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Die Erfindung betrifft eine Schreiteinrichtung für untertägige Schildausbaugestelle, mit wenigstens einer Bodenkufe zum Abstützen des Schildausbaugestells, mit einem Schreitbalken zum Rücken einer Gewinnungsanlage und/oder Nachziehen (Schreiten) des Schildausbaugestells und mit einem im Wesentlichen aufrecht angeordneten Hubzylinder zum Anheben der Bodenkufe relativ zum Schreitbalken während eines Schreitvorgangs, wobei der Hubzylinder einen oberhalb des Schreitbalkens abgestützten Zylinderfuß und einen an einer Brücke widergelagerten, hydraulisch relativ zum Zylinderfuß verfahrbaren Zylinderkopf aufweist. Die Erfindung betrifft auch ein Schildausbaugestell mit Schildkappe, Lenkergetriebe, Hydraulikstempeln, Bruchschild sowie einer entsprechenden Schreiteinrichtung.
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Schildausbaugestelle werden im untertägigen Bergbau eingesetzt, um den sogenannten Streb, in welchem die Gewinnungseinrichtungen, mit denen Material an einer Abbaufront abgebaut wird, angeordnet sind, während des laufenden Betriebs offenzuhalten. Um ein selbständiges Vorrücken einer Gewinnungsanlage zu erreichen, sind die einzelnen Schildausbaugestelle mit einer Schreiteinrichtung ausgestattet, die einen meist mit einem beidseitig hydraulisch beaufschlagbaren Rückzylinder versehenen Schreitbalken umfasst, um wahlweise bei gesetztem, d. h. zwischen Liegendem und Hangendem verspannten Schildausbaugestell die Gewinnungsanlage vorzurücken, oder um ein geraubtes Schildausbaugestell, d. h. während das Schildausbaugestell nicht zwischen Hangendem und Liegendem verspannt ist, nachzuziehen. Dieser Vorgang wird im untertägigen Bergbau in der Regel als Schreitvorgang eines Schildausbaugestells bezeichnet und mittels der Schreiteinrichtung bewirkt, mit der ein Schildausbaugestell versehen ist. Für gattungsgemäße Schreiteinrichtungen ist seit langem bekannt, einen Bodenkufen-Hubzylinder (Baseliftzylinder) zu verwenden, mit welchem die Bodenkufe während des Schreitvorgangs angehoben werden kann. Dies ist beispielsweise erforderlich, wenn sich die Bodenkufe bei weichem Boden (Liegendem) eingegraben hat und bei einem Schreitvorgang verhindert werden muss, dass sich die Bodenkufe tiefer in den Boden eingräbt. Das Anheben erfolgt dadurch, dass sich der Baseliftzylinder mit seinem Zylinderfuß auf den Schreitbalken auflegt und die Bodenkufe relativ zum Schreitbalken, der auf dem Boden bzw. Liegenden aufliegend verbleibt, anhebt (vgl.
DE 196 33 847 C1 oder
DE 203 07 907 U1 ).
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Schildausbaugestell und insbesondere die Schreiteinrichtung eines Schildausbaugestells zu verbessern.
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Erfindungsgemäß wird hierzu vorgeschlagen, dass der Hubzylinder aus einem Doppelhubzylinder mit einer ersten, den Zylinderkopf umfassenden Zylinderstufe und einer zweiten Zylinderstufe besteht, wobei zwischen der ersten und der zweiten Zylinderstufe eine Druckfeder angeordnet ist. Durch die erfindungsgemäße Verwendung eines Doppelhubzylinders als Bodenkufen-Hubzylinder bzw. Baseliftzylinder kann der notwendige Bauraum für den Aushebezylinder bei gleicher Hublänge erheblich verringert werden, wodurch Schildausbaugestelle für geringe Mächtigkeiten bereitgestellt werden können, mit denen gleiche maximale Setzlasten erreicht werden können. Mit der Druckfeder wird zugleich bewirkt, dass eine sichere Positionierung und Verspannung der beiden Zylinderstufen gewährleistet wird, selbst wenn der Druckzylinder drucklos geschaltet ist, da die Federkraft der Druckfeder die erste Zylinderstufe in Ausfahrrichtung vorspannt und insofern zwischen dem oberen und unteren Widerlagerpunkt am Schildausbaugestell verspannt hält. Gleichzeitig schafft die Druckfeder eine zusätzliche Dämpfung der auf den Doppelhubzylinder einwirkenden äußeren Kräfte.
