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Hydraulikstempel für Ausbauschilde und Manschettenhalter für diese Hydraulikstempel - Dokument DE202005017073U1
 
PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE202005017073U1 02.02.2006
Titel Hydraulikstempel für Ausbauschilde und Manschettenhalter für diese Hydraulikstempel
Anmelder DBT Bergbau-Service GmbH, 59075 Hamm, DE
Vertreter Buschhoff-Hennicke-Althaus, 50672 Köln
DE-Aktenzeichen 202005017073
Date of advertisement in the Patentblatt (Patent Gazette) 02.02.2006
Registration date 29.12.2005
Application date from patent application 28.10.2005
IPC-Hauptklasse E21D 15/44(2006.01)A, F, I, ,  ,  ,   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft Hydraulikstempel für Ausbauschilde, mit einem äußeren Zylinderrohrmantel, mit einer durch Druckbeaufschlagung mit Druckmittel ausfahrbaren Kolbenstangenanordnung, mit wenigstens einem Ringraum zwischen dem äußeren Zylinderrohrmantel und der Kolbenstangenanordnung und mit einer an der Stirnseite des Zylinderrohrmantels befestigbaren, den Ringraum mit einem Längskragen stirnseitig verschließenden Manschettenhalter, der an der Innenseite des Längskragens wenigstens eine Aufnahmenut für ein Dichtungselement zur Abdichtung des Ringraums und eine weitere Aufnahmenut für ein Führungselement zur Führung der Kolbenstangenanordnung aufweist und aus Vergütungsstahl ist. Die Erfindung betrifft auch die aus Vergütungsstahl bestehenden Manschettenhalter für derartige Hydraulikstempel, mit einem Umfangskragen zur Befestigung des Manschettenhalters an der Stirnseite eines Zylinderrohrmantels und mit einem Längskragen, der an seiner Innenseite wenigstens eine Aufnahmenut für ein Führungs- oder Dichtungselement aufweist.

Im untertägigen Bergbau kommen zur Abstützung der Schildkappen untertägiger Schreitausbaugestelle Hydraulikstempel, insbesondere zweistufige Doppelteleskopstempel, zum Einsatz, die relativ großvolumig bauen und mit Druckmittel mit Hochdruck betrieben werden. Die DE 100 45 680 A1 zeigt beispielhaft einen teleskopierbaren Hydraulikstempel. Die hohen Betriebsdrücke sowie das verwendete Druckmittel, welches meist aus einer Emulsion aus Wasser mit geringem Ölanteil besteht, führen an den einzelnen Elementen der Hydraulikstempel insbesondere aufgrund erosiven Materialabtrags zu hohem Verschleiß. Mit einer Bronzebeschichtung kann die Lebensdauer der einzelnen Elemente der Hydraulikzylinder zwar verlängert werden. Da jedoch im untertägigen Bergbau ein ungeplanter Produktionsstillstand mit erheblichen Kosten verbunden wäre, ist es im untertägigen Bergbau üblich, nach einer bestimmten Betriebsdauer oder bei Auftreten erster verschleißbedingter Ausfälle die Hydraulikstempel einer Revision zu unterziehen. Eine notwendige Reparatur kündigt sich häufig durch Leckageströmungen in Form von Druckmittelaustritt an den Dichtstellen der meist aus Vergütungsstahl bestehenden Manschettenhalter an, da insbesondere Schadstellen im Bereich der Dichtungen sich überproportional vergrößern. Bei der Revision werden bisher die die Dichtungs- und Führungselemente aufnehmenden Manschettenhalter durch einen neuen, das Ersatzaustauschteil bildenden Manschettenhalter ersetzt. Die mit einem Ersatz des vorherigen Manschettenhalters gegen einen neuen Manschettenhalter verbundenen Kosten sind für den Bergwerkbetreiber vergleichsweise hoch.

Aufgabe der Erfindung ist es, die mit der Reparatur der Hydraulikstempel verbundenen Kosten für den Bergwerkbetreiber zu minimieren.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass wenigstens ein Nutrand der Aufnahmenut im Längskragen mit einer umlaufenden und nachbearbeiteten Bronze-Auftragsschweißnaht versehen ist oder aus dieser besteht. Bei der erfindungsgemäßen Lösung wird mithin nicht mehr der gesamte Manschettenhalter gegen einen neuen, ungebrauchten Manschettenhalter ausgetauscht, sondern es erfolgt eine Reparatur des Manschettenhalters, indem die eine oder vorzugsweise sämtliche schadhaften Nutränder der Aufnahmenuten mit einer Bronze-Auftragsschweißnaht versehen werden, die anschließend in einer weise nachbearbeitet wird, dass im Endstadium sämtliche Aufnahmenuten und angrenzenden Flächen am Längskragen des Manschettenhalters dem Ursprungszustand eines produktionsneuen Manschettenhalters entsprechen. Die Reparatur durch Bronze-Auftragsschweißnaht und Nachbearbeiten der Bronze-Auftragsschweißnaht ist deutlich kostengünstiger als die Produktionskosten eines neuen Manschettenhalters.

Bei einem erfindungsgemäßen Hydraulikstempel mit repariertem Manschettenhalter kann es sich um einen Einfachstempel oder auch um einen mehrfach teleskopierbaren Hydraulikstempel handeln, bei dem die Kolbenstangenanordnung einen inneren Zylinderrohrmantel, eine Kolbenstange und einen weiteren, den Ringraum zwischen diesen abdichtenden Manschettenhalter mit Aufnahmenuten für die Führungs- und Dichtelemente aufweist. Der das Reparaturteil bildende erfindungsgemäße Manschettenhalter wird vorzugsweise Übertage repariert.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Manschettenhalters bzw. eines Hydraulikstempels bestehen alle Nutränder der Aufnahmenuten aus einer umlaufenden und nachbearbeiteten Bronze-Auftragsschweißnaht. Weiter vorzugsweise kann an der Innenseite des Längskragens wenigstens eine konzentrisch umlaufende Stufe ausgebildet sein, deren Kante mit einer umlaufenden und nachbearbeiteten Bronze-Auftragsschweißnaht versehen ist oder aus dieser besteht.

Die Bronze-Auftragsschweißnaht kann im MAG-Schweißverfahren aufgebracht sein. Alternativ kann die Bronze-Auftragsschweißnaht im WIG-Schweißverfahren aufgebracht sein. Besonders vorteilhaft ist, wenn die beim Schweißverfahren verwendete Schweißelektrode eine CuAl-Legierung enthält. Die Nachbearbeitung erfolgt vorzugsweise spanabhebend, schleifend und/oder hohnend.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf ein Ausführungsbeispiel für einen erfindungsgemäßen Hydraulikstempel mit erfindungsgemäßen Manschettenhaltern erläutert. In der Zeichnung zeigen:

1 einen mehrstufigen erfindungsgemäßen Hydraulikstempel zur Verwendung als Grubenstempel in einem Längsschnitt;

2 eine Detailansicht eines Manschettenhalters im Schnitt vor der Reparatur; und

3 in Schnittansicht entsprechend 2 einen erfindungsgemäßen Manschettenhalter mit erfindungsgemäßen Auftragsschweißnähten.

Der in 1 insgesamt mit Bezugszeichen 10 bezeichnete Hydraulikstempel dient als Grubenstempel für die Hangendabstützung der Handendkappe eines im untertägigen Bergbau eingesetzten, nicht dargestellten Hydraulikschildes. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Hydraulikstempel 10 als Doppelteleskopstempel ausgebildet und weist in an sich bekannter Weise einen äußeren Zylinderrohrmantel 11, einen darin verschieblich angeordneten inneren Zylinderrohrmantel 12 und eine wiederum verschieblich in dieser aufgenommene, innere, massive Kolbenstange 13 auf. Der innere Zylinderrohrmantel 12 bildet zusammen mit der Kolbenstange 13 eine Kolbenstangenanordnung, die verschieblich im äußeren Zylinderrohrmantel 11 angeordnet ist und durch Druckbeaufschlagung mit hydraulischem Druckmittel, das aus einem Wasser/Öl-Gemisch bestehen kann, ausfahrbar ist.

Für den abdichtenden Verschluss eines Ringraums zwischen dem äußeren Zylinderrohrmantel 11 und dem von dem inneren Zylinderrohrelement 12 gebildeten Außenelement der Kolbenstangenanordnung ist am oberen Stirnende 14 des äußeren Zylinderrohrelementes 11 ein erster, einen Verschlussring bildender Manschettenhalter 16 lösbar befestigt. Zum abdichtenden Verschluss eines Ringraums zwischen dem inneren Zylinderrohrmantel 12 und dem Außenumfang der Kolbenstange 13 ist ein zweiter Manschettenhalter 16 lösbar an der Stirnseite 15 des inneren Zylinderrohrmantels 12 befestigt. Beide Manschettenhalter 16 bestehen vorzugsweise aus Vergütungsstahl wie z. B. 42 Cromo 4V oder 25 Cromo 4V. Beide als Verschlussringe ausgebildeten Manschettenhalter 16 haben bis auf einen unterschiedlichen Durchmesser einen im Wesentlichen identischen Aufbau. Beide Manschettenhalter sind daher für die weitere Beschreibung mit identischen Bezugszeichen 16 versehen.

Die Befestigung der Manschettenhalter 16 an den Stirnseiten 14, 15 des jeweiligen Zylinderrohrmantels 11 bzw. 12 erfolgt mittels Sicherungsstiften 18, die durch Bohrungen in einem Umfangsflansch 19 an den Manschettenhaltern 16 hindurch in Verriegelungslöcher 20 an den Stirnseiten 14, 15 des jeweiligen Zylinderrohrmantels 11 bzw. 12 einfassen. Für die zuverlässige Abdichtung und Führung des inneren Zylinderrohrmantels 12 im äußeren Zylinderrohrmantel 11 und der Kolbenstange 13 im inneren Zylinderrohrmantel 12 sind die Manschettenhalter 16 an einem ringförmigen und sich jeweils in den Ringspalt hinein erstreckenden Längskragen 24 jeweils an dessen Innenseite 21 mit einer Aufnahmenut 25 für ein Dichtungselement 22 sowie mit weiteren Aufnahmenuten 26 für hier nicht dargestellte Führungsmanschetten 27 für die Kolbenstange 13 bzw. den inneren Zylinderrohrmantel 12 versehen. Jeweils an der Außenseite der Längskragen 24 sind Gewindeabschnitte (28, 2) angeordnet, mit denen die Manschettenhalter 16 in ein Innengewinde am äußeren Zylinderrohrmantel 11 bzw. inneren Zylinderrohrmantel 12 eingeschraubt sind. In der Außenseite des Längskragens 24 sind weitere Dichtungselemente in Aufnahmenuten angeordnet, die hinter dem Schraubgewinde noch für eine zusätzliche Abdichtung sorgen.

Im Betrieb eines erfindungsgemäßen Grubenstempels unterliegt insbesondere die Innenseite 21 der Manschettenhalter 16 aufgrund der als Druckmittel verwendeten Wasser-Öl-Emulsion, aufgrund von Verunreinigungen durch Feinkohlestaub, Gestein und dgl. sowie aufgrund der hohen Druckkräfte des Druckmittels einem starken Verschleiß, der insbesondere an den Begrenzungs- bzw. Nutkanten der Aufnahmenuten 25 bzw. 26 für die Dichtungs- und Führungselemente 22, 27 zu erosiven Materialabtragungen führen kann, obwohl die Manschettenhalter 16 aus Vergütungsstahl bestehen und/oder gegebenenfalls mit einer Bronzebeschichtung als Korrosionsschutz versehen sind. Die Außenwände der Kolbenstange 13 und des inneren Zylinderrohrmantels 12 bzw. der gesamte Manschettenhalter 16 können mit einer Bronzebeschichtung versehen sein, um die Gleitlagerung zwischen den Führungselementen 27 und Dichtungen 22 in den Manschettenhaltern 16 und den jeweiligen Gegenflächen zu verbessern. Die Bronzebeschichtung ist in den Ausführungsbeispielen nicht dargestellt.

In den 2 und 3 ist ein Manschettenhalter 16, wie er bei einem erfindungsgemäßen Hydraulikstempel für Ausbauschilde zum Einsatz kommt, im Detail dargestellt. 2 zeigt hierbei den Manschettenhalter 16 nach einigen Betriebsstunden und vor einer Reparatur. 3 zeigt einen erfindungsgemäßen Manschettenhalter 16 nach einer Reparatur. Aus beiden Figuren ist gut ersichtlich, dass jeder Manschettenhalter 16 einen Umfangskragen 19 mit Durchgangslöchern 29 für den Durchgriff der an der Stirnseite des zugehörigen Zylinderrohrmantels festlegbaren Befestigungsschrauben und einstückig mit diesem verbunden einen lang gestreckten Längskragen 24 aufweist, der im gezeigten Ausführungsbeispiel an der Innenseite 21 mit zwei voneinander beabstandet angeordneten Aufnahmenuten 26 für Führungsmanschetten sowie zwei weiteren Aufnahmenuten 25 und 25A für Dichtungselemente versehen ist. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist in 2 schematisch mit den Ausbrüchen 30 angedeutet, dass einzelne oder sämtliche Nutränder 26' bzw. 25' sowie auch die Kante 31' einer Stufe 31 Einrisse bzw. Ausbrüche aufweisen kann, die insbesondere durch erosiven Materialabtrag aufgrund der großen Druckkräfte des Druckmittels sowie Verunreinigungen des Druckmittels durch Feinkohlestaub und andere Partikel entstehen können. An den Ausbrüchen bilden sich Beschädigungen und es kann partiell Material an den Kanten 25', 26' bzw. 31' fehlen.

Erfindungsgemäß sind bei dem in 3 gezeigten und bereits reparierten Manschettenhalter 16 zumindest alle schadhaften Kanten 25', 26' und 31' mit einer vorzugsweise umlaufenden Bronze-Auftragsschweißnaht 32 versehen, die durch MAG-Schweißen (Metall-Aktiv-Gasschweißen) umlaufend auf der Innenseite 21 des Manschettenhalters 16 im Bereich der einzelnen Kanten 25', 26' sowie 31' aufgebracht wurde. Die mit verhältnismäßig geringer Temperatur aufgebrachte Auftragsschweißnaht 32 kann in mehreren Lagen mit einer für das MAG-Schweißen geeigneten Drahtelektrode hergestellt sein. Der beim Auftragsschweißen der Bronze-Auftragsschweißnähte 32 entstehende Überstand wird anschließend auf nicht dargestellte Weise mit einem geeigneten Nachbearbeitungsverfahren wie insbesondere einem Schleifen und/oder Hohnen nachbearbeitet, bis die Oberfläche an der Innenseite 21 des Manschettenhalters 16 dem ursprünglichen Ausgangszustand eines neuen Manschettenhalters entspricht.

Für den Fachmann ist ersichtlich, dass die Bronze-Auftragsschweißnähte 32 nicht nur an den einzelnen Nuträndern sondern auch an anderen Stellen aufgebracht werden können, welche in irgendeiner Weise Beschädigungen der Oberfläche des Manschettenhalters zeigen. Ferner versteht es sich für den Fachmann, dass entsprechende Bronze-Auftragsschweißnähte auch an der Außenseite oder an anderen Stellen des Manschettenhalters aufgebracht und anschließend nachbearbeitet sein können, auch wenn die Innenseite 21 des Längskragens 24 insbesondere im Bereich der Aufnahmenuten 25 und 26 einem deutlich größeren Verschleißrisiko unterliegt.


Anspruch[de]
  1. Hydraulikstempel für Ausbauschilde, mit einem äußeren Zylinderrohrmantel (11), mit einer durch Druckbeaufschlagung mit Druckmittel ausfahrbaren Kolbenstangenanordnung (12, 13), mit wenigstens einem Ringraum zwischen dem äußeren Zylinderrohrmantel (11) und der Kolbenstangenanordnung (12, 13) und mit einer an der Stirnseite (14) des Zylinderrohrmantels (11) befestigbaren, den Ringraum mit einem Längskragen (24) stirnseitig verschließenden Manschettenhalter (16), der an der Innenseite (21) des Längskragens (24) wenigstens eine Aufnahmenut (25, 26) für ein Dichtungs- oder Führungselement zur Abdichtung des Ringraums und Führung der Kolbenstangenanordnung aufweist, wobei der Manschettenhalter (16) aus Vergütungsstahl besteht, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Nutrand (25', 26') der Aufnahmenuten (25, 26) mit einer umlaufenden und nachbearbeiteten Bronze-Auftragsschweißnaht (32) versehen ist oder aus dieser besteht.
  2. Hydraulikstempel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenstangenanordnung einen inneren Zylinderrohrmantel (12), eine Kolbenstange (13) und einen weiteren, den Ringraum zwischen diesen abdichtenden Manschettenhalter (16) mit Aufnahmenuten (25, 26) für Führungs- oder Dichtungselemente aufweist.
  3. Manschettenhalter für Hydraulikstempel von Ausbauschilden, mit einem Umfangsflansch (19) zur Befestigung an der Stirnseite eines Zylinderrohrmantels und mit einem Längskragen (24), der an seiner Innenseite (21) zumindest eine Aufnahmenut (25, 26) für ein Führungs- oder Dichtelement aufweist, wobei der Manschettenhalter aus Vergütungsstahl besteht, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Nutrand (25', 26') der Aufnahmenuten (25, 26) mit einer umlaufenden, nachbearbeiteten Bronze-Auftragsschweißnaht (32) versehen ist oder aus dieser besteht.
  4. Hydraulikstempel oder Manschettenhalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass alle Nutränder (25', 26') der Aufnahmenuten (25, 26) aus einer umlaufenden und nachbearbeiteten Bronzeauftragsschweißnaht (32) bestehen oder mit dieser versehen sind.
  5. Hydraulikstempel oder Manschettenhalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass an der Innenseite (21) wenigstens eine konzentrisch umlaufende Stufe (31) ausgebildet ist, deren Kante (31') mit einer umlaufenden und nachbearbeiteten Bronzeauftragsschweißnaht (32) versehen ist oder aus dieser besteht.
  6. Hydraulikstempel oder Manschettenhalter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Bronze-Auftragsschweißnaht (32) im MAG-Schweißverfahren aufgebracht ist.
  7. Hydraulikstempel oder Manschettenhalter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Bronze-Auftragsschweißnaht im WIG-Schweißverfahren aufgebracht ist.
  8. Hydraulikstempel oder Manschettenhalter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die beim Schweißverfahren verwendete Schweißelektrode eine CuAl-Legierung enthält.
  9. Hydraulikstempel oder Manschettenhalter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Nachbearbeitung spanabhebend, schleifend und/oder hohnend erfolgt ist.
Es folgen 2 Blatt Zeichnungen






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