DE977481C - In einem hydraulisch betaetigten Grubenstempel eingebaute Kolbenpumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine in einen hydraulisch betätigten Grubenstempel eingebaute Kolbenpumpe, mit der das Druckmittel zur Vergrößerung der Stempelhöhe in die Druckkammer gepumpt wird, die sich in dem mit dem Stempelfuß verbundenen Zylinderteil unterhalb des in diesem teleskopartig verschiebbaren, die Stempelkopfplatte tragenden und als Druckmittelbehälter ausgebildeten Kolbenteils befindet, in dessen Kopfende die von außen zu betätigende Vorrichtung zur Öffnung des den Druckmittelbehälter von der Druckkammer abschließenden Druckminderungsventils eingebaut ist, wobei die Pumpe zwei koaxial zur Achse des Druckmittelbehälters angeordnete Kolben verschieden großer Druckfläche aufweist und mit einem eine Verbindung zwischen dem Druckraum des großen Kolbens und dem Druckmittelbehälter freigebenden federbelasteten Überdruckventil ausgerüstet ist.

Eine derartige Kolbenpumpe mit zwei Kolben unterschiedlichen Durchmessers ermöglicht bei Grubenstempeln ein schnelles Ausführen des Stempelkopfes bis zu seiner Berührung mit dem Hangenden und gleichzeitig eine feinfühlige Regulierung des Anpreßdruckes.

Die Erfindung besteht darin, daß die Druckkammer des Grubenstempels mit dem im oberen Teil des letzteren eingebauten Druckminderungsventil durch ein koaxial im hohlen Stempelkolbenteil ein-

609 651/2

gebautes Druckrohr verbunden ist, das den auf dessen Außenfläche abdichtend aufliegenden kleinen Ringkolben der Pumpe führt, und der große, das Überdruckventil aufweisende Ringkolben mit seinem Außenumfang an der Innenwand des Stempelkolbenteils gleitend gelagert ist.

Bei einer bekannten Ausführungsform einer mit einem Hochdruck- und Niederdruckkolben arbeitenden Pumpe für hydraulische Hebeböcke ist innerhalb des Druckmittelbehälters ein gesonderter Pumpenzylinder für den großen Niederdruckkolben vorgesehen, so daß eine für sich abgeschlossene Pumpenkammer gebildet ist. Durch die Erfindung ist insofern eine Vereinfachung geschaffen, als der Innenraum des Oberstempels den Niederdruckpumpenzylinder und zugleich den Vorratsbehälter bildet, was an sich bei hydraulischen Grubenstempeln mit einer einstufigen Pumpe bereits bekannt ist. Dazu kommt jedoch, daß die Erfindung ein bei

so hydraulischen Grubenstempeln an sich ebenfalls bekanntes, die Stempeldruckkammer mit dem Druckminderungsventil verbindendes Druckrohr verwendet, das in koaxialer Anordnung mit dem Stempeloberteil die Führung für die Kolbenstange des Niederdruck- wie auch des Hochdruckringkolbens bildet. Die Erfindung enthält somit eine Kombination von sinnvoll aufeinander abgestimmten konstruktiven Einzelheiten, die in raumsparender Weise vorteilhaft eine zweistufige Pumpe für den Grubenstempel ergeben.

Vorzugsweise ist die axiale Beweglichkeit des großen Ringkolbens relativ zu dem ihn durchdringenden kleinen Ringkolben durch an dem letzteren befestigte Schulterringe begrenzt, und zwischen den beiden Ringkolben ist ein Ringraum vorgesehen, der beim Förderhub der Pumpe durch den oberen Schulterring abgeschlossen wird.

Die Entfernung der auf der Außenwand des kleineren Ringkolbens befestigten Schulterringe ist etwas größer als die axiale Breite des größeren Ringkolbens. Der obere Schulterring dichtet den Ringraum zwischen den beiden Ringkolben beim Abwärtsbewegen des kleineren Ringkolbens ab. Auf diese Weise ist ein Saugventil gebildet.

In den Fig. 1 bis 3 ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgedankens veranschaulicht.

