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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Zeitplansteuerung von
hydraulischem Grubenausbau, bei dem jeder Bau aus mehreren untereinander mit einer
Steuerkette verbundenen hydraulischen Einzelaggregaten aufgebaut ist, welche von
einem bauzentralen Schrittschaltwerk in bestimmter Reihenfolge betätigt werden.
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Derartige Einrichtungen müssen einerseits so aufgebaut sein, daß die
Baue in einer bestimmten Reihenfolge betätigt werden, um ein gleichzeitiges Rauben
mehrerer nebeneinanderstehender Baue im Interesse der Sicherung des Hangenden zu
vermeiden, andererseits muß verhindert werden, daß der Ausbau neu freigelegter Hangendflächen
zu lange dauert, weil die Baue nicht häufig genug zum Schreiten freigegeben werden.
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Es ist bereits bekannt, zu diesem Zweck die Baue zu Gruppen zusammenzufassen
und jeden Bau einzeln nach einem Zeitplan anzuwählen. Dadurch kann zwar eine Beschleunigung
der Bauschreitfolge erreicht werden, weil in jeder Gruppe jeweils ein Bau und damit
im gesamten Streb stets mehrere Baue gleichzeitig zum Schreiten gebracht werden
können. Nachteilig ist jedoch der unverhältnismäßig große Aufwand an Steuerleitungen,
der benötigt wird, um die Verbindung zwischen den gruppenzentralen Steuerungen und
den einzelnen Bauen herbeizuführen.
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Es ist auch bekannt, die gruppenzentrale Steuerung der einzelnen Baue
nur anwählen zu lassen und im übrigen die Baue mit einer Folgeschaltung untereinander
zu verbinden. Praktisch handelt es sich hierbei um eine Druckfolgeschaltung, so
daß eine Steuerung nach Druckplan und nach Zeitplan vorliegt. In diesem Falle ergibt
sich die Schwierigkeit, daß das Schreiten jedes Baues von dem ihm in der Druckfolgeschaltung
vorausgehenden Bau abhängt und folglich die Bauschreitfolge wiederum stark verzögert
werden kann. Auch in diesem Falle ist der Aufwand an Steuerleitungen nicht unerheblich.
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Bei leistungsfähigem, modernem Grubenausbau ergeben sich zudem erhebliche
Arbeitsdrücke und Arbeitsmengen des hydraulischen Mediums, die in Druckfolgeschaltungen
nicht gut beherrscht werden können. Viele Verknüpfungsleitungen erweisen sich im
übrigen als eine Quelle für Betriebsstörungen im rauhen Grubenbetrieb. Die Folge
ist eine erhebliche Verminderung der Grubensicherheit, die gerade durch die mit
den Steuereinrichtungen erstrebte Automatisierung des hydraulischen Grubenausbaus
verbessert werden soll.
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Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, eine reine Zeitplansteuerung
zu schaffen, die mit einer erheblich verminderten Anzahl von Leitungen auskommt.
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Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß der Erfindung dadurch, daß
die Baue in an sich bekannter Weise zu Gruppen zusammengefaßt sind, und den Antrieben
der bauzentralen Schrittschaltwerke ein gruppenzentrales Schrittschaltwerk zugeordnet
ist, dessen Stellglieder einzeln mit den Antrieben der bauzentralen Schrittschaltwerke
verbunden sind.
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Die erstrebte Vereinfachung der Steuerung und Verminderung der Anzahl
der Leitungen wird bei dieser Einrichtung dadurch ermöglicht, daß das gruppenzentrale
Schrittschaltwerk die Impulse über eine einzige Leitung den bauzentralen Schrittschaltwerken
vermittelt, die nun ihrerseits die hydraulischen Einzelaggregate steuern. Da die
den Bauen zugeordneten Schrittschaltwerke unmittelbar an den Bauen angebracht werden
können, sind von hier aus nur geringe Leitungslängen notwendig.
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Zweckmäßig und gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung wird die
Steuerung so ausgebildet, daß die Schaltwelle des gruppenzentralen Schrittschaltwerkes
in an sich bekannter Weise von einem Motor mit Antriebswelle, gegebenenfalls über
ein Getriebe angetrieben ist, und daß die Antriebe der Schaltwellen der bauzentralen
Schrittschaltwerke aus gegen im wesentlichen konstanten Gegendruck arbeitenden Druckmittelzylindern
bestehen und daß zwischen Druckmittelzylinder und Schaltwelle ein Freilauf eingeschaltet
ist.
