DE1241390B - Hydraulischer Grubenstempel - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

E21d

Deutsche Kl.: 5 c-15/44

Nummer: 1241390

Aktenzeichen: G 27435 VI a/5 c

Anmeldetag: 3. Juli 1959

Auslegetag: 1. Juni 1967

Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Grubenstempel mit hydraulisch begrenztem Einsinkwiderstand während des Einschiebens auf eine bestimmte Höhe und erhöhter, mechanisch bestimmter Tragfähigkeit in eingeschobenem Zustand sowie weiterer Einschiebbarkeit zum Rauben.

Es sind hydraulische Grubenstempel bekannt, die nach einem bestimmten Einschubweg eine erhöhte Tragfähigkeit aufweisen. Bei einem Stempel dieser bekannten Bauart ist nach Zurücklegung eines Teil- «> abschnittes des gesamten Einschubweges der Verschluß eines vom Druckraum des Stempels abführenden Austrittskanals durch den Stempeloberteil vorgesehen. Hat ein Kolben die Öffnung eines Ventils des zylindrischen Unterstempels überfahren, wird der Stempel nahezu starr und kann nur durch öffnen eines weiteren Ventiles geraubt werden. Bei zusammengedrücktem Stempel wird das in eine Kammer gepreßte Bremsöl infolge des unvermeidlichen Spiels zwischen Kolben und Zylinder nur zu einem Teil wieder bei gespanntem oder geraubtem Stempel in eine Kammer zwischen einer Düsenplatte und einer Kolbenplatte zurückgesaugt, so daß weder der Belastungswert genau bestimmbar ist, bei dem das Ölpolster wirksam wird, noch derjenige, bei dem die Wirksamkeit des Ölpolsters aufhört. Infolgedessen ist die Gleichheit der Widerstandswerte bei sämtlichen in einem Streb verwendeten Stempeln zweifelhaft. Ferner bedarf es umständlicher Manipulationen, um das in der erwähnten Kammer befindliche, nicht zurückgesaugte Bremsöl z. B. nach dem Rauben des Stempels wieder in die andere Kammer zwischen Düsenplatte und Kolben zurückzubefördern, so daß sich der Stempel in der Praxis nicht durchsetzen konnte.

Bei einem anderen bekannten Stempel ist ein besonderes Sicherungselement erforderlich, das nachteiligerweise außerhalb der Stützvorrichtung angeordnet werden muß, weil nach Überschreiten einer bestimmten Druckstufe jeweils die in einen Durchflußkanal geschaltete und die Höhe der Druckstufe bestimmende Scheibe ersetzt werden muß. Hierzu ist es notwendig, stets einen Zylinder von einem Flansch zu lösen und bei mehreren hintereinandergeschalteten Druckstufenzylindern auch eine Leitung zwischen diesen zu trennen. Die Auswechslung der Scheiben ist zeitraubend und erfordert zusätzliche Kosten. Außerdem ist die Anordnung verhältnismäßig umständlich und mit Rücksicht auf den rauhen Betrieb unter Tage empfindlich.

Ferner ist ein hydraulischer Stempel mit zwei Tragfähigkeitsstufen bekannt, bei dem der senkrecht Hydraulischer Grubenstempel

Anmelder:

Gewerkschaft Eisenhütte Westfalia,
Wethmar bei Lünen

Als Erfinder benannt:
Dr.-Ing. Günther Dommann,
Erich Hoffmann, Altlünen

einschiebende Kolbenring ein Auslaßventil im Unterstempel überfährt und auf diese Weise einen allseitig abgeschlossenen ringförmigen Flüssigkeitsraum schafft, der theoretisch beliebig hoch belastet werden könnte. Tatsächlich wird jedoch die Dichtungsmanschette des Kolbenringes beim Überfahren des Überdruckventils durch den scharfen, dünnen Austrittsstrahl des hoch komprimierten Druckmediums unweigerlich zerstört, so daß dieser Stempel keinen Eingang in die Praxis finden konnte.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Entstehung von Undichtigkeiten bei der Bildung des oben erwähnten ringförmigen Druckraumes auszuschließen. Es wird angestrebt, daß dieser ringförmige Druckraum allseitig dicht abgeschlossen bleibt, so daß der hydraulische Stempel hinsichtlich der Tragkraft einem starren Stempel gleichzusetzen ist.

Gelöst wird diese Aufgabe nach der Erfindung dadurch, daß am Boden des Stempelunterteils ein in den Druckraum hineinragender, längsdurchbohrter Steuerkolben angeordnet ist, dem ein diesen Steuerkolben paßdicht aufnehmender Hohlraum im Kolben derart zugeordnet ist, daß nach dem Einfahren des Steuerkolbens in den Hohlraum zwei getrennte Druckräume, ein ringförmiger und ein zylindrischer innerhalb des Hohlraumes, entstehen, in deren Ablaßkanälen Überdruckventile unterschiedlichen Ansprechdruckes und/oder Sperrventile angeordnet sind.

Bei dieser Anordnung greift der Steuerkolben beim Einfahren des Kolbens paßdicht und rund umlaufend in den im Steuerkolben vorgesehenen Hohlraum ein, so daß hierdurch von vornherein die Möglichkeit ausgeschlossen ist, daß sich das hoch komprimierte Druckmedium an einer bestimmten Stelle punktförmig konzentriert und Teile der Paßflächen stärker beansprucht als andere Teile derselben. Auch wenn die ringflächenartig ausgebildete Paßfläche mit einer gummielastischen Dichtungsmanschette oder einem O-Ring ausgestattet sein sollte, wird dieser niemals

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punktförmig belastet, wie es bei dem zuletzt er- durch ein Sperrventil 19 dicht verschlossen, das als wähnten vorbekannten Stempel der Fall ist, bei dem Raubventil ausgebildet ist. An den Kanal 13 ist ein eine derartige Dichtungsmanschette im Sinne eines Überdruckventil 20 angeschlossen, dessen Belastungs-Schiebers ein Auslaßventil überfährt und naturgemäß feder 21 durch eine Schraube 22 auf einen bestimman dieser Stelle weitaus stärker beansprucht wird als 5 ten Druck eingestellt werden kann. Der Druck der an den übrigen Stellen der Dichtungsmanschette, die Feder 21 bestimmt die Auflastbarkeit des Stempels, etwas weiter von dem Auslaßventil entfernt sind. Der Wird bei ansteigendem Gebirgsdruck der Druck des technische Fortschritt der erfindungsgemäßen Lösung hydraulischen Mittels in dem zylindrischen Druckwird auch noch dadurch begründet und erklärbar, raum 15 oder in dem ringförmigen Druckraum 15 a daß die erfindungsgemäßen rund umlaufenden Paß- 10 so erhöht, daß der Druck der Feder 21 überschritten flächen zwei Druckräume voneinander trennen, die wird, so hebt das Ventil 20 sich von seinem Sitz ab. nur einen geringen Druckunterschied aufweisen. Die Infolgedessen kann ein Teil des Drucköls durch Höhe des jeweiligen Drucks in den beiden Druck- einen Kanal 53 austreten. Damit erfolgt eine enträumen läßt sich durch die Wahl der Absperrventile sprechende Entlastung und Verkürzung des Stembestimmen. Bei dem vorbekannten vergleichbaren i₅ pels. Hat sich der hydraulische Druck auf die einhydraulischen Stempel spritzt dagegen das im ring- gestellte Belastung der Feder 21 eingespielt, so förmigen Druckraum hoch komprimierte Druck- schließt sich das Ventil 20 sofort. Danach trägt der mittel durch das Auslaßventil im Unterstempel ins Stempel das Hangende weiter mit der gewollten Freie ab, so daß sich hieraus ein sehr großer Druck- Selbstspannung. Sinkt schließlich der Stempel so abfall ergibt, der die zerstörende Kraft des austre- _ao weit in sich zusammen, daß der Steuerkolben 16 tenden Flüssigkeitsstrahles erhöht. _m den Hohlraum 17 des Oberstempels eintritt, so

Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung kann das Drucköl zwar aus dem Hohlraum 17 noch

sind die beiden Ablaßkanäle über eine gemeinsame durch die Bohrung des Steuerkolbens 16 an dem

Leitung an einen Druckmittelsammelbehälter ange- Ventil 20 vorbei austreten. Da der Ablaßkanal 18 aus

schlossen. as dem ringförmigen Druckraum 15 a durch das Sperr-

Ferner wird im Rahmen der Erfindung vorge- ventil 19 verschlossen ist, wird das in dem ringför-

schlagen, daß bei abgesenktem Kolben und dicht migen Druckraum 15 a befindliche Drucköl einem

schließend in den Hohlraum des Kolbens eingreifen- theoretisch bis zu beliebiger Höhe ansteigenden

dem Steuerkolben, dessen Längsbohrung einen Ab- Druck ausgesetzt, ohne daß eine weitere Verkürzung

laßkanal bildet, während der andere Ablaßkanal im 30 des Stempels stattfindet. Soll der Stempel danach

