DE971812C - Hydraulische Stuetz- oder Hebeeinrichtung, insbesondere hydraulischer Grubenstempel - Google Patents

Description

AUSGEGEBEN AM 2. APRIL 1959

E 8438 VIJ5c

Grubenstempel

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Stützoder Hebeeinrichtung, insbesondere einen hydraulischen Grubenstempel, mit eingebauter Kolbenpumpe, deren Kolbenstange in einer Richtung einen Saug- und in der anderen Richtung einen Förderhub vollführt.

Ein hydraulischer Grubenstempel mit eingebauter Pumpe, der jedoch nicht zum Stand der Technik gehört, weist bereits folgende Merkmale und Arbeitsweise auf: Er ist mit einer Kurbel versehen, deren Bewegung in die hin- und hergehende Bewegung der Kolbenstange umgewandelt wird. Da der Pumpenkolben mit Rücksicht auf die geringe Leistung des Handantriebes einerseits und den beim Auflasten des Stempels bis auf mehrere hundert kg/cm² ansteigenden Förderdruck andererseits nur sehr klein und demzufolge nur von sehr kleiner Fördermenge ist, wird während des Herausfahrens des Oberstempels aus dem Unterstempel dessen Hubgeschwindigkeit ebenfalls sehr klein. Man hat daher vorgeschlagen, dem Kolben einen zweiten Kolben zuzuordnen, der einen vielfach größeren Durchmesser als der erstere aufweist und in einem getrennten Zylinder arbeitet. Beim Herausfahren des Oberstempels fördern beide Kolben. Das Herausfahren geschieht verhältnismäßig schnell. Kommt der Oberstempel mit dem Hangenden in Berührung, so steigt der Förderdruck der Pumpe an. per Zylinder des zweiten Kolbens ist mit einem fedierbelasteten Rückströmventil versehen, das ein Anwachsen des Druckes in diesem Zylinder über wenige kg/cm²

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unterbindet. Die Druckflüssigkeit wird in den Saugraum des Stempels zurückgeleitet. Mit Hilfe des ersteren Kolbens, dem Hochdruckkolben, kann dann von Hand der hohe Preßdruck des Stempels erreicht werden.

Die Erfindung bezweckt eine weitere Steigerung der von der Kurbel auszuübenden Wirkung, und zwar während der Auflastung des Stempels. Darüber hinaus bezweckt sie, den Wirkungsgrad

ίο der Pumpe während des Herausfahrens des Oberstempels zu verbessern.

Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, die Kolbenstange mit einem Ausgleichskolben zu versehen, der als Tauchkolben in einer mit dem Preß-

j,5 raum des Grubenstempels ventillps verbundenen Kammer beweglich ist. Vorzugsweise sieht die Erfindung vor, daß die Kolbenstange hohl und der Ausgleichskolben an dem oberen Ende der Kolbenstange angeordnet ist, und daß die Kammer, in der

der Ausgleichskolben, beweglich ist, zugleich Gehäuse des Raub- und Überlastventils des Grubenstempels ist.

In einer vorzugsweisen Bauart besteht der Pumpenkolben aus einem fest mit der Kolbenstange verbundenen Hoohdruckkolben und aus einem diesen konzentrisch umgebenden, über eine Feder mit der Kolbenstange verbundenen Niederdruckkolben. Die Feder soll derart bemessen sein, daß bei Anwachsen des Förderdruckes infolge des Berührens des Grubenstempels mit dem Hangenden die erforderliche Antriebskraft des Niederdruckkolbens die Rückstellkraft der Feder überwiegt.

Vorzugsweise ist die Kolbenstange im Boden des Pumpenzylinders geführt und durch eine Manscheibendichtung gedichtet. Die Manschettendichtung soll gegen die Rückstellkraft einer Feder derart beweglich sein, daß sie zugleich als Auslaß-Rücksohlagventil des Pumpenzylinders dient.
In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung an einem Ausführungsbeispiel im Längsschnitt dargestellt. Die Zeichnung zeigt einen hydraulischen Grubenstempel mit eingebauter Pumpe und mit einem Ausgleichskolben sowie mit einem Raub- und Überlastventil und dessen Steuerung.