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Hierdurch tritt eine weitere Verminderung des technischen Aufwandes
in der Zeitplansteuerung gemäß der Erfindung ein, weil die bauzentralen Schrittschaltwerke
keine drehenden, sondern hin- und hergehende Antriebe in Gestalt der Druckmittelzylinder
verwenden. Dadurch fallen an diesen Schrittschaltwerken die Getriebe und Motoren
fort. Dies ermöglicht auch die Verkleinerung der bauzentralen Schrittschaltwerke,
so daß sich diese innerhalb der Baue ohne weiteres unterbringen lassen.
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Das Schalten der baueigenen Stellglieder kann im übrigen mechanisch
über Nocken erfolgen, die auf einer Welle sitzen. Zur weiteren Vereinfachung der
bauzentralen Schrittschaltwerke ist es aber zweckmäßig, die von den Druckmittelzylindern
angetriebene Schaltwelle des bauzentralen Schrittschaltwerkes als Druckmittelverteiler
auszubilden. Dies ist dann in einem Gehäuse drehbar, das für jedes baueigene Stellglied
einen Druckmittelabgang aufweist. Bei einem solchen Schrittschaltwerk wird je nach
der Winkellage der Druckmittelverteilerwelle das vom gruppenzentralen Stellglied
kommende Drucksignal unmittelbar an eines der baueigenen Stellglieder weitergegeben
und dient dort zum Schalten des hydraulischen Arbeitsmediums.
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Bei dieser Ausführungsform der Erfindung kann die Verteilerwelle mit
einem Zentralkanal versehen sein, der in allen Stellungen mit Druckmittel unter
Steuerung durch das ihm zugeordnete baueigene Stellglied beaufschlagt ist, wobei
die Verteilerwelle in einer mit dem Gehäuse stationären Büchse drehbar ist, die
auf ihrer Außenseite getrennte Ringräume und Bohrungen für die baueigenen Stellglieder
besitzt, die mit radialen Bohrungen zum Zentralkanal der Welle je nach deren Winkeldrehung
fluchten.
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Die dann zu verwendenden und für sich bekannten, baueigenen Stellglieder
sind zweiteilig und besitzen einen Hochdruckteil, der von einem mit Hilfsenergie
angetriebenen Arbeitsteil angetrieben wird. Hat dieser Arbeitsteil ein Drucksignal
bestimmter Länge empfangen, so muß er später entlastet werden. Das geschieht gemäß
einem anderen Merkmal der Erfindung durch jedem baueigenen Stellglied zugeordnete
Ringkanäle zur Druckentlastung der Stellglieder, deren Büchsenbohrungen nicht mit
den Radialbohrungen zum Zentralkanal fluchten.
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Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von Ausführungsbeispielen näher
erläutert. Es zeigt F i g. 1 in schematischer Darstellung und in Aufsicht auf einen
mit hydraulischem Grubenausbau ausgerüsteten Streb einen Schaltplan zur Verwirklichung
der Steuerung gemäß der Erfindung.
F i g. 2 im Schnitt und rein
schematisch den Antrieb eines baueigenen Schrittschaltwerkes gemäß einer ersten
Ausführungsform, F i g. 3 eine Einzelheit des gruppenzentralen Schrittschaltwerkes
mit einem gruppenzentralen Stellglied, F i g. 4 in Stirnansicht und rein schematisch
im Schnitt durch den Antrieb eine zweite Ausführungsform eines baueigenen Schrittschaltwerkes,
F i g. 5 einen Querschnitt durch die Schaltwelle des Schrittschaltwerkes nach F
i g. 4 und F i g. 6 einen Längsschnitt durch die Schaltwelle des Schrittschaltwerkes
nach F i g. 4.
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Längs einer Kohlenfront 1 ist in bekannter Weise ein Fördermittel
2 verlegt, an dessen Rückseite eine zentrale Hochdruckleitung 3 für das hydraulische
Arbeitsmedium und eine Niederdruckleitung 4, die insbesondere die Druckluft mit
dem in der Grube üblicherweise zur Verfügung stehenden Druck fortleitet, verlegt
sind.
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Der Strebausbau besteht aus hydraulischen Bauen. Jeder Bau besteht
bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel aus einem Gespann aus zwei Rahmen 5 bzw.
