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Hydraulischer Stempelausbau Die Erfindung betrifft einen im Langfrontbau
maschinell vorrückenden hydraulischen Stempelausbau mit geschlossenem hydraulischem
System, bei welchem mehrere hydraulische Stempel, die von einer Pumpe gespeist werden
und ein Sicherheitsventil zur Entlastung der Stempeldruckräume bei Überbelastung
aufweisen, an Druckmittelleitungen angeschlossen sind, die zum Zufluß und Rückfluß
der Druckflüssigkeit dienen.
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Bekannt ist ein hydraulischer Stempelausbau, bei dem die Stempel von
einer zentral aufgestellten Pumpe mit Druckflüssigkeit versorgt werden. Die Stempel
sind zu diesem Zweck über eine längs durch den Streb verlegte Druckmittelleitung
an die Pumpe angeschlossen. Zur Entlastung der Stempel sind an diesen Abflußöffnungen
angeordnet, aus denen die Druckflüssigkeit beim Öffnen eines Raubventils frei in
den Streb austritt.
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Wenn andererseits im sogenannten geschlossenen hydraulischen System
gearbeitet werden soll, wie dies beispielsweise für maschinell rückbare Ausbaurahmen
oder kastenförmige Ausbaugestelle bekannt ist, so müssen die Stempel mit ihren Abflußöffnungen
an eine gemeinsame Niederdruckleitung angeschlossen werden, die mit der Saugseite
der Pumpe in Verbindung steht. Das hydraulische System umfaßt in diesem Fall somit
insgesamt zwei längs durch den Streb verlegte Druckmittelleitungen, von denen die
eine als Zuflußleitung und die andere als Rückflußleitung für die Druckflüssigkeit
dient.
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Die Erfindung bezweckt, einen Stempelausbau mit geschlossenem hydraulischem
System zu verbessern, insbesondere den hydraulischen Teil eines solchen Ausbaus
zu vereinfachen und die Betriebssicherheit des Hydraulikausbaus zu erhöhen.
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Gemäß der Erfindung sind die Stempel nur an eine einzige, in wechselnder
Folge als Zufluß- und Rückflußleitung dienende Druckmittelleitung angeschlossen.
Zur Zu- und Rückleitung der Druckflüssigkeit durch diese Druckmittelleitung sind
hierbei Setz- und Löseventile vorgesehen, die erfindungsgemäß durch eine vom Druck
in der Druckmittelleitung beeinflußte Steuervorrichtung gesteuert werden. Vorzugsweise
weist die Steuervorrichtung einen Betätigungskolben auf, der bei Unterdruck in der
Druckmittelleitung ein als Rückschlagventil ausgebildetes Löseventil öffnet.
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Dadurch, daß der Ausbau gemäß der Erfindung für die Zuleitung und
für die Rückleitung der Druckflüssigkeit nur eine einzige Druckmittelleitung benötigt,
wird die gesamte hydraulische Anlage wesentlich vereinfacht. Da mit Fortfall der
zweiten Druckmittelleitung auch besondere Anschlußorgane an den einzelnen Stempeln
für diese Leitung entfallen, werden die außerordentlich hohen Anlagekosten derartiger
hydraulischer Anlagen herabgesetzt. Von entscheidendem Vorteil ist dabei aber, daß
durch den Fortfall der Druckmittelleitung die Störungsanfälligkeit des gesamten
hydraulischen Systems, insbesondere die Gefahr der Leitungsbrüche wesentlich vermindert
wird.
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Die Erfindung schafft darüber hinaus die Möglichkeit, den gesamten
Ausbau eines Abbaubetriebspunkts von einer oder auch von mehreren Zentralstellen
aus zu steuern. Insbesondere in diesem Fall kann es zweckmäßig sein, an die genannte
Druckmittelleitung der Stempel auch die Rückzylinder für den Ausbau anzuschließen.
Das Setzventil des Stempelausbaus ist dabei vorzugsweise so ausgebildet, daß es
die Druckflüssigkeit erst bei einem Druck in den Stempel einläßt, der oberhalb des
Drucks liegt, mit dem der Rückzylinder betätigt wird. Es wird hierdurch erreicht,
daß das Setzen des Stempels mit Sicherheit erst dann erfolgt, wenn der Rückvorgang
abgeschlossen ist.
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Es kann auch eine Anordnung zweckmäßig sein, bei der die Druckmittelleitung
als ein vom Rückzylinder angetriebenes, die Rückkraft auf den Ausbau übertragendes
hin- und hergehendes Zugmittel ausgebildet ist. In diesem Fall muß der Stempelausbau
natürlich in einer solchen Weise mit der Druckmittelleitung verbunden sein, daß
bei der Hubbewegung des maschinell angetriebenen Zugmittels eine Verschiebung des
Ausbaus in Verhiebrichtung erfolgt.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung an Hand eines Ausführunsgsbeispiels
näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 einen Stempelfuß mit einer Steuervorrichtung
gemäß der Erfindung, F i g. 2 und 2 a schematisch das hydraulische System gemäß
der Erfindung, wobei die Stempel zu einzelnen Stempelgruppen zusammengefaßt sind,
F i g. 3 schematisch eine weitere Ausführungsform des hydraulischen Systems in Verbindung
mit einer Rückvorrichtung gemäß der Erfindung.
