DE3904644C1 - Hydraulic pit prop - Google Patents

Hydraulic pit prop

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Abstract

The casing tubes 10, 20 of cylinder 1 and piston rod 2 of the hydraulic pit prop are wound from fibre bundles of a composite material. Each casing tube 10, 20 has at the tube ends metallic transition sockets 11, 12, 21, 22 which are provided with ends tapering towards one another and are fastened to an inliner 15, 25. The casing tubes 10, 20 are correspondingly adapted in their contour at the ends and are frictionally connected to the transition sockets 11, 12, 21, 22. Prop base 3 and prop head 6 are screwed as separate components on the outside onto the transition sockets 11, 12, 21, 22. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Grubenstempel gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.The invention relates to a hydraulic pit stamp according to the preamble of claim 1.

Ein derartiger hydraulischer Grubenstempel ist bereits aus der Zeitschrift bergbau 6/88, Seite 241/242 bekannt. Die Kolbenstange und das Zylinderrohr dieses Stempels sind aus Faserbündeln eines hochfesten Verbundwerk­ stoffes gewickelt. Dieser Werkstoff hat eine mit Stahl vergleichbare hohe Zugfestigkeit, jedoch ein deutlich geringeres spezifisches Gewicht. Diese Eigenschaften werden bei der Konstruktion eines Einzelstempels zur Verringerung des Eigengewichts genutzt. Die Struktur der aus dem Verbundwerkstoff gewickelten Rohre läßt jedoch keine mit dem Werkstoff Stahl vergleichbare mechanische Bearbeitung zu, so daß an den Enden sowohl der Kolben­ stange als auch des Zylinderrohres Bauelemente aus Stahl angesetzt sind. Der Stempelkopf und der Kolben der Kolbenstange einerseits und der Stempelfuß und der obere Bundring des Zylinderrohres andererseits sind infolge­ dessen als Stahlbauteile ausgeführt.Such a hydraulic pit stamp is already there known from the magazine bergbau 6/88, page 241/242. The piston rod and the cylinder tube of this stamp are made of fiber bundles of a high-strength composite fabric wrapped. This material has one with steel comparable high tensile strength, but a clear one lower specific weight. These properties are used in the construction of a single stamp Weight reduction used. The structure of the however, pipes wound from the composite material can not a mechanical one comparable to steel Machining too, so that at the ends both the piston rod as well as the cylinder tube components made of steel are scheduled. The stamp head and the piston of the Piston rod on the one hand and the stamping foot and the upper one The collar of the cylinder tube, on the other hand, are the result executed as steel components.

Das Wickeln der Rohre und die mechanische Bearbeitung der Stahlbauteile sind jedoch als grundverschiedene Arbeitsvorgänge voneinander getrennt auszuführen. Es ist dennoch sehr aufwendig, die bearbeiteten Stahlbauteile als Kern für das Rohr aus Verbundwerkstoff auf die Wickelmaschine aufzuspannen und die gewickelten Bauteile in elektrisch beheizten Werkzeugen in die vorgegebene Form und die entsprechenden Maße zu pressen.The winding of the pipes and the mechanical processing of the steel components are however fundamentally different Perform work processes separately. It is nevertheless very complex, the machined steel components as the core for the composite pipe on the To stretch the winding machine and the wound components in electrically heated tools in the specified Press shape and the corresponding dimensions.

Die Verbindung der Rohre mit den Stahlbauteilen bereitet weitere Schwierigkeiten. Eine kraftschlüssige Verbindung entsteht beim Wickeln nur auf einer relativ kleinen Oberfläche, die zur Aufnahme der durch spätere Belastung auftretenden Zug- und Druckspannungen nicht genügt. Größere Oberflächen setzen längere Stahlbauteile voraus, die wiederum das Stempelgewicht und die Längenverstell­ barkeit des Stempels beeinträchtigen. Die Rohrenden sind daher gerundet ausgeführt und zwischen Klemmstücken eingespannt, wobei die Faserbündel über Stifte in den Stahlbauteilen gespannt sind.Prepares the connection of the pipes with the steel components further difficulties. A positive connection  arises when winding only on a relatively small Surface used to absorb the stress caused by later loads occurring tensile and compressive stresses are not sufficient. Larger surfaces require longer steel components, which in turn the stamp weight and the length adjustment affect the availability of the stamp. The pipe ends are therefore rounded and between clamps clamped, the fiber bundles via pins in the Steel components are clamped.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bauliche Ausführung eines hydraulischen Gruben­ stempels der eingangs genannten Art im Hinblick auf Gewichtsersparnis, Herstellungsaufwand und Funktions­ sicherheit zu verbessern.The present invention is based on the object the construction of a hydraulic pit stamp of the type mentioned with regard to Weight saving, manufacturing effort and functionality improve security.