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Bei der insbesondere bevorzugten Ausgestaltung ist die Druckfeder über ihre gesamte Länge radial abgestützt. Die radiale Abstützung über die gesamte Länge der Druckfeder kann insbesondere dadurch erreicht werden, dass gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Zylinderkopf an einer Kolbenstange ausgebildet ist, die mit einem Hohlraum zur radial nach außen hin abgestützten Aufnahme eines Federendes der Druckfeder ausgebildet ist, und/oder dadurch, dass die zweite Zylinderstufe mit einer Zylinderhülse versehen ist, die parallel zu einer Zylinderachse verfahrbar ist und ein zentrisch zur Zylinderachse angeordnetes Stützrohr zur radialen Abstützung der Druckfeder nach innen aufweist. Um eine minimale Einbauhöhe zu erreichen ist weiter zweckmäßig, wenn das Stützrohr eine Axiallänge aufweist, die in etwa gleich oder geringfügig kleiner ist als die Axialtiefe des Hohlraums. Zweckmäßigerweise sind hierzu der Außendurchmesser des Stützrohrs und der Innendurchmesser des Hohlraums mit Spiel an die Radialabmessungen der Druckfeder angepasst.
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Bei der insbesondere bevorzugten Ausgestaltung ist die Zylinderhülse der zweiten Zylinderstufe in einem Zylindergehäuse axial verschieblich angeordnet, dessen Boden den Zylinderfuß bildet. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung liegt der Zylinderfuß an einem Haltetopf an, der an einem Querholm befestigt ist, der mit Bewegungsspiel an Längsführungen geführt ist, die an den einander zugewandt liegenden Innenseiten der Bodenkufen z. B. an einer Rahmenkonstruktion ausgebildet sind. Der Querholm kann Endzapfen aufweisen, die als Führungsstücke in die Längsführungen einfassen. Der Haltetopf kann auch mit Bewegungsspiel am Querholm befestigt sein, indem seine Befestigung mittels Schraubbolzen mit freier Schaftlänge erfolgt. Der Haltetopf weist vorzugsweise eine Bodenplatte auf, deren Unterseite schräg zur Zylinderachse verläuft, um eine optimale Abstützung auch dann zu erhalten, wenn die Zylinderachse des Hubzylinders nicht lotrecht zum Boden bzw. der Unterseite der Bodenkufe, sondern in einem geringen Neigungswinkel von etwa 1° bis 5° verläuft.
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Um die Ansteuerung des Doppelhubzylinders zu vereinfachen, ist der Doppelhubzylinder vorzugsweise ausschließlich über Anschlüsse ansteuerbar, die am Zylinderkopf angeordnet sind oder die an einem am Zylinderkopf befestigten Ventilgehäuse angeordnet sind. Hierdurch können alle Hydraulikschläuche am Zylinderkopf angeschlossen werden.
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Die Hydraulikversorgung von Kolbenraum sowie Ringraum der Hydraulikstufen des Doppelhubzylinders erfolgt dann ausschließlich über den Zylinderkopf, den Hohlraum der Kolbenstange sowie durch Kanäle in der Kolbenstangenwand. Im Zylinderkopf können ferner zumindest ein Rückschlagventil und/oder ein Druckbegrenzungsventil angeordnet sein.
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Weitere Vorteile und Ausgestaltungen einer erfindungsgemäßen Schreiteinrichtung sowie eines Schildausbaugestells hiermit ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines schematisch in der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispiels. In der Zeichnung zeigen:
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1 ein Schildausbaugestell mit erfindungsgemäßer Schreiteinrichtung in Seitenansicht, teilweise aufgebrochen;
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2 den erfindungsgemäß bei der Schreiteinrichtung am Schildausbaugestell nach 1 verwendeten Doppelhubzylinder in Frontansicht auf das Schildausbaugestell, teilweise aufgebrochen;
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3 eine Detailansicht des Doppelhubzylinders am Schildausbaugestell in Seitenansicht, teilweise aufgebrochen;
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4 den Doppelhubzylinder in Seitenansicht;
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5A den Doppelhubzylinder im Vertikalschnitt in vollständig eingefahrener Hubstellung;
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5B den Doppelhubzylinder mit ausgefahrener erster Zylinderstufe; und
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5C den Doppelhubzylinder mit ausgefahrener erster und ausgefahrener zweiter Zylinderstufe.
