DE2703219A1

DE2703219A1 - Gewinnungswerkzeug, insbesondere fuer den untertagebergbau

Info

Publication number: DE2703219A1
Application number: DE19772703219
Authority: DE
Inventors: Reginal Andrew Phillips
Original assignee: Dobson Park Industries Ltd
Current assignee: Joy Global Industries Ltd
Priority date: 1976-01-29
Filing date: 1977-01-27
Publication date: 1977-08-04
Also published as: GB1581441A; JPS52113302A; FR2339735A1; US4256145A; ZA77260B

Description

PATENTANWALT BODE ■ POSTFACH 6140 ■ D -4030 RATINGEN 6 - HOSEL ■ TELEFON 02102-60001 · TELEX 8585166

G Io - 626

Dobson Park Industries Limited Dobson Park House, Colwick Industrial Estate, Colwick, Nottingham NG4 2BX, England

Gewinnungswerkzeug, insbesondere für den Untertagebergbau

Die Erfindung betrifft ein druckmittelbetriebenes schlagendes Gewinnungswerkzeug, insbesondere für den Untertagebergbau.

Mit derartigen Werkzeugen wird im Untertagebergbau oder im Steinbruch Material aus festen Formationen herausgebrochen.

In der Regel werden derartige schlagende Gewinnungswerkzeuge mit einem Druckmittel betrieben, das auf eine hin- und hergehende Kolben- und Hammeranordnung einwirkt und einen Meißel oder ein anderes schlagendes Werkzeug zum Herausbrechen antreibt. Eine bevorzugte Ausführungsform eines solchen Werkzeuges ist in der GB-PS 1.356.O22 beschrieben und weist einen Antriebskolben auf, der zur Ausführung des Arbeitshubes mit einem kompressiblen, d.h. gasförmigen, Druckmedium und zur Ausführung des Rückhubes mit einem inkompressiblen, d.h. flüssigen, Druckmedium beaufschlagt wird, wobei ein Druckerfassungssystem mit einem Vorsteuerventil vorgesehen ist, welches ein Hauptventil steuert, über das seinerseits das inkompressible Druckmedium zugeführt wird. Wie auch bei anderen Arten von druckmittelbetriebenen Schlagwerkzeugen

- 2

709831/0711

2 7 η 3 21 9

PATENTANWALT BODE ■ POSTFACH 6140 · D - 4030 RATINGEN 6 · HOSEL · TELEFON 02102-60001 · TELEX 85851«

treten als Folge der Arbeitsweise des Werkzeuges Druckstöße im Druckmedium auf, die zu Schwierigkeiten im Hinblick auf die Führung der Flüssigkeit bei Verwendung flexibler Schläuche führen, die dazu neigen, nach einer gewissen Betriebszeit zu platzen. Darüber hinaus verursachen schnelle Biegungen der Schläuche als Folge der Druckstöße relativ zu oder sogar zusammen mit den damit verbundenen Anschlüssen Brüche und Leckagen bei oder in der Nähe der Anschlußkupplungen, von denen erwartet wird, daß sie flüssigkeitsdicht sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, diese Schwierigkeiten zu beheben und die Druckstöße zu dämpfen, insbesondere am Gewinnungswerkzeug selbst.

Diese Aufgabe wird gelöst mit einem Gewinnungswerkzeug der eingangs beschriebenen Gattung, das gekennzeichnet ist durch eine direkt mit dem Druckmittelzufluß oder dem Druckmittelabfluß des Gewinnungswerkzeuges verbundene Einrichtungen zum Dämpfen von Druckstößen des Druckmittels.

Vorzugsweise ist die Einrichtung zum Dämpfen der Druckstöße an das Werkzeug über starre Kanäle gekuppelt und so ausgelegt, daß sie direkt am Werkzeug befestigt werden kann, insbesondere an einem Verbindungsblock,der auch Anschlüsse für den Druckmittelzufluß und/oder den Druckmittelabfluß zum bzw. vom Werkzeug, insbesondere zu einem Hauptventil aufweist und der auch die Druckstöße als Folge des Werkzeugbetriebes aufnimmt.

