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H--v,draulisch betätigter Grubenstempel Es sind hydraulisch betätigte
Grubenstempel bekannt, bei denen der Kolbenteil mit einem pneumatisch beaufschlagten,
den Vorratsbehälter für das hydraulische Druckmittel abdeckenden, auf einem zentralen
Rohr geführten Schwimmkolben ausgerüstet ist, der zum Setzen des Stempels das Druckmittel
über Rückschlagventile in die Druckkammer
preßt. Der Kopfteil des Stempelkolbens
weist ein dort eingebautes kombiniertes überdruck- und Raubventil auf, wobei das
Raubventil bei seiner mechanischen Betätigung die Druckkammer mit dem Vorratsbehälter
verbindet.
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Versuche mit einem Grubenstempel der vorbezeichneten Art haben gezeigt,
daß das Einfahren des Stempelkolbenteils in den Stempelzylinderteil nach Öffnen
des Raubventils relativ langsam vor sich geht. Dies ist durch die konstruktionsbedingten
hydraulischen Widerstände verursacht.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den bekannten hydraulisch
betätigten Grabenstempel in der Richtung weiterzuentwickeln, daß ein schnelleres
Einfahren des Stempelkolbenteils bei Betätigung des Raubventils erfolgt.
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Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß im Boden
des Kolbenteils ein vorzugsweise als Rohrschieber ausgebildetes, zum schnelleren
Einfahren des Kolbenteils dienendes zweites Raubventil eingebaut ist, das unter
dem Druck der durch den Zylinderteil des Stempels zugeführten Preßluft eine zusätzliche
Verbindung zwischen der Druckkammer und dem Vorratsbehälter schafft und nach Aufhören
der Preßluftzuführung selbsttätig unter dem Einfluß des in der Druckkammer herrschenden
Druckes in seine normale Schließlage zurückkehrt. Der Ventilkörper des in den Boden
des Stempelkolbens eingebauten zweiten, durch Preßluft betätigten Raubventils ist
mit einer axialen, nur nach der Druckkammer zu offenen Bohrung und mit der letzteren
in Verbindung stehenden radialen Bohrungen ausgerüstet, die in der durch einen Anschlag
im Boden des Stempelkolbens fixierten tiefsten Stellung des Raubventilkörpers eine
Verbindung zwischen der Druckkammer und dem Vorratsbehälter herstellen.
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Der Ventilkörper des in den Boden des Stempelkolbens eingebauten zweiten
Raubventils ist an seiner von der Druckkammer abgewandten Stirnseite mit einem Distanzbolzen
versehen, der zur Wegbegrenzung bei Beaufschlagung der anderen Stimfläche durch
Druckmittel dient und der im Durchmesser so klein gehalten ist, daß die durch Preßluft
beaufschlagte Ringfläche möglichst groß ist. Es ist bereits ein hydraulisch-pneumatischer
Grubenstempel bekannt, dessen Kolbenteil mit einem pneumatisch beaufschlagten, den
Vorratsbehälter für das hydraulische Druckmittel abdeckenden, auf einem zentralen
Rohr geführten Schwimmkolben ausgerüstet ist. Durch dieses zentrale, im oberen Stempelkopfteil
nach außen geführte Rohr wird Druckluft zugeführt, die einerseits einen zum Einfahren
des Stempels dienenden Druckraum füllt und andererseits gleichzeitig einen abgefederten
Steuerkolben verschiebt, der das den Druckraum mit dem Vorratsraum verbindende überdruckventil
steuert. Das Rauben des Stempels erfolgt ausschließlich durch Druckluftzufuhr.
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Bei anderen bekannten hydraulisch betätigten Grubenstempeln finden
für das Raubventil ein Vorventil und ein Hauptventil Verwendung. Das Vorventü weist
einen kleineren Querschnitt als das Hauptventil auf und ist deshalb mit geringerem
Kraftaufwand zu öffnen. Ohne das Vorventil ist ein öffnen des Hauptventils bei Höchstdruck
nicht möglich.
