DE19647943C1

DE19647943C1 - Hydraulischer Doppelteleskopstempel

Info

Publication number: DE19647943C1
Application number: DE19647943A
Authority: DE
Inventors: Friedrich Wilhelm Dannehl; Werner Reinelt
Original assignee: DBT GmbH; DBT Deustche Bergbau Technik GmbH
Current assignee: Caterpillar Global Mining Europe GmbH
Priority date: 1996-11-20
Filing date: 1996-11-20
Publication date: 1998-06-18
Anticipated expiration: 2016-11-21
Also published as: US6209440B1; AU728081B2; CN1238025A; PL185996B1; CN1084425C; WO1998022695A1; PL333373A1; AU5307998A

Description

Hydraulischer Doppelteleskopstempel mit einem äußeren Zylindermantelrohr, einem darin ver schiebbaren Innenrohr und einer daraus ausfahrbaren Kolbenstange, mit einem äußeren Rin graum zwischen dem Zylindermantelrohr und dem Innenrohr und mit einem inneren Ringraurm zwischen dem Innenrohr und der Kolbenstange, wobei die Spaltweite (d₁-d₂) des äußeren Ringraumes gleich groß oder größer bemessen ist als die Spaltweite (d₃-d₄) des inne ren Ringraumes und wobei das Druckmittel zum Ausfahren der beiden Druckstufen unter einen Kolben des Innenrohres und über ein Bodenventil unter die Kolbenstange und zum Einfahren in den äußeren und den inneren Ringraum zuführbar ist.

Zweistufige Doppelteleskopstempel der vorgenannten Art werden im Bergbau untertage in Verbindung mit hydraulischen Schreitausbaugestellen eingesetzt. Um das freigelegte Hangende in einem Streb beim Abbau von Kohle mit hoher Ausbaustützkraft zu unterstützen, werden großvolumige Stempel mit einem entsprechend großen Druckmittelbedarf benötigt. Der stati sche Aufbau der Stempel wird entsprechend den gestellten Anforderungen gestaltet, wobei die Stempelrohre und die Kolbenstange geeignete Querschnitte und Wandstärken erhalten. Die gewählten Abmessungen haben wiederum Rückwirkung auf die Dimensionierung der Nennwei ten der Steuerventile und der Versorgungsleitungen mit Druckflüssigkeit. Diese Zusammen hänge bestimmen letztlich die Eigenschaften eines Stempels, zu denen neben der Stempelstütz kraft auch das Einraubverhalten gehört, das für das Umsetzen des Ausbaus beim Rückvorgang von Bedeutung ist. Zum Einrauben, d. h. zum Einfahren des gesetzten Stempels wird der Druckraum im äußeren Zylindermantelrohr mit der Rücklaufleitung zum Tank verbunden, damit Druckflüssigkeit ablaufen und der Stempel einsinken kann. Gleichzeitig wird Druckflüs sigkeit in den äußeren Ringraum zwischen dem Zylindermantelrohr und dem Innenrohr einge leitet, die auf die Ringfläche am Kolben des Innenrohres wirkt und dieses einschiebt. Die auf der kleinen druckbelasteten Ringfläche erzeugte Kraft zum Einrauben des Stempels ist jedoch gering. Demgegenüber entsteht ein Strömungswiderstand im Steuerventil beim Ausschieben der Druckflüssigkeit aus dem großvolumigen Stempelraum, der zudem durch einen Staudruck in der Rücklaufleitung verstärkt wird, wenn gleichzeitig Druckflüssigkeit aus anderen Druckmittelverbrauchern in die Rücklaufleitung einströmt.

Die Folge ist ein langsames Einsinken der Stempel und eine Verzögerung im Ablauf des Rück vorgangs vom Ausbau. Eine bauliche Vergrößerung der Ringfläche würde zwangsläufig die äußeren Stempelabmessungen vergrößern oder die statischen Eigenschaften des Stempels ver schlechtern, wenn diese zu Lasten der inneren Stempelabmessungen ausgeführt werden sollte. Beides ist unerwünscht.

Es sind hydraulische Doppelteleskopstempel mit zwei Druckstufen bekannt, (DE-GM 91 16 604, GB-PS 1045 302, DE-OS 21 51 428) bei denen die Spaltweite des äußeren Ringraumens gleich groß oder größer bemessen ist als die Spaltweite des inneren Ringraumes. Diese Abmes sungen, die sich aus der jeweiligen Bauform ergeben, haben jedoch für sich allein noch keinen Einfluß auf das Einsinkverhalten der Stempel. Um dieses zu verbessern wird beispielsweise in der DE-OS 21 51 428 der Einsatz eines speziellen Bodenventils in den Stempel mit einer Ven tilfeder vorgeschlagen, deren Schließkraft auf den maximalen Staudruck im Druckraum der Unterstufe abgestimmt ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den statischen Aufbau eines Teleskopstempels der eingangs genannten Gattung unter Beibehaltung der äußeren Abmessun gen in der Weise zu gestalten, daß die zum Einrauben verfügbare Kraft bei gleichbleibender Stützkraft erhöht wird.

