DE1231194B

DE1231194B - Mehrstufiger hydraulischer Grubenstempel

Info

Publication number: DE1231194B
Application number: DER36680A
Authority: DE
Original assignee: Rheinstahl Wanheim GmbH
Current assignee: Rheinstahl Wanheim GmbH
Priority date: 1963-11-29
Filing date: 1963-11-29
Publication date: 1966-12-29

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

E21d

Deutsche Kl.: 5 c-15/44

Nummer: 1231194

Aktenzeichen: R 36680 Vl a/5 c

Anmeldetag: 29. November 1963

Auslegetag: 29. Dezember 1966

Die Erfindung betrifft einen mehrstufigen hydraulischen Grubenstempel mit mindestens drei teleskopartig ineinander geführten rohrförmigen Stempelteilen, wobei für alle Teleskopstufen ein gemeinsamer Stempeldruckraum und ein gemeinsames Entlastungsventil vorgesehen ist und die wirksamen Kolbenflächen der einzelnen Teleskopstufen gleich oder nahezu gleich sind, so daß der Stempel über seinen gesamten Ausschubbereich annähernd gleiche Lastaufnahme besitzt.

Ein mehrstufiger Grubenstempel dieser Bauart ist bereits durch das deutsche Patent 1149 678 vorgeschlagen worden. Ein solcher Stempel hat den Vorteil, daß er bei Verwendung nur eines einzigen Entlastungsventils auf seiner vollen Einschublänge gleichbleibende oder nahezu gleichbleibende- Tragfähigkeit besitzt. Der Stempel weist also keine verschiedenen Lastbereiche innerhalb der einzelnen Teleskopstufen auf, wie dies bei bekannten mehrstufigen Teleskopstempeln der Fall ist. Da der Stempel für sämtliche Teleskopstufen nur einen einzigen Flüssigkeitsdruckraum und auch nur ein einziges Entlastungsventil aufweist, ist er gegenüber den bekannten Stempeln in seinem Aufbau wesentlich vereinfacht und in seiner Betriebssicherheit erheblich verbessert.

Es ist bereits bekannt, den Einschub eines unter Hangendbelastung stehenden hydraulischen Grubenstempels dadurch herbeizuführen oder zu unterstützen, daß im Inneren des Hydraulikstempels ein Einschubzylinder mit einem Stützkolben angeordnet wird, der so von dem Druck eines Druckmittels beaufschlagbar ist, daß unter der Druckbeaufschlagung der Einschub des Stempels bewirkt wird. Einschubvorrichtungen dieser Art hat man auch schon bei mehrstufigen Hydraulikstempeln vorgesehen, die drei Teleskoprohre aufweisen. Der Einschubzylinder ist hier mit dem mittleren Teleskoprohr verbunden, während der in dem Einschubzylinder gleitende Stützkolben mit dem den Unterstempel bildenden Teleskoprohr mit dem größten Durchmesser in Verbindung steht. Durch Druckbeaufschlagung des Einschubzylinders kann daher das mittlere Teleskoprohr zum Einschub gebracht werden. Eine solche Anordnung des Einschubzylinders und des Stützkolbens hat den Nachteil, daß der Einschubzylinder wirkungslos wird, wenn beim Setzen des Stempels im wesentlichen nur das mittlere Teleskoprohr, nicht aber auch das die Kappe tragende kleinste Teleskoprohr ausgefahren wird. In diesem Betriebszustand kann die ausgefahrene Stempellänge mit Hilfe des Einschubzylindert) nicht verringert, der Stempel also Mehrstufiger hydraulischer Grubenstempel

Anmelder:

