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Zweiteiliger Grubenstempel Bei den meisten Systemen von Grubenstempeln
wird die Tragfähigkeit bestimmt durch den Reibungsschluß des Oberstempels im Stempelschloß;
dabei wird zur Erhöhung des Anpreßdruckes der Bremsbacken gewöhnlich Formänderungsarbeit
geleistet. Es sind auch Reibungsstempel bekannt, bei denen die Einschubbewegung
des Oberstempels auf drehende Körper übertragen wird, die ihrerseits abgebremst
werden. Dabei ist auch vorgeschlagen worden, durch Drehen dieser Körper mittels
eines Hebelschlüssels od. dgl. den Stempel zu setzen. Bei anderen Stempeln wird
dagegen weitgehend auf Reibung verzichtet, und es findet in der Hauptsache eine
Inanspruchnahme auf Formänderung statt. Der Hauptmangel der meisten Systeme von
Grubenstempeln im Betriebe beruht darauf, daß sie keine einheitlichen Werte zeigen
und die sogenannte Charakteristik, d. h. die Abhängigkeit des Einsinkweges von der
Belastung, sehr verschieden ausfällt. Ist schon die Formänderungsarbeit je nach
der Beanspruchung und Vorgeschichte des verwendeten Materials großen Schwankungen
unterworfen, so gilt dieses in höherem Maße für die Reibung, und zwar vornehmlich
deswegen, weil die Bremsflächen frei liegen und ebenso chemischen Einflüssen wie
der Verschmutzung durch Staub ausgesetzt sind.
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Auch bei hydraulischen Grubenstempeln sind Streuungen in der Tragfähigkeit
des Stempels unvermeidlich, was mit der Ausführung der Ventile zusammenhängt.
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Das Ziel der Erfindung ist die Konstruktion eines zweiteiligen Grubenstempels,
dessen Tragfähigkeit auch bei Massenlieferungen nur in geringen Grenzen schwankt.
Dieses Ziel wird in erster Linie dadurch erreicht, daß das Oberteil des Stempels
bei seinem Einsinken nicht unmittelbar die Reibungs- und Formänderungsarbeit leistet,
sondern auf ein Getriebe einwirkt, mittels dessen ein staubdicht gelagertes, den
Einsinkwiderstand des Oberteiles bestimmendes Bremselement bewegt wird. Indem das
Bremselement
den chemischen Einflüssen und den Verschmutzungen weitgehend entzogen wird, ergibt
sich ein gleichmäßigeres Arbeiten desselben. Die Gleichmäßigkeit wird gemäß der
weiteren Erfindung noch dadurch erhöht, daß das Bremselement mit einer Schmierung
versehen, also beispielsweise in einem Ölbad gelagert ist. Die dadurch bedingte
Herabsetzung des Reibungswertes wird ausgeglichen, indem als Bremselement eine Lamellenkupplung,
eine Konuskupplung oder ein Keilnutengetriebe dient. Ein anderer Weg, hohe Hangendendrücke
bei nur geringer spezifischer Belastung des Bremselementes aufnehmen zu können,
besteht darin, daß das Getriebe, auf welches das Stempeloberteil einwirkt, als Übersetzungsgetriebe
ausgebildet ist, derart, daß einem bestimmten Einsinkweg des Stempeloberteiles ein
Vielfaches der Bewegung des Bremselementes entspricht. Die Übersetzung kann so gestaltet
sein, daß Einsinkweg des Stempeloberteiles und Weg des Bremselementes proportional
sind.
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Gemäß der weiteren Ausbildung der Erfindung ist nicht nur eine kraftschlüssige
Verbindung solcher Art vorgesehen, daß mit dem Einsinken des Stempeloberteiles das
Bremselement eine adäquate Bewegung ausführt, sondern die Verbindung ist auch so
beschaffen, daß umgekehrt bei einer Bewegung des Bremselementes das Stempeloberteil
eine adäquate Bewegung ausführen muß. Es leuchtet ohne weiteres ein, daß man auf
diese Weise mittels des Übersetzungsgetriebes eine leicht zu bedienende Setzvorrichtung
besitzt. Entspricht ein kleiner Weg des Stempeloberteiles einem großen Weg des Bremselementes,
so können verhältnismäßig kleine Bremskräfte am Bremselement einer großen Tragfähigkeit
des Stempels entsprechen. Umgekehrt kann man mit verhältnismäßig kleinen Kräften,
die auf einem längeren Wege wirken, große Setzlasten zustande bringen.
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Für die mechanische Ausbildung eines solchen Übersetzungsgetriebes
kommt beispielsweise eine Konstruktion in Frage, bei welcher das Oberteil des Stempels
als Zahnstange ausgebildet ist und in diese das Antriebsritzel eines Zahnradgetriebes
eingreift, von dem seinerseits das Bremselement angetrieben wird. Die Kupplung zwischen
Stempeloberteil und Getriebe kann unter anderem auch durch eine Gallsche Kette erfolgen.
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Auch ein Flüssigkeitsgetriebe kann zur Verwirklichung der Erfindung
dienen, indem der Oberstempel als Kolben ausgebildet ist und als Antrieb für das
Bremselement ein Zylinder dient, dessen Kolbenfläche einen Bruchteil des wirksamen
Oberstempelquerschnittes beträgt; die Kraftübertragung vom Oberstempel auf den Antriebszylinder
des Bremselementes erfolgt dabei durch eine Flüssigkeit.
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Daß man dabei den Bremsdruck regelbar gestalten kann, indem man etwa
das Lamellenpaket mehr oder weniger fest zusammendrückt, ist klar.
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Mehrere gemäß der Erfindung ausgebildete Stempel können durch einen
Schlitten zu einem Ausbaurahmen zusammengefaßt sein; die zusammengefaßten Stempel
können ein gemeinsames, durch die Summe der Einsinkwege der Stempel beeinflußtes
Bremselement haben. Mehrere benachbarte Ausbaurahmen können schließlich an eine
einzige Bremseinheit angeschlossen sein. Nähere Einzelheiten der Erfindung seien
erläutert an Hand der Zeichnungen, auf denen Abb. i die Vorderansicht eines Grubenstempels
darstellt, dessen Oberteil als Zahnstange ausgebildet ist; Abb. 2 ist eine Seitenansicht
dieses Stempels; Abb.3 zeigt einen waagerechten Schnitt entsprechend III-III von
Abb. 2; Abb.4 zeigt einen aus mehreren Stempeln bestehenden Ausbaurahmen, bei dem
ein Flüssigkeitsgetriebe Verwendung findet, im senkrechten Schnitt; Abb. 5 ist ein
waagerechter Schnitt entsprechend V-V von Abb. 4; Abb. 6 zeigt das Bremselement
im Schnitt entsprechend VI-VI von Abb. 5.
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Bei dem Stempel nach den Abb. i bis 3 bewegt sich innerhalb des kastenförmigen,
mit einem Fuß i versehenen Stempelunterteiles 2 das den Kopf 3 tragende Stempeloberteil
4, welches im Querschnitt ein I bildet. Das Schloß ist ersetzt durch ein Getriebe,
welches in dem Gehäuse 5 eingeschlossen ist. Es besteht aus einem Ritzel6, welches
in die als Zahnstange 7 ausgebildete Seite des Steges des Stempeloberteiles 4 eingreift;
auf der gleichen Höhe ist auf der anderen Seite des Steges das Stützrad 8 angeordnet,
welches ein Ausweichen des Oberste_mpelteiles ausschließt. Das Ritzel 6 sitzt auf
der gleichen im Gehäuse 5 gelagerten Welle 9 wie das größere Zahnrad io, welches
mit dem auf der Welle -i i gelagerten kleineren Zahnrad 12 im Eingriff steht. Innerhalb
des Kastens 13 sind auf die Welle i i Lamellen. 14 aufgesetzt, welche auf den Gegenlamellen
15, die am Gehäuse 13 befestigt sind, reibend gleiten, wenn die Lamellenkupplung
durch den Hebel 16 gespannt wird.
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Man erkennt ohne weiteres aus den Abbildungen, daß die Umdrehung der
Welle i i ein Mehrfaches der Umdrehung der Welle 9 ist. Bei einem kurzen Einsinken
des Oberstempelteiles 4 ergibt sich daher schon eine erhebliche Drehung der Lamellen
14, welche vorzugsweise in einem Ölbad laufen. Der Reibungswert der Lamellenkupplung
läßt sich in seinem Wert ziemlich genau festlegen, so daß die Streuung der Stempel
dieses Typs in den Werten der Charakteristik sehr gering ist.
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Durch Aufstecken einer Handkurbel oder einer maschinell angetriebenen
Vorrichtung auf den Stumpf 17 der Welle i i kann das Getriebe zum Hochwinden des
Stempeloberteiles benutzt werden und folglich als Setzvorrichtung dienen.
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Bei der Anordnung nach den Abb. 4 bis 6 wird ein Flüssigkeitsgetriebe
zur Kraftübertragung zwischen dem Oberstempelteil mehrerer zu einem Ausbaurahmen
zusammengefaßten Stempel und dem Bremselement benutzt. Der Ausbaurahmen steht auf
einem Schlitten 2o, der auf dem Liegenden 25 aufruht. Die Stempeloberteile 21, welche
die das Hangende 23 abstützende Kappe 22 tragen, sind als
Kolben
ausgebildet und gleiten in den ebenfalls rohrförmig ausgebildeten Stempelunterteilen
24, wobei sie am unteren Ende einen Dichtungsstulp 26 tragen. Der Unterstempel 24
hat am oberen Ende einen den Innenstempel dicht umschließenden Ring 27, welcher
den zwischen dem oberen Teil des Unterstempels 24 und dem Unterteil des Oberstempels
21 verbleibenden Ringraum 28 luftdicht abschließt. 29 ist das Obertrum, 3o das Untertrum
eines unmittelbar vor dem Kohlenstoß liegenden endlosen Förderers. Über das fest
mit dem Schlitten 2o verbundene Rohr 31 sind die flüssigkeitsgefüllten Innenräume
der Unterstempel 24 miteinander und mit dem Rohr 32 verbunden, das sich am Ende
zu einem Dichtungsstulp 33 erweitert, der an den Wandungen des Zylinders 34 anliegt.
Der Innenraum 36 des Zylinders 34, soweit er diesseits des Stulpes 33 liegt, ist
mit Luft gefüllt und an das Rohr 35 angeschlossen, welches mittels des Ventils 37
entweder an eine Druckluftquelle oder an die Außenluft angeschlossen werden kann.
Der Zylinder 34 trägt ein waagebalkenartig gelagertes Querhaupt 38, an dem beiderseits
Rahmen 39 angeordnet sind. In diesen Rahmen sind die Lamellen 40 eingespannt, welche
das gemeinsame Bremselement des Ausbaurahmens darstellen und mit den Bremsbacken
41 in Eingriff kommen, wenn diese mittels der Druckfedern 42 und des Handhebels
43 gespannt werden, wie dieses auf Abb. 6 erkennbar ist. Der Zylinder 34 und die
Bremselemente befinden sich in dem ölgefüllten Behälter 44, der von dem Gehäuse
45 umgeben ist.
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Das Rohr 31 ist durch die Abzweigleitung 46 über das Ventil 47 mit
einem getrennten Behälter 48 verbunden, dessen Luftraum mittels eines Ventils 49
unter Frischluftdruck gesetzt werden kann; auch die Ringräume 28 können mittels
der Leitungen 5o über das Ventil 37 an die Frischluft angeschlossen werden.
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In der Betriebsstellung sind die Ringräume 28 entlüftet, und der Zylinder
34 befindet sich unmittelbar nach dem Setzen des Stempels in der aus den Abb. 4
und 5 ersichtlichen Lage, d. h. das eine Ende des Zylinders stößt unmittelbar an
die Wand 51 des Gehäuses 45 an. In dem Maße, in dem durch den Druck des Hangenden
einer der Stempeloberteile 21 absinkt, wird die Flüssigkeit aus den Innenräumen
der Unterstempel 24 verdrängt und schiebt den Boden 52 und damit den Zylinder 34
nach rechts, dabei die Lamellen 40 mitführend. Nach dem Setzen der Stempel sind
die Bremsbacken 41 gespannt worden. Da der Querschnitt des Zylinders 52 erheblich
kleiner ist als der wirksame Querschnitt des als Kolben ausgebildeten Oberstempels
21, so entspricht einem kleinen Einsinkweg des Oberstempels eine erheblich größere
Bewegung des Zylinders 34 in Richtung seiner Achse. Infolge der Lagerung in Öl sind
die Reibungswerte der Lamellenkupplung 40, 41 sehr genau definierbar und vor allem
auf die Dauer gleichmäßig. Die Charakteristik der verschiedenen Stempel liegt also
in engen Grenzen. Soll der Ausbaurahmen in Richtung auf den Kohlenstoß zu verrückt
werden, so wird zunächst mittels des Hebels 43 die Bremsvorrichtung gelöst, alsdann
werden durch Betätigung des Ventils 37 über die Leitungen 5o die Ringräume 28 unter
Preßdruckluft gesetzt, wodurch die Oberstempel 21 tiefer absinken und sich vom Hangenden
lösen. Dabei läuft der Kolben 34 in diejenige Endstellung, bei der der Dichtungsstulp
33 am hinteren Zylinderdeckel anliegt.
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Sind während des Betriebes die Oberstempel 21 so weit eingesunken,
daß der Zylinder 34 schon in seiner Endstellung angekommen ist, so vermag ein Unterdrucksetzen
der Ringräume 28 kein weiteres Einsinken der Oberstempel zu bewirken. In diesem
Fall muß zusätzlich das Ventil 47 geöffnet werden, wodurch der in den Unterstempeln
stehenden Flüssigkeit der Weg in das Gefäß 48 freigegeben wird, welches in dieser
Zeit durch Öffnen des Ventils 49 unter Atmosphärendruck steht. Das Ventil 47 ist
im übrigen als Überdruckventil ausgebildet und entlastet die in der Leitung 31 stehende
Flüssigkeit dann, wenn, etwa durch zu starkes Einsinken der Oberstempel 21, der
Flüssigkeitsdruck einen vorgegebenen Wert überschreitet.
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Sollen nach dem Verschieben des Ausbaurahmens die Stempel wieder gesetzt
werden, so wird zunächst das Ventil 47 wieder geschlossen, falls es vorher geöffnet
war, die Ringräume 28 zwischen den Stempelteilen werden entlüftet, durch das Ventil
37 wird in die Leitung 35 und damit in den Raum 36 Druckluft gegeben; dadurch wird
bewirkt, daß der Zylinder 34 (bei immer noch geöffneten Bremsen) in die in der Zeichnung
dargestellte Ausgangsdarstellung zurückgeht. Haben die Oberstempel die vorgesehene
Höhe dabei nicht erreicht, so wird über das Ventil 49 der Raum 48 unter Druckluft
gesetzt, nachdem das Ventil 47 geöffnet ist und auf diese Weise zusätzlich Druckflüssigkeit
eingeschleust.
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Sind die Stempel gesetzt, so wird durch Herunterdrücken des Hebels
43 das Bremselement, welches aus den Lamellen 40 und den Bremsbacken 41 besteht,
wieder eingeschaltet.
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Mittels des Pufferbehälters 48 hat man es also in der Hand, sowohl
in der einen wie in der anderen Richtung das in dem Druckbehälter eingeschleuste
Flüssigkeitsvolumen zu erhöhen oder herabzusetzen, wie es der Betrieb erfordert.
Das Flüssigkeitsgetriebe kann also sowohl zur Aufnahme des von dem Hangenden auf
die Stempel ausgeübten Druckes, als auch zum Lüften und Setzen der Stempel benutzt
«-erden. Beim Setzen wird in jedem Fall der Bremszylinder in seine Ausgangsstellung
zurückbewegt, um immer den vollen Einsinkweg der Stempel zu gewährleisten.