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Grubenstempel Die Erfindung betrifft einen verstellbaren metallischen
Grabenstempel, insbesondere für halbsteile und flachgelagerte Flöze, der ans einem
rohrförrnigen Innenstempel besteht. Üblicherweise werden der Außen- und der Innenstempel
durch Stempelschlösser aneinandergepreßt und der Gebirgsdruck durch Reibungsschluß
zwischen Außen- und Innenstempel aufgenommen. Diese Ausführungsformen haben folgende
Nachteile: Die zulässige Höchstlast wird erst nach verhältnismäßig langem Einsinkweg
erreicht. Zum Setzen der Grubenstempel ist meist eine gesonderte Setzvorrichtung
erforderlich. Die Grubenstempel besitzen Stempelschlösser, die über die Außenfläche
des Außenstempels hinausragen, also zusätzlichen Bauquerschnitt beanspruchen. Die
außerhalb des Außenstempels angeordneten Bauteile der Stempelschllösser können leicht
mechanisch beschädigt werden, Es ist eine Ausführungsforin bekannt, bei der das
Innenrohr durch einen nach dem Hangenden zu stärker werdenden Keil mittels eines
Spreizringes gegen das Außenrohr gepreßt ist. Diese Ausführungsform weist gleichfalls
den Nachteil auf, daß die Klemmkraft erst nach einem größeren Einsinkweg zum Zuge
kommt.
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Erfindungsgenläß ist ein zum Hangenden hin stärker werdender kegeliger
Keil mit dem unteren Ende eines gegenüber dem Innenrohr verschiebbaren Druckrohres
verbunden. Der Keil greift in einen Spreizring ein, der zwischen. Ringbunden des
mit verringerter Wandstärke und mit Längsschlitzen versehenen Innenrohres geführt
ist. Auf der Oberseite des Druckrohres liegt ein mittels eines Vorlastkeiles und
eines in diesem querbeweglichen Setzkeiles# verschiebbarer, den Innenstempel umfassender
Stempelkopf angeordnet. Der kegelige Keil wird in den federnden Spreizring getrieben,
der
auseinandergespreizt wird und das Innenrohr radial an die Innenfläche des Außenrohres
preßt. Der federnde Keilring kann mehrteilig ausgeführt sein. Zur Erhöhung der elastischen
Verformbarkeit des Innenrohres wird dieses mit Längsschlitzen nahe seinem Einsteckende
versehen. Dem gleichen Zwecke dienen Längsausdrehungen im Innenrohr.
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Die Keilneigung des Vorlastkeils entspricht etwa der Selbsthemmung,
ist also verhältnismäßig groß. Um die wesentlich höhere Setzlast aufzubringen, ist
der Setzkeil mit schwächerer Keilneigung in Setzkeillöcher in den Seitenflächen
des Vorlastkeils und im Stempelkopf senkrecht zum Vorlastkeil eingetrieben. Das
Druckrohr in Zusammenwirken mit dem Vorlast- und dem Setzkeil bietet den besonderen
Vorteil, daß das Innenrohr unter Setzlast an das Hangende gepreßt und unter dieser
Vorspannung gegen das Außenrohr verspannt ist. Der Grubenstempel kommt also nach
geringstem Einsinkweg zum Tragen, er ist frühtragend. Eine gesonderte Setzvorrichtung
kommt in Fortfall.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind die Keilneigung des
kegeligen Keils und der Einsinkweg des Druckrohres derart aufeinander abgestimmt,
daß der Vorlastkeil bei Höchstlast auf dem freien Ende des Innenstempels aufsitzt.
Durch diese Maßnahme wird eine Überbeanspruchung des Grubenstempels vermieden. Nach
Erreichen der Höchstlast sinken bei zunehmendem Absinken des Hangenden das Innenrohr
mit dem Druckrehr gemeinsam in das Außenrohr ein; die Lastaufnahrne des Grubenstempels
bleibt annähernd gleich.
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Das Innenrohr trägt auf seiner Außenfläche einen Haltestift, der in
einen Längsschlitz im rohrförrnigen Stempelkopf eingreift. Der Haltestift schützt
den Stempelkopf gegen Herausfallen und Verlust bei der Beförderung und beim Rauben
des Grubenstempels.
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Das Innenrohr und das Druckrohr erhalten Längskeillöcher, die derart
zueinander angeordnet sind, daß das Druckrohr durch Eintreiben eines Keils senkrecht
zur Grubenstempelachse zum Steinpelkopf hin bewegt wird. Der Keil, der Spreizring,
das Innen- und das Außenrohr sind nach dem Rauben fest aneinandergepreßt. Vor der
Wiederverwendung wird der Reibungsschluß gelöst. Zum Lösen wird mit Vorteil der
Setzkeil verwendet, um die Anfertigung und Handhabung eines gesonderten Lösekeils
einzusparen.
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Am Einsteckende des Innenrohres können Sperrstifte senkrecht zur Grubenstempelachse
federnd gelagert sein, die bei Erreichen der größten Stempellänge in Querbohrungen
des Außenrohres eingreifen.
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Bei Verwendung der Sperrstifte können das Außen- und das Innenrohr
in ausgebautem Zustande nicht auseinanderfallen. Die Sperrstifte sind gemeinsam
mit einer Druckfeder, die die Sperrstifte an die Innenwand des Außenrohres drückt,
in einem Führungsrohr gelagert, um sie gegen Feuchtigkeit und Verschmutzung zu schützen.
Die Sperrstifte oder die Querbohrungen im Außenrohr sind derart abgeschrägt, daß
die Sperrstifte beim Einschieben des Innenrohres in das Außenrohr selbsttätig in
das Führungsrohr zurückgedrückt werden.
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Die Reibungsflächen zwischen dem kegeligen Innenkeil und dem federnden
Spreizring sind geschnliert, um das Eintreiben beim Einbau und das Lösen beim Rauben
zu erleichtern. Hierzu wird zweckmäßig ein Hohlraum am Einsteckende des Innenrohres
abgedichtet und mit Schmiermittel, vorzugsweise Schmierfett, gefüllt. Zur Verbesserung
der Schmierwirkung erhält der kegelige Innenkeil auf seiner Außenfläche spiralige
Schmiernuten.
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Rohrförmige Teile des Grubenstempels sind vorteilhaft aus stranggepreßten
Profilen aus Leichtmetall gefertigt, um das Gewicht der Grubenstempel zu verringern,
die Hantierung vor Ort zu erleichtern und die Herstellungskosten zu senken. Auch
der kegelige Keil kann aus Leichtmetall gefertigt und zur weiteren Gewichtseinsparung
in Längsrichtung durchbohrt sein. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das
Außenrohr aus Stahl, das Innenrohr aus Aluminium, der federnde Spreizring aus Federstahl
und der Innenkeil aus Aluminium gefertigt, so, daß die Berührungsflächen jeweils
aus unterschiedlichem Baustoff bestehen.
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, In der Zeichnung sind Grubensternpel gemäß der Erfindung
beispielsweise dargestellt, und zwar zeigt Abb. i einen Grubenstempel im Längsschnitt,
Abb. 2 den Ouerschnitt A-A durch den Grubenstempel nach Ab. i und Abb.
3 einen Teillängsschnitt durch einen Grubensternpel in geänderter Ausführung
mit Schmierung der Keilflächen im Innenstempel.
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Im Außenrohr i ist das Innenrohr 2 gleitend geführt. Der Ouerschnitt
des Innenrohres 2 ist nahe seinem Eiisteckende auf einer Teillänge bei
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schwächer als auf seiner übrigen Länge, um die elastische Verformbarkeit
des Innenrohres zu erhöhen. Dem gleichen Zweck dienen die Längsschlitze 4, deren
Länge etwa der Länge von 3 entspricht. Etwa in halber Höhe von
3 ist der elastische, durch die Teilfuge 6 geteilte, federnde Spreizring
5 in den Ringbunden 7 gelagert. Die Innenfläche des federnden Spreizringes
5 ist mit zum Liegenden hin zunehmenden Querschnitt kegelig gestaltet. In
den federnden Spreizring 5 ist der kegelige Keil 8 mit angepaßter
Keilneigung eingetrieben. Er ist zwecks Gewichts- und Baustoffeinsparung in Längsrichtung
ausgebohrt. Er ist am Druckrohr 9 befestigt, das ini Innenrohr 2- gleitend
geführt ist und die Setzlast und den Gebirgsdruck auf den Keil 8 überträgt.
Auf seinem dem Hangenden zugekehrten Ende trägt das Druckrohr 9 die kreisförmige
Auflagerplatte io, auf der der Vorlastkeil ii ruht. Das Widerlager des Vorlastkeils
ii bilden die Vorlastkeilschlitze 1:2 im rohrförmigen Stempelkopf 13. Der Vorlastkeil
ii trägt an seinem dem Schlagende 14 abgekehrten Ende die Endverstärkung 15, die
den Vorlastkeil i i gegen Verlust bei der Beförderung und beim Rauben des Grubenstempels
schützt und als Anschlagfläche beim Lösen dient. Die Keilneigung des Vorlastkeils
ii entspricht etwa dem Keilwinkel bei Selbstsperrung, Zum Aufbringen der Setzlast
dient der Setzkeil 16, der in die angepaßten, um etwa die Anf angsbreite
des
Setzkeils 16 parallel zueinander versetzten Setzkeillöchern 17, 17' in den Seitenflächen
des Vorlastkeils ii und des Stempelkopfes 13 senkrecht zum Vorlastkeil ii eingetrieben
ist. Der Setzkeil 16 ha,t wesentlich geringere Keilneigung als der Vorlastkeil ii.
Der rohrförmige Stempelkopf 13 ist auf dem freien Ende des Innenrohres 2
gleitend geführt. Auf seinem freien Ende trägt er die Stempelkopfplatte 18. Auf
der Außenfläche des Druckrohres 9
ist der Haltestift ig befestigt, der in
den Längsschlitz:2o im Stempelkopf 13 eingreift und diesen gegen Herausfallen
und Verlust bei der Beförderung und beim Rauben des Grubenstempels schützt. Das
Innenrohr:2 und das Druckrohr 9 sind mit den Keillöchern 20', 20" versehen,
in die zum Lösen des Keils 8 der Setzkeil 16 senkrecht zur Grubenstempelachse
eingetrieben wird.
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Die Längskeillöcher 2o', 2o" sind in Ausgangsstellung dargestellt.
Bei Höchstlast ist das Druckrohr 9 im Innenrohr 2 so weit abgesenkt, daß
das Längskeilloch 20 oberhalb des LängskeillocheS 20' liegt und dieses derart überdeckt,
daß der Setzkeil 16 zwischen die beiden Keillöcher:20, 2o' eingetrieben werden kann,
Hierdurch wird das Druckrohr 9
im Innenrohr 2 ZUM Stempelkepf 13 hin
bewegt und der am Druckrohr 9 befestigte Keil 8 aus dem federnden
Spreizring 5 gezogen und damit gelöst.
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Im Innenrohr 2 sind an seinem Einsteckende senkrecht zur Grubenstempelachse
federnde Sperrstifte 22 im Führungsrohr 21 gelagert und mittels der Druckfeder
23 an die Innenwand des Außenrohres i gedrückt. Beim Erreichen der größten
Stempellänge greifen die federnden Haltestifte 22 in die Querbohrungen 24 im Außenstempel
i ein.
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Bei der Ausführungsform nach Abb. 3 trägt das Innenrohr 2 auf
seinem Einsteckende die kreisförmige Dichtungsplatte 25. Der Hohlraum zwischen der
Dichtungsplatte 25, dem Innenrohr 2 und dem Keil 8 ist mit Schmiermittel
gefüllt. Dieser trägt auf seiner Außenfläche spiralige Schmiernuten:26. Die Keilfläche
zwischen dem Keil 8 und dem federnden Spreizring 5 ist von einem Schmiermittelfilm
überzogen, der das Lösen des Keils 8 vom federnden Spreizring 5 erleichtert.
Bei dieser Ausführungsform sind keine Längsschlitze am Einsteckende des Innenrohres
2 angebracht, damit kein Schmiermittel verlorengeht.
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Beim Einbau des Grubenstempels liegt der rohr-. förmige Stempelkopf
auf dem Druckrohr auf. Die erforderliche Stempellänge ist durch die im Innenrohr
gelagerten federnden Sperrstifte festgelegt. Durch Eintreiben des Vorlastkeils wird
dieVorlast aufgebracht. Das Druckrohr sinkt hierbei in das Innenrohr in Richtung
auf das Liegende ein. Es treibt den an ihm befestigten kegeligen Keil in den federnden
Spreizring und spreizt diesen auseinander. Der Federring überträgt die Keilwirkung
auf das durch Querschnittsschwächung elastische Innenrohr, das an die Innenfläche
des Außenrohres angepreßt wird Und Reibungsschluß erzeugt. Die gleiche, jedoch verstärkte
Wirkung wird erzielt, wenn die Setzlast mittels des Setzkeils aufgebracht wird.
Beim Absinken des Hangenden unter der Einwirkung des Gebirgsdruckes sinkt das Druckrohr
weiter in das Innenrohr ein, und die Lastaufnahme des Grubenstempels steigt wieder
an. Bei Erreichung der Höchstlast, für die der Grubenstempel berechnet ist, liegt
der Vorlastkeil auf der Oberkante des Innenrohres auf. Von diesem Zeitpunkt ab sinken
mit zunehmendem Absinken des Hangenden das Innenrohr mit dem Druckrohr gemeinsam
in das Außenrohr ein, das Eintreiben des kegeligen Keils in den Federring ist beendet,
eine Erhöhung der Lastaufnahme, die den Grubenstempel bleibend verformen würde,
findet nicht mehr statt. Beim Rauben des Grubenstempels werden der Setzkeil und
der Vorlastkeil herausgeschlagen, wodurch der Stempelkopf einsinkt und den Grubenstempel
vom Hangenden löst. Bevor der Grubenstempel erneut eingesetzt wird, muß der Reibungsschluß
zwischen dem kegeligen Innenkeil, dem Federring, dem Innen- und dein Außenrohr gelöst
werden. Dies geschieht durch Eintreiben des Setzkeils in die Längskeillöcher im
Innenrohr und im Druckrohr. Hierdurch wird der kegelige Keil aus dem Spreizring
gelöst.
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Das Einsink-Belastungs-Schaubild des Grubenstempels gemäß der Erfindung
zeigt die gewünschten Merkmale: rascher Anstieg der Lastaufnahme bis zum Höchstwert,
der beim weiteren Einsinken des Grubenstempels nicht mehr überschritten wird. Die
Grubenstempel sind betriebssicher, ausreichend belastbar und wegen ihres geringen
Gewichtes vor Ort bequem zu handhaben.