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Grubenstempel Die Erfindung bezieht sich auf einen Grubenstempel,
der aus einem Innen- und Außenstempel besteht und längs des Innenstempels angeordnete,
an dessen Einsteckende befestigte, vorzugsweise lamellenförmige Zugorgane und im
Schloß des Außenstempels gelagerte Bremskörper aufweist. Im allgemeinen erfolgt
das Festklemmen von Innen-und Außenstempel gegeneinander durch Keile od. dgl. Dabei
tritt, wenn der Stempel seine höchste Belastung erfährt, an den Flächen, in denen
die die Festklemmung der beiden Stempelhälften bewirkenden Teile aneinanderliegen,
eine solche Pressung ein, daß die Gefahr einer Zerstörung dieser Berührungsflächen
entsteht, namentlich wenn unter dieser Pressung auch noch eine gegenseitige Verschiebung
in diesen Flächen unter der Einwirkung der Gebirgslast vor sich geht. Der Zweck
der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Reibungsflächen, in denen Innen- und
Außenstempel gegeneinander festgeklemmt werden, weitgehend zu vergrößern, so daß
der spezifische Flächendruck wesentlich verringert wird und daher auch eine Zerstörung
der Flächen bei gegenseitiger Verschiebung unter Druck nicht mehr eintreten kann.
Dieser Zweck wird der Erfindung gemäß dadurch erreicht, daß die Bremskörper und
die Zugorgane in der Weise in Richtung des Anpreßdruckes hintereinandergeschaltet
sind, daß jeder Bremskörper zwischen zwei Zugorganen bzw. zwischen einem Zugorgan
und einem festen Widerlager des Innenstempels liegt.
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Es ist zwar ein Stempel bekannt, bei dem die Festklemmung zwischen
dem Ober- und Unterteil nach Art einer Lamellenkupplung erfolgt. Hierbei
sind
die Lamellen aber keine am Einsteckende des Innenstempels befestigten Zugorgane.
Sie sind vielmehr am oberen Ende des Oberstempels befestigt und laufen nach unten
hin frei aus. Die Lamellen werden daher nicht auf Zug, sondern auf Druck und Knickung
beansprucht. Infolgedessen besteht bei Verwendung des Stempels als Grubenstempel
die Gefahr, daß er unter der Gebirgslast seitlich ausknickt.
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Weiterhin ist ein Grubenstempel bekannt, dessen Oberteil durch ein
an seinem unteren Ende angreifendes Seil gehalten wird, das über eine Rolle am oberen
Ende des Stempelunterteiles zu einer festgebremsten Seilwinde geführt ist. Diese
Bauart ermöglicht es aber nicht, die großen, vom Gebirgsdruck herrührenden Kräfte
bruchsicher aufzunehmen, und ist daher unbrauchbar.
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Um mit möglichst geringer Kraft einen hohen Preßdruck zwischen den
Zugorganen und den Bremskörpern zu erzielen, ist es vorteilhaft, die Bremskörper
sämtlich oder wenigstens einzelne von ihnen als Keile mit parallel zur Stempelachse
liegenden Keilflächen auszubilden, die sich mit ihren Keilflächen gegen die entsprechend
geeigneten Flächen der angrenzenden Zugorgane legen und zwischen diese eingepreßt
werden. Zweckmäßig wird dabei der Keilwinkel der Bremskörper so stumpf gewählt,
daß eine Selbsthemmung vermieden wird und der Bremskörper bei Aufhebung der Keilkraft
von selbst aus seiner Einpressung zwischen den Zugorganen sich entfernt. Bei Stempeln
mit I-förmigem Querschnitt können die Zugorgane zwischen den Flanschen zu beiden
Seiten des Steges angeordnet werden. Dabei kann der stumpfe Winkel, den die Innenfläche
des Flansches in der Regel mit dem Steg des 1-Profils bildet, als Gegenfläche für
die keilförmig ausgebildeten Bremskörper dienen.