Fig. ι zeigt einen Längsschnitt durch den hydraulisch betätigten Grubenstempel ;

Fig. 2 stellt einen Querschnitt durch den oberen Teil des Stempels in Höhe des zur Betätigung der Kolbenpumpe dienenden Kurbelarmes dar; in

Fig. 3 ist ein anderer Teillängsschnitt durch den Stempelfuß veranschaulicht.

Der Grubenstempel besteht aus zwei Hauptteilen, nämlich einem mit 11 bezeichneten oberen Kolbenteil und einem unteren Zylinderteil 12, in welchem der Teil 11 teleskopartig geführt ist. Der Teil 11 trägt an seinem oberen Ende das Kopfstück 13, welches zur Anlage an die Stollendecke kommt. Der Zylinderteil 12 ist an seinem unteren Ende durch ein Fußstück 14 abgeschlossen, das auf dem Boden des Stollens aufgesetzt wird. Der obere Stempelteil 11 ist unten durch eine Endplatte 15 abgeschlossen, die als Kolben in den Zylinder 12 eingepaßt und gegen diesen durch einen Dichtring 16 abgedichtet ist. Der obere Stempelteil 11 ist als Behälter für das hydraulische Druckmittel ausgebildet und enthält eine Kolbenpumpe, durch welche die Druckflüssigkeit vom Behälter in die Druckkammer 17 gepumpt werden kann, welche sich unterhalb des Bodens 15 des Teiles 11 befindet. Durch Vergrößern des Druckes in der Druckkammer 17 wird der Stempelteil 11 innerhalb des Zylinderteiles 12 nach oben gepreßt und damit die Bauhöhe des Stempels vergrößert. Wenn der Stempel aus dem Stollen ausgebaut, also seine Bauhöhe verkleinert werden soll, wird das Druckminderungsventil 33 geöffnet. Dies hat zur Folge, das Druckflüssigkeit aus der Druckkammer 17 in den Druckmittelbehälter des 'Stempelteils 11 zurückfließt.

Der obere Stempelteil 11 besteht aus einem Rohrteil 18 und einem Rohrteil 19, der einen größeren Durchmesser als der Rohrteil 18 hat. Durch die ringförmige Schulter 20 werden die Rohrteile 18 und 19 miteinander koaxial verbunden. Der größere Durchmesser des Rohrteiles 19 wirkt sich vorteilhaft durch die Vergrößerung des Volumens des Druckmittelbehälters aus.

Ein Ventilgehäuse 21 erstreckt sich quer durch das obere Ende des Stempelteiles 11 und ist dort in dem Rohrteil 19 eingeschweißt. Das Ventilgehäuse 21 hat eine radiale öffnung 22, die sich in der Mittelachse des Stempelteiles 11 befindet und mit der Druckkammer 17 jenseits des unteren Endes des Stempelteiles 11 durch eine rohrförmige Leitung 23 in Verbindung steht. Diese Leitung 23 ist mit ihrem oberen Ende in dem Ventilgehäuse 21 befestigt und führt mit ihrem unteren Ende durch den Abschlußboden 15 des Stempelteiles 11 hindurch. Die rohrförmige Leitung 23 ist koaxial zu den Rohrteilen 18 und 19 des Stempelteiles 11 angeordnet. Die Abschlußplatte 15 ist an dem unteren Ende des Rohrteiles 18 durch eine Mutter 24 gehalten, die auf das untere Ende des Rohres 23 aufgeschraubt ist. Die Abschlußplatte 15 hat zwei Abdichtungsringe 25 und 26, durch welche sie gegenüber dem Rohrteil 18 und dem Rohr 23 abgedichtet ist. Die Mutter 24 dient weiterhin dazu, eine an den Enden aufgebördelte Platte 27 zu halten, welche dazu bestimmt ist, die Ringdichtung 16 an der Abschlußplatte 15 in der in den Fig. 1 und 3 dargestellten Lage zu halten.

Am unteren Ende des Rohres 23 ist ein Rückschlagventil 28 angeordnet. Dieses dient dazu, um zu verhüten, daß Druckflüssigkeit aus dem Rohr 23 in den Druckmittelraum 17 gelangt. Der Rohrteil 18 des Stempelteiles 11 ist gleitend in einer Lagerbüchse geführt, welche am oberen Ende des Zylinders 12 befestigt ist. Oberhalb der Lagerbüchse 29 ist im Zylinderteil 12 ein sogenannter Wischerring 30 gehalten, der zur Verhütung des Eindringens von Staub und Nässe in den Ringraum zwischen den Stempelteilen 11 und 12 dient.

Das Ventilgehäuse 21 weist eine weitere radiale Bohrung 31 auf, die in den Druckmittelbehälter des

Stempelteiles 11 mündet. Eine Verbindung zwischen den Bohrungen 22 und 31 des Ventilgehäuses 21 ist durch eine zentrale Bohrung 32 geschaffen, in die ein willkürlich zu betätigendes Druckminderungsventil 33 eingebaut ist. Eine weitere Verbindung zwischen den vorgenannten beiden Bohrungen ist über die zusätzlichen Kanäle 34 und 35 vorhanden, zwischen denen das Überdruckventil 36 eingeschaltet ist. Das letztgenannte Ventil ist durch eine innerhalb des Gehäuses 21 angeordnete Ringfeder 37 in seiner Schließstellung gehalten. Die Spannung dieser Feder bestimmt den öffnungsdruck des Ventils. Auf diese Weise kann ein bestimmter Druck im Druckraum 17 aufgebaut werden.

Das Druckminderungsventil 33 besteht aus einem Gehäuse 38, welches durch eine Ringfeder 39 gegen die Schulter 40 des Ventilgehäuses 21 gepreßt wird. Das Gehäuse 38, welches das Überdruckventil 36 enthält und das Druckminderungsventil 33 bildet,

ao hat eine mit Gewinde versehene, bolzenartige Verlängerung 41, die in ein Kolbenglied 42 eingeschraubt ist, welches mittels des Abdichtungsringes 43 gegen die zentrale Bohrung 44 des Ventilgehäuses 21 abgedichtet ist. Gegen das Kolbenglied 42 drückt beim Ausschwenken des Ringes 46 der Nocken 45. Wenn der Ring 46 aus seiner in Fig. 1 veranschaulichten Stellung nach links oben ausgeschwenkt wird, schiebt der Nocken 45 das Kolbenglied 42 nach rechts und öffnet damit das Druckminderungsventil 33. Durch das öffnen dieses Ventils ist eine Verbindung zwischen den Borungen 22 und 31 des Ventilgehäuses 21 geschaffen worden. Dies bedeutet, daß die Druckkammer 17 mit dem Druckmittelbehälter — unabhängig von dem in der Druckkammer herrschenden Druck — in Verbindung gebracht ist. Die das Ventil 33 schließende Feder 39 braucht nicht besonders stark zu sein, weil der in der Zentralbohrung 32 des Ventilgehäuses 21 herrschende Druck nicht nur gegen das Druckminderungsventil 33, sondern auch gegen die größere Ringfläche des Kolbengliedes 42 drückt und deshalb die Kraft überwiegt, welche das Auslöseventil 33 in seiner Schließstellung hält. Der Flüssigkeitsdruck hält also das Druckminderungsventil 33 stets in seiner in Fig. 1 veranschaulichten Stellung. Am oberen Ende des Stempelteiles 11 kann über dem Flüssigkeitsspiegel auch noch ein — in der Fig. 1 nicht dargestelltes — Entlüftungsventil vorgesehen werden.

Die Bodenplatte 15 am unteren Ende des Stempelteiles 11 weist einen aufrecht stehenden Kragen 47 auf, der um die rohrförmige Leitung 23 herum einen ringförmigen Zylinderraum 48 schafft. Das untere Ende der Kolbenhülse 49, welche das Rohr 23 umgibt und durch das letztere geführt ist, taucht in den Ringzylinderraum 48 ein. Eine Ringdichtung 50 dient dazu, daß ein Flüssigkeitsaustritt aus dem Zylinderraum 48 zwischen dem Kragen 47 und dem Ringkolben 49 vermieden wird.

Der Ringkolben 49 hat nach oben eine Verlängerung 51, die ebenfalls koaxial zum Rohr 23 angeordnet ist. Die Verlängerung 51 ist an einem Gleitblock 52 befestigt, der am oberen Ende des Rohres 23 verschiebbar gelagert ist. Der Gleitblock 52 und mit ihm die Rohre 51 und 49 sind zwecks Erzielung einer Auf- und Abbewegung mit einer Kurbelwelle 53 kraftschlüssig verbunden, die einen Kurbelarm 54 und einen Kurbelbolzen 55 aufweist, der in einem Querschlitz 56 des Gleitblockes 52 hin- und hergleitet. In Fig. 2 ist der Kurbelarm in seiner toten Zentralstellung dargebracht. Die Kurbelwelle 53 hat ein Vierkantende 57, auf das eine Handkurbel aufgesetzt werden kann. Das Vierkantende 57 ist von einem zylindrisch geformten Schutzgehäuse 58 umgeben.

Der ringförmige Zylinderraum 48 bildet eine Hochdruckkammer, welche durch die federbelasteten Rückschlagventile 59 und 60 gegen den Druckmittel-Vorratsbehälter bzw. gegen die Druckkammer 17 abgeschlossen ist. Wenn der Ringkolben 49 im Ringzylinderraum 48 nach oben bewegt wird, tritt Druckflüssigkeit vom Druckmittelbehälter über das Rückschlagventil 59 in den Raum 48 ein. Wird der Ringkolben 49 nach unten in den Ringzylinderraum 48 gedrückt, dann wird die Druckflüssigkeit über das Rückschlagventil 60 in die Druckkammer 17 hineingepreßt. Die Pumpe wird bei jeder Umdrehung der Pumpenbetätigungskurbel nur eine kleine Flüssigkeitsmenge vom Druckmittelbehälter in die Druckkammer 17 befördern. Auf diese Weise ist der gewünschte Anpreßdruck des Stempels feinfühlig einstellbar.

Damit der Stempelkopf 13 schnell in Berührung mit der Stollendecke gebracht werden kann, ist auch noch ein Pumpenkolben 61 mit größerem Durchmesser vorgesehen, der bei jeder Umdrehung der Pumpenbetätigungskurbel eine große Flüssigkeitsmenge bei niedrigem Druck fördert. Der Ringkolben 61 gleitet innerhalb des Rohrteiles 18 des Stempelteiles 11 und arbeitet wie ein Klappenventil zwischen den auf dem Ringkolben 49 befestigten Schultern 62 und 63. Die Entfernung zwischen den Schultern 62 und 63 ist etwas größer als die Höhe des Kolbens 61. Der Kolben 61 bildet einen Ringraum 64 um den Ringkolben 49.

Wenn der Ringkolben 49 nach unten bewegt wird, dann legt sich die Schulter 62 auf die obere Seite des Kolbens 61 und schließt den Ringraum 64, so daß die unter dem Kolben 61 befindliche Druckflüssigkeit über das Rückschlagventil 65 in no der Bodenplatte 15 in die Druckkammer 17 gedruckt wird (vgl. Fig. 3). Während der Aufwärtsbewegung des Ringkolbens 49 hebt sich die Schulter 62 vom Kolben 61 ab, so daß ein Durchgang für die Flüssigkeit durch den Kolben 61 und über Teile der Schulter 63 geschaffen ist, damit die Flüssigkeit in den Raum unter dem Kolben 61 und auch in den Zylinderraum 48 eintreten kann. Der Kolben 61 ist mit einem Überdruckventil 66 versehen, welches den Druck unter diesem Kolben be- lao grenzt. Das Ventil 66 gibt im geöffneten Zustand eine Verbindung zwischen einer Einlaßöffnung 67 auf der Kolbenunterseite und einer Auslaßöffnung 68 auf der Kolbenoberseite frei.

Die Pumpe nach der Erfindung arbeitet folgendermaßen: Durch Betätigen der Handkurbel der