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In 1 ist insgesamt mit Bezugszeichen 1 ein Schildausbaugestell gezeigt, welches im untertägigen Bergbau zum Offenhalten eines Strebs im laufenden Gewinnungsbetrieb eingesetzt werden kann. Das Schildausbaugestell 1 weist in an sich bekannter Weise eine Schildkappe 2, ein gelenkig mit diesem verbundenes Bruchschild 3, ein mittels paarweise vorgesehener Lenker 4, 5 gebildetes Lenkergetriebe 6, eine Bodenkufe 7 sowie wenigstens zwei Hydraulikstempel 8 auf, mit welchen die Schildkappe 2 aufgrund ihrer gelenkigen Anbindung über Lenkergetriebe 6 und Bruchschild 3 an der. Bodenkufe 7 im Wesentlichen parallel zu dieser verfahren werden kann. Im Normalbetrieb liegt die Bodenkufe 7 mit ihrer Unterseite auf dem angedeuteten Bodengestein, d. h. auf dem ”Liegenden”, auf. Um eine nicht dargestellte Gewinnungsanlage bei gesetztem, d. h. zwischen Gebirge (Hangendem) und Boden (Liegendem) verspannten Schildausbaugestell 1 vorrücken zu können bzw. ein Schildausbaugestell bei geraubtem Schildausbaugestell in einem Schreitvorgang nachziehen zu können, ist in einem Zwischenraum zwischen den Bodenkufen 7 ein Schreitbalken 9 angeordnet, der mit einem Schreitbalkenkopf 9A versehen ist, der an Seitenwangen einer Fördereranlage angeschlagen wird, wie dies an sich dem Fachmann für den untertägigen Bergbau bekannt ist. Der Schreitbalken 9 stützt sich an einer Querbrücke am rückwärtigen Ende der Bodenkufen 7 ab und die beiden Bodenkufen 7 können einen quasi starren Unterbau für das Schildausbaugestell 1 bilden.
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Die 1 zeigt das Schildausbaugestell 1 während eines Schreitvorgangs. Die Liegend- bzw. Bodenkufe 7 liegt nur nahe ihres rückwärtigen Endes auf dem Liegenden auf, während das vordere Ende der Bodenkufe 7 mittels des insgesamt mit Bezugszeichen 10 bezeichneten Hubyzylinders, der hier aus einem zweistufigen Doppelhubzylinder besteht, angehoben ist. 1 lässt relativ gut erkennen, dass der Doppelhubzylinder 10 eine obere erste Zylinderstufe 11 und eine untere zweite Zylinderstufe 12 aufweist, deren Aufbau weiter unten noch beschrieben werden wird.
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Die 2 und 3 zeigen eine Detailansicht des im Zwischenraum zwischen den Bodenkufen 7 angeordneten Doppelhubzylinders 10. Der Doppelhubzylinder 10 hat einen Zylinderkopf 13, der hier an einer im Wesentlichen die erste Zylinderstufe bildenden Kolbenstange 14 als integraler Bestandteil ausgebildet ist. Der Zylinderkopf 13 wird mittels eines kräftigen Querbolzens 15 an einer Brücke 16 abgestützt, die am oberen Ende einer die Liegendkufen 7 miteinander starr verbindenden Querwand 17 ausgebildet ist. Die zweite Zylinderstufe 12 besteht im Wesentlichen aus einer Zylinderhülse 36, die parallel zur Zylinderachse Z verschieblich in einem Zylindergehäuse 19 geführt ist. Der Boden des Zylindergehäuses 19 bildet einen Zylinderfuß, der sich in den 1 bis 3 über einen Haltetopf 20 an der Oberseite des Schreitbalkens 9 abstützt bzw. dort aufliegt. Der Haltetopf 20 wiederum ist an einem Querholm 21 angeschraubt, der mittels endseitiger, schematisch angedeuteter Führungsansätze 22 in schlitz- oder rinnenartigen Vertikalführungen (nicht gezeigt) eines Rahmens 23 geführt ist, der jeweils innenseitig an den Liegendkufen 7 befestigt ist. Der Querholm 21 bewirkt mithin eine Positionierung des Haltetopfes 20 quer zur Zylinderachse Z, während die Führungsschlitze im Rahmen 23 aufrecht und planparallel zur Zylinderachse Z verlaufen, um ein Anheben der Bodenkufen 7 relativ zum Schreitbalken 9 über den Doppelhubzylinder 10 bewirken zu können.
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Es wird nun Bezug genommen auf die 4 sowie 5A, 5B, 5C, in welchen der erfindungsgemäß bei der Schreiteinrichtung eingesetzte Doppelhubzylinder 10 nebst Querholm 21 und Haltetopf 20 im Detail dargestellt ist. Insbesondere aus 4 ist gut ersichtlich, dass der Haltetopf 20 eine Bodenplatte 24 hat, deren Unterseite 24' um einen Winkel von hier 93° schräg zur Zylinderachse Z verläuft. Die Schräge von 3° relativ zur Normalebene auf die Zylinderachse Z entspricht im Wesentlichen der Abweichung der Zylinderachse Z im Montagezustand von einer lotrechten Ausrichtung auf die Oberseite des Schreitbalkens 9. Der Haltetopf 20 ist am Querholm 21 hier mittels zwei Schraubbolzen 25 angeschraubt, die ggf. ein geringes Bewegungsspiel zwischen Haltetopf 20 einerseits und Querholm 21 zulassen. Die Führungsansätze 22 sind jeweils mit einer keilförmigen Ausklinkung 26 versehen.
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In den 5A, 5B und 5C ist der Doppelhubzylinder 10 in unterschiedlichen Ausfahrstellungen gezeigt. Die erste Zylinderstufe 11 besteht im Wesentlichen aus der Kolbenstange 14, deren oberes Ende integral den Zylinderkopf 13 mit einer Querbohrung 27 für den Befestigungsbolzen (15, 2) bildet und die bis annähernd an den Zylinderkopf 13 heran mit einer Bohrung als Hohlraum 28 versehen ist. Im Erstreckungsbereich des Hohlraums 28 besteht die Kolbenstange 14 mithin nur noch aus einer zylindrischen Stangenwand 14'. Die gesamte hydraulische Beaufschlagung des Druckzylinders 10 erfolgt über den Zylinderkopf 13. Hierzu sind am Zylinderkopf 13 ein Hydraulikanschluss 30 für die Ringflächen der Zylinderstufen 11, 12 und ein zweiter Hydraulikanschluss 31 für die Kolbenflächen der Zylinderstufen sowie ein dritter Hydraulikanschluss 32 ausgebildet. Quer zu den Anschlüssen 30, 31, 32 ist im Zylinderkopf 13 eine Aufnahmebohrung 33 für ein Rückschlagventil 34 ausgebildet. Am Anschluss 32 kann vorzugsweise ein Druckbegrenzungsventil (nicht gezeigt) eingebaut werden. Die Druckbeaufschlagung der Kolbenseiten der beiden Zylinderstufen 11, 12 erfolgt über eine Querbohrung 29 und eine in den Hohlraum 28 der Kolbenstange 14 führende Axialbohrung 29. Die Druckbeaufschlagung bzw. ein Abfluss von Hydraulikfluid aus den Ringräumen wie beispielsweise dem Ringraum 35 zwischen der von der Kolbenstange 14 gebildeten ersten Zylinderstufe 11 und der von der im Zylindergehäuse 19 geführten Zylinderhülse 36 gebildeten zweiten Zylinderstufe 12 erfolgt über einen in 5A mit der gestrichelten Linie angedeuteten Axialkanal 37 in der Kolbenstangenwand 14' sowie über Radialkanäle, die den Axialkanal 37 mit dem Ringraum 35 verbinden. Der Ringraum 38 zwischen dem Zylindergehäuse 19 und der Zylinderhülse 36 wird über den im ausgefahrenen Zustand der ersten Zylinderstufe verbleibenden Ringraum 35, eine Querbohrung, einen weiteren Axialkanal 39 sowie eine Radialbohrung 40 angeströmt. Die hydraulische Beaufschlagung der Kolbenseite der die zweite Zylinderstufe 12 bildenden Zylinderhülse 36 erfolgt über den Hohlraum 28 sowie über einen Innenkanal 41 in einem Stützrohr 42, welches sich achsparallel und zentrisch zur Zylinderachse Z vom Boden 43 der Zylinderhülse 36 nach oben erstreckt. Der Außendurchmesser des Stützrohrs 42 ist deutlich kleiner als der Innendurchmesser des Hohlraums 28 der Kolbenstange 14 und zwischen dem Boden 43 der Zylinderhülse 36 und der Stirnwand 28' des Hohlraums 28 ist eine Druckfeder 50 angeordnet. Die Druckfeder 50 liegt mit ihrem unteren Federende am Boden 43 der Zylinderhülse 36 und mit ihrem oberem Ende an der Stirnwand 28' an. Die Wendelung der Druckfeder 50 ist derart gewählt, dass die Druckfeder 50 über ihre gesamte Axiallänge, unabhängig vom Ausfahrzustand des Druckzylinders 10, zumindest einseitig abgestützt ist. Hierzu liegt die Druckfeder 50 zum Einen an der Außenwand des Stützrohrs 42 und zum Anderen an der Innenseite der Kolbenstangenwand 14' der Kolbenstange 14 an. Die jeweils radiale Abstützung der Druckfeder 50 über ihre gesamte axiale Länge einerseits über das Stützrohr 42 und andererseits über die Kolbenstangenwand 14' der Kolbenstange 14 sorgt dafür, dass die Druckfeder 50 unabhängig vom Aushubzustand des Doppelhubzylinders 10 selbst bei hohen Kräften nicht einknicken kann.
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Die Führung der Kolbenstange 14 innerhalb der Zylinderhülse 36 erfolgt über eine Führungsmanschette 45 am unteren Ende der Kolbenstange 14 sowie über eine Führungsmanschette 46 am Innenumfang der Zylinderhülse 36. Die beiden Führungsmanschetten 45, 46 sind auch mit Aufnahmenuten für Dichtringe oder Dichtmanschetten versehen. Die Führungsmanschetten 45, 46 sorgen zugleich dafür, dass die einzelnen Ringräume 35, 38 über die Axialkanäle 37 bzw. 39 angeströmt werden können. Die Führungsmanschetten 45, 46 sind jeweils lösbar an der Kolbenstange 14 bzw. der Zylinderhülse 36 befestigt. Die Führung der Zylinderhülse 36 innerhalb des Zylindergehäuses 19 erfolgt über einen integral an der Zylinderhülse 36 ausgebildeten unteren, breiteren Führungsabschnitt 36A, an welchem weitere Aufnahmenuten für Dichtungen ausgebildet sind, sowie über eine dritte, lösbare Führungsmanschette 47, die am Innenumfang des Zylindergehäuses 19 befestigt, insbesondere festgeschraubt ist. Auch die Führungsmanschette 47 weist an ihrer Innenseite Aufnahmenuten für Gleitdichtungen auf. Da der mechanische Aufbau eines Doppelhubzylinders mit Führungsmanschetten aus dem Stand der Technik bekannt ist, erfolgt hier keine weitere Beschreibung.
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Im dritten Anschluss 32 des Zylinderkopfes 13 kann beispielsweise ein Überstromventil oder Druckbegrenzungsventil angeordnet werden, um im Überlastfall Hydraulikfluid aus dem Kolbenraum zwischen der ersten und zweiten Zylinderstufe oder dem Kolbenraum zwischen der zweiten Zylinderstufe und dem Zylindergehäuse oder aber aus den jeweiligen Ringräumen abfließen zu lassen. Die Anordnung sämtlicher Kolbenanschlüsse 30, 31 und 32 im Zylinderkopf vereinfacht die Schlauchführung.
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Für den Fachmann ergeben sich aus der vorhergehenden Beschreibung zahlreiche Modifikationen, die in den Schutzbereich der anhängenden Ansprüche fallen sollen. Je nach benötigter Hublänge und benötigtem Hubdruck können die Kolbenräume und Ringräume unterschiedliche Flächenverhältnisse erhalten.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19633847 C1 [0002]
- DE 20307907 U1 [0002]
