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Vorrichtung zum Setzen von hydraulischen Grubenstempeln od. dgl. Für
den Strebausbau im untertägigen Grubenbetrieb werden in zunehmendem Maße hydraulische
Grubenstempel verwendet. Diese bestehen meist aus einem als Druckzylinder ausgebildeten
Außenstempel, in welchem ein Innenstempel längsverschieblich und dichtend geführt
ist. Für die Zuführung des Druckmittels zum Druckraum des Stempels ist in der Regel
eine Druckflüssigkeitspumpe vorgesehen, welche bei der Mehrzahl der heute verwendeten
Stempelbauarten im Innern des Stempels angeordnet und als Kolbenpumpe ausgebildet
ist. Es sind jedoch auch hydraulische Grubenstempel bekannt, bei welchen die Zuführung
des Druckmittels zum Stempeldruckraum von einer vom Stempel getrennten Druckflüssigkeitspumpe
über im Streb verlegte Hochdruckleitungen erfolgt.
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Bei den mit einer eingebauten Druckflüssig keitspumpe ausgerüsteten
hydraulischen Grubenstempeln erfolgt deren Antrieb in der Regel von Hand. Der Stempel
ist hierzu mit einem von außen zugänglichen, beispielsweise als Vierkant ausgebildeten
Drehzapfen versehen, mit welchem ein Bedienungshebel lösbar sowie in Drehrichtung
starr gekuppelt werden kann. Die Betätigung der Druckflüssigkeitspumpe erfolgt durch
Hin-und Herschwenken des Bedienungshebels, wobei die Schwenkbewegung des Drehzapfens
durch ein mit diesem gekuppeltes Hebelgestänge in eine hin- und hergehende Bewegung
des Pumpenkolbens umgesetzt wird. Auf diese Weise sollen durch Hineinpumpen vonDruckflüssigkeit
in den Druckraum des Stempels zunächst der Oberstempel bis zur Anlage am Hangenden
ausgefahren und anschließend beide Stempelteile mit möglichst großer und bei allen
Stempeln möglichst gleichmäßiger Kraft zwischen Liegendem und Hangendem verspannt
werden.
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Um den Zeitaufwand für das Ausfahren des Oberstempels bis zur Anlage
am Hangenden nicht zu groß werden zu lassen, muß die Druckflüssigkeitspumpe eine
gewisse Mindestfördermenge je Pumpenhub und damit gewisse Mindestabmessungen aufweisen.
Während des Ausfahrens des Oberstempels bis zur Anlage am Hangenden ist der von
der Pumpe zu überwindende Druckflüssigkeitsdruck im Druckraum des Stempels verhältnismäßig
gering, so daß die hierzu erforderliche Kraft ohne weiteres von Hand aufgebracht
werden kann. Bei der anschließenden Verspannung des Stempels zwischen Liegendem
und Hangendem steigt jedoch der von der Pumpe zu überwindende Gegendruck sehr stark
an, so daß für die Betätigung der Pumpe eine entsprechend größere Kraft am Bedienungshebel
aufgebracht werden muß. Um die gebräuchlichen hydraulischen Grubenstempel mit einer
Setzlast von nur 5 t zwischen Liegendem und Hangendem zu verspannen, ist bei einer
Länge des Bedienungshebels von etwa 0,5 m eine von Hand aufzubringende Kraft von
rund 20 kg erforderlich. Zur Erzeugung einer Setzlast von 10 t, wie sie bei den
heute erreichten großen Teufen im Interesse einer zuverlässigen Beherrschung des
Hangenden gefordert wird, wäre am Pumpenhebel beim Verspannen jedes Stempels eine
Kraft von rund 40 kg aufzubringen. Eine derart große Kraft läßt sich zwar in Einzelfällen
ohne weiteres von Hand erzeugen, jedoch ist ein mit dem Setzen einer größeren Anzahl
von Stempeln beauftragter Arbeiter zweifellos nicht in der Lage, bei jedem dieser
Stempel den Pumpenhebel mit der zur Erzielung einer Setzlast von beispielsweise
10 t erforderlichen Kraft zu betätigen. Darüber hinaus ist bei diesen vorbekannten
Stempeln die bei jedem Stempel erzielte Setzlast in erheblichem Maße von der Sorgfalt
des mit dem Setzen beauftragten Arbeiters abhängig. Die Folge hiervon ist, daß in
der bei weitem überwiegenden Mehrzahl der Fälle der tatsächlich erzielte Setzdruck
zwischen 2 und 5 t liegt und außerdem von Stempel zu Stempel erheblich schwankt.
Hierdurch ergibt sich der für die Beherrschung des Hangenden wesentliche Nachteil,
daß sich eine Vorabsenkung des Hangenden nicht in ausreichendem Maße verhindern
läßt, so daß es im Bereich des Strebs zu einer unerwünschten Zerklüftung der Hangendschichten
kommt. Diese Zerklüftung wird noch verstärkt durch die von
Stempel
zu Stempel erheblich schwankende Setzlast. Aus diesen Gründen hat man bisher in
den meisten Fällen beim übergang von mechanischen Grubenstempeln auf hydraulische
Stempel mit eingebauter Kolbenpumpe eine Verschlechterung der Hangendverhältnisse
festgestellt, die vielfach zu einer erheblichen Erschwerung der Gewinnungsarbeiten
führt.