Diese Aufgabe wird mit den im Kennzeichen des Hauptan­ spruches angegebenen Mitteln gelöst. Die vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist Gegenstand der Unteran­ sprüche.This task is carried out with the in the main license plate The specified means solved. The beneficial Embodiment of the invention is the subject of the Unteran claims.

Die Mantelrohre des erfindungsgemäßen Stempels sind mit flachen, konisch auslaufenden Enden versehen, die mit korrespondierend dazu ausgebildeten Übergangsstutzen aus Metall verbunden sind. Die Übergangsstutzen sind einfache, leichte Bauteile, die an den konisch auslau­ fenden Enden eine große Oberfläche zur kraftschlüssigen Verbindung mit den Mantelrohren aufweisen. Die Über­ gangsstutzen sind innenseitig mit dem Inliner jedes Mantelrohres verbunden und somit problemlos auf eine Wickelmaschine aufzuspannen. Beim Wickeln der Mantel­ rohre wird eine dauerhafte Verbindung mit den Übergangs­ stutzen geschaffen, die den auftretenden Zug- und Druck­ spannungen bei der Auflastung des Stempels standhält, ohne daß weitere Hilfsmittel erforderlich werden. Die erfindungsgemäße Verbindung des Verbundwerkstoffes mit den metallischen Bauteilen vergrößert die Baulänge oder den Durchmesser des Stempels ebensowenig wie die Längen­ verstellbarkeit beeinträchtigt wird. Mit den Übergangs­ stutzen sind die fertig bearbeiteten Bauteile der Rohr­ enden formschlüssig verbunden. Die einfachen Formen und das geringe Bauvolumen der metallischen Bauteile ver­ größern das Gesamtgewicht des Stempels nur in relativ geringem Maße.The casing tubes of the stamp according to the invention are with flat, tapered ends that with correspondingly designed transition sockets are connected from metal. The transition sockets are simple, lightweight components that taper on the conical ends have a large surface for positive locking Have connection with the jacket pipes. The About aisle sockets are inside with the inliner each Casing tube connected and thus easily on a To stretch the winding machine. When wrapping the coat pipes becomes a permanent connection with the transition cut, which created the tensile and pressure withstands tensions when loading the stamp,  without the need for further aids. The Connection of the composite material according to the invention with the metallic components increases the overall length or the diameter of the stamp just as little as the lengths adjustability is impaired. With the transition The finished parts of the pipe are pruned ends positively connected. The simple forms and the small construction volume of the metallic components ver increase the total weight of the stamp only in relative to a small extent.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist am Zylinder­ rohr eine Hubbegrenzung für den mit der Kolbenstange ausfahrenden Kolben vorgesehen. Am Ende des Kolbenhubes überfährt der Kolben mit der Kolbendichtung einen Absatz an der Zylinderwandung, über den die nachströmende Druckflüssigkeit unterhalb der Kolbendichtung austritt und den Kolben nicht weiter ausschiebt. Der Kolben ist zweckmäßigerweise aus Leichtmetall gefertigt. Die gewic­ kelten Mantelrohre erhalten eine glatte, ebene Ober­ fläche durch einen Auftrag aus einer verschleißfesten Schutzschicht.In a further embodiment of the invention is on the cylinder tube a stroke limitation for the with the piston rod extending piston provided. At the end of the piston stroke The piston runs over a shoulder with the piston seal on the cylinder wall over which the inflowing Hydraulic fluid emerges below the piston seal and no longer pushes the piston out. The piston is expediently made of light metal. The gewic Celtic casing pipes are given a smooth, flat top surface by an order from a wear-resistant Protective layer.

Die Merkmale der Erfindung werden nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbei­ spiels näher erläutert. Die Zeichnung zeigt einen hydraulischen Grubenstempel im Längsschnitt.The features of the invention are described below of an embodiment shown in the drawing explained in more detail. The drawing shows one hydraulic pit ram in longitudinal section.

