DE1032200B

DE1032200B - Hydraulisch betriebenes Stuetzelement

Info

Publication number: DE1032200B
Application number: DEE11676A
Authority: DE
Inventors: Erich Jaeger; Dipl-Ing Wilhelm Wilkenloh
Original assignee: Rheinstahl Wanheim GmbH
Current assignee: Rheinstahl Wanheim GmbH
Priority date: 1955-12-13
Filing date: 1955-12-13
Publication date: 1958-06-19
Also published as: BE552440A; US3012404A; FR1167822A; GB816247A

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf ein hydraulisches Stützelement. Insbesondere bezieht sie sich auf hydraulische Grubenstempel und andere im Bergbau verwendbare Stütz- und Hebevorrichtungen. Unter »Stützelement« sind solche in Einzylinderbauart verstanden, bei denen in zwei teleskopartig gegeneinander verschiebbaren Teilen, dem Zylinder und dem Kolben, eine Pumpe zur Förderung der Druckflüssigkeit aus dem Vorratsraum in den Druckraum eingebaut ist. Insbesondere sind dies einzelne Grubenstempel. Es sind darunter auch solche in Mehrzylinderbauart verstanden, bei denen beispielsweise mehrere Grubenstempel zu einer Gruppe vereinigt sind und eine zentrale Pumpe besitzen. Die Stempel der Gruppe wirken wie ein einziges Stützelement auf eine gegenüber einem einzelnen Grubenstempel vielfach größere Stützfläche.

Der Zweck der Erfindung ist, bei derartigen bekannten Stützelementen das Zusammenschieben beim Rauben zu verbessern. Das Zusammenschieben solcher Grubenstempel wird durch Ventile eingeleitet, welche Durchflußquerschnitte zwischen Druckraum und Vorratsraum freigeben, so daß die Druckflüssigkeit aus dem Druckraum in den Vorratsraum zurückströmen kann.

Bekannte Stützelemente weisen Mittel auf, die beim Rückströmen der Druckflüssigkeit in den Vorratsraum in ihm einen Druckausgleich mit der Außenluft schaffen, um eine Kompression der in dem Vorratsraum befindlichen Luft, die ein vollständiges Rückströmen der Druckflüssigkeit verhindern würde, zu vermeiden. Es hat sich gezeigt, daß das die Rückströmung verursachende Eigengewicht des sich einschiebenden Kolbens nicht ausreicht, um gegen den Widerstand der Kolbendichtung und der Schmutzabstreifvorrichtung ein genügend schnelles Einschieben zu gewährleisten. Hinzu kommt der große Strömungswiderstand des im allgemeinen kleinen Querschnittes des Raubventils. Man hat versucht, die Einschiebkraft durch eine eingebaute Zugfeder zu verbessern, die beim Ausfahren des Kolbens gespannt wird. Die Erfindung bezweckt, dieses Ziel mit weniger großem Aufwand durch Verwendung an sich bekannter geeigneter Pumpenanordnungen zu erreichen.

Gemäß der Erfindung steht der Raum, in den die Druckflüssigkeit beim Rauben des Stützelementes hineinströmt, während des Hineinströmens unter Vakuum, d. h. unter einem kleineren Druck als die Umgebungsluft.

Bei einem Einzylinder-Stützelement ist in Vorzugsweiser Ausführungsform der Vorratsraum gegen die Außenluft vollkommen abgedichtet. Es kann ein Vorratsraum vorgesehen werden, der im ganz zusammengeschobenen Zustand des Stützelementes von der Hydraulisch betriebenes Stützelement

Anmelder:

Rheinstahl Wanheim G.m.b.H., Duisburg- Wanheim

Dipl.-Ing. Wilhelm Wilkenloh, Duisburg-Wanheim,

und Erich Jäger, Duisburg-Neudorf,

sind als Erfinder genannt worden

Druckflüssigkeit ausgefüllt ist. Der Vorratsraum kann mit einer Vakuumpumpe oder mit einem größeren Vakuumraum verbunden sein.