Es können gesonderte Einrichtungen zum Dämpfen von Druckstößen einerseits für den Zufluß und andererseits für den Abfluß einer Hydraulikflüssigkeit vorgesehen werden, die +) oder mehrere

709831/071 1

ORIGINAL INSPECTED PATENTANWALT BODE - POSTFACH 6140 ■ D - 4030 RATINGEN 6 - HDSEL ■ TELEFON 02102-60001 · TELEX 8585166

sich auch in einem einzigen Körper oder Block anordnen
lassen. Die Einrichtung zum Dämpfen mit einer zugeordneten Speicheranordnung kann an einem Verbindungsblock unmittelbar neben dem Hauptventil befestigt und mit diesem direkt gekoppelt sein. Andererseits können Speicheranordnungen, die in einem gemeinsamen Körper zusammengefaßt sind oder nicht, am Werkzeug an einer anderen, relativ entfernten
Stelle mit starren, vorzugsweise aus Stahl bestehenden,
Hochleistungsrohrleitungen zwischen dem Werkzeug und dem Hauptventil oder zwischen zugeordneten Verbindungsblöcken befestigt sein.

Durch die Erfindung lassen sich auch die Strömungseigenschaften dadurch verbessern, daß Speicherenergie für den Rückhub eines schlagenden Werkzeugs, wie es oben beschrieben worden ist, nutzbar gemacht wird und daß ein
Raum zur Verfügung gestellt wird, der die von einem Kolben beim RUckhub verdrängte Flüssigkeit aufnimmt. Damit ergibt sich insbesondere eine vorteilhafte Speicherkapazität bei Pumpen mit geringem Volumen.

Vorzugsweise weist die Speicheranordnung einen hohlen Kolben auf, der auf der von Druckmittelstößen beaufschlagten Seite geschlossen ist und sich zu einer Kammer für das kompressible Druckmedium, das einen bestimmten, vorzugsweise veränderlichen Druck aufweist, öffnet, wobei der Kolben unter der Wirkung der Druckstöße gegen das kompressible Druckmedium beweglich ist.

Zweckmäßig ist bei einer derartigen Speicheranordnung der Kolben abgedichtet in einem Zylinder angeordnet und weist einen gewölbten Kolbenboden oder Kopf am offenen Ende des

-H-

709831/071 1

ORIGINAL INSPECTED

2 7 η 3

PATENTANWALT BODE · POSTFACH 6140 · D -4030 RATINGEN 6 - HOSEL · TELEFON 02102-60001 · TELEX 858516«

Zylinders auf, das mit dem von Druckstößen beaufschlagten Druckmittel in Verbindung steht, während das andere Ende des Zylinders geschlossen ist und eine Einrichtung für die Zufuhr von Gas aufweist, z. B. .ein leicht lösbares abgedichtetes Druckventil. Der Zylinder wird vorzugsweise als Ganzes an einem Verbindungsblock befestigt, der einen Kanal für die von Druckstößen beaufschlagte Druckflüssigkeit aufweist, wobei die Verbindung durch Gewindeschrauben hergestellt werden kann. In diesem Fall kann der Verbindungsblock selbst dazu dienen, die Bewegung des Kolbens in der Speicheranordnung unter der Wirkung des Gasdruckes zu begrenzen.

Es versteht sich,daß auch andere Arten von Kolbenabdichtungen in der Praxis möglich sind, z.B. eine stopfbuchsenartige Anordnung.

Der Kolben der Speicheranordnung kann mit dem Arbeitsmedium direkt in Verbindung stehen, wobei der Zufluß oder der Abfluß unter einem Winkel herangeführt sind, oder er kann an eine Zweigleitung angeschlossen sein, die von einem im wesentlichen geraden Kanal im Verbindungsblock als Zufluß oder Abfluß abzweigt.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles erläutert; es zeigen:

Fig. 1 schematisch ein schlagendes Gewinnungswerkzeug, wie es im einzelnen in der GB-PS 1 356 o22 beschrieben ist,

Fig. 2 eine an einem Gewinnungswerkzeug nach Fig. 1 befestigte Speicheranordnung,

709831/0711

2 7 η 3 21 9

PATENTANWALT BODE ■ POSTFACH 6140 ■ D -4030 RATINGEN 6 - HOSEL ■ TELEFON 02102-60001 ■ TELEX 8585166

Fig. 3 eine Ansicht in Richtung des Pfeils A auf den Gegenstand nach Fig. 2 und

Fig. U einen Schnitt durch die Speicheranordnung nach Fig. 2.

Das in Fig. 1 dargestellte schlagende Gewinnungswerkzeug weist einen Meißel Io auf, der in einer Gleitführung axial verschieblich in einem vorderen Gehäuseteil 11 gehalten ist sowie von einer Kolben/Hammer-Anordnung mit zugeordneten Ventilen in einem Hauptgehäuse 12 angetrieben wird. Insbesondere wird ein inkompressibles Druckmedium über ein Hauptventil 13 zugeführt, um die Kolben/Hammer-Anordnung vom Meißel Io gegen die Wirkung eines kompressiblen Druckmediums in einem hinteren Gehäuseteil IU zurückzudrängen, bis darin ein vorgegebener Druck erreicht ist, wonach das inkompressible Medium abfließt und die Kolben/Hammer-Anordnung durch Expansion des kompressiblen Druckmediums nach vorn getrieben wird. Wie in der obengenannten Patentschrift angegeben, wird das hochbelastete Hauptventil 13 vorzugsweise durch ein Vorsteuerventil 15 angesteuert, das wesentlich weniger belastet ist.

Das Hauptventil 13 und das Vorsteuerventil 15 sind direkt an das Hauptgehäuse 12 angeschlossen und stehen mit dem das Werkzeug antreibenden Kolben über Kanäle im Hauptgehäuse 12 in Verbindung. Wie in Fig. 2 dargestellt, ist eine Speicheranordnung 2o direkt mit dem Hauptventil 15 verbunden. Am besten erkennt man aus Fig. 3, daß diese Speicheranordnung 2o zwei gesonderte Speicher 21 und 2 2 aufweist, die an einem Verbindungsblock 23 befestigt sind, der gesonderte Anschlüsse 24 und 25 für Zufluß- bzw. Abflußleitungen aufweist.

709831/0711

27Π3219

PATENTANWALT BODE - POSTFACH 6140 · D - 4030 RATINGEN 6 - HDSEL · TELEFON 02102-60001 - TELEX 8585166

Die in Fig. 4 dargestellte bevorzugte Ausführungsform eines Speichers weist einen Zylinder 3o mit einem rohrförmigen Teil 31 auf,das einen Kolben 32 aufnimmt und an einem Ende offen ist, während das andere Ende mit einem Deckel 34 geschlossen ist, der daran z.B. durch eine Schweißung 35 befestigt ist. Der Zylinder weist außen eine Nut 36 für eine Dichtung auf, die in der Nähe des offenen Endes 33 angeordnet ist, wo der Zylinder einen geringeren Außendurchmesser besitzt, verglichen mit dem benachbarten Gewindeabschnitt 37, der in eine entsprechende Gewindebohrung 38 des Verbindungsblocks 23 einfaßt, die in einen vorzugsweise nach innen konisch verjüngten Teil 39 übergeht, gegen dessen Wandung eine Dichtung 4o in der Nut 36 abdichtet. Eine Befestigungsmutter Ul und eine flache Unterlegscheibe 42 sind auf den Gewindeabschnitt 37 angeordnet und wirken mit dem Verbindungsblock 23 zur Befestigung des Speichers zusammen.

Das offene Ende 3 3 des Zylinders steht in unmittelbarer Verbindung mit einer Blindbohrung 4 3 von verhältnismäßig kleinem Durchmesser, in die eine durchgeh ide Bohrung 44 vom Anschluß 22 mündet und die eine Schulter 46 zur Begrenzung der Kolbenbewegung bildet.

Der Kolben weist eine seitlich abgeschrägte ringförmige Stirnfläche 47 auf, die mit der Schuler 46 zusammenwirkt und an die ein gewölbter Kopf 48 anschließt, der von der hydraulischen Druckflüssigkeit beaufschlagt ist. Eine im wesentliche zylindrische Schürze 49 des Kolbens weist zwei Umfangsnuten zur Aufnahme von Dichtungsringen 5o und 51 auf. Der Deckel 34 des Zylinders hat eine zentrale Bohrung 52 mit einem Gewinde, mit dem ein Rückschlagventil 53, z.B.in eine Ausnehmung 54 befestigt ist sowie einei Entlüftungskanal 55, der mit einem

709831/071 1

27Π3219

PATENTANWALT BODE ■ POSTFACH 6140 ■ D -4030 RATINGEN 6 - HDSEL · TELEFON 02102-60001 ■ TELEX 8585166

Entlüftungsventil für hydraulische Flüssigkeit, die während des Betriebes durch die Kolbendichtungen sickern kann, abgeschlossen ist.

Während des Betriebes wird der geschlossenen Kammer 57, die vom Kolbeninneren und dem Deckel 3·4 begrenzt wird, über das Rückschlagventil 53 das gewünschte Gas, normalerweise Stickstoff oder ein anderes Inertgas, mit einem Druck zugeführt, der ausreicht, um Druckstöße im hydraulischen Druckmedium zu absorbieren.

In Fig. 3 ist das rückwärtige Gehäuseteil 14 des Gewinnungswerkzeuges mit einem Einstellventil 6o dargestellt, das zum Einstellen des Druckes des kompressiblen Mediums zun Antrieb des Hammers dient. Dadurch wird die Zeitspanne zwischen Schlagen gesteuert bei einer gegebenen Einstellung der Drucksteuerung des Vorsteuerventils und damit auch des Kauptventils. Eine solche Steuerung durch Druckeinstellung wird effektiver durch Verwendung der Speicher nach der Erfindung, denn bisher überlagerten Eigenresonanzen der Werkzeugteile die angestrebte Druckeinstellung so, daß anstelle einer vollen Schlagleistung bei wesentlich verschiedenen Frequenzen unterschiedliche Schlagleistungen bei oder in der Nähe der Eigenfrequenzen erhalten wurden.

Es liegt im Rahmen der Erfindung, einzelne Teile des beschriebenen Aufbaus zu verändern, ohne daß ihre Funktion verändert wird, das betrifft z.B. die Dichtungen, die Anordnung und relativen Abmessungen der das Druckmedium führenden Bohrungen und der Speicher im Verbindungsblock sowie Gestalt und Ausbildung des Kolbens. Beispielsweise kann der Speicher mit dem das hydraulische Druckmedium zum Hauptventil führenden Kanal

709831/0711

PATENTANWALT BODE · POSTFACH 6140 · D - 4030 RATINGEN 6 - HOSEL · TELEFON 02102-60001 · TELEX 8585166

*- 44

fluchten und es kann davon unter einem Winkel ein Kanal derartig abgezweigt sein, daß die Druckimpulse direkt auf den Kolben im Speicher treffen. Ferner können die relativen Durchmesser des Speichers und des Druckmittelzuflusses bzw. -abflusses im Verbindungsblock geändert werden. Darüber hinaus kann der Kopf oder sogar der gesamte Kolben aus einem nachgiebigen Material hergestellt werden, der, falls gewünscht, so angeordnet werden kann, daß das flexible Material als eine deformierbare Membran wirkt, die, falls gewünscht, auch nachgiebig sein kann.