Am oder im Fuß eines
aus einem Außenstempel 1
und einem Innenstempel 2 bestehenden hydraulischen
Grubenstempels 3 sind ein aus einer Kugel 4 und einer Feder 5 bestehendes Sicherheitsventil
6 und ein ebenfalls aus einer Kugel ? und einer Feder 8 bestehendes, zum Setzen
und Rauben des Stempels dienendes Rückschlagventil9 angeordnet. Dem Rückschlagventil9
ist eine Steuervorrichtung zugeordnet, die aus einem Betätigungskolben
11 besteht, der in dem Gehäuse 10 der Steuervorrichtung verschiebbar
ist. Der Betätigungskolben 11 liegt an einer Anschlagkante 12 des Gehäuses
an. Er trägt an der dem Rückschlagventil zugewandten Seite einen Stößel
13. Auf der gegenüberliegenden Seite wird er von einer Feder 14 beaufschlagt,
die sich rückseitig an der Wandung des Gehäuses 10 abstützt. Die durch den
Betätigungskolben 11 in dem Gehäuse abgeteilte Kammer 15 ist zusammen mit
dem Ventil 6 an eine im Streb verlegte Druckmittelleitung 16 einer
Pumpe angeschlossen, die zweckmäßig an zentraler Stelle aufgestellt ist. Die Kammer
17 auf der Rückseite des Betätigungskolbens 11 steht mittels einer
Öffnung 18 mit der Außenluft in ständiger Verbindung.
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Die Anordnung gemäß F i g. 1 bezieht sich auf einen Zustand, bei dem
der Druck in der Druckmittelleitung 16 unterhalb desjenigen Druckes liegt,
der erforderlich ist, um das Rückschlagventil9 zu öffnen und damit der Druckflüssigkeit
den Weg in den Stempeldruckraum freizugeben. Nimmt der Druck in der Leitung
16 und damit auch in der Kammer 15 der Steuervorrichtung ab, so kann
sich der Betätigungskolben 11 unter Einwirkung der Feder 14 zunächst
etwas nach rechts bewegen, und zwar so weit, bis der Stößel 13 die Kugel
7 berührt. Der auf die Kugel 7 wirkende hydraulische Druck im Zylinderraum
3 des aufgelasteten Stempels ist zusammen mit der Vorspannkraft der Ventilfeder
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größer als die von der Feder 14 herrührende Kraft am Stößel
13. Die Federn 8 und 14 sowie der Betätigungskolben
11 sind so bemessen, daß bei einer Absenkung des Drucks in der Druckmittelleitung
16 unter den Druck der Außenluft der am Betätigungskolben 11 entstehende
Differenzdruck die Kraft am Stößel 13 größer werden läßt als die Summe der
genannten, in der Ventilkugel ? wirkenden Gegenkräfte. Das Rückschlagventil9 wird
jetzt aufgestoßen und damit der im Stempeldruckraum 3 bestehende hohe Auflastungsdruck
abgebaut, d. h. der Stempel geraubt. Bei diesem Vorgang fließt die Druckflüssigkeit
über das Rückschlagventil 9 in die Stempelleitung 16 ab.
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Um den gelösten Stempel nach dem Rückvorgang wieder zu setzen, muß
der Druck in der Leitung 16
so weit erhöht werden, daß er die Kraft der Ventilfeder
8 des Überdruckventils überwindet. Erst oberhalb dieses Drucks kann die von
der Pumpe geförderte Druckflüssigkeit von der Leitung 16 in den Stempeldruckraum
3 fließen.
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Das Rückschlagventil6, das ebenfalls an die Druckmitte'Ileitung
16 angeschlossen ist, hat die Funktion eines Überlastventils, welches den
Druck im Stempeldruckraum 3 auf einen vorbestimmten Maximalwert begrenzt.
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In F i g. 2 ist eine Vielzahl der Stempel gemäß F i g. 1 in der Anordnung
innerhalb eines Abbaubetriebspunkts schematisch angedeutet. Die Stempel
19 sind zu zwei Stempelgruppen zusammengefaßt, wobei die Stempel mit den
ungeradzahligen Ordnungsnummern 1, 111, V usw. die erste Stempelgruppe und die Stempel
mit den geradzahligen Ordnungsnummern II, IV, VI usw. die zweite Stempelgruppe bilden.