Rheinstahl Wanheim G. m. b. H.,
Duisburg-Wanheim, Ehinger Str. 334

nicht geraubt werden, da sich in diesem Fall nur das mittlere Teleskoprohr verschiebt, ohne hierbei das kleinste Teleskoprohr mitzunehmen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen mehrstufigen hydraulischen Grubenstempel der eingangs genannten Art, der über seinen gesamten Einschubbereich konstante oder im wesentlichen konstante Lastaufnahme besitzt, zu verbessern, insbeson-

ao dere in einfachster Weise so auszubilden, daß die wirksame Kolbenfläche des den kleinsten Durchmesser aufweisenden Teleskoprohres, welches normalerweise die Kopfplatte bzw. Kappe trägt, über das übliche Maß hinaus erhöht wird, so daß der Stempel bei kleinem Durchmesser der Teleskoprohre eine hohe Tragfähigkeit erhält. Ferner bezweckt die Erfindung, den mehrstufigen Teleskopstempel so herzurichten, daß beim Setzen stets das Teleskoprohr mit dem kleinsten Durchmesser vorrangig auf ganzer Länge ausgefahren und andererseits beim Einschub des Stempels unter Belastung stets das Teleskoprohr mit dem mittleren Durchmesser voll eingefahren wird, so daß in allen Betriebsstellungen des Stempels ein genügend großer Einschubweg für das Teleskoprohr mit dem kleinsten Durchmesser zur Verfügung steht.

Gemäß der Erfindung ist mit dem Teleskoprohr des kleinsten Durchmessers ein Stützkolben verbunden, der vom Flüssigkeitsdruck im Druckraum des Stempels im Sinne des Ausschubs dieses Teleskoprohres beaufschlagt ist. Es wird hierdurch erreicht, daß die für den Ausschub und Einschub wirksame Kolbenfläche des kleinsten Teleskoprohres in der Flächengröße gleich oder annähernd gleich ist dem Innenquerschnitt des größten Teleskoprohres des Stempels. Der Stützkolben ist in einem Zylinder gleitend geführt, der vorzugsweise mit dem mittleren Teleskoprohr des Stempels so verbunden ist, daß er beim Aus- und Einschieben von diesem Teleskoprohr mitgenommen wird. Besonders zweckmäßig ist eine Anordnung, bei der auf der Seite des Stützkolbens, die vom Flüssigkeitsdruckraum des Stempels abge-

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wandt ist, eine Kammer innerhalb des Zylinders Erfindung im Längsschnitt durch einen mehrstufigen liegt, die vom Druck eines vom Flüssigkeitsdruck- Teleskopstempel. Nach dem Ausführungsbeispiel beraum unabhängigen Druckmittels so beaufschlagt steht der Stempel aus drei gegeneinander verschiebwerden kann, daß beim Rauben des Stempels das liehen Teleskoprohren 1,2 und 3. Das Teleskoprohr 1 Teleskoprohr mit dem kleinsten Durchmesser zwang- 5 mit dem größten Durchmesser bildet den Unterläufig eingeschoben wird. Das Einschieben unter stempel und ist auf seiner unteren Seite mit einer Wirkung des Stützkolbens kann dadurch erzielt wer- angeschweißten Fußplatte la versehen. Das mittlere den, daß die genannte Zylinderkammer des Stütz- Teleskoprohr 2 trägt einen mit Manschettendichtung kolbens nach außen luftdicht abgeschlossen wird, so 11 abgedichteten Ringkolben 10, der in dem TeIedaß beim Ausschub des Stempels die Luft in der io skoprohr 1 geführt ist.

Zylinderkammer komprimiert wird. Die in dem Luft- Das Teleskoprohr 3 ist mittels eines Ringkolbens polster gespeicherte Energie wird beim Öffnen des 12 in dem Teleskoprohr 2 geführt. Eine Manschette Raubventils im Sinne eines Einschubs des Stempels 13 dichtet den Kolben 12 gegenüber dem Teleskopwirksam. Zweckmäßiger ist jedoch eine Ausführung, rohr 2 ab. Das Teleskoprohr 3 trägt an seinem bei der in die Zylinderkammer von außen Druck- 15 oberen Ende 3 α eine (nicht dargestellte) Kopfplatte flüssigkeit eingepreßt wird, wenn der Stempel geraubt für die Auflage einer Kappe. Sofern der Stempel werden soll. Solche Ausführungen sind vor allem Bestandteil eines maschinell rückbaren Ausbaudann von Vorteil, wenn der Stempel in Verbindung rahmens oder Ausbaugestells ist, kann das Teleskopmit einem wandernden Ausbauelement in Form eines rohr 3 an seinem Kopfstück 3 α unmittelbar, zweck-Rahmens, Gestells od. dgl. verwendet wird. 20 mäßig über ein Gelenk, mit der Kappe des wandern-