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Der grundlegende Unterschied zwischen diesen Grubenstempeln und der
Erfindung besteht darin, daß bei den bekannten Stempeln das Vorventil und das Hauptventil
in einem gemeinsamen Körper vereinigt sind, daß die Ventile in ihrer Gesamtheit
im Boden des Kolbenteils angeordnet sind und daß das Abströmen des Druckmittels
aus der Druckkarnmer in den Vorratsbehälter bei Betätigung des Vorventils und bei
der nachfolgenden Betätigung des Raubventils nahezu auf dem gleichen Wege erfolgt.
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Beim erfindungsgemäß ausgebildeten Stempel sind wegen des grundsätzlich
verschiedenen Gesamtaufbaues des Grubenstempels völlig andere Bedingungen vorhanden,
so daß die bekannten, aus einem
Vorventil und einem Hauptventil
zusammengesetzten Raubventile bei dem Grabenstempel nach der Erfindung keine Verwendung
finden könnten. Bei dem letzteren ist nämlich das störanfällige, kombinierte überdruck-
und Raubventil in das Kopfstück des Kolbenteiles des Stempels verlegt, damit es
einfach und schnell ein- und ausgebaut werden kann. Es ergibt sich deshalb für die
Rückführung des Druckmittels aus der Druckkammer in den Vorratsbehälter ein relativ
umständlicher Weg, weil das Druckmittel in das Kopfstück des Kolbenteiles steigen
müßte und dann nach dem Durchgang durch das kombinierte überdruck- und Raubventil
durch ein zweites Rohr wieder abwärts geführt werden müßte, um unterhalb des Verdränger-Ringkolbens
in den Vorratsbehälter abfließen zu können. Infolge der sich hierdurch ergebenden
großen Strömungswiderstände kann man nur ein sehr langsames Einsinken des Kolbenteiles
in den Zylinderteil des Stempels erreichen. Zu den Strömungswiderständen kommen
nämlich auch noch die Reibungswiderstände der Dichtungen hinzu, so daß das Eigengewicht
des Kolbenteils nicht ausreicht, um das letztere in den Zylinderteil nach Betätigung
des Raubventils einsinken zu lassen.
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Aus den vorstehend angeführten Gründen ist bei der Erfindung für das
Einsinken des Kolbenteiles in den Zylinderteil Preßluft vorgesehen. Eine Vergrößerung
des Durchgangsquerschnittes im kombinierten überdruck- und Raubventil würde bei
dem erfindungsgemäß ausgebildeten Stempel keine wesentliche Verbesserung bringen,
da die Ursachen für das langsame Einsinken des Kolbenteiles nicht durch die Querschnittsverhältnisse
an dem kombinierten überdruck- und Raubventil gegeben sind, sondern durch die Widerstände
im Steigrohr und im Verbindungsrohr vom Kopfteil zum Boden des Vorratsbehälters.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines Grubenstempels
nach der Erfindung veranschaulicht. Es ist lediglich ein durch die Achse des Stempels
gelegter Längsschnitt des unteren Zylinderteils dargestellt, weil der Kopfteil des
Stempels zur Erläuterung der Erfindung nicht notwendig ist.
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Der Grabenstempel besteht aus einem Zylinderteil 1 und einem
in diesem gleitend gelagerten hohlen Kolbenteil 2. Der Kolbenboden des letzteren
bildet mit dem Zylinderteil 1 die Druckkamm r 3 des Stempels.
Diese Druckkammer ist über das Rohr 4 mit dem nicht dargestellten, im Stempelkopf
angeordneten Raubventil und der ebenfalls nicht veranschaulichten Druckmittelzufuhr
verbunden. Koaxial zu dem Rohr 4 ist das Führungsrohr 5 für den Schwimmkolben
6 angeordnet, der unter dem Druck der durch den oberen Stempelkolbenteil
zugeführten Preßluft steht und den Vorratsbehälter 7 nach oben abdeckt. Dieser
ist über das Führungsrohr 5 mit einem im nicht dargestellten Stempelkopf
angeordneten Druckmittelbehälter verbunden. Vom Vorratsbehälter 7
wird das
Druckmittel durch den preßluftbeaufschlagten Schwimmkolben 6 über die Bohrung
8 und das Rückschlagventi19 in die Stempeldruckkammer3 hineingepreßt.