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Um diese Nachteile, die sich bei Betätigung des der Druckflüssigkeitspumpe
- zugeordneten - Drehzapfens mittels eines Handhebels -ergeben, zu beseitigen, hat
man bereits die Verwendung von tragbaren Motoren vorgeschlagen, die ein Kupplungsglied
besitzen, das mit den von außen zugänglichen Drehzapfen des Grubenstempels od. dgl.
lösbar sowie in Drehrichtung starr gekuppelt werden kann. Bei den bekannten Bauarten
sind die tragbaren Motoren in allen Fällen als Drehmotoren ausgebildet, deren mit
dem Drehzapfen des Stempels kuppelbare Kupplungsglieder demgemäß eine kontinuierliche
Drehbewegung ausführen. Da bei allen hydraulischen Grubenstempeln mit eingebauter
Druckflüssigkeitspumpe der Pumpenkolben jedoch keine Drehbewegung, sondern eine
hin- und hergehende Bewegung ausführt, ist es daher bei den bekannten Ausführungsformen
erforderlich, entweder im Innern des Stempels oder aber an der Außenseite desselben
einen besonderen Kurbeltrieb vorzusehen, durch den die Drehbewegung des tragbaren
Motors in die hin- und hergehende Bewegung des Pumpenkolbens umgewandelt werden
kann. Infolgedessen ist es bei diesen Bauarten bei jedem einzelnen Stempel erforderlich,
zusätzliche, im Stempelinnern oder an der Stempelaußenseite angeordnete Getriebeelemente
vorzusehen, um überhaupt einen Antrieb der im Stempelinnern vorgesehenen Druckflüssigkeitspumpe
mittels der bekannten tragbaren Drehmotoren zu ermöglichen. Diese bei jedem einzelnen
Stempel benötigten zusätzlichen Getriebeelemente führen jedoch zu einer erheblichen
Komplizierung des Stempelaufbaues sowie außerdem zu einer beträchtlichen Erhöhung
seines Gewichtes und der Herstellungskosten. Soweit bei den bekannten Bauarten die
Kurbelvorrichtung zur Umsetzung der Drehbewegung des Motors in eine hin- und hergehende
Bewegung des Pumpenkolbens im Stempelinnern angeordnet ist, ergibt sich zwangläufig
außerdem eine Vergrößerung der Abmessungen des Stempels. Die vorgeschlagene Anordnung
einer derartigen Kurbelvorrichtung an der Außenseite des Stempels ist für den rauhen
Grubenbetrieb schon allein deshalb praktisch unbrauchbar, weil diese Kurbelvorrichtung
gegen mechanische Beanspruchungen und Verschmutzung in keiner Weise geschützt ist.
Hinzu kommt, daß durch eine derartige sperrige Kurbelvorrichtung auch der Transport
und die Handhabung der damit ausgerüsteten Stempel in den engen Grubenräumen erheblich
erschwert und die Gefahr von Verletzungen des Bedienungspersonals vergrößert wird.
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Eine weitere Schwierigkeit, die sich der Anwendung dieser bekannten
tragbaren Drehmotoren entgegenstellt, besteht darin, daß nahezu sämtliche in der
Praxis eingesetzten hydraulischen Stempel mit eingebauter Druckflüssigkeitspumpe
und von außen zugänglichem Drehzapfen so ausgebildet sind, daß dieser Drehzapfen
zur Erzeugung der hin- und hergehenden Bewegung des Pumpenkolbens um einen bestimmten
Drehwinkel hin-und tiergedreht werden muß, während eine weitergehende Drehung des
Drehzapfens entweder durch die zwischen diesem und dem Pumpenkolben vorgesehenen
Getriebeelemente ausgeschlossen ist oder aber - soweit sie möglich ist - eine öffnung
des dem Stempeldruckraum zugeordneten Raubventils bewirkt. Infolgedessen benötigen
alle diese bekannten hydraulischen Grubenstempel mit außenliegendem Drehzapfen für
den Antrieb der Druckflüssigkeitspumpe ein eine hin-und hergehende Schwenkbewegung
erzeugendes Element, was bislang lediglich in Form eines von Hand betätigten Schwenkhebels
zur Verfügung stand. Dagegen, sind die bekannten tragbaren Motoren mit kontinuierlicher
Drehbewegung des ihnen zugeordneten Kupplungsgliedes für die Betätigung der Druckflüssigkeitspumpen
dieser bekannten hydraulischen Grubenstempel unbrauchbar, es sei denn, man rüstet
die Stempel in der vorstehend beschriebenen und für die Praxis nicht brauchbaren
Weise mit einer zusätzlichen, an der Außenseite des Stempels angeordneten Kurbelvorrichtung
aus. Ein weiterer Nachteil der zum Stande der Technik gehörenden Vorschläge besteht
darin, daß Spezialdrehmotoren mit sehr geringer Drehzahl oder aber großen Untersetzungsgetrieben
benötigt werden, was zu einer entsprechend teuren, schweren und unhandlichen Bauweise
führt.
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Die Nachteile dieser bekannten Setzvorrichtungen mit tragbarem Motor
und einem von diesem angetriebenen Kupplungsglied, welches mit einem am Stempel
vorgesehenen, von außen zugänglichen Drehzapfen lösbar sowie in Drehrichtung starr
kuppelbar ist, werden erfindungsgemäß dadurch beseitigt, daß der tragbare Motor
als durch ein Druckmittel - vorzugsweise Druckluft - angetriebener Schwenkmotor
ausgebildet ist, dessen Welle eine der hin- und hergehenden Bewegung des Pumpenkolbens
entsprechende hin- und hergehendeSchwenkbewegung ausführt. Zunächst weist die erfindungsgemäß
vorgeschlagene Setzvorrichtung gegenüber den bekannten tragbaren Drehmotoren den
Vorteil auf, daß sie bei sämtlichen bekannten Grubenstempeln mit durch einen schwenkbaren
Handhebel zu betätigenden Druckflüssigkeitspumpen ohne weiteres verwendet werden
kann, da das mit dem Drehzapfen des Stempels zu kuppelnde Kupplungsglied eine der
hin- und hergehenden Bewegung der bislang verwendeten Handhebel entsprechende hin-
und hergehende Schwenkbewegung ausführt. Sämtliche innerhalb oder außerhalb des
Stempels vorgesehenen Kurbeltriebe od. dgl., wie sie bei den bekannten Konstruktionen
erforderlich sind, um die Drehbewegung des Motors in die hin- und hergehende Bewegung
des Pumpenkolbens zu übersetzen, sind überflüssig und kommen in Fortfall. Sofern
bei den bereits vorhandenen Grubenstempeln die meist als Vierkant ausgebildeten
Drehzapfen unterschiedliche Abmessungen besitzen, bedarf es lediglich einer Auswechslung
bzw. Anpassung des entsprechenden Kupplungsteils des Schwenkmotors.
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Während Drehmotoren, die bei Abgabe eines immerhin nicht völlig unbedeutenden
Drehmomentes eine langsame Drehbewegung erzeugen sollen, verhältnismäßig große Abmessungen
und ein entsprechend hohes Gewicht besitzen, lassen sich mit entsprechend geringer
Hubzahl arbeitende Schwenkmotoren - sofern sie in der erfindungsgemäß vorgeschlagenen
Weise durch ein Druckmittel, vorzugsweise Druckluft, angetrieben sind - mit wesentlich
kleineren Abmessungen und - da sie überdies weitgehend aus Leichtmetall und Kunststoffen
gefertigt werden können - mit einem erheblich geringeren Gewicht herstellen, so
daß ihre Handhabung wesentlich einfacher und leichter ist als die der bekannten
Drehmotoren. Hinzu kommt, daß Schwenkmotoren der erfindungsgemäß vorgeschlagenen
Art
infolge ihres besonders leichten Aufbaues und ihrer Zusammensetzung aus nur wenigen
Einzelteilen sowohl in ihrer Herstellung als auch in ihrer laufenden überwachung
und Wartung wesentlich billiger sind als Drehmotoren, zumal wenn diese elektrisch
angetrieben sind. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß bei Verwendung
von druckmittelbetriebenen Motoren sämtliche seitens der Bergbehörde vorgeschriebenen
Sicherungsvorrichtungen und Maßnahmen zum Schutz gegen Schlagwetterzündung in Fortfall
kommen, so daß sie auch aus diesem Grunde gegenüber Elektromotoren leichter, einfacher,
billiger und kleiner gehalten werden können.
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Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Ausbildung
des Antriebsmotors als druckmittelbetätigter Schwenkmotor besteht jedoch darin,
daß die dem Stempel durch die Betätigung der Druckflüssigkeitspumpe vermittelte
Setzlast von dem Druck des dem Schwenkmotor zugeführten Druckmittels abhängig ist,
so daß unter der Voraussetzung, daß der Druckmitteldruck etwa konstant bleibt -
was bei Verwendung von Druckluft als Antriebsenergie in der Regel der Fall ist und
auch bei anderen Druckmitteln sich ohne größere Schwierigkeiten erreichen läßt -,
sämtliche Stempel mit einer praktisch gleich großen Setzlast gesetzt werden. Dies
ist darauf zurückzuführen, daß der erfindungsgemäß vorgeschlagene Schwenkmotor bei
Erreichen eines bestimmten Gegendruckes im Druckraum des hydraulischen Stempels
sich selbsttätig abschaltet, indem er einfach stehenbleibt, und zwar ohne daß hierdurch
irgendwelche Überbeanspruchungen des Motors auftreten. Ein derartiges selbsttätiges
Abschalten des Motors bei Erreichung einer bestimmten Setzlast läßt sich bei in
anderer Weise ausgebildeten Motoren nur durch verhältnismäßig komplizierte und störungsanfällige
zusätzliche Steuer- und Schaltvorrichtungen erreichen. Infolge des in Abhängigkeit
vom Druckmitteldruck erfolgenden selbsttätigen Abschaltens der Schwenkmotoren gemäß
der Erfindung ist ferner die bei den einzelnen Stempeln erzielte Setzlast von der
Sorgfalt des Bedienungspersonals weitgehend unabhängig, so daß in wesentlich stärkerem
Maße, als dies bei den bislang bekannten Setzvorrichtungen der Fall war, eine Gewähr
dafür gegeben ist, daß sämtliche Stempel eines Abbaubetriebspunktes mit praktisch
gleich großer Setzlast gesetzt werden und eine entsprechend gute Beschaffenheit
des Hangenden die Folge ist. Gegenüber den in der Praxis bislang nahezu ausschließlich
verwendeten, von Hand betätigten Schwenkhebeln für die Betätigung der Druckflüssigkeitspumpen
bedeutet die erfindungsgemäß vorgeschlagene Setzvorrichtung außerdem eine erhebliche
Arbeitserleichterung für das Bedienungspersonal sowie eine erhebliche Verringerung
des für das Stempelsetzen benötigten Kraftaufwandes, so daß sich eine erhebliche
Leistungssteigerung der das Stempelsetzen durchführenden Arbeitskräfte erreichen
läßt. Dies gilt auch deshalb, weil Schwenkmotoren nach Art der Erfindung ohne weiteres
so ausgebildet werden können, daß sie in der Zeiteinheit eine erheblich größere
Hubzahl erreichen, als sie bei Verwendung eines handbetätigten Bedienungshebels
zu erzielen ist, so daß sich auch der für das Setzen eines Stempels benötigte Zeitaufwand
beträchtlich verringert.
