DE2603978C3 - Gebirgsschlagventilanordnung in einem hydraulischen Grubenstempel - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung eines Gebirgsschlagventils in einem hydraulischen Grubenstempel, dessen Nennlast durch ein Überdruckventil bestimmt wird, wobei das zusätzliche Gebirgsschlagventil mit seinem Schließkörper an einem den Stempeldruckraum unmittelbar stirnseitig abschließenden schulterartigen Dichtsitz anliegt und in axialer Richtung der Stempellängsachse angeordnet ist

Aus der DE-AS 10 78516 ist ein nachgiebiger hydraulischer Grubenstempel bekannt, der außer dem Druckhalteventil für einen geringeren Oberströmdruck ein Überströmventil mit einem größeren Querschnitt für einen höheren Überströmdruck aufweist, das als Sicherheitsventil bei Gebirgsschlägen und bei Betätigen von außen auch zum Rauben dient

Der Ventilschließkörper ist axial im Kopf des Oberstempels angeordnet der se.nerseits mit einem Kolben in dem den Druckraum bildenden Unterstempel geführt ist Der Ventilschließkörper hat unterhalb des Ventilsitzes eine durch diesen hindurchgreifende kolbenartige Verlängerung, auf die der Raubmechanismus einwirkt Bei dieser Konstruktion steht der Ventilsitz des Gebirgsschlagventils und damit dessen Schließkörper zwar mit dem Druckraum in Verbindung, der zur Vermeidung von Beschädigungen des Stempels bei einem Gebirgsschlag sehr schnell zu entlasten sein muß. Diese Verbindung mit dem Druckraum wird durch mehrere rechtwinklig, zueinander angeordnete Bohrungen bzw. Umführungsleitungen erzielt Das bedeutet erhöhten Widerstand in der Abflußleitung und Zeitverzögerung beim Ausfluß des Druckmediums.

Beim Rauben des Stempels durch Handbedienung mag der Entlastungsvorgang noch gerade zufriedenstellend reguliert werden können. Bei schlagartiger Belastung des Stempels muß der Entlastungsvorgang s jedoch selbsttätig ablaufen. Das ist hier aber in Frage gestellt, weil dann das Abströmen der plötzlich freiwerdenden Menge des Druckmittels durch die Drosselung infolge mehrfacher Umleitung des Strömungsflusses derart erschwert wird, daß zunächst das

ίο schlagartige öffnen des Gebirgsschlagventils und danach die störungsfreie Ableitung des Druckmittels auf diesem mehrfach abgewinkelten Wege in den Druckmittelvorratsraum in Frage gestellt ist Ein anderer hydraulischer Grubenstempel mit einem

is die Nennlast bestimmenden Arbeitsventil und einem zusätzlichen Gebirgsschlagventil zum sofortigen Ausfließen der Flüssigkeitsmenge bei Auftreten eines Gebirgsschlages ist sas der DE-OS 21 30 472 bekannt Bei diesem Grubenstempel, von dem die vorliegende Erfindung ausgeht weist der Zylinderboden an der Unterseite des Unterstempels eine große öffnung zum Zylinderdruckraum auf, die als Sitz für den Ventilschließkörper, in diesem Falle für einen Dichtungskegel, ausgebildet ist Sein Schließdruck wird durch eine Feder bewirkt und durch den Stempelinnendruck dadurch unterstützt daß der Dichtungskegel kolbenartig in einen unter ihm angeordneten Reservedruckraum eintaucht und eine Durchlaßbohrung aufweist, die den Zyinderdruckraum und den Reservedruckraum miteinander verbindet In dieser Bohrung ist zur Querschnittsverringerung eine Drossel angeordnet Der Dichtungskegel kann jedoch die große Sitzöffnung im Zylinderboden für das schnelle Ausfließen des Druckmittels im Falle eines Gebirgsschlages nicht eher freigeben, bis der Druck im Reservedruckraum abgebaut ist Zu diesem Zweck ist der Reservedruckraum gegen den druckfreien Raum durch ein weiteres Überströmventil abgeschlossen, das auf einen höheren Druck als das normale Arbeitsventil eingestellt ist und durch eine verhältnismäßig enge Bohrung mit dem Reservedruckraum in Verbindung steht Ein bei einem Gebirgsschlag im Stempeldruckraum plötzlich auftretender höherer Druck kann nur dann schnell abgebaut werden, wenn die plötzlich anfallende große Druckflüssigkeitsmenge sofort ausflie- Ben kann. Hierzu muß sich der Druck durch die durch eine Drossel verengte Durchlaßbohrung im Dichtkegel in den Reservedruckraum und von hier durch die weitere Bohrung in den druckfreien Raum auf das zweite Überdruckventil fortpflanzen. Erst wenn dieses geöffnet hat und den Weg in den druckfreien Raum freigibt kann zunächst aus dem Reservedruckraum soviel Flüssigkeit ausfließen, daß sich der Dichtungskegel von seinem Ventilsitz abheben kann. Erst jetzt wird der große Querschnitt für den Auslaß der Druckflüssig keit freigegeben. Eine Beschleunigung des Abströmens durch Vergrößern der die beiden Druckräume verbindenden Bohrung ist deshalb nicht möglich, weil diese bzw. die Drossel einen zu schnellen Druckausgleich zwischen dem Zylinderdruckraum und dem Reserve druckraum verhindern soll.

Wegen dieser unvermeidbaren Verzögerung ist das zur Vermeidung von Zerstörungen des Stempels erforderliche schlagartige Ansprechen des vorbeschriebenen Gebirgsschlagventils nicht gewährleistet

hi Weiter sind Grubenstempel mit einem Druckhalteventil und einem Gebirgsschlagventil bekannt Der Schließkörper des Gebirgsschlagventils wird durch eine Feder in Dichtstellung gehalten. Der eigentliche

Stempel besteht aus einem Zylinder, einem Kolben und einem Führungsrohr, das sich über ein Tellerfederpaket auf dem Kolben abstützt Die Tellerfedern können in vorgespanntem Zustand die normale Stempellast tragen. Seim Auftreten eines Gebirgsscbjages werden die Tellerfederpakete jedoch zusammengedrückt, wobei eine Relativbewegung zwischen dem Führungsrohr und dem Kolben stattfindet und wobei der Ventilschließkörper des Gebirgsschlagventils gegen einen Anschlag gefahren und dadurch von seinem Sitz abgehoben wird ig und das Ausfließen der Druckflüssigkeit ermöglicht

Da Gebirgsschläge jedoch nur verhältnismäßig selten auftreten, andererseits die Führung der Federgehäuse gegenüber dem Stempel ein gewisses Spiel aufweisen müssen, ist das Sindringen von Verschmutzungen in diese Führungen und zwischen die Tellerfederpakete nicht zu vermeiden. An diesen Führungen finden nur sehr selten Bewegungen statt, so daß die Verunreinigungen verkrusten können und die zum Ansprechen der Ventile erforderliche freie Beweglichkeit der Stempel und Federgehäuse gegeneinander ausschließen-Es kann zu Verkantungen und Verklemmungen der beiden beweglichen Teile kommen, so daß die Wirkungsweise auch dieser Gebirgsschlagventile in Frage gestellt ist

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die AusfluBmöglichkeit der Druckflüssigkeit aus dem Stempeldruckraum weiter zu verbessern, und zwar unabhängig von der Funktionsweise des normalen Überdruckventils.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Ventilsitz des Gebirgsschlagventils gleichachsig mit der Stempellängsachse in einem unterhalb des Stempelkopfes des den Unterstempel in an sich bekannter Weise übergreifenden Oberstempels festgelegten und gegen dessen Innenwand abgedichteten topfartigen Ventilgehäuse vorgesehen und der Ventilschließkörper vom Stempelkopf her gegen den Dichtsitz vorgespannt ist.

Bei einer solchen Gebirgsschlagsventilanordnung ist besonders vorteilhaft, daß durch Vermeiden von LJm- « leitungskanälen mit Richtungsänderungen sowie weiterer Steuerventile, Reservedruckräume und Drosseln die Öffnungskraft auf den Ventilschließkörper unmittelbar zur Wirkung kommt, so daß dieser unverzüglich sich von seinem Sitz abhebt und die Druckspitze abgebaut wird.

Darüber hinaus wird die Sicherheit für das einwandfreie Arbeiten des Gebirgsschlagventils beim öffnen und Schließen dadurch erhöht, daß die Massenkräfte aus der Beschleunigung der Druckmittelmenge und des so eigentlichen Ventilschließkörpers in unmittelbar axialer Zuordnung zu der sich aus der auftretenden Druckspitze ergebenden Öffnungskraft des Gebirgsschlagventils stehen und sich zu dieser addieren.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung werden die Querschnitte der dem Ventilsitz nachgeschalteten Austrittsbohrungen für die freigegebene Flüssigkeit in den druckfreien Raum mindestens so groß ausgebildet wie der Durchtrittsquerschnitt des Gebirgsschlagventils. In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind die Querschnitte der den Ventilsitz nachgeschalteten Austrittsbohrungen in der Reihenfolge ihrer Inanspruchnahme zunehmend größer ausgebildet

Diese beiden Maßnahmen dienen dazu, die beim plötzlichen öffnen des Gebirgsschlagventils freiwerderde Druckmittelmenge weitgehend ungehindert in den druckfreien Raum ausfließen lassen zu können, es wird also damit eine ähnliche Wirkung erreicht, wie durch die Maßnahmen zur Erzielung einer wirkungsvollen ungehinderten Einwirkung der Öffnungskräfte auf die Ventilschließkörper.

Ein Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt Fig.I einen hydraulischen Grubenstempel, teilweise in der Seitenansicht und teilweise im Schnitt

F i g. 2 einen Schnitt nach der linie I-I in F i g. 1 durch den Oberstempel und den Stempelkopf ohne die darunter in den Oberstempel eingebauten Teile.

Der hydraulische Grubenstempel 1 besteht aus einem Unterstempel 2 mit Kolben 3, der am oberen Ende des Unterstempels 2 festgelegt ist Der zylindrische Oberstempe! 4 greift dichtend über den Kolben 3 des Unterstempels Z Am oberen Ende 5 des Oberstempels 4 ist unverschieblieh und gegen dessen Innenwand abgedichtet ein topfartiges Ventilgehäuse 6 angeordnet, in das in Achsrichtung das Gebirgsschlagventil mit seinem Ventilkörper eingebaut ist. Die Schulter des Ventilsitzes 8 des Gebirgsschlagventils befindet sich im Boden 9 des Ventilgehäuses 6, so daß die Druckflüssigkeit in dem Druckraum 10 unmittelbar mit dem Ventilkörper 7 in Berührung steht

Bei einem angenommenen von oben nach unten auf den Stempel einwirkenden Gebirgsschlag versuchen der Ventilkörper 7 und die Druckflf3i..gkeit in dem Druckraum 10, infolge ihrer Trägheit, in ihrer Stellung zu verharren, so daß beim Einsinken des Oberstempels durch öffnen des Gebirgsschlagventils entgegen einer das Ventil in Schließstellung haltenden Kraft der Ventilkörper 7 durch die Massenkräfte aus der Beschleunigung der Druckmittelmenge und des Ventilschließkörpers zusätzlich im Öffnungssinne beaufschlagt wird. Diese Kraft kann, wie im vorliegenden Ausführungsbeispiel, durch eine Feder oder beispielsweise auch durch eine Gaspatrone erzeugt werden.

Die beim öffnen des Gebirgsschlagventils bei einem Gebirgsschlag plötzlich freiwerdende Druckflüssigkeit strömt ungehindert durch Kanäle U, die in dem Ventilgehäuse 6 unter einem Winkel zur Ventilachse angeordnet sind, in den druckfreien Raum 12, der von dem oberen Ende 5 des Oberstempelrohres 4, dem Ventilgehäuse 6 und dem Stempelkopf 13 gebildet wird. Aus diesem Raum 12 führen auf den Umfang verteilt angeordnete Bohrungen 14 radial nach außen und münden in muschelförmige nach unten offene Ausnehmungen 15 im Stempelkopf 13 und damit in die Atmosphäre.

Die Querschnitte sowohl der Bohrungen 11 und 14 als auch die der Ausnehmungen 15 sind mindestens so groß wie der Querschnitt des Ventilsitzes 8, vorzugsweise werden sie jedoch in der Reihenfolge, in der sie durchströmt werden, zunehmend größer.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Anordnung eines Gebirgsschlagventils in einem hydraulischen Grubenstempel, dessen Nennlast durch ein Oberdruckventil bestimmt wird, wobei das zusätzliche Gebirgsschlagventil mit seinem Schließkörper an einem den Stempeldruckraum unmittelbar stirnseitig abschließenden schulterartigen Dichtsitz anliegt und in axialer Richtung der Stempellängsachse angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitz (8) des Gebirgsschlagventils gleichachsig mit der Stempellängsachse in einem unterhalb des Stempelkopfes des den Unterstempel (2) in an sich bekannter Weise übergreifenden Oberstempels (4) festgelegten und gegen dessen Innenwand abgedichteten topfartigen Ventilgehäuse (6) vorgesehen und der Ventilkörper (7) vom Stempelkopf (13) her vorgespannt ist

2. Anordnung eines Gebirgsschlagventils nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Querschnitte der dem Ventilsitz (8) nachgeschalteten Austrittsbohrungen (U, 14,15) für die freigegebene Druckflüssigkeit in den druckfreien Raum mindestens so groß ausgebildet sind wie der Durchtrittsquerschnitt (8) des Gebirgsschlagventils.

3. Anordnung eines Gebirgsschlagventils nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnitte der dem Ventilsitz (8) nachgeschalteten Austrittsbohrungen (11,14,15) für die freigegebene Druckflüssigkeit in den druckfreien Raum in der Reihenfolge ihrer Inanspruchnahme zunehmend größer ausgebildet sind.