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Hydraulischer Stempel bzw. Stütze od. dgl., insbesondere
Grubenstempel
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dgl.,de Teil des Stempels bzw. der Stütze wird durch den die beiden Stempelteile flüssigkeitsdicht verbindenden flexiblen Balg ferner sehr wirksam gegen Korrosion und Verrosten geschützt, wobei es-insbesondere bei Verwendung von Wasser'als Druckflüssigkeit-ausserdem ohne weiteres möglich ist, die unmittelbar demDruckmittel ausgesetzten Stempelwandungen mit einem korrosionsfesten Schutzüberzug zu versehen, da diese Flächen nicht mehr die Funktion von Dichtungsflächen, die einer besonderen und sorgfältigen Bearbeitung bedürfen, zu erfüllen haben.
Der flüssigkeitsdichte Balg wird bei dieser nicht zum Stande der Technik gehörenden Bauart zweckmässig aus einem geeigneten, mit Gewebeeinlagen versehenen elastischen Werkstoff, beispielsweise aus Natur- oder Kunstkautschuk, aus Kunststoffen verschiedener Art oder aus deren Mischungen hergestellt, wobei er in solcher Weise ausgebildet ist, dass er vor allem die Abwälzbewegung mit der dabei erfolgenden Veränderung des Balgdurchmessers ohne weiteres auszuführen vermag. Eine Dehnbarkeit des flexiblen Balges in seiner Längsrichtung ist demgegenüber nicht oder nur in einem ganz geringen Masse erforderlich.
Während bei diesem nicht zum Stande der Technik gehörenden Stempel die parallel zum Innen- und Aussenstempel verlaufenden Längenabschnitte des flexiblen Balges durch den im Druckraum herrschenden Flüssigkeitsdruck gegen die Aussenwand des Innenstempels bzw. die Innenwand des Aussenstempels angepresst und hiedurch abgestützt werden, muss der Balg im Bereich der Umstülpung den auf ihn einwirkenden Flüssigkeitsdruckohne eine solche Abstützung aufnehmen.
Infolgedessen treten im Bereich des stulpenförmig gebogenen Längenabschnittes relativ grosse Beanspruchungen - insbesondere hohe Zug- und Biegebeanspruchungen-auf, die je nach Art des verwendeten Werkstoffes zu Ermüdungserscheinungen bzw. nach einergewissenBenutzungszeitsogarzurBildung von kleinen Rissen, Poren, Löchern od. dgl. führen können, die ein Undichtwerden des flexiblen Balges und damit dessen Unbrauchbarkeit zur Folge haben.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass sich diese Schwierigkeiten auf einfache Weise dadurch beseitigen lassen, dass der mit seinen Enden am Innen- und Aussenstempel befestigte flexible Balg eine
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abgestütztist, währendseineAussenflächeälteren Vorschlag der flexible Balg bis auf den Bereich der Umstülpung mit seiner Aussenfläche am Innen- und Aussenstempel abgestützt ist und auf seiner Innenfläche durch das Druckmittel beaufschlagt wird, was zu den vorstehend erwähnten starken Zug- und Biegebeanspruchungen im Bereich der Umstülpung führt, können bei dem erfindungsgemäss vorgeschlagenen Stempel derartige örtlich besonders hohe Zug- und Biegebeanspruchungen nicht eintreten,
weil der Innen-und Aussenstempel unter Verzicht auf die bei dem älteren Vorschlag vorgesehene Umstülpung unmittelbar verbindende flexible Balg etwa auf ganzer Länge mit seiner Innenfläche gegen den Innen-und/oder Aussenstempel zugeordnete Stützflächen abgestützt ist.
DurchdenimDruckraumherrscnendenFlüssigkeitsdruck, der im Gegensatz zu dem nicht vorveröffentlichten älteren Vorschlag die Aussenfläche des flexiblen Balges beaufschlagt, wird die Balginnenfläche gegen die Stützflächen des Innen-und/oder Aussenstempels angepresst, so dass die Belastung des flexiblen Balges durch den Flüssigkeitsdruck im wesentlichen nur zu Druckbeanspruchungen, jedoch zu keinen nennens- werten Zug- oder BIegebeanspruchungen führt.
Um sich der bei der Relativverschiebung der Stempelteile eintretenden Veränderung des Abstandes der Befestigungsstellen für den flexiblen Balg am innen- und Aussenstempel anpassen zu können, ist allerdings im Gegensatz zu dem älteren, nicht zum Stande der Technik gehörenden Vorschlag eine verhältnismässig grosse axiale Dehnbarkeit des Balges erforderlich, die sich jedoch bei Verwendung geeigneter elastischer Werkstoffe ohne weiteres gewährleisten lässt, u. zw. ohne dass unzulässig hohe Zugbeanspruchungen oder Ermüdungserscheinungen des Balgwerkstoffes zu befürchten sind.