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Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung ist die Setzlast
der Stempel durch Druckregelung des dem Schwenkmotor zugeführten Druckmittels einstellbar.
Dies kann beispielsweise mittels eines in der -Druckmittelzuleitung des Schwenkmotors
vorgesehenen Regelventils geschehen, mit dessen Hilfe sich die Setzlast den -jeweiligen
Verhältnissen entsprechend in einfacher Weise einstellen läßt. Als Druckmittel wird
hierbei vorzugsweise Druckluft verwendet, die im untertägigen Grubenbetrieb in den
meisten Fällen ohnehin als Antriebsenergie zur Verfügung steht. Der Schwenkmotor
kann dabei ohne weiteres so ausgebildet werden, daß er bei dem unter Tage üblicherweise
vorhandenen Druckluftdruck von etwa 3 bis 4 atü die Erzielung einer Setzlast von
mindestens 10 t gewährleistet.
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Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist mit der Welle des Schwenkmotors
mindestens ein in einem Zylindergehäuse um ein begrenztes Maß schwenkbar und dichtend
geführter Drehflügel starr verbunden, dessen beiderseitige Flügelflächen wechselweise
durch das Druckmittel beaufschlagbar sind. Hierbei ist der Schwenkmotor ferner in
den Endstellungen des Drehflügels selbsttätig umsteuerbar, so daß die Arbeitsweise
des Motors von der Aufmerksamkeit und Sorgfalt der Bedienungsleute völlig unabhängig
ist.
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In der Regel empfiehlt es sich, wenn das eine Ende der Motorwelle
unter Herstellung einer in Drehrichtung formschlüssigen Kupplung auf den Drehzapfen
der Druckflüssigkeitspumpe unmittelbar aufsteckbar ist. Es ist jedoch auch möglich,
an diesem Ende der Motorwelle ein besonderes Aufsteckstück lösbar zu befestigen,
welches zur Anpassung an Drehzapfen anderer Form und/oder Abmessungen ausgewechselt
werden kann.
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Als besonders zweckmäßig hat sich eine Ausführungsform mit zwei auf
diametral gegenüberliegenden Seiten der Motorwelle angeordneten Drehflügeln erwiesen,
welche in kreissektorartigen Zylinderkammern des Motorgehäuses um etwa 90° schwenkbar
angeordnet sind. Hierbei ist für beide Zylinderkammern nur ein gemeinsamer Druckmitteleinlaß
und -auslaß vorgesehen, während die durch die Drehflügel begrenzten, diametral gegenüberliegenden
Teilabschnitte der Zylinderkammern bei jeder Drehflügelstellung leitend miteinander
verbunden sind. Für die Steuerung der Zu-und Ableitung des Druckmittels zum Zylindergehäuse
empfiehlt sich die Verwendung eines in Abhängigkeit von der Drehbewegung der Motorwelle
umsteuerbaren Steuerschiebers.
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Obwohl die erfindungsgemäß vorgeschlagene Vorrichtung in erster Linie
zum Setzen von hydraulischen Grubenstempeln bestimmt ist, läßt sie sich selbstverständlich
auch für den Antrieb von Druckflüssigkeitspumpen anderer hydraulischer Einrichtungen,
beispielsweise hydraulischer Hubzylinder, Wagenheber od. dgl., verwenden, sofern
deren Druckflüssigkeitspumpe über einen von außen zugänglichen Drehzapfen antreibbar
ist.
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In der Zeichnung ist die Erfindung an mehreren Ausführungsbeispielen
veranschaulicht. Es zeigt Fig. 1 einen Schwenkmotor im Längsschnitt, Fig. 2 einen
Schnitt nach der Linie II-II der Fig. 1, Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie 111-III
der Fig.1. Fig. 4 das Schema der Steuerung des Schwenkmotors gemäß Fig. 1 bis 3,
Fig. 5 einen Längsschnitt durch eine andere Ausführungsform eines Schwenkmotors,
Fig. 6 einen Schnitt nach der Linie VI-VI der Fig. 5, Fig. 7 einen Schnitt nach
der Linie VII-VII der Fig. 5, Fig. 8 einen Schnitt nach der Linie VIII-VIII der
Fig. 5,
Fig. 9 eine dritte Ausführungsform eines Schwenkmotors im
Längsschnitt, Fig.10 einen Schnitt nach der Linie X-X der Fig. 9. Bei sämtlichen
in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen besitzt der Schwenkmotor ein Zylindergehäuse,
welches aus zwei nach der Ebene II-II bzw. VI-VI geteilten Hälften 1, 2 besteht.
Die Gehäusehälften 1, 2 werden vorzugsweise aus im Gieß- oder Preßverfahren geformtem
Kunststoff- oderLeichtmetall hergestellt, um das Gewicht des Schwenkmotors möglichst
gering zu halten. Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel sind
die Gehäusehälften im Gießverfahren hergestellt und bestehen aus Silumin.
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Die beiden Gehäusehälften 1, 2 sind unter Zwischenschaltung von nur
in den Fig. 1 bis 3 erkennbaren Dichtungen 3 durch mehrere über ihren Umfang verteilt
angeordnete Spannschrauben 4 miteinander verschraubt.
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Wie aus den Fig. 2 und 6 ersichtlich, sind im Innern der schalenartig
ausgebildeten Gehäusehälften 1, 2 kreissektorartig angeordnete Trennwände 5, 6 bzw.
7, 8 vorgesehen, welche untereinander einen Winkel von etwas mehr als 90° einschließen.
Die Trennwände 5, 6 bzw. 7, 8 sind auf diametral gegenüberliegenden Seiten des Zylindergehäuses
1, 2 angeordnet, wobei die einander zugeordneten Trennwände 5, 6 bzw. 7, 8 durch
einen konzentrisch zur Achse a-a des Zylindergehäuses 1, 2 angeordneten zylindrischen
Flächenabschnitt 9 bzw. 10 miteinander verbunden sind.
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Die beiden Hälften 1, 2 des Motorgehäuses sind mit koaxial zur Gehäuseachse
a-a angeordneten Lagerbohrungen 11,12 versehen, welche zur Aufnahme der an beiden
Enden der Motorwelle 13 vorgesehenen Lagerzapfen 14, 15 dienen. Die Motorwelle 13
ist - wie aus Fig. 1, 5, 8 und 9 ersichtlich - in dem zwischen den Lagerzapfen 14,
15 liegenden, der Tiefe des Zylindergehäuses entsprechenden mittleren Längenabschnitt
13a nabenartig verstärkt. Die Motorwelle 13 besitzt ferner eine sich über ihre ganze
Länge erstreckende Längsbohrung 16, deren äußeres Ende 16a als Aufsteckkupplung
für eine in Drehrichtung formschlüssige Verbindung der Motorwelle 13 mit dem in
Fig.1 und 3 erkennbaren, als Vierkant ausgebildeten Drehzapfen 17 für den Antrieb
der Druckflüssigkeitspumpe eines hydraulischen Grubenstempels 18 ausgebildet ist.
Bei dem in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Drehzapfen
17 am oberen Ende des Oberstempels angeordnet und durch eine an der Stempelwandung
befestigte Kappe 19 geschützt. Der Drehzapfen 17 ist über in der Zeichnung nicht
dargestellte Hebel mit dem Kolben einer innerhalb des Grubenstempels 18 angeordneten
Druckflüssigkeitspumpe verbunden.
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Mit dem nabenartig verstärkten Teil 13 a der Motorwelle 13 sind -
wie aus den Fig. 2 und 6 ersichtlich -auf diametral gegenüberliegenden Seiten angeordnete
Drehflügel 20, 21 starr verbunden. Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel
bestehen die Motorwelle 13 und die Drehflügel 20, 21 aus einem Stück und sind beispielsweise
im Gieß- oder Preßverfahren hergestellt. Jeder der Drehflügel 20, 21 ist in einer
kreissektorartigen Zylinderkammer 22, 23 des Motorgehäuses 1, 2 um einen Winkel
von etwas weniger als 90° in Richtung x-xi um die Gehäuseachse a-a schwenkbar gelagert.
Die Drehflügel 20, 21 sind bei allen in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen
auf ihrer gesamten Oberfläche mit einem dünnen Überzug 24 aus einem dichtend wirkenden,
elastisch verformbaren Werkstoff großer Verschleißfestigkeit, z. B. einem Kunststoff
mit gummiartigen Eigenschaften, versehen. Hierfür eignen sich beispielsweise gummiartige
Kunststoffe aus der Gruppe der vernetzten Polyurethane, welche bei hoher Verschleißfestigkeit
eine große elastische Verformbarkeit aufweisen und gute Dichtungseigenschaften besitzen.
Im Gegensatz zu dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel ist es möglich,
den dichtend wirkenden Überzug 24 in manchen Fällen auch nur auf den mit der Innenwandung
der Zylinderkammern 22, 23 in Berührung kommenden Flächenabschnitten der Drehflügel
20, 21 vorzusehen. Bei Verwendung eines Kunststoffüberzuges der Drehflügel ist es
ohne weiteres möglich, auf eine Bearbeitung der Innenwandungen der Zylinderkammern
22, 23 zu verzichten.
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Bei den in den Fig. 6 bis 10 dargestellten Ausführungsbeispielen ist
ferner der nabenartige Mittelteil 13 a mit einem Kunststoffüberzug 25 versehen,
welcher als Dichtung zwischen den zylindrischen Dichtflächen 9 bzw. 10 des Motorgehäuses
1, 2 und der Motornabe 13 a dient. In diesem Falle kann ebenfalls auf eine besondere
Bearbeitung der Motornabe 13 a und der Dichtfläche 9,10 des Gehäuses 1, 2 verzichtet
werden.
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Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 bis 3 sind demgegenüber die
Motornabe 13 a und die Dichtflächen 9, 10 des Motorgehäuses bearbeitet, wobei die
Dichtflächen 9,10 mit Dichtungen 26, 27 ausgerüstet sind.
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Wie insbesondere aus den Fig. 5 und 6 erkennbar, sind die durch die
Drehflügel 20, 21 begrenzten, diametral gegenüberliegenden Teilabschnitte der Zylinderkammern
22, 23 bei jeder Stellung der Drehflügel 20, 21 durch die Motornabe 13 a durchsetzende
Überströmkanäle 28,29 leitend miteinander verbunden. Die Überströmkanäle
28,29 sind gegenüber der mittleren Längsbohrung 16 der Motorwelle 13 abgedichtet.
Auf diese Weise ist es möglich, für beide Zylinderkammern 22,23
jeweils nur
einen gemeinsamen Einlaß sowie einen Auslaß für das die Drehflügel 20, 21 wechselweise
beaufschlagende Druckmittel vorzusehen. Bei sämtlichen in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsformen besteht das Druckmittel aus Druckluft von etwa 3 bis 4 atü. .
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Die dem Aufsteckende 16a der Motorwelle 13 abgekehrte Gehäusehälfte
1 ist - wie aus Fig. 1, 5 und 9 ersichtlich - mit einem angegossenen Handgriff 30
ausgerüstet. Infolge seines geringen Gewichtes kann der Schwenkmotor mittels des
Handgriffes 30 ohne weiteres mit einer Hand auf den Drehzapfen 17 eines Grubenstempels
18 aufgesetzt bzw. von diesem abgenommen werden.
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An der unteren Seite des Handgriffes 30 ist eine Anschlußbohrung31
vorgesehen, an welche die Druckluftzuführungsleitung angeschlossen werden kann.
An die Bohrung 31 schließt sich ein Absperrventil an, dessen kugelförmiger Absperrkörper
32 durch den Druck der Druckluft gegen seinen Sitz 33 angedrückt wird. Der Absperrkörper
32 kann mittels eines im Handgriff 30 schwenkbar gelagerten Druckhebels 34 mittels
eines Stößels 35 von seinem Sitz abgehoben werden.
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Nach Öffnung des Absperrventils 32, 33 tritt die Druckluft über einen
Zuleitungskanal 36 in einen Steuerzylinder 37 ein, welcher an beiden Stirnseiten
durch Gewindestopfen 38 verschlossen ist. In dem Steuerzylinder 37 ist ein Steuerschieber
39 axial verschieblich und dichtend geführt, welcher vier in etwa gleichmäßigen
Abständen zueinander angeordnete Steuerkolben 39a besitzt, durch welche der Steuerzylinder
37 in fünf gegeneinander abgedichtete Kammern 40 bis 44 unterteilt wird. Die Längsverschieblichkeil
des
Steuerschiebers 39 in Richtung y-yi ist durch stirnseitig der Verschlußstopfen 38
vorgesehene Anschläge 45 begrenzt, die nur in Fig. 3 und 4 dargestellt sind.
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Der Zuleitungskanal 36 mündet zentral in den Steuerzylinder
37 und ist derart angeordnet, daß die mittlere Kammer 42 des Steuerzylinders
stets an den Zuleitungskanal 36 angeschlossen ist. Der Steuerschieber 39 besitzt
zwei Längsbohrungen 46, 47, die sich von seinen äußeren Stirnflächen bis in die
von den inneren Kolben 39 a eingeschlossene Ringkammer 42 erstrecken und mit dieser
durch Querbohrungen 48, 49 verbunden sind.
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In den Steuerzylinder 37 münden auf der dem Handgriff 30 zugekehrten
Seite zwei in gleichem Abstand von dem Zuleitungskanal 36 angeordnete Auspuffbohrungen
50, 51, von denen bei jeder Stellung des Steuerschiebers 39 die Bohrung 50 mit der
Ringkammer 41 und die Bohrung51 mit der Ringkammer43 des Steuerzylinders 37 in Verbindung
steht. Etwa auf halber Länge zwischen der Druckmittelzuleitung 36 und den Auspuffbohrungen
50 bzw. 51 münden in den Steuerzylinder 37 zwei Druckmittelkanäle
52, 53, welche den Steuerzylinder 37 mit den beiden Zylinderkammern 22
bzw.
23 des Schwenkmotors verbinden. Die Druckmittelkanäle 52, 53 dienen wechselweise
als Einlaß- bzw. Auslaßleitung für die den Zylinderkammern 22, 23 zugeführte Druckluft.
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In die äußeren Endabschnitte des Steuerzylinders 37 münden, im Bereich
der Anschläge 45 Steuerleitungen 54, 55, welche mit ihrem anderen Ende auf
diametral gegenüberliegenden Seiten in die Lagerbohrung 11 der Gehäusehälfte 1 münden.
Hierbei ist bei dem in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispiel zwischen
dem Lagerzapfen 14 und der Lagerbohrung 11 des Motorgehäuses eine Lagerbüchse 56
eingeschaltet, die -wie aus Fig.1 und 2 ersichtlich - ebenfalls von den Steuerkanälen
54, 55 durchsetzt wird. In ähnlicher Weise ist zwischen der gegenüberliegenden Lagerbohrung
12 und dem Lagerzapfen 15 eine Lagerbüchse 56a eingeschaltet.
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Wie aus Fig. 2 und 4 ersichtlich, ist am äußeren Umfang des Lagerzapfens
14 eine sich etwa über ein Drittel der Umfangslänge erstreckende Nut 57 vorgesehen.
über die Nut 57 kann wahlweise die Steuerleitung 54 oder- die Steuerleitung 55 an
eine zwischen Handgriff 30 und Motorgehäuse 1, 2 vorgesehene Auspuffleitung
58 angeschlossen werden. Die Anordnung ist hierbei so gewählt, daß, nachdem die
Drehflügel 20, 21 in Richtung x1 bis in ihre in Fig. 2 mit b-b bezeichnete Endstellung
gedreht worden sind, die Steuerleitung 54 an die Auspuffleitung 58 angeschlossen
ist, während nach Drehung der Drehflügel 20, 21 in Richtung x bis in die Endstellung
c-c die Steuerleitung 55 mit der Auspuffleitung 58 leitend verbunden ist.
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Bei dem in den Fig. 5 bis 8 dargestellten Ausführungsbeispiel sind
demgegenüber in dem Lagerzapfen 14 der Motorwelle 13 zwei unter einem Winkel von
90° zueinander angeordnete Radialbohrungen 59, 60 vorgesehen, durch welche in den
beiden Endstellungen der Drehflügel 20, 21 entweder die Steuerleitung 54 oder die
Steuerleitung 55 an die ihrerseits mit der Außenluft in Verbindung stehende Längsbohrung
16 der Motorwelle 13 angeschlossen werden kann. ' Bei den Ausführungsformen gemäß
Fig. 9 und 10 besitzt der Lagerzapfen 14 der Motorwelle 13 nur eine geringe axiale
Länge. In die Ringstirnfläche dieses Lagerzapfens 14 ist ein Mitnehmerzapfen
61 eingesetzt, der in eine Aussparung 62 eines Schleppsteuerringes 63 eingreift.
Der Schleppsteuerring 63 ist mit zwei unter einem Winkel von etwa 120° zueinander
angeordneten Radialbohrungen 64, 65 versehen, welche ebenso wie die Bohrungen 59,
60 bei der Ausführungsform gemäß Fig. 5 bis 8 in der gleichen Querschnittsebene
angeordnet sind und über die Axialbohrung 66 des Schleppsteuerringes 63 mit der
an die Außenluft angeschlossenen Längsbohrung 16 der Motorwelle 13 in Verbindung
stehen.
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Wie insbesondere aus den Fig.1, 2, 5 und 9 ersichtlich, ist an der
dem Handgriff 30 abgekehrten Zylinderhälfte 2 ferner ein als Stützarm ausgebildeter
Anschlag 67 vorgesehen, welcher - wie in Fig. 1 angedeutet -sich nach dem Aufsetzen
des Schwenkmotors auf den Drehzapfen 17 an der Außenwandung des hydraulischen Grubenstempels
18 seitlich abstützt. Dieser Anschlag 67 hat die Aufgabe, das bei der Drehbewegung
der Drehflügel 20, 21 auf das Motorgehäuse 1, 2 übertragene Gegenmoment aufzunehmen.
Hierbei genügt es in der Regel, wenn der Schwenkmotor mit einem derartigen Anschlag
67 ausgerüstet ist, der naturgemäß so angeordnet werden muß, daß er bei der dem
Arbeitshub des Pumpenkolbens entsprechenden Drehrichtung der Drehflügel 20, 21 sich
gegen die Seitenwandung des Stempels abstützt und eine Relativdrehung des Motorgehäuses
1, 2 gegenüber dem Stempel verhindert. Bei der dem Saughub des Pumpenkolbens entsprechenden
Drehbewegung der Drehflügel 20, 21 kann das auf das Motorgehäuse 1, 2 übertragene
Gegenmoment durch die den Handgriff 30 umfassende Hand des Bedienungsmannes aufgenommen
werden.
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Die Wirkungsweise des in der Zeichnung dargestellten Schwenkmotors
ist folgende: Nach öffnen des Ventils 32, 33 mittels des Druckschalters 34 strömt
bei der in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Stellung des Steuerschiebers 39 die Druckluft
über die mittlere Ringkammer 42 und die Druckmittelleitung 53 in den unterhalb des
Drehflügels 21 befindlichen Teilabschnitt der Zylinderkammer 23. Gleichzeitig gelangt
die Druckluft über einen in Fig. 1 bis 4 nicht dargestellten, die Nabe 13 a radial
durchsetzenden überströmkanal in die oberhalb des Drehflügels 20 befindlichen Teilabschnitt
der Zylinderkammer 22. Durch diese Druckbeaufschlagung wird der Drehflügel
20, 21 in Richtung x1 bis in seine Endstellung b-b gedreht. Die hierbei aus
den beiden anderen, diametral gegenüberliegenden Teilabschnitten der Zylinderkammern
22, 23, welche untereinander ebenso wie bei dem in Fig. 6 bis 10 dargestellten Ausführungsbeispiel
durch einen die Nabe 13 a durchsetzenden überströmkanal verbunden sind, verdrängte
Luft gelangt über die Druckmittelleitung 52 und die Ringkammer 41 des Steuerzylinders
37 zum Auspuff 50.
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Beide Endkammern 40, 44 des Steuerzylinders 37
sind über
die Längskanäle 46, 47 und die Querbohrungen 48, 49 ständig an den Zuleitungskanal
36 angeschlossen. Da die endseitigen Kolbenflächen des Steuer. Schiebers 39 gleich
groß sind, verbleibt dieser in seiner in Fig. 3 und 4 dargestellten Endstellung.
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Sobald die Drehflügel 20, 21 ihre Endstellung b-b erreicht haben,
wird über die Nut 57 die an die Endkammer 40 angeschlossene Steuerleitung
54 mit der Auspuffleitung 58 verbunden. Hierdurch tritt in der Endkammer
40 eine Druckentlastung ein, so daß der Steuerschieber 39 schlagartig in Richtung
y in seine entgegengesetzte Endstellung bewegt wird. In dieser Stellung wird über
die mittlere Ringkammer 42 die Druckmittelleitung
52 an die Druckmittelzuleitung
36 angeschlossen, so daß nunmehr die entgegengesetzten Flügelflächen der Drehflügel
20, 21 von der Druckluft beaufschlagt werden und die Drehflügel 20, 21 in Richtung
x gedreht werden. Die hierbei aus den sich verkleinernden Teilabschnitten der Zylinderkammern
22, 23 verdrängte Luft entweicht über die Druckmittelleitung 53, die nunmehr über
die Ringkammer 43 an den Auspuff 51 angeschlossen ist. Bei Erreichen der Endstellung
c-c der Drehflügel 20, 21 wird die Steuerleitung 55 über die Nut 57 an die Auspuffleitung
58 angeschlossen, so daß nunmehr die in Fig. 3 und 4 rechts liegende Endkammer 44
des Steuerzylinders druckentlastet und der Steuerschieber 39 schlagartig in Richtung
y in seine in diesen Figuren dargestellte Endstellung zurückbewegt wird.