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Die Einpressung der keilförmigen Bremskörper zwischen die Zugorgane
kann auf beliebige Weise erfolgen, z. B. dadurch, daß in der Schloßkastenwand mit
Gewinde geführte ,Schrauben angeordnet werden, welche die Bremskörper zwischen die
Zugorgane pressen. Werden die Bremskörper in einem gemeinsamen Rahmen angeordnet,
braucht nur dieser Rahmen durch eine einzige Druckschraube in Keilrichtung gegen
die Zugorgane angedrückt zu werden. Um ein sicheres Zurückziehen der keilförmigen
Bremskörper zu ermöglichen, wird die Druckschraube, mit der die Bremskörper angepreßt
werden, zweckmäßig gleichzeitig als Zugschraube für deren Zurückziehung ausgebildet.
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Eine besonders vorteilhafte Anordnung ergibt sich, wenn die Zugorgane
und Bremskörper kreisförmig um den Innenstempel herum angeordnet werden. Dabei erfolgt
die Zusammenpressung der Zugorgane und der Bremskörper durch radiale Bewegung der
Bremskörper. Zweckmäßig werden einzelne Zugorgane durch Rippen des Innenstempels
ersetzt, wobei jedoch die einander zugekehrten Flächen zweier benachbarter Rippen
in einem Winkel zueinander stehen müssen, der größer ist als der doppelte Reibungswinkel,
damit beim Rauben des Stempels keine Selbsthemmung der zwischen diesen Flächen eingepreßten
Bremskörper eintritt. Diese Rippen des Innenstempels verstärken seinen Querschnitt,
so daß seine Wandstärke geringer gehalten werden kann. Schweißt man den Innenstempel
aus mehreren Teilen zusammen, hat man eine einfache Möglichkeit, ihn aus Sonderwalzprotilen
zusammenzusetzen und auch konisch zu gestalten und dadurch die Tragkraft des Stempels
beim Einsinkvorgang zu steigern.
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Die radiale Bewegung der Bremskörper kann dadurch bewirkt werden,
daß um die Bremskörper ein Spannband herumgelegt wird. Die Zusammenziehung des Spannbandes
kann dadurch erfolgen, daß das Spannband geteilt wird und durch eine tangential
wirkende Zugschraube zusammengezogen wird. Das Spannband kann auch an dem einen
Ende gegen den Schloßkasten und an dem anderen gegen eine in der Schloßkastenwand
angeordnete Druckschraube abgestützt werden. Diese Ausführung hat den Vorteil, daß
die Mittellinie der Druckschraube, in der die Kraftrichtung liegt, näher an den
Umfang des Spannbandes herangebracht und dadurch das Biegemoment auf die Bandenden
verringert werden kann. Um beim Rauben des Stempels nicht die Druckschraube lösen
zu müssen, kann das andere Bandende unter Vermittlung einer umlegbaren Riegelklappe
gegen die Schloßkastenwand abgestützt werden. Wird das Spannband genügend elastisch
ausgebildet, kann es auch in sich geschlossen sein und mit einer radial wirkenden
Druckschraube sich gegen einen der Bremskörper abstützen, wodurch dann von selbst
auch eine radiale Kraft auf die übrigen Bremskörper ausgeübt wird. Diese Anordnung
ist besonders vorteilhaft bei einer Zahl der Bremskörper von mehr als sechs, weil
in diesem Fall mit der gleichen Schraubenkraft ein wesentlich höherer Einpreßdruck
der Bremskörper gegen die Zugorgane erzielt wird als bei einem offenen Spannband,
das durch eine tangential wirkende Zugschraube zusammengezogen wird. Bei dem .Spannband
kann natürlich an Stelle einer Schraube auch jedes andere äquivalente Maschinenelement,
z. B. ein Treibkeil, verwendet werden.
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Um überall zwischen den Zugorganen und den Bremskörpern einen möglichst
gleichen Anpreßdruck zu erzielen, empfiehlt es sich, die Bremskörper horizontal
in Richtung des Anpreßdruckes sowie senkrecht dazu frei einstellbar anzuordnen.
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Die Ausbildung gemäß der Erfindung gestattet es, Grubenstempel herzustellen,
die schon als reine Reibungsstempel höhere Gebirgsdrücke zu tragen und diese Gebirgsdrücke
auch von vornherein nach dem Setzen des Stempels aufzunehmen vermögen. Will man
aber aus besonderen Gründen ein Ansteigen der Tragkraft bei Zusammendrückung des
Stempels erzielen, so läßt sich dieses in einfacher Weise dadurch erreichen, daß
ein oder mehrere oder auch sämtliche Zugorgane mit den einzupressenden Bremskörpern
sich in Flächen berühren, die nach dem Einsteckende des Innenstempels hin konvergieren.
