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Hydraulisch ausfahrbarer und reibungsschlüssig vetspärinbarer Teleskopgrubenstempöl
Die Erfindung bezieht sich auf einen hydraulisch ausfahrbaren und reibün#.s§ählüssig
vers annbareti .P tele#kopgrubenstempel nilt ämiem im Innern des Stempels befindlichen
Drückraüm für das hydrau-Üsche Äusfahren und Vorspaünen des Stempels.
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Grubenstempel dieser Art sind bekamit. Sie wuiden aus den 13estrebungen
heraus entwickelt, dem Eiergbau einen Grübenstempel zur Verfügung zu stellen, dem
sowohl die Vorteile der bekannten rein h ,y - dra u tischen Grübenstempel,
beispielsW ei ;se ein müheloses Setzen bei steis annähernd gleicher Setzlast, als
auch die Vorzüge der althergebrachten bewährten 11eibungsstempel zu eigen Bind,
beispiels weise das Vermögen, einem steigenden Gebirgsdruck einen ansteigenden Widerstand
entgegenzusetzen, die größere keaktionsfähigkeit gegenüber schlagenden GäbirgsbeWegungen,
die robustere und daher weniger empfindliche Konstruktion, die geringere Reparaturanfälligkeit
sowie auch die geringeren Kosten für Auschaffung und Unterhaltung.
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Zu den Stempeln der erwähnten bekannten Art Y
"ählen sowohl
solche mif im Unterstempöl befindlichem Druckraum als auch solche, deren
Druckraum im Obersiempel vorgesehen ist und entweder von einem in das Innere des
Oberstempels hineitiverlagerien zusätzlichen Stänipeleinbauteil oder von der #unenwandung
des Obersteftipels selbst gebildet wird. In allen diesen Fällen bestehen die den
bruckraurn bildenden Stempelteile aus etigtolerierteh Rohren mit einem Über ihre
ganze Länge konstanten, kreisförmigen Querschnitt. Dies bedingt - wie auch
im Fall rein hydraulischer Stempel - die Anwendung teurer Präzisionsstahlrohre.
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Während es bei rein hydraulischen i3rubenstempeln mit zwei teleskopärtig
ineinander geführten Rohren kreisförmigen Ouerschnittes auch schon bekannt ist,
das den Oberstempel bildende Außenrohr vermittels eines seinem unteren Ende vorgesetzten
Dichiungsringes an der äußeren Mantelfläche des den Uniersiempel bildenden Innenrohres
abzudichten, erfolgte die Abdichtung des Stempeldruckraumes der bisher bekanntgewordenen
hydraulisch ausfahrbaren P,eibuügsstempel durch einen darin gleitend geführlen Kolben.
Dies erhöhte die Anforderungen an die Merflächenbeschaffenheit der Rohrinnenwandung.
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Wird bei den bekannten Reibungsstempeln mit einem Druckraum im Oberstempel
dieser Druckraum zwecks Vermeidung eines zusätzlichen Stempel-.einbauteiles durch
den Oberstempel selbst gebildet, so ist es nicht mehr möglich, dem Oberstempel in
.eih,er wirtschaftlich noch tragbaren Weise die bei P,#ibuiigsstdmpeln ängesttäbte
Keilform zu geben. barübei hinaus hat es sich gezeigt, daß die Klemmlast solcher
Stempel' d. h. didjetiige Laät, Wdlöhe did imter däni übliche hohen Druck
ausgefahrenen Ste'm'' pe 1 na ch dem Spannen des Stempelschlosseg aufzunehmen
in der Lage sind, absinkt, sobald der Druckratim im Oberstempel nach dem Spannen
des Stempelschlosses wieder drucklos gemacht Wird.
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Die Erfindung schafft hier Abhilfe. Sie geht von eitiem Ötuberisteinpel
der erwähnten bekannten Art init em#bin durch die Innenwandung de§ Oberstempels
selbst gebildeten Druckraum aus und tirkterscheiäei sith solchen bekannten Stempeln
gegenüber im tvesentlicheil dadurch, daß der Druckrautfi iiti Ober-§temptl einen
von der Kreisforin abweichenden, bilipsenähnlichen lichten Querschnitt hat und vermittels
einer diese Querschnittsabweichung ausgleichenden, dem unteren Ende des Oberstempcl§
vorgesetiten Führungsbüchse in an sich bekannter Weie an der äußeren Mantelfläche
eines in den Druckraum hineinragenden Druckrohres mit kreisförtnigen Querschnitt
abgedichtet Ist.