6 und einem das Schreiten der Rahmen bewirkenden Schreitantrieb 7 aus einem doppelt
wirkenden Druckmittelzylinder. Wie ersichtlich, besteht somit jeder Bau aus insgesamt
fünf hydraulischen Einzelaggregaten, nämlich dem doppelt wirkenden Rückzylinder
7 und den vier insgesamt verwendeten hydraulischen Stempeln.
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Die fünf obengenannten hydraulischen Einzelaggregate benötigen insgesamt
vier baueigene Stellglieder, von denen jedoch nur die von deren Hochdruckschaltern
ausgehenden Leitungen 8, 9,10 und 11 gezeichnet sind, da die Stellglieder als solche
bekannt sind. Die Stellglieder erhalten das hydraulische Arbeitsmedium im übrigen
über Zweigleitungen 12, die von der Hauptleitung 3, die den hydraulischen Hochdruck
führt, ausgehen. Es ist hiernach ersichtlich, daß die Baue A, B, C sämtlich
parallel und nicht hintereinander geschaltet sind.
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Im einzelnen sind die beiden Arbeitsleitungen 8 und 11 zur Druckentlastung
der Rahmenstempel und die Leitungen 9 und 10 für die Beaufschlagung der beiden Kolbenseiten
im Rückzylinder 7 vorgesehen. Die den Arbeitsleitungen 8, 9, 10, 11 vorgeschalteten
vier baueigenen Stellglieder bilden eine Steuerkette, welche so arbeitet, daß zunächst
einer der Rahmen durch Druckentlastung seiner Stempel abgesenkt, hierauf der Rückzylinder
7 betätigt und dann die Stempel dieses Rahmens aufgelastet werden. Anschließend
werden die Rahmenstempel des benachbarten Rahmens entlastet, der Rückzylinder im
umgekehrten Sinne betätigt und diese Stempel wieder aufgelastet.
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Die dadurch notwendige zeitliche Aufeinanderfolge der Schaltvorgänge
in den nicht dargestellten Arbeitsteilen der baueigenen Stellglieder erfolgt bei
dem in F i g. 1. dargestellten Ausführungsbeispiel durch baueigene Schrittschaltwerke
13 a,13 b und 13 c.
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Diese baueigenen Schrittschaltwerke besitzen bei dem dargestellten
Ausführungsbeispiel insgesamt vier baueigene Hilfsstellglieder 23, 24, 25, 26, die
mechanisch von ihnen jeweils zugeordneten Nocken 17, 18,
19, 20 auf
einer Schaltwelle 21 in vorgegebener zeitlicher Aufeinanderfolge betätigt
werden können. Die baueigenen Hilfsstellglieder 23, 24, 25, 26 dienen zum Schalten
von Einzelleitungen, die zu den eigentlichen Arbeitsteilen der baueigenen Stellglieder
führen und Hilfsenergie, beispielsweise Druckluft, aus der Leitung in im einzelnen
nicht dargestellter Weise erhalten.
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In bekannter und im einzelnen deshalb nicht dargestellter Weise bestimmt
die bogenförmige Erstreckung der Nocken 17, 18, 19, 20 die Dauer der Schaltzeit
der Hilfsstellglieder 23, 24, 25, 26, so daß auch die baueigenen Stellglieder in
zeitlicher Reihenfolge, also nach einem Zeitplan gesteuert sind.
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Jedes baueigene Schrittschaltwerk besitzt einen Antrieb 22, dessen
Einzelheiten in F i g. 2 dargestellt sind.
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Der Antrieb 22 besteht aus einem Zylinder 30, der bei 31 eine
Bohrung zur Zuleitung von Druckmittel, beispielsweise und gemäß dem Ausführungsbeispiel
nach F i g. 1 von Druckluft aus der Leitung 4 aufweist. Diese Druckmittel beaufschlagt
die volle Kolbenfläche 32 eines in dem Zylinder verschieblichen Kolbens 33, an dem
eine Kolbenstange 34' befestigt und aus dem Zylinder herausgeführt ist. Die gegenüberliegende
Ringkolbenfläche 34 wird von einem Druckmittel mit konstantem Druck, das bei 35
in den Zylinder eintritt, beaufschlagt. Es kann sich bei diesem Druckmittel um eine
Flüssigkeit handeln.
