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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Setzen von Stempeln
mit erhöhtem Druck.
Derartige Vorrichtungen sind im Untertagebau bekannt, um den Druck
von Stempeln eines Strebausbaugestells auf ein höheres Niveau zu transformieren.
Eine höhere
Setzkraft ist in vielen Strebanlagen gewünscht, da hierdurch die Wirksamkeit
des Ausbaus erhöht
wird. Der Ausbau hat die Aufgabe, die Zerstörung des Gebirges und vor allem
des Hangenden am Ort der Gewinnung aufzuhalten. Zu diesem Zweck
sind hydraulische Anlagen auf einen Systemdruck von etwa 300 bis
350 bar ausgelegt. Bei den Stempeln der Strebausbaugestelle wird
als Obergrenze ein Druck von 420 bis 480 bar eingestellt. Sofern
keine besonderen Einrichtungen vorgesehen werden, muss sich deshalb
das Gebirge so weit setzen, bis die Obergrenze des Drucks erreicht ist,
bis das Schild den maximalen Widerstand aufbringen kann.
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Zur
Bereitstellung des erhöhten
Drucks ist es bekannt, zwei Versorgungsleitungen mit unterschiedlichen
Druckniveaus, beispielsweise 320 bar und 420 bar zur Verfügung zu
stellen. Der Hochdruck muss bei einem solchen System über eine
Schlauchleitung mit großem
Durchmesser (DN20) zugeführt
werden, und es ist eine Reihe von zusätzlichen Schaltventilen erforderlich,
die an das Hochdrucksystem mit zweiter Druckversorgung angeschlossen
sind.
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Es
ist weiterhin bekannt, den Hochdruck erst im Strebausbaugestell
durch einen Übersetzungskolben
zu erzeugen. Da die verschiedenen Stempel ein unterschiedliches
Volumen benötigen,
um den hohen Druck zu erreichen, muss der Übersetzungskolben entweder
sehr groß sein
oder es müssen
mehrere Pumphübe
ausgeführt
werden können.
Zu diesem Zweck sind aus dem Stand der Technik auch Übersetzungskolben
bekannt, die über
Wegeventile angesteuert werden, was einen relativ hohen Aufwand darstellt.
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Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum
Setzen von Stempeln mit erhöhtem
Druck zu schaffen, die aufgrund ihrer außerordentlich einfachen Konstruktion
kostengünstig herstellbar
ist.
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Die
Lösung
dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruchs 1 und insbesondere
dadurch, dass die Vorrichtung einen Eingang und einen Ausgang aufweist,
zwischen denen ein Kolbenzylinder vorgesehen ist, der einen mit
einer Feder in Richtung des Eingangs vorgespannten Arbeitskolben
aufweist, und der eingangsseitig einen Ringraum mit größerer Fläche und
ausgangsseitig einen Ringraum mit kleinerer Fläche aufweist. Um einen Pumphub des
innerhalb des Kolbenzylinders befindlichen Arbeitskolbens zu ermöglichen,
ist zwischen den beiden Ringräumen
ein Bypass-Rückschlagventil
vorgesehen, das in Richtung des Eingangs sperrt. Weiterhin ist zwischen
dem Kolbenzylinder und dem Ausgang ein Rückschlagventil angeordnet,
dass ebenfalls in Richtung des Eingangs sperrt, um den Kolbenzylinder
ausgangsseitig abzukoppeln.
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Mit
der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann
auf einfachste Weise der Druck von Stempeln eines Strebausbaugestelles
erhöht
werden, indem der eingangsseitige Ringraum mit Setzdruck beaufschlagt
wird. Hierdurch entsteht im Bereich des ausgangsseitigen Ringraums
mit kleinerer Fläche
ein entsprechend erhöhter
Druck und der Arbeitskolben des Kolbenzylinders pumpt Druckfluid
in Richtung des Ausgangs, um den Setzdruck des Stempels zu erhöhen. Wenn
am Ende des Hubs der Setzdruck abgeschaltet wird, d.h. die Setzleitung
mit Rücklauf
verbunden wird, fällt
der Druck innerhalb des Kolbenzylinders ab, da das Rückschlagventil
den Kolbenzylinder ausgangsseitig entkoppelt. Hieraufhin drückt die Feder
den Arbeitskolben des Kolbenzylinders in Richtung des Eingangs zurück, wobei
Druckfluid von dem eingangsseitigen Ringraum über das Bypass-Rückschlagventil zu dem ausgangsseitigen Ringraum
strömt.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
ist außerordentlich
einfach aufgebaut und besteht ausschließlich aus einem Kolbenzylinder
mit federbelastetem Arbeitskolben sowie einem Bypass-Rückschlagventil
und einem Rückschlagventil.
Hierdurch kann auf aufwendige Wegeventile oder anderweitige Ventilsteuerungen
verzichtet werden, wodurch die Herstellungskosten außerordentlich
niedrig gehalten werden können.
