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Hydraulische Hubvorrichtung, insbesondere zum Setzen von Grubenstempeln
Für die Sicherheit des Strebausbaues in Bergwerken ist es von ausschlaggebender
Bedeutung, daß alle Stempel eines Strebs mit der gleichen Vorspannung (Setzdruck)
gesetzt werden. Die bisher bekanntgewordenen Setzvorrichtungen erfüllen diese wichtige
Bedingung nicht. Bei mechanisch arbeitenden Setzvorrichtungen ist es mit wirtschaftlich
vertretbaren Mitteln nicht möglich, eine Kontrolle des Setzdruckes :durchzuführen.
Auch bei hydraulisch arbeitenden Setzvorrichtungen sind die bisher in dieser Richtung
unternommenen Versuche gescheitert. Wohl ist es bei Anordnungen der letztgenannten
Art leicht möglich, die Setzlast durch ein Überdruckventil nach oben zu begrenzen,
es bleibt aber der Aufmerksamkeit und der körperlichen Verfassung des Bedienenden
überlassen, ob die am Überdruckventil eingestellte Setzlast tatsächlich erreicht
wird oder nicht. Erfahrungsgemäß ist häufig das letztere der Fall.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Hubvorrichtung, insbesondere
zum Setzen von Grubenstempeln, mit einem durch das von einer handbetätigten Pumpe
geförderte Druckmittel hebbaren und durch Öffnen eines Ablaßventils wieder senkbaren
Arbeitskolben. Sie sucht die Hubvorrichtung so zu verbessern, daß uribedingte Gewähr
dafür gegeben ist, daß jeder Grubenstempel mit einem bestimmten Höchstdruck gesetzt
wird. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß eine den Druck
des dem Arbeitskolben zugeführten Druckmittels messende Vorrichtung das Ablaßventil
in Abhängigkeit vom Druck derart verriegelt und freigibt, daß das Ablaßventil bei
steigendem Druck gegen Betätigung
verriegelt und erst nach Erreichen
eines vorzugsweise einstellbaren Höchstdruckes wieder freigegeben ist.
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Die Verriegelung und Freigabe des Ablaßventils in Abhängigkeit vom
Druck kann auf einfache Weise so durchgeführt werden, daß in das Betätigungsgestänge
des Ablaßventils ein von der Druckmeßvorrichtung gesteuertes ausrückbares Kuppelglied
eingeschaltet ist. Vorzugsweise wird dabei die Anordnung so getroffen, daß das Kuppelglied
von einem federbelasteten Druckmittelkolben gesteuert und der dem Arbeitskolben
zugeführte Druck durch ein Überdruckventil überwacht wird, das .sich bei dem eingestellten
Überdruck öffnet und trotz des info-lge des Öffnens sinkenden Druckes offen bleibt.
Das Überdruckventil erhält einen äußerst einfachen Aufbau, wenn der Ventilkörper
des Überdruckventils durch einen federbelasteten Kolben größeren Durchmessers auf
seinen Sitz gepreßt wird und in den Abflußkanal des unter dem Kolben befindlichen
Zylinderraumes ein vorzugsweise einstellbarer Drosselquerschnitt eingeschaltet ist.
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Bei der hydraulischen Hubvorrichtung nach der Erfindung wird für den
Antrieb des Pumpenkolbens vorteilhaft ein schwenkbarer Nocken benutzt, der eine
vorzugsweise stufenlos spiralig verlaufende Arbeitsfläche hat. Durch die Form des
Nockens ergibt sich dann, daß bei kleinen Drücken mit großem Schwenkweg des Nockens
ein großer Pumpenhub ausgenutzt werden kann, während bei hohem Druck mit kleinerem
Schwenkweg des Nockens ein kleinerer Hub des Pumpenkolbens bewirkt wird. Auf diese
Weise ist eine Anpassung an die Kraft des Bedienenden gegeben..
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Das Gehäuse der genannten Hubvorrichtung wird zweckmäßig in an sich
bekannter Weise als Vorratsbehälter für das Druckmittel benutzt. Damit in diesem
Falle das Eindringen von Staub od. dgl. in den Vorratsbehälter verhindert wird,
empfiehlt es sich, in dem Druckmittelvorratsraum einen aufblähbaren Körper aus gummiartigem
Weichstoff anzuordnen, dessen Innenraum mit .der Außenluft in Verbindung steht.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung
hervor, in der verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der Zeichnungen
erläutert sind.
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Fig. i zeigt ein schematisches Prinzipbild einer hydraulischen Hubvorrichtung
nach der Erfindung; in.