Diese Aufgabe wird mit den im Kennzeichen des Hauptanspruches genannten Merkmalen ge löst. Die vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist Gegenstand des Unteranspruches.

Der erfindungsgemäße Doppelteleskopstempel verfügt über eine vorteilhafte Relation der Ab messungen zur Gestaltung des inneren Stempelaufbaus, um die effektive Kraft zum Einrauben des Stempels bei unveränderten, vorgegebenen Außenabmessungen und Stützkräften zu ver stärken.

Da weder die erforderlichen Wandstärken der Stempelrohre noch der Kolbenstangendurchmes ser verändert werden, bleibt der statische Aufbau des Stempels unverändert erhalten. Die grö ßere Kraft wird zur Beschleunigung des Einraubens genutzt, weil mit dem höheren Flüssig keitsdruck auch eine größere Flüssigkeitsmenge aus dem Druckraum des Stempels in den Rücklauf abströmen kann. Die Zeiteinsparung beim Einrauben des Stempels beschleunigt den Rückvorgang des Ausbaus. Somit werden Ausbauverspätungen vermieden, die in modernen Hochleistungsbetrieben dann entstehen, wenn eine Gewinnungsmaschine mit hoher Schnittge schwindigketi dem Umsetzen des Ausbaus vorauseilt, weil der Rückvorgang mehr Zeit bean sprucht als die Gewinnung der Kohle, so daß der Ausbau zurückbleibt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbei spiels näher erläutert. Die Zeichnung zeigt einen hydraulischen Doppelteleskopstempel in ein gefahrenem bzw. eingeraubtem Zustand, dessen rechte Hälfte im Längsschnitt dargestellt ist.

Der Stempel ist mit einem äußeren Zylindermantelrohr 1, einem inneren Zylinderrohr, dem Innenrohr 2 und einer Kolbenstange 3 zweistufig ausgebildet, wobei das Innenrohr 2 in dem Zylindermantelrohr 1 und die Kolbenstange 3 in dem Innenrohr 2 axial verschiebbar geführt sind. Das liegendseitige Auflager des Stempels wird durch einen halbkugelförmigen Stempel boden 4 gebildet, der das Zylindermantelrohr 1 nach unten abschließt. Das Innenrohr 2 ist lie gendseitig durch einen mit größerem Durchmesser stufenförmig abgesetzten Innenrohrkolben 5 abgeschlossen, in den ein Bodenventil 6 eingesetzt ist. Das liegendseitige Ende der Kolben stange 3 ist gegenüber dem Schaft ebenfalls mit einem größeren Durchmesser stufenförmig abgesetzt und als Kolben 7 ausgebildet, der den aufragenden Teil des Bodenventils 6 mit einer Ausnehmung 8 umfaßt. Am oberen Ende der Kolbenstange 3 befindet sich ein Stempelkopf 9.

Das Innenrohr 2 ist liegendseitig mit dem Innenrohrkolben 5 an der Innenwandung des Zylin dermantelrohres 1 und kopfseitig an der Außenwandung in einem flanschförmigen Gewinde ring 10 geführt, der von oben in das Zylindermantelrohr 1 eingeschraubt ist. Zwischen der In nenwandung des Zylindermantelrohres 1 mit dem Durchmesser d₁ und der Außenwandung des Innenrohres 2 mit dem Durchmesser d₂wird somit ein äußerer Ringraum 11 mit der Spaltweite d₁-d₂ gebildet.

In gleicher Weise wird die mit dem Kolben 7 an der Innenwandung des Innenrohres 2 - Durchmesser d₃ - gleitende Kolbenstange 3 durch einen kopfseitig in das Innenrohr 2 einge setzten Gewindering 12 geführt. Der Durchmesser am Schaft der Kolbenstange 3 ist mit d₄ bezeichnet. Zwischen dem Innenrohr 2 und der Kolbenstange 3 wird der innere Ringraum 13 mit der Spaltweite d₃-d₄ gebildet.

Die Druckflüssigkeit wird von einem Anschluß 14 über eine Bohrung 15 unter den Innenrohr kolben 5 in die Unterstufe des Stempels geleitet, wobei sich der nicht bezeichnete Druckraum im Inneren des Zylindermantelrohres 1 füllt, so daß das Innenrohr 2 ausfährt, bis der Innen rohrkolben 5 an dem Gewindering 10 zur Anlage kommt. Die Druckflüssigkeit gelangt weiter über das Bodenventil 6 in den ebenfalls nicht bezeichneten Druckraum im Innenrohr 2 der Oberstufe, so daß auch die Kolbenstange 3 ausgeschoben wird, bis der Kolben 7 an dem Ge windering 12 zur Anlage kommt. Das Bodenventil 6 ist ein Rückschlagventil, das die Druck räume der Unterstufe und der Oberstufe voneinander trennt. Folglich kann sich in der Oberstu fe aufgrund der unterschiedlichen Flächenverhältnisse ein höherer Druck aufbauen als in der Unterstufe.

Während des Ausfahrens des Innenrohres 2 beim Setzvorgang wird Druckflüssigkeit mit dem Innenrohrkolben 5 aus dem Ringraum 11 über die Bohrung 16 und den Anschluß 17 in den Rücklauf verdrängt. Der Ringraum 11 ist mit dem Ringraum 13 durch einen in der Wandung des Innenrohres 2 verlaufenden Kanal 18 verbunden, damit die Druckflüssigkeit aus dem Rin graum 13 beim Ausfahren der Kolbenstange 3 austreten kann.

Zum Einfahren der Druckstufen wird beim Einrauben Druckflüssigkeit in umgekehrter Rich tung durch den Anschluß 17 in den äußeren Ringraum 11 eingeleitet. Dort belastet die Druck flüssigkeit den Innenrohrkolben 5 auf der Ringfläche mit der Spaltweite d₁ - d₂, so daß das Innenrohr 2 zusammen mit der Kolbenstange 3 in den Druckraum des Zylindermantelrohres 1 eingeschoben wird, aus dem die Druckflüssigkeit über den Anschluß 14 in den Rücklauf aus tritt. Die Oberstufe wird zunächst nicht entlastet, weil die Druckflüssigkeit nicht durch das geschlossene Bodenventil 6 aus dem Druckraum im Innenrohr 2 abfließen kann.

Das Bodenventil 6 wird erst aufgestoßen, wenn das Innenrohr 2 mit dem Innenrohrkolben 5 auf dem Stempelboden 4 zur Anlage kommt. Dann strömt Druckflüssigkeit über den Anschluß 14 und den Kanal 18 in den inneren Ringraum 13 und belastet den Kolben 7 auf der Ringfläche mit der Spaltweite d₃-d₄, so daß die Kolbenstange 3 in den Druckraum der Oberstufe einge schoben wird.

Die Spaltweite d₁-d₂ des äußeren Ringraumes 11 ist gleich groß oder größer bemessen als die Spaltweite d₃-d₄ des inneren Ringraumes 13. Die Wandstärken des äußeren Zylindermantel rohres 1 und des Innenrohres 2 sind ebenfalls etwa gleich groß.

Die Kolbenfläche

des Innenrohres 2 und die Ringfläche

des äußeren Ringraumes 11 stehen zueinander in einem Größenverhältnis kleiner oder gleich 8,5. Die Kolbenfläche

der Kolbenstange 3 und die Ringfläche

des äußeren Ringraumes 11 haben zueinander ein Größenverhältnis von größer/gleich 5,5 : 1.

Claims

1. Hydraulischer Doppelteleskopstempel mit einem äußeren Zylindermantelrohr, einem darin verschiebbaren Innenrohr und einer daraus ausfahrbaren Kolbenstange, mit einem äußeren Ringraum zwischen dem Zylindermantelrohr und dem Innenrohr und mit einem inneren Ringraum zwischen dem Innenrohr und der Kolbenstange, wobei die Spaltweite (d₁-d₂) des äußeren Ringraumes gleich groß oder größer bemessen ist als die Spaltweite (d₃-d₄) des in neren Ringraumes und wobei das Druckmittel zum Ausfahren der beiden Druckstufen unter einen Kolben des Innenrohres und über ein Bodenventil unter die Kolbenstange und zum Einfahren in den äußeren und den inneren Ringraum zuführbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß daß das Größenverhältnis der Kolbenfläche am Innenrohr (2) zur Ringfläche des äuße ren Ringraumes (11) kleiner oder gleich 8,5 : 1 ist, während das Größenverhältnis der Kol benfläche an der Kolbenstange (3) zur Ringfläche des inneren Ringraumes (13) größer oder gleich 5,5 : 1 ist.

2. Hydraulischer Doppelteleskopstempel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das äußere Zylindermantelrohr (1) und das Innenrohr (2) etwa gleich große Wandstärken auf weisen.