Bei einer zweckmässigen Ausführungsform besitzt der flexible Balg eine etwa zylindrische oder rohrförmige, der Form und den Abmessungen der mit dem Innen-und/oder Aussenstempel verbundenen Stützflächen angepasste Ausbildung. Dies gilt insbesondere für die Innenfläche des flexiblen Balges, so dass diese Innenfläche nicht nur bei Druckmittelbeaufschlagung der Aussenfläche, sondern auch bei druckentlastetem Druckraum an den ihr zugeordneten Stützflächen anliegt bzw. diese mit geringem radialem Spiel umschliesst.
Ein weiterer Vorteil dieser Ausbildung des Stempels besteht darin, dass im wesentlichen nur die Innenwandung des Druckraumes sowie die Aussenfläche des flexiblen Balges mit dem Druckmittel in Berührung kommt, während der Innenstempel mindestens auf einem wesentlichen Teil seiner Aussenfläche durch den flexiblen Balg gegenüber dem Druckmittel abgeschirmt wird. Infolgedessen kann auch bei Verwendung vonkorrodierende Bestandteile enthaltendenDruckflüssigkeiten, beispielsweise Grubenwässern, die Anbringung von gegen Korrosion und/oder Rost schützenden Überzügen im wesentlichen auf die Innenwandung des Aussenstempels beschränkt werden.
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Ferner ist es zweckmässig, den flexiblen Balg mit seinen Randabschnitten an den inneren Enden des Innen- und Aussenstempels derart einzuspannen, dass er beim Einschieben des Innenstempels gedehntund beim Ausfahren des Innenstempels entspannt wird. Hiedurch ergibt sich der Vorteil, dass der flexible Balg bei ganz ausgefahrenem Innenstempel - beispielsweise nach Verspannen des Stempels zwischen Hangendem und Liegendem-ganz oder zumindest im wesentlichen entspannt ist, so dass der Balg im wesentlichen nur durch den auf seine Aussenfläche einwirkenden Druckflüssigkeitsdruck beansprucht wird.
Da - insbe- sonderebeihydraulischen Grubenstempeln-beiunter DruckmitteldruckstehendemDruckraum in der Regel nur ein geringes Einschieben des Innenstempels erfolgt, sind die bei gleichzeitiger Druckbeanspruchung des Balges erfolgenden Zug- und Dehnungsbeanspruchungen verhältnismässig so gering, so dass unzulässig hohe Beanspruchungen des Balgwerkstoffes, die zu einer Ermüdung oder Zerstörung desselben führen könnten, Sicherheit vermieden werden. Ein stärkeres oder vollständiges Einschieben des Innenstempels er- folgt demgegenüber-insbesondere bei Grubenstempeln-nur nach vorheriger Entlastung des Stempeldruckraumes, so dass stärkere Dehnungsbeanspruchungen des flexiblen Balges nur dann auftreten, wenn dessen Aussenfläche nicht vom Druckmitteldruck belastet ist.
Gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung besitzt der flexible Balg eine von beiden Randabschnitten zu seinem mittleren Längenbereich hin zunehmende Wandstärke. Da durch den im Druckraum herrschenden Flüssigkeitsdruck die Innenfläche des flexiblen Balges auf dem dem Innenstempel zugekehrten Längenbereich gegen eine mit dem Innenstempel verbundene Stützfläche und auf dem dem Aussenstempel zugekehrten Längenberblch gegen eine mit diesem verbundene Stützfläche angepresst wird, treten bei einem Einschieben des Innenstempels unter Last die relativ grössten Dehnungen des Rollbalgwerkstoffes und demzufolge die relativ grössten Zugbeanspruchungen in seinem mittleren Längenbereich auf, während diese Zugbeanspruchungen zu beiden Enden des Rollbalges hin kleiner werden.
Durch die vorstehend gekennzeichnete Ausbildung des flexiblen Balges ist dessen Wandstärke den in seinen verschiedenen Längenbereichen auftretenden Zugbeanspruchungen in vorteilhafter Weise angepasst.
Diedem Innenstempel zugeordnete Stützfläche wird zweckmässig durch dessen Aussenwandung gebildet, gegen die die Innenfläche des flexiblen Balges auf einem beim Einschieben des Innenstempels grösser werdenden Längenabschnitt abgestützt ist. Dagegen empfiehlt es sich, die dem Aussenstempel zugeordnete Stützfläche durch die Aussenwandung einer mit dem inneren Ende des Aussenstempels verbundenen Hülse zu bilden, die von der Innenwandung des Aussenstempels auf einem wesentlichen Teil ihrer Länge mit radialem Spiel umschlossen wird. Die Innenwandung dieser Hülse kann dabei gleichzeitig als Führung für den Innenstempel ausgebildet werden, wobei es sich in der Regel empfiehlt, die Führungshülse koaxial zum Aussenstempel anzuordnen und mit dem inneren Ende des Aussenstempels lösbar zu verbinden.
Die axiale Länge der Führungshülse wird dabei mindestens entsprechend dem Durchmesser des Innenstempels, vorzugsweise jedoch grösser, bemessen.
Durch die Verwendung einer derartigen Führungshülse hat man die Möglichkeit, der dem Aussenstempel zugeordneten Stützfläche für den flexiblen Balg jeweils die zweckmässigste Grösse zu geben und diese
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so gross zu machen, dass die imauszuwirken vermögen, so dass dieser nur geringe Beanspruchungen erfährt und in vielen Fällen keiner besonders verstärkten Ausbildung bedarf. Ausserdem bietet die Führungshülse eine sehr einfache und wirksame Möglichkeit, den Innenstempel innerhalb des Aussenstempels gegen Verkanten gesichert zu führen.
Dader flexible Balg beim Einschieben des Innenstempels unter Last, d. h. bei unter Druckmitteldruck stehendem Druckraum, im Bereich des dem äusseren Ende des Aussenstempels zugekehrten Endes der Früh- rungshülse die relativ grössten Zugbeanspruchungen erfährt, ist es zweckmässig, die Wandstärke des Balges in diesem Bereich relativ am grössten zu bemessen, während sie zu den beiden Balgenden hin vorzugsweise stetig abnehmen kann.
Um in diesem die relativ grösste Wandstärke besitzenden Längenbereich möglichst grosse Dehnungen des Balgwerkstoffes - beispielsweise auf das 4 bis 6-fache seiner Länge im entspannten Zustand - zu ermöglichen, ist es ferner zweckmässig, wenn der flexible Balg mindestens in seinem mittleren, die relativ grösste Wandstärke besitzenden Längenbereich unter Verzicht auf Gewebeeinlagen od. dgl. ausschliesslich aus einem elastischen Werkstoff grosser Dehnbarkeit besteht. Es ist jedoch auch möglich, den flexiblen Balg auf ganzer Länge aus einem derartigen hochelastischen Werkstoff herzustellen, wobei man gegebenenfalls völlig auf Gewebeeinlagen od. dgl. verzichten kann oder aber nur im Bereich der gegebenenfalls wulstartig verstärkt ausgebildeten Randabschnitte Versteifungseinlagen in Form von Drahtlitzen, Drahtkord od. dgl. vorsieht.
Gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung können die Innenfläche des flexiblen Balges und/oder
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AussenstempelSchmiermittel Verwendung finden. Um ein Austretendes Gleitmittels aus dem Ringraum 15 zu verhindern, ist bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel die Gleitfläche 14 mit einer Dichtung 18 versehen. Eine entsprechende Dichtung kann auch an der Gleitfläche 14a vorgesehen werden.
An das innere Ende des Innenstempels 1 ist eine Abschlussplatte la angeschweisst. Die Abschlussplatte la besitzt in ihrem äusseren Randbereich einen über ihre Stirnseite vorragenden ringförmigen Ansatz 19, auf dessen Innenseite eine Ausnehmung 20 für die Aufnahme des Randwulstes 3b des flexiblen Balges 3 vor- gesehen ist. Der dem Innenstempel j : zugekehrte Endabschnitt des Balges 3 umschliesst den ringförmigen
Ansatz 19 stulpenförmig und ist durch eine am innemen zende des Innenstempels 1 lösbar befestigte Klemm- platte 21 gegen den etwa ringförmigen Ansatz 19 verspannbar. Hiezu ist die Klemmplatte 21 an der Abschlussplatte la des Innenstempels 1 mittels einer koaxial zum Stempel angeordneten Spannschraube 22 befestigt.
Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel greift die Klemmplatte 21 mit einer etwa kegelstumpfmantelförmigen Klemmfläche 21a in den durch den ringförmigen Ansatz 19 des Innen- stempels 1 umschlossenen Ringraum ein, derart, dass der Randabschnitt 3b des flexiblen Balges 3 zwischen der Klemmfläche 21a und der Innenfläche 20 des ringförmigen Ansatzes 19 verspannbar ist.
Die Klemmplatte 21 besitzt einen etwa dem Innendurchmesser des Aussenstempels 2 entsprechenden
Aussendurchmesser und ist mit vorzugsweise mehreren Ausnehmungen 23 versehen, durch welche das Druckmittel aus dem unterhalb der Klemmplatte 21 liegenden Teil des Druckraumes 5 in den darüber be- findlichen, zwischen Innen- und Aussenstempei verbleibenden Ringraum 5a eintreten kann. Die Ausneh- mungen 23 können auch am Rand der Klemmplatte 21 vorgesehen werden, so dass sich in diesem Falle die Klemmplatte nur mit Teilabschnitten ihres Umfanges an der Innenwandung des Aussenstempels 2 führt.
Die Spannschraube 22 ist in dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel mit einer diese auf ganzer Länge durchsetzenden koaxialen Bohrung 24 versehen, so dass Druckflüssigkeit aus dem Druckraum 5 des Aussenstempels 2 auch in den Innenraum 1b des Innenstempels 1 eintreten kann und somit ausser dem Innenraum des Aussenstempels auch der gesamte Innenraum 1b des Innenstempels 1 als Druckraum dient.
Fernersind das innere Ende la des Innenstempels und das äussere Ende des Aussenstempels durch mindestens ein federndes Rückstellelement 25 verbunden, welches das Einschieben des Innenstempels 1 unter gleichzeitiger elastischer Dehnung des flexiblen Balges 3 erleichtern soll. Bei dem in der Zeichnung. dargestellten Ausführungsbeispiel besteht das federnde Rückstellelement aus einem elastischen Band 25 (z. B. aus Gummi), das vorzugsweise in mehreren Schlaufen über Querzapfen 26 geführt ist, die durch Halter 27 an der inneren Stirnfläche 2b des Aussenstempels und am inneren Ende des Innenstempels beispielsweise an der Spannschraube 22, befestigt sind. An Stelle eines derartigen elastischen Bandes kann beispielsweise auch eine Zugfeder oder ein sonstiges geeignetes federndes Rückstellelement verwendet werden.
An die Innenwandung des Aussenstempels 2 ist ferner ein Anschlagring 28 angeschweisst, der als Anschlag für die Klemmplatte 21 dient und dadurch die grösstmögliche Ausziehlänge des Stempels begrenzt.
Wie aus der Zeichnung ersichtlich, ist der flexible Balg 3 mit seiner Innenfläche etwa auf ganzer Länge gegen die Stützfläche 13 der Führungshülse 8 bzw. die als Stützfläche dienende Aussenwandung lc des Innenstempels 1 abgestützt. Der Balg 3 besitzt hiebei eine etwa rohrförmige Ausbildung und ist in seiner Form und seinen Abmessungen der Form und den Abmessungen der Stützflächen 13 bzw. 1c derart angepasst, dass die Innenfläche des Balges 3 auch bei druckentlastetem Druckraum 5, 5a an den Stützflächen 13 bzw. 1c anliegt.
Die Länge des flexiblen Balges 3 ist ferner so bemessen, dass er bei der in der Zeichnung dargestellten Stellung der beiden Stempelteile 1 bzw. 2, d. h. bei etwa ganz ausgeschobenem Innenstempel 1, ganz oder im wesentlichen entspannt ist, während er mit fortschreitendem Einschieben des Innenstempels leine zunehmende elastische Längsdehnung erfährt. Bei Verwendung geeigneter elastischer Werkstoffe für den flexiblen Balg 3 ist es ohne weiteres möglich, diesen auf das 2 bis 3-fache seiner Länge im entspannten Zustand zu dehnen, ohne dass unzulässig hohe Beanspruchungen des Balgwerkstoffes eintreten.
Der flexible Balg 3 besitzt ferner an dem dem inneren Ende des Aussenstempels zugekehrten Ende der Führungshülse 8 seine relativ grösste Wandstärke, die etwa dem 2 bis 3-fachen der Wandstärke im Bereich der beiderseitigen Endabschnitte des Balges 3 entspricht, so dass in dem Bereich, in dem bei dem Einschie- ben des Innenstempels unter Last, d. h. bei Druckbeaufschlagung der Aussenfläche des Balges 3, die relativ grössten Dehnungen und Zugbeanspruchungen auftreten, eine um das 2 bis 3-fache grössere Wandstärke zur Verfügung steht als in den Endabschnitten des Balges, die beim Einschieben des Innenstempels 1 unter Last nur relativ geringe Längsdehnungen erfahren.
Eine besondere Bearbeitung der Aussenfläche Ic des Innenstempels 1 ist in der Regel nicht erforderlich.
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