DE2631492C3 - Hydraulischer Grubenstempel - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen hydraulischen Grubenstempel gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Hauptanspruchs.

Ein derartiger Grubenstempel isi Gegenstand des Hauptpatentes 26 00 461.

Die größte Beschädigungsgefahr eines hydraulischen Grubeniitempels besteht darin, daß die Belastung von der Ausbaukappe außermittig auf den Stempel übertragen wird. Dadurch wird nicht nur der Stempel selbst, sondern auch die an ihm angeschlossene Ausbaukappe einer die normale übersteigende Belastung ausgesetzt. Eine derartige außermittige Beanspruchung tntt insbesondere dann auf, wenn der hydraulische Grubenstempel nicht mit höchster Sorgfalt gesetzt wird oder aber der Stempelkopf eine derart gegliederte Oberfläche aufweist, daß die Belastung nur entlang einer bestimmten Linie oder punktförmig außermittig auf den Stempel übertragen wird. Eine außermittige Belastung liegt dann vor, wenn die Winkel zwischen den Berührungsflächen des Stempelkopfes und der Ausbaukappe kleiner oder größer als 90° sind. In diesem Fall entstehen zwischen den Berührungsflächen große Druckspannungen und verursachen insbesondere in der Ausbaukappe unzulässige Deformationen und sogar Brüche, die die Lastaufnahme des hydraulischen Grubenstempels ungünstig beeinflussen.

Um durch den Einbau bedingte außermittige Belastungen des hydraulischen Grubenstempels auszuschließen, wurden im Stand der Technik die Stempelköpfe mittels eines Kugelgelenkes am uberen Teil des Stempels angeschlossen. Diese Stempelköpfe sind aber kostspielig und schwer. Darüber hinaus kann sich der Stempel bei der dynamischen Firstenbelastung unter der Abbaukappe hervordrehen und auswandern, wodurch d; e Abstützung des Hohlraumes unsicher wird.

Insgesamt wurde im Stand der Technik die erwähnte durch außermittige Belastungen bedingte Beschädigungsgefahr durch möglichst schwer- und stabilbauende hydraulische Grubenstempel vermindert. Dem Hauptpatent liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen solchen hydraulischen Grubenstempel zu schaffen, der bei hoher Trag- und Knickfestigkeit weniger materialaufwendig und konstruktiv einfacher als dit bekannten Grubenstempel ist, der gleichwohl im Arbeitsraum leicht handhabbar, aufstellbar und ausraubbar ist, der selbst bei größerer außermittigen Belastungen seine Form beibehält und der durch derartige Beanspruchungen nicht beschädigt wird.

Dies wird durch das llauptpalent insbesondere dadurch crrcichl. daß das im Inneren des rohrförmigen Oberstempels angeordnete Verbindungsrohr auf seinem Mantel über dessen Umfang und Länge verteilt mehrere entlang seiner Mantellinie verlaufende radiale, bis zur Innenwand des Oberstempels reichende Rippen aufweist, und daß am oberen Ende des Obcrstempels ein elastisch gelagerter Stempelkopf angeordnet ist.

Durch eine derartige Gestaltung des Verbindungsrohres wird die Beanspruchung, welche aus einem infolge der auf den Grubenstempel außermittig eingeleiteten Kräfte ergebenden Moment resultiert, über die Rippen auf das Verbindungsrohr übertragen. Die Rippen selbst sind dabei auch Lastträger. Die Belastung wird dabei durch die Rippen auf den vollen Querschnitt des Oberstempels nahezu gleichmäßig verteilt eingeleitet. Infolgedessen beträgt der Widerstand des Grubenstempels gegen von außermittigen Kräften erzeugte Momente ein Mehrfaches des der bekannten Oberstempel.

Das Gewicht des gemäß dem llntiplpatenl hcr-

gestellten Überstempeln entspricht im wesentlidu-n dem Gewicht der herkömmlichen, ohne Rippen ausgebildeten Grubenstempel, da die Materialmenge der Rippen auf die Materialmenge des Stempels bezogen unbedeutend klein ist. Ein derartiger Grubenstempel ist daher billig, kann leicht transportiert und bedient werden. Infolge der erhöhten Tragfähigkeit kann ein bestimmter Arbeitsraum mit einer wesentlich kleineren Anzahl von Grubenstempeln abgestützt werden.

