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Zweiteiliger Grubenstempel Ein Ersatz hölzerner Stempel durch eiserne
Grubenstempel ist in vielen Fällen deswegen- nicht erfolgt, weil mit der Erhöhung
der Tragfähigkeit eiserner Grubenstempel auch ihr Gewicht zunimmt und .infolgedessen
das Hantieren mit den eisernen Stempeln zu beschwerlich ist. Es ergibt sich daher
die Forderung., einen eisernen Stempel mit erhöhter Tragfähigkeit (Knickgrenze)
und möglichst geringem Eigengewicht herzustellen.
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Zur Zeit sind vornehmlich U- und T-Profile für die Stempelteile in
Gebrauch, weil sich an diesen die einen Roibungsschluß bewirkenden Schlösser bzw.
die Bremsflächen am leichtesten anbringen lassen. An sich müäte ein rohrförmiger
Querschnitt die gleiche Tragfähigkeit bei geringerem Gesamtgewicht ergeben, jedoch
ist es bisher nicht gelungen, einen Stempel mit rohrförmigem Querschnitt so auszubilden,
daß die Klemmkraft, mit der der Oberstempel vom Schloß festgehalten wird, gleichmäßig
über .den Kreisumfang verteilt wird. Sobald diese Kraft einseitig oder ungleichmäßig
wirkt, werden auch die senkrechten Kräfte ungleichmäßig aufgenommen, d. h. der Vorteil
des Rohrprofils kann nicht voll ausgenutzt werden.
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Es ist ein Stempel bekanntgeworden, bei dem Oberstempel und Unterstempel
als ineinander gleitende zylindrische Rohre ausgebildet sind. Ein Schellenband drückt
dabei das geschlitzte obere Ende
des Unterstempels auf die Wandung
des in demselben gleitenden Oberstempels. Das Schellenband ist an seinen Enden mit
vorstehenden Laschen versehen, durch deren Zusammendrücken das Schellenband gespannt
wird. Das Spannen erfolgt mittels eines durch die Laschen gesteckten, mit einem
Schlitz versehenen Spanngliedes dadurch, daß in den Schlitz ein Keil hineingetrieben
wird, der die Klauen zusammendrückt. Der den Reibungsschluß bewirkende Ring (das
Schellenband) hat bei dieser bekannten Konstruktion einen senkrechten Ouerschnitt,
der von den Enden des Ringes, an denen die Laschen angesetzt sind, nach der Mitte
zu bei gleichbleibender Höhe an Dicke stetig abnimmt. Diese Art der Stempel hat
sich im Grubenbetrieb nicht bewährt, weil bei dieser Ringform eine ungleichmäßige
Verteilung der Andrückkräfte stattfindet und die Reibungsziffer der Bewegung der
aufeinander gleitenden Stempelteile gegenüber der Reibungsziffer der Ruhe wesentlich
niedriger war.
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Das Ziel der Erfindung ist, aufbauend auf den bekannten Konstruktionselementen
dieses Stempels (dem Rohrquerschnitt der ineinander gleitenden Ober- und Unterstempel,
dem Klemmring, der durch an seinen Enden befindliche Laschen vorzugsweise mittels
eines im Schlitz eines Spannbügels eingetriebenen Keiles gespannt wird), einen Stempel
zu schaffen, dessen Gewicht gegenüber den bekannten Konstruktionen geringer ist.
Ein wesentliches Merkmal des Erfindungsgegenstandes ist die besondere bauliche Gestaltung
des Klemmringes, der als eine mit Laschen versehene Ringmanschette zum Festhalten
des Oberstempels am Stempel angeordnet ist. Beim Spannen des Klemmringes werden
an den Enden desselben Kräfte ausgeübt, die durch den Ring in radial gerichtete
Teilkräfte aufgelöst werden, und wobei ein Teil der Kräfte zum elastischen Verformen
des Ringes selbst benutzt wird. Es kommt nun darauf an, daß beim Spannen des Ringes
dieser stets die Kreisform beibehält, da nur in diesem Falle der (Querschnitt des
Stempels gleichförmig belastet ist, und die Gefahr einer Knickung vor Erreichen
der Tragfähigkeit vermieden wird; nur im vorstehenden Fall wird mit geringstem Kraftaufwand
und bei geringstem Gewicht des Ringes eine bestimmte Klemmwirkung erzielt.
