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Die Erfindung betrifft ein Ventil für hydraulische Grubenstempel mit
Einrichtungen zum Füllen, Rauben und zum Druckausgleich bei überhöhter Lastaufnahme,
bestehend aus einem im Stempelkopf auswechselbar zu befestigenden hülsenförmigen
Ventilgehäuse mit einem durch einen Ringkanal in einen vorderen und einen hinteren
Kolbenteil unterteilten und ein Rückschlagventil aufweisenden Ventilkolben und einem
kolbenartigen, einen auf den Schließkörper des Rückschlagventils einwirkenden axialen
Druckstift tragenden Druckglied, auf dessen Füllstutzen eine Setzpistole aufsteckbar
und gegen welches der Ventilkörper mittels eines Raubschlüssels verschiebbar, ist.
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Hydraulische Druckstempel bestehen in der Regel aus zwei ineinandergleitenden,
an den Enden gegeneinander und gegen den Flüssigkeitsdruck abgedichteten Rohren.
Beim Setzen wird eine Flüssigkeit, ein Drucköl oder eine- Öl-Wasser-Emulsion in
den Unterstempel hineingeführt, wodurch der Oberstempel ausgefahren wird, bis eine
entsprechende Setzlast oder annähernd die Nennlast erreicht wird. Übersteigt bei
weiterer Gebirgsbelastung der Flüssigkeitsdruck einen vorbestimmten Wert, so öffnet
sich ein Überdruckventil und etwas Druckflüssigkeit tritt aus diesem heraus. Der
Oberstempel sinkt dabei etwas ein, und das Ventil schließt sich wieder. Das Füllen
geschieht bei einigen Ausführungen mit einer Setzpistole, wobei ein Rückschlagventil
geöffnet wird. Zum Rauben wird das kolbenartige Ventilgehäuse mittels eines Raubschlüssels
in entgegengesetzter Richtung gegen das kolbenartige Druckglied geführt, das sich
am Ventilgehäuse abstützt, so daß der Druckstift wieder auf den Schließkörper des
Rückschlagventils einwirkt und die Flüssigkeit in umgekehrter Richtung ausströmen
kann.
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Bei allen bekannten Ventilen dieser Art sind für die verschiedenen
Funktionen mehrere Ventile erforderlich. Bei einigen Ausführungen wird ein Rückschlagventil
zum Füllen und Rauben benutzt, das hierfür entgegengesetzt von einer Setzpistole
bzw. einem Raubschlüssel beaufschlagt, wird. Außerdem ist im Ventilkolben aber noch
ein Überdruckventil angeordnet, das für den Druckausgleich bei überhöhter Lastaufnahme
Sorge trägt. Dieses sogenannte Sinkventil besitzt eine kleine Querschnittsöffnung.
Daneben findet ein zusätzliches Rückschlagventil mit einem größeren Öffnungsquerschnitt
Verwendung, das als sogenanntes Gebirgsschlagventil bei einer plötzlich stoßartigen
Lastaufnahme zur Wirkung kommen soll, um eine Zerstörung des Grubenstempels zu verhindern.
Weiterhin ist aus der deutschen Auslegeschrift 1091966 eine Ventilanordnung bekannt,
die in kompakter Bauform zwei Ventilkörper enthält, von denen der eine als überdruckventil
und der andere als Einfüll-, Raub- und Hauptventil dient. Auch bei diesem Ventil
ist ein auf den Schließkörper des Hauptventils einwirkender axialer Druckstift vorgesehen.