Die geradzahlige Stempelgruppe ist mit den Leitungen 16 (F i g. 1) an eine längs
durch den Streb verlegte Leitung 21 angeschlossen, in der ein Vierwegehahn
20 liegt. Vom Vierwegehahn 20 führen eine Saug- und eine Druckleitung
zu einer von einem Motor 22 über eine Kupplung 23 angetriebenen Pumpe
24 sowie eine Leitung zu einem Vorratsbehälter 25.
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Bei Inbetriebsetzen der Pumpe 24 entsteht bei der in F i g.
2 dargestellten Schaltstellung des Vierwegehahns 20 in der Leitung 21 ein Unterdruck.
Hierauf sprechen die Betätigungskolben 11 (F i g. 1) der an die Leitung 21
angeschlossenen Stempel 19 an und lösen die Stempel der geradzahligen Gruppe vom
Hangenden. Nunmehr kann eine (nicht dargestellte) Rückvorrichtung in Betrieb gesetzt
werden, die die Stempel der geradzahligen Gruppe, gegebenenfalls an den unter Last
befindlichen Stempeln der ungeradzahligen Gruppe abstützend, um einen Schritt vorrückt.
Nach diesem Rückvorgang wird der Vierwegehahn in die Schaltstellung gemäß F i g.
2 a eingeschaltet. Die Pumpe 24 saugt jetzt aus dem Vorratsbehälter 25 an
und erzeugt in der Leitung 21 einen Förderdruck, unter dessen Einwirkung die Rückschlagventile
9 (F i g. 1) der vorgerückten Stempel 19 öffnen, so daß die Stempel wieder
gesetzt werden.
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Die Stempel 19 der ungeradzahligen Gruppe sind an einer (nicht gezeichneten)
Leitungs- und Pumpenanordnung angeschlossen, die der Leitungs-und Pumpenanordnung
der geradzahligen Stempelgruppe entspricht. Es wird auf diese Weise sichergestellt,
daß bei Ausfall einer Stempelgruppe, beispielsweise durch Fehler im hydraulischen
System, jeweils zumindest noch eine weitere Stempelgruppe für die Abstützung des
Hangenden zur Verfügung steht.
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Für das Rücken des Ausbaus können Rückvorrichtungen der bekannten
Bauarten Verwendung finden. Beispielsweise können Rückzylinder verwendet werden,
die ebenfalls an die Druckmittelleitung 21 angeschlossen werden. Die Rückzylinder
müssen jedoch in diesem Fall so ausgelegt sein, daß sie bei verhältnismäßig niedrigem
Flüssigkeitsdruck arbeiten. Die Anordnung wird dabei derart getroffen, daß bei der
Vierwegehahnstellung gemäß F i g. 2 a nach Inbetriebsetzen der Pumpe 24 zunächst
ein Druck in der Leitung 21 erzeugt wird, der ausreicht, um die Rückzylinder in
Funktion zu setzen, der jedoch andererseits zu niedrig ist, um die Setzventile der
Stempel 19 zu öffnen und damit die Stempel zu setzen.
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F i g. 3 zeigt eine Anordnung, bei der die längs durch den Streb verlegten
Druckmittelleitungen zugleich als Zugmittel für eine Rückvorrichtung dienen. Die
durch den Streb verlegten Druckmittelleitungen sind auf ihrer Länge in einzelne
Abschnitte unterteilt, um eine größere Anzahl selbständiger hydraulischer Systeme
zu bilden. Die Druckmittelleitungen bestehen jeweils aus einer Doppelleitung 26,
deren beide Leitungsadern mechanisch fest miteinander verbupden sind. Die beiden
Vorrückgruppen I, 111, V usw. und 1I, IV, VI usw. sind mit ihren Stempeln
19 jeweils an eine der beiden Leitungsadern der Doppelleitung 26 angeschlossen.
Wie
erwähnt, ist die Doppelleitung 26 der Teil einer längs durch den Streb hindurchgeführten,
in einzelne Abschnitte unterteilten Druckmittelleitung. An jeder Stoßstelle der
Einzelabschnitte ist ein Verbindungspunkt 27 am Ausbau derart befestigt, daß sich
an ihrs die an den Enden der Doppelleitung 26 angeordneten Rückzylinder 28 und 29
abstützen können. Die an dem Ausbau angeordneten und mit dem Ausbau vorrückenden
Verbindungspunkte 27 sind zugleich Kupplungsstellen für Rückzylinder 30 und 31,
die zu den in Streblängsrichtung folgenden hydraulischen Systemen gehören.
