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Hydraulisch zu setzender und zu verspannender Grubenstempel Die Erfindung
betrifft einen hydraulisch zu setzenden und hydraulisch zu verspannenden Grubenstempel
mit selbsthemmendem Reibungsschloß, bei welchem der Kolben zum Setzen des Stempels
als auch der Kolben zum Verspannen des Reibungsschlosses im Innern des Stempels
angeordnet sind.
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Grubenstempel werden benutzt, um abgebaute Räume unter Tage gegen
hereinbrechendes Gestein abzustützen. Sie werden mehrteilig (ausziehbar) ausgeführt
und zwischen Hangendem und Liegendem verspannt. Zur Erreichung einer erforderlichen
Stützkraft werden die Stempel nicht einer gewissen Vorspannung (Setzlast) gesetzt
und mittels einer Reibungskraft gegen Einsinken gehalten (Klemmlast). Diese Reibungskraft
wird in einer Verspanneinrichtung, dem Stempelschloß, durch Anschlagen von einem
oder mehreren selbsthemmenden Keilen erzeugt. Zum Entfernen des Stempels wird der
oder die Keile zurückgeschlagen, wodurch die Reibungskraft aufgehoben wird und der
Stempel einsinkt. Diese Art von Stempel nennt man Reibungsstempel.
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Dieser Stempel hat den Nachteil, daß die Handhabung sehr erschwert
ist, da die Setzlast und die Reibkraft durch den Arbeiter erzeugt werden muß. Ferner
ist der Zeitaufwand zum Setzen eines Reibungsstempels sehr groß. Dieser verhindert
wiederum den wirtschaftlichen Abbau des Minerals.
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Eine weitere Art von Stempel sind hydraulische Stempel, diese bestehen
aus einem hydraulischen Zylinder mit ausfahrbarer Kolbenstange. Zum Ausfahren wird
ein Druckmittel verwendet, welches sich entweder im Stempel selbst befindet und
mittels Handpumpe den Stempel ausfährt, oder von einer Druckmittelanlage über Rohrleitungen
oder Schläuchen dem Stempel zugeführt wird. Zur Begrenzung der Einsinklast ist ein
überdruckventil eingebaut, welches das Druckmittel bei Erreichen einer bestimmten
Last entweichen läßt. Diese hydraulischen Stempel sind durch die eingebauten Ventile
sehr empfindlich und unsicher, da kleinste Schmutzteilchen im Ventil schon den Stempel
zum Versagen bringen, so daß die Arbeiter sehr gefährdet sind.
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Die Vor- und Nachteile der mechanisch verspannten Reibungsstempel
und der druckmittelbetätigten hydraulischen Stempel haben zu dem Vorschlag geführt,
Stempel mit Reibungsschloß zu verwenden und diese mittels hydraulisch betätigter
Zylinder zu setzen und zu verspannen.
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Wird bei diesen Stempeln das Reibungsschloß nicht selbsthemmend ausgeführt,
ist es erforderlich, das Druckmittel zum Verspannen des Reibungsschlosses unter
ständigen Druck zu belassen. Geringe Undichtigkeiten führen jedoch zum Versagen
des Stempels, so daß gegenüber hydraulischen Stempeln kein wesentlicher Vorteil
entsteht. Es ist deshalb vorgeschlagen worden, Stempel mit selbsthemmendem Reibungsschloß
hydraulisch zu verspannen und zu setzen. Hierbei wirkt das Druckmittel nur während
des Setzens und des Verspannens des Schlosses und wird hiernach drucklos abgeleitet.
Geringe Leckverluste und Undichtigkeiten gefährden nicht die Funktion und Sicherheit
des Stempels.
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Es ist an sich bereits bekannt, einen zweiteiligen Grubenstempel mit
eingebauten hydraulisch betätigten Setzvorrichtungen auszurüsten und auch das Reibungsschloß
durch innenliegende hydraulisch betätigte Zylinder zu spannen und zu lösen.
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So ist vorgeschlagen worden, einen GrubenstempeI mit einem zweiteiligen
längsgeteilten Oberstempel teleskopartig verschiebbar in einen Unterstempel durch
ein innenliegendes Reibungsschloß zu verspannen, dessen Schloßgetriebe aus zwei
oder mehreren schleppkeilartigen Druckstücken und einem zwischengeschalteten Spannkeil
besteht, der seinerseits in oder aus seiner Spannstellung durch hydraulisch betätigte
Kolben über ein Gestänge antreibbar und verstellbar ist. Hierbei ist der Kolben
im unteren Teil des Unterstempels angeordnet.
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Der Nachteil bei diesem bekannten Stempel besteht darin, daß keine
Einrichtung zum Setzen des Stempels vorhanden ist. Das Setzen ist nur möglich, wenn
außen an dem Stempel eine zusätzliche Setzvorrichtung angebracht wird. Hierdurch
wird die Handhabung des Stempels sehr erschwert und der Einsatz wegen der hohen
Kosten unwirtschaftlich.
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Ferner ist ein Grubenstempel bekanntgeworden, mit innenliegendem Reibungsschloß,
welches aus zwei Klemmelementen besteht, die auf die Innenwand des hohlzylindrischen
Außenstempels einwirken und am rohrförmigen Innenstempel längsunverschieblich gehalten
sind. Zum Spannen des
Reibungsschlosses ist ein symmetrisch zur
Achse des Innenstempels unter der Einwirkung der hydraulischen Mittel bewegbarer,
zwischen den Enden der Rin-hälften fassender Gabelkeil mit Selbsthemmung voraesehen.
Auch läßt sich dieser vorbekannte Stempel'mit einer hydraulischen Setzvorrichtung
versehen, der in den Außenstempel ragende Teil des Innenstempels schließt mit einer
Platte ab, die dichtend an der Innenwand des Außenstempels anliegt und auf diese
Weise einen von der Wand des Außenstempels gebildeten Druckraum begrenzt; durch
Zuführen von Druckmitteln in diesem Druckram kann der Oberstempel ausgefahren und
der Stempel gesetzt werden.
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Der Nachteil dieser bekannten Ausführung besteht jedoch darin, daß
zwei Kolben in zwei verschiedenen und räumlich voneinander getrennt angeordneten
Zylindern laufen. Diese Ausführung hat eine größere Anzahl -leitender Dichtungen,
ist außerdem sehr teuer in der Herstellung und Wartung und somit unwirtschaftlich.
Es sind auch Grubenstempel mit einaebauter hydraulischer Setzvorrichtung und hydraulischer
Verspanneinrichtung für das Reibungsschloß bekanntaeworden, welche mit nichtselbsthemmendem
Reibungsschloß ausgerüstet sind. Hierbei muß das Druckmittel des Reibungsschlosses
unter ständigem Druck belassen werden. Der Nachteil dieser Art von Grubenstempel
besteht darin, wie eingangs erwähnt, daß geringe Leckverluste im Druckraum zum Versa-en
des Stempels führen.
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Vorliegender Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen zweiteiligen
Reibungsstempel mit selbsthemmendem Reibungsschloß so zu gestalten, daß das Setzen
des Stempels sowie das Verspannen und Lösen des Reibungsschlosses auf einfachste
Weise durch zwei in einem Zylinderrohr angeordnete Kolben und Beaufschlagung dieser
Kolben mit Druckmittel erreicht wird.
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Erfindungsgemäß wird daher der Unterstempel als Zylinderrohr ausgebildet,
in welchem ein Kolben zum Setzen des Stempels und ein weiterer Kolben zum Verspannen
und Lösen des Reibungsschlosses axial hintereinander angeordnet sind, ohne daß der
von beiden Kolben begrenzte Zylinderraum durch eine Trennwand unterteilt ist.
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Durch die Anordnung der Kolben ergibt sich neben dem einfachen Aufbau
des Stempels, der geringen Anzahl gleitender Dichtungen, sowie nur zwei Druckmittelzuführungen
und eines einzigen Zylinderrohres noch ein weiterer Vorteil in der einfachen und
zweckmäßigen Handhabung.
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Nur zwei Druckmittelräume, welche über zwei Druckmittelleitungen nach
außen, z. B. zu einer Setzpistole, führen, erreichen drei Funktionen- Setzen, Verspannen
und Lösen des Reibungsschlosses. Beim Setzen des Reibungsstempels wird durch die
durch den oberen Kolben geführte Kolbenstange des unteren Kolbens entstehende Differenzfläche
das Reibungsschloß spielfrei vorgespannt, so daß der Stempel in Schloßebene nicht
anknicken kann, welches eine anschließende sichere Verspannung des Reibungsschlosses
garantiert.
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Ein weiterer Vorteil in der Handhabung des Sternpels wird erfindungsgemäß
dadurch erreicht, daß beim Lösen des Reibungsschlosses das Druckmittel noch einmal
als Setzlast wirkt, so daß der Stempel beim hydraulischen Lösen des Schlosses nicht
gleich zusammenfällt, sondern erst eine gewisse Vorentlastung eintritt, die es dem
Bergmann ermöglicht, das Gebirge zu überprüfen, um anschließend den Stempel ganz
zu rauben.
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Durch diese Vorentlastung des Stempels beim Rauben ist es möglich,
den Stempel in Ausbaurahmen beim schreitenden Ausbau einzubauen.
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Diese Vorentlastung bis zu einem gewünschten Wert ermöglicht das Vorrücken
des Ausbaurahmens unter Last, ohne daß dieser Vorgang durch herabfallendes Gestein
gestört wird, wie das bei voll entlasteten Stempeln oft der Fall ist.
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Auch ist es möglich, diesen Stempel wie einen normalen Reibungsstempel
zu handhaben. So kann dieser durch eine aufzusetzende Setzvorrichtung gesetzt und
das Schloß mittels Hammer angeschlagen und gelöst werden.
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Die Einzelheiten und weitere Merkmale gehen aus der Beschreibung eines
Ausführungsbeispieles des Erfindungsgegenstandes an Hand der Abbildungen hervor.