Um eine dLrch einen außermittigen Einbau bedingt außermittige von der Ausbaukappe auf den Stempel wirkende Beanspruchung möglichst klein zu halten bzw. von vorneherein eine außermittige Beanspruchung des Stempels zu vermeiden, ist gemäß dem Hauptpatent, ein elastisch gelagerter Stempelkopf vorgesehen, indem das Ventilgehäuse eine nach oben offene, den Stempelkopf aufnehmende konische Vertiefung aufweist, deren Bodenfläche etwa rechtwinklig zur Stempelachse verläuft, wobei in der Vertiefung ein durch den Stempelkopf eingespannter Federkörper und in diesem ein eingebetteter Einsatzkörper angeordnet ist. Der Federkörper besteht vorieiihafterweise aus Gummi und der Einsatzkörper aus Aluminium. Außerdem ist gemäß dem Hauptpatent /wischen dem oberen Rand des Ventilgehäuses und der Gegenfläche des Stempelkopfes eine elastische Unterlage angeordnet.

Die Erfindung bezieht sich speziell auf eine Weiterentwicklung eines derartigen Stempelkopfes.

Damit die durch außermittig angreifende Kräfte auftretenden Belastungen nicht direkt auf den Grubenstempel übertragen werden, ist es ferner bekannt, dem Stempelkopf als Verformungsglied auszubilden (DE-PS 8 51 787), indem die eingeleiteten Kräfte zu einer bleibenden Verformung des Verformungsgliedes umgesetzt werden. Die Verwendung eines derartigen Verformungsgliedes erfüllt zwar den gewünschten Zweck, jedoch ist nach jedem Ausrauben eine Erneuerung des Verformungsgliedes erforderlich. Dies hat umständliche Umriistungs- und Wartungsarbeiten zur Folge.

Bei einem anderen Grubenstempel (DE-PS 9 74 559) ist auf dem Kopfteil des Oberstempels ein in Richtung der Stempelachse bewegbarer und auf dem Oberstempel geführter Zusatzkopf vorgesehen, der über eine Feder, die zwischen der Kopfplatte des Zusatzkopfes und dem Stempelkopf angeordnet ist, elastisch in Achsrichtung des Stempels auftretende Belastungen auffängt. Außermittig auftretende Kräfte führen bei diesem Grubenstempel zu einem Verkanten von Zusatzkopf und Oberstempel und damit zu einem Blockieren und gegebenenfalls zum Fressen der beiden Teile, wodurch nach dem Ausrauben ein Auswechseln des Zusatzkopfes und/oder ein Nacharbeiten des Oberstempels, insgesamt also aufwendige Wartungsarbeiten erforderlich sind.

Durch die Erfindung wird ein hydraulischer Grubenstempel geschaffen, dessen Stempelkopf unter Beibehaltung der oben beschriebenen Vorteile des Grubenstempels gemäß dem Hauptpaieni noch einfädler herzustellen und zu montieren ist.

Dies wird erfindungsgemäß bei einem hydraulischen Grubenstempel der eingangs erwähnten Art dadurch erreicht, daß zwischen dem Ventilgehäuse und dem Stempelkopf ein Zwischenstück angeordnet ist, daß mehrere, voneinander durch einen Federkörper getrennte Teile aufweist-

Durch den erfindungsgemäßen Vorschlag entfällt die für das Einsetzen des Federkörpers erforderliche Bearbeitung des Ventilgehäuses und da das Zwischenstück lediglich auf dem Ventilgehäuse aufliegt, besteht bei dem erfindungsgemäßen Stempelkopf auch nicht die Gefahr, daß bei einer Zerstörung des Federkörpers beispielsweise durch einen unsachgemäßen Einbau des Grubenstempels - das Ventilgehäuse in Mitleidenschaft gezogen wird, dessen Ausbau und Austausch bei dem Grubenstempel gemäß Hauptpatent eine Zerlegung des Grubenstempels erfordert Außerdem wird der Federkörper bei dem erfindungsgemäßen Stempelkopf weniger auf Schub und/oder Torsion beansprucht, wodurch die Standzeit des Stempelkopfes vergrößert wird.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist im Zwischenstück eine axiale Bohrung ausgearbeitet und der Federkörper ist ein in dieser Bohrung angeordneter zylindrischer Körper, der einen sich radial nach außen erstreckenden Kragen aufweist, durch den das Zwischenstück in zwei Teile getrennt ist