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Gemäß der Erfindung wird diese Wirkung erreicht, indem der Ouerschnitt
des Klemmringes von den verlängerten F_nden beginnend nach innen hin in Richtung
der den Enden gegenüberliegenden Seite, im Sinne eines Trägers gleicher Festigkeit,
stetig zunimmt. Es ist bezeichnend, daß bei dem obenerwähnten vorbekannten Stempel
gerade der umgekehrte Weg gegangen worden ist, indem der Ouerschnitt von den Enden
nach der Mitte zu im i-Duerschnitt abnimmt; ein solcher Stempel führt zu völlig
ungleichförmigen Belastungen der einzelnen Umfangteile und würde erheblich höhere
Kräfte an den Enden des Ringes erfordern, um alle Ringteile zur Anlage zu bringen.
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Der Klemmring, welcher den Oberstempel umschließt, kann auf das obere
Ende des Unterstempels aufgesetzt sein. Der Unterstempel kann im oberen Teil aber
auch geschlitzt sein und der Klemmring kann diesen geschlitzten Teil des Unterstempels
gegen den Oberstempel drücken. Zwischen den Oberstempel und den klemmend auf ihn
einwirkenden und ihn umschließenden Teil (Unterstempel oder Klemmring) wird ein
Reibbelag eingefügt, welcher den Vorzug hat, daß der Reibungskoeffizient .der Ruhe
etwa derselbe ist wie der Reibungskoeffizient der Bewegung.
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Um den Klemmring unverlierbar mit den übrigen Stempelteilen zu verbinden,
steht dieser gemäß der weiteren Erfindung auf dem Unterstempel auf und wird in Konsolen
gehalten, die unterhalb des Ringes am Unterstempel angeordnet sind und sich über
dessen Umfang mit solchem Abstand verteilen, daß der- Ring mit hakenartigen Ansätzen
von oben zwischen die Konsolen geschoben und beim Drehen um die Stempelachse mittels
dieser Ansätze in die Konsolen geschoben werden kann. Dabei können :die Aussparungen
der Konsolen und die Ansätze derart mit Schrägflächen ausgerüstet sein, daß beim
Drehen des Ringes ein Festkeilen stattfindet. Wird der Ring durch eine Verriegelung
in dieser Stellung gehalten, so ist er damit unverlierbar mit dem Unterteil verbunden.
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Bei einem zweiteiligen Grubenstempel, bei dem ein gegenüber .dem Unterstempel
längs unverschiebliches Klemmorgan mittels eines Ringes gegen den Oberstempel angepreßt
wird, ist bereits vorgeschlagen, worden, den Klemmring nach vorherigem elastischen
Aufweiten derart auf den Oberstempel aufzuspannen, daß die für die normale Belastung
des Stempels erforderliche Klemmkraft von dem Ring in Form einer Eigenfederung ausgeübt
wird; das Lösen des Stempels erfolgt so, daß der Klemmring über die ihm bereits
erteilte Spannung hinaus noch aufgeweitet wird, so daß er den Oberstempel freigibt.
Dieser Gedanke, der durch ' die elastische Verformung ausgeübten Klemmkraft kann
für die leichte Bedienung des Stempels gemäß der Erfindung in der Weise ausgenutzt
werden, daß die Aufweitung zwar nicht dasjenige Maß hat, das die der vollen Belastung
entsprechende Klemmkraft erzeugt; daß aber die dem Klemmring innewohnende Federspannung
eine solche ist, daß er den Oberstempel mit der ihm beim Setzen erteilten Last festhält
und das Lösen des Stempels durch weiteres federndes Aufweiten des Ringes erfolgen
kann, während zur Erzielung der höchsten dem Stempel zugemuteten Tragfähigkeit der
bereits federnd auf dem Oberstempel sitzende Ring durch weiteres Zusammenziehen
seiner Enden gespannt wird. Das Spannstück, welches durch die Laschen an den Enden
des Klemmringes greift, legt sich mit seinem Kopf vor die Außenwand der einen Lasche
und hat einen vorzugsweise senkrechten Schlitz, der sich sowohl über den zwischen
den Laschen liegenden Teil des Spannstückes als auch über die Außenwand der anderen
Lasche erstreckt. Durch Eintreiben eines Keiles zwischen die beiden Laschen ist
der Klemmring in solchem Maße aufgeweitet, daß er sich vom
Oberstempel
abhebt. Beim Setzen des Stempels wird der Keil herausgeschlagen, .wodurch der Klemmring
sich zusammenzieht und vermöge der ihm innewohnenden Federkraft den Oberstempel
festhält. Der aus dem mittleren Teil des Schlitzes herausgezogene Keil wird nun
in den äußeren Teil des Schlitzes eingeführt und drückt dabei die beiden Laschen
gegeneinander, wodurch der Klemmring gespannt wird.