Der hydraulische Stempel ist aus einem Zylinder 1 und einer darin längenverstellbar geführten Kolbenstange 2 zusammengesetzt. Der Zylinder 1 ist durch den Stempelfuß 3 zum Liegenden hin geschlossen und am anderen Ende durch den Bundring 4 begrenzt. Die Kolbenstange 2 ist mit einem Kolben 5 in dem Zylinder 1 längenverstellbar geführt und hangendseitig durch den Stempelkopf 6 abge­ schlossen. Die Druckflüssigkeit wird durch den Anschluß 7 über ein in der Zeichnung nicht dargestelltes Raub- und Setzventil in den Druckraum 8 des Zylinders 1 unter den Kolben 5 eingefüllt. Von den zur Abdichtung des Stempels notwendigen Dichtungen ist nur die Kolbendich­ tung 9 mit einem Bezugszeichen versehen.The hydraulic ram is composed of a cylinder 1 and a piston rod 2 which is guided in an adjustable length. The cylinder 1 is closed by the plunger foot 3 towards the person lying down and delimited at the other end by the collar ring 4 . The piston rod 2 is guided in a length-adjustable manner with a piston 5 in the cylinder 1 and is closed on the slope side by the punch head 6 . The pressure fluid is filled through the port 7 via a robbery and setting valve, not shown in the drawing, into the pressure chamber 8 of the cylinder 1 under the piston 5 . Of the seals necessary for sealing the stamp, only the piston seal device 9 is provided with a reference symbol.

Das Mantelrohr 10 des Zylinders 1 ist aus Faserbündeln eines Verbundwerkstoffes gewickelt und beidseitig durch Übergangsstutzen 11, 12 aus Metall begrenzt, die an ihrer Außenseite flach konisch zur Zylindermitte hin gegeneinander zulaufende Flächen 13, 14 aufweisen. An der Innenseite sind die Übergangsstutzen 11, 12 mit einem Inliner 15 verbunden, der sich nahezu über die gesamte Länge des Zylinders 1 erstreckt und die Innen­ wandung des Druckraumes 8 innerhalb des Mantelrohres 10 bildet. Inliner 15 und Übergangsstutzen 11, 12 bilden bei der Herstellung des Mantelrohres 10 den Wickelkern, auf den die Faserbündel des Verbundwerkstoffes aufge­ wickelt werden. Bei dem Wickelvorgang entsteht eine dauerhafte kraftschlüssige Verbindung mit dem Mantelrohr 10, das korrespondierend zu den flach konisch zulaufen­ den Flächen 13, 14 der Übergangsstutzen 11, 12 beidsei­ tig von innen nach außen flach konisch auslaufende Enden aufweist. Auf die Außenseite des Mantelrohres 10 des Zylinders 1 ist eine verschleißfeste Schutzschicht 16 aufgetragen, die dem Mantelrohr 10 eine glatte, ebene Oberfläche verleiht. Die Übergangsstutzen 11, 12 besit­ zen nach außen gerichtete Gewinderinge 17, 18 zur Ver­ bindung mit dem liegendseitigen Stempelfuß 2 einerseits und dem Bundring 3 am oberen Ende des Zylinders 1 andererseits. The jacket tube 10 of the cylinder 1 is wound from fiber bundles of a composite material and is delimited on both sides by transition sockets 11 , 12 made of metal, which on their outside have surfaces 13 , 14 tapering flatly conically towards the center of the cylinder. On the inside, the transition piece 11 , 12 are connected to an inliner 15 which extends almost over the entire length of the cylinder 1 and the inner wall of the pressure chamber 8 forms within the jacket tube 10 . Inliner 15 and transition piece 11 , 12 form in the manufacture of the jacket tube 10 the winding core on which the fiber bundles of the composite material are wound up. In the winding process, a permanent positive connection is created with the casing tube 10 , which corresponds to the flat conical surfaces 13 , 14 of the transition piece 11 , 12 on both sides from the inside out flat conical ends. On the outside of the casing tube 10 of the cylinder 1 , a wear-resistant protective layer 16 is applied, which gives the casing tube 10 a smooth, flat surface. The transition piece 11 , 12 besit zen outward threaded rings 17 , 18 for connection with the horizontal plunger foot 2 on the one hand and the collar 3 at the upper end of the cylinder 1 on the other.

In dem Ausführungsbeispiel nach der Zeichnung ist die Kolbenstange 2 mit einem Ringkolben 5 versehen, wobei zwischen dem Stempelfuß 3 und dem Stempelkopf 6 eine Rückzugsfeder 19 eingespannt ist, die beim Ausfahren der Kolbenstange 2 gespannt wird und beim Einrauben die ausgefahrene Kolbenstange 2 in den Zylinder 1 zurück­ zieht. Das Mantelrohr 20 der Kolbenstange 2 ist hierbei in gleicher Weise wie das Mantelrohr 10 des Zylinders 1 ausgebildet und mit entsprechenden Übergangsstutzen 21, 22 an konisch zulaufenden Flächen 23, 24 kraftschlüssig verbunden. Der Inliner des Mantelrohres 20 ist mit 25 bezeichnet.In the exemplary embodiment according to the drawing, the piston rod 2 is provided with an annular piston 5 , a retraction spring 19 being clamped between the stamping foot 3 and the stamp head 6 , which is tensioned when the piston rod 2 is extended and when the piston rod 2 is screwed in, the extended piston rod 2 into the cylinder 1 pulls back. The casing tube 20 of the piston rod 2 is in this case designed in the same way as the casing tube 10 of the cylinder 1 and non-positively connected to corresponding transition sockets 21 , 22 on conically tapering surfaces 23 , 24 . The inliner of the casing tube 20 is designated 25 .