Vorteilhafterweise ist im zylindrischen Teil des Federkörpers ein zylindrischer Ein .tzkörper angeord net, der vorzugsweise aus Aluminium gefertigt ist In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist im Kragen des Federkörpers ein zweckmäßiger ringförmiger Einsatz angeordnet, wobei die Dirke des Kragens in radialer Richtung nach außen hin zunimmt Dadurch wird eine höhere Sicherheit gegen Hervordrehen des Stempels unter dem Kappbaum erzielt.

Eine bevorzugte einfache und zwe-rkmäßige Befestigung zwischen Kragen und Zwischenstück besteht darin, daß die beiden Teile miteinander verklebt oder vulkanisiert sind.

Damit der Hebelarm der außermittig angreifenden Kraft und das dadurch in den Stempel eingeleitete Biegemoment möglichst klein ist, ist es vorteilhaft, daß der Stempelkopf in den vier Ecken eines Viereckes angeordnete Zähne aufweist, wobei die eine Seile des Vierecks zweimal so lang als die andere is».

Die Erfindung wird nachstehend anhand einiger Ausführungsbeispiele mit Bezugnahme auf die Zeichn .ng näher erläutert. In der Zeichnung zeigt Fig. 1 einen hydraulischen Grubenstempel gemäß Hauptpatent im Längsschnitt,

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie U-Il in Fi g. 1. F i g. 3 eine Ausführungsform des eriindungsgemäßen Stempelkopfes im Längsschnitt.

Fig.4 die Seitenansicht des Stempelkopfes gemäß F i g. 3 und

Fig. 5 die Draufsicht auf den Stempelkopf gemäß Fig. 3.

In einem rohrförmigen Unterstempel 1 ist ein ebenso

rohrfürmiger Oberstempel 2 in axialer Richtung verschiebbar angeordnet. Der Unterstempel 1 ist von unten durch einen Bodendeckel 3 abgeschlossen, in dem ein an und ff;r sich bekannter Dichtungsring 4 angeordnet ist. Der Bodendeckel 3 ist im Unterstempel 1 durch einen Scherdraht 6 befestigt, der in einer im Unterstempel t befindlichen Nut mit halbkreisförmigen Querschnitt eingjlegt ist

Der Ur.terstempel 1 ist durch den Oberstempel 2 und durch einen mit einem Handgriff versehenen Abschlußring 7 angeschlossen, Dieser Abschlußririg 7 ist ebenfalls durch einen Scherdraht 9 am Unterstempel 1 befestigt. Der Scherdraht 9 ist dabei in eine Kreisnut 8 eingelegt Der Druckraum des Unterstempels 1 ist am Oberstempel 2 durch einen Kolben 10, durch dessen Dichtungsele

ment 11, ferner durch ein am Kolben 10 mittels Schraubengewinde befestigtes und mit einem O-Ring 12 abgedichtetes Verbindungsrohr 13 sowie durch ein am oberen Ende des Verbindungsrohres 13 angeordnetes und durch einen weiteren O-Ring 14 abgedichtet befestigtes Ventilgehäuse 15 begrenzt.

Im Ventilgehäuse 15 ist wie üblich ein aus Füllventil, Entlastungsventil und Druckbegrenzungsventil zusammengesetzter Ventilkörper 16 angeordnet. Am oberen Teil des Venlilgehäuses 15 ist ein Stempelkopf 17 ίο angeordnet. Am unteren Ende des Unterstempels 1 ist mittels eines geschlitzten Rohrstopfens 18 eine Fußplatte 19 befestigt, /wischen dein Bodendeckel 3 und dem Ventilgehäuse 15 ist eine im Inneren des Verbindungsrohres 13 angeordnete Feder 20 eingespannt, die das Ventilgehäuse 15 und dadurch den Obcrstempel 2 und seine Bauteile ständig dem Bodendeckel 3 des Untfstpmnfils I entgegenzieht.