Bereich einer Fußplatte aus dem im Zylinder gebil- geraubt werden, bedarf es nur der öffnung des Raub-

deten ringförmigen Druckraum nach außen führt. ventile 19. Danach strömt das Öl aus dem ringför-

Zweckmäßig ist ferner, daß zum Öffnen der jeweils migen Druckraum 15 a an dem wesentlich geringer

in einen der Ablaßkanäle geschalteten Überdruck- belasteten Ventil 20 vorbei durch den Abflußkanal

ventile Stößel dienen, die zwecks gemeinsamer Hand- 35 53 aus. Es wird auf diese Weise ein gewisser Nothub

betätigung miteinander gekuppelt sind. geschaffen, der ausreichend ist, um den Stempel

Vorteilhaft ist der nach einem bestimmten Ein- schnell und gefahrlos rauben zu können. Der Kanal

schubweg vom zylindrischen Druckraum abschalt- 13 könnte gegebenenfalls auch unter Umgehung des

bare Ablaßkanal durch ein zusätzliches, praktisch Überdruckventils 20 unmittelbar in dem Ölsammel-

unbelastetes Rückschlagventil mit dem anderen Ab- 40 behälter münden, damit der Stempeloberteil bei sei-

laßkanal für den Nothub des Stempels verbunden. nem Nothub keinen Gegendruck zu überwinden hat.

In der Zeichnung ist die Erfindung mit weiteren Gemäß Fig. 2 erfolgt die Füllung des zylindri-

Einzelheiten an Hand von drei schematisch in senk- sehen Druckraumes 15 über das Rückschlagventil 14

rechtem Querschnitt dargestellten Ausführungsbei- durch den Kanal 13, der im Boden des ringförmigen

spielen eines erfindungsgemäßen hydraulischen Gm- 45 Druckraumes 15 a mündet. Dieser Kanal ist durch

benstempels veranschaulicht, ein Überdruckventil 23, welches durch eine Feder 24

Gemäß Fig. 1 besteht der Stempel aus einem als belastet ist, mit einem Ablaßkanal 25 verbunden, der Zylinder ausgebildeten Unterteil 10 und einem KoI- den Zylinder 16 durchzieht. Der Kanal 25 ist durch ben U, der in den Unterteil 10 eingreift. Der Unter- ein Überdruckventil 26 verschlossen, welches durch teil ist durch eine Fußplatte 12 zum Liegenden hin 50 eine einstellbare Feder 27 belastet ist. Die Tragfähigverschlossen, die die erforderlichen Zufluß- und keit des Stempels wird durch die Einstellung der Ablaßkanäle sowie die notwendigen Armaturen auf- Feder 27 bestimmt. Bei geöffnetem Ventil 26 kann weist. Die Füllung des Stempels erfolgt durch einen das Drucköl durch eine Leitung 28 austreten. Der Kanal 13 über ein Rückschlagventil 14. Dieser Kanal Öffnungsdruck des Ventils 23,24 ist wesentlich höher mündet in einen zylindrischen Druckraum 15 bei 13 a 55 als der des Ventils 26, 27. Das Ventil 23, 24 ist an in der oberen Stirnfläche eines Steuerkolbens 16, der die Stelle des starren Sperrventils 19 nach F i g. 1 gein der Mitte der Fußplatte 12 aufragt. Der Kolben treten und dient gleichzeitig als Raubventil. Soll der 11 ist mit einem entsprechenden, nach unten offenen Stempel geraubt werden, so wird das Ventil 23 durch Hohlraum 17 versehen. Der Steuerkolben 16 und der einen Stößel 29 von seinem Sitz abgehoben. Die Hohlraum 17 sind so ausgebildet, daß sie bei ent- 60 unter hohem Druck in dem ringförmigen Druckraum sprechender Absenkung des Kolbens 11 dicht schlie- 15 β stehende Flüssigkeit strömt dann durch die Abßend ineinander geführt sind. Bei dieser Stellung des flußkanäle 13 und 15 über das Ventil 26,27 und die Kolbens wird zugleich ein den Steuerkolben 16 um- Leitung 28 ab. Damit auch in diesem Fall der Stemgebender ringförmiger Druckraum 15 β des Unter- pel bei seinem Nothub keinen Gegendruck zu Überteils nach oben hin abgesperrt. Dieser ringförmige 65 winden hat, ist der Stößel 29 für das Ventil 23 mit Druckraum steht durch einen Kanal 18 in der Fuß- einem zweiten Stößel 30 mechanisch gekuppelt, platte 12 mit dem Kanal 13 in Verbindung. Der durch den das Ventil 28 von seinem Sitz abgehoben Kanal 18 ist jedoch während des normalen Betriebes wird. Beim Niederdrücken der beiden Stößel 29 und