Ebenso liegt bei einem Mehrzylinder-Stützelement in vorzugsweiser Ausführungsform der sich beim Leerpumpen vergrößernde Raum in einem gegen die Außenluft abgedichteten Behälter. Der Behälter kann ebenfalls mit einer Vakuumpumpe verbunden sein. In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung an zwei Ausführungsbeispielen dargestellt. Es zeigt Fig. 1 ein Einzylinder-Stützelement als Grubenstempel,

Fig. 2 ein Mehrzylinder-Stützelement als Gruppe von zwei Grubenstempeln.

Der Grubenstempel nach Fig. 1 besitzt einen Innenstempel 1 und einen Außenstempel 3. Der Innenstempel 1 schließt an seinem unteren Ende mit dem Kolben 2 ab. Er gleitet zum Zwecke der Änderung der Länge des gesamten Stempels im Außenstempel 3. Bei eingeschobenem Zustand des Stempels befindet sich die Druckflüssigkeit 4 im Vorratsraum 5 des Innenstempels 1. Zwecks Ausfahrens des Stempels wird sie durch eine mehrstufige Pumpe 6 in den Druckraum 7 des Außenstempels 3 gedrückt. Die Pumpe 6 kann über einen Exzenter 14 angetrieben werden. Beim Drehen des Exzenters 14 mittels einer auf den Vierkant 16 aufgesetzten Kurbel od. dgl. wird zunächst die Kulisse 17 nach unten bewegt. Diese nimmt das Rohr 8, auf dem sie befestigt ist, nach unten mit. Dadurch wird der auf dem Rohr 8 befestigte Kolben 6 a der Pumpe 6 bis in die Dichtung 6 b des größeren Kolbens 6 c gedrückt und damit die im zylindrischen Innenraum 2 α des Kolbens 2 befindliche Flüssigkeitsmenge eingeschlossen.

Bei weiterem Drehen des Exzenters 14 legt sich die Scheibe 18, die unter dem Druck der gegen den An-

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schlag 19 anliegenden Feder 20 steht, auf die obere Fläche des Kolbens 6 c und drückt bei weiterer Abwärtsbewegung diesen Kolben 6 c gegen den Druck der Feder 21 abwärts, so daß die Flüssigkeit aus dem Zylinderraum 2 a längs der Manschettendichtung 22, die durch die Feder 23 gehalten wird, in den Druckraum 7 des Außenstempels fließt. Die Bohrung, in der die Dichtung 22 geführt, ist, wie diese Dichtung selbst, vorzugsweise leicht konisch. Bei weiterem Drehen des Exzenters 14 bewegen sich Kulisse 17, Rohr 8, Scheibe 18 und Kolben 6 a und durch die sich entspannende Feder 21 der Kolben 6 c wieder aufwärts, so daß bei oberster Stellung der beiden Kolben 6 a eine Feder 28 von seinem Sitz 29 drückt, so daß der Raum 9 mit dem Vorratsraum 5 verbunden wird. Da der Raum 9 mit dem Druckraum 7 durch das Innere des Rohres 8 verbunden ist, kann jetzt die Druckflüssigkeit aus dem Druckraum 7 in den unter Unterdruck stehenden Vorratsraum 5 fließen, wobei die Differenz zwischen diesem Unterdruck und dem atmosphärischen Druck, der auf die Fläche des Kolbens 2 des Innenstempels wirkt, eine Beschleunigung des Ausströmens verursacht.

Um die Ausströmung noch mehr zu beschleunigen, kann man durch weiteres Drehen des Exzenters 25 den Ventilkörper 29 so weit in den Zylinder 30 hineindrücken, daß die Dichtungsmanschette 31 aus der

und da-

und 6 c Druckflüssigkeit aus dem Raum 5 wieder in

die Pumpe 6 eintreten kann. Die Manschettendichtung 15 Bohrung, in der sie geführt wird, austritt
verhindert, daß dabei Druckflüssigkeit aus dem durch einen großen Durchströmquerschnitt freigibt. Druckraum 7 in den Raum la gelangt. Das erfolgt dadurch, daß sich die untere Fläche der - Das Rohr 8 trägt an seinem oberen Ende einen Kulisse 26 auf dem oberen Rand 29 a des Ventil-Hohlzylinder 36, dessen Querschnitt größer ist als körpers auflegt und bei weiterem Drehen des Exzender Querschnitt des Rohres 8. Dieser Hohlzylinder 36 20 ters 25 gegen die Feder 32 abwärts drückt.