In einem aus dem Unterstempel 6 und dem Oberstempel 3 bestehenden hydraulischen Grubenstempel ist ein Preß kolben 2 eingebaut, der mit dem Oberstempel 3 fest verbunden ist. Der Preß-

kolben 2 ist gegenüber dem Unterstempel 6 mittels einer Manschettendichtung gedichtet. In dem Preßkolben 2 befindet sich ein Pumpenzylinder 1, in dem ein Niederdruckkolben 17 beweglich ist. Auf dem Boden des Zylinders 1 stützt sich eine Feder

23 ab, die den Niederdruckkolben 17 gegen einen in eine Nut der Zylinderwand eingelassenen Hakering drückt. Der Boden des Zylinders 1 ist für die Führung einer hohlen Kolbenstange 4 durchbrochen und besitzt ferner Bohrungen, die der Druckflüssigkeit Zutritt zu einer Dicfotmanschette 9 gewähren, die mittels einer Feder 22 in ihrer Dichtstellung gehalten wird. Auf der Kolbenstange 4 sitzen ein Hochdruckkolben 15, eine Kulisse 14 und ein Ausgleichskolben 25. In die Kulisse 14 greift ein Exzenter 13 einer mit einem Vierkant 11 versehenen Bedienungswelle 12. Auf den Vierkant 11 kann eine Handkurbel gesteckt werden. Mit der Kolbenstange 4 ist ein Flansch 21 fest verbunden, gegen den sich eine Feder 20 abstützt, deren anderes Ende gegen eine Mitnehmerplatte 19 drückt. Der Hochdruckkolbenis taucht in eine mit Dichtung 18 gedichtete und mit einem kegeligen Ansatz 16 versehene Bohrung des Niederdruckkolbens 17 hinein. Schließlich ist an der Kolbenstange 4 noch eine Mitnehmerplatte 24 befestigt. Der Ausgleichkolben 25 ist als Tauchkolben in einer Kammer 8 durch eine Dichtung 10 hindurch beweglich. Die Kammer 8 enthält ein Raub- und Überlastventil 26, das in üblicher Weise mit einer zum Rauben dienenden Welle 27 sowie mit einer Überlastfeder 28 in funktionellem Zusammenhang steht.

Befindet sich der Oberstempel 3 in eingefahrener Stellung und befindet sich die Kolbenstange 4 in einer Stellung wie gezeichnet, so kann Druckflüssigkeit aus dem Innern des Oberstempels 3, im folgenden mit Saugraum bezeichnet, durch den zwischen Hochdruckkolben 15 und Niederdruckkolben 17 bestehenden Ringspalt in den Pumpen-.zylinder 1 hineinfließen. Bei Drehen der Bedienungswelle 12 mittels einer auf den Vierkant 11 aufgesteckten Kurbel bewegt sich die Kolbenstange 4 zum Vollführen eines Förderhubes abwärts. Der Hochdruckkolben 15 dichtet mittels der Dichtung 18 den Pumpenzylinder 1 gegenüber dem Saugraum ab und verdrängt in diesem Zylinder die Flüssigkeit, im folgenden mit Drucköl bezeichnet, in den Preßraum 5. Hierbei wird die Manschettendichtung 9 entgegen der Rückstellkraft 22 so weit nach unten bewegt, bis das Drucköl an deren Außenkante vorbeifließen kann. Inzwischen kommt die Mitnehmerscheibe 19 mit dem Niederdruckkolben 17 in Berührung. Über den Flansch 21 und die Feder 20 schiebt die Mitnehmerscheibe 19 den Niederdruckkolben in den Pumpenzylinder 1 hinein, so daß auch die von ihm verdrängte Flüssigkeit über die als Ventil wirkende Manschettendichtung 9 in den Preßraum 5 gefördert wird. Kehrt die Kolbenstange 4 ihre Bewegung zur Vollführung eines Saughubes um, so nimmt sie den Hochdruckkolben. 15 in dieser Richtung mit. Der Niederdruckkolben 17 wird durch· die Rückstellkraft der Feder 23 in die obere Totstellung zurückbewegt. Bei Heraustritt des Kolbens 15 aus seiner Bohrung im Niederdruckzylinder 17 gibt dieser 115. dem Drucköl den Weg zu einer erneuten Füllung des Pumpenzylinders 1 frei. Ist auf diese Weise der Oberstempel 3 so weit aus dem Unterstempel 6 herausgefahren, daß dieser mit dem Hangenden in Berührung kommt, so steigt bei weiterem Pumpen der Druck im Preß raum 5 an. Die Pumpe hat jetzt gegen einen entsprechend größer gewordenen ·. Druck zu fördern. Es wird bald der Zustand erreicht, in dem die für das Abwärtsbewegen des Niederdruckkolbens 17 erforderliche Antriebskraft die Rückstellkraft der Feder 20 überwiegt. Die

Folge davon ist, daß der Niederdruckkolben 17 in seiner oberen Totlage verharrt und nicht mehr am Pumpvorgang teilnimmt. Da sich durch die hohle Kolbenstange hindurch in der Kammer 8 der gleiche Druck wie im Preß raum 5 einstellt, muß beim aufwärts gerichteten Saughub der Ausgleichskolben 25 gegen den in dieser Kammer 8 vorherrschenden Druck bewegt werden. Die hierfür aufzuwendende Arbeit an der Kurbel geht nicht verloren. Beim Abwärtshub wirkt der Druck in der Kammer 8 auf den Ausgleichskolben 25 als Antriebskraft zur Unterstützung der Kurbelkraft, die für den Förderhub des Hochdruckkolbens 15 zur weiteren Auflastung aufgewendet werden muß.

