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Dokumentenidentifikation DE10229301A1 23.10.2003
Titel Hydraulikstempel mit schweißnahtfreier Verbindung der Rohre
Anmelder Richard Voß Grubenausbau GmbH, 58239 Schwerte, DE
Erfinder Voß, Richard, 58239 Schwerte, DE;
Voß, Wolfgang, 58239 Schwerte, DE
Vertreter Schulte & Schulte, 45219 Essen
DE-Anmeldedatum 29.06.2002
DE-Aktenzeichen 10229301
Offenlegungstag 23.10.2003
Veröffentlichungstag im Patentblatt 23.10.2003
IPC-Hauptklasse E21D 15/44
Zusammenfassung Ein vor allem für den untertägigen Bergbau geeigneter Hydraulikstempel verfügt über zwei Baueinheiten, die den Innenraum 41 abschließen und die vom Außenrohr 2 mit Fußplatte 4 und Handgriff 6 einerseits sowie dem Innenrohr 3 und dem Stempelkopf 7 andererseitsgebildet werden. Diese Baueinheiten werden auf einfache und das Gesamtgewicht deutlich reduzierende Art geschaffen, indem Außenrohr 2 und Fußplatte 4 über zwei in eine Ringnut 19, 20 eingeschobene Sicherheitsdrähte 25, 26 verbunden werden bzw. über eine Ringnut mit Sicherungsdraht 25 im Bereich des Handgriffes 6. Das Innenrohr 3 wird wieder über zwei Verbindungsnute 22, 22' und entsprechende Sicherungsdrähte 25, 26 verbunden, wobei nur ein geringer Überdeckungsbereich benötigt wird. Das Setz-, Raub- und Druckbegrenzungsventil 8 ist aufgeteilt und in den Stempelkopf 7 integriert, was zu einer weiteren vorteilhaften Gewichtsreduzierung und Funktionsoptimierung führt.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen Hydraulikstempel mit zwei oder mehr ineinander schiebbaren Außen- und Innenrohren, insbesondere für den Einsatz im Berg- und Tunnelbau, bei dem das Außenrohr mit einer Fußplatte oder unterem Verschluss und einem am gegenüberliegenden, das Innenrohr aufnehmenden Ende angebrachten Handgriff oder oberen Abschluss und bei dem das Innenrohr mit einer Kopfplatte oder einem Stempelkopf verbunden sind, wobei dem Innenrohr ein Setz-, Raub- und Druckbegrenzungsventil, Dichtungen gegenüber Stempelkopf Fußplatte und gegenüber Außenrohr/Innenrohr sowie eine Rückholeinrichtung zugeordnet sind.

Vor allem beim Einsatz solcher Hydraulikstempel unter Tage müssen die dort auftretenden besonderen Belastungen solcher Hydraulikstempel berücksichtigt werden. Aus diesem Grunde ist der Verbindung der einzelnen Teile solcher Hydraulikstempel immer besondere Beachtung geschenkt worden. Aus der DE-GM 78 30 126 ist ein Hydraulikstempel bekannt, bei dem Außenrohr und Fußplatte durch mehrere über den Umfang verteilte so genannte Stifte miteinander verbunden sind. Das Außenrohr ist im Bereich der Fußplatte verschlossen, sodass die Fußplatte in den Hydraulikbereich nicht mit einbezogen wird. Der am gegenüberliegenden Ende des Außenrohres angeordnete Handgriff ist über einen Sicherungsdraht gehalten, wobei es sich hier um einen geraden Draht handelt, der eingefettet in die Nut eingeschlagen wird und bei dem es von daher am Schlagende zur Entstehung eines so genannten Blumenkopfes kommt. Abgesehen davon, dass so das ausreichende Eintreiben des Sicherungsdrahtes nicht immer gewährleistet ist, werden auch nicht ausreichende Kräfte durch diese Art der Verbindung übertragen, ganz davon abgesehen, dass man die Sicherungsdrähte entsprechend dick ausbilden muss, um überhaupt zu einer einigermaßen gesicherten Verbindung zu kommen. Wegen dieser besonderen Problematik kommt diese Art der Verbindung auch nur für den Handgriff in Frage. Das Innenrohr stellt den eigentlichen Hydraulikraum dar, ist daher gegen das Außenrohr entsprechend abgedichtet und verfügt auch am gegenüberliegenden, d. h. also am Kopfende über eine dichte und kompakte Verbindung von Stempelkopf und Innenrohr. Insbesondere dient zur weiteren Verbindung die entsprechend eingeschobene Ventilpatrone für ein kombiniertes Setz- Raub- und Druckbegrenzungsventil. In der DE-OS 44 01 480.5 ist ein im Prinzip gleich aufgebauter Stempel gezeigt, bei dem die Ventileinheit in den Stempel integriert ist und zwar in das Innenrohr. Stempelkopf und Innenrohr sind über durchgehende Halteschrauben aneinander festgelegt, wobei in diesem Bereich auch die Austrittsbohrungen für die Druckflüssigkeit angeordnet sind. Die DE-OS 44 41 778.0 offenbart einen Hydraulikstempel bzw. Ausbaustempel mit einer Vielzahl von Aluminiuminnenteilen. Der zum Innenrohr gehörende Kolben ist entweder Teil des Innenrohres oder mit diesem über ein Gewinde verbunden, wobei zur Erzeugung eines Gleitfilms eine Verbindung zwischen der Innenseite und der Außenseite des Kolbens geschaffen ist. Auch hier sind Fußplatte und Außenrohr sowie Innenrohr und Stempelkopf auf die weiter vorn beschriebene Art und Weise miteinander verbunden. Aus den Darstellungen und aus der Beschreibung ist zu entnehmen, dass die Wandungen der Rohre entsprechend ausgelegt sein müssen, um die auftretenden Kräfte sicher übertragen zu können, wobei die Verbindung über Schweißnähte zwischen den einzelnen Rohren ebenfalls als Verbindungstechnik in Frage kommt. Nachteilig bei diesen bekannten Hydraulikstempeln, die neben dem Einsatz im untertägigen Bergbau auch im übertägigen Bereich zum Einsatz kommen, ist, dass sie zur Erzielung der notwendigen Tragfähigkeit eine entsprechend dicke Wandung aufweisen müssen und dass sie im Verbindungsbereich zusätzliche Abdichtungsplatten und Abdichtungskörper erfordern, die das Gesamtgewicht entscheidend erhöhen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, einen Hydraulikstempel hoher Tragfähigkeit und geringen Eigengewichtes zu schaffen, der einfach und sicher zu montieren und demontieren ist.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, dass im Verbindungsbereich zwischen Außenrohr und Fußplatte und zwischen Innenrohr und Stempelkopf eine oder mehrere korrespondierende Ringnuten bzw. Verbindungsnuten ausgebildet sind, in denen ein aus hochfestem Stahl, vorzugsweise Federstahl bestehender, den Verlauf der jeweiligen Verbindungsnut entsprechend vorgeformter Sicherungsdraht angeordnet ist.

