DE10357958B4 - Hydraulisches Ventil - Google Patents

Abstract

Hydraulisches Ventil, welches durch einen Elektromagneten (Magnetspule 2) gesteuert wird, welcher sowohl in einen Steuerstromkreis als auch einen Kurzschluss-Stromkreis (9) einschließbar ist, wobei durch einen Schalter (3) zum Öffnen oder Schließen des Steuerstromkreises der Steuerstromkreis geöffnet oder durch Schließen auf maximale Erregung des Elektromagneten (Magnetspule 2) geschaltet wird und wobei durch eine aus Widerstand (Referenzwiderstand 6) und Überwachungsgerät bestehende Einrichtung zur Ermittlung des in dem Steuerstromkreis fließenden Stroms ein Schalter (8) des Kurzschluss-Stromkreises (9) betätigbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalter (8) des Kurzschluss-Stromkreises (9) betätigbar ist bei Abfall des in dem Steuerstromkreis fließenden Stroms unter einen in das Überwachungsgerät eingegebenen Schwellwert, wodurch eine vollständige Deaktivierung der Magnetspule (2) erreicht wird.

Description

• Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Ventil nach dem Oberbegriff des Anspruch 1. Dieses Ventil ist durch die Offenlegungsschrift DE 44 31 965 A1 bekannt. Dabei wird der Ventilkolben (Steuerschieber) durch einen Elektromagneten zwischen seiner Öffnungsposition und seiner Schließposition verschoben. Die Magnetspule des Elektromagneten ist zur Stromversorgung in einen Steuerstromkreis eingeschlossen und kann durch einen Schalter nach dem Erreichen eines vorgegebenen Stromwertes des in dem Steuerstromkreis fließenden Stroms in einen dazu parallel geschalteten Kurzschluss-Stromkreis eingeschlossen werden. Durch dieses Umschalten wird der Erregerstrom der Magnetspule auf einen für das Halten des Hydraulikventils ausreichenden Stromwert abgesenkt.
• Es kommen Anwendungen hydraulischer Ventile vor, bei denen große Massen mit hoher Geschwindigkeit durch Anwendung von Hydraulikkräften bewegt und sodann maßgenau positioniert werden müssen. Eine derartige Anwendung ist vor allem die Schreitbewegung der Ausbaueinheiten (Schilde) im Untertagebergbau. Diese Schilde müssen dem Abbau der Kohlefront sehr schnell folgen, ohne dabei mit der Abbaumaschine und der abgebauten Front des Berges zu kollidieren.
• Die hohen Geschwindigkeiten der Schreitbewegung bedingen einen hohen hydraulischen Durchfluss der die Schreitbewegung bewirkenden Kraftgeber (Zylinder-Kolbeneinheiten) und damit eine starke elektrische Aktivierung der Schaltmagneten. Die starke Aktivierung bedingt andererseits in Folge der hohen Induktivität der elektrischen Magnetspulen eine so geringe Verzögerung des Abfalls der Magnetkraft, dass die Stromabschaltung des Steuerstromkreises des Magneten schon rechtzeitig vor Erreichen des Positionierungsziels erfolgen müßte, um die Abbaueinheiten vor einer schädlichen Kollision zum Stehen zu bringen.
• Aufgabe der Erfindung ist, ein durch Elektromagnet gesteuertes Ventil so auszugestalten, dass hohe Durchflüsse bei hohen Drücken zur Bewegung großer Massen gesteuert werden können und trotzdem eine zielgenaue Positionierung der Massen möglich ist.
• Die Lösung ergibt sich aus dem Anspruch.
• Dabei ist der Schalter (8) zum Schließen des Kurzschluss-Stromkreises (9) und zur vollständige Deaktivierung der Magnetspule (2) betätigbar bei Abfall des in dem Steuerstromkreis fließenden Stroms unter einen in das Überwachungsgerät eingegebenen Schwellwert.
• Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.
• Eine typische Anwendung für Magnetventil nach dieser Erfindung ist in der DE 39 31 282 C2 gezeigt. Dabei handelt es sich um Ventile, die zur Betätigung der Schreitzylinder zum Vorrücken der Ausbaueinheiten dienen. Bei derartigen Ventilen kann der Magnet auf den Steuerschieber des Ventils direkt einwirken. Der Steuerschieber kann jedoch auch hydraulisch vorgesteuert sein, wobei der Magnet auf den Kolben (Vorsteuerschieber) des hydraulischen Vorsteuerventils einwirkt.
• In 1 ist als Detail der Steuerung für die jeweilige Magnetspule der entsprechende Steuerstromkreis der Magnetspule dargestellt.
• Der Steuerstromkreis der Magnetspule wird über Gleichrichter 1 mit Spannung versorgt. Zum Einschalten des Steuerstromkreises für die Magnetspule 2 dient der Schalter 3. Bei der Einstellung des hydraulischen Flusses kann es sich um eine Zweitpunktverstellung zwischen ”offen” und ”geschlossen” handeln; häufig wird jedoch auch eine stetige Verstellung des Durchflusses angewandt, wobei der Grad der Verstellung des Ventilkolbens abhängig ist von der Stromstärke im Steuerstromkreis der aktivierten Magnetspule 2. Der Strom des Steuerstromkreises wird also vor dem Abfall unter den Schwellwert stetig oder in einer oder mehr Stufen gemindert. Dadurch wird – abhängig von dem Einsatzfall – vermieden, dass durch sehr starke Verzögerung zu hohe Massekräfte und Schäden auftreten.
• In dem Ausführungsbeispiel kann durch den Schalter 3 wahlweise der Steuerstromkreis geöffnet oder durch Zuschaltung des Widerstandes 4 auf Stromabsenkung oder auf maximale Erregung der Magnetspule 2 geschaltet werden. Die Schaltung des Schalters 3 geschieht in diesem Ausführungsbeispiel über eine Einschaltverzögerung 5.
• Der Schwellwert des Stromes, bei dem der Kurzschluss der Magnetspule 2 erfolgt, kann 0 sein; d. h., dass in diesem Falle der Kurzschluss der Magnetspule 2 erfolgt, wenn der Steuerstromkreis geöffnet wird. Wenn der Steuerstromkreis nicht geöffnet sondern der Strom wie – gesagt – stetig oder in Stufen herabgesetzt wird, ist durch Strommessung festzustellen, wann der für den Kurzschluss der Magnetspule 2 vorgegebene Mindeststromwert (Schwellwert) erreicht ist.
• Die Strommessung erfolgt in der gezeigten sehr einfachen Ausbildung der Erfindung durch Spannungsüberwachung der Spannung an dem bestimmten Widerstand 6 (Referenzwiderstand) des Steuerstromkreises. Hier wird der Spannungsabfall laufend überwacht. Dieser Spannungsabfall ist proportional zu dem fließenden Strom. In das Überwachungsgerät ist der Schwellwert 7 eingegeben. Wenn die Spannung unter diesen Schwellwert 7 fällt – das kann z. B. beim vollständigen Öffnen des Schalters 3 geschehen – wird durch Schalter 8 der Kurzschluss-Stromkreis 9 der Magnetspule 2 geschlossen. Dadurch erfolgt eine sofortige Deaktivierung der Magnetspule 2, da die Gegeninduktion der Magnetspule, die beim Ausschalten geschieht, durch den Kurzschluss der Magnetspule verhindert wird.
• Dadurch, dass der Schalter 3 auch auf ”Stromabsenkung” durch Zuschalten des Widerstandes 4 in den Stromkreis geschaltet werden kann, kann an der Magnetspule 2 vor der vollständigen Deaktivierung eine mittlere Aktivierung eingestellt werden. Dadurch wird die Verzögerung der hydraulisch bewegten Massen bereits eingeleitet, so dass ohne übermäßige Massenkräfte eine genaue Positionierung der Massen durch Kurzschluss der Magnetspule erfolgen kann.
• Bezugszeichenliste

1

Gleichrichter

2

Magnetspule

3

Schalter

4

Widerstand

5

Einschaltverzögerung

6

Spannungsüberwachung, Messwiderstand

7

Schaltelement

8

Schalter

9

Kurzschluss-Stromkreis

Claims (1)

1. Hydraulisches Ventil, welches durch einen Elektromagneten (Magnetspule 2) gesteuert wird, welcher sowohl in einen Steuerstromkreis als auch einen Kurzschluss-Stromkreis (9) einschließbar ist, wobei durch einen Schalter (3) zum Öffnen oder Schließen des Steuerstromkreises der Steuerstromkreis geöffnet oder durch Schließen auf maximale Erregung des Elektromagneten (Magnetspule 2) geschaltet wird und wobei durch eine aus Widerstand (Referenzwiderstand 6) und Überwachungsgerät bestehende Einrichtung zur Ermittlung des in dem Steuerstromkreis fließenden Stroms ein Schalter (8) des Kurzschluss-Stromkreises (9) betätigbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalter (8) des Kurzschluss-Stromkreises (9) betätigbar ist bei Abfall des in dem Steuerstromkreis fließenden Stroms unter einen in das Überwachungsgerät eingegebenen Schwellwert, wodurch eine vollständige Deaktivierung der Magnetspule (2) erreicht wird.

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