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Das Abtreiben des Ringes kann vorzugsweise durch einen in senkrechter
Richtung beweglichen keil erfolgen. Um ein Verdrehen des Spannstückes im Betrieb
auszuschließen, kann der Querschnitt des Spannstückes und der dasselbe umschließenden
Üffnungen in den Laschen entsprechend ausgebildet sein. ,Jedenfalls darf er nicht
axial symmetrisch sein, vorzugsweise wird in diesem Falle ein rechteckiger oder
quadratischer Querschnitt gewählt. Wird ein Ring mit Klemmwirkung benutzt, so kann
das Aufweiten des Ringes in die Lösestellung durch senkrechtes Eintreiben des Keiles
erfolgen, das weitere Spannen des bereits federnd auf dem Oberstempel sitzenden
Ringes auch durch Eintreiben des Keiles in waagerechter Richtung. In diesem Falle
sind in dem Spannstück zwei kreuzförmig gegeneinander versetzte Schlitze vorgesehen,
ein senkrechter Schlitz zwischen den Laschen, ein waagerechter Schlitz außerhalb
der Laschen auf der dem Kopf des Spannstückes entgegengesetzten Seite. Schließlich
können das Spannstück und die zu seiner Aufnahme dienende Bohrung der Laschen einen
kreisförmigen Querschnitt haben, um eine beliebige Winkelstellung zwischen Keil
und Laschen zu erlauben. Der Bedienungsmann hat es also in der Hand, den Keil in
derjenigen Winkelstellung einzutreiben, die ihm am bequemsten ist. Bei den schwierigen
Arbeitsbedingungen niedriger Flöze oder steiler Lagerung ist die Veränderlichkeit
der Winkelstellung des Keiles von erheblicher Bedeutung. Übrigens muß dann, wenn
der Keil nicht oder nicht nur in senkrechter Stellung eingetrieben wird, er also
mit der Achse des Unterstempels einen Winkel bildet, dafür Sorge getragen werden,
daß der Keil neben dem Unterstempel vorbeigeführt wird; dies geschieht vorzugsweise
dadurch, daß ein auf dem Spannstück verschiebbares Keilwiderlager zwischen Keil
und Lasche vorgesehen ist.
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Damit beim Setzen des Stempels das Erreichen der vorgeschriebenen
Tragfähigkeit leicht erkennbar ist, kann an den Laschen eine Skala angebracht sein,
auf der die Endstellung besonders deutlich angegeben ist. Man kann aber auch den
Kopf des Spannstückes durch eine Maßfeder gegen die Außenwand der einen Lasche abstützen
und die Feder etwa so bemessen, daß bei vollem Zusammendrücken die erforderliche
Tragfähigkeit erreicht ist. Eine solche dem Zweck des Messens dienende Federung
kann auch unmittelbar in die Laschen des Klemmringes verlegt werden, .indem das
Zusammenstoßen der vorderen Enden ein Maß für die Erzielung der erforderlichen Tragfähigkeit
gibt. Um die federnde Wirkung der Laschen für diesen Fall zu erhöhen, können gebogene
Teile, die einer Verformung weniger Widerstand entgegensetzen, in die Laschen eingefügt
sein.
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Bei der neuen Stempelbauart läßt sich die Kraft, mit der der Ring
gespannt werden muß, um die volle Tragfähigkeit des Stempels zu erhalten, dadurch
bedeutend herabsetzen, daß die Fläche, auf der die Reibungskupplung wirksam ist,
als Keilnut ausgebildet wird. Dies geschieht zweckmäßig so, daß nicht die Außenwand
des rohrförmigen Oberstempels selbst die wirksame Fläche der keibungskupplung bildet,
sondern daß der Oberstempel als Stab mit gleichförmig über den Umfang verteilten
senkrechten Rippen ausgebildet ist, zwischen denen prismatische Raume verbleiben.
In diese Räume werden Ringsegmente eingesetzt, die gegen den Unterstempel längs
unverschieblich sind und mit ihren Seitenflächen auf die Flanken der Rippen wirken,
wobei diese Ringsegmente mit ihren Rückenflächen an dem Spannring anliegen und auf
diese Weise radial einwarts gedrückt werden.