Bei einem derart ausgebildeten Hydraulikstempel bilden einerseits Außenrohr und Fußplatte sowie Innenrohr und Stempelkopf eine über den Sicherungsdraht verbundene Einheit, sodass auf Zwischeneinbauten, Zwischenabdichtungen und ähnliches völlig verzichtet werden kann und der Innenraum von Innenrohr und bei ausgezogenem Innenrohr auch Innenraum des Außenrohres den Druckraum bilden, in den die Hydraulikflüssigkeit mit 360 bar und mehr eingefüllt wird. Damit ist ein sicheres und schnelles Ausfahren eines solchen Hydraulikstempels gewährleistet bis der Kolbenanschlag gegen die entsprechende Kante des Handgriffes anfährt und den Verschiebeweg beendet. Durch diese besondere Ausbildung kann die Wandung von Innenrohr und Außenrohr reduziert werden und dadurch, dass man auf entsprechende Innenbauten verzichtet, das Gesamtgewicht so weit reduziert werden, dass derartige Hydraulikstempel bis zu einem Drittel und mehr leichter werden, als bisherige gleich lange und von der Funktion her ähnliche oder gleiche Hydraulikstempel. Vorteilhaft ist darüber hinaus, dass die zum Einsatz kommenden vorgeformten Sicherungsdrähte aus Federstahl 40 t und mehr übertragen, sodass auf aufwendige Gewinde und ähnliches völlig verzichtet werden kann. Gewinde erfordern eine entsprechende Überdeckungslänge, während bei Verwendung der erfindungsgemäßen Sicherungsdrähte auf kurze Überlappungen zurückgegriffen werden kann, was weiter zu einer Reduzierung des Gesamtgewichtes wesentlich beiträgt. Vorteilhaft ist weiter, dass die Bearbeitung der entsprechenden Rohre weniger Aufwand erfordern, zumal wie weiter hinten noch geschildert auf Führungsringe u. Ä. abgestellt wird. Sie sind schnell und sicher zu montieren und auch zu demontieren. Vorteilhafterweise und vorzugsweise sind im Verbindungsbereich von Außenrohr und Fußplatte und von Innenrohr und Stempelkopf zwei im geringen Abstand angeordnete Verbindungsnuten und Sicherungsdrähte angeordnet. Auf Grund des Vorteils, dass diese Verbindungsdrähte nur einen geringen Überdeckungsbereich erfordern, kann durch die Anordnung eines zweiten Sicherungsdrahtes im entscheidenden Verbindungsbereich eine wesentlich erhöhte Sicherheit dargestellt werden.

Nach einer zweckmäßigen Weiterbildung ist auch im Verbindungsbereich von Außenrohr und Handgriff eine Verbindungsnut und ein Sicherungsdraht aus Federstahl angeordnet.

Die gesamte Überlappung im Verbindungsbereich ist ausgesprochen gering, weil gemäß der Erfindung die Verbindungsnuten in einem Abstand von 2,5 bis 20 mm, vorzugsweise 5 mm ausgebildet sind. Dies hat den Vorteil, dass beispielsweise im Verbindungsbereich zwischen Fußplatte und Außenrohr die Fußplatte nur geringfügig aufgewölbt werden muss, um das Außenrohr entsprechend zu umfassen und den Verbindungsbereich darzustellen. Abgesehen von erhöhter Sicherheit wird auf diese Art und Weise das Gewicht entsprechend und entscheidend reduziert.

Die entsprechend vorgeformten Sicherungsdrähte können auf Grund der Formgebung in der Regel ohne zusätzliches Gleitmittel in die Verbindungsnuten eingeschoben werden, insbesondere dann, wenn die Verbindungsnuten jeweils gleich bemaßt in den zu verbindenden Außenrohr/Fußplatte, Außenrohr/Handgriff und Innenrohr/Stempelkopf ausgebildet sind. In all den beschriebenen Einsatzbereichen, wobei weitere weiter hinten noch erwähnt werden, wirkt sich der entsprechend aus Federstahl bestehende Sicherungsdraht positiv aus, insbesondere auch deshalb, weil er entsprechend leicht und sicher und ohne dass er selbst beschädigt wird, in die entsprechenden Verbindungsnuten eingebracht werden kann.

