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Stahl-Grubenstempel Die Erfindung bezieht sich auf aus zwei ineinander
v erschieblichen und durch ein Schloß gegeneinander verspannten Teilen bestehende
Grubenstempel, insbesondere aus Stahl.
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Sie bezweckt, einen solchen Stempel zu schaffen, der bis zu einer
gewissen Druckbelastung starr ist, um bei Überschreiten dieser Belastung, vorzugsweise
mit regelbarem Druckwiderstand, nachzugeben, der also z. B. bis zu einem Hangenddruck
in der Größenordnung von qo, 5o und mehr Tonnen sich nicht verkürzt.
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Diese Drucknachgiebigkeitscharakteristik ist für einen in neuzeitlichen
Abbaubetrieben zu verwendenden Stempel sehr vorteilhaft, jedoch sind in der Praxis
Stempelkonstruktionen, die dieser Drucknachgiebigkeitscharakteristik derart entsprechen,
daß sie bis zu einem hohen Anfangsdruck starr bleiben, nicht verwendet worden. In
der Patentliteratur sind bereits Vorschläge mit ähnlichem Ziel gemacht worden. So
ist eine Stempelkonstruktion bekanntgeworden, bei der der Innenstempel mit Ringrasten
versehen ist, in die ein durch eine Überwurfmutter am Schloß gehaltener Sperring
eingreift, der unter der Wirkung des Gebirgsdrucks bei einer gegebenen Druckaufnahme
nach außen gedrückt wird, so daß der Stempel dann nachgeben kann. Hierbei handelt
es sich aber um eine Konstruktion von nur geringer Betriebssicherheit, bei der die
Druckgrenze zwischen völliger Starrheit und beginnender Nachgiebigkeit sehr niedrig
liegt. Den gleichen Nachteil besitzt eine weitere bekannte Konstruktion, bei der
unter ebenfalls rohrartiger Gestaltung der ineinander geführten Stempelteile der
Innenstempel eine Ringnut aufweist, in welche kugelförmige Sperrkörper eintreten.
Bei
dem Grubenstempel nach der Erfindung wird das Prinzip von Rasten an dem Innenstempel
und in diese eintretenden Arretierungsorganen im Schloß in einer grundsätzlich neuartigen
Weise angewendet, und zwar wird gemäß der Erfindung ein einziger Arretierungs- bzw.
Rastkörper vorgesehen, der von einer Seite auf den Innenstempel von an sich beliebigem
Profil einwirkt, welcher auf dieser Seite die mit dem Rastkörper zusammenwirkenden
Ausnehmungen aufweist. Hierbei ist der Rastkörper in dem Schloß derart um eine gedachte
horizontale Achse verschwenkbar gelagert, daß bei Herausdrängen seines in die Ausnehmung
des Innenstempels eingreifenden Teils aus dieser eine Verschwenkung erfolgt, durch
die sich ein anderer Teil des Körpers unter Reibungsschluß an den Innenstempel anlegt,
um dann im Zuge des Einsinkvorganges an diesem unter allmählicher Steigerung des
Reibungswiderstandes zu gleiten.
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Der gemäß der Erfindung verwendete Rastkörper stellt grundsätzlich
einen Winkelhebel dar, dessen Schenkel jenseits des durch die gedachte horizontale
Achse liegenden Drehpunktes gemäß einem besonderen Merkmal der Erfindung erheblich
voneinander verschiedene Länge besitzen, um derart die für den Reibungsschluß erforderliche
Hebelwirkung zu sichern. Die Rasten am Innenstempel besitzen vorzugsweise die Gestalt
von zy linder- oder dachförmig abgeschrägten Kalotten, deren Stützwinkel der Starrheitsgrenze
des Stempels entsprechend gewählt sind. Der Verlauf der oberen Kante des Rastkörpers
ist der Tiefe dieser Kalotte so angepaßt, daß er etwas demgegenüber zurückspringt,
während seine anschließende weitere Fläche etwa tangential zur Berührungslinie mit
der Gleitfläche des Innenstempels und der Spitze oder höchsten Erhebung des Rastkörpers
verläuft.
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Vom Gesichtspunkt des Verschleißes, der an der reibend wirkenden Fläche
des Rastkörpers erfolgt, wesentlich für die ordnungsgemäße Wirkung des neuen Stempels
ist die Wahl eines geeigneten Werkstoffes für die miteinander zusammenwirkenden
Teile.
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Der Rastkörper steht seinerseits unter der Wirkung eines sich an diesem
Teil des Schlosses abstützenden Widerlagerkörpers, der so ausgebildet ist, daß das
Schloß auch bei höchster Druckaufnahme leicht zu lösen und damit der Stempel zu
rauben ist.
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Besonders zweckmäßig ist eine keilförmige Ausbildung dieses Widerlagerkörpers
und- seine Anordnung so, daß er mit seiner Basisfläche der Rückseite des Rastkörpers,
mit der einen Keilfläche an einer ortsfesten oder beweglichen Fläche am Schloß und
mit der anderen einem quer zu dem Keilkörper angeordneten lösbaren Keil anliegt.
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Die Basisfläche dieses Keilkörpers wirkt auf den Rastkörper oberhalb
der Stelle, an der der Ineinandereingriff von Rastkörper und Rasten des Innenstempels
erfolgt. Hierdurch ergibt sich ein Herausdrücken des Rastkörpers aus der Ausnehmung
am Stempel durch eine Abwälzbewegung. Zu diesem Zweck wird vorzugsweise der Rücken
des Rastkörpers als Abwälzfläche, nämlich ballig oder gewölbt, ausgestaltet.
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Um das für das Herausdrücken des Körpers erforderliche Spiel zu sichern,
kann die Basis des Anpreßkeils vor dem Rastkörper mit Nuten versehen sein, in die
nachgiebige Preßkörper aus Holz od. dgl. eingelegt werden. Ein in dieser Weise ausgebildetes
Schloß nimmt nicht nur die von dem Rastkörper her wirksamen Beanspruchungen in der
Querrichtung auf, sondern auch die parallel zur Stempelachse gerichteten Druckspannungen
bzw. Komponenten derselben, die nicht nur auf die Seitenwandung, sondern auch den
Deckel und den Boden des Schloßgehäuses wirken. Dieses wird deshalb sowohl in der
Ouer- als auch in der Längsrichtung des Stempels, im Falle eines Schlosses aus Stahlguß
durch entsprechend angeordnete Rippen, im Falle einer geschmiedeten Ausbildung des
Schlosses durch besondere über den Schloßkörper gezogene Ringe" über die parallel
zur Stempelachse verlaufende Spannringe gelegt sind, verstärkt. Dies ermöglicht
es, die von dem Rastkörper ausgehenden Beanspruchungen in die Richtung der Druckkomponenten
zu legen und damit sowohl die Abmessungen der Schloßtasche gering zu halten als
auch die Herstellung zu vereinfachen.
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Die Ausbildung des Innenstempels ist, wie bereits bemerkt, an sich
beliebig. Er kann sowohl aus einem in sich geschlossenen Körper, z. B. einem Rohr,
an das Teile, die ihm keilförmige Gestalt geben und an denen gleichzeitig die Rasten
vorgesehen sind, angeschmiedet sind, vorteilhafter aber aus einem U-förmigen Profil
bestehen, an das eine mit den Rasten versehene Leiste angeschweißt ist.
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Die Abstände der Rasten voneinander werden der jeweils gewünschten
Einstellänge des Stempels entsprechend bemessen. Da sie sich nicht über die ganze
Breite der Leiste erstrecken, wird ihre Breite so bemessen, daß sich in der Phase,
in der der Stempel zum Reibungsstempel wird, ausreichend große Anlageflächen ergeben.
Die Härten der einzelnen vom Innenstempel aus aufeinanderfolgenden Körper nehmen,
um ein leichtes Lösen des obenerwähnten Lösekeils zu ermöglichen, in Richtung nach
außen ab.
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Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung gehen aus der Beschreibung
des neuen Stempels an Hand der Zeichnungen hervor. Von diesen zeigt Abb. z einen
Längsschnitt durch einen Stempel, Abb. 2 einen Schnitt durch das Schloß in größerem
Maßstabe; Abb. 3 ist ein Horizontalschnitt durch das S chloß ; Abb. q. zeigt ebenfalls
im Horizontalschnitt durch das Schloß die Führung der parallel zur Stempelachse
geführten, über die waagerechten Ringe gelegten Ringe im Falle der Ausbildung des
Schlosses als Schmiedestück; Abb. 5 ist ein Horizontalschnitt durch den Innenstempel;
Abb.
6 veranschaulicht im Längsschnitt in größerem Maßstabe eine Rast am Innenstempel
und Abb. 7 in Seitenansicht eine Ausführungsform des mit den Rasten versehenen keilförmigen
Teils des Innenstempels.
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In den Abbildungen ist mit io der keilförmige Innenstempel, mit i
i der Außenstempel und mit 12 das von dem Außenstempel getragene Schloß bezeichnet.
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In dem Schloß ist der Rastkörper 13 untergebracht, gegen den sich
der Widerlagerkeil 14 anlegt und der seinerseits wieder unter der Wirkung des in
der Querrichtung angeordneten Lösekeils 15 steht, auf dessen eine Keilfläche der
in Querrichtung angeordnete Lösekeil wirkt, während die andere Keilfläche den Lagerkörper
16 aufnimmt, der aus einem einfachen Füllstück gebildet sein kann.
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Der Innenstempel besteht gemäß einer vorzugsweisen Ausführungsform
aus einem Grundkörper 17 von U-Profil, dessen Flansche 18 durch die Leiste 21 überbrückt
sind. Die beiden Flansche 18 werden am Boden i9 des Profils so zusammengeführt,
daß sich in Verbindung mit der Leiste 2i das statisch günstigste Verhältnis für
die auftretenden hohen Knickbeanspruchungen ergibt.
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Die Flansche nähern sich nach ihrem Ende zu so einander, daß sich
eine Kehle 2o ergibt, die das Anschweißen der Leiste 21 erleichtert.
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An der Leiste ist eine Anzahl von kalottenförmigen Aussparungen 22
in beliebig voneinander zu wählenden Abständen vorgesehen, die sich nur über einen
Teil der Breite der Leiste erstrecken, so daß links und rechts derselben an der
Leiste Arbeitsflächen 23 übrigbleiben.
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Der Übergang dieser Aussparungen 22 in diese Arbeitsflächen erfolgt
in der Längsrichtung des Stempels allmählich über die Radien 24, wodurch insbesondere
die Wirkung der sich in die Kalotten erstreckenden Nase 25 des Rastkörpers gesichert
wird. Die Aussparungen können im Profil teilzylindrisch oder dachförmig ausgebildet
sein (Abb. 6). Entweder durch den tangentialen Winkel derselben oder den der Abschrägung
wird bei der Druckeinwirkung erzielt, daß die in die Aussparung eintretende Nase
25, deren Breite der der Rast 22 angepaßt ist und die gegenüber der Gesamtbreite
des Rastkörpers zurückspringt, einer Scherbeanspruchung unterworfen wird.
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Der Rücken 26 des Rastkörpers 13 ist gewölbt oder ballig ausgebildet.
Seine dem Innenstempel zugekehrte Seite bildet vom Scheitel der Nase 25 bis zur
Spitze dieses Körpers eine Ebene, hinter die lediglich der Auslauf der Nase 25 unter
Bildung einer Rinne 27 zurückspringt. Es entsteht derart eine Abwälzfläche 28, die
als Wälzgelenk wirkt. Die Fläche 29 des Rastkörpers wird in bezug auf seine Spitze
29 a etwas vorgezogen (Abb. 2, strichpunktiert). Hierdurch wird beim Herausdrücken
der Nase aus der Kalotte möglichst frühzeitig eine volle Anlage der Arbeitsfläche
29 des Rastkörpers 13 erzielt.
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Der untere Teil des Rastkörpers ruht mit seinem Kopf 31 auf dem Taschenboden
32 auf. Er wird entweder durch die obere Kante des Außenstempels i i oder durch
eine besondere Rippe abgefangen. Gemäß einer anderen Möglichkeit ist der Boden der
Tasche pfannenartig ausgestaltet, um das Abwälzen und die Führung des Rastkörpers
an dieser Stelle zu begünstigen.
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In dem Widerlagerkeil 14 ist eine Nut 33 vorgesehen, die gegebenenfalls
einen nachgiebigen Preßkörper 34 aufnimmt, falls es erwünscht ist, daß der Widerlagerkeil
14 in einem gewissen Grade nachgiebig auf den Rastkörper drücken soll.
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Bei der Herstellung der Stempeltasche 12 aus Stahlguß werden zweckmäßig
am Rand derselben Rippen 36 sowie senkrecht zu dem Taschenboden und -d.eckel, parallel
zur Stempelachse, Rippen 35 vorgesehen.
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Wenn die Stempeltasche aus Schmiedeteilen oder Blechelementen zusammengeschweißt
wird, so werden die Verstärkungsrippen durch über den Boden 37 und den Deckel 38
sowie die Querringe 36 gezogene Ringe 35 gebildet.
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Bei der Ausführung des Innenstempels, wie in den Abb. 5 und 7 veranschaulicht,
aus einem U-förmigen Grundkörper und einer den Raum zwischen den Flanschen des U-Profils
überbrückenden, an diesem angeschweißten Leiste 21 kann der Grundkörper 17 an den
Enden der Flansche durch geeignete Bearbeitung ohne Schwierigkeiten die gewünschte
Neigung erhalten.
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Die Leiste 21 aus Flachstahl von dem notwendigen Härtegefälle entsprechender
Festigkeit kann durch einfaches Einbiegen der Neigung des Grundkörpers angepaßt
werden.
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Dies ermöglicht es, durch besseren Austausch des Innenstempels gegen
einen solchen mit anderer Konizität, *z. B. eines solchen mit einer Konizität von
i : ioo gegen einen solchen mit einer Konizität von i :3o bis i :50, ohne
jede sonstige Änderung die Drucknachgiebigkeitskurve des Stempels den im Einzelfalle
zu berücksichtigenden Verhältnissen anzupassen.
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Statt der gemäß Abb. 2 den Rastkörper in seiner wirksamen Lage sichernden
Keilelemente des Widerlager- oder Spaltkeils 14 und des Lösekeils 15 kann auch ein
Keilaggregat anderer Ausbildung verwendet werden.
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So können zwischen den Widerlagerkeil 14 und den Lösekeil 15, der
gegebenenfalls an der Rückwand der Stempeltasche anliegt, Zwischenorgane geschaltet
werden, die den Kraftbedarf, der für das Lösen des Keils 15 erforderlich ist, verringern.
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Die gewölbte Ausbildung des Rückens von Zwischenstücken, an denen
Keile od. dgl. anliegen, ist bei Stempelschlössern bekannt, jedoch nicht zu dem
erfindungsgemäßen, für die Wölbung des Rückens 26 des Rastkörpers 13 verfolgten
Zweck der Bildung eines Wälzgelenks.
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Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die vorstehend im einzelnen
beschriebenen und in den Abbildungen dargestellten Ausführungsformen beschränkt,
sondern es sind demgegenüber zahlreiche Änderungen möglich, ohne von ihrem Grundgedanken
abzuweichen.