Für die ausfahrende Kolbenstange 2 wird an einem Absatz 26 im Mantelrohr 10 des Zylinders 1 eine Ausfahrbegren­ zung gebildet. Der Absatz entsteht durch den im mittle­ ren Bereich des oberen Übergangsstückes 12 auslaufenden Inliner 15.For the extending piston rod 2 an Ausfahrbegren tion is formed on a shoulder 26 in the casing 10 of the cylinder 1 . The heel is created by the inliner 15 that runs out in the central region of the upper transition piece 12 .

Bei einer nicht dargestellten einfachen Ausführung des hydraulischen Grubenstempels kann die Rückzugfeder 19 entfallen. Der Kolben 5 ist bei dieser Ausführung innen geschlossen ausgebildet und zweckmäßigerweise aus Leichtmetall gefertigt. Das Mantelrohr 22 der Kolben­ stange 2 kann dabei vollständig aus Verbundwerkstoff hergestellt werden.In a simple embodiment of the hydraulic pit ram, not shown, the return spring 19 can be omitted. In this embodiment, the piston 5 is closed on the inside and is expediently made of light metal. The casing tube 22 of the piston rod 2 can be made entirely of composite material.

Claims (5)

1. Hydraulischer Grubenstempel mit einem Zylinder und einer längenverstellbar darin geführten Kolbenstange, deren Mantelrohre aus Faserbündeln eines Verbundwerk­ stoffes gewickelt und jeweils an den Rohrenden mit Bauteilen aus einem metallischen Werkstoff verbunden sind, wobei an den Innenwandungen der Mantelrohre metallische Inliner vorgesehen sind, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Mantelrohre (10, 20) beidseitig von innen nach außen flach konisch auslaufende Enden aufweisen, die mit den dazu entgegengerichtet aufeinander zulaufenden Flächen (13, 14, 23, 24) korrespondierender Übergangsstutzen (11, 12, 21, 22) aus Metall kraftschlüssig verbunden sind, an denen die metallischen Bauteile (3, 4, 5, 6) der Rohrenden befestigt sind.1. Hydraulic pit ram with a cylinder and a length-adjustable piston rod therein, the jacket tubes of fiber bundles of a composite material are wound and each connected to the tube ends with components made of a metallic material, whereby metallic inliners are provided on the inner walls of the jacket tubes, characterized thereby that the jacket tubes (10, 20) on both sides from the inside to the outside flat conically extending ends with the opposite direction to converging surfaces (13, 14, 23, 24) corresponding transition piece (11, 12, 21, 22) made of metal are non-positively connected to which the metallic components ( 3 , 4 , 5 , 6 ) of the pipe ends are attached. 2. Hydraulischer Grubenstempel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Übergangsstutzen (11, 12, 21, 22) mit den Inlinern (15, 25) der Mantelrohre (10, 20) verbunden sind. 2. Hydraulic pit ram according to claim 1, characterized in that the transition piece ( 11 , 12 , 21 , 22 ) with the inliners ( 15 , 25 ) of the casing tubes ( 10 , 20 ) are connected. 3. Hydraulischer Grubenstempel nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Inliner (15) des Zylindermantelrohres (10) im mittleren Bereich des oberen Übergangsstutzens (12) ausläuft und an der Innenwandung des Druckraumes (8) einen Absatz bildet, der von der Kolbendichtung (9) am Kolben (5) der ausfahrenden Kolbenstange (2) überfahren wird.3. Hydraulic pit ram according to claims 1 and 2, characterized in that the inliner ( 15 ) of the cylinder jacket tube ( 10 ) in the central region of the upper transition piece ( 12 ) runs out and forms a shoulder on the inner wall of the pressure chamber ( 8 ) over the piston seal ( 9 ) on the piston ( 5 ) of the extending piston rod ( 2 ). 4. Hydraulischer Grubenstempel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (2) einen Kolben (5) aus Leichtmetall aufweist.4. Hydraulic pit ram according to claim 1, characterized in that the piston rod ( 2 ) has a piston ( 5 ) made of light metal. 5. Hydraulischer Grubenstempel nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Mantelrohre (10, 20) des Zylinders (1) und der Kolbenstange (2) je eine verschleißfeste Schutzschicht aufgetragen ist.5. Hydraulic pit ram according to claims 1 to 4, characterized in that a wear-resistant protective layer is applied to the casing tubes ( 10 , 20 ) of the cylinder ( 1 ) and the piston rod ( 2 ).
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