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Zweiteiliger Grubenstempel Die Erfindung betrifft einen zweiteiligen
Grubenstempel mit mechanischer Verspannung der Stempelteile mittels eines an einem
Stempelteil befestigten, am anderen unter Reibungsschluß anliegenden Klemmkörpers.
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Bei Grubenstempeln mit unter Reibungsschluß erfolgender Verspannung
der Stempelteile hängt die Tragfähigkeit des Stempels im wesentlichen von der Kraft
ab, mit der die dem Reibungsschluß unterworfenen Stempelteile gegeneinander gepreßt
werden. Innerhalb bestimmter Grenzen verläuft die Tragfähigkeit proportional zur
Spannkraft des Schlosses. Die von der Praxis in den letzten Jahren geforderte ständige
Erhöhung der Tragfähigkeit metallischer Grubenstempel hat somit zwangläufig zu einer
Erhöhung der Schloßspannkräfte derartiger Stempel geführt. Die Folge davon sind
verhältnismäßig schwere Schloßkonstruktionen, deren Handhabung vom Bergmann unter
anderem erhebliche Kraftanstrengungen erfordert.
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Um einerseits die Arbeit des Bergmanns zu erleichtern und andererseits
die geforderten hohen Schloßspannkräfte überhaupt zuverlässig aufbringen zu können,
ist man sehr bald dazu übergegangen, zur Verspannung derartiger Stempelschlösser
druckmittelbetriebene Spannvorrichtungen einzusetzen.
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Auf der anderen Seite hat man sich aber auch bemüht, eine höhere Tragfähigkeit
bei gleichbleibender Schloßspannkraft zu erzielen. Lösungen für dieses Problem sind
sowohl in der Anwendung von Stempelschlössern mit Servo-Getriebe als auch in einer
Erhöhung der Reibungswiderstände an den aufeinanderliegenden Flächen zu sehen. Das
Stempelschloß mit Servo-Getriebe bringt zwar eine beträchtliche Steigerung der Tragfähigkeit
bei verhältnismäßig geringer Schloßverspannung mit sich, hat aber den Nachteil,
daß die gewünschte Tragfähigkeit erst nach einer entsprechenden Einsinkbewegung
des zu verspannenden Stempelteiles erreicht wird.
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Um den Reibungswiderstand zu erhöhen, hat man bereits vorgeschlagen,
entweder die aufeinandergleitenden Flächen aufzurauhen oder zwischen diesen Flächen
besondere Reibeinlagen anzuordnen. Eine gleichbleibend gute Funktionsfähigkeit einer
Stempelverspannung mit Reibeinlagen hängt jedoch ausschließlich davon ab, daß der
Reibungswiderstand seinen Wert über die gesamte Einsatzzeit des Stempels unvermindert
beibehält. Die Praxis hat gezeigt, daß dies nicht in allen Fällen gewährleistet
ist; Reibungsstempel mit einer Erhöhung der Tragfähigkeit durch Reibeinlagen haben
daher in der Praxis keine große Verbreitung gefunden. Es ist ferner eine Stempelbauart
mit zylindrischen Stempelteilen bekannt, bei der die Schloßspannkräfte nicht auf
die Zylinderwandung einwirken, sondern auf Rippen bzw. Längsleisten übertragen werden,
die sich an der Außenwandung des eingespannten Stempelteiles befinden. Zwischen
zwei benachbarten Rippen sind dreiteilige Keilkörper angeordnet, die mit zunehmender
Verspannung eine zunehmende Druckkraft in der Umfangsrichtung des Stempels auf die
Längsleisten ausüben und damit die Verspannung der beiden Stempelteile bewirken.
Die zwischen den einzelnen Rippen liegenden Abschnitte der Zylinderwandung werden
bei diesem Stempel für die übertragung von Reibungskräften nicht ausgenutzt. Es
ergibt sich somit zwangläufig, daß an den verhältnismäßig kleinen Flächen der Rippen
entsprechend große Druckkräfte aufgebracht werden müssen.
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Bei einem anderen, ebenfalls mit Längsleisten ausgerüsteten Reibungsstempel
sind die Längsleisten von unten nach oben keilförmig ausgebildet. Für die Verspannung
dient hierbei ein Stempelschloß, das im wesentlichen aus zwei um die Stempellängsachse
gegeneinander verdrehbaren Drehmomentspanngliedern besteht. Diese Drehmomentspannglieder
sind gegenüber dem Stempelunterteil längsunverschieblich. Nach innen vorragende
Ansätze der Drehmomentspannglieder greifen jeweils auf gegenüberliegenden Seiten
an den Längsleisten des eingespannten Stempelteiles an. Die Spannkraft wird durch
einen Keil erzeugt, mittels dessen die Drehmomentspannglieder im Sinne einer die
Anpressung auf die Längsleisten erhöhenden Bewegung gedreht werden. Infolge der
keilförmig ausgebildeten Längsleisten ergibt sich mit zunehmendem Einsinkweg des
Stempeloberteiles eine ständige Erhöhung der Verspannung. Die Nachgiebigkeit des
Stempels verringert sich bei diesem Stempel mit steigender Belastung.
