DE929541C - Grubenstempel - Google Patents

Description

• Grubenstempel

  Das Patent 895 ;33 betrifft einen Grubenstempel.

  bei welchem der unter dein Gebirgsdruck relativ

  zum Schloß verschiebbare Stempelteil. vorzugs-

  weiSe ein eiserner Innenstempel finit auf einer Gleit-

  fläche übereinanderliegenden Querrippen versehen

  ist, «-elche an einem Schloßwiderlager angreifen.

  tlild kelmzulchnet sich dadurch, da]') inlildestens eine

  Gleitfläche des Inuenstempels finit in großen serik-

  rechten Abständen angeordneten Rippen geringer

  Höhe (z. B. 2 bis 3 min) ausgerüstet ist, deren Werk-

  stofff härter als der des Innenstempels und der eines

  elleiifalls atis Stahl oder einem widerstandsfähigen

  Metall bestehenden und finit ebener Gegenfläche

  x-ui sehenenWiderlagers ist. und (laß die Rippen so

  angeordnet sind. daß in einem der Länge des Schloß-

  widerlagers einsprechenden L:ingenl@ereich des In-

  Ilellsttiilhels -leIllileitlg jewells 11111- @\"etll'`e Rlppell

  -mindestens aber eine-sich ini Eingriff mit dem

  Schloß-,viderlager befinden. Bei der praktischen

  Verwirklichung dieses Erfindungsgedankens be-

  nutzte inan bislang Rippen aus Hartnietall. die man

  dadurch erzeugte. (laß nach dem Arcatom-Schweiß-

  verfahren mittels einer mit Sinterinetall gefüllten

  Röhrchenelektrode das Hartmetall raupenartig auf

  die Gleitflächen des Innenstempels aufgetragen

  wurde. Bei diesen »Raunen« wurde eine abge-

  rundete, insbesondere im Querschnitt etwa hall>-

  kreisartig ausgebildete Form bevorzugt. Gemäß der

  Erfindung des Hauptpatentes sollen die mit diesen

  harten =Raupen« zusammenwirkenden Schloßteile

  (z. B. hleininbackenj aus Stall' oder 'Metall von

  wesentlich geriilgerer Härte als die Raupen be-

  stehen, also ]in Vergleich zii diesen »«eich« aus-

  Iebildet seil]. Die _@rheits«-eise eines für holte

  Drücke (z. B. 5o t Tragkraft) bestimmten Stempelschlosses führt zu eigenartigen und ungewöhnlich hohen Beanspruchungen sowohl dieser Hartmetallraupen als auch ihrer Widerlager im Schloß. Diese Beanspruchungen sind bedingt durch die (z. B. 70 t betragende) horizontale Schloßkraft und die sich bei der Punkt- bzw. Linienberührung zwischen diesen Teilen ergebenden, ungewöhnlich hohen spezifischen Flächenpressungen in Verbindung mit den durch die Einschubbewegung des Innenstempels auftretenden Scherbeanspruchungen bezüglich dieser Raupen.
• Versuche mit Stempeln nach der Erfindung des Hauptpatentes haben gezeigt, daß auf diese Weise die zwischen Innenstempel und Schloßwiderlager vorhandene Reibung in wünschenswerter Weise erheblich gesteigert «-erden konnte, wobei Reibziffern von über 0,5 erreicht wurden. Des weiteren hat sich ergeben, daß durch diese Hartmetallraupen der Nachteil aller bisher benutzten Mittel zur Erhöhung der Reibung, nämlich die durch die jeweiligen Betriebsverhältnisse bedingte große Streuung der Reibziffer vermieden und damit die Betriebssicherheit des Stempels erheblich verbessert werden konnte. Überraschenderweise hat sich dabei gezeigt, daß der Verschleiß der mit den Raupen zusammenarbeitenden Schlolawiderlager trotz einer gewissen ,>Hobelwirkung« sich in sehr geringen Grenzen hält. Die Ursache dieser Erscheinung konnte noch nicht restlos geklärt werden. Vermutlich ist der geringe Verschleiß darauf zurückzuführen, daß - insbesondere als Folge der abgerundeten Querschnittsform der Raupen - die spanabhebende Wirkung weitgehend durch ein »Kneten« oder »Walken« des Werkstofffes dieser Widerlager ersetzt ist. Des weiteren dürfte der Umstand eine gewisse Rolle spielen, daß die Hartmetallraupen unter der Wirkung der ungewöhnlich hohen spezifischen Flächenpressungen um ein winziges hIaß in das sich - entsprechend elastisch und zum Teil auch plastisch - verformende Grundmaterial des Innenstempels (gebildet durch einen Hohlkörper von geringer Wandstärke) hineingedrückt werden. Dieser Vorgang dürfte des weiteren zumindest teilweise ursächlich dafür sein, daß die ursprünglichen Befürchtungen eines Abscherens der Raupen bei der Einschubbewegung des Innenstempels sich als unberechtigt erwiesen.
• Trotzdem stellt die Verwendung dieser Hartmetallraupen für manche Fälle noch keine vollkommene Lösung dar. Zunächst entstehen durch die Aufbringung dieser Raupen verhältnismäßig große zusätzliche Kosten, die durch den hohen Preis von Hartmetall und die Notwendigkeit der Anwendung eines speziellen Schweißverfahrens bedingt sind. Abgesehen davon hat sich in einigen Fällen gezeigt, daß die mit solchen Hartmetallraupen ausgerüsteten Stempel empfindlicher gegen Biegebeanspruchungen sind, und es wird vermutet, daß die Ursache darin besteht, daß bei dieser Auftragsschweißung der Werkstoff des Stempels selbst in einem relativ großen Bereich wärmebeeinflußt wird, so daß sich hier eine größere »Härtezone« bildet. Von der Erfindung wurde nun erkannt, daß man die beschriebenen Nachteile dadurch beseitigen kann, daß die Raupen nicht aus Hartmetall, sondern aus mittels Auftragselektrode aufgeschweißtem Stahl hoher Härte gebildet werden. Diese Härte soll zwischen 4oo und 65o Brinell, vorzugsweise bei etwa Soo liegen. Für die Zwecke der Erfindung können an sich bekannte Auftragselektroden aus legiertem Sonderstahl benutzt werden, der vorzugsweise i bis 2% Chrom, i bis 2% Wolfram und etwa 11/9 Kohlenstoff enthält, wobei gegebenenfalls der Wolframgehalt durch Titan - zumindest teilweise - ersetzbar ist. Diese Auftragselektroden bestehen aus einem dünnen Draht von z. B. 2,5 mm Durchmesser, der mit einem Mantel umhüllt ist, welcher aus mineralischen Stoffen mit sauren und basischen Bestandteilen besteht, die imstande sind, eine leicht fließende Schlacke zu bilden, um das Schweißgut zu schützen und das Ausbrennen von Legierungsbestandteilen zu verhindern. Die Auftragsschweißung mit solchen Elektroden (ebenso diejenige mit Hartmetall-Elektroden) ist auf anderen Gebieten der Technik bekannt, z. B. zur Auskleidung von Hart-Zerkleinerungs-Apparaten mit einem verschleißfesten Futter. Bei Grubenstempeln handelt es sich aber nicht nur um die besondere, raupenartige Anordnung (z. B. im »Grätenmuster«) auf einem relativ dünnwandigen Stahlkörper, sondern um spezifische Beanspruchungen der vorstehend beschriebenen ungewöhnlichen Art, so daß also weder die Brauchbarkeit noch die erzielten Wirkungen vorhergesehen werden konnten.
• Während bei den Hartmetallr aupen das Gefüge eine scharfe Trennung zwischen der artfremden Schweiße und dem aus Stahl bestehenden Grundmaterial aufweist, ist bei der von der vorstehenden Erfindung benutzten Stahl-Elektrode ein allmählicher Übergang des Härtungsgefüges der Schweiße in ein ähnliches Gefüge des Grundwerkstoffes des Stempels festzustellen. Des weiteren zeigt die erfindungsgemäß hergestellte »Stahlraupe« ein hornogenes Gefüge, während bei der Hartmetallraupe relativ große Hartmetallkörner in einer sehr viel weicheren Grundmasse der Raupe eingebettet sind.
• Abgesehen davon, daß bei der von der Erfindung vorgesehenen Stahlraupe die bei der Hartmetallraupe vorhandene größere Härtezone im Grundmaterial fehlt und dadurch die Gefahr eines Bruches des Stempels bei Biegebeanspruchungen verringert wird, wirken sich die beschriebenen Gefügeunterschiede zwischen Hartmetallraupen und solchen aus Stahl insoweit günstig aus, als trotz der wesentlich geringeren Brinellhärte der Stahlraupen gegenüber Hartmetall weder eine Verringerung der Reibungsziffer einerseits noch eine merkliche Erhöhung des Verschleißes der Raupen auftritt. Ferner sind die Stahlraupen infolge ihres homogenen Gefüges und vor allem wegen ihres tieferen »Einbrandes« in die Stempelgleitfläche noch unempfindlicher gegen Scherbeanspruchungen als Hartmetallraupen.
• Wie beim Hauptpatent und dem älteren Zusatzpatent 90.3 722 sollen auch bei dieser Erfindung die Schweißraupen eine geringe Höhe von vorzugsweise etwa 2 mm erhalten und in so großen senkrechten

  :11@a:in<Ien auf der Gieit:lä ehe angeordnet sein, daß

  jeweils nur @@-eiliae Schileidrippen gleichzeitig im

  Eingritt finit der` betreffenden Fläche des Wider-

  lagers sich befinden. Vorzugs«eise sollen auch bei

  der vorliegeilden Erfindung die Rauben schräg auf

  der Stempelfläche angeordnet sein, zweckmäßig im

  »Grätenmustcr«. Die Erfindung ist für beliebige

  >MI Z -tuii --oll bnnenstempe111 und für die verschie-

  densten SchlolIkonstruktionen verwendbar. Sie ist

  besonders z«-echmäl:@ig für Stempel, bei denen die

  horizontale @chlol;@sl@annung <furch einen @ch«-enk-

  keil erzeugt «-ird. welcher zu Beginn der Einschub-

  be«-egtitig des Innensteiupels mittels einer au diesem

  allliegenden Schwenkbacke mitgenommen wird

  (s. Fig. -2 des Hauptpatentes-). D ei- Erfindungs-

  gedanke ist selbstverständlich auch dann an «-endbar,

  wenn der Inliensteillpel aus zwei oder mehreren

  Teilen llestelit ("Laniellcilprinzip"), zwischen

  «-elchen sich Reibeinlagen belülden. hei an sich

  bekannteil Stempeln dieser Bauart können die

  Gleitil:ichen (_lcr :>Lamelleil_.< oder einige derselben

  finit den Stahlraupen nach der Erfindung ausgerüstet

  «-erden. Es ist ferner gemäß dein älteren Zusatz-

  l)atent 905 363 Möglich, die Raupen auf einer 1)e-

  sonderen, finit der Gleitfläche des Innenstempels ver-

  bundenen Tragfläche anzuordnen.

  In allen Fällen kann inan je nach der ge«ünsch-

  ten Charakteristik die Raupen auf der ganzen Länge

  des Innenstempels oder nur ini oberen und ge-

  Ilebeiletlfalls auch mittleren Bereich anordnen.

  Ferner ist zier Erfindungsgedanke so@@-olll hei pris-

  niatischen linlensteinpeln als auch bei solchen mit

  l@eilsteiguna in Längsrichtung anwendbar.

  In der Zeichutlng ist der Gegenstand der Erfin-

  dung an eilienl Ausführungsbeispiel dargestellt.

  Fig. i zeigt einen Stempel im Aufriß;

  l 'i". 2 zeigt eine Anordnung der Schweißraupen

  heim Innenstempel in Ansicht;

  11 1 1 -"-. 3 ist ein senkrechter Schnitt durch den Innenstempel.
• Im Schloll i ist ein in senkrechter Ebene um einen kleinen Winkel schwenkbarer Spannkeil 9 angeordnet, der sich finit dem inneren Ende gegen eine Druckbacke io abstützt, die ein Futter ii trägt, «-elches mit den Schweiüraupen 6 ztisaininenwirkt, die auf der Gleitfläche 5 des Innenstempels .I in größeren senkrechten Abständen übereinander aufzutragen sind. Der Höhenabstand zwischen den Schweißraupen 6 ist so gewählt, daß sich jeweils mindestens zwei Raupen un Eingriff finit dein Widerlager r i befinden. Zu Beginn der Einschubbewegung des Innenstempels (beispielsweise während eines Weges von 15 bis 20 Mm) wird durch Mitliahine der Druckbacke io samt Futter i i der heil in etwa horizontale Lage und dadurch das Schloß auf eine hohe Horizontalspannung gebracht. Selbstverständlich kann auch die Gleitfläche 8 des Stempels mit Schweißraupen ausgerüstet sein.
• Das Auftragen der Schweißraupen ist verhältnismäßig einfach. Dies kann von Hand z«-eckinäßig mittels einer dein gewünschten Muster entsprechenden Schablone geschehen. Die angegebenen Stahllegierungen haben die Eigenschaft, daß die Raupen sofort an der Luft härten, so daß also im allgemeinen ein Abschrecken in Flüssigkeit nicht erforderlich ist. Auch sind besondere Vorkehrungen, -wie z. B. der beim Arcatom-Schweißverfahren beinitzte Wasserstoffschleier nicht erforderlich.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Grubenstempel nach Patent 895 735, dadurch gekennzeichnet, daß die auf den Innenstempel durch Schweißverfahren aufgebrachten Raupen aus mittels einer an sich bekannten Auftrags-Elektrode aufgetragenem Stahl hoher Härte, ß #-orztigs@@-eise 3oo# rinell bestehen.