Beim Auflastungshub, bei dem der Oberstempel am Hangenden anliegt, bestehen an der Kolbenstange 4 folgende, beispielsweise geltende Kraftverhältnisse :

Die für das Fördern des Drucköls erforderliche Antriebskraft für etwa 20 t Stempeldruck beträgt etwa 500 kg. Hierfür werden durch die Kulisse 14, d. h. durch den Kurbelantrieb, etwa 250 kg aufgebracht. Der Ausgleichskolben 25 drückt mit einer Kraft von etwa 320 kg die Kolbenstange abwärts. Die Summe der abwärts gerichteten Kräfte beträgt somit 570 kg. Sie ist größer als die für den Antrieb des Hochdruckkolbens 15 benötigte Kraft, da zusätzlich für das Zusammendrücken der Feder 20 eine Kraft von etwa 70 kg erforderlich ist. Diese letztere Kraft geht jedoch nicht verloren, sondern wird beim Saughub der Kolbenstange zurückgewonnen. Sie unterstützt die beim Saughub nach oben gerichtete Kraft der Kulisse 14 für das Hineintauchen des Ausgleichskolbens 25 in die Kammer 8. Die Durchmesser der Kolben 15 und 25 sind so bemessen, daß die Kraft an der Kurbel beim Saug- und Förderhub etwa gleich groß ist. Wäre keine Feder 20 vorhanden, so müßte der wirksame Querschnitt des Kolbens 25 halb so groß sein wie der wirksame Querschnitt des Kolbens 15. Durch den Einfluß der Feder wird der wirksame Querschnitt des Kolbens 25 um einen entsprechenden Betrag größer dimensioniert.

Der Erfindung liegt die Aufgabenstellung zugrunde, mit der auf den Vierkant 11 aufsteckbaren Handkurbel ein Maximum an Wirkung zu erreichen. Hierzu wird beim Herausfahren des Innenstempels mit möglichst großer Fördermenge gearbeitet und beim Auflasten des Stempels mit möglichst gleichmäßiger Verteilung der Antriebskraft über die volle Drehbewegung· der Kurbel. Bei bekannten Grubenstempeln, bei denen der Ausgleichskolben 25 fehlt, wird nur die Hälfte des Kurbelweges für den Pumpvorgang ausgenutzt. Durch die Ausdehnung des Arbeitsweges an der Kurbel auf das Doppelte ist die erforderliche Handkraft auf die Hälfte gemindert. Diese günstigen Arbeitsbedingungen an der Kurbel sind nicht nur bei Handantrieb wertvoll, sondern auch in den Fällen, in denen man statt einer Handkurbel beispielsweise mit Druckluft betriebene Antriebsvorrichtungen verwendet.

Claims (5)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Hydraulische Stütz- oder Hebeeinrichtung, insbesondere hydraulischer Grubenstempel, mit eingebauter Kolbenpumpe, deren Kolbenstange in einer Richtung einen Saughub und in der anderen Richtung einen Förderhub vollführt, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (4) mit einem Ausgleichskolben (25) versehen ist, der als Tauchkolben in einer mit dem Preßraum (5) des Grubenstempels ventillos verbundenen Kammer (8) beweglich ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (4) hohl und der Ausgleichskolben (25) an dem oberen Ende der Kolbenstange (4) angeordnet ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (8), in der der Ausgleichskolben (25) beweglich ist, zugleich Gehäuse des Raub- und Überlastventils (26) des Grubenstempels ist.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Pumpenkolben aus einem fest mit der Kolbenstange (4) verbundenen Hochdruckkolben (15) und aus einem diesen Kolben konzentrisch umgebenden, über eine Feder (20) durch die Kolbenstange (4) mitnehmbaren Nie*derdruckkolben (17) besteht.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (4) im Boden des Pumpenzylinders (i) geführt und durch eine Manschettendichtung (9) gedichtet ist, die gegen die Rückstellkraft einer Feder (22) derart beweglich ist, daß sie zugleich als Auslaßrückschlagventil des Pumpenzylinders (1) dient.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen