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Grubenstempel Aus den Anfängen der Grubenstempelentwicklung sind Stempelbauarten
bekannt, bei welchen die in Längsrichtung keilförmige Gleitfläche des Innenstempels
derart aufgerauht ist, daß in sehr geringen Abständen übereinander angeordnete sägeartige
Querrippen entstehen, welche bei der Gleitbewegung des Innenstempels von einem im
Schloß angeordneten hölzernen Futterklotz Späne abhobeln. Derartige Vorschläge haben
sich schon deswegen als unbrauchbar erwiesen, weil sich dieRillen zwischen den Messern
oder Sägezähnen sehr bald durch die abgelösten Späne zusetzen und weil die weichen
Einlagen sehr schnell zerstört werden.
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Bei einem anderen Vorschlag ist der Rücken eines aus einem U-Profil
gebildetenInnenstempels wellenförmig gebogen und in gleicher Weise wie bei den zu
Anfang beschriebenen älteren Vorschlägen gegen ein Holzwiderlager abgestützt. Auch
dieses Holzwiderlager wird bereits bei geringer Belastung trotz der Wellenform der
Gleitfläche schnell zerstört. Zur Erhöhung der Tragfähigkeit des Stempels hat man
dann später vorgeschlagen, den Einsinkwiderstand des Innenstempels durch im Schloß
angeordnete Reibungsfutter hoher Reibungsziffer, z. B. Aluminiumlegierungen, zu
vergrößern. Die Gleitfläche des Stempels ist hierbei genau wie die Gegenfläche des
Metallwiderlagers ebenflächigausgebildet. Bei der Verwendung von Schleppkeilen wird
dieser auf der Schloßseite mit einer Einlage von sehr geringer Reibungsziffer, z.
B. nichtrostender Stahl, versehen oder gegen Wälzkörper abgestützt.
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Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, die Reibung zwischen
Innenstempel und. dem oder den zugehörigen Schloßwiderlagern erheblich zu vergrößern,
ohne dabei einen unzulässigen Verschleiß herbeizuführen. Zur Lösung dieser Aufgabe
greift sie auf den vorstehend beschriebenen, seit langem fallengelassenen Gedanken
zurück, mindestens eine Gleitfläche des Innenstempels mit übereinanderliegenden
Querrippen zu versehen, welche an einer Schloßeinlage angreifen und kennzeichnet
sich den
bekannten Stempeln dieser Art gegenüber dadurch, daß mindestens
eine Gleitfläche des Innenstempels mit in großen senkrechten Abständen angeordneten
Rippen geringer Höhe, z. B. 2 bis 3 mm, ausgerüstet ist, deren Werkstoff härter
als der des Innenstempels und der eines ebenfalls aus Stahl oder einem widerstandsfähigen
Metall bestehenden und mit ebener Gegenfläche versehenen Widerlagers ist, und daß
die Rippen so angeordnet sind, daß in einem der Länge des Schloßwiderlagers entsprechenden
Längenbereich des Innenstempels gleichzeitig jeweils nur wenige Rippen, mindestens
aber eine, sich im Eingriff mit dem Schloßwiderlager befinden. Die besonders harten,
vorzugsweise durch aufgeschweißte Raupen aus Hartmetall gebildeten Rippen sind mithin
auf einem etwas weicheren, aber widerstandsfähigen Werkstoff, und zwar auf der Gleitfläche
des Innenstempels angeordnet, während die durch das Schloßwiderlager gebildete Gegenfläche
ebenflächig, d. h. glatt ist und aus einem harten Werkstoff besteht, dessen Härte
aber etwas geringer als die der Rippen ist. Erst auf diese Weise wird eine hohe
Tragfähigkeit des Stempels erreicht und der Verschleiß gering gehalten. In der Praxis
hat sich gezeigt, daß der durch die Rippen herbeigeführte Abrieb des Schloßwiderlagers
geradezu unwahrscheinlich gering ist und daß dieLebensdauer dieses Schloßwiderlagers
etwa 2 Jahre beträgt. Zu bemerken ist noch, daß die in Breite und Höhe gering bemessenen
Rippen in größeren senkrechten Abständen anzuordnen sind, so daß sie nur mit einer
kleinen Gesamtfläche an dem Schloßwiderlager angreifen, wodurch hohe Flächendrücke
entstehen.
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Für die Erfindung ist es von Vorteil, wenn die Rippen als besondere
Elemente auf den Innensterizpel aufgesetzt, insbesondere aufgeschweißt sind. Gerade
auf diese Weise kann man Rippen von größer Härte vorsehen. Bei dem Stempel nach
der Erfindung ist es möglich, für den Innenstempel selbst -Baustähle der üblichen
Festigkeit von 5o bis 6o kg/mm2 zu benutzen, deren Zähigkeit und Dehnung so groß
ist, daß sie bei hohem Gebirgsdruck nicht plötzlich brechen, sondern sich nur verbiegen.
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Der Erfindungsgedanke ist besonders für solche Stempel geeignet, bei
welchen die Horizontalspannung im Schloß vor oder auf einem kurzen Wege zu Beginn
der Einschiebbewegung des Innenstempels, z. B. durch einen von diesem gesteuerten
Schwenkkeil, Exzenter oder Schleppkeil, auf eine solche Höhe gebracht wird, die
der vollen Tragkraft oder einem wesentlichen Teil derselben entspricht. Bei Stempeln
dieserArt kann man die erfindungsgemäß vorgesehenen Rippen so anordnen, daß sie
nur in Ausnahmefällen zur Wirkung gelangen, nämlich dann, wenn der Gebirgsdruck
die normaleTragkraft überschreitet, die der durch die beschriebenen Mittel beim
Setzen des Stempels öder zu Beginn der Einschiebbewegung erzeugten hohen Horizontalspannung
entspricht.
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Auf der anderen Seite steht nichts im Wege, den Erfindungsgedanken
auch bei Stempeln mit einer allmählich ansteigenden Druckwegkurve, also größerer
Nachgiebigkeit, zu verwenden, und es besteht gerade ein besonderer Vorteil der Erfindung
darin, daß man die Nachgiebigkeit solcher veralteten Stempel durch die Maßnahme
nach der Erfindung wesentlich verkleinern kann.
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Je nach der gewünschten Charakteristik kann man die Rippen auf der
ganzen Länge des Innenstempels oder nur im oberen und gegebenenfalls auch mittleren
Bereich anordnen.
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Die Beschränkung der Rippen auf den oberen und gegebenenfalls mittleren
Bereich ist besonders für verhältnismäßig starre Stempel größerer Länge zweckmäßig,
um zu verhindern, daß im ausgezogenen Zustand infolge zu starker Erhöhung der Horizontalspannung
eine Überlastung bzw. Überschreitung der Knickfestigkeit des Oberstempels eintritt.
Es steht natürlich nichts im Wege, die Reibung der Gleitfläche des Stempels in dem
von Rippen freigehaltenen unteren Bereich durch andere Mittel, z. B. Metallüberzug,
wie Zink, Aluminium u. dgl., zu erhöhen, soweit dies die Charakteristik des Stempels
und die auftretenden Knickbeanspruchungen zulassen.
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Die Rippen können schräg zur Längsachse des Stempels angeordnet sein
und überlappen sich dann zweckmäßig mit den einander zugekehrten Enden. Eine zweckmäßige
Bauart ergibt sich durch eine winkelförmige Anordnung der Rippen, vorzugsweise mit
dem Scheitel nach abwärts.
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Um den Einsinkwiderstand des Stempels mit zunehmendem Einschieben
zu vergrößern, wird zweckmäßig der Abstand der Rippen nach oben, d. h. zum Stempelkopf
hin, und damit die spezifische Pressung der Rippen mit zunehmender Einschiebung
des Innenstempels entsprechend vergrößert.
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Bei Anwendung des Erfindungsgedankens auf den in Längsrichtung keilförmigen
Oberstempel können die Rippen die gleiche Höhe besitzen; es ist aber auch möglich,
ihre Höhe im oberen Bereich des Innenstempels etwas zu vergrößern, wodurch ebenfalls
der Widerstand gegen Einschieben mit zunehmendem Einsinken des Oberstempels verstärkt
wird.
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Verwendet man prismatische Innenstempel, so muß man den in der Richtung
von unten nach oben aufeinanderfolgenden Rippen eine zunehmende Höhe geben, wodurch
die keilige Form des Oberstempels ersetzt wird.
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Als Hartmetall für die Rippen sind besonders geeignet Mischkarbide
oder Hartstahl über 5oo Brinell-Einheiten. Der Innenstempel selbst (ebenso der Unterstempel)
kann aus Stahl oder einem Leichtmetall geeigneter Festigkeit bestehen und beliebige
Querschnittsformen haben.
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In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung beispielsweise dargestellt..
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Fig. r und 2 zeigen im Aufriß die Anwendung des Erfindungsgedankens
bei zwei verschiedenen Stempelbauarten; Fig. 3 und q. zeigen verschiedenartige Anordnungen
von Rippen.
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Fig. z stellt einen Stempel mit größerer Nachgiebigkeit dar, in dessen
Schloß r ein Keilgetriebe
z, 3 angeordnet ist, wobei 3 der Setz-
und Lösekeil ist. Der Innenstempel 4 besitzt auf seiner keiligen Gleitfläche 5 im
Höhenabstand übereinander angeordnete aufgeschweißte Raupen 6, z. B. aus Hartmetall.
Diese Rippen können gemäß Fig. 3 parallel zueinander und schräg angeordnet sein,
so daß sich die einander zugekehrten Enden überlappen. Wird auch die der Fläche
5 gegenüberliegende Gleitfläche 8 mit Rippen 6 versehen, so ist es zweckmäßig, diesen
die umgekehrte Neigung zu geben, wie dies die gestrichelten Linien 6a in Fig. 3
zeigen. Der Höhenabstand der Rippen 6 bzw. 6a voneinander ist bei dem dargestellten
Ausführungsbeispiel so gewählt, daß sich immer zwei Rippen im Eingriff mit dem Widerlager
7 befinden.
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Die Rippen können auch eine winklige Form 6b erhalten, wie dies Fig.
4 veranschaulicht.
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Fig. 2 zeigt einen Stempel mit starrer Charakteristik an sich bekannter
Bauart. Im Schloß ist ein in senkrechter Ebene um einen kleinen Winkel schwenkbarer
Spannkeil 9 angeordnet, der sich mit dem inneren Ende gegen eine Druckbacke io abstützt,
die ein Futter i i trägt, welches mit den Rippen 6 zusammenwirkt. Zu Beginn der
Einschiebbewegung des Innenstempels, beispielsweise während eines Weges von 15 bis
2o mm, wird durch Mitnahme der Druckbacke io samt Futter i i der Keil in etwa horizontale
Lage und dadurch das-Schloß auf eine hohe Horizontalspannung gebracht. Der in Fig.
2 dargestellte Innenstempel kann prismatisch sein oder eine sehr geringe Keilsteigung
in Längsrichtung besitzen. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel nimmt die Höhe
der Rippen von unten nach oben zu. Im übrigen ist sowohl bei Fig. 2 als auch bei
Fig. i die Höhe der Rippen übertrieben dargestellt.
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Dabei können (vgl. die gestrichelten Rippen 6b in Fig. 4) die Rippen
im unteren Bereich fortfallen, so daß die Wirkung der Rippen erst eintritt, wenn
der zusammengeschobene Stempel eine höhere Knickfestigkeit erhält und somit eine
höhere Belastung zuläßt.
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Wie Fig.4 erkennen läßt, kann man die senkrechten Abstände der Rippen
nach oben zu vergrößern.
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Selbstverständlich ist die Anwendung des Erfindungsgedankens auch
bei Stempeln mit anderen Schloßbauarten möglich.