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Schloß für eiserne Grubenstempel Die Erfindung betritt einen eisernen
Grubenstempel, der aus dem Bestreben heraus entwickelt worden ist, einen Stempel
zu schaffen, der die Anforderungen, die sich im Zusammenhang mit der Entwicklung
der neuzeitlichen Abbauverfahren ergehen haben, im Vergleich mit bekannten Stempelkonstruktionen,
in günstigerem Maße erfüllt. Diese Anforderungen sind wesentlich andere, als sie
früher an eiserne Stempel gestellt wurden. Sie gehen in der Richtung einer wesentlich
höheren Belastbarkeit und eines starreren Verhaltens des Stempels bei steigender
Belastung und eines möglichst gleichmäßigen Verhaltens der Vielzahl von in einem
Streb mit VorspannUng zu setzenden Stempel im Verlauf der Druckaufnahme. Aus dieser
letzteren Forderung ergibt sich die weitere nach einer Kontrollmöglichkeit für das
Maß der Druckaufnahme des Stempels zu jedem Zeitpunkt, um daraufhin die entsprechenden
Maßnahmen treffen zu können und gleichzeitig neben der Sicherung der Stempel selbst
gegen Zerstörung die Aufgabe zu erfüllen, die heute noch den außer den eisernen
Stempeln zu setzenden ;hölzernen Warnstempeln zufällt.
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Die bekannten Konstruktionen von eisernen Grubenstempeln bzw. deren
Schlösser genügen diesen Forderungen nicht, weil sie für andere Voraussetzungen
der älteren Abbaumethoden entwickelt wurden. Die Versuche, die älteren Konstruktionen
den neuen Forderungen anzupassen, führten zu komplizierten Schloßkonstruktionen,
wie den mit einem zahlreiche aufeinandergleitende Flächen aufweisenden Keilgetriebe
ausgerüsteten, den mit einem Schleppkeil arbeitenden und anderen.
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Alle diese Bauarten ergeben infolge des unkontrollierbaren
Verlaufs
der Verformungsvorgänge im Schloß und damit in bezug auf das Verhalten der. Stempel
bei Belastung ein derart unterschiedliches Verhalten der verschiedenen Stempel von
unter sich gleicher KonstruMion, daß es unmÖglich ist, mit solchen Stempeln die
Forderung eines möglichst gleichmäßigen Tragens aller Stempel in einem Streb zu
erfüllen, z. B. spricht bei den bekannten, mit einem ein nachgiebiges Element enthaltenden
Keilgetriebe arbeitenden Konstruktionen, wie die Erfahrung zeigt, das nachgiebige
Element in dem einen Fall an, in dem anderen nicht. Ein grundsätzlich gänz unterschiedliches
Verhalten solcher Stempel ist die Folge, denn bei Wirkungsloswerden des nachgiebigen
Elements wird der an sich nachgiebige Stempel praktisch völlig starr, seine etwa
noch bestehende Nachgiebigkeit wird nur durch elastische Verformungen des Eisens
selbst erzielt.
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Die Erfindung schafft demgegenüber einen Stempel, der infolge seiner
neuartigen Schloßkonstruktion eine praktisch gleichmäßige Druckaufnahmecharakteristik
aller Stempel von gleicher Bauart zeigt und es gleichzeitig ermöglicht, diese Charakteristik
planmäßig auf einen bestimmten gewünschten Verlauf der Druckeinsinkkurve einzustellen.
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Im weiteren Ausbau der Erfindung ergibt diese die Möglichkeit, die
jeweilige Druckaufnahme in einfachster Weise zu messen und dadurch die gleichmäßige
Druckaufnahme der Vielzahl von in einem Streb eingesetzten Stempeln laufend zu kontrollieren.
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Die Erfindung geht von der üblichen Bauart eines Kastenschlosses aus,
bei welchem ein Druckstück unter der Wirkung eines sich gegen ein nachgiebiges Element
abstützenden Keiles gegen den Oberstempel gepreßt wird. Im Gegensatz zu bekannten
Ausführungen besteht aber dieses nachgiebige Element nicht aus einer in bezug auf
ihr Verhalten unter Druckbelastung empirisch bemessenen Zwischenlage aus Holz o.
dgl., sondern aus einem nach Aufhören der Belastung seine alte Form wieder annehmenden
Zwischenstück, das so bemessen und ausgebildet ist, daß es erst, sobald der Druckdes
Keiles darauf einen vorbestimmten Wert übersteigt, anspricht, um sich bei weiter
ansteigender Belastung in Abhängigkeit von dem Maß derselben zu verformen und damit
den Oberstempel gleichmäßig nach einer gewünschten Druckaufnahmekurve absinken zu
lassen.
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Dieses nachgiebige Element ist leicht auswechselbar und wird durch
eine Feder, ein elastisches Druckkissen o. dgl., in erster Linie eine Blattfeder,
gebildet, die zweckmäßig mit einer planmäßig bemessenen Vorspannung in das Schloß
eingesetzt wird. Bei der einfachsten Ausführungsform der neuen SchloBkonstruktion
wird diese Anordnung so getroffen, daß der Druck des Keiles unmittelbar auf die
Feder übertragen wird, so daß diese unter der Einwirkung des vollen Keildruckes
in der Wirkungsrichtung des Keiles zusammengepreßt wird.
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Diese Bauart des Schlosses nach der Erfindung wird vorzugsweise für
Stempel Anwendung finden, die nicht allzu hoch belastet werden sollen, bzw. solche,
bei denen die Druckgrenze, bei welcher die Verformung des elastischen Elements einsetzen
soll; nicht allzu hoch liegt, weil andernfalls sehr stark bemessene Federn bzw.
andere nachgiebige elastische Elemente verwendet werden müssen.
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Bei für höhere und höchste Belastungen bestimmten Stempeln empfiehlt
es sich, die Anordnung so zu treffen, daß auf das nachgiebige Element nicht der
ganze, sondern nur eine Komponente des Keildruckes wirksam wird. Dies kann dadurch
erreicht werden, daß zwischen Keil und nachgiebigem Element ein nicht selbsthemmendes
Keilgetriebe eingeschaltet wird, wie ein Paar von Keilstücken, dessen letzter Keil
sich einerseits am Schloßgehäuse abstützt, andererseits durch die Druckeinwirkung
rechtwinklig zu der Wirkungsrichtung des Keils gegen die entsprechend angeordnete
Feder o. dgl. gepreßt wird, um diese bei Überschreiten der vorbestimmten Druckgrenze,
bis zu der der Stempel praktisch starr sein soll, zusammenzupressen.
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Ih diesem Fall wird nur die Teilkomponente des Druckes wirksam, die
sich aus der gewählten Neigung der miteinander zusammenwirkenden Keile des Keilgetriebes
und den Reibungswerten ergibt und durch entsprechende Wahl dieser Werte beliebig
reduziert werden Scann.
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Beispielsweise wird bei einem Keilwinkel von 6o° und bei Anwendung
eines üblichen Reibungsbelages für das dem Oberstempel anliegende Druckstück die
Größe der so auf die Feder wirkenden Komponente weniger als ein Drittel des Stempeldruckes
betragen. Dies erlaubt eine entsprechend schwächere Bemessung des nachgiebigen federnden
Elements.
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Die die auf das nachgiebige Element wirkenden Drücke kann man noch
weiter reduzieren, nämlich halbieren, wenn man statt eines einfachen Keilgetriebes
ein dbppelt wirkendes in Gestalt zweier durch einen Zwischenkeil auseinandergetriebener
Keilstücke verwendet, die ihrerseits auf je eine jedem dieser Keilstücke zugeordnete
Feder einwirken.
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An Stelle von Federn können als nachgiebiges Element unter Umständen
auch Holzeinlagen verwendet werden, die selbstverständlich untereinander völlig
gleiche Eigenschaften besitzen müssen. Durch Verwendung solcher Einlagen läßt sich
erwünschtenfalls eine Höherlegung der Druckkurve des Stempels erzielen.