Dadurch steigert sich entsprechend der
Konizität der Zugorgane der
Einpreßdruck zwischen Zugorganen und Bremskörpern beim Einsinkvorgang und damit
auch die Tragkraft des Stempels.
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Der Einpreßdruck zwischen Zugorganen und Bremskörpern und damit die
Tragkraft des Stempels läßt sich schon beim Setzen des Stempels genau einstellen,
wenn die Zusammenpressung über ein federndes Zwischenglied erfolgt. Dieses federnde
Zwischenglied besitzt auch noch eine andere vorteilhafte Wirkung. Dem Preßdruck
auf die keilförmigen Bremskörper steht die Reibungskraft in den Keilflächen entgegen.
Das vorerwähnte federnde Zwischenglied bildet nun einen Kraftspeicher, welcher sich
auf die Einpressung der Bremskörper in dem Augenblick voll auswirkt, in dem zwischen
Bremskörpern und Zugorganen eine Bewegung unter dem Einfluß der Gebirgslast eintritt.
In diesem Augenblick sinkt nämlich die Reibungskraft, die dem Eindringen der Bremskörper
zwischen die Zugorgane während der Ruhe entgegenstand. Die Bremskörper verschieben
sich infolgedessen durch das federnde Zwischenglied in Richtung des auf sie ausgeübten
Einpreßdruckes und rufen in den Berührungsflächen zwischen Bremskörpern und Zugorganen
den durch die Dimensionierung des federnden Zwischengliedes vorher bestimmbaren
Flächendruck und damit die gewollte Tragkraft hervor.
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Zur Erhöhung der Reibungskraft können die Zugorgane und/oder die Bremskörper
aus reibungserhöhendem Werkstoff hergestellt werden oder mit solchem belegt werden.
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Obwohl die Tragkraft des Grubenstempels durch die vorstehend beschriebenen
Maßnahmen weitgehend vorher bestimmbar ist, bleibt sie doch stets abhängig von der
Größe der Reibung, die in jedem Fall großen Schwankungen unterliegen kann. Fremdkörper,
deren Eindringen in die keibungsflächen nicht zu vermeiden ist, vermögen die Reibung
stark zu vergrößern. Bei besonders hoch belasteten Stempeln empfiehlt es sich daher,
eine Art Bruchsicherung vorzusehen, welche bei Überschreiten der zulässigen Belastung
den Stempel vor der Zerstörung wertvoller Teile schützt. Diese Sicherung kann in
einfacher Weise dadurch erzielt werden, daß die Zugorgane so bemessen werden, daß
die in ihnen auftretenden Spannungen die Bruchgrenze überschreiten, wenn die höchstzulässige
Belastung des Stempels überschritten wird. In diesem Fall werden dann nur die Zugorgane
zerrissen, während die übrigen Stempelteile unversehrt bleiben. Die Zugorgane lassen
sich aber als einfach und billig herzustellende Bauteile ausbilden, die leicht zu
ersetzen sind.
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Damit in den Zugorganen nur reine Zugkräfte auftreten, werden sie
zweckmäßig an ihrem freien Ende, z. B. in der Abschlußplatte des Innenstempels,
lose geführt.
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Die Erfindung ist in den Abbildungen in mehreren Ausführungsbeispielen
dargestellt.
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Abb. i zeigt einen Längsschnitt durch einen Grubenstempel nach der
Linie I-I der Abb. 2; Abb. 2 zeigt einen senkrechten Schnitt nach der Linie II-II
der Abb. i.
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Auf jeder Seite des als I-Profil ausgebildeten Innenstempels i sind
die Lamellen 2 auf den Bolzen 3 und .4 gelagert. Die Lamellen 2 haben auf den Bolzen
3 nur geringes seitliches Spiel, während sie auf den Bolzen q. nach allen Seiten
Spiel haben. Das Spiel auf den Bolzen q. ist so groß, daß die elastischen Längungen
der Lamellen 2 noch keine Berührung mit den Bolzen q. herbeiführen, die Lamellen
2 werden also immer nur auf Zug beansprucht. Auf den Außenstempel 5 ist der Schloßkasten
6 aufgesetzt, der die Bremsscheiben 7, die Bremskeile 8, den Rahmen 9 und die Tellerfeder
io aufnimmt. Die Bremsscheiben 7 und Bremskeile 8 werden im Schloßkasten 6 durch
die Bolzen i i und 12 und im Rahmen 9 durch die Bolzen 13 und 14 mit allseitigem
Spiel gehalten. Man kann auch, wie in Abb. i dargestellt, auf die Führung der Bremsscheiben
7 durch die Bolzen i i und 13 verzichten. Dann kippen sie beim Einsinken des Oberstempels
um die Bolzen 12 und 14., bis sie sich gegen den Steg des Oberstempelprofils anlegen
und dort zusätzliche Stirnreibung erzeugen. In die Wand 15 des Schloßkastens 6 ist
die Druckschraube 16 eingesetzt, die die Zugschraube 17 in sich aufnimmt. Durch
Andrehen der Druckschraube 16 wird über die Tellerfeder io und den Rahmen 9 das
Keilgetriebe zusammengedrückt und damit der Innenstempel i gegenüber dem Außenstempel
5 festgelegt. Beim Lösen der Druckschraube 16 nimmt diese die Zugschraube 17 an
ihrem Kopf mit, wodurch das Keilgetriebe mitgenommen und so gelöst wird.
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Abb. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit einem einzigen durch die
Druckschraube 16 unmittelbar angetriebenen Bremskeil 8.
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Im Ausführungsbeispiel nach Abb.4und5 ist der Innenstempel i als Rundstempel
ausgebildet. Die Lamellen 18 sind am unteren Ende des Innenstempels i durch Hammerköpfe
i9 festgelegt und oben mit Spiel in der Kopfplatte 20 geführt. Im Schloßkasten 6
werden die Bremskeile 21 durch das Spannband 22 gehalten, das über die Endstücke
23 durch die Zugschraube 2q. mit Mutter 25 und Druckstück 26 gespannt wird. An Stelle
der Zugschraube 24. kann das Spannband 22 auch durch den Treibkeil 27 gespannt werden,
wie Abb 6 zeigt.
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Im Ausführungsbeispiel nach Abb.7 ist das Spannband 30 in sich
geschlossen. Die Spannkraft wird durch die Druckschraube 31 erzeugt, die sich gegen
einen der Bremskeile 32 abstützt.
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Abb.8 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem der Innenstempel aus
drei Sonderwalzprofilen zu einem Rippenkörper zusammengesetzt ist. Die Rippen 33
bilden die Widerlager für die Bremskörper 34 und geben diesen Führung. Beim Zusammenschweißen
kann der obere Durchmesser des Innenstempels etwas größer gehalten werden, -so daß
die Rippen, in denen die ,Schweißfuge liegt, und der Innenstempel leicht konisch
werden. Dadurch erhöht sich der Anpreßdruck der Bremskörper
34
beim Einsinkvorgang unter der Gebirgslast und damit die Tragkraft des Stempels.
Das Spannband 35 stützt sich mit dem einen Ende vermittels einer umlegbaren Riegelklappe
36 gegen den Schloßkasten 37 und mit dem anderen Ende gegen die Druckschraube 38.
Diese und die Riegelklappe 36 sind so angeordnet, daß die Richtung der durch sie
ausgeübten Kraft die Umfangslinie des Spannbandes 35 tangiert. Dadurch sind Biegemomente
in den Bandenden weitgehend vermieden. Durch Hammerschlag od. dgl. wird die Riegelklappe
36 beim Rauben des Stempels in die strichpunktierte Lage und damit aus dem Eingriff
mit dem Spannband 35 gebracht. Dadurch wird das Spannband entspannt, so daß der
Innenstempel in den Außenstempel einsinken kann.
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Stempel nach vorliegender Erfindung besitzen infolge der Vielzahl
der Reibflächen eine sehr gleichmäßige Gesamtreibkraft. Durch ihre symmetrische
Bauweise sind sie frei von exzentrischen Beanspruchungen und daher besonders knickfest.