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Fig. 2 bis 5 sind verschiedene Befestigungsarten eines Setzhebers
nach der Erfindung an einem zu setzenden Grubenstempel dargestellt.
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In dem Schema nach Fig. i ist ein Hubkolben i entgegen der Kraft einer
Feder 2 in einem Zylinder 3 verschiebbar angeordnet. Der Zylinder 3 kann über ein
Rückschlagventil ¢ mit Druckmittel beaufschlagt werden, das über ein Rückschlagventil
5 von einer Pumpe geliefert - wird. Die Pumpe besteht aus einem Zylinder 6 und einem
unter Wirkung einer Feder 7 stehenden. Kolben 8, der mittels eines Nockens 9 und
eines Handhebels io entgegen der Kraft der Feder 7 abwärts bewegt werden kann. Der
Nocken 9 weist zwei Arbeitsflächen auf, deren Kanten in der Zeichnung mit ii und
12 bezeichnet sind; 13 ist das Ansaugventil der Pumpe.
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Der Zylinder 3 steht mit einem Ablaßventil 14 in Verbindung, das mittels
eines Stößels 15 entgegen Federkraft geöffnet werden kann. Auf dem Stößel
15 liegt ein Kuppeelglied 16 auf. mit dem ein an einer Scheibe 17 vorgesehener Kurbelzapfen
18 zusammenwirkt. Die Scheibe 17 kann mittels eines Handhebels i9 im Uhrzeigersinn
geschwenkt werden, wobei diese Bewegung durch einen am Gehäuse der Hubvorrichtung
vorgesehenen Anschlag 2o begrenzt wird. Wenn sich das Kuppel-Z, Z,
16 in der
dargestellten Lage befindet, kann durch Schwenken des Handhebels ig der Stößel i
5 abwärts gedrückt und so das Ablaßventil 14 geöffnet werden.
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Mit der Druckseite der Pumpe ist über einen Kana12i ein überdruckventi122
verbunden. Die Kugel dieses Ventils ist in einem Hohlrauen 23 angeordnet und wird
durch einen Kolben 24 unter Wirkung einer Feder 25 auf ihren Sitz gepreßt. In den
Abströmkanal des Raumes 23 ist ein Drosselquerschnitt 26 eingeschaltet. 27 ist der
Druckmittelvorratsbehälter, der durch das Gehäuse der Hubvorrichtung gebildet ist.
In dem Gehäuse der Hubvorrichtung ist ein aufblähbarer Körper 28 aus gummiartigem
Weichstoff angeordnet, dessen Inneres über einen Kanal 29 mit der Außenluft in Verbindung
steht.
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Das obenerwähnte Kuppelglied 16 ist an dem oberen Ende einer Kolbenstange
3o angelenkt, die mit einem Kolben 3 i verbunden ist, der in einem Zylinder 32 entgegen
der Kraft einer Feder 33 verschiebbar ist. Der Zylinder 32 steht mit dem Kanal ei
bzw. mit der Druckseite der Pumpe in Verbindung. 3.4 ist ein Anschlag, gegen den
der Hubkolben i beim Arbeiten der Hubvorrichtung trifft.
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Die Wirkungsweise der beschriebenen Hubvorrichtung ist folgende. Soll
der Anschlag 3,4 durch den Hubkolben i angehoben werden, so wird durch Schwenken
des Handhebels io im Sinne der angedeuteten Pfeile die Pumpe 6, 8 betätigt und so
Drucköl über das Rückschlagventil4 unter den Hubkolben i gefördert. Der Hubkolben
i bewegt sich daher entgegen der Kraft der Feder 2 aufwärts, bis er zur Anlage an
dem Anschlag 3,4 kommt. Bis zu diesem Zeitpunkt konnte der Pumpenhebel i o mühelos
so weit geschwenkt werden, daß auch die zweite Arbeitsfläche des Nockens 9 mit der
Kante 12 beim Pumpen benutzt wurde.
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Durch das Auftreffen des Kolbens i auf den Anschlag 3.4 wird jetzt
ein größerer Druck für das weitere Anheben des Kolbens i erforderlich. Je nach der
Kraft,des Bedienenden wird nun beim weiteren Pumpen der Handhebel io eventuell weniger
weit ausgeschwungen, so daß bei dem zu liefernden hohen Druck eine kleinere Flüssigkeitsmenge
gefördert wird.
