmessers ein Stützkolben verbunden wird, der in einem mit dem mittleren Teleskoprohr verbundenen Zylinder arbeitet. Bei diesem Stempel wird daher stets das Teleskoprohr mit dem mittleren Durchmesser vorrangig vor dem Teleskoprohr mit dem kleinsten Durchmesser eingefahren. Dies hat den Nachteil, daß in denjenigen Fällen, in denen der gesetzte Stempel eine solche Ausschublänge hat, daß das mittlere Teleskoprohr voll und das kleinste Teleskoprohr nicht oder nur teilweise ausgeschoben ist, beim späteren Rauben das mittlere Teleskoprohr zumindest auf einem Teil seiner Einschublänge zwangsweise zum Einschub gebracht wird, ohne daß dabei das Teleskoprohr mit dem kleinsten Durchmesser mitgenommen wird und sich demgemäß die Gesamtlänge des Stempels ändert. Der Zwangsein-

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schub des Stempels mit Hilfe des Stützkolbens wird Es empfiehlt sich, die genannten Zulauf- und

daher weitgehend wirkungslos. Rücklauf-Sperrventile im Kolben des mittleren TeIe-

In weiterer Ausgestaltung des Stempels gemäß der skoprohres anzuordnen. Diese Ventile können als Hauptpatentanmeldung sieht die Erfindung bei einem Rückschlagventile ausgebildet sein, die in einem mehrstufigen Teleskopstempel der genannten Art 5 Kanal zwischen dem Druckraum des mittleren TeIevor, den Stützkolben mit dem Teleskoprohr mit dem skoprohres und dem Druckraum des kleinsten TeIe-

kleinsten Durchmesser so in Verbindung zu bringen, skoprohres liegen.

daß er mit einem an dem nächstgrößeren Teleskop- Der erfindungsgemäße Stempel hat nicht nur den rohr befestigten Kolben oder Zylinder einen Druck- Vorteil des Stempels gemäß der Hauptpatentanmelraum bildet, derart, daß bei Druckbeaufschlagung io dung, daß er auf ganzer Einschublänge, also in sämtdieses Raumes das Teleskoprohr mit dem kleinsten liehen Teleskopstufen gleiche oder nahezu gleiche Durchmesser beim Rauben beschleunigt einfährt. Tragfähigkeit hat, sondern darüber hinaus noch den Dabei ist die Anordnung so getroffen, daß der Druck- Vorteil, daß er durch Einleiten eines Druckmittels raum der größten am Krafteinschub unbeteiligten in den genannten Druckraum beim Rauben zwangs-Teleskopstufe während des Raubvorgangs von dem 15 weise so zum Einschub gebracht werden kann, daß Druckraum der kleinsten Teleskopstufe, der in dieser zunächst das Teleskoprohr mit dem kleinsten DurchPhase mit dem Rücklauf verbunden ist, automatisch messer auf ganzer ausgeschobener Länge eingefahren hydraulisch getrennt ist. wird, bevor die nächstfolgende Teleskopstufe ein-

Vorzugsweise ist dem Teleskoprohr mit dem mitt- schiebt. Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß leren Durchmesser ein Rücklaufsperrventil zugeord- ao beim Setzen des Stempels zunächst das Teleskoprohr net, mit dem der Druckraum dieses mittleren TeIe- mit dem kleinsten Durchmesser ausgefahren wird, skoprohres vom Rücklauf so lange abgesperrt wird, bevor das nächstfolgende Teleskoprohr ausfährt, bis das Teleskoprohr mit dem kleinsten Durchmesser Damit ist sichergestellt, daß beim Stempeleinschub voll ausgeschoben ist, und das nach Erreichen des für die mit dem Einschubzylinder versehene kleinste vollen Einschubs des kleinsten Teleskoprohres den 35 Teleskopstufe immer die maximal mögliche AusRückfluß aus dem Druckraum des mittleren TeIe- schublänge vorhanden ist und damit unter allen skoprohres selbsttätig öffnet. Umständen stets ein hinreichend großer Einschubweg

