DE1152375B - Hydraulischer Grubenstempel - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Grubenstempel. Es sind hydraulische Grubenstempel bekannt, die einen gleitend in einem Zylinder angeordneten Kolbenteil aufweisen sowie eine hin und her gehende Pumpe in dem Kolbenteil, die von der Außenseite des Stempels aus betätigt werden kann, um hydraulische Flüssigkeit in dem Stempel über ein Ventil im Kopf des Kolbenteiles in einen Druckraum in den Zylinder zu pressen, um den Kolbenteil aus dem Zylinder herauszubewegen, wobei die Pumpe einen Niederdruckkolben großen Durchmessers und einen Hochdruckkolben von verhältnismäßig kleinem Durchmesser aufweist.

Bisher waren bei den bekannten Konstruktionen die Nieder- und Hochdruckkolben starr oder durch eine Feder miteinander verbunden, und zwar während beider Pumpstadien.

Bei einer Ausbildung, bei der die beiden Kolben fest miteinander verbunden sind, muß ein Ventil in dem Niederdruckkolben vorgesehen sein. Während des Pumpens unter hohem Druck wird der Niederdruckkolben weiterhin hin- und herbewegt, indessen tritt beim Druckhub die hydraulische Flüssigkeit durch das Ventil hindurch, so daß der Niederdruckkolben keine Pumpwirkung mehr entfaltet. Diese Ausbildung hat verschiedene Nachteile. So ist z. B. die zum Betrieb der Pumpe notwendige Kraft während des Pumpens unter hohem Druck verhältnismäßig hoch, weil eine nicht unwesentliche Menge an hydraulischer Flüssigkeit bei jedem Hub in Bewegung gesetzt werden muß, und zwar von einer Seite des Niederdruckkolbens zur anderen Seite. Außerdem wächst der Widerstand beim Pumpen erheblich, weil der Niederdruckkolben in beiden Richtungen durch die hydraulische Flüssigkeit bewegt werden muß. Es wurde festgestellt, daß die Grubenarbeiter durch das Anwachsen des Widerstandes beim Pumpen irregeführt werden und annehmen, der Grubenstempel habe bereits seine Setzlast erreicht, ehe das tatsächlich der Fall ist.

Bei einer Ausbildung, bei der der Hochdruckkolben mit dem Niederdruckkolben durch eine Feder verbunden ist, wird die Feder fortlaufend gespannt und entspannt, während das Pumpen unter hohem Druck stattfindet. Dies führt zu Ermüdungserscheinungen und möglicherweise auch zu einem Bruch der Feder. Außerdem ist es schwer, denjenigen Punkt einzustellen, an dem der Niederdruckkolben außer Betrieb geraten soll.

Die beschriebenen Nachteile werden durch die vorliegende Erfindung behoben. Erfindungsgemäß ist der Niederdruckkolben mit dem Hochdruckkolben Hydraulischer Grubenstempel

Anmelder:
Acrow (Engineers) Limited, London

Vertreter: Dipl.-Ing. W. Meissner, Berlin 33,

und Dipl.-Ing. H. Tischer, München 2, Tal 71,

Patentanwälte

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 21. August 1959 (Nr. 28 723)

Reginal Reynolds und Peter Haig Stammers,

Saffron Waiden, Essex (Großbritannien),

sind als Erfinder genannt worden

entweder direkt oder indirekt durch eine Verriegelung verbunden, die so angeordnet ist, daß sie den Hoch- und den Niederdruckkolben voneinander trennt, wenn der Pumpdruck einen bestimmten Wert erreicht. Dies hat den Vorteil, daß der Niederdruckkolben entriegelt wird, sobald das Pumpen unter hohem Druck einsetzt, und der Pumpenwiderstand wird nicht hoch, ehe der Stempel unter einer wesentlichen Belastung steht. Die Grubenarbeiter werden also nicht über die Belastung des Stempels irregeführt.

Zweckmäßig werden erfindungsgemäß der Hoch- und der Niederdruckkolben durch eine gemeinsame Kolbenstange betätigt, wobei der Niederdruckkolben über die Verriegelung mit der Kolbenstange verbunden ist.

Die Verriegelung kann aus einem Plunger bestehen, der entweder in dem Niederdruckkolben oder dem an der Kolbenstange sitzenden Block sitzt und in verriegelter Lage in eine Nut in der Kolbenstange oder in einen Teil eingreift, der an dem Niederdruckkolben befestigt ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen hydraulischen Grubenstempel gemäß der Erfindung, bei dem das obere Ende des Stempels nicht dargestellt ist;

Fig. 2 ist ein Querschnitt nach Linie II-II der Fig. 1;

Fig. 3 ist ein Querschnitt nach Linie IH-III der Fig. 1;

309 650/51

Fig. 4 ist eine Einzelheit der Verriegelungsvorrichtung des Stempels in verriegelter Lage.

Die Zeichnungen zeigen das untere Ende eines hydraulischen Grubenstempels mit einem Kolbenteil 10 in einem Zylinder 12, aus dem der Kolbenteil herausgezogen werden kann, indem Arbeitsflüssigkeit (Öl) von einem Behälter 14 im Inneren des Kolbenteiles in eine Druckkammer 16 zwischen dem unteren Ende des Kolbenteiles' und dem Boden des Zylinders durch ein Hauptdruckventil 18 im Kopf 20 des Kolbenteiles geleitet wird. 21 bezeichnet ein Schutzgehäuse für den Zylinder 12.

Um Öl aus dem Behälter 14 in die Druckkammer 16 zu leiten, ist eine Pumpe vorgesehen, die eine rohrförmige Kolbenstange 22 aufweist, welch letztere einen Niederdruckkolben 24 trägt. Das untere Ende der Kolbenstange selbst bildet einen Hochdruckkolben. Der untere Teil des Inneren des Kolbenteiles 10 bildet den Zylinder für den Niederdruckkolben 24. Der Hochdruckkolben tritt durch den Niederdruckkolben hindurch, und bei Betätigung der Pumpe geht er in und aus einer Kammer 28 hin und her, die zwischen dem Kopf des Kolbenstückes und dem Niederdruckkolben angeordnet ist und einen Zylinder für den Kolben bildet.

Die Kolbenstange 22 ist so ausgebildet, daß sie von der Außenseite des Stempels aus hin und her bewegt werden kann. Das wird durch Verbindung eines Pumpenhandgriffes mit einer Welle 30 erreicht, die eine Kurbel 32 betätigt, durch die die rohrförmige Kolbenstange 22 über einem Führungsrohr 34 hin und her bewegt wird, welches sich innerhalb der rohrförmigen Kolbenstange 22 abwärts erstreckt.

Der Niederdruckkolben 24 ist mit der Kolbenstange 22 durch eine Verriegelung verbunden, die einen Gleitblock 36, der an dem Kolbenrohr 22 über dem Niederdruckkolben befestigt ist und einen hohlen Pfostenteil 38, der sich vom Niederdruckkolben aus aufwärts erstreckt und an ihm befestigt ist und der durch eine Bohrung in dem Block 36 hindurchtritt, miteinander verriegelt. Der Pfosten 38 ist an seinem oberen Ende mit einer Nut 40 versehen und besitzt eine geneigte Eintrittsschulter 42 an der unteren Kante der Nut. Der Block 36 trägt in einer Querbohrung einen Verriegelungsteil 44, welcher durch eine Feder 46 gegen den Pfostenteü 38 gedruckt wird, wobei eine Schraube 48 zur Verstellung der Spannung der Feder dient. Der Verriegelungsteil 44 besitzt eine Nase 50, die in die Nut 40 eingreifen kann, um den Pfostenteil und den Niederdruckkolben mit dem Kolbenstangenrohr 22 zu verriegeln. Diese bleiben verbunden, bis der Druck in der Kammer 28 unter dem Niederdruckkolben in einem Ausmaß ansteigt, daß bei fortgesetztem Hin- und Hergang der Kolbenstange der Niederdruckkolben sich nicht bewegt und die Verriegelung aus der Nut 40 gelöst ist.

In dem Kolbenteil des Stempels ist ein Ring 52 vorgesehen, durch den die Aufwärtsbewegung des Niederdruckkolbens begrenzt wird und das maximale Volumen der Kammer 28 festgelegt ist. Der Stempel ist mit einer Einrichtung versehen, durch die er eingezogen werden kann. Dieses wird durch Ablassen des Druckes in der Hochdruckkammer 16 erreicht, wobei die Flüssigkeit in den Behälter 14 zurückfließen kann. Zunächst wird das Ventil 18 mittels einer Druckstange 54 geöffnet, die innerhalb des Führungsrohres 34 in dem Stempel abwärts verläuft.

Das untere Ende der Druckstange 54 erfaßt den Ventilteil 56, der im niedergedrückten Zustand das Ventil 18 entgegen dem Druck der Feder 58 von seinem Sitz abhebt. Die Stange 54 wird durch eine nicht dargestellte Einrichtung oben in dem Grubenstempel niedergedrückt. Ist das Ventil 18 offen, so kann die Flüssigkeit von der Hochdruckkammer 16 aufwärts durch das Führungsrohr 22 über den Niederdruckkolben und durch die öffnungen in dem

ίο Führungsrohr und in der rohrförmigen Kolbenstange in den Behälter 14 gelangen. Außerdem ist ein Überdruckventil 60 vorgesehen, durch welches Flüssigkeit von der Hochdruckkammer 16 in den Behälter 14 gelangen kann, wenn die Belastung an dem Stempel einen gewissen maximalen Wert überschreitet.

Durch eine Bohrung 62 in dem Pfostenteü 38 wird eine Verbindung zwischen der Kammer 28 und dem Behälter 14 hergestellt. Diese Bohrung ist normalerweise durch einen Ventilteil 64 verschlossen,

so welcher durch eine Feder 66 auf seinen Sitz gedrückt wird. Die Kraft der Feder 66 ist mittels eines eingeschraubten Stiftes 68 einstellbar. Das Ventil 64 bildet ein »Setzventil«, über welches die Arbeitsflüssigkeit anstatt in die Hochdruckkammer 16 in den Behälter gepumpt wird, wenn der Stempel gegen seine Belastung bei einem gewünschten Druck gesetzt wird.

Beim Gebrauch läßt der Grubenarbeiter das Kolbenstangenrohr 22 sich hin und her bewegen, und wenn der Riegelteil 44 in die Nut 40 in dem Pfosten des Niederdruckkolbens eingreift, so werden sowohl der Niederdruckkolben als auch der Hochdruckkolben hin und her bewegt, während der Stempel ohne bzw. lediglich unter leichter Last steht. Die Bewegung des Niederdruckkolbens in einem Druckhub drückt das Öl der Kammer 28 über das Hauptventil 18 in die Hochdruckkammer 16, um den Kolbenteil des Stempels zu heben und den Stempel bei verhältnismäßig kleinen Ausschlägen der Kolbenstange auszudehnen. Beim Rückhub des Niederdruckkolbens wird Öl aus dem Behälter in der Kammer 28 über ein Einwegventil 70 in dem Niederdruckkolben angesaugt. Gerät der Stempel unter Belastung, so erhöht sich der Druck in den Kammern 28 und 16. Ist er hoch genug angewachsen, um die Feder 46 des Riegelteiles 44 zu überwinden, so schnappt die Nase 50 des Riegelteiles aus der Nut 40 über die Schulter 42 aus, und der Block 36 nimmt eine Lage an, wie sie in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist, in der er unterhalb der Nut 40 frei auf dem Pfostenteil 38 auf und ab gleiten kann. Das Kolbenstangenrohr wird alsdann allein hin und her bewegt, und der Niederdruckkolben schlägt an den Ring 52 an. Alsdann erfolgt das Pumpen nur an dem Hochdruckkolben 26, der abwechselnd das Volumen der Kammer 28 zusammenzieht und ausdehnt, so daß geringe Ölmengen in die Druckkammer 16 über das Ventil 18 gelangen und in die Kammer 28 aus dem Behälter 14 über das Ventil 70 gesaugt werden. Ein fortgesetztes Pumpen hebt den Kolbenteil des Stempels und dehnt den Stempel langsamer aus. Als Beispiel sei angegeben, daß die Ausdehnung des Stempels, wenn beide, und zwar der Niederdruck- und der Hochdruckkolben hin und her gehen, 20 mm für jeden Druckhub beträgt, wogegen bei gelöster Verriegelung, wenn lediglich der Hochdruckkolben arbeitet, die Ausdehnung des Stempels bei jedem Druckhub etwa nur 1,4 mm ausmacht.

Um die Verriegelung 46 in der Nut 40 wiederherzustellen, so daß der Niederdruckkolben wieder mit der Kolbenstange verbunden wird, ist es nur notwendig, den Handgriff der Pumpe in vollem Ausmaß aufwärts zu drücken, wodurch infolge des An-Schlages des Niederdruckkolbens an dem Ring 52 die Nase 50 über die geneigte Schulter 42 in der Nut 40 gebracht wird. Ist der Druck in der Kammer 28 noch zu hoch, so löst sich die Verriegelung augenblicklich. Ist sie abgefallen, kann der Niederdruckkolben hin und her bewegt werden. Ist die Verriegelung nicht wiederhergestellt, so kann die Pumpe als einstufige Hochdruckpumpe verwendet werden.

Außer einer Vereinfachung der Konstruktion bietet die Erfindung den Vorteil, daß der Niederdruckkolben im wesentlichen in Ruhe bleibt, ausgenommen dann, wenn er zum Pumpen herangezogen wird. Hierdurch wird die zur Betätigung der Pumpe erforderliche Kraft vermindert, da die Ölmenge, die bei jedem Hub der Hochdruckpumpe gefördert wird, klein ist. Außerdem wird das Öl in dem Stempel nicht übermäßig gestört. Wird der Niederdruckkolben während der Arbeit unter Hochdruck hin und her bewegt, so kann der Widerstand, der durch den Arbeiter zu überwinden ist, so sein, daß der Arbeiter annimmt, daß er die gewünschte Setzlast erreicht hat, bevor dies tatsächlich der Fall ist. Ist dagegen der Niederdruckkolben unverriegelt, wie oben beschrieben, wenn die Hochdruckpumpe in Tätigkeit tritt, so ist der Widerstand, der durch den Arbeiter zu überwinden ist, nicht hoch, ehe der Stempel unter eine wesentliche Belastung kommt, und der Arbeiter wird nicht irregeführt.

Bei einer anderen Ausführungsform sitzt die Verriegelungsvorrichtung in einer Querbohrung in dem Niederdruckkolben und ist so angeordnet, daß sie in eine Nut in der Kolbenstange oder in eine Nut in einer Verlängerung derselben eingreift.

Die Ausführung der Verriegelung kann in weiten Grenzen verändert werden. Sie kann federbelastet sein wie bei der dargestellten Ausführungsform, oder sie kann auch hydraulisch betätigt werden. Ist eine Feder vorgesehen, so ist die Feder nicht fortgesetzt beansprucht oder unbeansprucht, wenn die Verriegelung entweder in die Nut 40 eingreift oder auf dem Pfostenteil 38 gleitet. Sie ist daher keiner Ermüdung unterworfen, wie es der Fall wäre, wenn der Niederdruckkolben selbst durch eine Feder belastet wäre, die zu überwinden ist, wenn der Druck einen vorausbestimmten Wert übersteigt.

Claims (3)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Hydraulischer Grubenstempel, der einen gleitend in einem Zylinder angeordneten Kolbenteil aufweist sowie eine hin und her gehende Pumpe in dem Kolbenteil, die von der Außenseite des Stempels aus betätigt werden kann, um hydraulische Flüssigkeit in dem Stempel über ein Ventil im Kopf des Kolbenteiles in einen Druckraum in dem Zylinder zu pressen, um den Kolbenteil aus dem Zylinder herauszubewegen, wobei die Pumpe einen Niederdruckkolben großen Durchmessers und einen Hochdruckkolben von verhältnismäßig kleinem Durchmesser aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Niederdruckkolben (24) mit dem Hochdruckkolben (26) entweder direkt oder indirekt durch eine Verriegelung (44) verbunden ist, die so angeordnet ist, daß sie den Hoch- und Niederdruckkolben voneinander trennt, wenn der Pumpdruck einen bestimmten Wert erreicht.

2. Hydraulischer Grubenstempel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß derHoch- und der Niederdruckkolben durch eine gemeinsame Kolbenstange (22) betätigt werden, wobei der Niederdruckkolben über die Verriegelung (44) mit der Kolbenstange verbunden ist.

3. Hydraulischer Grubenstempel nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelung aus einem Plunger besteht, der entweder in dem Niederdruckkolben oder dem an der Kolbenstange sitzenden Block sitzt und in verriegelter Lage in eine Nut in der Kolbenstange oder in einen Teil eingreift, der an dem Niederdruckkolben befestigt ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschriften Nr. 1 010 932,
1017118, 1054402;
britische Patentschrift Nr. 748 374;
französische Zusatzpatentschrift Nr. 69 104.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 309 650/51 7.63