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Mehrteiliger Grubenstempel Die Erfindung betrifft einen mehrteiligen
Grubenstempel aus ineinanderschiebbaren Teilen, die mittels eines im wesentlichen
eine Flüssigkeitskammer enthaltenden Klemmschlosses gegeneinander festgeklemmt werden,
und besteht im wesentlichen darin, daß der beim Setzen des Stempels aufgebrachte
und die Setzlast des Stempels haltende Anfangsdruck in der Flüssigkeitskammer beim
Zusammenschub des Stempels durch eine Einrichtung gesteigert wird, die mit dem Ober-
oder Unterstempel bis zur Erreichung eines bestimmten, der Lastaufnahme entsprechenden
Klemmdruckes gekuppelt ist.
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Grubenstempel mit Flüssigkeitskammern im Schloß sind schon mehrfach
vorgeschlagen worden, doch wird bei ihnen der volle, der Tragkraft des Stempels
entsprechende Flüssigkeitsdruck entweder durch eine Pumpe oder durch eine Spannvorrichtung
aufgebracht. Die Erzielung des vollen, der Tragkraft des Stempels entsprechenden
Druckes, der je nach der Größe der wirksamen Flächen in der Größenordnung von mehreren
hundert Atmosphären liegt, bedingt aber einen verhältnismäßig großen Aufwand an
technischen Mitteln und an Arbeitszeit beim Setzen. Außerdem muß bei einer gewünschten
Variation der Stempelkraft dieser Druck schon beim Setzen geändert werden, wozu
wiederum besondere Mittel aufgewandt werden müssen.
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Hingegen wird bei einem Grubenstempel gemäß der Erfindung beispielsweise
mit Hilfe einer Spannvorrichtung nur ein Anfangsdruck auf die Flüssigkeitskammer
gegeben und der volle Klemmdruck selbsttätig beim Zusammenschub des Stempels erzeugt,
wie
es bei Grubenstempeln mit mechanisch wirkenden Klemmschlössern unter der Bezeichnung
Servo-Wirkung bekannt ist. Diese selbsttätige Wirkung kommt dadurch zustande, daß
das Klemmschloß, besonders die Flüssigkeitskammer, mehrteilig ausgebildet ist in
der Weise, daß eine Bewegung der einzelnen Teile zueinander eine Veränderung des
der Flüssigkeit zur Verfügung stehenden Volumens bewirkt. Wird also mittels einer
Spannvorrichtung ein Anfangsdruck auf die Flüssigkeitskammer gegeben, so legt sich
der bewegliche Teil der Kammer z. B. an den Oberstempel an. Infolge der Reibung
am Oberstempel und infolge des Fehlens eines nennenswerten Widerstandes wird beim
Einsenken des Oberstempels dieser Teil mitgenommen und dadurch die Flüssigkeit,
die zweckmäßig in eine Schutzhülle eingeschlossen ist, komprimiert. Dadurch vergrößert
sich automatisch die Reibung, also die mitnehmende Kraft, die Kompression schreitet
fort, das Schloß wird gedehnt, bis der bewegliche Teil in seiner Bewegung begrenzt
wird. Diese Begrenzung kann fest eingebaut, sie kann aber auch einstellbar sein,
so daß die Stempellast auf diese Weise auf verschiedene Höhen eingestellt werden
kann.
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Die Wirkung wird immer erreicht, wenn die die Kompression bewirkende
Fläche an der Flüssigkeitskammer hinreichend klein ist gegenüber den den Reibungsschluß
mit dem Oberstempel vermittelnden Anlageflächen am Oberstempel. Gemäß der Erfindung
kann die selbsttätige Drucksteigerung durch Volumenänderung dadurch gesichert werden,
daß das Verhältnis der die Kompression erzeugenden Druckfläche zu der Anlagefläche
des beweglichen Teiles der Flüssigkeitskammer am einschiebenden Stempelteil kleiner
gewählt wird als der Reibungskoeffizient zwischen einschiebendem Stempelteil und
beweglichem Teil der Flüssigkeitskammer.
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Die Flüssigkeitskammer kann in Form eines Kissens ausgebildet sein
und dann beispielsweise mit einem eckigen Oberstempel zusammenarbeiten. Sie kann
aber auch eine ringförmige Form haben und einen beispielsweise runden Stempel umschließen.
