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Dokumentenidentifikation DE19647943C1 18.06.1998
Titel Hydraulischer Doppelteleskopstempel
Anmelder DBT Deutsche Bergbau-Technik GmbH, 45128 Essen, DE
Erfinder Dannehl, Friedrich-Wilhelm, 58119 Hagen, DE;
Reinelt, Werner, 44797 Bochum, DE
DE-Anmeldedatum 20.11.1996
DE-Aktenzeichen 19647943
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 18.06.1998
Veröffentlichungstag im Patentblatt 18.06.1998
IPC-Hauptklasse E21D 15/44
IPC-Nebenklasse E21D 15/48   
Zusammenfassung Der Doppelteleskopstempel ist aus einem äußeren Zylindermantelrohr 1, einem darin verschiebbaren Innenrohr 2 und einer daraus ausfahrbaren Kolbenstange 3 zusammengesetzt. Die Druckflüssigkeit zum Ausfahren der beiden Stempelstufen wird durch einen Anschluß 14 zum Kolben 5 des Innenrohres 2 und über ein Bodenventil zum Kolben 7 der Kolbenstange 3 geleitet. Der Stempel wird eingefahren, wenn Druckflüssigkeit über den Anschluß 17 in den äußeren Ringraum 11 zwischen dem Zylindermantelrohr 1 und dem Innenrohr 2 einströmt. Zwischen der Kolbenfläche des Innenrohres 2 und der Ringfläche des Ringraumes 11 ist ein für das Einfahren des Stempels günstiges Größenverhältnis von höchstens 8,5 : 1 vorhanden.

Beschreibung[de]

Hydraulischer Doppelteleskopstempel mit einem äußeren Zylindermantelrohr, einem darin verschiebbaren Innenrohr und einer daraus ausfahrbaren Kolbenstange, mit einem äußeren Ringraum zwischen dem Zylindermantelrohr und dem Innenrohr und mit einem inneren Ringraurm zwischen dem Innenrohr und der Kolbenstange, wobei die Spaltweite (d1-d2) des äußeren Ringraumes gleich groß oder größer bemessen ist als die Spaltweite (d3-d4) des inneren Ringraumes und wobei das Druckmittel zum Ausfahren der beiden Druckstufen unter einen Kolben des Innenrohres und über ein Bodenventil unter die Kolbenstange und zum Einfahren in den äußeren und den inneren Ringraum zuführbar ist.

Zweistufige Doppelteleskopstempel der vorgenannten Art werden im Bergbau untertage in Verbindung mit hydraulischen Schreitausbaugestellen eingesetzt. Um das freigelegte Hangende in einem Streb beim Abbau von Kohle mit hoher Ausbaustützkraft zu unterstützen, werden großvolumige Stempel mit einem entsprechend großen Druckmittelbedarf benötigt. Der statische Aufbau der Stempel wird entsprechend den gestellten Anforderungen gestaltet, wobei die Stempelrohre und die Kolbenstange geeignete Querschnitte und Wandstärken erhalten. Die gewählten Abmessungen haben wiederum Rückwirkung auf die Dimensionierung der Nennweiten der Steuerventile und der Versorgungsleitungen mit Druckflüssigkeit. Diese Zusammenhänge bestimmen letztlich die Eigenschaften eines Stempels, zu denen neben der Stempelstützkraft auch das Einraubverhalten gehört, das für das Umsetzen des Ausbaus beim Rückvorgang von Bedeutung ist. Zum Einrauben, d. h. zum Einfahren des gesetzten Stempels wird der Druckraum im äußeren Zylindermantelrohr mit der Rücklaufleitung zum Tank verbunden, damit Druckflüssigkeit ablaufen und der Stempel einsinken kann. Gleichzeitig wird Druckflüssigkeit in den äußeren Ringraum zwischen dem Zylindermantelrohr und dem Innenrohr eingeleitet, die auf die Ringfläche am Kolben des Innenrohres wirkt und dieses einschiebt. Die auf der kleinen druckbelasteten Ringfläche erzeugte Kraft zum Einrauben des Stempels ist jedoch gering. Demgegenüber entsteht ein Strömungswiderstand im Steuerventil beim Ausschieben der Druckflüssigkeit aus dem großvolumigen Stempelraum, der zudem durch einen Staudruck in der Rücklaufleitung verstärkt wird, wenn gleichzeitig Druckflüssigkeit aus anderen Druckmittelverbrauchern in die Rücklaufleitung einströmt.

Die Folge ist ein langsames Einsinken der Stempel und eine Verzögerung im Ablauf des Rückvorgangs vom Ausbau. Eine bauliche Vergrößerung der Ringfläche würde zwangsläufig die äußeren Stempelabmessungen vergrößern oder die statischen Eigenschaften des Stempels verschlechtern, wenn diese zu Lasten der inneren Stempelabmessungen ausgeführt werden sollte. Beides ist unerwünscht.