Diese bekannte Ventilanordnung besitzt den Nachteil, daß das Überdruckventil bei
einem plötzlichen Gebirgsschlag in Strömungsrichtung der austretenden Hydraulikflüssigkeit
öffnet . und entgegen der Strömungsrichtung schließt, was aber entgegen dem Flüssigkeitsstrom
nur entsprechend langsam vor sich gehen kann, so daß leicht mehr Flüssigkeit austritt,
als für die Druckentlastung erforderlich ist. Der Stempel sinkt daher stärker ein,
als es für die Aufnahme des Gebirgsdruckes erforderlich ist, so daß das Hangende
vorzeitig weiter nachdrucken kann, was einen erneuten Druckaufbau in dem Stempel
mit den damit verbundenen Nachteilen zur Folge hat. Außerdem besitzt diese Ventilanordnung
auch den Nachteil der anderen bekannten Ventilausführungen, daß mehrere Ventile
für die einzelnen Funktionen erforderlich sind, so daß der Aufbau umständlich und
störanfällig ist, da schon beim Ausfall nur eines Ventils die ganze Ventileinrichtung
funktionsunfähig wird. Aus der deutschen Auslegeschrift 1193 463 ist ein
Überdruckventil für ein sogenanntes geschlossenes System bekannt, bei dem der in
einem Ausgleichszylinder des Gehäuses gleitende Ventilkolben eine Stirnwand besitzt,
die als eine Differential-Druckfläche ausgestaltet ist. Auch durch diese Ausgestaltung
des Kolbens können die obengenannten Nachteile nicht behoben werden.
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Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Ventil
für hydraulische Grubenstempel zu schaffen, bei dem ein Ventilkörper sämtliche Ventilfunktionen
ausübt.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Durchmesser
des zum Druckglied hinweisenden vorderen Kolbenteils des Ventilkolbens größer ist
als der Durchmesser des hinteren Kolbenteils.
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Erfindungsgemäß ist in dem Ventilgehäuse nur ein Schließkörper angeordnet,
der als Füll-, Sink-, als Gebirgsschlags- und als Raubventil wirksam wird. Die Funktion
des Füllens und des Raubens geschieht in an sich bekannter Weise. Durch die unterschiedlichen
Querschnitte des vorderen und hinteren Kolbenteils entsteht jedoch im Ventilkolben
eine Differenzfläche, durch die der Ventilkolben eine erhöhte Kraft in Richtung
zum kolbenartigen Druckglied erhält, dem der Druckstift zugeordnet ist, der zum
Zwecke des Öffnens auf das Rückschlagventil einwirkt. Übersteigt diese Kraft die
Haltekraft der Kolbenfeder, die den Ventilkolben vorn kolbenartigen Druckglied wegdrückt,
so bewegt sich der Ventilkolben auf das Druckglied zu; bei einem bestimmten Weg
stößt der Schließkörper gegen den Druckstift, der diesen bei weiterer Druckerhöhung
vom Ventilsitz abhebt. Der Druck fällt nun durch Entweichen von Flüssigkeit ab,
wodurch der Ventilkolben zurückbewegt wird und Druckstift sowie Schließkörper freigegeben
werden, woraufhin der Schließkörper von dem verbleibenden Druck wieder fest gegen
den Ventilsitz gedrückt wird.
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Durch die obengenannte erfindungsgemäße Ausgestaltung des Kolbenteils
ergibt sich weiterhin die vorteilhafte Wirkung, daß beim Auftreten eines Gebirgsschlages
und dem damit verbundenen überdruck in dem Stempel nicht sofort der Schließkörper
geöffnet, sondern zunächst der gesamte Ventilkolben entgegen der Wirkung der Druckfeder
nach links verlagert wird, bis der Schließkörper mit seinem vorderen Ende auf den
verstellbaren Druckstift trifft und entgegen der Strömungsrichtung der Hydraulikflüssigkeit
geöffnet wird. Bei geringeren Überdrücken und bei entsprechender Einstellung des
Druckstiftes ist es dabei ohne weiteres möglich, daß der auftretende Überdruck allein
durch die Verlagerung des Ventilkolbens nach links abgebaut wird, ohne daß der Schließkörper
öffnet. Ein Verlust an Hydraulikflüssigkeit wird dadurch vermieden. Nur bei größeren
Überdrücken öffnet der Schließkörper,
so daß zum Druckausgleich
ein großer öffnungsquerschnitt geschaffen wird. Der Schließkörper wird jedoch nach
Abbau des überdruck-es sofort durch die an ihm entlangströmende Hydraulikflüssigkeit
wieder auf seinen Sitz gedrückt und an diesem festgehalten.