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Ein Grubenstempel mit den Merkmalen der Erfindung zeigt nach seinem
reibungsschlüssigen Verspanilen eine bedeutend höhere Lastaufnahme (Klemmlast) als
ein verspannter artgleicher Stempel, dessen lichter Druckrauniquerschnitt in der
herkömmlichen Weise kreisförinig ist. Diese überraschende Wirkung ist auf eine unierschiedliche
elastische Verformung der Öberstämpel unter dem sehr hohen, für die Setzlastdtteilung
erforderlichen Innendruck zurückzuführen. Während hämlich ein Oberstempel mit kreisförmigeihlitlitem
Querschnitt unter dem inhendruck ilber seihen ganzen Umfang überall, also auch an
den
Stellen seines späteren ReibungsschlussQs, im gleichen Maße
aufgeweitet wird und nach dem Verspannen des Stempels beim Fortfall des Innendruckes
wieder elastisch in seine ursprüngliche Umrißform zurückfedert, so daß es zu einer'
Lockerung des Reibungsschlusses -und damit zwangläufig zu einem Absinken der Stempellastaufnahme
kommt, ist bei einem erfindungsgemäßen Stempel mit einem eRipsenähnlichen
lichten Druckraumquerschnitt das Gegenteil der Fall. Bei einem solchen lichten Querschnitt
weitet sich nämlich das Oberstempelprofil unter dem Innendruck nur im Bereich seiner
Querschnittsabflachungen, die nicht Reibflächen des Oberstempels sind, auf, während
es in dem dazu senkrecht liegenden Bereich der Stempelreibflächen eingeschnürt wird.
Beim Entlasten de§ Druckraumes im Oberstempel nach Herstellung des Reibungsschlusses
des Stempels ist das Obersterupelprofil bestrebt, in seine Ausgangsumrißform zurückzufedern,
so daß es in den vorher eingeschnürten Querschnittsbereichen, welche die Reibflächen
des Oberstempels bilden, zu einer Erhöhung des Anpreßdruckes zwischen diesen Querschnittsbereichen
und den Klemmflächen des Stempelschlosses und damit zu einer Erhöhung der Sternpellastaufnahme
kommt.
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Weitere Vorteile eines eradungsgemäßen Grubenstempels sind in dem
Fortfall der bisherigen Dichtkolben und Kolbengleitflächen im Oberstempel zu sehen.
Der Druckraumquerschnitt braucht über die Länge des Oberstempels nicht mehr konstant
zu sein, so daß es möglich ist, dem Oberstempel in einfachster Weise bei Vermeidung
zusätzlicher Einbauteile die bei Reibungsstempeln angestrebte Keilform zu geben.
Mitbedingt durch den Fortfall von Kolben und Gleitflächen im. Druckraum des Oberstempels
ist es auch ermöglicht und in Weiterbildung der Erfindung#auch vorgesehen, den Druckraum
im Oberstempel durch das--.an sich bekannte Zusammenschweißen dieses St#rapelteiles
aus zwei Walzprofilen zu bilden. Eine Nachbearbeitung der Druckrauminnenfläche ist
dabei- nicht erforderlich. Diese Fläche kann vielmehr im Walz- und Schweißzustand
verbleiben. Der Stempel ist robust, unempfindlich gegen mechanische Beschädigungen
und kann selbst bei kleineren Deformationen des den Druckraum bildenden Oberstempels
weiter im Einsatz bleiben. Die bisher erforderlichen teuren Präzisionsstahlrohre
sind durch vergleichsweise billige offene Walzprofile in Form von schalenförmigen
Halbrohren ersetzt, so daß der Gestehungspreis eines erfindungsgemäßen Stempels
niedriger liegt als der von artgleichen Stempeln. Das gleiche gilt auch für die
Instandhaltungskosten der Stempel. -
Ein weiterer Vorteil eines Reibungsstempels
gemäß der Erfindung liegt in der doppelten Führung seines Oberstempels während seiner
Aus- und Einfahrbewegungen. Der Oberstempel ist einmal im Stempelschloß und zum
anderen unterhalb des Stempelschlosses längs der Mantelfläche des in seinen Druckraum
hineinragenden Druckmittelzuleitungsrohres geführt. Zur Entlastung der Druckraumabdichtung
von Führungsaufgaben sowie zwecks Vermeidung von Beschädigungen der erfindungsgemäß
als Gleitfläche vorgesehenen Mantelfläche des Druckmittelzuleitungsrohres empfiehlt
sich, in die dem unteren Ende des Oberstempels vorgesetzte Führungsbüchse aemäß
einem weiteren Merkmal der Erfindung einen C Führungsring aus einem im Verhältnis
zu Stahl weicheren Werkstoff, vorzugsweise aus Kunststoff, einzulagern.
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Weitere Merkmale der Erfindung beziehen sich auf die Art der Aus-
und Einfahrbegrenzung des Stempels, der Abstützung und Befestigung des Druckmittelzuleitungsrohres
im Unterstempel sowie auf dessen Ausgestaltung an seinem unteren Ende. Diese Merkmale
ergeben sich aus dem in der Zeichnung dargestellten und nachstehend beschriebenen
Ausführungsbeispiel der Erfindung. In der Zeichnung zeigt F i g. 1 einen
erfindungsgemäßen Stempel zum Teil in Ansicht, zum Teil im unterbrochenen Längsschnitt,
F i g. 2 einen Längsschnitt nach der Linie II-II der F i 1 und F i
g. 3 einen Querschnitt durch den Oberstempel nach der Linie III-Ill der F
i g. 1.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung bedeutet
1 den Unterstempel, 2 den Oberstempel und 3 das Stempelschloß für
das reibungsschlüssige Verspannen der Stempelteile 1 und 2. Der Oberstempel
2 ist aus zwei Walzprofilen druckdicht zusammengeschweißt. Seine unbearbeiteten
Innenwandungen bestimmen den Druckraum, der - wie aus F i g. 3 ersichtlich
ist - einen von der Kreisform abweichenden etwa elliptischen lichten Querschnitt
besitzt. In den Druckraum des Oberstempels 2 ragt ein an seinem oberen Ende offenes
koaxiales Rohr 4 hinein, welches für die Druckmittelzufuhr zum Stempeldruckraum
bestimmt ist und sich mit seinem unteren Ende vermittels einer über seinen Umfang
vorstehenden Verschlußbodenplatte 5 mit einer Anschlußöffnung 6 für
die Druckmittelzufuhr an Wandverstärkungen 7, 7 einander gegenüberliegender
Reinigungslöcher 8, 8 des Unterstempels 1 abstützt. Das Druckmittelzuleitungsrohr
4 im Unterstempel 1 ist dem lichten Druckraumquerschnitt des Oberstempels
2 mit einem nur geringen Spiel weitestgehend angepaßt, um die wirksame Fläche zur
Übertragung des hydraulischen Druckes auf den Oberstempel möglichst groß zu halten.
Es hat einen kreisförmigen Querschnitt. Die Abweichungen des lichten Querschnittes
des Oberstempeldruckraumes von dem kreisförmigen Querschnitt des Druckmittelzuleitungsrohres
4 sind durch eine am unteren Ende des Oberstempels 2 befestigte, vorzugsweise druckdicht
angeschweißte Führungsbüchse 9 ausgeglichen. Diese Führungsbüchse nimmt in
einer Innenumfangsnut eine Lippendichtung 10 zur Abdichtung des Spaltes zwischen
der Druckrauminnenwandung des Oberstempels 2 und der äußeren Mantelfläche des Einsatzrohres
4 auf. Ein in die Führungsbüchse 9 eingelagerter Ring 11 aus einem
im Verhältnis zu Stahl weicheren Werkstoff, vorzugsweise Kunststoff, stützt die
Lippendichtung 10 ab und ist alleiniges Führungselement des Oberstempelendes
an der Mantelfläche des Druckmittelzuleitungsrohres 4. Zwei Spannhülsen 12, die
in Tangentialbohrungen der Wandung der Führungsbüchse 9 eingetrieben sind,
dienen zusammen mit der unteren Wandung des Stempelschlosses 3 zur Ausfahrbegrenzung
des Stempels. Die Verschlußbodenplatte 5 des Druckmittelzuleitungsrohres
4 ist mit ihren über den Umfang dieses Rohres 4 vorstehenden Teilen Auflager des
Oberstempels in seiner voll eingefahrenen Lage. Sie hat auf ihrem durch die Wandverstärkungen
7,7 gebildeten Auflager eine geringe allseitige Bewegungsfreiheit, derzufolge
eine stets gleichachsige Relativlage
zwischen dem Rohr 4 und dem
Oberstempel 2 während seiner Aus- und Einfahrbewegungen gewährleistet ist. Eine
Spannhülse13, die eine in den Zwischenraum zwischen den Wandverstärkungen
7,7
eingreifende Rippe 14 der Bodenplatte 5 durchdringt, dient zur
Sicherung des Rohres 4 und seiner Bodenplatte 5 in einer Lage, bei der die
Anschlußöffnung 6
für die Druckmittelzufuhr einer Einführungsöffnung
15 in der Wandung des Unterstempels 1 gegenüberliegt. Das Druckmittelzuleitungsrohr
4, welches vorzugsweise mit einem Korrosionsschutzüberzug versehen ist, liegt dabei
zufolge seiner Abstützung oberhalb der Reinigungsöffnungen 8 des Unterstempels
ganz außerhalb des Bereiches möglicher Verunreinigungen des Stempelinnern. Solche
Verunreinigungen, insbesondere Blasversatzgut, sammeln sich vielmehr, ohne durch
den einfallenden Oberstempel 1 festgestampft werden zu können, unterhalb
der Bodenplatte 5 bzw. ihrer Auflager 7,7 an und können durch die
Reinigungslöcher 8, 8, die zufolge ihrer Wandverstärkungen 7, 7 besonders
groß gehalten werden können, leicht entfernt werden.