Es sind hydraulische Doppelteleskopstempel mit zwei Druckstufen bekannt, (DE-GM 91 16 604, GB-PS 1045 302, DE-OS 21 51 428) bei denen die Spaltweite des äußeren Ringraumens gleich groß oder größer bemessen ist als die Spaltweite des inneren Ringraumes. Diese Abmessungen, die sich aus der jeweiligen Bauform ergeben, haben jedoch für sich allein noch keinen Einfluß auf das Einsinkverhalten der Stempel. Um dieses zu verbessern wird beispielsweise in der DE-OS 21 51 428 der Einsatz eines speziellen Bodenventils in den Stempel mit einer Ventilfeder vorgeschlagen, deren Schließkraft auf den maximalen Staudruck im Druckraum der Unterstufe abgestimmt ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den statischen Aufbau eines Teleskopstempels der eingangs genannten Gattung unter Beibehaltung der äußeren Abmessungen in der Weise zu gestalten, daß die zum Einrauben verfügbare Kraft bei gleichbleibender Stützkraft erhöht wird.

Diese Aufgabe wird mit den im Kennzeichen des Hauptanspruches genannten Merkmalen gelöst. Die vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist Gegenstand des Unteranspruches.

Der erfindungsgemäße Doppelteleskopstempel verfügt über eine vorteilhafte Relation der Abmessungen zur Gestaltung des inneren Stempelaufbaus, um die effektive Kraft zum Einrauben des Stempels bei unveränderten, vorgegebenen Außenabmessungen und Stützkräften zu verstärken.

Da weder die erforderlichen Wandstärken der Stempelrohre noch der Kolbenstangendurchmesser verändert werden, bleibt der statische Aufbau des Stempels unverändert erhalten. Die größere Kraft wird zur Beschleunigung des Einraubens genutzt, weil mit dem höheren Flüssigkeitsdruck auch eine größere Flüssigkeitsmenge aus dem Druckraum des Stempels in den Rücklauf abströmen kann. Die Zeiteinsparung beim Einrauben des Stempels beschleunigt den Rückvorgang des Ausbaus. Somit werden Ausbauverspätungen vermieden, die in modernen Hochleistungsbetrieben dann entstehen, wenn eine Gewinnungsmaschine mit hoher Schnittgeschwindigketi dem Umsetzen des Ausbaus vorauseilt, weil der Rückvorgang mehr Zeit beansprucht als die Gewinnung der Kohle, so daß der Ausbau zurückbleibt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Zeichnung zeigt einen hydraulischen Doppelteleskopstempel in eingefahrenem bzw. eingeraubtem Zustand, dessen rechte Hälfte im Längsschnitt dargestellt ist.

Der Stempel ist mit einem äußeren Zylindermantelrohr 1, einem inneren Zylinderrohr, dem Innenrohr 2 und einer Kolbenstange 3 zweistufig ausgebildet, wobei das Innenrohr 2 in dem Zylindermantelrohr 1 und die Kolbenstange 3 in dem Innenrohr 2 axial verschiebbar geführt sind. Das liegendseitige Auflager des Stempels wird durch einen halbkugelförmigen Stempelboden 4 gebildet, der das Zylindermantelrohr 1 nach unten abschließt. Das Innenrohr 2 ist liegendseitig durch einen mit größerem Durchmesser stufenförmig abgesetzten Innenrohrkolben 5 abgeschlossen, in den ein Bodenventil 6 eingesetzt ist. Das liegendseitige Ende der Kolbenstange 3 ist gegenüber dem Schaft ebenfalls mit einem größeren Durchmesser stufenförmig abgesetzt und als Kolben 7 ausgebildet, der den aufragenden Teil des Bodenventils 6 mit einer Ausnehmung 8 umfaßt. Am oberen Ende der Kolbenstange 3 befindet sich ein Stempelkopf 9.

Das Innenrohr 2 ist liegendseitig mit dem Innenrohrkolben 5 an der Innenwandung des Zylindermantelrohres 1 und kopfseitig an der Außenwandung in einem flanschförmigen Gewindering 10 geführt, der von oben in das Zylindermantelrohr 1 eingeschraubt ist. Zwischen der Innenwandung des Zylindermantelrohres 1 mit dem Durchmesser d1 und der Außenwandung des Innenrohres 2 mit dem Durchmesser d2 wird somit ein äußerer Ringraum 11 mit der Spaltweite d1-d2 gebildet.

In gleicher Weise wird die mit dem Kolben 7 an der Innenwandung des Innenrohres 2 - Durchmesser d3 - gleitende Kolbenstange 3 durch einen kopfseitig in das Innenrohr 2 eingesetzten Gewindering 12 geführt. Der Durchmesser am Schaft der Kolbenstange 3 ist mit d4 bezeichnet. Zwischen dem Innenrohr 2 und der Kolbenstange 3 wird der innere Ringraum 13 mit der Spaltweite d3-d4 gebildet.

Die Druckflüssigkeit wird von einem Anschluß 14 über eine Bohrung 15 unter den Innenrohrkolben 5 in die Unterstufe des Stempels geleitet, wobei sich der nicht bezeichnete Druckraum im Inneren des Zylindermantelrohres 1 füllt, so daß das Innenrohr 2 ausfährt, bis der Innenrohrkolben 5 an dem Gewindering 10 zur Anlage kommt. Die Druckflüssigkeit gelangt weiter über das Bodenventil 6 in den ebenfalls nicht bezeichneten Druckraum im Innenrohr 2 der Oberstufe, so daß auch die Kolbenstange 3 ausgeschoben wird, bis der Kolben 7 an dem Gewindering 12 zur Anlage kommt. Das Bodenventil 6 ist ein Rückschlagventil, das die Druckräume der Unterstufe und der Oberstufe voneinander trennt. Folglich kann sich in der Oberstufe aufgrund der unterschiedlichen Flächenverhältnisse ein höherer Druck aufbauen als in der Unterstufe.

Während des Ausfahrens des Innenrohres 2 beim Setzvorgang wird Druckflüssigkeit mit dem Innenrohrkolben 5 aus dem Ringraum 11 über die Bohrung 16 und den Anschluß 17 in den Rücklauf verdrängt. Der Ringraum 11 ist mit dem Ringraum 13 durch einen in der Wandung des Innenrohres 2 verlaufenden Kanal 18 verbunden, damit die Druckflüssigkeit aus dem Ringraum 13 beim Ausfahren der Kolbenstange 3 austreten kann.

Zum Einfahren der Druckstufen wird beim Einrauben Druckflüssigkeit in umgekehrter Richtung durch den Anschluß 17 in den äußeren Ringraum 11 eingeleitet. Dort belastet die Druckflüssigkeit den Innenrohrkolben 5 auf der Ringfläche mit der Spaltweite d1 - d2, so daß das Innenrohr 2 zusammen mit der Kolbenstange 3 in den Druckraum des Zylindermantelrohres 1 eingeschoben wird, aus dem die Druckflüssigkeit über den Anschluß 14 in den Rücklauf austritt. Die Oberstufe wird zunächst nicht entlastet, weil die Druckflüssigkeit nicht durch das geschlossene Bodenventil 6 aus dem Druckraum im Innenrohr 2 abfließen kann.

Das Bodenventil 6 wird erst aufgestoßen, wenn das Innenrohr 2 mit dem Innenrohrkolben 5 auf dem Stempelboden 4 zur Anlage kommt. Dann strömt Druckflüssigkeit über den Anschluß 14 und den Kanal 18 in den inneren Ringraum 13 und belastet den Kolben 7 auf der Ringfläche mit der Spaltweite d3-d4, so daß die Kolbenstange 3 in den Druckraum der Oberstufe eingeschoben wird.

Die Spaltweite d1-d2 des äußeren Ringraumes 11 ist gleich groß oder größer bemessen als die Spaltweite d3-d4 des inneren Ringraumes 13. Die Wandstärken des äußeren Zylindermantelrohres 1 und des Innenrohres 2 sind ebenfalls etwa gleich groß.

Die Kolbenfläche





des Innenrohres 2 und die Ringfläche





des äußeren Ringraumes 11 stehen zueinander in einem Größenverhältnis kleiner oder gleich 8,5. Die Kolbenfläche





der Kolbenstange 3 und die Ringfläche





des äußeren Ringraumes 11 haben zueinander ein Größenverhältnis von größer/gleich 5,5 : 1.


Anspruch[de]
  1. 1. Hydraulischer Doppelteleskopstempel mit einem äußeren Zylindermantelrohr, einem darin verschiebbaren Innenrohr und einer daraus ausfahrbaren Kolbenstange, mit einem äußeren Ringraum zwischen dem Zylindermantelrohr und dem Innenrohr und mit einem inneren Ringraum zwischen dem Innenrohr und der Kolbenstange, wobei die Spaltweite (d1-d2) des äußeren Ringraumes gleich groß oder größer bemessen ist als die Spaltweite (d3-d4) des inneren Ringraumes und wobei das Druckmittel zum Ausfahren der beiden Druckstufen unter einen Kolben des Innenrohres und über ein Bodenventil unter die Kolbenstange und zum Einfahren in den äußeren und den inneren Ringraum zuführbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß daß das Größenverhältnis der Kolbenfläche am Innenrohr (2) zur Ringfläche des äußeren Ringraumes (11) kleiner oder gleich 8,5 : 1 ist, während das Größenverhältnis der Kolbenfläche an der Kolbenstange (3) zur Ringfläche des inneren Ringraumes (13) größer oder gleich 5,5 : 1 ist.
  2. 2. Hydraulischer Doppelteleskopstempel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das äußere Zylindermantelrohr (1) und das Innenrohr (2) etwa gleich große Wandstärken aufweisen.






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