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Die gemäß der Erfindung angewandte Einrichtung zum Spannen und Lösen
des Stempelschlosses ist so eingerichtet, daß sie mit einfachsten Mitteln und trotzdem
mit Sicherheit die Erzeugung des anfänglichen Flüssigkeitsdruckes gestattet. Sie
ist zur Veränderung dieses Anfangsdruckes mit einer Einstellvorrichtung versehen.
Es ist also möglich, die Lastaufnahme des Stempels auf zwei verschiedene Arten oder
durch beide Arten gleichzeitig zu ändern, durch Einstellung unterschiedlicher Kompressionsdrücke
oder unterschiedlicher Anfangsdrücke oder durch beide Maßnahmen zugleich.
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Die Lösevorrichtung ist mit der Spannvorrichtung organisch verbunden.
Natürlich können auch beide voneinander getrennt werden. Beim Lösen wird der Flüssigkeitsblase
mit Inhalt eine solche Ausweichmöglichkeit gegeben, daß trotz der beim Einsinken
des Stempels stattgefundenen Kompression auf engstem Raum ein genügend großer Raum
freigegeben wird, der das ungehinderte Einfallen des Stempels sicherstellt.
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Die Wirksamkeit des neuen Stempels kann noch erheblich verbessert
werden durch eine Teilung des beweglichen Kammerteiles in einzelne Segmente zum
Zwecke einer Ausschaltung von Verbiegungen in Längsrichtung und durch Abdeckung
aller in der Kammer durch die Beweglichkeit der einzelnen Teile zueinander entstehenden
Schlitze mit Blechen und Ringen, die gegebenenfalls mit der Schutzhülle für die
Flüssigkeit fest verbunden, im Falle der Verwendung von Gummi also anvulkanisiert
sein können. Es ist auch möglich, eine von der hydraulischen Kammer unabhängige
Spann- und Lösevorrichtung, z. B. auf mechanischer Grundlage, einzubauen.
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Weitere vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung gehen aus den nachfolgend
beschriebenen Beispielen verschiedener Ausführungsformen hervor. Es zeigt Abb. i
eine Ausführungsform der Erfindung im Längsschnitt und Abb. 2 im Querschnitt nach
Linie II-II der Abb. i, Abb.3 ein weiteres Ausführungsbeispiel im Längsschnitt;
Abb. q. und 5 zeigen vergrößerte Teilausschnitte des Ausführungsbeispiels nach Abb.
3 im Längs-und Ouerschnitt nach der Linie V-V der Abb. 4., während in Abb. 6 ein
weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch veranschaulicht ist; Abb.
7 zeigt eine weitere Ausführungsform ähnlich der nach Abb. i und 2 im Längsschnitt.
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In den Abbildungen ist in gleicher Weise mit i der Oberstempel, mit
2 der Unterstempel und mit 3 das auf dem Oberstempel befindliche Schloß bezeichnet.
Der in den Abb. i und 2 dargestellte eckige Oberstempel i liegt an der einen Seite
des Schlosses an einer Reibeinlage 4 an, während an der gegenüberliegenden Seite
die Klemmvorrichtung in Form einer Flüssigkeitskammer angebracht ist. Diese Flüssigkeitskammer
besteht im einzelnen aus einem zugleich den festen Teil bildenden Schloßteil5, dem
beweglichen Teil 6 und der in einer Blase eingeschlossenen Flüssigkeit 7. Der bewegliche
Teil 6 der Flüssigkeitskammer ist gegen Herausfallen, nach oben durch eine Schraube
5a gesichert. Er kann sich um das eingezeichnete Maß a nach unten bewegen und stützt
sich dann auf den Anschlag 8 ab. Das Maß a und damit die Größe der Absinkbewegung
des Teiles 6 kann durch eine Einstellung des Anschlages 8 verändert werden, welcher
beispielsweise drehbar ausgebildet ist und in seinem -inneren, das Maß a bestimmenden
Ansatz 25 exzenterartig oder stufenförmig ausgebildet sein kann. Die im unteren
Teil des Schlosses 3 angebrachte Spannvorrichtung besteht aus einem zylinderförmigen
Ansatz 9, einem Kolben io und einem Keil i i mit Aussparung 23, der sich mit der
Vorderseite an dem Kolben io und mit der Rückseite an den Wandungen des Zylinders
9 abstützt.