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Zweckmäßig ist der in an sich bekannter Weise axial am Druckglied
angeordnete, auf den Schließkörper einwirkende Druckstift längsverstellbar ausgeführt.
Hierdurch kann der Ansprechdruck verstellbar gehalten werden.
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Der Aufbau des erfindungsgemäßen Ventils läßt sich besonders einfach
ausführen. Zweckmäßig ist der hintere Kolbenteil mit einem hohlen Gewindeschaft
kleineren Durchmessers in den vorderen Kolbenteil eingeschraubt und wird der Schließkörper
in dem hohlen Gewindeschaft in an sich bekannter Weise von einer Feder gegen einen
ringförmigen Ventilsitz am Ende einer den vorderen Kolbenteil durchsetzenden Bohrung
gedrückt, durch die der Druckstift des Druckgliedes in an sich ebenfalls bekannter
Weise hindurchragt.
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Der Gegenstand der Erfindung ist in der Zeichnung an Hand eines Ausführungsbeispiels
näher dargestellt.
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Das hülsenförmige Ventilgehäuse 1 wird quer durch eine Bohrung
im Stempelkopf gesteckt, in der die in den Stempelkolben führenden Druckkanäle bzw.
-leitungen angeordnet sind. Dabei wird das Ventilgehäuse 1 bis zum Anschlag seines
Kopfstückes 3 eingeführt und durch eine Haltemutter 2 am anderen Ende festgeschraubt.
Dichtungsringe 30 schließen den mittleren Teil des zylindrischen Ventilgehäuses
1 gegenüber der Bohrungswandung des Stempelkopfes ab.
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Das Ventilgehäuse 1 besitzt eine axiale Bohrung 4, die vom Einfüllende
bis zu einer Querbohrung 28 in das Kopfstück 3 führt. Der Querschnitt der axialen
Bohrung 4 ist abgestuft und nimmt einen Ventilkolben 6 und ein kolbenartiges Druckglied
7 auf. Zwischen beiden befindet sich eine Kolbenfeder 8, die das Druckglied 7 gegen
einen Anschlagring 9 und den Ventilkolben 6 gegen einen Anschlag 10 elastisch verspannt.
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Der Ventilkolben 6 besteht aus einem vorderen Kolbenteil 11 und einem
hinteren Kolbenteil 12. Der Außendurchmesser a des vorderen Kolbenteils 11 ist größer
als der Außendurchmesser b des hinteren Kolbenteils 12. Der hintere Kolbenteil 12
besitzt einen hohen Gewindeschaft 13 kleineren Durchmessers, mit dem er in den vorderen
Kolbenteil 11
eingeschraubt ist. In dem Hohlraum 15 des Gewindeschaftes 13
ist der Schließkörper 17 angeordnet, der von einer Feder 18 gegen einen ringförmigen
Ventilsitz 20 gedrückt wird, der am Ende einer durch den vorderen Kolbenteil
führenden Bohrung 21 sitzt. Der Hohlraum 15 steht über Querbohrungen 16 mit dem
zwischen den beiden Kolbenteilen 11, 12 befindlichen Ringkanal 14 in Verbindung,
in dessen Bereich wiederum Querbohrungen 5 im Ventilgehäuse 1 angeordnet sind, durch
die die Flüssigkeit in den Grubenstempel gelangt.
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Das kolbenartige Druckglied 7 besteht aus einem Füllstutzen 23 mit
einer axialen Längsbohrung 24, die im rückwärtigen Teil mit einem Gewinde 19 versehen
ist. In diesem Gewinde ist der Druckstift 22 eingeschraubt, wobei dessen axiale
Lage verstellbar ist. Kurz vor dem Druckstift 22 befindet sich eine Querbohrung
25, durch die die Flüssigkeit in den Raum des Ventilgehäuses 1 zwischen Druckglied
7 und Ventilkolben 6 eintritt. Die Kolbenteile 11,12 des Ventilkolbens 6 besitzen
Dichtungsringe 26, 27 aus Gummi oder Kunststoff. Besonders geeignet sind Dichtungen
mit sehr geringen Reibungskräften.
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Die Wirkungsweise des vorstehend beschriebenen Ventils ist folgende:
Zum Füllen wird eine Setzpistole auf den Füllstutzen 23 des hydraulischen Druckgliedes
7 gesteckt und verriegelt. Das Druckmittel kann jetzt durch die axiale Bohrung 24
und die schräge Bohrung 25 in den Gehäuseraum zwischen Druckglied 7 und Ventilkolben
6 strömen und den Schließkörper 17 -entgegen der Wirkung der Feder 18 zurückdrücken.
Von hier aus gelangt das Druckmittel in den Hohlraum 15, strömt von dort aus weiter
über die Querbohrung 16 in den Ringkanal 14 und die Querbohrungen 5 in die in der
Zeichnung nicht dargestellten Leitungskanäle bzw. -rohre des Grubenstempels. Nach
dem Herausnehmen der Setzpistole drückt die Feder 18 den Schließkörper 17 gegen
den Ventilsitz 20, so daß das Ventil dicht geschlossen ist.
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Wird der Grubenstempel belastet, so steigt der Flüssigkeitsdruck an.
Dabei wird infolge der unterschiedlichen Querschnitte des vorderen und des hinteren
Kolbenteils der Ventilkolben in Richtung auf das Druckglied 7 bewegt. Erreicht dieser
überdruck ein vorbestimmtes Maß, das durch die Einstellänge des Druckstiftes 22
bestimmt wird, so stößt der Schließkörper 17 gegen den Druckstift 22 und öffnet
sich in Übereinstimmung mit dem Maß des Überdruckes. Sobald dieser Überdruck wieder
auf das vorgegebene Maß zurückgefallen ist, drückt der Schließkörper 17 wieder dicht
gegen den Ventilsitz 20 an. Das überschüssige Druckmittel fließt durch den Füllstutzen
23 nach außen ab.
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Bei plötzlicher Belastung des Grubenstempels, z. B. durch Gebirgsschlag,
veranlaßt der entsprechende Druckanstieg im Grubenstempel eine sofortige entsprechende
weitere Bewegung des Ventilkolbens 6 in Richtung auf das Druckglied. Dadurch wird
der Schließkörper 17 vom Druckstift 22 schnell und weit vom Ventilsitz 20 abgehoben,
so daß eine große Öffnung zum Abfließen des Druckmittels geschaffen wird. Aber auch
in diesem Falle schließt sich das Ventil sofort wieder, wenn der vorgegebene Flüssigkeitsdruck
erreicht ist.
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Durch ein Längsverstellen des Druckstiftes 22 können verschiedene
Ansprechdrücke eingestellt werden, da durch eine Veränderung der Weg des Ventilkolbens
6 bis zum Ansprechen mehr oder weniger lang sein muß und dieser Ventilkolben von
der Kolbenfeder 8 beaufschlagt wird.
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Soll schließlich der Grubenstempel geraubt werden, so wird in an sich
bekannter Weise durch die Querschnittsbohrung 28 im Kopfteil 3 ein Raubschlüssel
(in der Zeichnung nicht dargestellt) eingeführt, der gegen die Stirnfläche 29 des
hinteren Kolbenteils 12 wirkt und den gesamten Ventilkolben 6 in Richtung auf das
Druckglied 7 drückt. Auch dabei wird durch diese Bewegung des Ventilkolbens der
Schließkörper 17 vom Druckstift hochgehoben, und die gesamte Druckflüssigkeit kann
über den Füllstutzen 23 entweichen.
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Es besteht die Möglichkeit, die im Bereich des Ringkanals 14 gebildeten
Differenzdruckflächen der beiden Kolbenteile vom Ventilkolben anders auszugestalten.
Auch
kann der Ventilkolben 6 eine Baueinheit bilden, wobei in geeigneter Weise der Schließkörper,
der Ventilsitz und die Ventilfeder von einer Seite her eingeführt werden. Auch können
andere Dichtungen gewählt werden.