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Grubenstempel aus Ober- und Unterstempel Die Erfindung bezieht sich
auf einen Grubenstempel aus Ober- und Unterstempel, bei welchem der Oberstempel
zum Absinken in den Unterstempel gebracht werden kann.
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Die im Grubenausbau verwendeten Stahlstempel sind in der Regel mit
einem Reibungsschloß ausgerüstet. Mit ihnen zusammen werden Setzvorrichtungen verwendet,
um dem Stempel vor Beginn des Einwirkens des Gebirgsdruckes eine hinreichende Standsicherheit
durch eine Vorspannung des Stempelkopfes gegen das Hangende von etwa 2 bis 5 t je
nach der Flözmächtigkeit zu geben. Die Erzielung dieser sogenannten Setzlast stellt
keine Aufgaben, da hierbei der unsichere Wert Reibung keine Rolle spielt. Die Aufgabenstellung
beginnt jedoch dort, wo das Reibungsschloß durch eine zuverlässige Reibung dafür
aus$chlaggebend ist, daß die von dem Bergbau gestellten Forderungen erfüllt werden.
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So wird z. Zt. im Bergbau bei Stahlstempeln mit Reibungsschlössern
verlangt, daß die Klemmkraft des Schlosses vor dem Einsinken des Oberstempels unter
der Einwirkung des Gebirgsdruckes wenigstens io t beträgt. Die Größe der Klemmkraft
ist bei den Grubenstempeln mit Reibungsschlössern nicht feststellbar und kann nur
aus der Anzahl und der Stärke der Anschläge auf den Schloßkeil geschätzt werden.
Die Klemmkraft kann daher größer oder kleiner als io t sein. Aus diesem Grunde erfolgt
je nach der Art des Schlosses und der Größe sowie Gleichmäßigkeit seiner Reibung
ein mehr oder weniger ruckweises Einsinken des Oberstempels. Hierbei treten andere
unsichere Faktoren in Gestalt der Verlagerung des von dem eingesunkenen Stempel
aufgenommenen Druckes auf die Nachbarstempel oder auf den Versatz bzw. Bruch auf.
Dementsprechend werden bei der Deutung der Unterschiede zwischen den einzelnen Belastungskurven,
wie sie durch die Größe des Einsinkweges und der Lastaufnahme, die Ausmaße des Druckabfalles
und die Dauer des Wiederanstiegs bedingt sind, den verschiedensten, teils vom Stempel
abhängigen, so der Bauart und dem Alter des Schlosses, der Steigung (Konizität)
des Oberstempels usw., teils von den
örtlichen Verhältnissen, so
den Gebirgsverhältnissen, der Stempeldichte, der Versatzart und der Art des Verzuges,
abhängigen Umständen Zugeschrieben.
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Diese der Praxis entsprechende Beurteilung läßt erkennen, daß die
mathematisch erfaßbaren Reibungsgrößen der Reibungsschlösser mit den praktischen
Ergebnissen nicht übereinstimmen.
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Es gibt jedoch Reibungselemente, z. B. in Gestalt der Reibungsfeder,
bei welchen Berechnung und Praxis übereinstimmen. Die Verwendung der Reibungsfeder
läßt das genaue Festlegen jeder gewünschten Klemmkraft, so von 5 t, io t usw. zu.
Hierbei wird der Reibungsfedersäule mit einer größeren Endkraft von 5o bis ioo t
eine entsprechende Vorspannung von 5 bis io t gegeben, so daß eine Gewähr dafür
besteht, daß die Klemmkraft nicht nachläßt, wenn der Oberstempel einzusinken beginnt.
Die bei den Stahlstempeln geforderte Einsinkcharakteristik verlangt einen steilen
Anstieg der Klemmkraft auf 5o t bei einem Einsinkweg von wenigstens 20 mm, um ein
Absetzen des Hangenden an den Setzrissen zu verhindern und die Voraussetzung für
die richtige Beherrschung des Hangenden in Bruchbaubetrieben zu geben. Diesen Anforderungen
läßt sich mit der Reibungsfeder gerecht werden, deren Diagramm und Federweg sich
mit der Charakteristik des Einsinkwege's in Einklang bringen lassen, so daß auch
der bei Bruchbau mit 5o t vorgesehene Abknickpunkt wahlweise tiefer gelegt werden
kann. Von diesem Knickpunkt an erfolgt ein weiteres Einsinken des Oberstempels bis
zu jeder gewünschten Höchsttragfähigkeit von 5o bis ioo t.
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Bei Vollversatz und Blindörtern ist vielfach nur eine Tragfähigkeit
von weniger als 5o t erforderlich. Die Anwendung der Reibungsfeder ist hier besonders
vorteilhaft, weil sie jede gewünschte Charakteristik in einfacher Weise an ein und
demselben Stempel erzielen läßt, indem lediglich der Federweg der aus einzelnen
Ringen bestehenden Reibungsfedersäule verkürzt oder verlängert wird bzw. die Zahl
der Federringe verringert oder vermehrt wird.
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Bei den bekannten Grubenstempeln mit Reibungsschlössern ist eine derartige
Einstellbarkeit entsprechend den jeweiligen Versatzverfahren nicht möglich.
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Nach der Erfindung ruht der Oberstempel, ein nachgiebiges Zwischenglied
enthaltend, auf einer Einsinksperre in Form einer lösbaren Bühne auf. Hierdurch
ist erreicht, daß das Reibungsschloß mit seinen Unsicherheitsfaktoren in Wegfall
kommt und sich durch den Einbau eines in seiner Wirkung beherrschbaren nachgiebigen
Zwischengliedes eine Übereinstimmung zwischen den rechnerischen und den praktischen
Ergebnissen erzielen läßt. Als Zwischenglied kann an sich jedes beliebige nachgiebige
Druckübertragungsmittel Verwendung finden. Die lösbare Bühne gestattet ein einfaches
und augenblickliches Rauben des Stempels, indem der Oberstempel durch Lösen der
Bühne zum ungehemmten Einsinken in den Unterstempel freigegeben wird.
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Ein besonderes zweckmäßiges Zwischenglied im Oberstempel ist nach
der Erfindung eine dem Bedarfsfalle entsprechende Ringfedersäule, welche die eingangs
erwähnten Vorteile auf Grund der Ringfedereigenschaften erzielen läßt.
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Die Anwendung von Ringfedern ist bei einem Reibungsklemmschloß schon
vorgeschlagen worden. Dieses Reibungsklemmschloß ist aus zwei Teilen zusammengesetzt,
nämlich der Vorlastungs- und Lösemechanik und der eigentlichen Klemmechanik. Erstere
ist durch eine Schleppkeilanordnung gebildet, während letztere aus Ringfedern besteht.
Die Schleppkeilanordnung wird durch ein Hebelwerk beim Schließen des Schlosses gegen
die Klemmvorrichtung aus Ringfedern gezogen. Durch Abheben der Schleppkeilanordnung
von der Klemmvorrichtung mittels des Hebelwerkes wird das Schloß gelöst. Die Ringfedern
wirken hier lediglich als ein das Durchschieben durch reibenden Angriff am Oberstempel
hinderndes Klemmelement. Demgegenüber bilden die Ringfedern bei der Erfindung ein
nachgiebiges Stützelement, welches ohne Schlupf am Oberstempel angreift.
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Die Vorspannung der Ringfedersäule ist bedarfsweise einstellbar. Hierzu
kann ein Teller auf dem einen Ende der Federsäule einen mittels einer Mutter gegen
das feststehende Federwiderlager anzuziehenden Spannbolzen aufweisen.
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Die Bühne kann nach der Erfindung durch Schwenknocken mit quer zur
Stempelachse liegender Achse und lösbarer Verriegelung gegen Schwenken gebildet
sein. Solche Schwenknocken sind einfach und lassen sich in raumsparender Anordnung
vorsehen.
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Hierbei können Winkelhebel mit einem zum Nocken verkürzten Schenkel
vorgesehen sein, für deren anderen Schenkel eine lösbare Sperre vorgesehen ist.
Diese Bühnenausbildung bietet den Vorteil, daß sie sich neben ihrer Einfachheit
schnell zusammenbauen und in die Betriebsstellung bringen läßt. Außerdem läßt sie
die Übertragung des Gebirgsdruckes um das Verhältnis der Hebellängen verringert
auf die Sperre zu.
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Als Sperre kann am Unterstempel ein drehbarer, nach oben offener Hohlring
mit radialen Durchlässen zur Einführung der Schenkelenden vorgesehen sein. Bei dieser
Ausbildung der Sperre kann durch geringfügiges Drehen des Ringes das Lösen zwecks
Raubens bewirkt werden, durch einen Hebel oder durch Zugangriff mittels Seil oder
Kette. Die in den Hohlring eingreifenden Hebelenden der als Bühne ausgebildeten
Winkelhebel werden vorteilhaft mit reibungsmindernden Rollen ausgerüstet. Naturgemäß
ist es auch möglich, eine andere geeignete Raub- oder Lösevorrichtung bzw. Sperrvorrichtung
vorzusehen.
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Die Lagerungen für die Nockenzapfen können an einem am Kopf des Unterstempels
angebrachten Ring vorgesehen sein, so daß der Unterstempel in seiner Form oder in
seinem Profil keiner Sonderausbildungen bedarf, um mit der Verschwzndbühne ausgerüstet
zu werden.
