EP0491882B1

EP0491882B1 - Mehrstufiger hydraulischer grubenstempel

Info

Publication number: EP0491882B1
Application number: EP91905621A
Authority: EP
Inventors: Jörn Henrich SCHÄFERTÖNS
Original assignee: Nlw Fordertechnik Ik GmbH
Current assignee: Nlw Fordertechnik Ik GmbH
Priority date: 1990-07-24
Filing date: 1991-03-12
Publication date: 1994-09-21
Anticipated expiration: 2011-03-12
Also published as: PL294208A1; DE9116604U1; EP0491882A1; DE59103043D1; WO1992001858A1

Abstract

Ein mehrstufiger hydraulischer Grubenstempel besteht aus einem mit einem Stempelfuß (4) versehenen Außenrohr (1), einer mit einem Stempelkopf (6) versehenen zentrischen Kolbenstange (3), einem mit einem Boden (5) versehenen Zwischenrohr (2) und am Kopfende des Außen- und Innenrohres (1 bzw. 2) angeordneten Führungsbuchsen (12 bzw. 13). Um den Anwendungsbereich der Grubenstempel zu erweitern sind der Stempelfuß (4) und der Stempelkopf (6) lösbar am Außen- bzw. Innenrohr (1 bzw. 2) befestigt. Für Montagezwecke läßt sich nach Abnahme des Stempelfußes (4) und des Bodens (5) das Zwischenrohr (2) und die Kolbenstange (3) durch die Bodenöffnung des Außen- bzw. Zwischenrohres (1 bzw. 2) herausschieben. Die Führungsbuchsen (12, 13) sind dabei unmittelbarer Bestandteil des Außen- bzw. Zwischenrohres (1 bzw. 2).