Über den Kanal 2i wirkt die von der Pumpe gelieferte
Druckflüssigkeit ständig auch auf den Kolben 3i, dessen Feder 33 so bemessen ist,
daß er sich aufwärts bewegt, sobald der durch das Auftreffen des Hubkolbens i auf
den Anschlag 34 bedingte Druckanstieg eintritt. Durch die Aufwärtsbewegung des Kolbens
3 1 wird das Kuppelglied 16 unter dem Kurbelzapfen i8,der Scheibe 17 weggezogen,
so daß jetzt durch die von dem Anschlag begrenzte Schwenkbewegung des Handhebels
ig der Stößel 15 nicht mehr abwärts bewegt und daher das Ablaßventil 14 nicht mehr
geöffnet werden kann.
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Gleichzeitig wirkt der auf der Druckseite der Pumpe vorhandene Druck
über den Kanalei auch auf das Überdruckventi122. Die Kraft der Feder 25 ist aber
so bemessen bzw. eingestellt, daß das Ventil 22 erst bei einem gewollten Höchstdruck
entgegen der Kraft der Feder 25 geöffnet wird.
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Beim weiteren Pumpen wird der Anschlag 34 von dem Hubkolben i mit
ständig wachsendem Druck aufwärts bewegt. Wird schließlich der durch die Feder 25
des Überdruckventils 22 eingestellte Höchstdruck erreicht, so wird die Kugel 22
von ihrem Sitz abgehoben, so,daß Druckmittel aus dem Kanal 21 in den Raum 23 übertritt.
Da der Raum 23 durch den Drosselquerschnitt 26 abgesperrt ist, wirkt die von der
Pumpe weiterhin gelieferte Druckflüssigkeit auf die untere Fläche des Kolbens 24,
die wesentlich größer ist als die vorher wirksame Sperrfläche der Kugel 22. Durch
den Kolben 24 wird daher die Feder 25 zusammengedrückt, so daß die Kugel 2:2 nur
noch unter Wirkung ihres Eigengewichtes steht und daher nicht mehr als Überdruckventil
wirken kann. Der .die Pumpe Bedienende spürt also beim Betätigen der Pumpe eine
plötzlich auftretende, nahezu vollkommene Entlastung .des Pumpenhebels io, die ihm
anzeigt, daß der eingestellte Höchstdruck erreicht ist.
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Durch das plötzliche Absinken des Förderdruckes der Pumpe wird auch
der Kolben 31 beeinflußt. Er bewegt sich unter Wirkung der Feder 33 wieder nach
unten, so daß über die Kolbenstange 3o das Kuppelglied 16 wieder in seine Wirklage
gelangt. Selbst wenn der Bedienende den Pumpenhebel io nicht weiter betätigt, genügt
die Kraft der Feder 33, um die in dem Zylinder 32 vorher enthaltene Flüssigkeit
in den Raum 23 des Überdruckventils hinüberzuschieben, ehe der Kolben 24 des Überdruckventils
unter Wirkung der Feder 25 die in dem Raum 23 vorhandene Flüssigkeit durch den Drosselquerschnitt
26 gepreßt hat und das Kugelventil 2,2 wieder auf seinen Sitz drückt. Das Kuppelglied
16 gelangt also, einerlei ob der Bedienende den Pumpenhebel io noch weiter betätigt
oder nicht, wieder in seine Kuppelstellung, so daß nunmehr durch Betätigen des Handhebels
ig das Ablaßventil 14 wieder geöffnet werden kann.
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Soll der Hubkolben i wieder abgelassen werden, so wird der Handhebel
ig abwärts gedrückt, bis er zur Anlage an dem Gehäuseanschlag 2o kommt. Das unter
dem Kolben i im Zylinder 3 befindliche Druckmittel kann dann über das Ablaßventil
14 in den Vorratsraum 27 entweichen und der Hubkolben i sich unter Wirkung der Feder
2 wieder abwärts bewegen.
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In dem Schema nach Fig. i sind die einzelnen Teile der Hubvorrichtung
sämtlich nebeneinander angeordnet dargestellt. Bei der praktischen Ausführung wird
man die Konstruktion so wählen, daß sich eine möglichst kleine, gedrängte Hubvorrichtung
ergibt. In den weiteren Figuren ist eine Hubvorrichtung dargestellt, wie sie für
das Setzen von Grubenstempeln zweckmäßig ausgeführt wird.
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In Fig. 2 ist ein aus Unterstempel 41 und Oberstempel42 bestehender
Grubenstempel .dargestellt, dessen Schloß mit 43 bezeichnet ist. Ein Schloßkeil44
verbindet nach seinem Anschlagen Oberstempel 42 und Unterstempel 4i in der erforderlichen
Weise kraftschlüssig miteinander. Die Hubvorrichtung ist in Fig. 2 als Ganzes mit
45 bezeichnet. Sie ist mittels einer Pratze 46 auf dem Schloß 43 bzw. auf dem Unterstempel
41 abgestützt und wirltt mit ihrem Kolben i auf eine an diesem angelenkte Setzklaue
47, -die den Ober-Stempel 42 umgreift. Der Pumpenhebel der Iiubvorrichtung 45 ist
wieder mit io, der Ablaßhebel mit ig und der Gehäuseanschlag mit 2o bezeichnet.
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Durch Betätigen des Pumpenhebels io wird in der oben beschriebenen
Weise der Kolben i der Hubvorrichtung 45 aufwärts bewegt, so daß er mittels der
Setzklaue 47 den Oberstempel 42 aufwärts bewegt, bis er auf das Hangende trifft.
Jetzt erfolgt der weitere Druckanstieg, bei dem die Verriegelung des Ablaßventils
14 durch Zurückbewegen des Kuppelgliedes 16 erfolgt. Der Bergmann kann nun also
.das Ablaßventil nicht öffnen, bevor er nicht durch entsprechend häufiges und kräftiges
Betätigen des Pumpenhebels io den durch die Einstellung des Überdruckventils vorgeschriebenen
Setzdruck erreicht hat. Wenn dieser Setzdruck erreicht wird, spricht das Überdruckventil
in der beschriebenen Weise an, so daß dann mittels des Handhebels ig das Ablaßventil
wieder betätigt werden kann. Vor dem Öffnen des Ablaßventils muß der Bergmann natürlich
.den Schloßkei144 anschlagen, damit Oberstempe142 und Unterstempel 41 kraftschlüssig
miteinander verbunden werden.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 wird der Hubkolben i infolge
der Abstützung der Hubvorrichtung 45 mittels der Pratze 46 auch seitlich beansprucht,
so daß er auf Biegung beansprucht ist und infolgedessen zur Klemmung in seinen Führungen
neigen kann. In . Fig. 3 bis 5 sind weitere Ausführungsbeispiele dargestellt, bei
denen dieser Nachteil vermieden ist.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist die Hubvorrichtung 45
mittels zweier Zapfen 48, in einem Tragbock 49 gelagert, der auf ;das Schloß 43
.des Grubenstempels 42, 41 aufgesetzt bzw. an diesem befestigt ist. Die Zapfen 48
sind so angeordnet, daß der an der Setzklaue 47 gelenkig
angreifende
Hubkolben i nur in Richtung seiner Verstellung beansprucht wird. Durch die Schwenkmöglichkeit
um die Zapfen 48 kann sich der Kolben i beim Betätigen der Setzklaue 47 und beim
Anheben des Oberstempels 42 in die jeweils erforderliche Druckrichtung einstellen.
Seitliche Beanspruchungen des Hubkolbens i können also nicht auftreten.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 ist der Hubkolben i in seinem
oberen Teil ballig ausgeführt. Die Hubvorrichtung 45 ist in diesem Falle wieder
mit einer Pratze 46 an dem Schloß 43 des Unterstempels 41 aufgehängt. Eine Stellschraube
5o dient dazu, die Hubvorrichtung 45 so einzustellen, daß die Achse des Hubkolbens
i parallel zur Achse des Grubenstempels 41, 42 liegt. Die Setzklaue 47 ist in diesem
Falle mit einer Druckplatte 51 gelenkig verbunden, die sich mittels seitlich hochragender
Schultern an dem Oberstempel 42 derart abstützt, daß ihre untere Fläche senkrecht
zur Stempelachse liegt. Auch in diesem Falle wird der Hubkolben i .nur auf
Druck, also nicht seitlich beansprucht.
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Das Ausführungsbeispiel nach Fig.5 unterscheidet sich von dem vorhergehenden
nur dadurch, daß der Hubstempel i in seinem oberen Teil mit einer ebenen Fläche
versehen ist und mit einem Balligen Vorsprung 52 der Setzklaue 47 zusammenwirkt.
Der Vorteil dieser Ausführung besteht einerseits darin, -daß die Setzklaue 47 nur
aus einem Stück besteht, und andererseits darin, daß einer genauen Einhaltung der
Parallelität der Achse des Hubkolbens i und der des Grubenstempels 41, 42 keine
große Bedeutung zukommt.
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Bei den zuletzt beschriebenen Ausführungsbeispielen kann selbstverständlich
statt der Punktberührung zwischen einer Balligen Fläche und einer ebenen Fläche
auch. eine andere Ausführung gewählt werden, bei der durch Zwfschenschaltung entsprechenderElemente
beispielsweise eineLinien-oder Flächenberührung -der aneinander anliegenden Teile
erreicht ist.