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Der Ober- und Unterstempel können ein beliebiges geeignetes Profil
oder eine beliebige geeignete Form haben. Ebenso kann der Oberstempel mit jeder
geeigneten Setzvorrichtung ausgerüstet werden. An zweckentsprechender Stelle des
Oberstempels läßt sich ein Zeiger anbringen, der den Einsinkweg anzeigt. Bei Reibungsfedern
ist der Einsinkweg proportional dem
Weg der Reibungsfeder, so daß
sich aus dem Einsinkweg jederzeit der Gebirgs,i: uck bestimmen läßt.
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Die Zeichnung veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Abb. i läßt einen Stempel irh Aufriß teilweise im Schnitt erkennen;
Abb. 2 ist ein Seitenriß des Unterstempels; Abb. 3 gibt einen Schnitt nach der Linie
I-1 in Abb. i wieder; Abb. 4 zeigt einen Schnitt nach der Linie II-II in Abb. i.
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Der Oberstempel besteht aus dem unteren Rohrstück i, dem mittleren
Rohrstück 2 und dem oberen Rohrstück 3 mit dem Stempelkopf 4. In dem unteren Rohr
ist die Reibungsfeder 3 mit der Vorspannschraube 6 vorgesehen. Letztere ist an dem
Teller 7 angebracht, der auf der Reibungsfeder ruht und an ihrem freien Ende mit
einer Mutter versehen, die gegen die untere Federabstützung 8 wirkt. Mit der Spannschraube
läßt sich jede gewünschte kleinere oder größere Klemmkraft, z. B. in dem Intervall
von 5 bis io t, einstellen. Die Größe der Klemmkraft läßt sich durch Messen des
von der Spannschraube zurückgelegten Weges bestimmen, da der Weg der Spannschraube
proportional dem Federweg der Reibungsfeder oder deren Spannkraft ist. Das Rohrstück
2 ruht auf dem Teller 7 auf und kann beim Zusammendrücken der Feder 5 in das Rohrstück
i einsinken. Es ist mit Außengewinde versehen und trägt die Mutter g, welche dazu
dient, das auf dem Rohrstück 2 verschiebbare Rohrstück 3 mit dem Stempelkopf gegen
das Hangende zu pressen.
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Das Rohrstück i führt sich mit einer Verlängerung io im Unterstempel
ii. Beim Angriff des Stempels am Hangenden ruht es auf den zu locken 12 verkürzten
Schenkeln der Winkelhebel 13 auf. Die Drehzapfen 14 der Winkelhebel sind in Augen
15 an einem Ring 16 gelagert. Letzterer ist auf den Kopf des Unterstempels aufgesetzt
und mit ihm verschweißt. Die Enden der anderen Schenkel 17 der Winkelhebel greifen
in einen nach oben offenen Hohlring 18 am Unterstempel und übertragen den Gebirgsdruck
um das Verhältnis der Hebellängen verringert auf diesen Hohlring. Zur Reibungsminderung
sind die Enden mit Rollen ig versehen. Radialdurchlässe 20 lassen das Einschwenken
der Schenkelenden in den Hohlring zu und ebenso das Herausschnellen der Enden aus
dem Hohlring beim Rauben. Ein Hebel 21 gestattet das Drehen des Ringes zum Schließen
oder Lösen. Zur lösenden Ringdrehung mittels eines Seilzuges 22 oder einer Kette
kann auch noch ein Zapfen 23 vorgesehen sein. Dieser Seilangriff kann so ausgebildet
sein, daß auch der Stempel nach seinem Zusammensinken weggezogen werden kann.
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Die Drehung zum Lösen braucht nur wenige Winkelgrade zu betragen.
Beim Lösen schnellen die Hebelschenkel 17 nach oben und geben die Nocken 12 den
Oberstempel frei, so daß letzterer in den Unterstempel absinkt.
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Die Hebelschenkel 17 zur Übertragung des Gebirgsdrucks auf den drehbaren
Hohlring 18 können mehr oder weniger lang sein, wie es gerade am geeignetsten ist.
Wo es die Entfernung der Grubenstempel voneinander zuläßt, können sich die Hebelschenkel
bis fast auf die ganze Länge des Unterstempels erstrecken, so daß zum Rauben nur
eine ungewöhnlich geringe Lösekraft erforderlich ist. Bei besonderer Dichte der
Grubenstempel sind die Hebelschenkel entsprechend kurz.
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Durch die mehrfache Unterteilung des Grubenstempels ergibt sich eine
bequeme Transportmöglichkeit, die dadurch noch verbessert werden kann, daß die Winkelhebel
13 sich durch Herausschlagen ihrer Drehzapfen abnehmen und mit den anderen Teilen
gesondert transportieren lassen. Der Zusammenbau des Stempels an der Verwendungsstelle
ist leicht und einfach.