Ein dichtes Anliegen der aus Federstahl bestehenden Sicherungsdrähte in den Verbindungsnuten wird dadurch sichergestellt, dass die Ringnuten bzw. die Verbindungsnuten jeweils halbkreisförmig ausgebildet sind und dass die Sicherungsdrähte einen korrespondierenden runden Querschnitt aufweisen. Die Sicherungsdrähte können sich damit dicht an die jeweiligen Teilnuten anlegen und für die wirksame und sichere Verbindung der jeweiligen Bauteile Sorge tragen. Erreicht wird dadurch wie weiter vorne schon erwähnt, dass nun Außenrohr und Fußplatte sowie Innenrohr und Stempelkopf eine Baueinheit bilden, in deren Innenraum sich die Druckflüssigkeit sicher und beide Teile auseinander treibend einfüllen lässt.

Der Handgriff bildet das obere Ende des Außenrohres, aus dem das Innenrohr bei einspritzendem Hydraulikmedium herausfährt bzw. auch wieder hineingleitet, wenn sich der Innendruck wieder entsprechend reduziert und die Rückholeinrichtung tätig wird. Um insbesondere beim Wiedereinschieben das Miteinziehen von Schmutz zu verhindern, was gerade im untertägigen Bergbau eine Gefahr darstellt, und um gleichzeitig auch das Innenrohr in diesem Bereich noch vorteilhaft zu führen, ist vorgesehen, dass der Handgriff im auf dem Innenrohr gleitenden Führungsbereich mit einer Nut mit Teflonring aus Polytetrafluoräthylen und endseitig mit einem Schmutzdichtungsring ausgerüstet ist. Der Schmutzdichtungsring schält an der Außenseite des Innenrohres anhaftenden Schmutz ab, während der entsprechend breite Teflonring als Führung wirksam wird.

Vorteilhafterweise ist eine entsprechende sichere Führung des Innenrohres einmal im Bereich des Handgriffes gegeben aber auch am anderen Ende des Innenrohres, wozu vorgesehen ist, dass das Innenrohr und ein gegen das Außenrohr abdichtender Kolben einteilig ausgebildet sind, wobei der Kolben mit einem oder mehreren, vorzugsweise zwei breiten Führungsringen aus Polytetrafluoräthylen ausgerüstet ist. Diese beiden Führungsringe, die im Abstand auf dem Kolben angeordnet und ausgebildet sind, sorgen für ein gleichmäßiges Gleiten des Innenrohres bzw. eben des Kolbens bis zum Erreichen des Kolbenanschlages. Diese beidseitige Führung des Innenrohres wirkt sich vorteilhaft aus, wobei aber insbesondere der Kolben durch die Führungsringe so gleichmäßig gleiten kann, dass wenig Widerstand entsteht und ein gleichmäßiges Ausfahren des Hydraulikstempels erreicht ist. Eine weitgehende Ausnutzung der Fläche des Kolbens für die Gleitwirkung erreicht man, wenn die Führungsringe bei einem 160 bis 180 mm langen Kolben eine Länge von jeweils 40 bis 80 mm, vorzugsweise 55 mm und eine Dicke von 2 bis 5 mm aufweisen. Damit ist eine sichere Anordnung der Führungsringe gewährleistet, gleichzeitig aber eine große Gleitfläche, die das gleichmäßige und sichere Bewegen des Innenrohres am Außenrohr sicherstellt.

Die notwendige Abdichtung zwischen Innenrohr und Außenrohr und damit dem Hochdruckraum wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, dass das untere Ende des Innenrohres einen Doppeldichtungsring mit Gummiteil und Gummiteilführungsring aus Polytetrafluoräthylen aufweist, der sich an einer unteren, zurückspringenden Nase des Innenrohres abstützend angeordnet und ausgebildet ist. Das aus weicherem Gummi bestehende Gummiteil wird durch den Gummiteilführungsring eingespannt, der dafür sorgt, dass dieses dichtende Teil gegen die Nase gedrückt bleibt und unter entsprechender Spannung steht und sicher abdichten kann.

Als Rückholeinrichtung werden lange zylindrische Federn eingesetzt. Das besondere bei der Rückholeinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist, dass sie als mit der Fußplatte und dem Stempelkopf verbundene zylindrische Rückholfeder ausgebildet ist, während beim Stand der Technik dafür extra Verschlüsse im Innenrohr am oberen und unteren Ende bisher zum Einsatz kamen. Die Erfindung sieht entsprechend vor, dass die Rückholfeder nun direkt an der Fußplatte und direkt am Stempelkopf angeschlagen ist, was wesentlich einfacher ist und was vor allem zu einer Reduzierung des Gesamtgewichtes beiträgt.

Zur Verbindung der Rückholfeder an den entsprechenden Teilen sieht die Erfindung vor, dass die Rückholfeder über eine bogenförmige Klammer mit dem Stempelkopf verbunden ist, die mit einem als Ring ausgebildeten Ende über eine Schraube an einem vom Stempelkopf abstehenden Schraubstößel festgelegt ist, während das andere Drahtende in einen mit Innenbohrung ausgerüsteten Steckstößel am Stempelkopf einsteckbar ist. Diese Ausbildung hat mehrere Vorteile, vor allem weil der entsprechende Drahtbogen bzw. die Klammer sich bei entsprechender Last oder gar Überlast so verformt, dass ein Ablösen bzw. ein versehentliches Herausziehen ausgeschlossen ist. Die beiden Haltepunkte für die Klammer können dabei so weit in den Randbereich des Stempelkopfes gelegt werden, dass die Abstützung durch das Innenrohr vorteilhaft ausgenutzt werden kann.

Abweichend vom Stand der Technik, wo die drei zum Einsatz kommenden Ventile einer Einheit zugeordnet sind, die als solche zur Verbindung des Stempelkopfes und des Innenrohres mit verwendet wird, sieht die Erfindung vor, dass die drei Ventile verselbständigt und alle dem Stempelkopf zugeordnet werden, was eine einfachere Montage ermöglicht und darüber ebenfalls zur Gewichtsreduzierung beiträgt. Hierzu ist vor allem vorgesehen, dass das Setzventil einen Dichtkolben aus Kunststoff aufweist, der in einer Längsbohrung im Stempelkopf angeordnet und gegen eine trichterförmige Dichtfläche abdichtend und über einen von der gegenüberliegenden Seite der Längsbohrung aus betätigbaren Lösebolzen aus der Dichtfläche lösbar ausgeführt ist. Das gesamte Setzventil ist so wesentlich vereinfacht und besteht eigentlich nur noch aus dem Dichtkolben, der über eine Feder belastet in der Längsbohrung angeordnet ist und der dann über das einströmende und von der Setzpistole freigegebene Druckmedium aus seinem Dichtsitz herausbefördert wird, um nach Abschluss des Füllvorganges in die Dichtfläche wieder zurückgedrückt zu werden und zwar einmal über die Feder und durch das eingefüllte Druckmedium, sodass eine besonders wirksame Abdichtung gewährleistet ist. Der entsprechende Dichtkolben verfügt über eine entsprechend große trichterförmige Dichtfläche, wobei der eigentliche Dichtvorgang aber nur im vorderen Bereich erfolgt, was für die Betätigung Vorteile mit sich bringt. Lösbar aus der Dichtfläche ist dieser Dichtkolben über einen Lösebolzen, also rein mechanisch, wobei der Bolzen allerdings auch so ausgeführt werden kann, dass über Druckflüssigkeit also über die Hydraulikflüssigkeit ein Öffnen bewirkt wird. Der Lösebolzen zieht den Dichtkolben aus seiner Dichtposition heraus, sodass dann das Druckmedium, d. h. die Hydraulikflüssigkeit abspritzen kann bzw. abgeführt werden kann.

Das Einführen und Festsetzen der Setzpistole wird dadurch erleichtert, dass vor dem Dichtkolben auf der dem Lösebolzen gegenüberliegenden Seite eine Stufenbohrung mit Nut für eine mit korrespondierend ausgebildeter Nipnut ausgerüsteten Setzpistolennippel vorgesehen ist, der über einen geraden, in die Nuten einführbaren Sicherungsdraht am Stempelkopf festlegbar ist. Es wird also nicht mit einem Überfallbügel oder einer Schraubverbindung gearbeitet, sondern einfach mit einem Sicherungsdraht, der einfach und schnell in die entsprechenden Nuten eingeschoben werden kann, sodass dann der Setzpistolennippel festgelegt ist und der Füllvorgang beginnen kann. Die Stufenbohrung bildet dabei das Setzpistolenende der Längsbohrung im Stempelkopf.

Weiter vorne ist bereits erwähnt worden, dass es neben den dort beschriebenen Einsatzfällen des Sicherungsdrahtes auch noch andere Anwendungsgebiete gibt, wobei die Erfindung hierfür vorsieht, dass der Lösebolzen über einen vorgeformten, aus Federstahl hergestellten Sicherungsdraht mit einem Zugknopf verbunden ist, zwischen dessen Ringkopf und den Stempelkopf eine Öffnungsgabel einschiebbar ist. So kann mechanisch der Lösebolzen und damit der Dichtkolben bewegt werden, um die Druckflüssigkeit abspritzen zu lassen und den Hydraulikstempel einzurauben. Aufgrund der entsprechenden Belastung ist eine wirksame Verbindung des Lösebolzens mit dem Zugknopf gewährleistet, ohne dass dazu aufwendige Gewinde oder sonstiges benötigt werden. Da der vorgeformte, aus Federstahl hergestellte Sicherungsdraht voll in die Nut eingeschoben ist, ist die notwendige Kraftübertragung gewährleistet.

Der Dichtkolben braucht nur einen kurzen Weg zurückzulegen, um die Druckflüssigkeit passieren zu lassen und zwar sowohl beim Füll- wie beim Raubvorgang. Um diesen geringen Verschiebeweg vorzugeben, sieht die Erfindung vor, dass die Öffnungsgabel mit einer den Verschiebeweg des Lösebolzens und Zugknopfes begrenzenden Sperransatz versehen ist. Die Öffnungsgabel kann also nur aufgrund dieses Sperransatzes einen geringen Weg ausführen, was man auch dadurch vorgeben kann, dass eine die Kolbenfeder umgebende Distanzhülse vorgegeben ist, die den Verschiebeweg des Dichtkolbens beschränkt.

Während das Setzventil und "Raubventil" in der Längsbohrung untergebracht sind, kann das Druckbegrenzungsventil ebenfalls in den Stempelkopf integriert werden, wozu vorgesehen ist, dass schräg zur Längsbohrung mit dem Setzventil eine Bohrung mit einem Druckbegrenzungsventil im Stempelkopf ausgebildet ist, die dort endet, wo die Kolbenfeder angeordnet ist, sodass der im Stempel anstehende Druck abgegriffen werden kann. Überschreitet dieser den vom Druckbegrenzungsventil vorgegebenen Wert, öffnet dieses Druckbegrenzungsventil und sichert den Hydraulikstempel vorteilhaft.

Während im Anspruch 1 auf die Nuten abgestellt ist, in die die Sicherungsdrähte eingeschoben werden, ist es auch möglich, auf die Sicherungsdrähte abzustellen, wobei dann der Patentanspruch so zu formulieren ist, dass ein oder mehrere Außenrohr und Fußplatte, Außenrohr und Handgriff sowie Innenrohr und umgreifenden Stempelkopf miteinander sicher verbindende Sicherungsdrähte vorgesehen und im Verbindungsbereich angeordnet sind, die aus Federstahl hergestellt und vor dem Einführen in die Verbindungsnut deren Verlauf entsprechend verformt sind. Auch diese Formulierung führt zu einem Hydraulikstempel, der ein erstaunlich weit reduziertes Eigengewicht aufweist, der entsprechend sichere Verbindungen zwischen den Einzelteilen aufweist und der eigentlich nur noch über zwei Bauteile verfügt, nämlich das Außenrohr mit der Fußplatte und das Innenrohr mit dem Stempelkopf.

Denkbar ist es auch, nur im Verbindungsbereich von Außenrohr und Handgriff einen Federstahl-Sicherungsdraht vorzusehen. Dabei sind auch bei einem ansonsten dem Stand der Technik entsprechenden Stempel noch Vorteile zu erzielen.

Die Erfindung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass ein Hydraulikstempel geschaffen ist, der auch im Bergbau eingesetzt werden kann und der über hohe Sicherheitswerte verfügt. Er hat eine hohe Tragfähigkeit und verfügt über Verbindungsbereiche, die sehr schmal sind und die damit zu einer deutlichen Reduzierung des Gesamtgewichtes beitragen. Diese Verbindungsbereiche werden durch Verbindungsnuten gekennzeichnet, in die ein entsprechend vorgeformter Federstahldraht eingeschoben wird, sodass auf aufwendige Schraubverbindungen, Schweißverbindungen und ähnliches vollständig verzichtet werden kann. Vorteilhaft ist, dass diese zum Einsatz kommenden Sicherungsdrähte beim Einschieben nicht beschädigt werden und eine dichte Anlage gewährleisten, sodass insgesamt hohe Übertragungswerte von 40 t und mehr erreicht werden. Vorteilhaft ist darüber hinaus, dass diese zum Einsatz kommenden aus Federstahl bestehenden Sicherungsdrähte einen geringeren Durchmesser aufweisen können und damit letztlich noch biegefähiger werden, was die Montage erleichtert. Die Sicherungsdrähte aus Federstahl können sowohl zur Verbindung von Stahl-Stahl-Teilen wie von Stahl-Alu-Teilen wie auch von Alu-Alu-Teilen zum Einsatz kommen. Der Hydraulikstempel verfügt darüber hinaus über Ventile, die in den Stempelkopf integriert sind, somit wenig Platz erfordern und aufgrund ihrer einfachen Ausbildung auch noch zu einer Reduzierung des Gewichtes bei erhöhter Sicherheit beitragen.

Weitere Einzelheiten und Vorteile des Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnung, in der ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel mit den dazu notwendigen Einzelteilen dargestellt ist. Es zeigen:

Fig. 1 einen Hydraulikstempel im Längsschnitt,

Fig. 2 eine vergrößerte Wiedergabe des Verbindungsbereiches zwischen Stempelkopf und Innenrohr,

Fig. 3 einen Schnitt im Bereich eines eingebrachten Sicherungsdrahtes und

Fig. 4 die vergrößerte Wiedergabe des Stempelfußbereiches.

Aus Fig. 1 ist ein Hydraulikstempel 1 zu ersehen, der lediglich noch aus dem Außenrohr 2 und dem Innenrohr 3 besteht. Verschlossen wird das Außenrohr 2 über die Fußplatte 4, während am gegenüberliegenden Ende 5 ein Handgriff 6 so angeordnet und ausgebildet ist, dass er ebenso wie die Fußplatte 4 mit dem Außenrohr 2 eine Einheit bildet, die gleichzeitig auch zur Führung des eingeschobenen Innenrohres 3 mit dient. Das Innenrohr 3 bildet mit dem Stempelkopf 7 eine Baueinheit, wobei das Setz-, Raub- und Druckbegrenzungsventil 8 in den Stempelkopf 7 integriert ist und somit nur diese Funktion erfüllt, ohne eine Baueinheit darzustellen, wie weiter hinten noch erläutert wird. Die Ventile als einzelne sind in den Stempelkopf 7 so integriert, dass sie ihre Aufgabe voll erfüllen können, ohne zur Verbindung zwischen Stempelkopf 7 und Innenrohr 3 beizutragen.

Die Dichtungen 9 und 10 sind wie üblich am oberen und unteren Ende der Einheit angeordnet und sorgen dafür, dass die im Inneren von Innenrohr 3 und Außenrohr 2 befindliche Druckflüssigkeit nicht unbeabsichtigt in die Atmosphäre entweichen kann. Die Dichtung 12 sorgt dafür, dass das Innenrohr 3 im Außenrohr 2 gleitend verschoben werden kann. Die Rückholeinrichtung 11 zieht beide Einheiten 2, 4, 6 und 3, 7 wieder in die Ausgangslage zurück, wenn der Druck im Innenraum abgebaut wird. Das Innenrohr 3 kann bis zum Kolbenanschlag 13 im Außenrohr 2 verschoben bzw. aus diesem herausgedrückt werden, d. h. bis der Kolbenanschlag 13 an den Handgriff 6 anschlägt.

Die einzelnen Baueinheiten aus Innenrohr 2, Fußplatte 4 und Handgriff 6 sowie Innenrohr 3 und Stempelkopf 7 werden dadurch erreicht, dass sie einen ganz bestimmt aufgebauten Verbindungsbereich 15, 16, 17 erhalten. In diesen Verbindungsbereichen 15, 16, 17 sind Ringnuten 19, 20 bzw. Verbindungsnuten 21, 22, 23 so ausgebildet, dass darin ein Sicherungsdraht 25, 26 angeordnet ist, der vorgeformt und aus Federstahl besteht, sodass er für eine wirksame Verbindung sorgen kann. Dabei sind im Verbindungsbereich 15 und 17 jeweils zwei Verbindungsnuten 21, 21' und 22, 22' vorgesehen, um hier Kräfte von 40 t und mehr übertragen zu können.

Fig. 2 zeigt vergrößert wiedergegeben den Verbindungsbereich zwischen Außenrohr 2 und Handgriff 6 sowie Innenrohr 3 und Stempelkopf 7. Der Handgriff 6 ist wie schon erwähnt über die Verbindungsnut 23 und den Sicherungsdraht 25 am Außenrohr 2 festgelegt, wobei er am gegenüberliegenden Ende einen Schmutzdichtungsring 31 aufweist, der beim Bewegen des Innenrohres 3 im Außenrohr 2 dafür sorgt, dass Schmutz nicht mit eingetragen wird. Außerdem weist er einen Führungsbereich 28 auf, in dem eine Nut 29 einen Teflonring 30 aufnimmt, der dafür sorgt, dass beim Aus- und Einfahren des Innenrohres 3 hier eine gleichmäßige und sichere Führung gegeben ist. Dieser Führungsring bzw. Teflonring 30 reduziert die Reibung und sorgt für das gleichmäßige Gleiten des Innenrohres 3 am Handgriff 6, wobei dieses besondere Material Polytetrafluoräthylen gleichzeitig auch noch eine gewisse Abdichtung bewirkt.

Am gegenüberliegenden Ende des Außenrohres 2 bzw. des Innenrohres 3 ist ebenfalls für eine sichere Führung und einen vorteilhaften Gleiteffekt gesorgt, weil dort der Kolben 33, der einteilig mit dem Innenrohr 3 ausgebildet ist, über entsprechend breite Führungsringe 34, 35 am unteren Ende 36 sorgt, die ebenfalls aus Polytetrafluoräthylen bestehen und eine große Breite aufweisen, also praktisch fast die gesamte Oberfläche des Kolbens 33 bilden. Diese besondere Ausbildung zeigt insbesondere Fig. 1 aber auch Fig. 4, wobei hier ausgeprägt nur der untere Führungsring 35 wiedergegeben ist. Erkennbar ist in Fig. 4 aber auch, das untere Ende 36 mit dem Doppeldichtungsring 37, bestehend aus dem weicheren Gummiteil 38 und dem härteren Gummiteilführungsring 39. Das Gummiteil 38 mit dem Gummiteilführungsring 39 stützt sich an der Nase 40 ab, die einen geringeren Durchmesser als der Gummiteilführungsring 39 aufweist, um so eine möglichst geringe Reibung zu erzeugen.

Beim Ausfahren des Innenrohres 3 aus dem Außenrohr 2 führen somit die Führungsringe 34, 35 wie auch der Teflonring 30, sodass eine gleichmäßige Bewegung sichergestellt ist. Dabei wird die als Rückholeinrichtung 11 dienende Rückholfeder 42 soweit gespannt oder so lange gespannt bis der Kolbenanschlag 13 an den unteren Anschlag 14 des Handgriffes 6 anschlägt. Wird dann oder auch bei einem Zwischenstand der Druck im Innenraum 41 durch Ablassen der Druckflüssigkeit reduziert, sorgt die Rückholfeder 42 dafür, dass das Innenrohr 3 wieder in das Außenrohr 2 einschiebt.

Die Rückholfeder 42 ist direkt an die Fußplatte 4 angeschlagen und zwar über eine Doppelöse 43, während die Verbindung mit dem Stempelkopf 7 über eine bogenförmige Klammer 44 erfolgt. Diese bogenförmige Klammer 44 weist an einem Ende einen Ring 45 auf, der zwischen Schraube 46 und Schraubstößel 47 festgelegt wird, während das andere Drahtende 48 in die Innenbohrung 50 eines Steckstößels 49 eingeschoben ist, sodass eine wirksame Festlegung erreicht ist. Schraubstößel 47 und Steckstößel 49 sind im Randbereich des Stempelkopfes 7 angeordnet und ausgebildet, sodass sie sich indirekt mit auf das Innenrohr 3 abstützen können. Eine Überlastung dieser Verbindung ist somit ausgeschlossen.

Fig. 3 verdeutlicht die Anordnung und Einführung des Sicherungsdrahtes 25, 26 in eine in das Außenrohr 2 bzw. Innenrohr 3 eingebrachte Ringnut 19, 20. Das Einführungsende 76 ist bis zum Ende der Ringnut 19, 20eingeschoben und das Schubende 75 kann umgebogen ausgebildet werden, um beispielsweise mit einer Zange das Einschieben zu erleichtern. Ein Verformen dieses Schubendes 75 kann nicht mehr auftreten, weil der relativ dünne, aus Federstahl bestehende Sicherungsdraht 25, 26 nicht eingeschlagen, sondern eingeführt wird.

Fig. 2 zeigt den Bereich des Stempelkopfes 7, in den das Setz-, Raub- und Druckbegrenzungsventil 8 integriert ist. Das Setzventil 8, 53 verfügt über einen Dichtkolben 54 aus Kunststoff, der in der Längsbohrung 55 so angeordnet ist, dass er mit seinen Schrägflächen auf der trichterförmigen Dichtfläche 56 der Längsbohrung 55 aufliegt. Der Dichtkolben 54 ist über die Kolbenfeder 57 entsprechend belastet, die sich an der Stützplatte 58 abstützt und am entsprechenden Boden der Längsbohrung 55. Diese Längsbohrung 55 geht aber durch den gesamten Stempelkopf 7 durch, sodass an der gegenüberliegenden Seite 60 der mit dem Dichtkolben 54 verbundene Lösekolben 61 mit einem Zugknopf 68 verbunden werden kann, der außenseitig einen Ringkopf 70 trägt, hinter den eine Öffnungsgabel 71 eingeschoben werden kann, um über die Öffnungsgabel 71 den Dichtkolben 54 so weit aus dem Dichtsitz herauszubringen, dass die im Innenraum 41 befindliche Hydraulikflüssigkeit ausströmen und damit zu einer Druckentlastung führen kann. Über einen Sperransatz 72 oder die Distanzhülse 59 wird sichergestellt, dass über die Öffnungsgabel 71 der Dichtkolben 54 nur um einen geringen Betrag bewegt werden kann, weil dies ausreicht, um die Druckflüssigkeit passieren zu lassen. Der Zugknopf 68 ist mit dem Lösebolzen 61 über einen Sicherungsdraht 74 verbunden, der ebenfalls aus Federstahl besteht und in eine entsprechende Ringnut eingeschoben werden kann, um die sichere Verbindung mit dem Lösebolzen 61 zu bewirken.

Mit 69 ist der O-Ring bezeichnet, der auf dem Lösebolzen 61 sitzt und der dafür sorgt, dass der rückwärtige Bereich gegenüber der Druckflüssigkeit im Innenraum 41 abgedichtet ist.

Zum Befüllen des Innenraums 41 muss der Dichtkolben 54 ebenfalls aus seinem Dichtsitz, d. h. aus der trichterförmigen Dichtfläche 56 herausbewegt werden. Hierzu ist eine Stufenbohrung 62 vorgesehen, die das Ende der Längsbohrung 55 bildet und in der eine Nut 63 ausgebildet ist, die mit der Nipnut 66 im Setzpistolennippel 65 korrespondiert, sodass hier ein gerader Sicherungsdraht 67 leicht eingeschoben werden kann, um die Verbindung der Setzpistole 64 mit dem Stempelkopf 7 zu bewirken. Dieser gerade Sicherungsdraht 67 kann einfach eingeschoben werden, sodass sich ein Anbringen einer Überwurfkappe o. Ä. erübrigt. Es ist so eine leichte Festsetzung der Setzpistole 64 zu bewirken, sodass die Stufenbohrung 62 gleichzeitig als Austrittsöffnung dient, wenn der Innenraum 41 durckentlastet werden soll, was durch Betätigen des Lösebolzens 61 über die Öffnungsgabel 71 bewirkt wird.

Das Druckbegrenzungsventil 73 ist hier nur angedeutet. Es ist in einer Schrägbohrung im Stempelkopf 7 angeordnet und mit dem Federraum 77 verbunden, sodass bei einem Überdruck im Innenraum 41 das Druckbegrenzungsventil 73 sicher ansprechen kann.

Alle genannten Merkmale, auch die den Zeichnungen allein zu entnehmenden, werden allein und in Kombination als erfindungswesentlich angesehen.


Anspruch[de]
  1. 1. Hydraulikstempel mit zwei oder mehr ineinander schiebbaren Außen- (2) und Innenrohren (3), insbesondere für den Einsatz im Berg- und Tunnelbau, bei dem das Außenrohr (2) mit einer Fußplatte (4) oder unterem Verschluss und einem am gegenüberliegenden, das Innenrohr (3) aufnehmenden Ende (5) angebrachten Handgriff (6) oder oberen Abschluss und bei dem das Innenrohr (3) mit einer Kopfplatte oder einem Stempelkopf (7) verbunden sind, wobei dem Innenrohr (3) ein Setz-, Raub- und Druckbegrenzungsventil (8), Dichtungen (9, 10, 12) gegenüber Stempelkopf (7) Fußplatte (4) und gegenüber Außenrohr (2)/Innenrohr (3) sowie eine Rückholeinrichtung (11) zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass im Verbindungsbereich (15, 16) zwischen Außenrohr (2) und Fußplatte (4) und zwischen Innenrohr (3) und Stempelkopf (7) eine oder mehrere korrespondierende Ringnuten (19, 20) bzw. Verbindungsnuten (21, 21', 22, 22') ausgebildet sind, in denen ein aus hochfestem Stahl (vorzugsweise Federstahl), bestehender, den Verlauf der jeweiligen Verbindungsnut (21, 21', 22, 22') entsprechend vorgeformter Sicherungsdraht (25, 26) angeordnet ist.
  2. 2. Hydraulikstempel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Verbindungsbereich (17) von Außenrohr (2) und Handgriff (6) eine Verbindungsnut (23) und ein Sicherungsdraht (25) angeordnet ist.
  3. 3. Hydraulikstempel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsnuten (21, 21', 22, 22') in einem Abstand von 2,5 bis 20 mm, vorzugsweise 5 mm ausgebildet sind.
  4. 4. Hydraulikstempel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsnuten (21, 21', 22, 22') jeweils gleich bemaßt in den zu verbindenden Außenrohr/Fußplatte (2, 4), Außenrohr/Handgriff (2, 6) und Innenrohr/Stempelkopf (3, 7) ausgebildet sind.
  5. 5. Hydraulikstempel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringnuten (19, 20) bzw. die Verbindungsnuten (21, 22, 23) jeweils halbkreisförmig ausgebildet sind und dass die Sicherungsdrähte (25, 26) einen korrespondierenden Querschnitt aufweisen.
  6. 6. Hydraulikstempel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Handgriff (6) im auf dem Innenrohr (3) gleitenden Führungsbereich (28) mit einer Nut (29) mit Teflonring (30) und endseitig mit einem Schmutzdichtungsring (31) ausgerüstet ist.
  7. 7. Hydraulikstempel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Innenrohr (3) und ein gegen das Außenrohr (2) abdichtender Kolben (33) einteilig ausgebildet sind, wobei der Kolben (33) mit einem oder mehreren, vorzugsweise zwei breiten Führungsringen (34, 35) aus Polytetrafluoräthylen (Teflon) ausgerüstet ist.
  8. 8. Hydraulikstempel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsringe (34, 35) bei einem 160 bis 180 mm langen Kolben (33) eine Länge von jeweils 40 bis 80 mm, vorzugsweise 55 mm und eine Dicke von 2 bis 5 mm aufweisen.
  9. 9. Hydraulikstempel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das untere Ende (36) des Innenrohres (3) einen Doppeldichtungsring (37) mit Gummiteil (38) und Gummiteilführungsring (39) aus Polytetrafluoräthylen aufweist, der sich an einer unteren, zurückspringenden Nase (40) des Innenrohres (3) abstützend angeordnet und ausgebildet ist.
  10. 10. Hydraulikstempel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückholeinrichtung (11) als mit der Fußplatte (4) und dem Stempelkopf (7) verbundene zylindrische Rückholfeder (42) ausgebildet ist.
  11. 11. Hydraulikstempel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückholfeder (42) über eine bogenförmige Klammer (44) mit dem Stempelkopf (7) verbunden ist, die mit einem als Ring (45) ausgebildeten Ende über eine Schraube (46) an einem vom Stempelkopf (7) abstehenden Schraubstößel (47) festgelegt ist, während das andere Drahtende (48) in einen mit Innenbohrung (50) ausgerüsteten Steckstößel (49) am Stempelkopf (7) einsteckbar ist.
  12. 12. Hydraulikstempel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Setzventil (8, 53) einen Dichtkolben (54) aus Kunststoff aufweist, der in einer Längsbohrung (55) im Stempelkopf (7) angeordnet und gegen eine trichterförmige Dichtfläche (56) abdichtend und über einen von der gegenüberliegenden Seite (60) der Längsbohrung (55) aus betätigbaren Lösebolzen (61) aus der Dichtfläche (56) lösbar ausgeführt ist.
  13. 13. Hydraulikstempel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Dichtkolben (54) auf der dem Lösebolzen (61) gegenüberliegenden Seite eine Stufenbohrung (62) mit Nut (63) für eine mit korrespondierend ausgebildeter Nipnut (66) ausgerüsteten Setzpistolennippel (65) vorgesehen ist, der über einen geraden, in die Nuten (63, 66) einführbaren Sicherungsdraht (67) am Stempelkopf (7) festlegbar ist.
  14. 14. Hydraulikstempel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lösebolzen (8, 61) über einen vorgeformten, aus Federstahl hergestellten Sicherungsdraht (74) mit einem Zugknopf (68) verbunden ist, zwischen dessen Ringkopf (70) und den Stempelkopf (7) eine Öffnungsgabel (71) einschiebbar ist.
  15. 15. Hydraulikstempel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungsgabel (71) mit einer den Verschiebeweg des Lösebolzens (61) und Zugknopfes (68) begrenzenden Sperransatz (72) versehen ist.
  16. 16. Hydraulikstempel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass schräg zur Längsbohrung (55) mit dem Setzventil (53) eine Bohrung mit einem Druckbegrenzungsventil (8, 73) im Stempelkopf (7) ausgebildet ist.
  17. 17. Hydraulikstempel mit zwei oder mehr ineinander schiebbaren Außen- (2) und Innenrohren (3), insbesondere für den Einsatz im Berg- und Tunnelbau, bei dem das Außenrohr (2) mit einer Fußplatte (4) oder unterem Verschluss und einem am gegenüberliegenden, das Innenrohr (3) aufnehmenden Ende (5) angebrachten Handgriff (6) oder oberen Abschluss und bei dem das Innenrohr (3) mit einer Kopfplatte oder einem Stempelkopf (7) verbunden sind, wobei dem Innenrohr (3) ein Setz-, Raub- und Druckbegrenzungsventil (8), Dichtungen (9, 10, 12) gegenüber Stempelkopf (7), Fußplatte (4) und gegenüber Außenrohr (2)/Innenrohr (3) sowie eine Rückholeinrichtung (11) zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Außenrohr (2) und Fußplatte (4), Außenrohr (2) und Handgriff (6) sowie Innenrohr (3) und umgreifenden Stempelkopf (7) miteinander sicher verbindende Sicherungsdrähte (25, 26) vorgesehen und im Verbindungsbereich (15, 16, 17) angeordnet sind, die aus Federstahl hergestellt und vor dem Einführen in die jeweilige Verbindungsnut (21, 22, 23) deren Verlauf entsprechend verformt sind.
  18. 18. Hydraulikstempel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nur im Verbindungsbereich (17) von Außenrohr (2) und Handgriff (6) eine Verbindungsnut (23) und ein aus Federstahl hergestellter und entsprechend vorgeformter Sicherungsdraht (25) angeordnet ist.






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