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30 kann also das Drucköl völlig ungehindert durch die Leitung 28 abfließen. Der Stempel verkürzt sich kurzfristig um den verbliebenen Nothub und kann daher schnell geraubt werden. Gemäß F i g. 3 ist die Füllung des Stempels durch einen Kanal 31 vorgesehen, in welchem ein Rückschlagventil 32 angeordnet ist. Bei zunehmender Belastung des Stempels durch den Druck des Hangenden entweicht das Öl durch den Abflußkanal 33, sobald der Druck einer Feder 34 überwunden werden kann, die ein Überdruckventil 35 belastet. Das Zusammendrücken des Stempels hört auf, wenn der untere ringförmig ausgebildete Kolbenteil den ringförmigen Druckraum 15 a des Stempelunterteils nach oben abschließt, der den Zylinder 16 umschließt. Dieser ringförmige Druckraum 15 a kann nur durch den Abflußkanal 36 entleert werden, in welchem das Überdruckventil 37 liegt. Dieses Ventil 37 ist durch eine harte Feder 38 belastet, die den Stempel nahezu unnachgiebig macht. Es ist noch eine ao Verbindung 39 vorgesehen, welche den Kanal 33 mit dem ringförmigen Druckraum 15 α verbindet. Das in diesem Kanal angeordnete und zu dem ringförmigen Druckraum 15 a öffnende Rückschlagventil 40 ist praktisch unbelastet. Dieses Ventil öffnet sich erst, wenn der Stempel geraubt werden soll. Zu diesem Zweck wird das Ventil 37 durch einen Stößel 41 von seinem Sitz abgehoben. Bei dieser Ausführung ist also im Gegensatz zu Fig. 2 zum Rauben die Betätigung nur des einen Stößels 41 erforderlich. Patentansprüche:

1. Hydraulischer Grubenstempel mit hydraulisch begrenztem Einsinkwiderstand während des Einschiebens auf eine bestimmte Höhe und erhöhter, mechanisch bestimmter Tragfähigkeit in eingeschobenem Zustand sowie weiterer Einschiebbarkeit zum Rauben, dadurch gekennzeichnet, daß am Boden (12) des Unterteils (10) ein in den Druckraum (15) hineinragender, längsdurchbohrter Steuerkolben (16) angeordnet ist, dem ein diesen Steuerkolben paßdicht aufnehmender Hohlraum (17) im Kolben (11) derart zugeordnet ist, daß nach dem Einfahren des Steuerkolbens in den Hohlraum zwei getrennte Druckräume, ein ringförmiger (15 a) und ein zylindrischer innerhalb des Hohlraumes, entstehen, in deren Ablaßkanälen (13, 25, 31, 33) Überdruckventile (23, 26, 35, 37) unterschiedlichen Ansprechdruckes und/oder Sperrventile (19) angeordnet sind.

2. Stempel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Ablaßkanäle (13 a, 18 bzw. 13, 25) über eine gemeinsame Leitung (28) an einen Druckmittelsammelbehälter angeschlossen sind.

3. Stempel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei abgesenktem Kolben (11) und dicht schließend in den Hohlraum (17) des Kolbens eingreifendem Steuerkolben (16) dessen Längsbohrung (13 a, 33) einen Ablaßkanal bildet, während der andere Ablaßkanal (13, 18, 36) im Bereich einer Fußplatte (12) aus dem von dem Zylinder gebildeten ringförmigen Druckraum (15 a) nach außen führt.

4. Stempel nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zum Öffnen der jeweils in einen der Ablaßkanäle (13,25) geschalteten Überdruckventile (23, 26) Stößel (29, 30) dienen, die zwecks gemeinsamer Handbetätigung miteinander gekuppelt sind.

5. Stempel nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der nach einem bestimmten Einschubweg vom zylindrischen Druckraum (15) abschaltbare Ablaßkanal (33) durch ein zusätzliches, praktisch unbelastetes Rückschlagventil (40) mit dem anderen Ablaßkanal (36) für den Nothub des Stempels verbunden ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 849 682, 899 483,
928 945;

deutsche Auslegeschrift Nr. 1000 315;
belgische Patentschrift Nr. 563 275.

Hierzr. 1 Blatt Zeichnungen

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