- Patentansprüche -

709831/0711

Claims

PATENTANWALT BODE · POSTFACH 6140 · D -4030 RATINGEN 6 - HOSEL · TELEFON 02102-60001 · TELEX 8585166

G Io - 626 Patentansprüche:

Druckmittelbetriebenes schlagendes Gewinnungswerkzeug, insbesondere für den Untertagebergbau, gekennzeichnet durch eine oder mehrere direkt mit dom Druckmittelzufluß (2t) und/oder dem Druckmittelabfluß (2 5) des Gewinnungswerkzeuges verbundenen Einrichtungen (2o) zum Dämpfen von Druckstößen des Druckmittels.

2. Gewinnungswerkzeug nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet , daß die Einrichtung (2o) zum Dämpfen mit dm Werkzeug über starre druckmittelführende Kanäle gekoppelt ist.

3. Gewinnungswerkzeug nach Anspruch 2,dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung(2o) zum Dämpfen am Werkzeug über einen Verbindungsblock (23) befestigt ist, der auch Anschlüsse (24,25) für den Druckmittelzufluß und/oder den Druckmittelabfluß aufweist.

4. Gewinnungswerkzeüg nach Anspruch 3,dadurch gekennzeichnet , daß der Verbindungsblock (23) unmittelbar neben einem Hauptventil (13) des Werkzeuges angeordnet ist.

5. Gewinnungswerkzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (2o) zum Dämpfen wenigstens einen Speicher (21,22) für das Druckmittel aufweist.

- Io -

709831/0711

ORIGINAL INSPECTED

2 7 U . i

PATENTANWALT BODE ■ POSTFACH 6140 ■ D -4030 RATINGEN 6 ■ HOSEL ■ TELEFON 02102-00001 · TELEX 8585106

6. Gewinnungswerkzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Speicher (21, 22) einen hohlen Kolben (32) aufweisen, der zum von Druckstößen beaufschlagten Druckmittel hin geschlossen ist und sich zu einer Kammer (57) hin öffnet, die ein kompressibles Druckmittel mit einem vorgegebenen Druck enthält, so daß der Kolben (32)durch die Druckstöße gegen das kompressible Druckmittel bewegt wird.

7. Gewinnungswerkzeug nach Anspruch 6,dadurch gekennzeichnet , daß der Druck des kompressiblen Druckmittels veränderbar ist.

8. Gewinnungswerkzeug nach Anspruch 6 oder 7 ,dadurch gekennzeichnet , daß der Kolben (32) abgedichtet in einem Zylinder (3o) angeordnet ist und einen gewölbten Kopf (H8) aufweist, der zum offenen Ende (33) des Zylinders (3o) weist, das mit dem von Druckstößen beaufschlagten Druckmittel in Verbindung steht, während das andere Ende des Zylinders (3o) geschlossen und mit einer Einrichtung (53)zum Zuführen von Gas versehen ist.

9. Gewinnungswerkzeug nach Anspruch 8, d a du r c h gekennzeichnet , daß die Einrichtung zum Zuführen von Gas aus einem Rückschlagventil (53) besteht.

Io. Gewinnungswerkzeug nach einem der Ansprüche 6 - 9, d a durch gekennzeichnet, daß der oder die Zylinder (3o) als Ganzes am Verbindungsblock (23) befestigt sind, der Kanäle für das von Druckstößen beaufschlagte Arbeitsmittel aufweist und zir Begrenzung der Kolbenbewegung im Speicher (21,22) unter der Wirkung des Gasdruckes dient.

- 11 -

709831/0711

27Π3219

PATENTANWALT BODE ■ POSTFACH 6140 · D -40» RATINGEN 6 - MOSEL · TELEFON 02102-60001 · TELEX 65B5166

11. Gewinnungswerkzeug nach Anspruch Io, dadurch gekennzeichnet , daß der Kolben (32) im Speicher unmittelbar dem von Druckstößen beaufschlagten Druckmittel ausgesetzt ist.

12. Gewinnungswerkzeug nach Anspruch Io, dadurch gekennzeichnet , daß der Kolben (32) im Speicher über eine Zweigleitung von einem im wesentlichen geraden Kanal im Verbindungsblock (23) mit dem Druckmittel in Verbindung steht.

VII/st

709831/0711