Pumpe wird mittels des großen Pumpenkolbens 6i eine große Flüssigkeitsmenge bei niedrigem Druck in die Druckkammer 17 gepumpt, so daß die Höhe des Stempels schnell zunimmt. Wenn das Kopfstück 13 des Stempels gegen die Stollendecke anstößt, wird der Druck in der Druckkammer 17 und unter dem Kolben 61 so lange ansteigen, bis das Überdruckventil 66 anspricht und damit die Wirkung des Kolbens 61 ausgeschaltet ist. Der hohe Druck baut sich am unteren Ende des Ringkolbens 49 auf, der mit dem Pumpen von kleinen Flüssigkeitsmengen fortfährt, bis der notwendige Anpreßdruck im Druckraum 17 erreicht worden ist. Nach Erreichen des maximalen Anpreßdruckes dient der Stempel als Deckenstütze. Die Decke des Stollens hat jedoch die Tendenz, ihr Gewicht und damit den auf den Stempelkopf einwirkenden Druck zu vergrößern. Dieser Druck ist durch das Überdruckventil 36 begrenzt, welches zwischen der Druckkammer 17 und dem Druckmittelbehälter des Stempelteiles 11 eingeschaltet ist. Der Raum innerhalb des Rohres 23 bildet einen Teil der Druckkammer des Stempels. Die Bauhöhe des letzteren wird mit der Vergrößerung des auf die Kopfplatte 13 des Stempels lastenden Druckes dann verkleinert, wenn der Druck erreicht worden ist, bei dem das Überdruckventil 36 anspricht.

Um den Stempel aus dem Stollen ausbauen zu können, ist am Ring 46 ein Seil oder ein Kabel befestigt, mit dem ein Bergmann, der in sicherer Entfernung von Stempel steht, durch Ziehen an dem Seil oder Kabel das Druckminderungsventil 33 betätigen kann. Diese Betätigung hat zur Folge, daß eine Verbindung zwischen der Druckkammer 17 und dem Druckmittelbehälter geschaffen ist und sich der Stempel verkürzen kann. Nach der Verkürzung kann der Stempel mit dem gleichen Seil oder Kabel umgeworfen und abgeschleppt werden. Durch die Anordnung des Rückschlagventils 28 am unteren Ende des Rohres 23 ist dafür gesorgt, daß keine Luft in den oberen Teil des Druckmittelbehälters während der Verkleinerung des Stempels eintreten und über das Rohr 23 in die Druckkammer 17 gelangen kann.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. In einen hydraulisch betätigten Grubenstempel eingebaute Kolbenpumpe, mit der das Druckmittel zur Vergrößerung der Stempelhöhe in die Druckkammer gepumpt wird, die sich in dem mit dem Stempelfuß verbundenen Zylinderteil des in diesem teleskopartig verschiebbaren, die Stempelkopfplatte tragenden und als Druckmittelbehälter ausgebildeten Kolbenteils befindet, in dessen Kopfende die von außen zu betätigende Vorrichtung zum öffnen des den Druckmittelbehälter von der Druckkammer abschließenden Druckminderungsventils eingebaut ist, wobei die Pumpe zwei koaxial zur Achse des Druckmittelbehälters angeordnete Kolben verschieden großer Druckfläche aufweist und mit einem eine Verbindung zwischen dem Druckraum des großen Kolbens und dem Druckmittelbehälter freigebenden federbelasteten Überdruckventil ausgerüstet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkammer (17) des Grubenstempels mit dem im oberen Teil des letzteren eingebauten Druckminderungsventil (33) durch ein koaxial im hohlen Stempelkolbenteil (11) eingebautes Druckrohr (23) verbunden ist, das den auf seiner Außenfläche abdichtend aufliegenden kleinen Ringkolben (49) der Pumpe führt, und der große, das Überdruckventil (66) aufweisende Ringkolben (61) mit seinem Außenumfang an der Innenwand (18) des Stempelkolbenteils (11) gleitend gelagert ist.
2. 2. Kolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Beweglichkeit des großen Ringkolbens (61) relativ zu dem ihn durchdringenden kleinen Ringkolben (49) durch an dem letzteren befestigte Schulterringe (62, 63) begrenzt und zwischen den beiden Ringkolben (49, 61) ein Ringraum (64) vorgesehen ist, der beim Förderhub der Pumpe durch den oberen Schulterring (62) abgeschlossen wird.

   In Betracht gezogene Druckschriften: g₀

   Deutsche Patentschriften Nr. 808 225, 943 391,
   553221,872192;

   USA.-Patentschriften Nr. 947 613, 2 638 075,
   ι 080 062, ι 047 007;

   Grimsehl, »Lehrbuch der Physik«, 1923, S. 323/324;

   »GetriebelehreII«, Sammlung Göschen, 1933,

   s. 53;

   Hartmann und Knoke, »Die Pumpen«, 1906, S. 42, 86.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   © 509 657/13 1.56 (609 651/2 8.66)