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist für das die Kappe tragende Teleskoprohr zur Verein Zulaufsperrventil vorgesehen, das den Druck- fügung steht. Der Stempel selbst ist von vergleichsraum des mittleren Teleskoprohres beim Setzen des 30 weise einfacher und robuster Ausführung.
Stempels von dem Druckmittelzufluß so lange ab- In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des sperrt, bis das Teleskoprohr mit dem kleinsten erfindungsgemäßen Stempels im Schnitt dargestellt. Durchmesser vollständig ausgeschoben ist, und das Der dargestellte zweistufige Teleskopstempel weist anschließend den Zufluß zu diesem Druckraum drei gegeneinander verschiebbare Teleskoprohre 6,16 selbsttätig öffnet. In vorteilhafter Ausgestaltung eines 35 und 25 auf. Das Teleskoprohr 25 mit dem größten solchen Stempels kann dem Teleskoprohr mit dem Durchmesser bildet den Unterstempel und ist an mittleren Durchmesser ein weiteres Rücklauf-Sperr- seiner Unterseite mit einer angeschweißten Fußplatte ventil zugeordnet sein, welches den Druckraum dieses 26 versehen. Das mittlere Teleskoprohr 16 trägt an Teleskoprohres gegenüber dem Rücklauf selbsttätig seinem unteren Ende einen Kolben 21, der mittels absperrt, bevor beim Setzen des Stempels das Zulauf- 40 einer Manschettendichtung gegenüber dem Teleskop-Sperrventil den Zufluß der Druckflüssigkeit zu dem rohr 25 abgedichtet und in diesem geführt ist. Das Druckraum des mittleren Teleskoprohres freigibt, mit dem Kopfstück 1 versehene Teleskoprohr 6 mit und welches beim Rauben den Rückfluß selbsttätig dem kleinsten Durchmesser trägt an seinem unteren wieder öffnet. Ende einen Kolben 17, der in dem Teleskoprohr 16

In baulich vorteilhafter Weise liegt der Einschub- 45 geführt und gegenüber diesem abgedichtet ist.

zylinder für die ausschiebbaren Teleskopstufen zwi- An einer zentral angeordneten hohlen Kolben-

schen dem Kolben des Teleskoprohres des kleinsten stange 19 ist oben ein Stützkolben 18 befestigt, der

Durchmessers und einem Stützkolben, der mit dem an seinem Außenumfang abdichtend in dem TeIe-

Kolben des nächstgrößeren Teleskoprohres verbun- skoprohr 6 geführt ist. Die Kolbenstange 19 ist an

den ist. Dabei ist der Stützkolben vorzugsweise gegen- 50 ihrem unteren Ende mit dem Kolben 21 des TeIe-

über dem Kolben des mittleren Teleskoprohres hub- skoprohres 16 so verbunden, daß sie gegenüber die-

beweglich so angeordnet, daß er als Steuerorgan für sem eine Hubbewegung in Richtung ihrer Längs-

das Rücklauf-Sperrventil des mittleren Teleskop- achse ausführen kann. Der Ringkolben 17 des TeIe-

rohres dient. „ „ skoprohres 6 ist gegenüber der Kolbenstange 19 ab-

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist 55 gedichtet und auf dieser geführt. Eine Buchse 23 am

der Stützkolben mit dem Kolben des mittleren TeIe- oberen Ende des Teleskoprohres 16 dient zur Ab-

skoprohres über eine hohle Kolbenstange verbunden, dichtung und Führung des Teleskoprohres 6. Eine

auf der der Kolben des kleinsten Teleskoprohres entsprechende Buchse ist am oberen Ende des TeIe-

gleitet, wobei in diese hohle Kolbenstange ein Ver- skoprohres 25 angeordnet.

bindungsrohr von oben eingreift, welches mit dem 60 Der Stempel weist die Druckräume 3, 5, 7 und 11

Kopfstück des kleinsten Teleskoprohres verbunden auf. Der Druckraum 3 liegt oberhalb des Stützkol-

und in dem Verbindungsrohr teleskopartig ver- bens 18 im Teleskoprohr 6 und steht über eine

schiebbar ist. Der Druckraum zwischen dem Stütz- axiale Bohrung 4 mit dem Druckraum 5 in ständiger

kolben und dem Kopfstück des kleinsten Teleskop- Verbindung, der zwischen den Kolben 17 und 21

rohres steht dabei zweckmäßig durch einen Kanal in 65 Hegt.

der Kolbenstange mit dem Druckraum unterhalb des Der zwischen den Kolben 17 und 18 liegende

Kolbens des kleinsten Teleskoprohres in ständiger Druckraum 7 steht über eine Bohrung 8 der hohlen

Verbindung. Kolbenstange 19 mit deren Innenraum in Verbin-

Claims

dung. Der Kopf 1 des Teleskoprohres 6 weist eine die Bohrung 14 und das Rückschlagventil 15 eben-

Bohrung 2 für die Zu- und Ableitung des hydrau- falls mit dem Rücklauf 10 verbunden, so daß der

lischen Druckmittels zu bzw. aus den Druck- Raum 11 der größten Teleskopstufe nicht vom

räumen 3, 5 und 11 sowie eine Bohrung 10 auf, die Hydraulikdruck beeinflußbar ist und daher das an ein mit dem Kopfstück 1 verbundenes zentrales 5 mittlere Teleskoprohr 16 zunächst nicht ausgeschoben

Verbindungsrohr 9 angeschlossen ist, welches durch werden kann.

den Stützkolben 18 hindurchgeführt ist und in die Nach Erreichen der größtmöglichen Verstellbarhohle Kolbenstange 19 eingreift. keit zwischen dem kleinsten Teleskoprohr 6 und dem

Im Zentrum des Kolbens 21 ist ein Doppelventil mittleren Teleskoprohr 16 steigt der Druck in den angeordnet, dessen Ventilverschlußorgane aus den io Druckräumen 3 und 5 an und bewirkt ein Verschie-Ventilkugeln 15 und 22 bestehen. Die Sitze der ben des Stützkolbens 18 sowie der hiermit verbun-Ventilkugeln 15 und 22 liegen an einem mit dem denen Kolbenstange 19 gegen die Kraft der Tellerunteren Ende der Kolbenstange 19 verbundenen federn 20 im Kolben 21 der größten Teleskopstufe, Ventilstück, das mit einer Längsbohrung 14 versehen derart, daß das Kugelventil 22 geschlossen wird. Bei ist und von der Unterseite her von einer Tellerfeder 15 weiterem Druckanstieg setzt die Kolbenstange 19 mit 20 so beaufschlagt wird, daß die hubbewegliche ihrer Schulter 24 auf den Kolben 21 auf und ist mit Kolbenstange 19 nach oben in die dargestellte Lage diesem dann formschlüssig verbunden. Dadurch ist gedrückt wird. Die Feder 20 stützt sich an einem in eine Abtrennung des Druckraumes 11 vom Rücklauf den Kolben 21 eingesetzten Stopfen od. dgl. ab. 10 erreicht. Bei weiterem Druckanstieg in den

Seitlich neben dem zentralen Doppelventil 15, 22 20 Räumen 3 und 5 öffnet sich das Kugelventil 12. Die

sind im Kolben 21 Rückschlagventile 12 und 13 an- Flüssigkeit strömt nun in den Druckraum 11, lastet

geordnet, die in entgegengesetzten Richtungen diesen auf und bewirkt dadurch das Ausfahren des

öffnen. Die Ventile 12 und 13 liegen in Bohrungen, Teleskoprohres 16, nachdem zuvor das Teleskop-

die die Druckräume 5 und 11 miteinander verbinden. rohr 6, wie erwähnt, voll ausgeschoben worden ist.

Das Ventil 12 ist ein Zulauf-Sperrventil, welches 25 Zum Rauben des Stempels wird durch eine (nicht

den Druckraum 11 des mittleren Teleskoprohres 16 dargestellte) Steuerung über die Bohrung 10 das

beim Setzen des Stempels von dem Druckmittelzufluß Verbindungsrohr 9 und über die Bohrung 8 der

so lange absperrt, bis das Teleskoprohr 6 mit dem Druckraum 7 mit Druckflüssigkeit beaufschlagt,

kleinsten Durchmesser vollständig ausgeschoben ist. Gleichzeitig werden über die Bohrung 2 die Räume 3

und welches anschließend den Zufluß zu diesem 30 und 5 mit dem Rücklauf verbunden. Druckraum 11 selbsttätig öffnet. Dabei ist der Druckraum 11 über die geschlossenen

Demgegenüber ist das Ventil 13 ein Rücklauf- Rückschlagventile 12, 13 und 15 vom Rücklauf geSperrventil, mit dem der Druckraum 11 des mittleren trennt. Durch den Druck im Raum 7 wird die kleinste Teleskoprohres vom Rücklauf so lange abgesperrt Teleskopstufe ganz eingefahren bzw. so lange einwird, bis das Teleskoprohr 6 mit dem kleinsten 35 gefahren, wie der Raubvorgang aufrechterhalten wird. Durchmesser voll eingeschoben ist, und welches nach Wenn die kleinste Teleskopstufe 6 ganz eingefah-Erreichen des vollen Einschubs des kleinsten TeIe- ren ist und der Raubvorgang noch weiter aufrechtskoprohres 6 den Rückfluß aus dem Druckraum 11 erhalten wird, dann öffnet sich das Ventil 13 und des mittleren Teleskoprohres 16 selbsttätig öffnet. läßt die im Druckraum 11 befindliche Flüssigkeit

Das Ventil 22 ist ebenfalls ein Rücklauf-Sperr- 4° über die Räume 5 und 3 ebenfalls in den Rücklauf ventil, welches den Druckraum 11 des Teleskop- abfließen. Beim Entlasten der Räume 3 und 5 berohres 16 gegenüber dem Rücklauf selbsttätig ab- wirkt die Kraft der Tellerfedern 20 ein Zurücksperrt, bevor beim Setzen des Stempels das Zulauf- drücken des Kolbens 18 mit seiner Kolbenstange 19 Sperrventil 12 den Zufluß der Druckflüssigkeit zu in seine (in der Zeichnung dargestellte) Lage, so daß dem Druckraum U des mittleren Teleskoprohres 45 das Ventil 22 für den neuen Setzvorgang wieder freigibt, und welches beim Rauben den Rückfluß geöffnet wird, selbsttätig wieder öffnet. Sollte durch irgendeinen Umstand, z. B. bei der

Der gegenüber dem Kolben 21 bewegliche Stütz- Montage, der Druckraum 11 mit Flüssigkeit gefüllt kolben 18 dient, wie weiter unten näher erläutert sein, so daß beim Setzen in der kleinsten Teleskopwird, als Steuerorgan für das Rücklauf-Sperrventil 50 stufe nicht die maximale Verstellbarkeit, d. h. Kon-22. Zu diesem Zweck ist die hohle Kolbenstange 19 takt zwischen dem Kolben 17 und der Buchse 23 unter dem auf den Stützkolben 18 wirkenden Flüs- vorhanden ist, dann bewirkt der Druck in den Drucksigkeitsdruck gegen die Wirkung der Feder 20 so räumen 3 und 5 ein Verschieben des mittleren TeIeverstellbar, daß das Rücklauf-Sperrventil 22 hierbei skoprohres 16 nach unten in den Druckraum 11 hinin Schließstellung gelangt, bei Entlastung der Feder 55 ein, da der untere Druckraum 11 über die Bohrung 20 jedoch in öffnungsstellung gehalten wird. 14 und das Rückschlagventil 15 mit dem Rücklauf

Der beschriebene Stempel arbeitet wie folgt: Beim 10 so lange verbunden ist, bis der Kontakt zwischen

Setzen des Stempels wird die Druckflüssigkeit über Kolben 17 und Führungsbuchse 23 erreicht wird

die Bohrung 2 am Kopf 1 des Stempels in den bzw. bis sich die für den Stempel maximal mögliche

Druckraum 3 und außerdem über die Bohrung 4 in 60 Verstellbarkeit zwischen der kleinsten Teleskop-

den Druckraum 5 eingeleitet. Hierbei fährt das stufe 6 und der mittleren Teleskopstufe 16 ein-

Teleskoprohr 6 aus, wobei der dem Einschub des gestellt hat. Stempels dienende Druckraum 7 über die Bohrung 8 ρ _t . .. ,

und das Verbindungsrohr 9 mit dem Rücklauf 10 rdienumsprucne.

verbunden ist. 65 1. Mehrstufiger Teleskopstempel mit min-

Während dieses Setzvorganges ist der Druckraum destens drei teleskopartig ineinander geführten

11 durch die Rückschlagventile 12 und 13 von den rohrförmigen Stempelteilen, von denen das TeIe-

Druckräumen 5 und 3 hydraulisch getrennt und über skoprohr mit dem größten Durchmesser den Un-