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Bei
einem erfindungsgemäßen Verfahren zum
Setzen eines Stempels mit erhöhtem
Druck unter Verwendung einer Vorrichtung der vorstehend beschriebenen
Art wird ausschließlich
durch zeitlich beabstandetes Beaufschlagen des Rückschlagventils des Stempels
mit Setzdruck wiederholt mit dem Kolbenzylinder ein Pumphub durchgeführt. Mit
anderen Worten kann der Kolbenzylinder ausschließlich dadurch mehrfach betätigt werden,
dass das Stempelsetzventil zeitlich beabstandet mit Setzdruck beaufschlagt
wird, ohne dass weitere Ventile vorgesehen oder von einer elektrohydraulischen
Steuerung angesteuert werden müssen.
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Vorteilhafte
Ausführungsformen
der Erfindung sind in der Beschreibung, der Zeichnung sowie den
Unteransprüchen
beschrieben.
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Nach
einer ersten vorteilhaften Ausführungsform
ist das Bypass-Rückschlagventil
in dem Arbeitskolben des Kolbenzylinders angeordnet. Auf diese Weise
lässt sich
eine äußerst kompakte
Bauweise erzielen.
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Die
Feder kann eine herkömmliche
Spiralfeder sein, kann jedoch auch als Gasdruckfeder ausgebildet
sein, wodurch die Vorrichtung außerordentlich kompakt ausgebildet
werden kann.
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Nach
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann die Vorrichtung
in einem Gehäuse angeordnet
sein, das als anflanschbare Baueinheit ausgebildet ist. Hierdurch
ist auf einfache Weise ein Nachrüsten
von Stempelventilen möglich.
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Nach
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann der Ausgang
der Vorrichtung mit einem Drucksensor in Verbindung stehen, der
an die elektrohydraulische Steuerung angeschlossen wird, welche
das Strebausbaugestell steuert. Hierdurch lässt sich auf einfache Weise
ermitteln, welcher Setzdruck am Ausgang der Vorrichtung anliegt.
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Es
ist vorteilhaft, wenn die Vorrichtung an ein Stempelventil derart
angeschlossen wird, dass der Eingang und der Ausgang der Vorrichtung
mit einem insbesondere entsperrbaren Rückschlagventil in Verbindung
stehen, das in Richtung des Eingangs sperrt.
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Nachfolgend
wird die vorliegende Erfindung rein beispielhaft anhand einer vorteilhaften
Ausführungsform
und unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben.
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Die
Figur zeigt eine beispielhafte Ausführungsform einer Vorrichtung
zum Setzen von Stempeln mit erhöhtem
Druck. Bei dem dargestellten Ausfüh rungsbeispiel sind insgesamt
zwei Vorrichtungen jeweils für
einen linken und einen rechten Stempel dargestellt. Da die beiden
Vorrichtungen identisch aufgebaut sind, wird nachfolgend der Einfachheit
halber nur die Vorrichtung für
den linken Stempel beschrieben.
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Die
Figur zeigt einen Stempel 10 eines Strebausbaugestells
mit einem kolbenseitigen Anschluss 12 zum Setzen des Stempels
und einem ringseitigen Anschluss 14 zum Rauben des Stempels.
Die Ansteuerung des Stempels 10 erfolgt über ein
Stempelventil 16, das in seinem Inneren ein entsperrbares Rückschlagventil 18 aufweist.
Das entsperrbare Rückschlagventil 18 sperrt
in Richtung des Eingangs 20 des Stempelventils 16,
der über
einen Absperrhahn 22 von einer elektrohydraulischen Steuerung mit
Setzdruck versorgt wird. Der Ausgang 24 des Stempelventils 16 ist
an den kolbenseitigen Anschluss 12 des Stempels 10 angeschlossen
und steht mit dem entsperrbaren Rückschlagventil 18 in Verbindung,
welches in Richtung des Eingangs 20 sperrt. An den ausgangsseitigen
Anschluss 24 des Stempelventils ist zusätzlich ein Überdruckventil 26 angeschlossen.
Das entsperrbare Rückschlagventil 18 ist über einen
Steuerkanal 28 mit dem ringseitigen Anschluss 14 des
Stempels 10 verbunden, wobei dieser Anschluss über eine
Leitung 30 mit der elektrohydraulischen Steuerung in Verbindung
steht, über
die der ringseitige Anschluss 14 mit Druckfluid beaufschlagt
werden kann, um den Stempel zu rauben.
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Wie
die Figur zeigt, ist das Stempelventil 16 in einem Ventilgehäuse 32 angeordnet,
an das ein weiteres Gehäuse 34 angeflanscht
ist, in dem sich die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Setzen von Stempeln
mit erhöhtem
Druck befindet. Die Vorrichtung weist einen Eingang 40 auf,
der in Fluidverbindung mit dem Eingang 20 des Stempelventils 16 steht,
sowie einen Ausgang 42, der in Fluidverbindung mit dem
Ausgang 24 des Stempelventils 16 steht. Zwischen
dem Eingang 40 und dem Ausgang 42 ist ein Kolbenzylinder 44 angeordnet,
der eingangsseitig einen Ringraum 46 mit größerer Fläche und
ausgangsseitig einen Ringraum 48 mit kleinerer Fläche aufweist,
d.h. es handelt sich um einen Übersetzungskolbenzylinder.
Der Arbeitskolben 50 des Kolbenzylinders 44 ist
mit Hilfe einer Feder 52 in Richtung des Eingangs 40 vorgespannt.
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Zwischen
den beiden Ringräumen 46 und 48 ist
ein Bypass-Rückschlagventil 54 vorgesehen,
das in dem Arbeitskolben 50 angeordnet ist und das in Richtung
des Eingangs 40 sperrt. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
ist die Feder 52 als Gasdruckfeder ausgebildet.
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Zwischen
dem Kolbenzylinder 44 und dem Ausgang 42 der Vorrichtung
ist weiter ein Rückschlagventil 56 angeordnet,
das in Richtung des Eingangs 40 sperrt.
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Schließlich ist
an den Ausgang 42 der Vorrichtung ein Drucksensor 60 angeschlossen,
der mit der elektrohydraulischen Steuerung in Verbindung steht.
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Nachfolgend
wird die Funktionsweise der vorstehend beschriebenen Vorrichtung
beschrieben:
Zum Setzen des Stempels 10 wird über die
elektrohydraulische Steuerung der Eingang 20 des Stempelventils 16 mit
Setzdruck in Höhe
von z.B. etwa 320 bar beaufschlagt, so dass der Stempel 10 gesetzt wird.
Nachdem der Drucksensor 60 keinen wesentlichen Anstieg
des Druckes mehr registriert, wird dieser Vorgang unterbrochen,
d.h. der Eingang 22 des Stempelventils 16 wird
mit dem Rücklauf
verbunden. Hierdurch schließt
das Rückschlagventil 18 des Stempelventils 16 sowie
das Rückschlagventil 56 der Vorrichtung.
Da anschließend
der Druck im Ringraum 46 abfällt, drückt die Feder 52 den
Arbeitskolben 50 in Richtung des Eingangs, wobei Druckfluid über das
Bypassventil 54 in Richtung des Ringraums 48 mit
kleinerer Fläche
strömt.
Dies geschieht so lange, bis der Arbeitskolben 50 seine
untere Position erreicht hat.
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Wenn
anschließend
erneut Setzdruck auf den Eingang 20 bzw. 40 gegeben
wird, öffnet
das Rückschlagventil 18 nicht,
sondern der Arbeitskolben 50 bewegt sich in Richtung des
Ausgangs 42 und macht einen Pumphub. Kommt auch hier die
Druckerhöhung
wieder zum Stillstand, bevor der gewünschte Druck erreicht ist,
kann der Vorgang wiederholt werden.
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Aus
der vorstehenden Beschreibung wird deutlich, dass bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
zum Setzen eines Stempels mit erhöhtem Druck eine Betätigung des
Kolbenzylinders auf einfachste Weise dadurch erfolgt, dass das Stempelsetzventil 18 zeitlich
beabstandet mit Setzdruck beaufschlagt wird. Hierbei müssen keinerlei
weitere Ventile vorgesehen oder elektrisch angesteuert werden. Es
ist völlig
ausreichend, dass das Stempelsetzventil in zeitlichen Abständen mit
Setzdruck beaufschlagt und wieder entlastet wird, so dass der Arbeitskolben
des Kolbenzylinders einen vollständigen
Pumphub durchführen
kann.
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Zum
Rauben des Stempels 10 wird die Leitung 30 mit
Druck beaufschlagt, wodurch das Rückschlagventil 18 entsperrt
wird und Druckfluid aus dem Kolbenraum des Stempel 10 zurückströmen kann.
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Nachdem
die Ansteuerung für
den in der Figur dargestellten rechten Stempel identisch zu der vorstehend
beschriebenen ausgebildet ist, wird diese nicht nochmals detailliert
beschrieben.
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- 10
- Stempel
- 12
- kolbenseitiger
Anschluss
- 14
- ringseitiger
Anschluss
- 16
- Stempelventil
- 18
- entsperrbares
Rückschlagventil
- 20
- Eingang
- 22
- Absperrhahn
- 24
- Ausgang
- 26
- Überdruckventil
- 28
- Steuerkanal
- 30
- Leitung
- 32
- Gehäuse
- 34
- Gehäuse
- 40
- Eingang
- 42
- Ausgang
- 44
- Kolbenzylinder
- 46
- Ringraum
mit größerer Fläche
- 48
- Ringraum
mit kleinerer Fläche
- 50
- Arbeitskolben
- 52
- Feder
- 54
- Bypass-Rückschlagventil
- 56
- Rückschlagventil
- 60
- Drucksensor