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Steuereinrichtung für hydraulische Stempel eines unter-
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tägigen Ausbaugestells oder dgl.
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Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung für hydraulische Stempel
eines untertägigen Ausbaugestells oder dgl. mit einer das Stempelbetätigungsventil
nach dem Aufbau eines vorgegebenen Mindestsetzdruckes bis zum Erreichen des vorgegebenen
Stempelsetzdruckes selbsttätig in Setzstellung haltenden Nachsetzautomatik, welche
im Nebenschluß in die Stempelsetzleitung eingeschaltet ist, wobei die Nachsetzautomatik
ein druckbetätigtes Nachsetzventil, welches die Stempelsetzleitung nach dem Aufbau
eines vorgegebenen Mindestsetzdruckes mit der das Stempelsetzventil in Setzstellung
haltenden Steuerleitung verbindet, und ein druckbetätigtes Abschaltventil, welches
das Nachsetzventil bei Erreichen des vorgegebenen Stempelsetzdruckes den Stempelsetzvorgang
beenden läßt, aufweist.
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Eine derartige Steuereinrichtung ist aus der DE-OS 30 12 299 bekannt
und sucht eine Steuerung für hydraulische Grubenstempel zu schaffen, mit der die
Stempel weitgehend unabhängig von Druckschwankungen in der Druckversorgungsleitung
und der Betätigungsdauer des Stempelbetätigungsventils durch den Bedienungsmann
mit der vorgeschriebenen Setzlast gesetzt werden kann.
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Diese bekannte Steuereinrichtung weist einen Nachsetzautomatik auf,
welche aus einem druckbetätigten Nachsetzventil, einem druckbetätigten Abschaltventil
sowie einem ebenfalls druckbetätigten Betätigungsventil
für das
Abschaltventil besteht. Sie ist recht kompliziert aufgebaut und infolgedessen ist
die Schaltungssicherheit dieser Steuereinrichtung nicht sehr hoch.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Steuereinrichtung nach dem
Stand der Technik zu vereinfachen und dadurch insbesondere die Schaltungssicherheit
zu erhöhen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Abschaltventil
einen Steuerkolben aufweist, welcher jeweils von dem in der Stempelsetzleitung vorhandenen
Druck beaufschlagt wird und das Abschaltventil bei Erreichen des vorgegebenen Stempelsetzdruckes
betätigt, und daß das Abschaltventil bei Erreichen des vorgegebenen Stempelsetzdruckes
ohne Zwischenschaltung weiterer Ventile direkt auf das Nachsetzventil im Sinne der
Beendigung des Nachsetzvorganges wirkt.
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Auf diese Weise wird die Nachsetzautomatik nach dem o. g. Stand der
Technik dahingehend vereinfacht, daß die Anordnung eines zusätzlichen Betätigungsventils
für das Abschaltventil überflüssig wird, wodurch die Schaltungssicherheit erheblich
gesteigert bzw.-, wie interne Laborversuche ergeben haben, erst gegeben ist.
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Eine besonders einfache Ausführungsform eines Nachsetzventils ist
durch die Verwendung eines federbelasteten, auf einen vorgegebenen Mindestsetzdruck
eingestellten, hydraulisch schaltbaren 3/2-Wegeventils gegeben.
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Ähnlich vorteilhaft wirkt es sich aus, wenn als Abschaltventjl ein
federbelastetes, auf einen vorgegebenen Stempelsetzdruck eingestelltes, hydraulisch
schaltbares 3/2-Wegeventil eingesetzt wird.
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Als Stempelbetätigungsventil empfiehlt sich der Einsatz eines 4/3-Wegeventils,
welches entweder direkt oder mittelbar von Hand aus seiner federbelasteten Mittelstellung
in die Setzstellung oder die Einfahrstellung schaltbar ist und zusätzlich über das
Nachsetzventil in der Setzstellung gehalten werden kann.
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Um die Betätigung der Stempel auf einfache Weise auch konventionell
vornehmen zu können, ist es sinnvoll, die aus Nachsetzventil und Abschaltventil
bestehende Nachsetzautomatik durch ein vorzugsweise handbetätigtes Zuschaltventil
mit der Stempelsetzleitung verbinden bzw. von dieser trennen zu können.
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Als Zuschaltventil eignet sich insbesondere ein vorzugsweise handbetätigtes
3/2-Wegeventil, welches in seiner Stellung A die Stempelsetzleitung mit der Nachsetzautomatik
verbindet und in seiner Stellung B die Nachsetzautomatik außer Funktion setzt.
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Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ergibt sich,
wenn nach einem weiteren Merkmal der Erfindung in die Stempelsetzleitung in an sich
bekannter Weise im Nebenschluß zueinander ein in Richtung zum Stempeldruckraum öffnendes
Rückschlagventil und ein den Stempel gegen überlast sicherndes Druckbegrenzungsventil
eingeschaltet ist, wobei das Druckbegrenzungsventil während des Setzvorganges beidseitig
vom gleichen Druck beaufschlagt wird und somit einen erheblich über dem Einstelldruck
liegenden Ansprechdruck aufweist, während es nach Beendigung des Setzvorganges nur
noch einseitig druckbeaufschlagt wird und seine normale Sicherungsfunktion übernimmt.
Durch eine derartige Anordnung ergibt sich neben der Schonung des Druckbegrenzungsventils
insbesondere der Vorteil, daß das Abschaltventil auf den gleichen Ansprechdruck
wie das Druckbegrenzungsventil eingestellt werden kann.
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Dieser Vorteil wird durch das Merkmal, daß das Stempelbetätigungsventil
in seiner federbelasteten Grundstellung sowohl die Stempelsetzleitung als auch die
zum Ringraum führende Leitung mit dem Rücklauf verbindet, auf besonders einfache
Weise unterstützt.
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Da nicht auszuschließen ist, daß während des Setzvorganges ein Gebirgsschlag
erfolgt und das Druckbegrenzungsventil während des Setzvorganges praktisch außer
Funktion ist, ist es zweckmäßig, den Stempeldruckraum zusätzlich mit einem Gebirgsschlagventil
abzusichern,
wobei der Ansprechdruck dieses Ventils höher als der
Einstelldruck des Druckbegrenzungsventils ist, um sicherzustellen, daß es das Druckbegrenzungsventil
tatsächlich nur beim Eintreten eines Gebirgsschlages unterstützt.
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Weiter hat es sich als vorteilhaft erwiesen, zwischen dem Stempeldruckraum
und der Rücklaufleitung ein zur Rücklaufleitung hin sperrendes Rückschlagventil
einzuschalten, welches bei Druckbeaufschlagung des Ringraumes entsperrt wird und
den Stempeldruckraum direkt mit der Rücklaufleitung verbindet. Diese Anordnung hat
insbesondere den Vorteil, daß die Nachsetzautomatik während des Einfahrens mit keinerlei
Staudrücken belastet wird.
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Als bezüglich der Schaltungssicherheit besonders vorteilhaft anzusehen
ist es, daß nach Beendigung des Setzvorganges alle Leitungen der Nachsetzautomatik
drucklos sind, so daß die Nachsetzautomatik für den nächsten Setzvorgang optimal
vorbereitet ist.
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Im folgenden soll ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der
Zeichnung näher erläutert werden.
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In der Zeichnung ist die Steuereinrichtung für die Stempel 10 eines
untertägigen Ausbaugestells dargestellt, wobei der Einfachheit halber nur ein Stempel
10 gezeichnet ist. Die Steuereinrichtung ist über ein federbelastetes, druckbetätigtes,
als 4/3-Wegeventil ausgebildetes Stempelbetätigungsventil 5 an die durch den Streb
geführte Druckleitung P und die Rücklaufleitung R angeschlossen.
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Das Stempelbetätigungsventil 5 wird durch zwei Federn 16 in der Mittelstellung
B gehalten, in welcher die Stempelsetzleitung 3 und die zum Ringraum 12 führende
Leitung 13 mit der Rücklaufleitung verbunden sind, und kann mit Hilfe von Schaltkolben
17, 18, welche von der nicht dargestellten Bedienungseinheit aus über Steuerleitungen
19, 20 mit Druck beaufschlagt werden können, in die Schaltstellungen A und B geschaltet
werden.
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In der Schaltstellung A ist die zum Stempeldruckraum 8 führende Stempelsetzleitung
3 mit der Druckleitung P und die zum Ringraum 12 führende Leitung 13 mit der Rücklaufleitung
R verbunden, während in der Schaltstellung C der Ringraum 12 mit der Druckleitung
P und die Rücklaufleitung R mit der Stempelsetzleitung 3 verbunden sind.
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In die Stempelsetzleitung 3 sind im Nebenschluß zueinander ein in
Richtung zum Stempeldruckraum 8 öffnendes Rückschlagventil 9 und ein den Stempeldruckraum
8 gegen Überdruck sicherndes Druckbegrenzungsventil 11 eingeschaltet. Das Druckbegrenzungsventil
11 wird während des Setzvorgangs beidseitig vom gleichen Druck beaufschlagt und
weist somit einen erheblich über dem Einstelldruck liegenden Ansprechdruck auf,
während es nach Beendigung des Setzvorgangs nur noch vom im Stempeldruckraum 8 herrschenden
Druck beaufschlagt wird und seine normale Sicherungsfunktion übernimmt. Auf diese
Weise ist das Druckbegrenzungsventil 11 während des Setzvorganges unwirksam.
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Um den Einfahrvorgang zu beschleunigen, ist zwischen dem Stempeldruckraum
8 und der Rücklaufleitung R ein hydraulisch entsperrbares Rückschlagventil
15
eingeschaltet, welches über die Steuerader 21 bei Druckbeaufschlagung des Ringraumes
12 entsperrt wird und den Stempeldruckraum 8 über die Hydraulikleitung 22 direkt
mit der Rücklaufleitung R verbindet, wodurch ein schnelles Abfließen-der Hydraulikflüssigkeit
aus dem Stempeldruckraum 8 ermöglicht wird.
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Gleichfalls an die Stempelsetzleitung 3 ist die Nachsetzautomatik
6 angeschlossen, welche durch ein als handbetätigtes 3/2-Wegeventil ausgebildetes
Zuschaltventil 7 bei Bedarf von der Stempelsetzleitung 3 getrennt werden kann.
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Die Nachsetzautomatik 6 besteht aus einem als federbelastetes, auf
einen vorgegebenen Mindestsetzdruck eingestelltes, hydraulisch schaltbares 3/2-Wegeventil
ausgebildeten Nachsetzventil 4 und einem Abschaltventil 1, welches als federbelastetes,
auf einen vorgegebenen Stempelsetzdruck eingestelltes, hydraulisch schaltbares 3/2-Wegeventil
ausgebildet ist.
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Die Funktionsweise der Steuereinrichtung ist folgende: Um die Stempel
10 des Ausbaugestells zu setzen, betätigt der Bedienungsmann die (nicht dargestellte)
Bedienungseinheit derart, daß die Steuerleitung 19 und somit der Schaltkolben 17
des Stempelbetätigungsventils 5 mit Druck beaufschlagt wird. Dadurch wird das Stempelbetätigungsventil
5 aus seiner federbelasteten Mittelstellung B in die Setzstellung A geschaltet,
so daß die zum Ringraum 12 führende Leitung 13 mit der Rücklaufleitung R und die
Stempelsetzleitung 3 mit der Druckleitung P verbunden ist.
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Wenn das Zuschaltventil 7 in seine Schaltstellung B geschaltet ist,
wird die Nachsetzautomatik 6 mit Druckmittel versorgt.
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Sodann strömt das Druckmittel aus der Druckleitung P durch das Stempelbetätigungsventil
5 und das Rückschlagventil 9 in den Stempeldruckraum 8. Der Kolben 23 mitsamt Kolbenstange
24 fährt aus, bis die Kappe zur Anlage ans Hangende kommt. Sobald sich im Stempeldruckraum
8 und somit auch in der Setzleitung 3 ein vorgegebener
Mindestsetzdruck
von z. B. 120 bar aufgebaut hat, tritt der Selbsthalteeffekt des Stempelbetätigungsventils
5 ein und der Setzvorgang wird bis zum Erreichen des vorgegebenen Stempelsetzdruckes
von z. B. 320 bar selbsttätig zu Ende geführt.
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Dies geschieht dadurch, daß der sich aufbauenden Druck über die Stempelsetzleitung
3, das in Schaltstellung B befindliche Zuschaltventil 7 und das durch die Feder
25 in seiner Öffnungsstellung B gehaltene Abschaltventil 1 sowie die Verbindungsleitung
26 auf den Steuerkolben 27 des Nachsetzventils 4 wirkt und dieser bei Erreichen
des eingestellten Mindestsetzdruckes das Nachsetzventil aus seiner federbelasteten
Schaltstellung B in die Schaltstellung A schaltet. Auf diese Weise wird der sich
aufbauende Druck über die Druckleitung 28, das Nachsetzventil 4 und die Selbsthalteleitung
29 auf den Schaltkolben 17 des Stempelbetätigungsventils übertragen, so daß das
Stempelbetätigungsventil 5 in Setzstellung A gehalten wird.
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Der Setzvorgang wird nun unabhängig vom Bedienungsmann automatisch
bis zum Erreichen des durch die Einstellung des Abschaltventils 1 vorgegebenen Stempelsetzdruckes
fortgesetzt. Bei Erreichen des vorgegebenen Stempelsetzdruckes schaltet der Steuerkolben
2 des Abschaltventils 1, welcher über die Rückkopplungsleitung 30 dauernd von dem
sich aufbauenden Druck beaufschlagt wird, das Abschaltventil 1 entgegen dem Druck
der Feder 25 aus seiner Grundstellung B in seine Schaltstellung A. Hierdurch wird
der Steuerkolben 27 des Nachsetzventils 4 über die Verbindungsleitung 26, das Abschaltventil
1 und die Ablaufleitung 31, welche mit der Rücklauf leitung R oder mit der Atmosphäre
verbunden sein kann, vom Druck entlastet. Das Nachsetzventil 4 wird durch den Druck
der Feder 32 in seine Grundstellung B zurückgeschaltet, wodurch auch der Schaltkolben
17 des Stempelbetätigungsventils 5 über die Selbsthalteleitung 29, das Nachsetzventil
4 und die Ablaufleitung 31 vom Druck entlastet wird und somit das Stempelbetätigungsventil
5 in seine federbelastete Mittelstellung B zurückgeht. Da nun die Stempelsetzleitung
3, die Rückkopplungsleitung 30 und der Steuerkolben 2 des Abschaltventils 1 drucklos
werden, schaltet auch das Abschaltventil 1 in seine
federbelastete
Grundstellung B zurück. Somit sind nach Beendigung des Stempelsetzvorganges sämtliche
Leitungen der Nachsetzautomatik 6 drucklos und bereit für den nächsten Setzvorgang.
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Da die Stempelsetzleitung 3 nach dem Setzen drucklos ist, wird das
Druckbegrenzungsventil nur noch einseitig vom Stempeldruck beaufschlagt und führt
bei einer eventuellen Überschreitung seines Einstelldruckes aus dem Stempeldruckraum
8 entweichendes Druckmittel in die Rücklaufleitung R ab.
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Zur zusätzlichen Absicherung des Stempels gegen schädlichen Überdruck
ist der Stempeldruckraum 8 mit einem Gebirgsschlagventil 14 abgesichert, deren Ansprechdruck
über dem Einstelldruck des Druckbegrenzungsventils 11 und über dem Einstelldruck
des Abschaltventils 1 liegt. Das Gebirgsschlagventil 14 sichert den Stempeldruckraum
8 insbesondere auch während des Setzvorganges, währenddessen das Überdruckventil
11 praktisch außer Funktion ist.
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Das Einfahren des Kolbens 23 und der Kolbenstange 24 in den Stempel
10 geschieht durch Druckbeaufschlagung der Steuerleitung 20. Hierdurch schaltet
das Stempelbetätigungsventil 5 in die Schaltstellung C. Die Stempelsetzleitung 3
bleibt mit der Rücklaufleitung R verbunden. Der Ringraum 12 wird über die Druckleitung
P und die Leitung 13 mit Druck beaufschlagt. Gleichzeitig wird das entsperrbare
Rückschlagventil 15 über die Steuerader 21 vom den Ringraum 12 beaufschlagenden
Druckmittel entsperrt und das Druckmittel aus dem Stempeldruckraum 8 kann durch
die Hydraulikleitung 22 direkt indie Rücklaufleitung R abfließen. Nach Beendigung
des Einfahrens wird der Schaltkolben 18 des Stempelbetätigungsventils 5 vom Druck
entlastet und das Stempelbetätigungsventil 5 geht in seine federbelastete Grundstellung
B zurück. Die Steuereinrichtung ist nun für den nächsten Setzvorgang bereit.
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