In baulich vorteilhafter Weise ist gemäß einem den Ausbauelements verbunden sein,
weiteren Merkmal der Erfindung der Stützkolben mit Die Teleskoprohre 1 und 2 tragen an ihren oberen seiner Kolbenstange an einem Zwischenstück be- Enden Abschlußhülsen 4, in denen Gleitringe mit festigt, das an dem Teleskoprohr mit dem kleinsten Abstreifelementen 5 liegen. Die Abschlußhülsen 4 Durchmesser angeordnet ist und mit einem Anschluß 25 sind durch Spannstifte 4 α an den Teleskoprohren für die Einleitung der Druckflüssigkeit in den befestigt, die durch Öffnungen 4 b von außen tangen-Stempeldruckraum sowie zweckmäßig mit einem tial in ringförmige Nuten eingetrieben sind.
Anschluß für die Einleitung eines Druckmittels in Das Teleskoprohr 3 weist unterhalb seines Kopfdie genannte Zylinderkammer des Stützkolbens ver- Stückes 3 α ein Zwischenstück 6 auf, welches mit einer sehen ist. Die Kolbenstange des Stützkolbens ist 30 Bohrung 8 versehen ist, durch die die Druckflüssigdabei vorzugsweise rohrförmig ausgebildet, so daß keit von außen in den Stempeldruckraum eingeführt das Druckmittel von außen über die hohle Kolben- wird. In dem Zwischenstück 6 ist eine weitere Bohstange in den Einschubzylinder eingeführt werden rung 7 angeordnet, durch die zum Rauben des Stemkann. pels ein Druckmittel, zweckmäßig ebenfalls Druck-Bei dem erfindungsgemäßen Stempel sind die für 35 flüssigkeit, in den weiter unten näher beschriebenen den Einschub und Ausschub wirksamen Kolben- Raubzylinder eingeführt werden kann,
flächen der Teleskoprohre vorzugsweise so in ihrer Mit dem Zwischenstück 6 ist über eine ange-Flächengröße aufeinander abgestimmt, daß beim schweißte rohrförmige Kolbenstange 9 ein Stütz-Ausschub des Stempels zunächst das Teleskoprohr kolben 14 verbunden, der in einem Zylinder 16 mit dem kleinsten Durchmesser, welches in der Regel 40 gleitet und mittels einer Manschette 15 gegenüber die Kopfplatte trägt, ausgefahren wird, bevor das der Zylinderwandung abgedichtet ist. Der Zylinder 16 bzw. die übrigen Teleskoprohre ausschieben. Beim weist an seinem oberen Ende einen Zylinderboden 17 Einschub unter Hangendbelastung wird dagegen zu- auf, durch den das axial angeordnete Kolbenrohr 9 nächst das mittlere Teleskoprohr auf voller Einschub- hindurchgeführt ist. Zur Abdichtung des Kolbenlänge eingefahren, bevor das mit dem kleinsten 45 rohres 9 in dem Zylinderboden 17 dient ein Dicht-Durchmessef versehene Teleskoprohr einschiebt. Da- element 18.