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Diese Gegendruckschaltung innerhalb des Zylinders 30 hat zur Folge,
daß die jeweilige Stellung des Kolbens 33 innerhalb des Zylinders 30 ausschließlich
von der Länge eines Drucksignals gegebener Stärke abhängt. Infolgedessen kann je
nach Länge des an der Bohrung 31 erscheinenden Drucksignals der Kolben einen Arm
36 und dadurch die Schaltwelle 21 über einen nicht dargestellten Freilauf in dem
durch den Pfeil 37 angegebenen Sinne um einen Bogenwinkel bestimmter Größe
verschwenken. Wenn der Kolben 33 seinen gesamten Weg im Zylinder 30
durchlaufen
hat, ist jeder der auf der Welle 21 sitzenden Schaltnocken 17, 18, 19, 20 einmal
betätigt worden.
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Der den Antrieb des baueigenen Schrittschaltwerkes bildende Zylinder
30 erhält Drucksignale vorgegebener Länge über eine Leitung 40 von
einem ihm zugeordneten gruppeneigenen Stellglied 41, 42, 43. Die Stellglieder 42
und 43 sind den Antrieben 22 der baueigenen Schrittschaltwerke 13 b bzw. 13 c für
die Baue B, C zugeordnet. Diesen gruppeneigenen Stellgliedern 41, 42, 43 wird Druckluft
über eine Leitung 50 zugeführt, die von einer Leitung 51 abzweigt,
die an die Leitung 4 angeschlossen ist und zu einem gemäß dem dargestellten
Ausführungsbeispiel pneumatischen Antriebsmotor 45 führt. Dieser pneumatische Antriebsmotor
besitzt eine drehende Abtriebswelle, auf der ein Zahnrad 46 befestigt ist. Das Zahnrad
46 kämmt mit einem weiteren Zahnrad, welches auf der Schaltwelle 44 des gruppeneigenen
Zeitschaltwerkes 48 befestigt ist und zusammen mit dem Zahnrad 46 ein Getriebe bildet.
Auf der Schaltwelle 44 sitzen für die Stellglieder 41, 42, 43 Nocken 47.
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Die Einzelheiten des gruppenzentralen Schrittschaltwerkes 48 sind
aus F i g. 3 ersichtlich.
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Nach F i g. 3 sitzen auf der Schaltwelle 44 die in Seitenansicht wiedergegebenen
Schaltnocken 47. Jedem Schaltnocken ist ein bogenförmiger bestimmter Schaltbereich
49 zugeordnet, der in F i g. 3 durch einen bogenförmigen Doppelpfeil angedeutet
ist. Innerhalb dieses Bogenwinkels weist jeder Schaltnocken 47 insgesamt vier Spitzen
52 auf, so daß von jedem Schaltnocken 47 während jeder vollen Drehung der
Welle
44 viermal in zeitlichen Abständen ein Stößel 52' in der durch den eingezeichneten
Pfeil wiedergegebenen Richtung betätigt wird und dadurch das betreffende gruppeneigene
Stellglied 41 so betätigt, daß dieses durch die zugeordnete Leitung 40 an
den Antrieb 22 das benötigte Drucksignal vorbestimmter zeitlicher Dauer liefert.
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Wenn ' die Welle 44 über den Motor 45 gedreht wird, erhält
also das in F i g. 3 wiedergegebene gruppeneigene Stellglied 41 vier Schaltimpulse,
die in Gestalt von Drucksignalen vorbestimmter Dauer über die Leitung 40 in den
Zylinder 30 gelangen und diesen in vier Schritten in seine Endlage verbringen. Während
sich der Stößel 52' zwischen zwei Nocken 52 auf dem Schaltnocken 47 befindet,
ist dann jeweils eines der baueigenen Stellglieder über die Hilfsstellglieder 23,
24, 25, 26 betätigt, so daß eine Schreitfolge mit den vier Erhebungen 52 des gruppenzentralen
Schaltwerkes bewirkt werden kann.
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Eine zweite Ausführungsform der baueigenen Schrittschaltwerke ist
in den F i g. 4 bis 6 wiedergegeben.
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Grundsätzlich besitzt jedes baueigene Schrittschaltwerk ein Gehäuse
60, an das wiederum ein Zylinder 61 angeschlossen ist, in dem ein Kolben 62 läuft,
der über einen Anschluß 63 vom gruppenzentralen Schrittschaltwerk einen Druckimpuls
vorgegebener Dauer erhält, der die volle Kolbenfläche beaufschlagt. Die Kolbenringfläche
ist über einen Anschluß 64 mit dem Bremsmedium beaufschlagt. Der Kolben 62 dreht
über die Kolbenstange 65, die als Zahnstange in ihrem vorderen Teil ausgebildet
ist, ein Zahnrad 66, das seinerseits auf einem Freilauf 67 sitzt. Dieser Freilauf
verhindert, daß die als Druckverteiler ausgebildete Schaltwelle 68 beim Zurücklaufen
des Kolbens 62 gedreht wird.
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Die Verteilerwelle 68 weist einen Zentralkanal 69 auf, der eine vordere
radiale Bohrung 70 besitzt, mit der er an einen Ringkanal 71 angeschlossen ist.
Diesen Ringkanal bildet die Welle 68 mit einer sie umgebenden und mit dem Gehäuse
60 stationären Büchse 72. Dazu weist die Büchse 72 eine mit dem Ringkanal 71 fluchtende
Bohrung 73 auf, die an einem Anschlußkanal B' für das hydraulische Medium endet.
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Für jedes baueigene Stellglied, das natürlich auch aus einer Vielzahl
von Automatikventilen bestehen kann, sind Anschlüsse 75, 76, 77 und 78 vorgesehen,
wobei, um im Ausführungsbeispiel zu bleiben, insgesamt vier solcher Anschlüsse vorgesehen
sind.
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Jeder Anschluß 75 bis 78 besitzt eine das Gehäuse 60 durchsetzende
Bohrung 79, die an einem Ringkanal 80 endet, welcher zwischen der Außenseite
der Büchse 72 und dem Inneren des Gehäuses 60 gebildet ist. Der Ringkanal 80 ist
mit einer Bohrung 81 versehen. Die Bohrung 81 (vgl. F i g. 5) kann mit einer Radialbohrung
82, welche am Zentralkanal 69 endet, ausgefluchtet werden, was von der Stellung
des Kolbens 62 abhängt. In diesem Falle kann das Druckmittel durch den Anschluß
73 zu dem Anschluß 75 gelangen.
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Der Ringkanal 80 hat im übrigen Verbindung zu einer Entlastungsbohrung
83 (vgl. F i g. 6), um nach Weiterdrehen der Verteilerwelle 68 den betreffenden
Anschluß 75 zu entlasten.
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Die Teile 79 bis 82 sind im übrigen für jeden der Anschlüsse 75 bis
78 vorgesehen.
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Um die Schaltwelle 68 in den Winkellagen festzustellen, in
denen eine der Bohrungen 82 mit der zugeordneten Bohrung 81 fluchtet, ist
eine Rastvorrichtung vorgesehen, die allgemein mit 90 bezeichnet ist. Sie hat eine
Teilscheibe 91 mit kerbenförmigen Vertiefungen für eine Kugel 92, welche
von einer Feder 93 vorgespannt ist und in die Vertiefung einrastet, sobald die Schaltwelle
eine entsprechende Winkellage erreicht hat. Der Zylinder kann im übrigen so viel
Kraft aufbringen, daß die Kugel beim Weiterdrehen der Schaltwelle in die nächste
Vertiefung gelangen kann.
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Es ist ferner vorgesehen, in die Druckmittelzuleitung B' zum Druckmittelverteiler
ein vom Weg des Kolbens 62 des Druckmittelzylinders abhängiges Schaltorgan 65 einzuschalten.
Dieses Schaltorgan liegt vor einem Umführungskanal A', welcher an der Druckmittelzuleitung
zum Zylinder offen ist und andererseits in einen Raum 100 mündet. Das Schaltorgan
begrenzt den Raum 100 und wird von einer Durchmesservergrößerung
101 der Kolbenstange 65
gebildet.
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Wie ersichtlich, ist bei der neuen Steuerung ein reiner Zeitplan verwirklicht.
Sämtliche hydraulischen Einzelaggregate aller Baue werden in zeitlicher Reihenfolge
gesteuert, wobei eine Hintereinanderschaltung oder anderweitige Verknüpfung, wie
sie für Wegplan- oder Druckplansteuerungen erforderlich sind, entfällt. Zwischen
den Bauen sind daher nur wenige Leitungen erforderlich, die Niederdruck führen,
so daß sich der Gesamtaufbau erheblich vereinfacht.