Von diesen zeigt Ab b. 1 einen gemäß der Erfindung ausgebildeten Stempel
im Längsschnitt, Ab b. 2 einen Längsschnitt durch das durch Keile verspannende
Reibungsschloß, Ab b. 3 einen Querschnitt durch das Reibungsschloß gemäß
der Linie A-A.
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In A b b. 1 ist mit 1 der Außenstempel und mit 2 der
Innenstempel bezeichnet, welcher im aufgeführten Beispiel zweiteilig ausgeführt
ist. Der zweiteilige Innenstempel ist in bekannter Weise mit einer Kopfplatte
3 verbunden. Der Außenstempel 1 besitzt am oberen Ende eine Verstärkung
4, welche zwei gegenüberliegende Durchbrüche 5 aufweist. Entlang der beiden
Innenseiten des Innenstempels 2 sind in den Ausnehmungen 5 der Verstärkung
4 Reibplatten 6
eingelegt, welche mit ihren Enden in Durchbrüchen
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der Verstärkung 4 aufliegen und damit in vertikaler Richtung gehalten werden.
Eine der beiden Reibplatten ist keilig ausgeführt. Der Oberstempel 2 ist
C CD
am unteren Ende mit einem Kolben 7 versehen. Zwischen den beiden
Reibplatten 6 ist ein Keil 8 angeordnet, welcher über eine Kolbenstange
9 mit einem Kolben 10 verbunden ist. Die Kolbenstange 9 ist
durch den Kolben 10 geführt und an diesem abgedichtet. Die Kolbens:tange
9 ist als Rohr ausgebildet, in welchem ein zweites Rohr 11 angeordnet
ist. Hierdurch entstehen zwei Kanäle, welche die Zylinderräume 12 und
13 mit einer am Keil 8 angebrachten Kupplung 14 verbindet. An dieser
Kupplung kann z. B. eine Setzpistole oder eine Doppelschlauchkupplung aufgesetzt
werden.
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Die Wirkungsweise des Stempels ist nun folgende: Durch die Kupplung
14 wird ein Druckmittel in den Ringraum 15 und damit in dem Zylinderraum
12 geleitet. Der Oberstempel 2 fährt aus, während der Kolben 10 nach unten
gezogen wird und das Schloß entspannt. Ist der Stempel ausgefahren und mit dem erforderlichem
Druck gesetzt, so wird Druckmittel über das Rohr 11 in den Zylinderraum
13 geführt, ohne daß der Druck im Zylinderraum 12 sich verringert. Dieses
kann z. B. durch Einbau von Rückschlagventilen in der Setzpistole erreicht werden.
Durch die Differenzflächen am Kolben 10 bewegt sich dieser nach oben, so
daß sich der Keil 8 zwischen die Druckplatten 6 schiebt und das Schloß
spannt. Nun wird der Druck im Zylinderraum 12 langsam entspannt, so daß der Keil
8 mit hoher Kraft entsprechend der Fläche des Kolbens 10 das Schloß
spannt. Es ist die Keilschräge so auszulegen, daß bei
Entspannen
des Zylinderraumes 12 die Reibkraft schneller zunimmt, als die Kraft des Kolbens
7 abnimmt. Zum Rauben des Stempels wird entweder die keilige Reibplatte
6 zurückgeschlagen oder der Zy-
linderraum 12 mit Druckmittel beaufschlagt,
so daß der Keil 8 zurückgezogen wird. Gleichzeitig wird hiermit der Kolben
7 beaufschlagt und der Stempel mit einer gewissen Last gegen das Hangende
gedrückt, so daß Gestein nicht hereinbrechen kann. Unter dieser Setzlast kann auch
der Stempel, in einem Ausbaugestell eingebaut, vorgerückt werden. Das Vorrücken
kann hierbei durch Anbau von Raupenketten erleichtert werden. Durch das stetige
Andrücken des Stempels am Hangenden wird vermieden, daß Gestein hereinbrechen kann,
welches das Vorrücken des Ausbaugestelles erschwert. Soll der Stempel ganz entfernt
werden, so wird der Zylinderraum 12 entspannt, und der Stempel sinkt ein.
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Die Zeichnungen zeigen nur ein Beispiel des Erfindungsgedankens. So
läßt sich z. B. die Abstützung der Druckplatten 6 durch ein zweites Zylinderrohr
erreichen, welches im Unterstempel zwischen dem Oberstempel 2 angeordnet ist. In
diesem Zylinderrohr würden dann die Kolben 7 und 10 untergebracht.
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Die Zuführung des Druckmittels könnte von Hand als auch automatisch
gesteuert werden. Im letzteren Fall würde ein Ventil, welches bei Erreichen des
Druckes im Zylinderraum 12 betätigt wird, das Druckmittel in den Zylinderraum
13 leiten, um dann bei Erreichen des Druckes im Zylinderraum 13 den
Druck im Zylinderraum 12 abzusenken.
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Auch ist es möglich, während des Setzens den Zylinderraum
13 (auch mit reduziertem Druck) zu beaufschlagen, so daß das Stempelschloß
spielfrei vorgespannt wird, um ein Ausknicken &s Stempels während des Setzens
zu vermeiden.