durch wird erreicht, daß in allen Betriebsstellungen Der Zylinder 16 ist an seinem unteren Ende offen des Stempels ein genügend großer Einschubweg für und trägt hier außenseitig einen Anschlag 19, der so das mit Hilfe des Stützkolbens zwangläufig einschieb- angeordnet ist, daß beim Ausschieben des Teleskopbare Teleskoprohr kleinsten Durchmessers zur Ver- 5° rohres 2 der Zylinder 16 durch den Anschlag 19, fügung steht. Der erfindungsgemäße Stempel benötigt gegen den sich eine Ringschulter 10 a des Ringdaher nur für eine einzige Einschubtiefe, nämlich kolbens 10 legt, mitgenommen wird,
diejenige, die durch das Teleskoprohr mit dem klein- Der mehrstufige Teleskopstempel besitzt im Innesten Durchmesser gebildet wird, einen Einschub- ren nur einen einzigen Druckraum für sämtliche kolben. 55 Teleskopstüfen. Die über die Bohrung 8 im Zwischen-Die Erfindung schafft somit einen Stempel von stück 6 eingeführte Druckflüssigkeit fließt nach unten einfacher Bauart, der bei großer Auszugslänge über durch das Teleskoprohr 3, ferner durch einen Ringseinen gesamten Einschubbereich konstante oder spalt 20 zwischen dem Teleskoprohr 3 und dem annähernd konstante Lastaufnahme besitzt. Aut Zylinder 16 und durch einen weiteren Ringspalt 21 Grund der großen wirksamen Kolbenfläche des 60 zwischen dem Zylinder 16 und dem Ringkolben 10 kleinsten Teleskoprohres wird die Lastaufnahme des des Teleskoprohres 2. Von hier kann die Druck-Stempels vergrößert, ohne daß der Durchmesser der flüssigkeit durch eine Bohrung 22 im Zylinder 16 in Teleskoprohre erhöht weden muß. Da der Stütz- den Raum unter dem Stützkolben 14 fließen,
kolben zugleich als Raubkolben Verwendung finden Falls der Stempel als Einzelstempel verwendet kann, wird die Vergrößerung der wirksamen Kolben- 65 wird, kann in dem Zwischenstück 6 das Entlastungs-, fläche praktisch ohne die Verwendung zusätzlicher Raub- und Füllventil angeordnet werden.
Bauteile erzielt. Bei Verwendung des Stempels in Verbindung mit Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der einem wandernden Ausbauelement können die ge-

nannten Ventile dagegen außerhalb des Stempels angeordnet sein.

Zum Rauben des Stempels wird Druckflüssigkeit über die Bohrung 7 im Zwischenstück 6, das Kolbenrohr 9 und Querbohrungen 9 a in die Zylinderkammer 23 oberhalb des Stützkolbens 14 eingeführt. Da der Stützkolben über das Rohr 9 mit dem Teleskoprohr 3 verbunden ist, welches den kleinsten Durchmesser aufweist, wird beim Einführen der Druckflüssigkeit in die Kammer 23 lediglich dieses Teleskoprohr eingefahren.

Die für den Ein- und Ausschub der Teleskoprohre wirksamen Kolbenflächen der einzelnen Teleskopstufen sind in ihrer Flächengröße derart aufeinander abgestimmt, daß beim Ausfahren des Stempels zunächst das Teleskoprohr 3 mit dem kleinsten Durchmesser auf voller Länge ausgefahren wird, bevor sich das mittlere Teleskoprohr 2 ausschiebt. Beim Einschub des Stempels unter Gebirgsbelastung schiebt sich dagegen zunächst das mittlere Teleskoprohr 2 ein, bevor das Teleskoprohr 3 mit dem kleinsten Durchmesser seinerseits sich einzuschieben beginnt. Es ist auf diese Weise sichergestellt, daß für den Einschub des Stempels unter Wirkung des als Raubkolben arbeitenden Stützkolbens 14 in jeder Betriebsstellung ein hinreichend großer Einschubweg für das mit dem Raubkolben verbundene Teleskoprohr 3 zur Verfügung steht.

Die für den Ein- und Ausschub des Teleskoprohres 3 wirksame Kolbenfläche F₃ setzt sich zusammen aus den Flächen F₃', F₃" und F₃"', wobei F₃' die Ringfläche des Kolbens 12, F₃" die vom Flüssigkeitsdruck beaufschlagte Ringfläche des Zwischenstückes 6 und F₃'" die Kreisfläche des Stützkolbens 14 ist. Dadurch, daß die wirksame Kolbenfläche des Teleskoprohres 3 durch die Fläche F₃'" des Stütz-Kolbens 14 erhöht wird, entspricht die Fläche F₃ in der Größe annähernd der Innenfläche des Teleskoprohres 1 (Kreisfläche mit dem Innendurchmesser des Teleskoprohres 1).