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Jeder Rückzylinder weist einen Kolben 32 mit einer Kolbenstange 33
auf, die mit Bohrungen versehen ist, von denen die eine von dem äußeren Ende der
Kolbenstange in die Zylinderkammer 34 und die andere von dem äußeren Ende in die
Zylinderkammer 35 führt. Am Ende der Kolbenstange sitzt ein Dreiwegehahn 36, an
den eine der beiden Leitungsadern der Doppelleitung 26 angeschlossen ist. Von den
Rückzylindern 28 und 29 führen Leitungen zu den Vierwegehähnen 37 und 38 und von
dort Leitungen zu einem Dreiwegehahn 39 und zu einem Vorratsbehälter 40.
An dem Dreiwegehahn 39 ist eine Pumpe 41 angeschlossen, die über eine Kupplung
42 von einem Motor 43 angetrieben wird.
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Zum Vorrücken der Stempel 19 der geradzahligen Gruppe II, IV, VI usw.
werden die im Bild oben dargestellten Ventile 36, 38 und 39 in die gezeichnete Stellung
gebracht. Beim Inbetriebsetzen der Pumpe 41 entsteht in der Kammer 34 des Rückzylinders
28 ein Unterdruck. In zuvor beschriebener Weise werden dadurch die Stempel der geradzahligen
Gruppe vom Hangenden gelöst. Es entsteht dann in der Kammer 35 des Rückzylinders
28 ein Überdruck, der über die Kolbenstange 33 und den Hahn 36 die Doppelleitung
26 im Bild nach oben zieht und dabei die Stempel 19 der geradzahligen Stempelgruppe,
beispielsweise über Winkelhebel, in Verhiebrichtung um das gewünschte Schrittmaß
vorrückt. Damit die Bewegungen nicht durch die Stempelleitungen 16 behindert werden,
sind diese zweckmäßig flexibel als Schläuche ausgebildet.
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Der auf diese Weise bewirkte Vorrückschritt ist beendet, wenn der
Kolben 32 des Rückzylinders 28 die in F i g. 3 gestrichelt dargestellte Stellung
erreicht hat. In der Endlage ist der Kolben 32 an einen nicht gezeichneten Anschlag
herangefahren. Die Pumpe fördert weiter und erhöht den Druck in der Zylinderkammer
35 des Rückzylinders 28 so lange, bis die den einzelnen Stempeln zugeordneten Steuervorrichtungen
gemäß F i g. 1 ansprechen und über die Leitungen 26 und 16 zufließende Druckflüssigkeit
über die Rückschlagventile 9 in die Stempeldruckräume fließt, so daß die Stempel
wieder gesetzt werden. Bei dem Anschlag bzw. vor dem Anschlag des Kolbens 32 des
Rückzylinders 28 wurde zunächst der Dreiwegehahn 36 umgestellt, um die Leitungsadern
der Doppelleitung 26 mit der Rückzylinderkammer 35 zu verbinden.
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Während der Hubbewegung der Doppelleitung 26 wandert der Kolben 32
des gegenüberliegenden Rückzylinders 29 zwangläufig mit. Er kann dabei durch Inbetriebsetzen
der ihm zugeordneten Pumpe 41 bei der gezeichneten Stellung der Hähne schiebend
wirken. Er kann aber auch geschleppt werden. Das Rauben, Rücken und Setzen der ungeradzahligen
Stempelgruppe I, III, V usw. erfolgt sinngemäß mit Hilfe der in F i g. 3 unten dargestellten
Pumpen- und Rückvorrichtung, wobei der Rückvorgang diesmal .durch die gegenläufig
gerichtete Hubbewegung der Doppelleitung 26 bewirkt wird.
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Es kann zweckmäßig sein, die Anordnung derart zu treffen, daß beim
Vorrücken die gelösten Stempel mit dem Hangenden in Berührung bleiben. Um dies zu
erreichen, werden beispielsweise an Stelle des Verbindungskanals zwischen der Kammer
15 und der Stempelleitung 16 (F i g. 1) zwei umgekehrt zueinander wirkende (nicht
dargestellte) Rückschlagventile vorgesehen. Das eine dieser Ventile dient dabei
nur zur Sperrung des Rückflusses, damit das andere Ventil beim Rückfluß der Druckflüssigkeit
in die Leitung 16 seine Funktion erfüllen kann. Dieses andere Ventil besitzt eine
Feder, die so bemessen ist, daß zwar die Hangendlast die Federkraft überwindet,
nicht jedoch das Gewicht des Innenstempels und das Gewicht der von ihm getragenen
Rahmenteile. Würde diese Vorkehrung nicht getroffen, so würden sich beim Vorrückweg
die Stempel so lange entleeren, bis der obere Dreiwegehahn 36 umgeschaltet wird.
Man kann den Hahn natürlich sofort nach dem Lösen der Stempel umschalten. Damit
wird die Ausbauarbeit jedoch in hohem Maße von der Sorgfalt und Zuverlässigkeit
des Bedienungsmannes abhängig. Dieser Nachteil wird durch die beiden obengenannten
Rückschlagventile vermieden.