Durch das Einsatzstück 12, das mittels eines Stiftes
13 im Kolben to befestigt ist, wird verhindert, daß der Kolben io durch Anschlagen
des Keiles i i zu weit hineingetrieben und dadurch der Anfangsdruck unzulässig erhöht
wird. Durch verschieden große Einlagestücke 12 kann also der wirksame Hub des Kolbens
io bzw. die durch den Keil i i ausgeübte Anspannung verändert werden. Die Begrenzung
kann entweder dadurch erfolgen, daß der Keil i i beim Einschlagen mit seiner Rückseite
an dem verschieden starken Einlagestück 12 zur Anlage kommt oder das Einlagestück
12, wie aus Abb. 2 ersichtlich, mit seitlichen Ansätzen 26 versehen ist, welche
nach Erschöpfung des Hubes an den rückwärtigen Stirnflächen des Zylinders 9 zur
Anlage kommen.
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In den Abb. 3 bis 5 wird ein rohrförmiger Oberstempel i von einer
ringförmigen Flüssigkeitskammer umschlossen. Sie besteht in diesem Falle aus dem
Schloßkörper 3 und dem beweglichen Teil 43 der Flüssigkeitskammer. Bei diesem Ausführungsbeispiel
ist der Teil 43 der Flüssigkeitskammer nach oben durch einen Gewindering 14 gehalten,
während er nach unten die Möglichkeit hat, sich um das Maß a zu bewegen. Die Spannvorrichtung
besteht wieder aus einem zylinderförmigen Ansatz 9, einem Kolben io und einem Keil
i i. Zur Einstellung des Anfangsdruckes dient bei dieser Ausführung eine Schraube
15. Selbstverständlich kann auch eine Einstellmöglichkeit für das Maß a gemäß der
Abb. i angebracht werden, wie auch die Einstellung des Anfangsdruckes durch ein
Einlagestück 12 anstatt der Schraube 15 möglich ist.
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Der bewegliche Teil 43 der Flüssigkeitskammer nach Abb. 3 ist zwischen
Oberstempel i und Flüssigkeit mehrfach geschlitzt, wie es auch in der Abb. 5 für
eine ähnliche Ausbildung im Querschnitt erkennbar ist. Gemäß der Abb. 4 kann der
bewegliche Teil aus einzelnen Segmenten 16 bestehen, die mit einem Bund 17 in einen
Ring 18 hineinfassen, so daß die Segmente 16 und der Ring 18 zusammen ein Element
darstellen, wie es in Abb. 3 durch den Teil 43 gezeigt ist. In diesem Falle ist
der Ring 18 gegen Heraustreten aus dem Schloß 3 z. B. durch einen Sprengring i9
gehalten.
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Wie in den Abb.4 und 5 weiterhin erkenntlich ist, ist die Flüssigkeit
7 von einer Schutzhülle 20 umgeben. Um einen Eintritt dieser Schutzhülle 20 in die
verschiedenen Spalte und Schlitze zu verhindern, sind ein mantelförmiges Blech 21
sowie verschiedene Ringe 22 vorgesehen, die gegebenenfalls mit der Schutzhülle 20
fest verbunden sein können.
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Die Wirkungsweise eines Stempels nach den Abb. i bis 5 ist folgende:
Nachdem der Stempel in irgendeiner bekannten Weise ausgezogen und zwischen Hangendem
und Liegendem verspannt ist, wird der Keil i i angeschlagen. Dadurch wird der Kolben
io an das Schloß heranbewegt, bis das Einlagestück 12 an dem Keil i i oder die Einstellschraube
15 an dem zylinderförmigen Ansatz 9 zur Anlage kommt. Dadurch wird in der
Flüssigkeitskammer ein gewisser Anfangsdruck erzeugt, der so groß sein muß, daß
der bewegliche Teil 6, 43, 16-i8 der Flüssigkeitskammer an den Oberstempel
i angedrückt wird. Zweckmäßig ist der Anfangsdruck so groß, daß die gewünschte Setzlast
des Stempels ohne weiteres durch Reibung zwischen dem beweglichen Teil der Flüssigkeitskammer
und dem Oberstempel aufgenommen wird. Sinkt jetzt unter dem Druck des Gebirges der
Oberstempel i ein, so nimmt er durch den Reibungsschluß den beweglichen Teil 6 bzw.
43 bzw. 16-18 der Flüssigkeitskammer mit nach unten, bis diese Bewegung nach Überwindung
des Maßes a ihre zwangläufige Begrenzung findet. Dabei wird der Druck in der Flüssigkeitskammer
außerordentlich stark erhöht. Durch Wahl des Maßes a ist eine Einstellung der Lastaufnahme
des Stempels möglich. Es zeigt sich, daß durch die Aufteilung des beweglichen Teiles
der Flüssigkeitskammer in einzelne Segmente i6 besonders bei rundem Oberstempel
eine sehr gute Anlage am Oberstempel erzielt wird. Nachdem das Maß a überwunden
ist, sinkt der Oberstempel unter Überwindung der Reibung zwischen den Klemmflächen
weiter ein. Zum Rauben des Stempels wird der Keil i i losgeschlagen, und zwar so
weit, daß der Kolben io in die Aussparung 23 des Keiles i i eintreten kann. Auf
diese Weise wird dem Kolben io eine so große Ausweichsmöglichkeit gegeben, daß eine
vollständige Entspannung in der Flüssigkeitskammer trotz voraufgegangener Abwärtsbewegung
der Teile 6 bzw. 43 oder 16-18 und der Rückdehnung des Schlosses ermöglicht wird.
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Die Abb. 6 zeigt eine andere Anordnung des Erfindungsprinzips. In
diesem Falle liegt der bewegliche Teil 24 der Flüssigkeitskammer am Unterstempel
2 an und bleibt durch Reibungsschluß mit dem Unterstempel 2 gegenüber dem Oberstempel
i i zurück, bis er nach Erschöpfung des Hubes a durch den oberen Kolben 27 zwangläufig
mitgenommen wird. Der Anfangsdruck muß in diesem Falle vom Innern des Oberstempels
aus auf die Flüssigkeitskammer gegeben werden.
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Die Abb. 7 zeigt eine Abwandlung der Ausführung gemäß den Abb. i und
2. Auf dem Unterstempel 2 befindet sich ein Schloßkörper, dessen eine Seite 28 zusammen
mit dem beweglichen Teil 6 der Flüssigkeitskammer die in einer Schutzhülle eingeschlossene
Flüssigkeit 7 umschließt. Die andere Schloßseite 29 enthält einen Keil 3o, der über
eine Reibeinlage 3 i am Oberstempel i anliegt. Dieser Keil 30 wird durch
einen Setz- und Raubkeil 32 mit Hilfe der keilförmigen Flächen 33 und 34 gegen den
Schloßkörper beim Anschlagen des Keiles 32 verspannt. Bei dem Setzen eines Stempels
nach dieser Ausführung werden Oberstempel i und Unterstempel 2 in bekannter Weise
zwischen Hangendem und Liegendem verspannt und anschließend der Setz- und Raubkeil
32 angeschlagen. Dabei wird der Oberstempel i zwischen dem Keil 3o bzw. der Reibeinlage
31 und der Flüssigkeitskammer festgeklemmt. Der Inhalt der Flüssigkeitskammer ist
so bemessen, daß auch bei stärkstem Anschlagen des Keiles 32 der bewegliche Wandungsteil
6 der Flüssigkeitskammer niemals an der
Schloßwandung 28 zur Anlage
kommen kann. Beim Einsinken durch den Gebirgsdruck sinkt der bewegliche Wandungsteil6
durch Reibungsverbindung mit dem Oberstempel i um das Maß a ein, zu welchem Zeitpunkt
die gewünschte Lastaufnahme erreicht ist. Selbstverständlich kann auch bei dieser
Ausführungsform das Maß a durch eine besondere Einrichtung auf verschiedene Größe
eingestellt werden.
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Zu bemerken ist noch, daß bei Ausführungen nach den Abb. i und 2 und
den Abb. 4 und 5 der Oberstempel eine keilige bzw. konische Form haben kann, wodurch
nach Beendigung der Bewegung des losen Teiles der Flüssigkeitskammer ein weiteres,
aber sanfteres Ansteigen der Belastung erzielt werden kann.