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In weiterer Ausbildung der Erfindung ergibt die neue Schlößkonstruktion
eine ,besonders vorteilhafte Möglichkeit zur Messung des auf den Stempel wirkenden
Druckes in jedem Zeitpunkt seines Einsatzes, in dem die Verformungen des elastischen
Elements unmittelbar oder über ein Übersetzungsgetriebe zur Steuerung einer Anzeigevorrichtung
benutzt werden, die von außen erkennbar sofort die jeweilige Belastung des Stempels
anzeigt.
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Statt mechanisch kann die Steuerung derartiger Anzeigevorrichtungen
auch auf hydraulischem Wege erfolgen, indem beispielsweise das nachgiebige Element
durch ein mit Flüssigkeit gefülltes Druckkissen gebildet wird, aus dem die Flüssigkeit
durch
den mehr oder weniger hohen auf das Kissen wirkenden Druck
gegen den Druck einer Feder o. dgl. in einen als Meßvorrichtung ausgebildeten Behälter
ausgepreßtwird.
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Druckanzeigevorrichtungen der vorstehend in Anwendung auf das neuartige
Stempelschloß nach der Erfindung beschriebenen Art sind in ihrer Anwendung keineswegs
auf diese Schloßkonstruktion beschränkt, sondern ihrem Grundgedanken nach allgemeiner
Anwendung auf beliebige Schloßkonstruktionen fähig. Darüber hinaus können solche
Druckanzeigevorrichtungen, wie insbesondere die letztbeschriebene hydraulische Vorrichtung,
auch unmittelbar durch den Stempeldruekgesteuert, angeordnet werden, beispielsweise
unter dem Stempelfuß oder oberhalb des Stempelkopfes.
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Nachstehend werden einige Ausführungsformen der neuen Schloßkonstruktion
an Hand der Abbildungen beschrieben: Von diesen zeigt Fig. t schematisch die neue
Schloßkonstruktion mit einem unmittelbar unter derKeilwirkung stehenden, elastisch
nachgiebigen Element in Gestalt einer Blattfeder im Aufriß, teilweise im Schnitt;
Fig.2 zeigt ebenfalls im Vertikalschnitt das neue Schloß mit einem zwischen den
Keil und das nachgiebige Element eingeschalteten einseitig wirkenden Keilgetriebe;
Fig. 3 zeigt im einzelnen die wesentlichen Teile einer Schloßkonstruktion mit doppelt
wirkendem Keilgetriebe zwischen Hauptkeil und elastisch nachgiebigem Element, ebenfalls
im Vertikalschnitt; Fig.:f veranschaulicht lediglich schematisch eine mit einem
hydraulischen Druckkissen arbeitende Meßvorrichtung, die gemäß dem Ausführungsbeispiel
unter dem Stempelfuß angeordnet ist.
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In Fig. i ist mit a der Unterstempel, mit b der Oberstempel, mit c
der Kasten des vorzugsweise angewendeten Kastenschlosses bezeichnet.
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Der Oberstempel wird zwischen der Rückenplatte d und dem Druckstück
c durch die Wirkung des Keiles f eingepreßt. Der Keil drückt andererseits gegen
die Blattfeder g, die auf den Keil zu gewölbt und so bemessen ist, daß sie sich
bis zu einem bestimmten Druck völlig starr verhält, 'um sich dann allmählich zu
verformen.
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Durch diese Verformung wird der mit der Rückseite der Feder verbundene
Stift n, der durch eine Bohrung des Schloßgehäuses nach außen geführt ist, mehr
oder weniger weit herausgedrückt und läßt so das Maß der Verformung der Feder g
und damit des auf den Stempel wirkenden Druckes erkennen. Da die Verformungen verhältnismäßig
klein sind, wird zweckmäßig durch den Stift n ein übersetzungsgestänge betätigt,
das den Zeiger einer geeigneten Anzeigevorrichtung steuert. Das Druckstück e, ebenso
wie auch die Rückenplatte d, können gegebenenfalls mit einem an sich bekannten Reibungsbelag
versehen sein. Selbstverständlich kann die relative Anordnung vom nachgiebigen Element
g und Keil f zueinander auch umgekehrt sein, d. h. so, daß das nachgiebige Element
auf der dem Stempel zugekehrten Seite liegt, jedoch macht bei dieser Anordnung die
Übertragung seiner Verformung auf die 'Meßvorrichtt-ing gewisse Schwierigkeiten;
sie ist also weniger für ihre gleichzeitige Ausbildung als Meßvorrichtung geeignet.