Am einen Ende des Öberstempels 2 ist der Kolben 10, am anderen Ende das Ventilgehäuse 15 befestigt. Die beiden Enden des Verbindungsrohres 13 sind mit dem Kolben 10 bzw. mit dem Ventilgehäuse 15 ebenfalls verbunden. Somit bilden der Oberstempel 2, der Kolben 10, das Ventilgehäuse 15 und das Verbindungsrohr 13 eine fest zusammengebaute Einheit.

Wie aus Fi g. 2 ersichtlich, stehen aus der Wand des Verbindungsrohres 13 radiale Rippen 21 hervor, die sich in Richtung der Mantellinie des Verbindungsrohres 13 erstreckend angeordnet sind. Die äußeren Umfangsflächen der Rippen 21 sind der Innenwand des Oberstempels 2 angepaßt. Die Innenwand des Oberstempels 2 kann zylindrisch oder konisch sein. Ist sie zylindrisch, so liegen die äußeren Oberflächen der Rippen 21 ebenfalls an einer Zylinderfläche. Bei konischer Innenwand liegen die äußeren Oberflächen der Rippen 21 an einer Konusfläche an.

Die Rippen 21 können z. B. abweichend von der Zeichnung zur inneren Seite der Wand des Oberstempels 2 gebunden werden. Ebenso können sie separate Elemente sein. Das Verbindungsrohr 13, die äußere Wand des Oberstempels 2 und die Rippen 21 können auch aus einem einzigen Stück, zweckmäßigerweise durch Extrudieren gefertigt werden.

Die Hauptteile des Grubenstempels bestehen vorteilhafterweise aus einer Aluminiumlegierung, es können aber auch andere Materialien verwendet werden.

Bei dem aus Fi g. 3 ersichtlichen Ausführungsbeispiel ist an der oberen Seite des Ventilgehäuses 15 anstatt der Vertiefung 22 ein hinausragendes Kupplungselement 29 ausgebildet, das im wesentlichen ein kurzer, zylindrischer Zapfen ist. der ringsum mit einer Nut mit halbkreisförmigem Querschnitt versehen ist Auf das Kupplungselement 29 ist ein zylindrisches Zwischenstück 30 angepaßt, auf dessen einer Stirnseite eine zylindrische Vertiefung 32 ausgearbeitet ist, die am Mantel eine NuI 31 mit halbkreisförmigem Querschnitt aufweist. An der anderen Stirnseite ist ein zum Kupplungselement 29 ähnliches weiteres Kupplungsclement 33 angeordnet. Am Kupplungselement 33 ist mit Hilfe eines Scherdrahtes 36 der Stempelkopf 17 befestigt, der eine der Vertiefung 32 ähnliche Vertiefung 35 aufweist. Das Kupplungselement 29 Und das Zwischenstück 30 sind durch einen weiteren Scherdraht 34 miteinander verbunden.

Dns Zwischenstück 30 weist eine zentrale axiale Bohrung auf, in der ein durch einen aus Gummi bestehenden Federkörper 23 umgebener Einsatzkörper 26 angeordnet ist. Der Federkörper 23 weist einon radialen, nach außen hin sich verdickenden Kragen 23' auf. in dem ein ringförmiger metallischer Einsatz 26' angeordnet ist. Der Kragen 23' teilt das Zwischenstück 30 in zwei Teile, an denen er verklebt oder aufvulkanisiert ist. Das Ventilgehäuse 15, das Zwischenstück 30 und der Stempelkopf 17 sind gegen eine Verdrehung durch axiale Zapfen 38 gesichert. Die Zapfen des Ventilgehäuses 15 liegen in einer durch die Längsachse durchgehenden und auf die Ebene der Fi ρ 3 senkrechten Ebene, daher sind sie hier nicht zu sehen.