Die wirksame Kolbenfläche F₂ des mittleren Teleskoprohres 2 errechnet sich aus der Differenz der Ringfläche F₂' des Ringkolbens 10 und der Ringfläche F₂" des Zylinderbodens 17. Die beiden Rächen F₂' und F₂" sind so aufeinander abgestimmt, daß die Fläche F₂" um ein geringes, d. h. um einige wenige Quadratzentimeter größer ist als die Fläche F₂'. Es ergibt sich daher bei Flüssigkeitsdruck im Stempeldruckraum für das mittlere Teleskoprohr 2 eine Kraft, die im Sinne des Einschubs des Teleskoprohres 2 wirkt, so daß beim Einschub des Stempels unter Gebirgsbelastung stets das Teleskoprohr 2 vor dem Teleskoprohr 3 einschiebt.

Wird beim Setzen des Stempels Druckflüssigkeit über die Öffnung 8 in den Stempeldruckraum eingeführt, so schiebt sich unter Einwirkung des auf die Hache F₃ (= F₃'+F₃"+F₃'") wirkenden Flüssigkeitsdruckes zunächst das Teleskoprohr 3 aus. Das Teleskoprohr 2 nimmt dabei an der Ausschubbewegung nicht teil, da der auf die Ringfläche F₂' wirkende Flüssigkeitsdruck kräftemäßig durch den auf die etwas größere Ringfläche F₂" wirkenden Flüssigkeitsdruck ausgeglichen ist. Erst wenn sich der Stützkolben 14 beim Ausschieben des Teleskoprohres 3 mit seinem Rücken 14 a gegen die Bodenfläche 17 a

des Zylinderbodens 17 legt, kommt die Kolbenfläche F₃ für den Ausschub des Teleskoprohres 2 zur Wirkung.

Claims

Patentansprüche:

1. Mehrstufiger hydraulischer Grubenstempel mit mindestens drei teleskopartig ineinandergeführten rohrförmigen Stempelteilen, wobei für alle Teleskopstufen ein gemeinsamer Stempeldruckraum und ein gemeinsames Entlastungsventil vorgesehen ist und die wirksamen Kolbenflächen der einzelnen Teleskopstufen gleich oder nahezu gleich sind, so daß der Stempel über seinen gesamten Ausschubbereich annähernd gleiche Lastaufnahme besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Teleskoprohr (3) des kleinsten Durchmessers ein Stützkolben (14) verbunden ist, der vom hydraulischen Druck im Druckraum des Stempels im Sinne des Ausschubs dieses Teleskoprohres (3) beaufschlagt ist, derart, daß die für den Ausschub und Einschub wirksame Kolbenfläche (F₃) des im Durchmesser kleinsten Teleskoprohres (3) gleich oder annähernd gleich ist dem Innenquerschnitt des im Durchmesser größten Teleskoprohres (1) des Stempels.

2. Stempel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützkolben (14) in einem Zylinder (16) gleitend geführt ist, der mit dem mittleren Teleskoprohr (2) des Stempels form- oder kraftschlüssig verbunden ist und auf der dem Druckraum des Stempels abgewandten Seite mit einem Zylinderboden (17) eine Kammer (23) bildet, durch deren Druckbeaufschlagung das Teleskoprohr (3) mit dem kleinsten Durchmesser beim Rauben des Stempels beschleunigt eingefahren wird.

3. Stempel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützkolben (14) mit seiner Kolbenstange (9) an einem Zwischenstück (6) befestigt ist, das an dem Teleskoprohr (3) mit dem kleinsten Durchmesser angeordnet ist und mit einem Anschluß (8) für die Einleitung der Druckflüssigkeit in den Stempeldruckraum sowie zweckmäßig mit einem Anschluß (7) für die Einleitung eines Druckmittels in die Zylinderkammer (23) des Stützkolbens versehen ist.

4. Stempel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (9) des Stützkolbens (14) rohrförmig ausgebildet ist und eine Querbohrung (9 ä) zu der Zylinderkammer (23) des Stützkolbens (14) aufweist.

5. Stempel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die für den Aus- und Einschub wirksamen Kolbenflächen (F₂, F₃) der Teleskoprohre (2,3) so bemessen sind, daß beim Ausschub zunächst das Teleskoprohr (3) mit dem kleinsten Durchmesser und beim Einschub unter Gebirgsbelastung zunächst das mittlere Teleskoprohr (2) vorrangig aus- bzw. eingefahren wird.

In Betracht gezogene Druckschriften-Deutsche Gebrauchsmuster Nr. 1778 211,
1836 609, 1866 313.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen