DE925706C - Hydraulischer Grubenstempel - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen insbesondere für den mechanisierten Strebausbau geeigneten hydraulischen Grubenstempel.

Sie schafft einen solchen Stempel, der neben anderen Vorteilen in besonders günstiger Weise die Forderung einer ausreichend hohen Setzkraft erfüllt, die eine Hauptvoraussetzung für das einwandfreie Arbeiten eines mit hydraulischen Stempeln ausgerüsteten, schon nach jeweils kurzer Zeit wieder umgesetzten wandernden Ausbaus und auch von allgemeinem Vorteil ist.

Sowohl mechanische wie hydraulische Stempel werden heute in der Regel nur mit der vergleichsweise geringen Vorspannung von etwa 5 bis 10 t gesetzt, während sich die volle Druckaufnahme solcher Stempel erst unter der mit dem Absenken des Hangenden ansteigenden Druckerhöhung ergibt, so daß also in der Anfangsphase das Hangende nicht genügend unterstützt ist.

Grundsätzliche Überlegungen lassen erkennen, ao daß es demgegenüber vorteilhafter ist, die Stempel von vornherein mit einer Setzlast zu setzen, die der Belastung der letzten Stempel am Versatz, d. h. von etwa 40 bis 50 t, entspricht.

Eine solche Setzlast ist jedoch weder bei Sternpein mit Reibungsschluß noch bei den bekannten hydraulischen Stempeln, deren Setzdruck dem des von außen zugeführten Druckmittels entspricht oder durch an den Stempeln selbst untergebrachte Handpumpen erzeugt wird, nicht erzielbar, weil z. B. schon eine Setzlast von 40 t die Erzeugung von Drücken von 600 bis 700 atü mittels der Pumpen od. dgl. bedingen würde, so daß entweder zweistufige Pumpen oder Hochdruckpumpen' verwendet

werden müßten, von denen-dann im Falle von aus zwei Stempeln kombinierten Ausbaurahmen je eine für jeden Ausbaurahmen erforderlich ist, weil aus Sicherheitsgründen die Verlegung von Hochdruckleitungen im Streb vermieden werden muß. Das bedeutet eine erhebliche Verteuerung eines wandernden Ausbaus und ist zudem mit dem Nachteil verbunden, daß wegen der geringen, Fördermenge solcher Hochdruckpumpen das Ausfahren, das in ίο dem Grundgedanken des mechanisierten Wanderausbaus widersprechender Weise sehr lange dauert, einen sehr hohen; Kraftaufwand erfordert.

Eine Vergrößerung des Stempelquerschnitts, die es an sich ermöglichen würde, mit geringeren Drücken auszukommen, ist sowohl wegen, des hierdurch bedingten viel höheren Gewichts der Stempel wie auch ihres Platzbedarfs im· Streb unerwünscht. Die Erfindung schafft einen hydraulischen Stempel, der es ermöglicht, eine höhere Setzlast in der ao Größenordnung von 40 bis 50 t-zu erzielen,, ohne daß es einer Vergrößerung des Stempelquerschnitts oder der Verwendung von Hochdruckpumpen bedarf, so daß z. B. eine Vielzahl von Ausbaurahmen! von einer im Streb verlegten Zuführungsleitung gespeist werden kann, die von einer gemeinsamen, z.B. in dec Strecke aufgestellten Pumpe mit Druckflüssigkeit versorgt wird.

Diese Vorteile werden gemäß der Erfindung durch eine neuartige Ausbildung des Stempels erzielt, nämlich dadurch, daß der Druckkolben des Stempels statt mit einer einzigen, mit einer Mehrzahl von Kolbenflächen ausgerüstet ist und derart einen entsprechend vervielfachten wirksamen Querschnitt hat. Zu diesem Zweck werden unter Verwemdung eines als Zylinder ausgebildeten Teil-stempeis an der hohlen Kolbenstange des darin arbeitenden Kolbens eine oder mehrere zusätzliche Kolbenflächen angeordnet, die über die hohle Kolbenstange oder Anzapfungen der Zylinderwände zwischen denKolbenflächen und ihnen zugeordneten, in gleichen Abständen voneinander angeordneten Zwischenboden des Zylinders durch das Druckmittel beaufschlagt werden. Dieser Teilstempel wird höhenverstellbar in dem rohrartigen anderen Stempelteil durch einen Bolzen abgestützt, der wahlweise durch ein Paar von einander zugeordneten, in verschiedenen Höhenlagen vorgesehene Löcher dieses Stempels hindurchgesteckt wird. ■ Hierdurch ist ein Verstellen, der Stempellänge zwecks Anpassung an die Flözmächtigkeit möglich. Gemäß einer anderen, sowohl .-für" sieh wie zusammen mit der ersterwähntem anwendbaren Ausführungsform ist der zweite StempelteÜ als solcher • gegen einen anderen von unterschiedlicher Länge auswechselbar. '

Nachstehend wird die Erfindung im einzelnen an Hand der Zeichnungen beschrieben, von denen Abb. ι einen Schnitt durch eine erste Ausführungsform und

Abb. 2 einen Schnitt durch eine zweite Ausführungsform des neuen Stempels darstellt;

Abb. 3 veranschaulicht in perspektivischer Darstellung einen mit paarweise zu Ausbaurahmen - kombinierten Stempeln gemäß der Erfindung ausgerüsteten Strebabsehnitt mit anschließender Strecke;

Abb. 4 ist ein Schnitt durch eine dritte Ausführungsform des neuen Stempels.

Gemäß Abb. 1 bildet der mit 1 bezeichnete, als Zylinder ausgebildete Teil den Oberstempel. In diesem ist ein Mehrfachkolben 2, gemäß dem Ausführungsbeispiel mit drei Stufen, mit einer hohlen Kolbenstange 3, die durch die obere Stirnfläche 4 des Stempeloberteils 1 hinausragt, verschieblich, der oben mit einem Gelenk oder einer Klaue bekannter Art zur Anbringung der Kappe ausgerüstet ist.

Der hohle Teil der Kolbenstange 3 erstreckt sich bis zu der obersten Stufe des Kolbens, d. h. dein obersten Teilkolben 5. Unterhalb der Teilkolben 5 und 6 weist die Kolbenstange 3 radiale Bohrungen 7 auf. Der Zylinder I ist entsprechend dem Abstand der Teilkolben 5, 6 und 8 voneinander mit Zwischenwänden 9 und 10 ausgerüstet, durch die die Kolbenstange 3 abgedichtet hindurchgeführt ist.

Unmittelbar .unter dem oberen Zylinderdeckel 4 sowie im Bereich der Zwischenwände 9 und 10 sind die durch die Zwischenwände gebildeten Teilzylinder 11, 12 und 13 durch Rohrleitungen angezapft, die sich in einer Leitung 14 vereinigen.

Die Druckflüssigkeit wird dem Zylinder oberhalb seines Bodens 15 über die Leitung 16, die mit einem Steuerventil 17 ausgerüstet ist, und den Rohrstutzen 18 zugeführt. Der Rohrstutzen 18 steht mit der Leitung 14 über ein Überdruckventil 19 in Verbindung. Die Leitung 14 ist an eine Abflußleitung 20 angeschlossen und kann" außerdem über eine Leitung 21 bei entsprechender Stellung des Ventils 17 mit der Leitung 18 verbunden werden.

Die Wirkungsweise dieses Stempels ist folgende: Sobald durch die Leitung 16 über das Ventil 17 ioo Druckflüssigkeit in den Zylinder 1 eingeführt wird, kommt dieser Druck zur Wirkung auf den Teilkolben 8 und weiter auf die Innenwandung der Kolbenstange 3, anschließend über die Bohrungen 7 auf die Zwischenwände 9 und 10 des Zylinders und als Reaktionsdruck auf die Teilkolben 5 und 6, so daß der ganze Mehrfachkolben 2 mit der Kolbenstange 3 unter dem Druck in der Zuführungsleitung, bzw. dem, auf den das Überdruckventil 19 eingestellt ist, ausgefahren und gegen die Kappe und somit gegen das Hangende gedruckt wird. Die in den Teilzylindern 11, 12 und 13 enthaltene Luft kann über die Leitung 14 in die Abflußleitung 20 entweichen.