Diese Ausführungsform ermöglicht eine gewisse Wrdreh'ing des Stempelkopfes 17 um eine horizontale Achse und vermindert dadurch die aus außermittigen Belastungen entstehenden Beanspruchungen. Durch die aus den Fig. 3 bis 5 ersichtliche Ausgestaltung des Stempelkopfes 17 wird die Konsiruktion desselben verbessert und eine höhere Sicherheit gegen Hervordrehen des Stempels unter dem Kappbaum erzielt. Bei dieser Ausführungsform sind die Zähne 39 des Stempelkopfes 17 — abweichend von der üblichen Weise — nicht in den Ecken eines Quadrates, sondern eines rechteckigen Vierecks angeordnet, wobei die Länge der zum Kappbaum parallelen Seite des Viereckes die Hälfte der anderen Seite beträgt. Dadurch wird bei der Verbindungsstelle des Stempels und des Kappbaumes eine im Verhältnis zum gewöhnlichen doppelte Abweichung von den idealen 90° möglich, weil das Freiwerden der Zähne aus den Vertiefungen des Kappbaumes bei einem Abstand a der Zähne nur bei einem zweifachen Grenzwinkel im Verhältnis zu einem Stempelkopf, bei dem die Zähne mit einem Abstand 2 a angeordnet sind, erfolgen kann. Die Verminderung des Abstandes zwischen den Zähnen bedeutet ferner, daß der Abstand zwischen der Linie der Kraftübergabe von dem Kappbaum auf den Stempelkopf und der Längsachse des Stempels gegenüber dem bekannten Stempelköpfen die Hälfte beträgt. Der Hebelarm der außermittigen Kraft ist also kürzer und das Biegemoment kleiner.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Hydraulischer Grubenstempel mit einem rohrförmigen, von unten durch einen Bodendeckel abgeschlossenen Unterstempel und einem in diesem verschiebbar angeordneten am unteren Ende mit einem Kolben versehenen rohrförmigen Oberstempel, bei dem am oberen Ende des Unterstempels ein den Innenraum des Unterstempels zusammen mit dem Oberstempel abschließender Abschlußring befestigt ist und am oberen Ende des Oberstempels ein zu diesem dicht befestigtes Ventilgehäuse angeordnet ist, wobei im Inneren des Oberstempels ein zwischen den Ventilen des Ventilgehäuses und dem Druckraum des Grubenstempels die Flüssigkeitskommunikation sicherndes Verbindungsrohr und im Inneren des Verbindungsrohres eine zwischen dem Oberstempel und dem Unterstempel eingespannte Feder angeordnet ist, wobei das im Inneren des rohrförmigen Oberstempels angeordnete Verbindungsrohr auf seinem Mantel über dessen Umfang jind Länge verteilt mehrere entlang seiner Mantellinie verlaufende radiaie, bis zur innenwand des Oberstempels reichende Rippen aufweist, und wobei am oberen Ende des Oberstempels ein elastisch gelagerter Stempelkopf angeordnet ist, gemäß Patent 26 00 461, dadurch gekennzeichnet, daß .wischen dem Ventilgehäuse (15) und dem Stempelkopf (17) ein Zwischenstück (30) angeordnet ist, das mehrere, voneinander durch einen Federkörper (23) gel rennte Teile aufweist.

2. Hydraulischer Grubenstempel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da^a im Zwischenstück (30) eine axiale Bohrung (37) ausgearbeitet ist, und der Federkörper (23) ein in dieser Bohrung angeordneter zylindrischer Körper ist, der einen sich radial nach außen erstreckenden Kragen (23') aufweist, durch den das Zwischenstück (30) in zwei Teile getrennt ist.

3. Hydraulischer Grubenstempel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im zylindrischen Teil des Federkörpers (23) ein zylindrischer Einsatzkörper (26) angeordnet ist.

4. Hydraulischer Grubenstempel nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Kragen (23') des Federkörpers (23) ein zweckmäßigerweise ringförmiger Einsatz (26') angeordnet ist.

5. Hydraulischer Grubenstempel nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des Kragens (23') des Federkörpers (23) in radialer Richtung nach außen hin zunimmt.

6. Hydraulischer Grubenstempel nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kragen (23') mit dem Zwischenstück (30) verklebt oder vulkanisiert ist.

7. Hydraulischer Grubenstempel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Stempelkopf (17) in den vier Ecken eines Viereckes angeordnete Zähne (39) aufweist, wobei die eine Seite des Vierecks zweimal so lang wie die andere ist.