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Im oberen Teil des Stempelzylinders 1 ist eine radiale Bohrung
vorgesehen, durch die in Richtung des Pfeiles 10 Preßluft zur ausschließlichen
Betätigung des Hilfs-Raubventils 14 zugeführt wird. Diese Preßluft passiert zunächst
die ringförmige Kammer 11, welche durch den Stempelkolben 2 und den Stempelzylinder
1 eingeschlossen ist, und tritt dann durch die radiale Bohrung 12 in die
im Durchmesser abgesetzte axiale Bohrung13,13' des Kolbenbodens ein, in welcher
der Ventilkörper des Hilfs-Raubventils 14 gelagert und geführt ist. Dieser Ventilkörper
ist mit einer axialen, nur nach der Druckkammer3 zu offenen Bohrung15 und mit der
letzteren in Verbindung stehenden radialenBohrungen16 ausgerüstet, welche in der
durch einen Anschlag18 im ringförmigen Bodeneinsatz 19 des Stempelkolbens
2 fixierten tiefsten Stellung des vorgenannten Ventilkörpers eine Verbindung zwischen
der Druckkammer 3 und dem Vorratsbehälter 7 herstellen. In dieser
Stellung ist nämlich die von der Druckkammer 3 her druckbeaufschlagte Bohrung
15 des Ventilkörpers 14 mit der zum Vorratsbehälter 7 füh-
renden Querbohrung
17 verbunden. Der Ventilkörper weist an seiner von der Druckkammer abgewandten
Stirnseite einen Distanzbolzen 14' auf. Dieser ist - wie die Abbildung zeigt
- so lang, daß der Ventilkörper mit seiner Ringschulter nicht am Grund der
Bohrung 13' zur Anlage kommt. Auf diese Weise wird erreicht, daß eine größere
Ringfläche des Ventilkörpers von der Preßluft beaufschlagt werden kann.
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Die Wirkungsweise des erfindungsgemäß ausgebildeten Hilfs-Raubventils
ist folgende: Nach dem öffnen des nicht dargestellten, mechanisch betätigten Raubventils
wird der abgesetzten Bohrung 13, 13' über den Stutzen 10, die Ringkammer
11 und die Bohrung 12 Preßluft von beispielsweise 4 atü zugeführt. Wenn der
Druck in der Druckkammer 3 unter 4 atü abgesunken ist, wird der Ventilkörper
des Hüfs-Raubventils 14 in Richtung auf die Druckkammer 3 zu bewegt, bis
es auf der Schulter 18 im ringförmigen Bodeneinsatz 19 des Stempelkolbenteils
2 zur Auflage kommt. In dieser Stellung ist eine Verbindung zwischen der Druckkammer
3 und dem Vorratsbehälter 7 über die Bohrungen 15, 16 und
17 geschaffen. Diese Verbindung hat ein schnelles Einfahren des Kolbenteils
2 in den Zylinderteil 1 zur Folge.
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Selbstverständlich muß vor dem Ausfahren des Kolbenteils 2 aus dem
Zylinderteil 1, also vor dem Setzen des Stempels, der Ventilkörper des Hilfs-Raubventils
14 wieder in die in der Zeichnung dargestellte Ausgangslage zurückgekehrt sein.
Dies geschieht in einfacher Weise dadurch, daß durch das Zuführen von Druckmittel
über die Bohrung 8 und das Rückschlagventil 9 der Druck in der Druckkammer
3 ansteigt und den Ventilkörper des Hilfs-Raubventils 14 in seine Schließlage
zurückdrückt. Voraussetzung dafür ist natürlich, daß die Preßluftzuführung in Richtung
des Pfeiles 10 vorher unterbrochen worden ist.