Sobald der Zylinder umter Druck gesetzt ist, wird das Ventil 17 geschlossen. Der derart erzielte Setzdruck ist gegenüber dem eines normalen Kolbens um den den Nutzflächen der beiden Teilkdibens und 6 entsprechenden vergrößert, d. h. entsprechend der Zahl von vorgesehenen Teilkolben vervielfacht, mit der einzigen, jedoch-ohne weiteres in Kauf zu nehmenden Folge, daß der Hub geringer ist als der eines einfachen Kolbens in einem Zylinder gleicher Baulänge.

Im Falle der Verwendung eines solchen Kolbens mit zwei bis- drei zusätzlichen Kolben sind bei

einem Stempel von normalem Durchmesser nur Drücke von etwa 150 bis 200 atü erforderlich, um eine Setzlast von 40 bis 50 t zu erzielen.

Falls unter Umständen in einzelnen Fällen das Hangende eine so hohe Setzlast nicht zulassen sollte, kann der neue Stempel auch wie jeder andere hydraulische Stempel üblicher Bauart verwendet, d. h. mit einer geringeren als der Höchstsetzlast, zweckmäßig aber höheren als der üblichen Setzlast gesetzt werden, wobei dann, sobald das Absenken des Hangenden beginnt, der Druck im Stempel in der bekannten Weise bis zu dem durch das Überdruckventil eingestellten Höchstdruck ansteigt. Hierbei werden aber die durch den neuen Stempel gegebenen Möglichkeiten nicht ausgenutzt, so daß es in den in Frage kommenden Fällen in der Regel zweckmäßiger ist, durch Vorkehrungen anderer Art ein sofortiges Setzen des Stempels mit seinem Enddruck zu ermöglichen.

Die ein besonderes Merkmal der Erfindung bildende Anpassungsmöglichkeit der Stempel an die jeweilige Flözmächtigkeit wird gemäß dem Ausführungsbeispiel dadurch erzielt, daß der als Zylinder ausgebildete Oberstempel 1 in dem rohrartigen Unterstempel 22 als solcher höhenverstellbar angeordnet ist. Zu diesem Zweck sind in Abständen übereinander in dem Unterstempel 22 Löcher 24 in einander gegenüberliegender Anordnung vorgesehen, durch die ein entsprechend starker Bolzen 23 hindurchgesteckt werden kann, auf dem der Zylinderkörper aufruht.

In diesem Falle muß natürlich die Seitenwandung des Unterstempels 22 einen Schlitz von das Passieren der Anschlußstutzen 18 und 14 zulassender Breite aufweisen. Um eine Beeinträchtigung der Festigkeit des Unterstempels durch diesen Schlitz zu vermeiden, wird der Unterstempel an seinem oberen Ende zweckmäßig mit einer die Leitung 14 mit umgreifenden Schelle versehen.

Das Überdruckventil 19 begrenzt in bekannter Weise die Belastung des Stempels bei zunehmendem Gebirgsdruck, indem es dann so lange abbläst, bis der Hangenddruck wieder dem, auf den das Ventil eingestellt ist, entspricht.

Bei der Ausführungsform des neuen Stempels gemäß Abb. 2 wird gegenüber der erstbeschriebenen Ausführungsform neben anderen Vorteilen insbesondere die Notwendigkeit vermieden, das Steuerventil 17 und. das Überdruckventil 19 am Oberstempel anzuordnen und demzufolge die Leitungen 16 und 20 bis zur Gleitkufe des Ausbaurahmens biegsam auszubilden.

Bei dem Stempel gemäß Abb. 2 bildet der Zylinder ι den Unterstempel, auf den ein den Oberstempel bildendes Rohr 22 aufgesetzt ist.

Diese Anordnung ermöglicht es, die Leitung 18 zusammen mit dem Steuerventil 17 und dem Überdruckventil 19 innerhalb der Gleitkufe des Ausbaurahmens ortsfest anzubringen, so daß die Zuleitung des Druckmittels in diesem Falle über den hohlen Kolbenschaft erfolgt. Ferner kommt die gemäß Abb. ι vorgesehene Leitung 14, die die aus den Teilzylindern 11, 12 und 13 bei Einleitung des Druckmittels ausströmende Luft ableitet, in Fortfall, und "es sind statt dessen lediglich Filtereinsätze 25 vorgesehen, die beim Absenken des Stempels die dann in die Teilzylinder 11, 12 und 13 einströmende Luft von Staubteilchen reinigen.

Bei diesem Stempel mit gegenüber Abb. 1 vertauschter Anordnung von Ober- und Unterstempel ist außerdem das Verkürzen oder Verlängern des Stempels durch Auswechseln des Bolzens 23, ferner auch das Ausfahren oder Absenken des Stempels durch Betätigung des Ventils 17 in einer bequemeren Weise möglich.

Außerdem läßt sich insbesondere diese Ausführungsform in sehr einfacher Weise dadurch verschiedenen Flözmächtigkeiten anpassen, daß unter Verwendung ein und derselben Konstruktion für den Unterstempel der billige Oberstempel in verschiedenen Längen hergestellt wird und jeweils Oberstempel von der in Frage kommenden Flözmächtigkeit entsprechender Länge auf den Unterstempel aufgesetzt werden.

Mit dieser Möglichkeit, die Stempellänge in sehr einfacher Weise zu ändern, ist noch ein weiterer Vorteil verbunden, der sich insbesondere bei großen Stempellängen mit entsprechend geringerer Knicklast auswirkt, weil sich hierdurch, im Gegensatz zu den Grubenstempeln üblicher Bauart, deren _go Schloß etwa im mittleren Drittel der Länge des Stempels liegt, so daß sich bei ausgezogenem Stempel besonders ungünstige Verhältnisse in bezug auf die Knicklast ergeben, das Verhältnis von Gesamtstempellänge zur Länge des ausgefahrenen Stempel teils mit zunehmender Länge des Stempels besonders günstig gestaltet. Der schwächere Unterstempel als einheitliches Bauelement besitzt bei allen Gesamtstempellängen gleiche Länge und ist immer verhältnismäßig kurz gegenüber dem aus einem Rohr bestehenden Oberstempel. Es ergibt sich dadurch auch bei vergleichsweise langen, in entsprechend mächtigen Flözen verwendeten Stempeln eine hohe Knicklast.

Abb. 3 zeigt die Verwendung der neuen Stempel als Bestandteile von Ausbaurahmen für den mechanisierten Strebausbau.

Jeder dieser Ausbaurahmen besteht gemäß dem Ausführungsbeispiel aus einer zweiteiligen Oberkappe a, einer unteren Gleitschiene & und den beiden no Stempeln c', c" der in Abb. 2 dargestellten Ausführungsform. Das Vorverlegen eines solchen Ausbaurahmens erfolgt dadurch, daß bei gesetztem Rahmen zunächst durch Umsteuern des Ventile 17 beide Stempel durch Entleeren von Druckflüssigkeit aus dem Zylinder 1 über die Leitung 21 im die Abflußleitung 20 entlastet werden, so daß die Zylinder und damit auch die Oberstempel 22 absinken. Nunmehr wird der Ausbaurahmen vorgezogen, und die Stempel werden dadurch, daß durch Wiederumsteuern des Ventils 17 von der Zuleitung 16 aus wieder Druckflüssigkeit in den Zylinder eingeführt wird, erneut gesetzt.

Die Druckleitungen 16 und Abfluß leitungen 20 der einzelnen Ausbaurahmen sind miteinander verbunden und mit einer z. B. in einer Strecke auf-

gestellten Druckpumpe 26 im Kreislauf geschaltet. Wenn ein solcher Ausbaurahmen statt mit zwei mit drei Stempeln ausgerüstet ist, so können auch diese drei Stempel gleichzeitig durch ein einziges Ventil 17 bedingt werden. Jeder Stempel wird jedoch vorzugsweise mit einem besonderen Überdruckventil 19 ausgerüstet.

Alle Druck- und Abflußleitungen können, den

gleichen vergleichsweise kleinen Querschnitt haben, da die zu fördernden Mengen gering sind und im übrigen jeweils nur ein· Ausbaurahmen vorgezogen und wieder gesetzt wird.

Das Vorziehen der Ausbaurahmen kann von Hand, z. B. mittels Hebelstangen, oder auch mechanisch durch am rückwärtigen Ende jedes der Ausbaurahmen angeordnete Druckzylinder erfolgen, die von der Druckleitung, die auch die Stempel speist, beaufschlagt werden und nach Betätigung eines Handventils ebenso wie die z. B. zum Nachrücken des Fördermittels an dem Kohlenstoß üblichen Preß luftzylinder das Vorrücken bewirken.

Abb. 4 veranschaulicht eine Ausführungsform des neuen Stempels, welche im Gegensatz zu den erstbeschriebenen Ausführungsformen im Falle seiner selbständigen Verwendung in Frage kommt. In diesem Falle muß der Stempel mit einer Pumpe mit Druckmittelreservoir kombiniert werden. Diese Elemente können vom Stempel getrennt angeordnet sein, vorteilhafter aber in an sich bei hydraulischen Stempeln bekannter Weise in den Stempel selbst eingebaut werden, wie dies in dem Ausführungsbeispiel veranschaulicht ist.

Wie aus Abb. 4 ersichtlich, sind in dem Deckel des an sich gemäß Abb. 1 ausgebildeten Zylinders 1 eine Handpumpe 26, ein Ansaugventil 27, ein Abschlußventil 28 und ein Überdruckventil 29 untergebracht.

Die Handpumpe 26 wird in bekannter Weise durch einen von außen an den Stempel ansetzbaren Handhebel 30 betätigt.

Der Druckentlastung des Stempels zwecks Raubens dient das Überdruckventil 29, das über ein Hebelsystem 31 von außerhalb des Stempels geöffnet werden kann, so daß das Druckmittel aus dem Zylinder 1 in den Sammelraum 32 überströmen kann und demzufolge das Stempeloberteil 1 in den rohrförmigen Unterstempel 2-2 einsinkt, wobei sich seine Kolbenstange 3 auf einem Bolzen 23 abstützt. Dieser Bolzen kann in der gleichen Weise wie gemäß Abb. 1 und 2 in in verschiedener Höhe im Unterstempel angeordnete, einander gegenüberliegende Löcher eingesetzt und dadurch die Stempellänge der Flözmächtigkeit angepaßt werden.

Da mit einer Handpumpe normaler Ausführung Drücke von bis zu 150 atü ohne allzu hohen Kraftaufwand erzeugt werden können, kann auch der Stempel gemäß Abb. 4 infolge der zusätzlichen Kolbenflächen gemäß der Erfindung mit einer Setzlast von 40 bis 501 gesetzt werden. Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die vorstehend im einzelnen beschriebenen und in den Abbildungen dargestellten Ausführungsformen beschränkt, sondern es sind demgegenüber zahlreiche Änderungen möglich, ohne von ihrem Grundgedanken abzuweichen. Ferner sind die Anwendungsmöglichkeiten des Prinzips der Erzielung hoher Drücke auf hydraulischem Wege durch Verwendung eines Mehrfachkolbens in der vorstehend beschriebenem Weise nicht auf hydraulische Grubenstempel beschränkt, sondern auch in anderen Fällen gegeben, in denem die grundsätzlich gleiche Aufgabe vorliegt.

Claims (10)

PatentANSPBücHE:

1. Aus Ober- und Unterstempel bestehender hydraulischer Grubenstempel, insbesondere für den mechanisierten Strebausbau, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckkolben des Stempels mit einer Mehrzahl von im Abstand voneinander liegenden Kolbenflächen in Übereinanderanordnung ausgerüstet ist.

2. Hydraulischer Grubenstempel nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß in dem einen als Druckzylinder ausgebildeten Teilstempel ein auf das Hangende oder Liegende bzw. die zu unterstützende Kappe eines Ausbaurahmens wirkender Kolben mit einer oder mehreren zusätzlichen Kolbenflächen angeordnet ist, die über die hohle Kolbenstange oder Anzapfungen der Zylinderwand zwischen den Kolbenflächen und diesen zugeordneten in gleichen Abständen wie diese angeordneten Zwischenboden des Zylinders von dem Druckmittel beaufschlagt werden und ihren Reaktionsdruck gegen die Zwischenboden des Zylinders abgeben.

3. Hydraulischer Grubenstempel nach Anspruch ι und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilräume des Zylinders an eine gemeinsame Druckmittelabflußleitung angeschlossen sind oder über Bohrungen in der Zylinderwand mit der Atmosphäre in Verbindung stehen.

4. Hydraulischer Grubenstempel nach Anspruch ι bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an den als Zylinder ausgebildeten Innenstempel ein regelbares Überdruckventil angeschlossen ist, das bei Drucksteigerung im Zylinder über einen vorbestimmten Wert ausbläst und dann ein Einsinken des Kolbens unter konstantem Druck ermöglicht, bis der Druckausgleich erfolgt ist.

5. Hydraulischer Grubenstempel nach Anspruch ι bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenzylinder mit darin beweglichem Kolben den Oberstempel bildet und in einem rohrförmigen Unterstempel durch in sich gegenüberliegende und zwecks Verstellung der Stempellänge in vertikalem Abstand voneinander angeordnete Löcher eingeführte Bolzen in verschiedener Höhe unterstützt werden kann.

6. Ausführungsform des hydraulischen Grubenstempels nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterstempel als Zylinder ausgebildet ist und der Oberstempel aus einem ihn umschließenden Rohr besteht, das mit sich gegenüberliegenden Löchern in vertikalen Abständen voneinander versehen ist, in welche

zwecks Verstellung der Stempellänge wahlweise ein Bolzen, gegen den sich der Unterstempel abstützt, eingelegt werden kann.

7. Ausführungsform des Grubenstempels nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß unter Ausbildung des Unterstempels als Druckzylinder der Oberstempel zwecks Veränderung der Stempellänge gegem einen solchen von anderer Länge austauschbar ist.

8. Hydraulischer Grubenstempel nach Anspruch ι bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei gruppenweiser Verwendung der Stempel in einer Mehrzahl von Ausbaurahmen im Streb sämtliche Stempel über eine gemeinsame biegsame Druck- und Abflußleitung mit einer Druckpumpe verbunden sind.

9. Hydraulischer Grubenstempel nach Anr Spruch ι bis 7 zur selbständigen Verwendung mit in den Stempel eingebauter Druckpumpe und regelbarem Überdruckventil sowie einer Vorrichtung zum Ablassen des Drucks, dadurch gekennzeichnet, daß diese Elemente in einem Teil des Innenstempels untergebracht sind, der an den Zylinderdeckel an seiner nicht von der Kolbenstange durchdrungenen Seite angrenzt und gleichzeitig den Vorratsbehälter für das Druckmittel bildet.

10. Anwendung des Prinzips der Vervielfachung der Kolbenfläche eines hydraulischen Grubenstempels gemäß Anspruch 1 bis 3 für beliebige Verwendungszwecke zur Erzielung hoher Drücke auf hydraulischem Wege.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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