DE1078516B

DE1078516B - Nachgiebiger hydraulischer Grubenstempel

Info

Publication number: DE1078516B
Application number: DEN12505A
Authority: DE
Inventors: Friedrich Kaempken; Hermann Koppers; Oskar Noe; Wolfgang Reiners
Original assignee: BWG Bergwerk und Walzwerk Maschinenbau GmbH
Current assignee: BWG Bergwerk und Walzwerk Maschinenbau GmbH
Priority date: 1956-07-17
Filing date: 1956-07-17
Publication date: 1960-03-31

Description

Nachgiebiger hydraulischer Grubenstempel Die Hauptpatentanmeldung befaßt sich mit der Verbesserung nachgiebiger hydraulischer Grubenstempel, wobei unter anderem vorgesehen wird, daß das zu diesen Stempeln notwendige Überdruckventil von zwei Einzelüberdruckventilen mit unterschiedlichen Durchströmquerschnitten gebildet wird.
Die Erfindung bezieht sich auf einen nachgiebigen hydraulischen Grubenstempel dieser Art und besteht im wesentlichen darin, daß das Überdruckventil mit dem kleineren Querschnitt für den geringeren Überströmdruck und das Überdruckventil mit dem größeren Querschnitt für den höheren Überströmdruck ausgelegt ist.
Diese erfindungsgemäße Maßnahme hat vor allem die Bedeutung, daß für die betriebsüblichen langsamen Einsinkbewegungen, die ein häufiges Entlasten des Stempels erfordern, nur das Ventil mit dem kleinen Durchströmquerschnitt wirksam. zu werden braucht. Mit diesem kleinen Ventil lassen sich die hohen Betriebsdrücke eines hydraulischen Stempels ani besten beherrschen, und es ist auch ein gutes Dichthalten bei längerer Betriebszeit zu erreichen. Erst wenn besonders schnelle Einsinkbewegungen notwendig werden, wie dies z. B. bei unvorhergesehenen Ereignissen, wie Gebirgsschlägen, der Fall ist, tritt nach einer gewissen Drucksteigerung das große Ventil in Tätigkeit, wenn das kleine Ventil den Überdruck allein nicht mehr schnell genug abführen kann. Diese unvorhergehesenen Ereignisse treten seltener ein, dann aber mit einer solchen Gewalt, daß der Stempel zerstört oder zumindest umgeworfen wird. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung vermag sich aber der Stempel auch unvorhergesehenen plötzlichen Be-wegungen und selbst einem Gebirgsschlag anzupassen, weil durch das große Ventil selbsttätig ein großer Querschnitt freigegeben wird. Da diese notwendigen schnellen Bewegungen nur selten auftreten und daher das große Ventil auch nur selten unter dem hohen Betriebsdruck wirksam zu werden braucht, bleibt es trotz seines großen Querschnittes lange Zeit dicht.
Es sind hydraulische Grubenstempel bekannt, bei denen zwei parallel geschaltete Überdruckventile auf unterschiedlich hohe Drücke ansprechen. Diese Überdruckventile haben jedoch gleich große Querschnitte und haben daher nicht die angegebenen Vorteile. Es sind auch hydraulische Grubenstempel bekannt, bei denen einem Entl ' astungsventil ein zusätzliches kleines Vorventil zugeordnet ist. Dieses kleine Vorventil wird von Hand betätigt" worauf das größere Ventil leichter geöffnet werden kann. Es handelt sich ausschließlich um ein handbetätigtes Ventilsystem und nicht wie bei der Erfindung um zwei Ventile, die selbsttätig vom Überdruck im Druckraum des Stempels wirksam werden. Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung unterscheiden sich die Durchströmquerschnitte der vorgesehenen Überdruckventile um ein Vielfaches, etwal: 50 bis 1: 150, während deren Ansprechdrücke jedoch weniger unterschiedlich sind und in einem Verhältnis von etwa 2:3 stehen. Bei einem Grubenstempel üblicher Größe kann man beispielsweise für das Überdruckventil, das die üblichen Einsinkbewegungen steuert, einen Durchströmquerschnitt von etwa 1 oder 1,5 mm2 wählen und damit bei einem mittleren Betriebsdruck von 200 atü eine Einsinkgeschwindigkeit von ungefähr 1 cm/sec erhalten. Ein Überdruckventil für einen derart geringen Durchströmquerschnitt läßt sich verhältnismäßig einfach fertigen. Außerdem ist ein gutes Dichthalten auch bei häufiger Betätigung ohne weiteres gewährleistet. Das andere Überdruckventil wird hingegen einen Durchströmquerschnitt von etwa 1 bis 11/2 CM2 erhalten und erlaubt damit Einsinkgeschwindigkeiten bis zu 1 m/sec und mehr, also eine Einsinkgeschwindigkeit des Stempels, die auch für schwere Gebirgsschläge genügt. Das Verhältnis der Ansprechdrücke von etwa: 2:3 genügt, um ein Dichthalten auch des Ventils mit dem größeren Durchströmquerschnitt-zu gewährleisten.
Vorteilhaft ist ferner das auf höheren Druck ansprechende, einen größeren Querschnitt freigebende Überdruckventil durch Betätigen von außen, unabhängig von der Druckbelastung, anhebbar. Dieses Überdruckventil dient demnach nicht nur als Sicherheitsventil bei Gebirgsschlag u. dgl., sondern, wie dies an sich bekannt ist, gleichzeitig auch zum Rauben, #vo ebenfalls ein schnelles Einsinken des Stempels erwünscht ist.
Die Erfindung schlägt weiter vor, das auf den höheren Druck ansprechende, einen größeren Querschnitt freigebende überdruckventil als Differential-oder Stufenkolben auszubilden. Die Federbelastung, die im Schließsinne gegen die im Öffnungssinne auftretende Differenzwirkung arbeitet, kann dann gering gehalten werden. Hierbei empfiehlt sich, das auf geringeren Druck ansprechende, einen kleineren Querschnitt freigebende, vorzugsweise als Kugelventil ausgebildete Überdruckventil an den Raum zwischen den Kolbenstufen des anderen Ventils anzuschließen.
Nach der Erfindung kann ferner das auf geringeren Druck ansprechende, einen kleineren Querschnitt freigebende Überdruckventil mit seiner Belastungsfeder und deren Einstellvorrichtung in den Stufenkolben des anderen überdruckventils eingebaut sein. Außerdem ist vorteilhaft das Ventilgehäuse an die Stempelkopfplatte angebaut oder mit dieser aus einem Stück hergestellt. Dabei können ohne weiteres die Schließkörper beider Überdruckventile in Stempellängsachse mit Einstellvorrichtungen oben und einer gemeinsamen Verschlußkappe an der Stempelkopfplatte ineinander angeordnet sein. Dem unteren Ende des Schließkörpers des auf einen höheren Druck ansprechenden, einen größeren Querschnitt freigebenden Überdruckventils kann ein von außen bewegbarer Drehbolzen mit Steuerflächen derart zugeordnet sein, daß das Überdruckventil wahlweise gelüftet und so der Stempel wahlweise entlastet werden kann.
Nach einem weiteren Erfindungsvorschlag wird einem Überdruckventil eine Drosselstelle vorgeschaltet. Der Strömungsdruck wird damit gedrosselt und das Überdruckventil schneller wieder geschlossen, sobald der Überdruck abgebaut ist. Die gleiche Wirkung kann auch erreicht werden, wenn die Drosselstelle dem Überdruckventil nachgeschaltet ist. Die Wirkung wird verstärkt, wenn sowohl eine Drosselstelle vor- als auch eine solche nachgeschaltet ist. Im gleichen Sinne wirken die weiteren Maßnahmen, eine vorgeschaltete Drosselstelle zum Durchströmquerschnitt des Überdruckventils hin vorzugsweisekonisch zu erweitern, den Querchnitt der Drosselstelle kleiner zu halten als den Durchströmquerschnitt des Überdruckventils, den die Drosselstelle verlassenden Flüssigkeitsstrom umzulenken, die Überdruckventile an eine gemeinsame Druckleitung anzuschließen, wobei die vorgeschaltete Drosselstelle in einer zu einem der Überdruckventile führenden Nebenleitung liegt, und schließlich die Schließkörper der Überdruckventile nach dem Abheben von ihren zugehörigen Durchströmquerschnitten rückseitig vom Strömungsdruck zu beaufschlagen.
In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele nach der Erfindung schematisch, größtenteils im Schnitt, mit den Fig. 1 und 2 dargestellt.
Mit 1 ist der Oberstempel bezeichnet, der in seinem Innern einen Druckmittelvorratsraum 2 hat. Mit 3 ist ein Druckrohr bezeichnet, welches von dem Ventilgehäuse 4 zu dem nicht näher dargestellten Druckratim im Unterstempel führt. Dieses alles ist bekannt. Bei der Bauweise nach Fig. 1 besteht das Ventilgehäuse 4 mit dem Stempelkopf aus einem Stück. Es ist mit einer Längsbohrung 5 versehen, dem Ventilsitz 6, dem Druckraum 7 und einer verengten Führung 8 für den Differentialkolben 9, 10. 9 ist dabei der Ventilschlfeßkörper. Die Belastungsfeder ist mit 11 bezeichnet, 12 ist eine Einstellschraube. Die Bohrung 5 ist über weitere Bohrungen 13, 14 mit dem Vorratsraum 2 verbunden.
In den Druckraum 7 gelangt die in dem nicht dargestellten Unterstempel befindliche Druckflüssigkeit über die Leitungen 3 und 14. Mit 15 ist eine sich zum Kugelventil 16 erweiternde Drosselbohrung bezeichnet, mit 17 eine Belastungsfeder und mit 18 deren Einstellschraube. Eine Querbohrung 19 hinter der Kugel 16 stellt die Verbindung mit dem Vorratsraum 2 her.
Mit 20 ist das ballig ausgebildete Ende des Differentialkolbens 9, 10 bezeichnet, dem ein Drehbolzen 21 mit einer oder mehreren Steuerflächen 22 zugeordnet ist. je nach Stellung des Drehbolzens und damit seiner Steuerflächen wird der Differentialkolben ganz unabhängig von dem herrschenden Druck geöffnet oder nicht, so daß er jederzeit wahlweise als Entlastungs- oder Raubventil zum schnellen Einsinken des Oberstempels benutzt werden kann.
Die Wirkungsweise ist die, daß bei den üblichen Entlastungen durch das mehr oder weniger langsam absinkende Hangende oder auch quellende Liegende die Druckflüssigkeit aus dem unteren Druckraum über die Leitungen 3 und 14 in den Druckraum 7 gelangt. Übersteigt dieser Druck den eingestellten Druck des Ventils 16, 17, so wird die Kugel von ihrem Sitz abgehoben, bis der Druck so weit abgesunken ist, daß die Kugel 16 wieder schließt. Das Ventil 9, 10 bleibt von diesem Vorgang unberührt. Wächst jedoch die Stempelauflast so schnell, daß durch die Drosselbohrung 19 die Druckflüssigkeit nicht schnell genug entweichen kann, findet eine Drucksteigung in dein Raum 7 statt, so daß der Ventilkörper 9 von seinem Sitz selbst abgehoben wird und nun den vielfach größeren Querschnitt freigibt, der ein plötzliches Zusammens2ken des Stempels erlaubt, so daß selbst bei Gebirgsschlägen der Stempel nicht zerstört wird. Zum Rauben wird durch Drehen des Bolzens 21 der Ventilkörper 9 ebenfalls von seinem Sitz 6 abgehoben und damit ein schnelles Einsinken des Oberstempels erreicht.

Claims

PATENTANSPRÜCHE- 1 Nachgiebiger hydraulischer Grubenstempel mit mehreren parallel geschalteten, auf unterschiedlich hohe Drücke ansprechenden überdruckventilen, die nach Patentanmeldung N 12293 VI / 5 c unterschiedlich große Durchströmquerschnitte aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß das Überdruckventil (16) mit dem kleineren Querschnitt für den geringeren Überströradruck und das Überdruckventil (9) mit dem größeren Querschnitt für den höheren Überströradruck. ausgelegt ist.
2. Grubenstempel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchströmquerschnitte der einzelnen Überdruckventile (9, 16) sich um ein Vielfaches, etwa 1: 50 bis 1. 150, unterscheiden, wobei die Ansprechdrücke jedoch weniger unterschiedlich sind und in einem Verhältnis von etwa 2:3 stehen. 3. Grubenstempel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das auf höheren Druck ansprechende, einen größeren Querschnitt freigebende überdruckventil (9) durch Betätigung von außen unabhängig von der Druckbelastung anhebbar ist, wie es bei Überdruckventilen, die gleichzeitig Entlastungs- oder Raubventile sind, bekannt ist. 4. Grubenstempel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das auf höheren Druck ansprechende, einen größeren Querschnitt freigebende Überdruckventil als an sich bekannter Differential- oder Stufenkolben (9, 10) ausgebildet und mit einer im Schließsinne gegen die im Öffnungssinne auftretende Differenzwirkung wirkenden Federbelastung versehen ist, während das auf geringen Druck ansprechende, einen kleineren Querschnitt freigebende, vorzugsweise als Kugelventil ausgebildete Überdruckventil (16) an den Raum (7) zwischen den Kolbenstufen (9) und (10) des anderen Überdruckventils (9, 10) angeschlossen ist. 5. Grubenstempel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet daß das auf geringeren Druck ansprechende, einen kleineren Ouerschnitt freigebende Überdruckventit (16) mit seiner Belastungsfeder (17) und deren Einstellvorrichtung (18) in den Stufenkolben des anderen überdruckventils (9, 10) eingebaut ist. 6. Grubenstempel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß das Ventilgehäuse (4) an die Stempelkopfplatte angebaut ist oder mit dieser aus einem Stück besteht. 7. Grubenstempel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet daß die Schließkörper beider überdruckventile (9, 16) in Stempellängsachse mit Einstellvorrichtungen oben und gemeinsamer Verschlußklappe (12) an der Stempelkopfplatte in-einander angeordnet sind. 8. Grubenstempel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem unteren Ende (20) des Schließkörpers (10) des auf einen höheren Druck ansprechenden, einen größeren Querschnitt freigebenden Überdruckventils (9) ein von außen bewegbarer Drehbolzen (21) mit Steuerflächen (22) derart zugeordnet ist, daß das überdruckventil (9) wahlweise gelüftet und so der Stempel wahlweise entlastet werden kann. 9. Grubenstempel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einem Überdruckventil (16) eine Drosselstelle (15, 19) vor- und/oder nachgeschaltet ist. 10. Grubenstempel nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß sich eine vorgeschaltete Drosselstelle (15) zum Durchströmquerschnitt des Überdruckventils (16) hin vorzugsweise konisch erweitert. 11. Grubenstempel nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Drosselstelle (15, 19) kleiner ist als der Durchströrnquerschnitt des Überdruckventils (16). 12. Grubenstempel nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine Umlenkung des die Drosselstelle (15) verlassenden Flüssigkeitsstromes. 13. Grubenstempel nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Überdruckventile (9, 16) an eine gemeinsame Druckleitung (14) angeschlossen sind, wobei die vorgeschaltete Drosselstelle (15) in einer zu einem der überdruckventile (16) führenden Nebenleitung liegt. 14. Grubenstempel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schließkörper der Überdruckventile (9, 16) nach dem Abheben von ihren zugehörigen Dur ' chströmquerschnitten rückseitig vom Strömungsdruck beaufschlagt sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 928 945, 922 525, 872 192, 872 191, 621526; deutsche Auslegesehrift Nr. 1000 315.