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Da die Drehflügel 20, 21 mit der Motorwelle 13 als einheitliches Bauteil
ausgebildet sind, wird der Drehzapfen 17 zufolge seiner formschlüssigen Kupplung
mit dem Aufsteckende 16a der Motorwelle 13 in entsprechender Weise in Richtung x-x.
um etwa 90° hin- und hergedreht.
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Ebenso wie bei dem Schwenkmotor gemäß Fig. 1 bis 4 wird auch bei den
anderen in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen der Steuerschieber 39 in
Abhängigkeit von der Drehbewegung der Motorwelle 13 in den Endstellungen der Drehflügel
20, 21 selbsttätig umgesteuert. Diese Umsteuerung erfolgt ebenfalls dadurch, daß
in den Endstellungen der Drehflügel 20, 21 jeweils eine der beiden Endkammern 40
bzw. 44 des Steuerzylinders 37 über die Steuerleitungen 54, 55 druckentlastet wird.
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Hierzu werden bei dem in Fig. 5 bis 8 dargestellen Ausführungsbeispiel
die Steuerleitungen 54,55 wechselweise durch die Radialbohrungen 59, 60 des
Lagerzapfens 14 an die Außenluft angeschlossen. Da die Radialbohrungen 59, 60 unter
einem dem Schwenkwinkel entsprechenden Winkel zueinander angeordnet sind, sind die
Endkammern 40 bzw. 44 jeweils nur in den Endstellungen der Drehflügel 20, 21, d.
h. für eine sehr geringe Zeitspanne, mit der Außenluft verbunden. Bei dem Ausführungsbeispiel
gemäß Fig.1 bis 4 tritt demgegenüber infolge der gegenüber dem Drehwinkel etwas
größeren Winkelerstreckung der Nut 57 bereits kurz vor Erreichen der Endstellung
der Drehflügel 20, 21 eine Druckentlastung in einer der beiden Endkammern 40,44
ein, wobei die Verbindung mit der Außenluft auch über einen kleinen Teil des Rückdrehweges
der Drehflügel 20, 21 aufrechterhalten bleibt.
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Demgegenüber wird bei der Ausführungsform gemäß Fig. 9 und 10 der
Vorteil erreicht, daß die jeweils entlastete Druckkammer 40 bzw. 44 über einen größeren
Teil des Drehweges der Drehflügel 20, 21 mit der Außenluft verbunden bleibt. Hierzu
ist der Schleppring 63 derart ausgebildet, daß bei einer Drehung der Drehflügel
20, 21 bzw. der Motorwelle 13 in Richtung xt während des größeren
Teils des Drehweges die Steuerleitung 55 über die Bohrung 65 des Schleppringes 63
mit der Außenluft verbunden bleibt. Erst auf dem letzten Teil des Drehweges nimmt
der Zapfen 61 den Schleppring 63 in Richtung x1 mit, derart, daß die Steuerleitung
54 an die Bohrung 64 angeschlossen und damit die andere Endkammer 40 des
Steuerzylinders 37 druckentlastet wird. Hierdurch wird erreicht, daß der Steuerschieber
39 während des größeren Teils des Drehweges der Drehflügel 20, 21 durch die zwischen
beiden Endkammern 40 bzw. 44 vorhandene Druckdifferenz in seiner jeweiligen Endstellung
zuverlässig festgehalten wird. Nur auf dem kleinen restlichen Teil des Schwenkweges
sind beide Endkammern in gleichem Maße druckbeaufschlagt, worauf - nachdem die Drehflügel
ihre Endstellung erreicht haben - die zuvor druckbeaufschlagte Endkammer 4.0 bzw.
44 druckentlastet und der Steuerschieber39 schlagartig in seine entgegengesetzte
Endstellung bewegt wird.
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Sobald die zur Drehung des Drehzapfens 17 erforderliche Kraft größer
geworden ist als die von der Druckluft auf die Flügelflächen der Drehflügel 20,
21 ausgeübte Kraft, bleibt der Schwenkmotor stehen, ohne daß es zu einer unzulässigen
Beanspruchung irgendeines Motorteils kommt. Nach Druckentlastung des Schalthebels
34 schließt sich das Absperrventil 32, 33 selbsttätig durch den im Anschlußstutzen
31 herrschenden Druckluftdruck.
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An Stelle von Druckluft kann für den Antrieb des in den Fig: 1 bis
10 dargestellten Schwenkmotors selbstverständlich auch ein anderes gasförmiges oder
flüssiges Druckmittel verwendet werden.
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Um den Schwenkmotor auf unterschiedliche Setzlasten einstellen zu
können, kann in der in der Zeichnung nicht dargestellten Druckmittelzuleitung ein
ebenfalls nicht gezeigtes Regelventil vorgesehen werden. Dieses Regelventil kann
ferner noch mit einem Druckmeßgerät ausgerüstet werden, welches den Druck des dem
Schwenkmotor zugeführten Druckmittels oder gegebenenfalls unmittelbar die eingestellte
Setzlast der Stempel anzeigt.