Description

Die Erfindung betrifft einen mehrstufigen hydraulischen Schildstempel gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Die im Schreitausbau verwendeten Ausbauschilde sind mit in der Regel mehrstufigen hydraulischen Schildstempeln ausgerüstet. In den bei der Kohlegewinnung eingesetzten Schreitausbauschilden werden die Ausbaustützkräfte durch hydraulische Stempel aufgebracht, die meist mehrstufig ausgebildet sind. Sie werden mit Hydraulikflüssigkeit betrieben, die aus etwa 98 % Wasser mit 2 % Emulsionszusatz bestehen. Auch sind sie zweiseitig wirkend ausgebildet, das heißt verfügen über einen Setzanschluß und einen Raubanschluß.
Bei den bekannten Schildstempeln sind die Kolbenstangen vom Kopfende her in die Zwischenrohre einzubauen, die wiederum in das durch den Stempelfuß verschlossene Außenrohr ebenfalls vom Kopfende her einzubauen sind. Zur Führung der bei Stempelbetätigung sich axial verschiebenden Außenlaufflächen und zur Abdichtung der Ringräume, werden sogenannte Führungsbuchsen jeweils in das Außenrohr und das Zwischenrohr eingesetzt, welche gleichzeitig Hubbegrenzungen für das Zwischenrohr bzw. die Kolbenstange darstellen. In den Bergwerken befindet sich eine Vielzahl verschieden ausgebildeter Schildstempeltypen im Einsatz, bei denen weder die Rohre noch die Kolbenstangen noch die Führungsbuchsen untereinander austauschbar sind.
Schon nach einer relativ kurzen Betriebsdauer können durch Korrosion an den Dichtflächen oder durch Riefenbildung auf den Gleitflächen Undichtigkeiten entstehen, die eine Instandsetzung erforderlich machen. Hierfür muß der Stempel völlig zerlegt werden, wobei zunächst die Führungsbuchsen auszubauen sind, die aber durch das Hydraulikmittel meist festkorrodiert sind und beim Ausbau häufig zerstört werden. Bereits 20 bis 30 »m tiefe Riefen und Korrosionsnarben an den Gleitflächen führen bei den hohen Drücken zu Undichtigkeiten. Bei Instandsetzung der Stempel müssen daher solche Riefen und Narben durch Aufhonen beseitigt werden. Dem Aufhonen sind jedoch wegen der Schwächung der Rohrwandstärke Grenzen gesetzt. Bereits beim Aufhonen um mehr als 0,5 mm im Durchmesser bzw. einer Wandschwächung um mehr als 0,25 mm ist eine erneute bergbaubehördliche Zulassungsprüfung und eine Anpassung der Maße der Dichtungsnuten erforderlich. Ein Aufhonen um mehr als 1,0 mm würde bei den meisten bekannten Schildstempeln wegen der Wandschwächung eine Zulassung ausschließen. In der Praxis werden daher Stempelrohre mit Riefen oder Narben, die tiefer als 0,3 mm sind, verschrottet.
Die DE-C-39 04 644 beschreibt einen einstufigen Grubenstempel, bei dem sowohl das Zylinderrohr als auch die rohrförmige Kolbenstange aus einem Inliner sowie aus Übergangsstutzen bestehen, auf welche das Rohr bildende Faserbündel eines Verbundwerkstoffs gewickelt sind. Die Übergangsstutzen sind mit einem Außengewinde zur Verbindung mit einem Stempelfuß und einem Bundring versehen. Dieser Grubenstempel hat zwar eine lösbar befestigten Stempelfuß und erlaubt bei abgeschraubten Stempelfuß das Ein- und Ausschieben der Kolbenstange. Der Wickelaufbau des Zylinderrohres läßt jedoch eine Reparatur durch Aushonen überhaupt nicht zu. Aus der DE-B-1 098 889 und der DE-A-34 21 002 sind einstufige Grubenstempel mit einem aufgeschraubten Bodenverschluß bekannt, bei dem der Kolben von unter her in das in das Zylinderrohr eingeführt werden kann. Über die Ausbildung der Führungsbuchsen sind keine Angaben gemacht. Auch bei diesen Ausführungen fehlt ein Zwischenrohr, so daß der Fachmann keine Hinweise erhält, wie die Vielfalt der vorhandenen Schildstempel verringert und eine auch das Aushonen umfassende Instandsetzung verbessert werden kann.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen mehrstufigen hydraulischen Schreitausbau-Stempel mit einem dem Oberbegriff des Anspruchs 1 entsprechenden Aufbau derart auszubilden, daß er preiswert in der Herstellung ist, sich nachträglich einfach in die verschiedensten Schreitausbau-Schilde einbauen läßt, weniger reparaturanfällig ist und eine mehrfache Instandsetzung erlaubt.
Der erfindungsgemäß ausgebildete Schildstempel hat zunächst den Vorteil, daß für die bergbaubehördlich geforderten Ausbaustützkräfte nur wenige, z. B. fünf Baugrößen des Stempels benötigt werden. Er kann mit einem für den betreffenden Schild geeigneten Stempelfuß und -kopf versehen und in viele der vorhandenen Ausbauschilde eingebaut werden. Zu bevorraten sind daher nur noch die verschiedenen Stempelfüße und -köpfe, während alle übrigen Stempelteile Standardteile für die wenigen Baugrößen darstellen.
Die lösbare Befestigung des Stempelfußes und des Stempelkopfes hat weiterhin den Vorteil, daß die jeweils innenliegenden Bauteile durch die Fußöffnung der jeweils größeren Rohre montiert und demontierbar sind. Dadurch kann auf gesonderte, einführbare Buchsen, die den Ringraum abdichten und die Führungskräfte übertragen, ganz verzichtet werden. Vielmehr sind die der Führung dienenden Elemente als unmittelbarer Bestandteil des Außen- bzw. Zwischenrohres ausgebildet, wobei die Wanddicke des Rohrhalses so dimensioniert ist, daß die Nuten für die Führungsbänder, Dichtungen und Abstreifer im Rohrhals vorzugsweise in einer aus einem korrosionsbeständigen metallischen Werkstoff, z. B. eingeschweißter Bronze bestehenden Beschichtung ausgeführt sein können. Durch den Fortfall von häufig kaum lösbaren Führungsbuchsen wird die Montage und Demontage erleichtert. Da die Führungsbänder direkt in den Rohrhals des äußeren Rohres eingelegt sind, wird eine direktere Führung erzielt und die Lebensdauer der Stempel verlängert.