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ragt in den Innenraum 9 eines Zylinders 30, der mit Stiften 33 am Innenstempel 1 befestigt ist. Der Raum 9 ist durch ein Ventil 10 verschlossen, dessen Ventilsitz 29 durch einen zylindrischen Körper gebildet wird, der seinerseits wiederum als Verschluß des Zylinders 30 benutzt werden kann und gegen das Innere des Zylinders durch eine Manschettendichtung 31 abgedichtet ist, über die eine Feder 32 den Körper 29 nach oben drückt. Der Körper 29 stützt sich gegen eine äußere Hülse 34 ab, die ebenfalls im Innenstempel 1 liegt und sich über Tellerfedern 35 gegen den Zylinder 30 abstützt. Solange der Zylinder 30 geschlossen ist, wird beim Aufwärtsbewegen des Rohres 8 Flüssigkeit aus dem Raum 9 in den Druckraum 7 verdrängt. Beim Drehen des Exzenters 16 wird daher durch Abwärtsbewegen des Rohres 8 mittels der Pumpe 6 Flüssigkeit aus dem Raum 5 in den Druckraum 7 gepumpt und beim Aufwärtsbewegen Flüssigkeit aus dem Raum 9 in den Druckraum 7 verdrängt. Beim Aufwärtsbewegeh des Rohres 8 wird ein Zurückströmen der - Flüssigkeit aus dem Druckraum 7 in den Vorratsraum 5 durch die Manschettendichtung 22 verhindert.

Die beim Abwärtsbewegen des Rohres 8 aus dem Druckraum 7 wieder in den Raum 9 zurückströmende Flüssigkeitsmenge ist erheblich geringer als die bei diesem Hub durch die Pumpe 6 aus dem Vorratsraum 5 in den Druckraum 7 gepumpte Flüssigkeitsmenge. Die Abwärtsbewegung des Rohres 8 wird jedoch durch den Flüssigkeitsdruck im Raum 9 auf die den Querschnitt des Rohres 8 überragende Ringfläche des Hohlzylinders 36 unterstützt. Bei steigendem Druck im Druckraum 7 steigt beim Abwärtsbewegen der Stange 8 (Pumpen) der Flüssigkeitsdruck so stark an, daß durch die Scheibe 18, die sich gegen die Feder abstützt, der große Kolben 6 c nicht mehr nach unten mitgenommen wird. Es wird also unter weiterer Zusammendrückung der Feder 20 nur noch der kleine Kolben 6 a für den Pumpvorgang wirksam.

Die Menge der Druckflüssigkeit ist so bemessen, daß sie bei vollständig zusammengeschobenem Stempel den gesamten Vorratsraum 5 des Innenstempels ausfüllt. Sobald die Pumpe 6 Druckflüssigkeit aus dem Vorratsraum 5 in den Druckraum 7 pumpt, ergibt sich daher oberhalb der im Druckraum 5 befindlichen Druckflüssigkeit ein Vakuum.

Soll der Stempel geraubt werden, so wird von außen her mittels eines mit Vierkant 24 versehenen Exzenters 25 eine Kulisse 26 gegen eine Feder 27

60 Der Vorratsraum 5 des Innenstempels ist nach außen hin sorgfältig abgedichtet. Der Kolben 2 des Innenstempels 1 trägt zur Abdichtung gegen eintretende Luft eine zusätzliche Dichtung 13.

Im oberen Teil des Innenstempels ist ein Anschluß 12 für eine Vakuumpumpe mit einem Rückschlagventil 11 angeordnet. Über diesen Anschluß kann der Vorratsraum 5 des Innenstempels evakuiert werden. Man kann auf diese Weise den Unterdruck, der ein zuverlässiges Zusammenschieben des Stempels verursacht, durch Evakuieren von außen her erzielen. Die Schaffung von Unterdruck ist auch durch Anschluß an einen größeren Vakuumraum möglich. Die Maßnahmen zur Vakuumbildung können selbstverständlich einzeln und zusammen angewandt werden. Bei der Gruppe nach Fig. 2 besteht jeder Stempel aus einem Außenstempel 40 und einem Innenstempel 41, der mit einer Dichtung 42 zuverlässig gegenüber dem Außenstempel abgedichtet ist. Mit seinem Kopf

