DE2146502B2

DE2146502B2 - Ventilanordnung zum Setzen hydraulischer Grubenstempel mit hoher Setzkraft

Info

Publication number: DE2146502B2
Application number: DE2146502A
Authority: DE
Inventors: Volker 4600 Dortmund Behrens; Harry 4710 Luedinghausen Rosenberg; Walter 4600 Dortmund Weirich
Original assignee: Gewerkschaft Eisenhutte Westfalia GmbH
Current assignee: Gewerkschaft Eisenhutte Westfalia GmbH
Priority date: 1971-09-17
Filing date: 1971-09-17
Publication date: 1979-08-30
Also published as: DE2146502A1; GB1409751A; FR2152589A1; FR2152589B1; US3776098A; DE2146502C3

Description

Die Erfindung betrifft eine Ventilanordnung zum Setzen hydraulischer Grubenstempel mit einer gegenüber dem Betriebsdruck erhöhten Setzkraft.

Bei hydraulischen Grubenstempeln, die als Einzelstempcl oder in Verbindung mit einem Schreitausbau verwendet werden, ist es im Hinblick auf die Hangendpflege und die gute Beherrschung des Hangenden anzustreben, die hydraulischen Stempel mit einer gleichmäßigen und zudem möglichst hohen Setzkraft, die /weckmäßig in Nähe der Nennlast der Stempel liegt, zu setzen. Der in den Gewinnungsbetrieben zur Verfügung stehende hydraulische Betriebsdruck reicht jedoch häufig nicht aus, um die gewünschte hohe Stempelsetzkrafl zu erreichen. Eine Erhöhung des Betriebsdruckes wäre zwar möglich, jedoch vor allem aus wirtschaftlichen Gründen zumeist nicht vertretbar, weil in diesem Fall auch die anderen, an das hydraulische

Versorgungssystem angeschlossenen hydraulischen Vorrichtungen, wie Rückzylinder, Richtzylinder usw., auf diesen höheren Betriebsdruck ausgelegt werden müssen, was mit beträchtlichen Kosten verbunden wäre. Davon abgesehen, würde eine Erhöhung des Betriebsdruckes aber auch keine Gewähr für eine gleichmäßige Setzkraft der Stempel bieten, da der Betriebsdruck Schwankungen unterworfen ist und es auch weitgehend von der Sorgfalt des Strebpersonals abhänjt, mit welcher Setzkraft die Stempel gesetzt werden. Um zu erreichen, daß sich in den Stempeldruckräumen ein dem Betriebsdruck entsprechender Setzdruck aufbaut, muß beim Setzvorgang das Setzventil nach dem Anliegen der Kappe am Hangenden noch eine gewisse Zeitspanne geöffnet bleiben. Ein vorzeitiges Schließen des Setzventils führt dazu, daß die Stempel mit unzureichender Setzkraft gesetzt werden. Das gleiche ist dann der Fall, wenn im Augenblick des Setzvorganges der Betriebsdruck z. B. durch stärkere Entnahme aus der Versorgungsleitung gerade auf einen gegenüber dem Nenndruck niedrigeren Druck abgefallen ist.

Es ist an sich bekannt, zum Setzen hydraulischer Grubenstempel mit hoher Setzkraft besondere Setzgeräte und Druckübersetzer u. dgl. zu verwenden. Diese Vorrichtungen gewährleisten jedoch nicht, daß die Stempel mit einer von der Bedienungsperson und etwaigen Druckschwqnkungen unabhängigen gleichmäßigen Setzkraft gesetzt werden.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine zuverlässig arbeitende Ventilanordnung zu schaffen, mit der es möglich ist, unabhängig von etwaigen Druckschwankungen und auch unabhängig von der Sorgfalt und Aufmerksamkeit des Bedienungspersonals die Stempel mit hoher und möglichst gleichmäßiger Setzkraft zu setzen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zum Nachspannen des Stempels auf eine gegenüber dem jeweiligen Betriebsdruckwert erhöhte Setzkraft eine Nachspannautomatik mit einem Zuschaltventil vorgesehen ist, über welches die zum Stempeldruckraum führende Druckmittelzuleitung mit einer Auflastungsdruckquelle verbindbar ist, deren AuMastungsdruck größer ist als der beim Betätigen des Setzventils herrschende Betriebsdruck, wobei das Zuschaltventil über den in der Druckmittclzulcitung herrschenden Betriebsdruck in die Öffnungsstellung schaltbar und bei Erreichen des Auflastungsdruck-'s in die Schließstellung zurückschaltbar ist.

Mit der Erfindung wird also eine Nachspannautomatik geschaffen, mit der es möglich ist. die hydraulischen Stempel eines Strebbetriebs unabhängig von etwaigen Druckschwankungen des Betriebsnetzes und auch unabhängig von der Sorgfalt und Aufmerksamkeit des Bedienungspersonals mit der gewünschten hohen und gleichmäßigen Setzkraft zu setzen. Die Nachspannautomati^ weist das druckgesteuerte Zuschaltventil auf, welches im Anschluß an den durch die Betätigung des Selzventils herbeigeführten Setzvorgang den Nachspannvorgang, d. h. die Druckerhöhung im Stcmpeldruckraum dadurch herbeiführt, daß der Stcmpeldruekraum über das Zuschaltventil von einem Auflastungsdruck beaufschlagt wird, der höher liegt als der Betriebsdruckwert im Augenblick der Betätigung des Setzveniiles. Auch bei etwaigen Schwankungen des Betriebsdruckes läßt sich daher mit der Nuchspannnutomatik die gewünschte hohe Selzkraf' zuverlässig erreichen. Nach Druckerhöhung und Auflastung der Stempel wird das Zuschaltventil selbsttätig wieder

abgeschaltet, wodurch auch die Möglichkeit geschaffen wird, etwaige Undichtigkeiten im .Stempclsystem zu erkennen.

Das Zuschaltventil der Nachspannautomaiik weist vorzugsweise ein sowohl in Öffnungsrichtung als auch in Schließrichtung vom Druck beaufschlagtes kolbenartiges Ventilglied auf. Zweckmäßig besteht dieses Ventilglied aus einem federbelasteten Differentialkolben. Ferner empfiehlt es sich, dem Zuschaltventil ein auf den Auflastungsdruck ansprechendes, die Rückstellung des Zuschaltventils in die Schließstellung bewirkendes Überdruckventil zuzuordnen. In bevorzugter Ausführung sind das Zuschaltventil und das Überdruckventil zu einer Baueinheit zusammengefaßt. Dabei empfiehlt es sich, für das Überdruckventil ein Kolben-Schieberveniil zu verwenden, dessen federbelasteter Schieberkolben in einer Axialbohrung des Schieberkolbens des Zuschaltventils angeordnet ist. Mit den genannten Ventilen ist zweckmäßig noch ein Rückschlagventil zusammengebaut, welches den Kolbenraum des Differentialkolbens bei Druckentlastung des Stempels entlastet.

In der Zeichnung sind AusführungsbeisiMele der Erfindung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 eine erfindungsgemäßc Ventilanordnung schematisch in einem Schaltplan;

F i g. 2 im Längsschnitt eine bevorzugte und baulich zweckmäßige Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ventilanordnung.

Der Schaltplan gemäß Fig. I läßt ein von Hand oder auch automatisch betätigtes Stempel-Setzventil 10 erkennen, welches in der zu einem hydraulischen Stempel 11 führenden Druckmittelzuleitung 12 liegt. Der Betriebsdruck P_x in der Leitung 12 mag z. B. 300 atü betragen. Die Druckmittelzuleitung 12 ist an den Druckraum 13 des Stempels angeschlossen, dessen Innenstempelkolben mit 14 bezeichnet ist. An die Druckmittelzuleitung 12 ist in üblicher Weise ein federbelastetes Überdruckventil 15 angeschlossen, welches den Druck im Druckraum 13 des Stempels begrenzt und bei Erreichen der Steinpelnennlast anspricht und dabei eine Verbindung zu einem Rücklauf 16 öffnet. Das Überdruckventil 15 ist hier z. B. auf einen Öffnungsdruck von 450 atü eingestellt.

An die Druckmittelzuleitung 12 ist hinter dem Setzventil 10 ein Zuschaltventil 17 einer Nachspannautomatik angeschlossen, welches aus<inem kolbenbetätigten Schieberventil besteht, dessen Kolbenschieber von einer Feder 18 in Schließstellung gehalten wird, in der die Verbindung von einer Auflastungsdrtickleilung 19 zu der Leitung 12 abgesperrt ist. Die Auflastungsdrucklciiung 19 ist an eine Auflastungsdruckquelle angeschlossen, die einen Afflastungsdruck Pi von z. B. 400 atü liefert. Mit 20 und 21 sind zwei Schicberkolben des Zuschaltventils bezeichnet. Der Kolben 20 wird über eine Steuerleitung 22 vom Druck in der Druckmittelzulcitung 12 bzw. im Stempcldruckraum 13 beaufschlagt, während der Kolben 21 über eine Sleuerleitung 23 an ein federbelastetes Überdruckventil 24 angeschlossen ist, welches beim Auflastungsdruck (z. B. 400 atü) öffnet und dabei eine Verbindung von der Leitung 12 zur Leitung 23 herstellt. Zwischen der Leitung 23 und der Anschlußleitung 25, welche das Überdruckventil 24 mit der Leitung 12 verbindet, ist ein Rückschlagventil 26 angeordnet.

Wird das Setzventil 10 betätigt, so wird der Stempel 11 an die Druckmittcl/ulcitung 12 angeschlossen, so daß sich in dem Stcmpeldruck^raum 13 der Betriebsdruck Pi von z.B. JOO atü aufbaut. Der Stempel fährt bei Druckbeaufschlagung zunächst so weit aus, bis sich seine Kappe gegen das Hangende leg'.. In diesem Augenblick kann sich in dem Siempeldruckraum 13 der Betriebsdruckwert einstellen. Der Betriebsdruck P\ ί wirkt dann über die Leitung 22 auf den Ventilkolben 20. der hierdurch den Schieberkolben des Zuschaltventils 17 entgegen der Kraft der Feder 18 in die Öffnungsstellung bringt, in der die Auflastungsdruckleitung 19 an die zu dem Stempeldruckraum 13 führende Leitung 12

ίο angeschlossen ist. Dadurch wird der Stempel auf den Auflastungsdruck (400 atü) aufgelastet. Sobald im Stempeldruckraum 13 dieser Druck erreicht ist, öffnet das Überdruckventil 24, wodurch der Veniilkolben 21 über die Leitung 23 von dem Auflastungsdruck beaufschlagt wird. Hierdurch wird das Zuschaltventil 17 unter der Wirkung seiner Feder 18 wieder in die dargestellte Schließstellung gebracht, in der der Stempel von der Auflastungsdruckleitung IS abgesperrt ist. Die Auflastungsdruckquelle liefen also nur eine so geringe Flüssigkeitsmenge, daß der S'-impeldruckraum von dem Betriebsdruck, der im Betrieb Druckschwankungen unterliegt, auf den höheren Aurlastungsdruck gebracht wird. Nach Abschalten des Zuschaltventils 17 ist der Stempel von der Auflastungsdruckc,jelle unabhängig. Erhöht sich infolge der Hangendbelastung der Drjck im Druckraum 13 des Stempels, so wird dieser durch das Überdruckventil 15 auf den Nenndruck des Stempels begrenzt.

Wird der Stempel beim Rauben durch entsprechende Betätigung des Setzventils 10 an den Rücklauf 16 angeschlossen, so kann sich der Druck, der in der Leitung 23 und in dem Arbeitsraum des Kolbens 21 herrscht, über das Rückschlagventil 26 und die Leitungen 25 und 12 vollständig abbauen.

Fig.2 zeigt eine Ventilanordnung gemäß der Erfindung, bei der die in F i g. 1 mit der strichpunktierten Umrahmung versehenen Ventile in zweckdienlicher Weise zu einer Ventilpatrone zusammengebaut sind. Die Ventilpatrone besteht aus zwei Teilen, nämlich dem Gehäuse 30 und dem Ventilträger 31. Beide Teile sind miteinander verschraubt. Die gesamte Ventilpatrone sitzt in einer gestuften Bohrung eines Blocks 32, der z. B. der Steuerblock eines Ausbaugestells od. dgl. ist. Die Patrone wird mittels einer Gewindehülse 33 in der Bohrung gehalten.

Mit 34 ist ein Schieberkolben des Zuschaltventils bezeichnet, der in einer zentralen Axialbohrung des Ventilträgers 31 geführt und mittels O-Ringe 35 gegenüber dieser Bohrung abgedichtet ist. Der Schieberkolben 34 trägt am oberen Ende einen kugeligen Kopf 36, auf dem sich die Federlagerung 37 gelenkbeweglich abstützt. Zwischen dem Kolben 37 und einen, von oben in das Gehäuse 30 der Patrone eingesetzten Ar.schiag 38 ist eine Feder 39 angeordnet, die in dem Raum 40 zwischen dem Anschlag 38 und dem Ventilträger 31 angeordnet ist. Die Teile 34 bis 39 bilden das in Fig. I mit 17 bezeichnete Zuschaltventil. Mit 41 sind abgesetzte Radialbohrungen in dem Ventilträger 31 bezeichnet, welchr die Auflastungsdruckleitung 19 gemäß Fig. I bilden. Diese Radialbohrungen münden in eine Ringnut 42 der Axialbohfung des Schieberkolbcns 34. Mit 43 ist der Anschluß der Druckmitidzuieitung 12 bezeichnet, über die der Schieberkolben 34 somit von dem Betriebsdruck P\ an seiner unteren ringförmigen

<>5 Stirnfläche 44 beaufschlagt wird. Der Kolbenraum 40 und der Anschluß 43 sind über eine weitere Axialbohrung 45 des Vcntilträgers 31 verbunden. In dieser Axiiilbohrung sitzt ein Rückschlagventil 46. welches

dem Ventil 26 gemäß F i g. t entspricht.

Der Schiebcrkolben 34 weist eine gestufte Axialbohrung 47 auf, in der ein Kolben-Schiebervenlil 48 geführt ist. weicht's das Überdruckventil 24 gemäß F i g. I bildet. Dieses Schieberventil 48 ist durch den Kolben 37 und durch eine zentrale Bohrung des Topfstückes 38 in den Innenraum desselben hochgeführt. Es weist hier ein kolbenartiges Kopfstück 49 auf. welches auf einem Kugelkopf 50 des Schieberveiitils gelenkbeweglich abgestützt ist. Eine Feder SI stützt sich einerseits an dem Teil 49 und andererseits an einem in das Topfstück von oben eingeschraubten Stopfen 52 ab. Mit 53 und 54 sind in Nuten sitzende O-Ringe bezeichnet, welche das .Schieberventil 48 gegenüber den Teilen 36 bzw. 38 abdichten. Das .Schieberventil weist im Bereich seines unteren [Indes eine Axialbohrung 55 auf, die oben in Radialbohrungcn 56 übergeht.
Die Arbeitsweise des Ventils ist wie folgt:
Heim .Setzen des Stempels Il gemäß I- ι g. I baut sich im Anschluß 43 des Ventils der Betriebsdruck P₁ unterhalb des .Schieberkolbens 34 auf. Der Betriebsdruck l'\ wirkt auf die ringförmige Kolbcnflache 44. wodurch der Sehieberkolben entgegen der Rückstellkraft der Feder 39 nach oben geschoben wird, so daß die Auflastungsdruckleitung über die Radialbohrung 41 und die Ringnut 42 mit der Anschlußbohrung 43 in Verbindung gelangt und damit der Stempel auf den Druck P₂ aufgelastet wird, wie dies vorstehend in Verbindung mit F i g. 1 erläutert wurde. Sobald der Stempel auf den Druck P; aufgelastet worden ist, erreicht der Druck in der Axialbohrung 47 des .Schieberkolbens 34 den Wert P₂. wodurch das Schieberventil 48 entgegen der Rückstellkraft der Feder 51 hochgeschoben und damit über die Bohrungen 55 und 56 die Verbindung zu dem Kolbenraum 40 hergestellt wird. Das hat zur Folge, daß der als Diffcrentialkolbcn ausgebildete Kolben 37 vom hydraulischen Druck belastet und demgemäß unter Mitwirkung der Rückstellkraft seiner Feder 39 in die dargestellte Schlicßstellung zurückbewegt wird, in der er die Auflasuingsdruck- quelle bzw. die Bohrung 41 gegenüber der mit dem Stempeldruckraum in Verbindung stehenden Bohrung 45 absperrt. Es ist erkennbar, daß bei etwaigen Undichtigkeiten des Stempels der Auflastungsdruck P₂

ίο nicht mehr in den Stempcldruckraum gelangen kann. Wird der Stempel Il geraubt und dabei mit dem Rücklauf 16 verbunden, so wird der Druck, der in dem Kolben- und I ederraum 40 herrscht und den Druckausgleich des Kolbens 37 bewirkt, über das Rückschlagven-

I) til 46 und die Bohrung 45 /um Ablauf 16 (I ig. 1) hin abgebaut.

Ls ist erkennbar, daß beim Hochfahren des Kolbens J7 das Volumen des Kolbenraums 40 geringfügig vermindert wird, was einen gewissen Pumpeffekl zur

JH Folge hat. Die daraus resultierende Druckerhöhung lallt sich auf einfache Weise /.. H. dadurch verhindern, dall der Raum 40 über ein Überdruckventil /. B. an den Ablauf angeschlossen wird

Mittels eines kleinen Stiftes od. dgl., der nach außen

;i herausgeführt den Weg des Schicberventils 48 anzeigt, kann der Zuschaltvorgang nach außen sichtbar gemacht werden.

Um eiitr gute Abstimmung der beiden einstellbaren Drücke /Ί. P₂ /u erreichen, sollten die Öffnungsu cge des

jo .Schieberkolbens 34 und des Schieberventils 48 gleich sein. Durch Verdrehen des oberen Kinsicllrings 57 lassen sich die Ansprechdrücke /', und /'»des Schieberkolbcns und des Schieberventils bei gleichbleibender Druckdifferenz P₂ - /', andern.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Ventilanordnung zum Setzen hydraulischer Grubenstempel mit einer gegenüber dem Betriebsdruck erhöhten Setzkraft, dadurch gekennzeichnet, daß zum Nachspannen des Stempels (11) auf eine gegenüber dem jeweiligen Betriebsdruckwert erhöhte Setzkraft eine Nachspannautomaiik mit einem Zuschaltventil (17) vorgesehen ist, über welches die zum Stempeldruckraum (13) führende Druckmittelzuleitung (12) mit einer Auflastungsdruckquelle verbindbar ist, deren Auflastungsdruck (Pi) größer ist als der beim Betätigen des Setzventils (10) herrschende Betriebsdruck (P\), wobei das Zuschaltventil (17) über den in der Druckmittelzuleitung (12) herrschenden Betriebsdruck (P\) in die Öffnungsstellung schaltbar und bei Erreichen des Auflastungsdruckes (Pfi in die Schließstellung zurückschaltbar ist.

2 Ventilanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeiÄtKt, daß das Zuschaltventil (17) ein sowohl in Öffnungsrichtung als auch in Schließrichtung vom Druck beaufschlagtes kolbenartiges Ventilglied aufweist

3. Ventilanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilglied des Zuschaltventils aus einem federbelasteten Differentialkolben (37) besteht.

4. Ventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch ein auf den Auflastungsdruck (P2) ansprechendes, die Rückstellung des Zuschaltventil* (17) in die Schließstellung bewirkendes Überdruckventil (24),

5. Ventilanordnung n^ch Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Zuschaltventil (17) und das Überdruckventil (24) zu einer Baueinheit zusammengefaßt sind.

6. Ventilanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Überdruckventil (24) aus einem Kolben-Schieberventil (48) besteht, dessen federbelasteter Schieberkolben in einer Axialbohrung des Schieberkolbens (34) des Zuschaltventils angeordnet ist.

7. Ventilanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, gekennzeichnet durch ein den Kolbenraum (40) des Differentialkolbens (37) bei Druckentlastung des Stempels entlastendes Rückschlagventil (46).