Die lösbare Verbindung des Stempelfußes, des Bodens und des Stempelkopfes schafft besonders günstige Voraussetzungen zum Honen, besonders wenn ein Freistich vor dem Endanschlag an den Rohrhälsen angebracht wird; das bisher notwendige Sacklochhonen wird vermieden. Die lösbare Verbindung des Stempelfußes, des Bodens und des Stempelkopfes kann verschieden ausgebildet sein. Zylindrische Schraubverbindungen und Steckverbindungen mit Sicherung über einen an sich bekannten in Umfangsnuten geführten Drahtstift sind möglich. Wegen des Festkorrodierens von zylindrischen Gewinden eignen sich am Stempelfuß und Stempelkopf konische Gewinde besser. In der Praxis bewährt sich das Anschweißen des Stempelbodens, weil das Abstechen des Bodens für die Demontage aufgrund entsprechender Wurzelnaht-Ausbildung sehr schnell geht und die gesamte Baugröße noch kleiner gehalten werden kann.
Aus der Kombination der lösbaren Befestigung von Stempelböden und -köpfen sowie des Verzichts auf Führungs- bzw. Abdichtbuchsen durch das Einarbeiten der Nute in die Rohrhälse wird eine Überdimensionierung der Wandstärke leichter möglich, die ein mehrfaches Aufhonen der Stempelrohre erlaubt. Wird z. B. zur Beseitigung einer Narbe oder Riefe von 0,5 mm Tiefe ein Aufhonen des Zylinderrohres von 1,0 mm notwendig, so ist bei einer Überdimensionierung der Wandstärke um mindestens 2,0 mm ein solches Aufhonen um jeweils 1,0 mm bedarfsweise viermal nacheinander möglich. Dies erspart dem Bergbaubetrieb erhebliche Kosten, da es kaum noch zu Verschrottungen von Rohren kommt, zumal wenn die Zulassungsprüfung gleich an der Reparaturversion - Originaldurchmesser + 4,0 mm - durchgeführt wird.
Zwei Ausführung der Erfindung sind in den Figuren 1 und 2 dargestellt.
Der in Fig. 1 dargestellte, teilweise geschnittene mehrstufige hydraulische Schildstempel besteht im wesentlichen aus einem Außenrohr 1, einem Zwischenrohr 2 und einer Kolbenstange 3. Das Außenrohr 1 ist mit einem lösbaren Stempelfuß 4 versehen, während das Zwischenrohr 2 einen lösbaren Boden 5 aufweist. Die Kolbenstange 3 ist mit einem lösbaren Stempelkopf 6 versehen.
Zur lösbaren Befestigung ist der Stempelfuß 4 mit einem Kragen 7 versehen, der durch ein konisches Gewinde 8 auf das Außenrohr 1 aufschraubbar ist. Durch eine kleine Verdrehung, gegebenenfalls mit Hilfe eines Schlages, läßt sich das konische Gewinde 8 relativ leicht lösen, auch wenn es korrodiert sein sollte. In ähnlicher Weise ist der Boden 5 im Zwischenrohr 2 befestigt. Dieser Boden 5 ist in Verbindung mit einem Kragen 9 als Kolben für das Zwischenrohr 2 ausgebildet. Der Kragen 9 ist mittels eines konischen Gewindes 10 auf das untere Ende des Zwischenrohres 2 aufgeschraubt. Schließlich ist auch der Stempelkopf 6 mittels eines konischen Gewindes 11 in das obere Ende der Kolbenstange 3 eingeschraubt.
In dem Hals des Außenrohres 1 und des Zwischenrohres 2 sind jeweils Nuten zur Aufnahme der Führungsbänder 14, der Dichtungen 16 und der Abstreifer 17 eingearbeitet. Die die Enden des Außenrohres 1 und des Zwischenrohres 2 bildenden Hälse 12 und 13 sind in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel aus fertigungstechnischen Gründen mittels der Schweißnähte 20 fest und unmittelbar mit den Rohren verbunden und bilden so durchgehende Stücke.
Die Hälse 12, 13 sind im Bereich der Nuten mit einer Beschichtung 15 aus einem korrosionsbeständigen metallischen Werkstoff, z. B. eingeschweißter Bronze, versehen.
Soll der Schildstempel repariert und demontiert werden, wird zunächst der Stempelfuß 4 vom Außenrohr 1 und der Stempelkopf von der Kolbenstange 3 abgeschraubt. Sodann läßt sich das Zwischenrohr 2 mit der Kolbenstange 3 durch die Bodenöffnung des Außenrohres 1 nach unten herausziehen. Anschließend wird der Boden 5 vom Zwischenrohr 2 abgeschraubt, so daß schließlich auch die Kolbenstange 3 durch die Bodenöffnung des Zwischenrohres 2 nach unten herausgezogen werden kann.
Die einzelnen Bauteile können dann aufgearbeitet werden, wobei praktisch nur Honarbeit am Außenrohr 1 und Mittelrohr 2 anfällt. Je nach Tiefe der vorgefundenen Narben in den Innenflächen kann bis zu der vorhandenen Überdimensionierung der Wandstärke aufgehont werden. Am zugehörigen Kolben werden Gegenmaßnahmen geschaffen, so daß die Dichtung leichte Vorspannung erhält und die Original-Führungstoleranzen wieder erreicht werden. Diese Maßnahmen sind in der Zeichnung nicht dargestellt.
Das in Fig. 2 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich im wesentlichen dadurch, daß der Stempelfuß 4 und das Außenrohr 1 mit einer Ringnut 22 versehen sind, wobei beide Ringnuten 22 im Deckungszustand einen gemeinsamen Ringkanal bilden, durch den ein beide Bauteile verbindender Drahtstift 23 geführt wird. Der Drahtstift 23 läßt sich für die Demontage aus dem Ringkanal herausziehen. Weiterhin unterscheidet sich das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 dadurch, daß der Stempelkopf 6 auf das Kopfende 24 der Kolbenstange 3 aufgesteckt und durch einen Bolzen gesichert ist. Alternativ kann der Stempelkopf 6 auch mittels eines zylinderförmigen Gewindes auf das Kopfende 24 aufgeschraubt sein.

Claims

Mehrstufiger hydraulischer Schildstempel bestehend aus einem mit einem Stempelfuß (4) versehenen Außenrohr (1), einer mit einem Stempelkopf (6) versehenen zentrischen Kolbenstange (3), einem mit einem Boden (5) versehenen Zwischenrohr (2) und am Kopfende des Außen- und Innenrohres (1 bzw. 2) angeordneten Führungselementen, dadurch gekennzeichnet, daß der Stempelfuß (4) und der Boden (5) und der Stempelkopf (6) lösbar am Außen- bzw. Zwischenrohr (1 bzw. 2) bzw. an der Kolbenstange (3) befestigt sind, das Zwischenrohr (2) und die Kolbenstange (3) durch die Bodenöffnungen der Außen- bzw. Zwischenrohre (1 bzw. 2) ein- und ausschiebbar ist, die Führungselemente unmittelbarer Bestandteil des Außen- bzw. Zwischenrohres (1 bzw. 2) sind und das Außen- und Zwischenrohr (1 bzw. 2) mit einer überdimensionierten, ein mehrfaches Abschleifen der Gleitflächen erlaubenden Wandstärke versehen ist.
Schildstempel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den Hälsen (12 bzw. 13) des Außen- und Zwischenrohres (1 bzw. 2) Ringnuten für Führungsringe (14), Dichtungen (16) und Abstreifer (17) vorgesehen sind.
Schildstempel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hälse (12 bzw. 13) des Außen- und Zwischenrohres (1 bzw. 2) im Bereich der Ringnuten mit einer Beschichtung (15) aus einem korrosionsbeständigen metallischen Werkstoff versehen sind.