43 ist jeder Stempel an eine Gleitschiene 44 angehängt. Die Hochdruckräume 45 "der Außenstempel 40 sind durch die Leitungen 46 über einen Dreiwegehahn 47 mit einer Pumpe 48 verbunden. Die Ansaugleitung der Pumpe 48 führt bis nahe an den Boden eines luftdicht abgeschlossenen Behälters 49. Eine weitere Leitung 50 verbindet den Dreiwegehahn 47 mit dem oberen Teil des Behälters 49. Aus dem Behälter 49 wird Druckflüssigkeit 51 mittels der Pumpe 48 bei entsprechender Stellung des Dreiwegehahns 47 in die Räume 45 der Stützvorrichtungen gepumpt. Bei diesem Vorgang werden die Stützvorrichtungen auseinandergezogen und zwischen dem Liegenden und der sich gegen das Hangende abstützenden Schiene

44 verspannt. Diese Verspannung erfolgt in dem dargestellten Beispiel derart, daß die Außenstempel 40 gegenüber den über die Köpfe 43 an der Schiene 44 aufgehängten Innenstempeln 41 gegen das Liegende gedrückt werden. Während dieses Vorganges ist die Schiene 44 mit anderen (nicht dargestellten) Mitteln an das Hangende angedrückt. Die Stützelemente können im gezeichneten Beispiel jedoch durch Entfernen der Aufhängung unmittelbar unter die Schiene 44 drücken, wobei die Verspannung derart erfolgt, daß die Innenstempel 41 gegenüber den sich auf das Liegende abstützenden Außenstempeln 40 ausfahren und das System unter gleichzeitigem Mitnehmen der Schiene 44 zwischen Hangendem und Liegendem verspannen.

Soll diese Verspannung gelöst werden, so wird

45

abwärts bewegt, die den Schaft des Ventils 10 gegen 70 der Hahn 47 so geschaltet, daß die Leitungen 46 mit

der Leitung 50 in Verbindung stehen. Infolge des im Raum 54 oberhalb der Flüssigkeit 51 im Behälter 49 gebildeten Vakuums erfolgt der Rückfluß der Druckflüssigkeit aus den Stempelräumen 45 in den Behälter 49 und damit der Stempelzusammenschub durch das Gewicht der Außenatmosphäre auf den einzuschiebenden Kolbenquerschnitt. Hierbei werden die Außenstempel 40 bei an der Schiene 44 aufgehängten Stützelementen nach oben gezogen bzw. bei nicht aufgehängten Stützelementen die Innenstempel 41 in die sich gegen das Liegende abstützenden Außenstempel 40 hineingezogen. Zur Vergrößerung des Vakuums im Behälter 49 ist noch eine Vakuumpumpe 52 dargestellt, die über ein Absperrorgan 53 durch die Leitung 50 mit dem oberen Teil des Behälters 49 verbunden werden kann.

Claims

Patentansprüche:

1. Hydraulisches Stützelement, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum (5, 54), in den die Druckflüssigkeit (4, 51) beim Rauben des Stützelementes hineinströmt, während des Hineinströmens unter Vakuum steht.

2. Einzylinder-Stützelement mit einer im EIement eingebauten Pumpe zur Förderung der Druckflüssigkeit aus dem Vorratsraum des Elementes in den Druckraum des Elementes nach Anspruch 1, insbesondere einzelner Grubenstempel, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorratsraum (5) gegen die Außenluft vollkommen abgedichtet ist.

3. Stützelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorratsraum (5) nur so groß ist, daß er im ganz zusammengeschobenen Zustand des Elementes (I₁ 3) von der Druckflüssigkeit (4) ausgefüllt ist.

4. Stützelement nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorratsraum (5) mit einer Vakuumpumpe oder mit einem größeren Vakuumraum verbunden werden kann.

5. Mehrzylinder-Stützelement mit außerhalb der Zylinder angeordneter gemeinsamer Pumpe nach Anspruch 1, insbesondere zentral gespeiste Gruppe von Grubenstempeln, dadurch gekennzeichnet, daß der sich beim Leerpumpen vergrößernde Raum (54) in einem gegen die Außenluft abgedichteten Behälter (49) liegt.

6. Stützelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (49) mit einer Vakuumpumpe (52) verbunden ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 924 686, 510 708.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen