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Längenveränderbare Stützvorrichtung, insbesondere Grubenstempel Die
Erfindung betrifft eine längenveränderbare Stützvorrichtung, insbesondere einen
Grubenstempel derjenigen Gattung, bei welcher ein kolbenartiger Teil auf einer in
einem kammerartigen Teil vor, gesehenen Füllung aus kleinen harten Kugeln abgestützt
ist, welche über eine Auslaßvorrichtung in einen Sammelraum der Vorrichtung überleitbar
sind. Als Auslaßvorrichtung wurde ein Drehschieber verwendet. Die Kugeln dienten
nur dem einen Zweck, die Einstellung der jeweils notwendigen Stempellänge zu erleichtern,
da die zuvor übliche Sandfüllung sich stets zusammenballte und dadurch nicht durch
die Auslaßvorrichtungen hindurchtreten konnte. Die mit der Kugelfüllung versehenen
Stempel waren an sich starr. Zur Erzielung einer gewissen Nachgiebigkeit mußten
in dem Stempel besondere Einlagen aus Holz oder einem anderen nachgiebigen Werkstoff
eingebaut werden. Die Auffassung der Unnachgiebigkeit des Stempels im Bereich der
mit Metallkugeln gefüllten Kammer wurde auch bezüglich solcher Bauarten vertreten,
bei denen der sich auf die Kugeln abstützende Kblben mit einer an einem Sammelraum
anschließenden Öffnung verseben war. Diese Öffnung war so bemessen, daß selbst bei
stärkstem Druck ein übertritt der Kugeln nicht stattfinden konnte.
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Bei hydraulischen Stempeln, d. h. bei Stempeln solcher Gattung, die
sich von derjenigen nach der Erfindung ganz wesentlich unterscheidet, ist es bekannt,
die Nachgiebigkeit des Stempels durch Verdrängung des Mediums aus der Zylinderkammer
über ein federbelastetes Ventil zu erwirken. Bei diesen Stempeln hat man auch vorgeschlagen,
als Füllmittel eine körnige Masse zu verwenden. Die ventilgesteuerte Austrittsöffnung
für die Masse ist sehr klein gehalten. Weiterhin muß die Masse
durch
eine mit einer Bohrung versehenen Schraube hindurchgedrückt werden, welche das Widerlager
für eine Feder bildet, die den Abschlußkörper belastet. Hydraulische Stempel sind
in der Herstellung verwickelt, da die gleitenden Teile besonders sorgfältig bearbeitet
und abgedichtet werden müssen.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der
Nachteile der vorstehend beschriebenen Stempelbauarten eine möglichst unempfindliche,
einfache, gleichmäßig arbeitende, nachgiebige Stützvorrichtung zu schaffen. D;ie
Lösung dieser Aufgabe beruht .auf der Erkenntnis, daß sich im Gegensatz zu früheren
Auffassungen kleine Stahlkugeln etwa wie eine Flüssigkeit verhalten und genau wie
diese beeinflußt werden können. Auf Grund dieser Erkenntnis wird von der Erfindung
vorgeschlagen, bei der eingangs beschriebenen Stempelgattung, d. h. bei derjenigen,
bei welcher als Füllung kleine harte Kügelchen verwendet sind, diese Kugelfüllung
gegen ein sich zum Sammelraum hin öffnendes federbelastetes Abschlußelement abzustützen.
Für die Kugelfüllung kann z. B. Stahlkies Verwendung finden, jedoch muß dieser aus
lauter kleinen kugelförmigen Körperchen bestehen. Die zwischen der Zylinderkammer
und einem Sammelraum vorgesehenen Abschlußkörper können verschiedenartig ,ausgebildet
sein. Es ist nur darauf zu achten, daß die :kleinen Stahlkugeln eine genügend große
Angriffsfläche an dem Abschlußkörper finden und daß die Kügelchen beim Öffnen des
Abschlußkörpers in den Sammelraum ungehindert :austreten können. Besonders geeignet
sind Abschlußk:örper solcher Art, welche sich gegen die Wirkung von Federn seitlich
zurückdrücken lassen oder aber klappenartig zum Sammelraum hin ausschwenken. Bei
Abschlußkörpern dieser Art ist im Gegensatz zu den hydraulischen Einrichtungen eine
Abdichtung nicht erforderlich. Die Gesamtvorrichtung ist somit unempfindlich gegen
Beschädigungen und Verschmutzungen.
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Die Bewegungs- und Druckverhältnisse zwischen den kleinen Kügelchen
lassen sich durch geeignete Ausbildungen und Anordnungen der Durchtrittsöffnungen
zwischen Zylinderraum und Sammelkammer beeinflussen. Besonders vorteilhaft ist es,
wenn die z. B. im Boden eines hohl .ausgebildeten Kolbens verteilt angeordneten
Durchgangsöffnungen im kleinen Abstand vom Kolbenrand angeordnet sind. Hierbei kann
der Kolben eine schräg nach vorn gerichtete, an der Zylinderwand sich führende Kante
besitzen. Eine Beeinflussung der Druckverhältnisse in bezug auf die Austrittsöffnung
läßt sich auch dadurch erreichen, daß innerhalb der Zylinderkammer zwischen dem
Kolben und der Zylinderwand ein radiales Spiel vorgesehen wird.
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Um eine Anpassung an verschiedene Verhältnisse zu ermöglichen, kann
die Schließkraft des Abschlußk.örpers einstellbar sein. Weiterhin können diesem
Abschlußkörper Mittel zugeordnet sein, um ein öffnen von Hand zu ermöglichen, wie
dies leim Rauben eines Stempels der Fall ist. Weiterhin können der Stützvorrichtung,
z. B. am Kopfende eines Stempels, Spannvorrichtungen; wie Keile, zugeordnet werden,
um eine Vorbelastung erzielen zu können. Ferner können der Stützvorrichtung Federelemente
zugeordnet werden. Alle zuletzt genannten Mittel sind bei Grubenstempeln .an sich
bekannt.
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Eine weitere zweckmäßige Ausführungsform des Stempels mach der Erfindung
besteht darin, daß mehrere mit Kugelfüllungen versehene Kammern einschließlich Kolben
in der Druckachse der Stützvorrichtung hintereinander angeordnet sind. Hierbei können
die Abschlußkörper der zusätzlichen. Kammern nur von Hand: verstellbar ausgebildet
sein. Der Kolben und die Zylinder können im Querschnitt verschiedenartig, z. B.
rund oder eckig, geformt sein.
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Die Erfindung ist in den Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen
veranschaulicht.
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Ab-b. i zeigt eine Ausführungsform mit getrennter Auffangkammer im
Schnitt; Abb.2 zeigt eine Ausführungsform, bei der die Auffangkammer im Kolben angeordnet
ist; Abb.3 zeigt eine Ausführungsfoinn ähnlich der Abb. 2, bei der eine äußere Beeinflussungsmöglichkeit
vorgesehen ist; Abb. 4 zeigt eine Kombination der Abb. i und 3; Abb.5 zeigt eine
Ausführungsform, bei der das oder die Ablaßventile seitlich angeordnet sind; Abb.
6 zeigt eine der Abb. 5 ähnliche Ausführung, bei der jedoch das Ablaßventil als
Klappe angeordnet ist; Abb.7 zeigt die nachgiebige Vorrichtung in Verbindung mit
einem Grubenstempel; Abb.8 zeigt eine weitere Ausführungsform der Kombination nach
Abb. 7.
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In der Ausführungsform nach Abb. i ist mit i der Zylinder bezeichnet.
Der Zylinder i hat eine untere Auffangkammer 2. In den Zylinder wird oben der Kolben
3 eingeführt. Das Ventil 4 verschließt die Verbindungsöffnung des Zylinders i mit
der Auffangkammer 2. Das Ventil 4. ist durch die Feder 5 belastet, die ihrerseits
durch die Einstellschraube 6 vorgespannt wird. Mit 7 ist die Kugelfüllung bezeichnet.
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In der Ausführungsform nach Abb. 2 gelten sinngemäß die gleichen Bezeichnungen.
Der Kolben 3 ist hier .als Hohlkolben ausgebildet und trägt in seinem Innern die
Ventilkombination 4., 5, 6. Der eigentliche Zylinder i ist im Bereich der Kugelfüllung
freigedreht, so daß sich zwischen Kolbenmantel 9 und Zylinderwand 8 ein Hohlraum
ergibt.
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In der Ausführungsform nach Abb. 3, die im wesentlichen, der Form
nach Ahb.2 entspricht, ist die Ventilstange nach oben verlängert und trägt eine
Druckplatte io, die durch den Hebel i i, der sich um einen. Drehpunkt 12 im Kolben
in der angegebenen Pfeilrichtung bewegen. läßt, angehoben werden kann.
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Abb. 4. zeigt eine Kombination der Ausführungen nach Abb. i und 3.
Hierbei sind sowohl im Kolben als auch im Zylinderboden Ablaßventile vorgesehen.
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In der Ausführungsform nach Abb.5, die im Prinzip der Ausführungsform
nach Abb. i entspricht,
ist das Ablaßventil 13 mit der Feder 14
und der Einstellschraube 15 seitlich angeordnet. Diese Au sführumgsform ist
unter Umständen dann von Vorteil, wenn auf eine bequeme Einstellmöglichkeit Wert
gelegt wird.
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In der Ausführungsform nach Abb. 6, die im Prinzip der nach Abb.5entspricht,
besteht das Ablaßven,til aus zwei gegeneinander schwenkbaren Klappen. Diese Klappen
16 sind auf Wellen 17 im Zylinder befestigt, die durch äußere Hebel 18 mit der Zugfeder
i 9 in ihrer Schließlage gehalten werden.
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In der Ausführungsform nach Abb. 7, die die Verwendung der nachgiebigen
Vorrichtung in Verbindung mit einem Grubenstempel dargestellt, ist mit i der Zylinder,
mit 3 der Kolben, mit ¢, 5, 6 und i o die Ventilkombination sowie mit 7 die Kugelfüllung
bezeichnet. Der Zylinder trägt in der Nähe der Druckplatte i o eine Öffnung 2o,
durch die der Gabelhebel 21 zum Zweck des Anhebens der Ventilkombination eingeführt
werden kann. Der Kolben 3 trägt eine Schrägkante 22, die beim Abwärtsgang des Kolbens
die jeweils oberste äußere Kugelreihe von der Zylinderwandung abhebt. Der Kolben
3 trägt an seinem oberen Ende das Lagerstück 23, über dessen Zapfen ein oder mehrere
Paar Biegefedern 24 gesteckt sind, die über den Einfach- bzw. Doppelkeil 25 den
oberen Tragschuh 26 abstützen.
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Abb. 8 entspricht in seinem oberen Teil der Ab@b. 7. An Stelle der
Biegefedern 24 ist hier eine Gummifeder 24a vorgesehen. Der Zylinder i erhält nach
unten eine Verlängerung 27 unterhalb des Zyliaiderbodens 28. In diese Verlängerung
27 ragt das untere Druckstück 29 hinein. Zwischen dem Zylinderboden 28 und der Stirnfläche
des unteren Dirudkstücks 29 befindet sich eine weitere Kugelfüllung 3o. Das untere
Druckstück ist beispielsweise ebenfalls hohl ausgebildet und trägt das Ventil 31,
das z. B. durch den Hebel 32 von Hand geöffnet werden kann.
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Die Wirkungsweise der Einrichtung geht im wesentlichen aus der vorangegangenen
Beschreibung der Abbildungen hervor. Tritt z. B. in Abb. i ein Druck auf den Kolben
auf, so wird sich die Kugelfüllung 7 zunächst elastisch verformen, bis ein Druck
in der wie eine Flüssigkeit wirkenden Kugelfüllung auftritt, der in der Lage ist,
das vorbelastete Ventil 4 abzuheben. Ein Teil der Kügelchen wird abfließen, wodurch
der Kolben 3 unter Beibehaltung der gleichen Kraft um einen geringen Betrag absinkt.
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Das Spiel wiederholt sich jeweils bei Erreichung des Ablaßdruckes.
Die Wirkungsweise der Teile i o, i i und 12 in Abb. 3 ist folgende: Ist beispielsweise
für die nachgiebige Vorrichtung der Zeitpunkt erreicht, zu dem man diese Vorrichtung
unter Last entfernen will, um sie z. B. an anderer Stelle zu verwenden, dann bewirkt
eine Betätigung des Hebels i i im angegebenen Sinne eine sofortige Entlastung der
Kugelfüllung 7 und damit ein Druckloswerden der ganzen Vorrichtung. Man kann die
Vorrichtung entfernen und bei angehobener Ventilkombination 4, 5, 1 o den Kolben
3 aus dem Zylinder i herausziehen, bis die im den Kolbenhohlraum eingedrungene Kugelfüllung
durch ihre eigene Schwerkraft durch das geöffnete Ventil ¢ abgeflossen ist und den
ursprünglichen Zylinderraum wieder ausfüllt. Man kann diesen Ablaßvorgang auch willkürlich
unterbrechen, wenn man eine bestimmte Einbaulänge der ganzen Vorrichtung erzielen
will.
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Die Wirkungsweise der Vorrichtung nach Abb.7 ist ohne weiteres verständlich.
War der Stempel bereits eingesetzt und hat sich ein Teil der Kugel= füllung infolge
Setzers in den Hohlraum des Kolbens 3 verdrängt, so braucht man beim Wiedereinsetzen
des Stempels den Kolben 3 zunächst, ohne das Ventil 4 anzuheben, .nur so weit aus
dem Zylinder i herauszuziehen, bis die gewünschte ungespanm:te Länge erreicht ist.
Dann läßt man durch Anheben der Ventilkombination 4, 5, 1o so viel von der Kugelfüllung
aus dem Kolben 3 in den Zylinder i zurücklaufen, bis .der Raum unter dem Kolben
gefüllt ist. Durch Einschlagen der Keile 25 wird der Tragschuh 26 nach oben gedrückt,
wobei die Biegefedern 24 elastisch verformt werden und so dem gesamten Stempel die
gewünschte Vorlast geben. Die zusätzliche Elastizität der Biegefedern 24 ist für
den Betrieb durchaus erwünscht.
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Wird von dem Stempel eine größere Anfangsverstellmöglichkeit gefordert,
als sie der Rauminhalt der Auffangkammer des Kolbens ermöglicht, dann ist es angebracht,
eine Ausführungsform nach Abb.8 zu verwenden, bei der das Unterteil des Stempels
eine im Prinzip ähnliche Einstellmöglichkeit mit einer weiteren Kugelfüllung vorsieht.
In diesem Fall @muß jedoch, da es sich hier nicht um eine geforderte Nachgiebigkeit
während des Betriebs handelt, das Auslaßventil 31 durch eine Handeinstellvorrichtung
geöffnet und geschlossen werden können. Erweist es sich, daß die elastische Nachgiebigkeit
des Stempels dieser Bauart auch nach Weglassen der Biegefedern 24 infolge der elastischen
Verformung der zusätzlichen unteren Kugelfüllung 3o zu groß wird, dann kann an Stelle
dieser Einrichtung jede andere mechanische Ausführung, z. B. mit Gewinden oder Keilen,
vorgesehen werden.