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Fig. 2 zeigt unter `'Weglassung aller entbehrlichen Teile die Ausführungsform
des neuen Schlosses mit einem zwischen das nachgiebige Element und den Keil eingeschalteten
und damit den auf das nachgiebige Element wirkenden Druck verringernden Keilgetriebe.
Dieses Keilgetriebe besteht nach dem Ausführungsbeispiel aus den ein Keilpaar bildenden
Keilstücke i ufid k, von denen sich das dem Keil f
abgewendete
an der Gehäusewandung c abstützt.
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Unter der Wirkung des Keildruckes wird die obere Fläche des Keiles
k gegen die hierbei horizontal liegende Feder g gepreßt.
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Die Neigung der beiden Keile i und k des Keilpaares
wird je nach Zweckmäßigkeit gewählt, sie darf nicht selbsthemmend sein. Je kleiner
der Winkel des unteren Keiles i wird, um so kleiner wird die auf die Feder g wirkende
Druckkomponente. Die dem .Oberstempel anliegende Fläche des Druckstückes e ist nach
diesem Ausführungsbeispiel mit einem an sich bekannten Reibungsbelag versehen.
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Die Feder g drückt sinngemäß wie bei der Ausführungsform nach Fig.
i bei Belastung über die vorbestimmte Grenze hinaus ihrerseits den Stift h, der
durch das Schloßgehäuse nach außen geführt ist, mehr oder weniger weit heraus. Diese
Bewegung des Stiftes wird in nicht dargestellter Weise auf den Druckanzeiger übertragen.
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Gemäß Fig. 3 ist zwischen dein Keil f und dem nachgiebigen Element
g ein zweiseitig wirksames Keilgetriebe vorgesehen, das aus den beiden Keilstücken
m und n besteht, die durch den Zwischenkeil o, auf den der Hauptkeil f einwirkt,
auseinandergetrieben werden und ihrerseits auf je eine horizontal liegende Feder
g' und g" einwirken, von denen die eine zweckmäßig in der gleichen Weise wie oben
beschrieben zur Steuerung der Meßvorrichtung benutzt wird.
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Fig. q. schließlich zeigt eine Ausbildungsform der Meßvorrichtung,
wie sie in Kombination mit der beschriebenen Schloßkonstruktion, ebenso aber auch
für sich beispielsweise unter dem Stempelfuß oder dem Stempelkopf angeordnet werden
kann. Hierbei besteht das elastische Element aus dem hydraulischen Druckkissen p,
welches mit einer Flüssigkeit gefüllt ist, die über eine Verbindungsleitung q je
nach der Größe des auf das Kissen wirkenden Druckes gegen den Druck einer Feder
g in einen Behälter s eingepreßt wird und dadurch eine Scheibe t in diesem Behälter
verschiebt, die ihrerseits entweder unmittelbar als Anzeigevorrichtung dient oder
über eine Hebelübersetzung einen Zeiger steuert. Diese Vorrichtung eignet sich in
der beschriebenen Ausführungsform insbesondere für das Messen der Anfangsdrücke.
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Die dargestellten Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Schloßkonstruktion
veranschaulichen nur einige Anwendungsmöglichkeiten des grundsätzlichen Erfindungsgedankens,
und es sind Abwandlungen möglich, ohne den Rahmen der Er-'
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zu verlassen. Insbesondere ist die grundsätzliche Konstruktion des Stempels keineswegs
auf die dargestellten Ausführungsformen beschränkt, sondern es können z. B. auch
anders profilierte Stempel unterentsprechender Änderung der Druckstücke usw,, Verwendung
finden, ferner ist vor allem auch die in den Abbildungen dargestellte Ausführungsform
der verwendeten federnden Elemente nur eine beispielsweise und veranschaulicht dies
nur schematisch.
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In der Praxis hat sich die Verwendung sogenannter Membranfedern (mehrschichtiger
Federn), und zwar zweier solcher Federn in symmetrischer Anordnung, die aufeinandergedrückt
werden, als besonders vorteilhaft erwiesen.