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Alle geschilderten Ausführungsformen des neuen Stempels zeichnen sich
von den bisher üblichen Stemp.In insbesondere auch dadurch aus, daß die Ausbildung
des eigentlichen Schlosses besonders einfach ist und keine verwickelten Kupplungsteile
enthält, deren Zusammenwirken durch die äußeren Einflüsse, z. B. -den Feuchtigkeits-
und Staub-Behalt der Luft, beeinflußt wird.
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Mehrere Ausführungsformen der neuen Stempelbauart sind in den Zeichnungen
dargestellt, in denen Abb. i a die Ansicht eines Grubenstempels, Abb. i b einen
senkrechten Schnitt, senkrecht zu der Blickrichtung der Abb. i, Abb. i c einen waagerechten
Schnitt entsprechend c-c von Abb. i a zeigt; Abb. i c und i c' sind waagerechte
Schnitte, die dem der Abb. i c entsprechen und verdeutlichen verschiedene Betriebsstellungen
in Analogie zu den Abb. 2' bzw. 2". Bei den waagerechten Schnitten nach Abb. i c,
i c und i c" ist der deutlicheren Darstellung halber die Bremseinlage nicht besonders
gezeichnet; Abb. 2, 2',:2" sind Ansichten in kleinerem Maßstab des gleichen Stempels,
die verschiedenen Betriebsstellungen desselben entsprechen, dabei entspricht die
Abb. 2 der Abb. i a; Abb. 3 a bis 3 c sind Schnitte bzw. Ansichten, die den Abb.
i a bis i c entsprechen und sich auf eine andere Ausführungsform beziehen; Abb.
3 d ist eine perspektivische Darstellung des bei dieser Ausführungsform verwendeten
Spannstückes in größerem Maßstab; Abb. 4a bis 4c sind Ansichten und Schnitte, den
Abb. i a und i c entsprechend, bei einer weiteren Ausführungsform des Stempels;
Abb. 4d zeigt eine andere Meßfeder; Abb. 5' und 5" sind Draufsichten einer besonderen
Ausführungsform des Spannringes mit Laschen in zwei verschiedenen Betriebsstellungen;
Abb. 6', 6" entsprechen einer weiteren besonderen Ausführungsform des Ringes mit
Laschen;
Mtb. 7 a itis 7c sind Ansichten und Schnitte, die wiederum
den Abb. i a bis i c entsprechen und sich auf eine weitere Ausführungsform beziehen:
Die Ausführungsform der Abh. i a bis i c betrifft einen Stempel mit einem Spannring,
der eine gewisse eigene Federung hat. Er muß daher erst aufgeweitet werden, damit
der Oberstempel sich im Unterstempel frei bewegen kann. Nach Lösen dieser Aufweitung
wird du- Ring weiter verspannt, um den Stempel auf seine volle Traglast zu bringen.
Der Oberstempel --, an dem sich der Kopf i befindet, hat einen rohrförmigen Querschnitt,
ebenso der Unterstempel 3, an dem der Fuß 4 vorgesehen ist. Der Klemm- und Spannring
5 liegt mit eitler an seiner Innenwand eingesetzten Bremseinlage 6 am Oberstempel
2 an, sitzt auf dem oberen Rand des Unterstempels 3 auf und umfaßt diesen finit
einer --\Tase ; . Ail den beiden Enden des Ringes 5 befinden sich Laschen 8 und
12. Die Laschen 8 und 12 haben rechteckige Öffnungen, in denen das Spannstück g
längs verschieblich ist. Dieses legt sich mit dein Kopf io vor die Lasche 8 und
hat einen Schlitz i i, der sich teilweise im Raum zwischen den Laschen 8 und 12,
teilweise außerhalb der Lasche 12 befindet. In diesen Schlitz wird der Keil 13 (vgl.
Abb. i c' und i c" sowie 2' und 2") eingesetzt.
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Abb. 2 und i c zeigen den Stempel, ehe er zum Einsatz kommt. Durch
die dein Ring 5 innewohnende Federkraft sitzt dieser fest auf dem Oberstempel auf.
gegen des: einfacheren Transportes hat man den Oberstempel in seine tiefste Lage
fallen lassen.
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Wird der Stempel zum Einsatz gebracht, so wird der Keil 13 in den
Schlitz i i zwischen den beiden Laschen 8 und 12 eingetrieben. Der Ring 5 wird aufgeweitet,
der Oberstempel kann sich frei darin bewegen und wird zur Abstützung des Hangenden
aufgerichtet, wie dies die Abb.2' und i c' zeigen.
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Nachdem der Oberstempel so weit ausgezogen ist, daß er fest unter
das Hangende greift, wird der Keil 13 nach oben geschlagen und herausgenommen. Infolge
seiner Federkraft liegt der Ring mittels des Bremsbelages 6 so fest auf dem Oberstempel
r auf, daß dieser eine gewisse Klemmlast trägt.
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Nunmehr wird der Keil 13 in den außerhalb der Klaue 12 gelegenen Teil
des Schlitzes i i ein-Uetrieben, wobei die Laschen 8 und 12 noch näher aneinander
gebracht und der Ring 5 kräftiger gepannt wird (v g1. Abb. i c", 2"), Der von ihm
ausgeübte Reibungsdruck ist jetzt so groß, daß der Oberstempel erst dann nachgibt,
wenn eine bestimmte Belastung Überschritten ist. Vor dem Rauben des Stempels muß
der Keil herausgeschlagen, alsdann in den Schlitz zwischen den Laschen 8 und 12
wieder eingetrieben werden. damit sich der Ring vom Oberstempel lösen kann.
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Bei der Ausführungsform der Abb. 3 a bis 3 d sind ein senkrechter
Schlitz 15 zwischen den Laschen 8 und 12 und eilt waagerechter Schlitz z6 gegenüber-dein
Kopf io fies Sp<t11tlstiiclces 14 vorgesehen. Der Ouerschnitt des Spannstückes
und der entsprechenden Öffnungen in den Laschen 8 und 12 ist rechteckig. Ein auf
dem Spannstück verschiebbares Widerlager 26 liegt in einer zur Achse des Spannstückes
senkrechten Ebene auf der einen Seite an der Außenfläche der Lasche 12 an, während
es auf der anderen Seite mit Schrägfläche an der des Keiles 13 anliegt, der auf
diese Weise auch beim weiteren Eintreiben sich an dem Unterstempel 3 vorbeibewegen
kann.
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Bei dem Stempel nach den Abb. d.a bis ¢c ist hier in einer Aussparung
des Kopfes 17 eine Feder 18 eingesetzt, die mit den Zäpfchen 1g den Kopf oben und
unten umfaßt. Ist der Keil 13 soweit eingetrieben, daß der Spannring die der Tragfähigkeit
des Stempels entsprechende Klemmwirkung aufnimmt, so isst die Feder i8 um den der
Strecke f entsprechenden Betrag zusammengedrückt, und der Kopf 17 liegt unmittelbar
an der Lasche 8 an. Dies zeigt dem Bergmann, daß der Stempel die vorgeschriebene
Tragfähigkeit erlangt hat.
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Unter den Kopf des Spannstückes kann auch eine flach gewölbte Ringfeder
29 gelegt werden, wie sie in Abb. 4. d dargestellt ist.
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Die Laschen an den Enden des Spannringes können auch eine bestimmte
Eigenfederung haben, welche man so bemißt, daß beim Eintreiben des Keiles in die
der höchsten Tragfähigkeit entsprechende Stellung die vorderen Enden der Laschen
2o, die vor dem Eintreiben des Keiles parallel stehen (Abb.5'), sich berühren (Abb.
5"). Die Ahb. 6' und 6" zeigen in der Anfangs- und Endstellung Laschen 21, an denen
Wölbungen 22 vorgesehen sind, die die Federwirkung der Laschen vergrößern.
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Bei der Stempelbauart nach Abb. 7 a bis 7 c besteht der Oberstempel
aus einem Kernstück 23, auf welches sechs gleichförmig über den Umfang verteilte
Rippen 24 aufgesetzt sind. In die zwischen d-,ii Rippen erbleibenden Räume sind
die Keile 25 eingesetzt, welche auf dem Unterstempel 3 aufstehen und von dem Spannring
5 umschlossen sind, der auf die Rückenflächen der Keile einwirkt. Die Reibungskupplung
wird hier gebildet durch die Seitenflächen der Keile 25 und die der Rippen 2d..
Dieser Stempel ist als reiner Spannringstempe@l ohne Benutzung der Eigenfederung
ausgebildet.
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Das Spannstück 28 ist von kreilsförmigem Querschnitt, so daß der Keil
13 in beliebiger Winkels s telhing eingetrieben werden kann, wie dies gestrichelt
in :-bb. 7 b zu erkennen ist. Der Keil liegt mit seiner Schrägfläche an der entsprechenden
Schrägfläche des '\@'iderlagers 27 an, das auf dem Spannstück 28 verschiebbar ist.
Dadurch erreicht inan, daß der Keil auch bei Schrägstellung nicht rin den Unterstempel
stößt.