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Einen mechanisch verspannbaren Grubenstempel mit im Stempelschloß
befindlichen Reibeinlagen und im eingespannten Stempelteil angeordneten Längsleisten
derart auszubilden, daß neben einer Erhöhung des Reibungswiderstandes an den aufeinandergleitenden
Flächen
der Zylinderwandung eine erhebliche zusätzliche Komponente an den Schmalseiten der
Reibeinlagen auftritt, ist das Ziel der vorliegenden Erfindung.
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Gemäß dem Grundgedanken der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst,
daß im Bereich des Stempelschlosses in der Achsrichtung Unverschiebliche, in der
Umfangsrichtung bewegliche, der Druckübertragung auf den Innenstempel dienende Reibeinlagen
zwischen den Längsleisten angeordnet sind und die Stirnseiten der Längsleisten in.
bezug auf die Stempellängsachse derart schräg verlaufen, daß die den Raum zwischen
zwei benachbarten Längsleisten schließend ausfüllenden Reibeinlagen bei einer Längsbewegung
des Innenstempels unter der Einwirkung der schrägen Stirnseiten nach der einen oder
anderen Seite in der Umfangsrichtung verschoben werden.
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Bei einer ersten Ausführungsform eines derartigen Grubenstempels sind
gemäß der Erfindung auf gegenüberliegenden Seiten der Stempelwandung Längsleisten
mit entgegengesetzt keilförmig verlaufenden Stirnseiten angeordnet und zwischen
diesen jeweils an beiden Schmalseiten auf ihrer ganzen Länge an den Längsleisten
anliegende Reibschallen vorgesehen.. Bei zwei oder mehr geradzahligen Paaren von
Längsleisten weisen die jeweils gegenüberliegenden Längsleisten in weiterer Ausbildung
des Erfindungsgedankens eine gleichgerichtete Keilsteigung. auf, wobei die Richtung
der Keilsteigung im Umfangssinne von Längsleiste zu Längsleiste wechselt.
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An Stelle von Längsleisten mit keilförmigem Verlauf der Stirnseiten
können. nach einem weiteren Erfindungsgedanken auch Längsleisten vorgesehen seht,
bei denen die Stirnseiten parallel zueinander, jedoch gegenüber der Stempellängsachse
in der Umfangs-Achtung im gleichen Sinne schräg verlaufen;, zwischen zwei benachbarten
Längsleisten sind auch bei dieser Ausführungsform jeweils an den beiden Stirnseiten
auf ihrer ganzen Länge anliegende Reibschalen vorgQsehen.
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Bei dieser Ausführungsform kann der ausziehbare Stempelteil nach einem
weiteren Kennzeichen der Erfindung durch eine am Klemmring befindliche, in eire
Nut einer Längsleiste eingreifende Nase während der Ausziehbewegung geführt sein.
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Lia nach der Erfindung vorgesehene Ausfühxupg eines Grubenstempels
reit unter ReibungsschluA erfolgender Verspannung der Stempelteile hat den großen
Vorteil, daß die zwischen dem Stejnpelscliloß und dem einzuspannenden Stempelteil
liegenden Reibeinlegen in doppelter Weise zur Verspannung: hqrangezogen werden.
Einerseits tragen die Reibeinlagen an den Berührungsflächen, die an der Zy@inderwaridung
anliegen, wie bisher zur Verspannung bei, und andererseits wird .durch die Anlage
an den schräg verlaufenden Stirnseiten der Längsleistexi eine zusätzliclie Reibungskraft
hervorgerufen, durch die eine erhebliche. Tragkomponente parallel zur Stempellängsachse
auftritt. Da die Reibeinlagen auf der anderen Seite der Bewegung der Längsleisten
infolge, ihrer Drehbarken in der Umfangsrichtung folgen könne, bleibt das, nachgiebige
Verhalten des Stempels wie bei einem Stempel ohne Verspannung auf Grund zunehmender
Keilsteigung während. des ganzen Einsinkweges unverändert erhalten.
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Beim Einsinken des einen Stempelteiles bewirken die geneigt verlaufenden
Schmalseiten der Längsleisten. eine entsprechende Verschiebung der Reib, eiplagen
in der Umfangsriebtling, und zwar unter Überwindung des auf diQ- Reibeinlagen
einwirkenden Schloßspanndruckes. Dadurch, daß jede einzelne Reibeinlage während
einer Verschiebung. des zu verspannenden Stempelteiles in dem Maße, in dem sie an
einer Schmalseite durcli die Längsleiste in der Umfangsrichtung bewegt wird, auf
der anderen Schmalseite an die näohstfolgende Längsleiste nachrückt, bleibt dgr
Formscliluß zwischen Reibeinlage und angrenzende Längsleisten stets erhalten.
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Gegenüber den bisher bekannten Ausführungen mit Reibeinlagen bietet
die Lösung gemäß der Erfindung eine außerordentliche Erhöhung der Tragfähigkeit
des Stempels, die entweder zu einer Steigerung der Stempelbelastung oder aber zu
einer Verringerung der Schloßspannkraft ausgenutzt werden kann.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend an Hand zeichnerisch
dargestellter Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigt F i g, 1 einen Querschnitt
durch einen zweiteiligen Grubenstempel mit rohrförmigem Innenstempel oben halb des
zur Verspannung dienenden Klemmringes mit zwei Reibeinlagen, F i g. 2 einen Stempel
nach F i g. 1, jedoch mit zwei Paar Reibeinlagen, . . .
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F i g. 3 ebenfalls einen Stempel nach F i g. 1, bei dem die Längsleisten
in bezug auf die Stempellängsachse schräg verlaufen, und F i g. 4 eine Seitenansicht
eines Teiles des rohrförurigen Innenstempels mit einer auf der Airßenwan, dung befindlichen
Ungaleiste.
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Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel bildet der Außenstempel
1 den Stempelunterteil, an dem der Klemmring 2 befestigt ist und in dem der rohrförmige
Stempel 3 geführt ist. An der Außenwandung des rohrförmigen Innenstempels 3 sind
zwei Längsleisten 4, 5 auf gegenüberliegenden Seiten angeordnet. Diese Längsleisten
sind an ihren Schmalseiten keilförmig ausgebildet. Bezüglich ihrer Anordnung am
Innen, Stempel verläuft die Keilsteigung einmal, von oben nach unten (Längsleiste
4) und einmal von unten nach oben (Längsleiste 5).
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Die Längsleisten 4 und 5 können mit dem rohrförmigen Stempel entweder
nur an ihren Enden oder aber auch durchgehend fest verbunden sein. Innerhalb des
Klemmringes 2 sind ReibeilAagen 6, 7 derart angeordnet, daß sie in der
Um fangsrichtung beweglich sind, dagegen irr axialer Richtung festliegen.
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Die Wirkungsweise dieser Ausführungsform ist folgende: Wenn der Klemmring
2, verspannt ist, wird der Innenstempel 3 einerseits durch die auf die. Außenwandung
einwirkender? Reibungskräfte gehalten und zusätzlich durch die Reibungskräfte an
den. Stirnseiten der Längsleiste 5 getragen,. 1C eim Einsinken des Oberstempels
3 bewirkt die keilförmige Ausbildung der Urigsleiste.5 eine Verschiebung der Re
ibeifagen 6, 7 in Richtung auf die, Längsleiste 4, Dieser Verscbiebung wirken die
hseiburigslcrälte an den Innen-und Außenflächen, der Reibeinlagen 6 und 7 entgegen.
Beim Ausziehen des Llnenstempels ä bewegen sich die Reibeinlagen f, 7 unter der
Einwirkußg der keilförruigerr Längsleiste 4 in entgegengesetzter Richtung.
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sei der Ausführungsform riech F i g. 2 sind zwei Paar Längsleisten
F, $ batv, 9 , 9 a vorgesehen, und zwar derart, daß dis sich gegouiiberliegeriden
Längsleisten irr ihrer Keilsteigung ibereinstirmnen, cf . h. bei einem Paar nimmt
die Keilstalgtlng vorn unten nach
oben, beim anderen von oben nach
unten zu. Zwischen den Längsleisten sind, jeweils den Raum von der Stirnseite zu
Stirnseite ausfüllend, entsprechende Reibeinlagen 10,10 a bzw. 11,11
a angeordnet.
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Die Wirkungsweise dieser Ausführungsform ist die gleiche wie die nach
F i g. 1; von Vorteil ist hierbei, daß die an den Stirnflächen der Längsleisten
auftretenden zusätzlichen Reibungskräfte symmetrisch am Oberstempel angreifen.
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Bei der Ausführungsform nach F i g. 3 sind die Längsleisten 12, 13
nicht mehr keilförmig, sondern mit parallel verlaufenden Schmalseiten ausgebildet.
In bezug auf die Stempellängsachse verlaufen die Längsleisten geneigt, und zwar
in der Umfangsrichtung im gleichen Sinne. Der Raum zwischen den Längsleisten im
Bereich des Klemmringes 2 ist wiederum durch an die Stirnseiten der Längsleisten
anliegende Reibeinlagen 14, 15 ausgefüllt. Bei dieser Ausführungsform ist
am Klemmring 2 eine nach innen vorspringende Nase 16 vorgesehen, die in eine
Längsnut 17 der Längsleiste 12 eingreift und damit eine Verdrehung des Innenstempels
3 gegenüber dem Klemmring 2 verhindert.
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Beim Einsinken des Oberstempels drehen sich beide Reibeinlagen 14,
15 im gleichen Sinne, und zwar bei der dargestellten Ausführungsform entgegen dem
Uhrzeigersinn. Im übrigen ist die Wirkungsweise dieser Ausführungsform die gleiche
wie bei den beiden vorgenannten. Vorteilhaft ist bei dieser Ausführungsform, daß
auch bei einer ungeraden Anzahl von Längsleisten die an den Stirnseiten wirksamen
zusätzlichen Reibungskräfte in symmetrischer Verteilung am Oberstempel 3 angreifen.