DE2111626C - Druckluftgesteuertes Ventil für hydraulische Zylinder des Grubenausbaus - Google Patents

Description

8. Ventil nach Anspruch 7, dadurch gekenn- Außerdem ist auch ein Durchflußventil für hohe zeichnet, daß es mit seinen beweglichen Teilen Drücke bekannt, dessen Hauptschließkörper mit koaxial zu dem beweglichen Teil des ihm ent- ^6o einer Druckausgleichsbohrung versehen ist und mitsprechenden Ventils in einem gemeinsamen Ge- tels eines Hilfsventils vorgesteuert wird (deutsche häuse (1) untergebracht ist. Auslegeschrift 1 259 160).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zur

Lösung der sich bei der Druckluftsteuerung des

65 hydraulischen Grubenausbaus stellenden Probleme ein Ventil zu schaffen, daß bei großem öffnungsquer-

Dic Erfindung betrifft ein druckluftgesteuertes schnitt mit einen geringen Druck aufweisenden Ventil /ur Steuerung des Arbeitsmittels hydraulischer Druckluftsignalcn einwandfrei betätigt werden kann,

ohne daß deshalb die wirksame Fläche des Steuer- Die Erfindung wird nachfolgend an Hand eines

kolbens vergrößert werden müßte. Ausführungsbeispiels näher erläutert; es zeigt

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch Fig. 1 das Schaltsinnbild (nach DIN 24300) des in gelöst, daß der Steuerkolben auf einen Vorsteuer- Fig.2 wiedergegebenen druckluftgesteuerten Venkörper wirkt, der einen Druckraum abschließt, in dem 5 tils und

ein auf einer Schließfeder abgestützter Schließkolben F i g. 2 das Ventil im Längsschnitt,

geführt ist, in dem der Sperrkcrper des Ventils ver- Das in der Zeichnung wiedergegebene Ventil dient

schieblich ist, wobei der Druckraum über eine Drossel zur Steuerung des Arbeitsmittels für einen nicht dar-

mit dem Belaslungsdruck des Sperrkörpers verbun- gestellten Strebstempel. Dazu ist im oberen Teil eines

den ist, und die den Druckraum abschließende io Gehäuses 1 ein Setzventil untergebracht, während im

Schließkolbenfläche größer als die mit dem sta- unteren Teil des gleichen Gehäuses ein Raubventil

tischen Belastungsdruck beaufschlagte Sperrkörper- sitzt. Beide Ventile können durch Druckluftsignale

fläche ist. gesteuert werden.

Durch die Erfindung wird das Ventil hydraulisch Da die Ventile identisch ausgebildet sind, genügt vorgesteuert, so daß durch den pneumatisch beauf- 15 es, eines der beiden Ventile, nämlich das Setzventil schlagten Steuerkolben nur noch die auf dem erheb- nachfolgend näher zu erläutern,
lieh kleineren Vorsteuerkörper lastenden Drücke des Die Druckluftsignale erreichen das Gehäuse am Arbeitsmediums überwunden zu werden brauchen. äußeren Ende einer Bohrung 2 und gelangen durch Die Vorsteuerdrücke wirken erfindungsgemäß auf diese von einem in einer Rollmembran 3 abgeschloszwei ineinandergeschachtelte Körper, wobei die sta- 20 senen Steuerraum 4. Die Rollr. .mbran ist bei 5 abtischen Drücke des Arbeitsmediums nicht nur auf die gedichtet, der Kanal 2 befindet s^ch im Gehäuse-Stirnseite des Steuerkolbens, sondern auch auf die deckel 6.

Stirnseite des Schließkörpers wirken. Eine schnelle Jedes durch den Kanal 2 ankommende Druck-Drucksteigerung im Arbeitsmedium, wie sie bei Gru- signal wirkt von oben auf einen Steuerkolben 7, der benstempeln unter anderem bei Gebirgsschlägen auf- 25 auf uner Kolbenstange 8 befestigt ist. Die Kolbentritt, lenkt den Schließkolben aus, sobald der Druck stange 8 ist bei 9 im Gehäuse abgedichtet. An ihrem z. B. im Druckraum des Grubenstempels höher als der Ende sitzt ein Vorsteuerkegel 10, der einen Sitz 11 des Arbeitsmediums wird. verschließt. Oberhalb des Sitzes 11 hat das Gehäuse

Zweckmäßig wird das erfindungsgemäße Ventil so eine Querbohrung 13, die zum Vorratstank für das

ausgebildet, daß zur Erzielung einer zusätzlichen Ab- 30 hydraulische Arbeitsmittel führt,

dichtung des Sperrkörpers bei einem den Belas.tungs- Auf einer Ringfläche 14 des Vorsteuerkegels 10

druck übersteigenden Druck hinter dem Sperrkörper- stützt sich eine Schließfeder 15 ab, die sich mit ihrem

sitz der Sperrkörper mit einer Ringfläche versehen ist, freien Ende auf der Rückseite eines Schließkolbens 16

die vor der Stirnfläche des Schließkolbens liegt. abstützt. Dieser Schließkolben besitzt eine wirksame

Für den Sperr' örper wird zweckmäßig eine kegel- 35 Fläche F₃, auf der der statische Druck lastet, welcher förmige Sitzfläche vorgesehen, und an den dieser in dem Druckraum 17 herrscht,
entsprechenden Kegel oder Kegelstumpf des Sperr- Der Druck im Druckraum 17 stamm? aus einer körpers se.zt ein Schaft an, der die Ringfläche Pumpenleitung 18. Zu diesem Zweck ist ein Sperrbegrenzt und mit einer reibungsarmen Dichtung in körper 19 des Ventils mit einer axialen Bohrung 20 einer stimseitigen Bohrung des Schließkolbcns geführt 40 versehen. Diese Bohrung 20 setzt sich in den Schließwird, kolben 16 fort, enthält allerdings dort eine Drossel

Es ist zweckmäßig, derartige Ventile so auszubil- 21. Die Gehäusebohrung 22 führt zum Druckraum

den, daß sie bedarfsweise auch von Hand betätigt des Stempels.

werden können. Bei der Erfindung wird zur Hand- Der Sperrkörper 19 hat einen kegelförmigen Sitz

betätigung des Ventils die Kolbenstange des Steuer- 45 24 und einen kegelstumpfförmigen Abschnitt 25.

kolhens über dessen von den Steuersignalen beauf- Seine Fläche F₁ ist statisch mit dem Pumpendruck

schlagte Fläche hinaus verlängert. Dann ist es mög- aus der Leitung 18 belastet.

lieh, auch den Vorsteuerkörper vorzusteuern, wo- An den kegelförmigen Teil 25 des Sperrkörpers durch sich eine weiters Verminderung der Kräfte schließt sich ein Schaft 26 an, der mit einer reibungsergibt, die erforderlich sind, um das Ventil zu 5° armen Dichtung 23 in einer Bohrung 28 des Schließschalten, kclbe.is 16 geführt ist, die in der Stirnseite 27 dieses

Eine solche Vorsteuerung kann dadurch erfolgen, Kolbens sitzt.

daß die Kolbenstange des Steuerkörpers mit einer Der Schaft 26 begrenzt eine Ringtiäche 30, die vor

Axialbohrung versehen wird, wobei die Kolbenstange der Stirnseite 27 des Schließkolbens liegt,

in einem Druckzylinder endet. Wenn dieser Druck- 55 Die Kolbenstange 8 besitzt eine Axialbohrung 31,

zylinder gemäß einem anderen Merkmal der Erfin- welche übei ^en Steuerkolben 7 hinaus bei 32 ver-

dung verschieblich gelagert wird, kann das Ventil so längert ist. Das verlängerte Ende 32 der Stange ist

eingerichtet werden, daß die Handhabe auf den bei 33 in einem unten offenen Zylinder 34 abge-

Druckzylinder wirkt. dichtet. Auf die geschlossene Stirnseite 35 dieses

Das neue Ventil ¹JSt sich ohne weiteres mit einem 60 Druckzylinders 34 wirkt ein Druckknopf 36, der

zweiten Ventil gleicher Ausbildung zusammen in von einer Handhabe 37 niedergedrückt werden kann,

einem Gehäuse unterbringen. die bei 38 gelenkig am Ventilgehäuse T ange-

Es hat sich bewährt, daß die hinter dem Sperr- bracht ist.

körpersitz des einen Ventils abgehende Entlastungs- Der Pumpendruck, der in der Bohrung 18 des

bohrung mit dem anderen Ventil abgeschlossen wird. 65 Gehäuses 1 ansteht, setzt sich durch die Bohrung 20

Dann lassen sich dip beweglichen Teile des einen des Sperrkörpers 19 über die Drossel 21 im Schließ-

Ventils koaxial zu den beweglichen Teilen des diesem kolben 16 bis in den Raum 17 fort. In der Bohrung

entsprechenden weiteren Ventils anordnen. 22 herrscht zunächst kein Druck.

Die Dichtwirkung des Kegels 25 wird durch den auf den Stcuerkolben 16 wirkenden statischen Druck erzielt. Durch den Druck im Raum 17 schiebt sich der Sclilicßkolben 16 nämlich bis zum Anschlag über den Schaft 26 des Sperrkörpers 19 und preßt diesen auf den Sitz 24. Die statische Last des Arbeitsmittels ist in dieser Stcucrphase stets auf den Sitz 24 gerichtet. Das beruht auf der größeren Fläche F₂ des Steucrkolbens 16 im Vergleich mit der Fläche F₁ des Sperrkörpers 19.

Der Druck im Raum 17 setzt sich durch die Bohrung 31 in der Kolbenstange 8 bis in den Innenraum des Zylinders 34 fort.

Erfolgt die Betätigung des Ventils pneumatisch durch ein bei 2 erscheinendes Drucksignal, so wird der Kolben 7 nach unten ausgelenkt. Infolge des Druckausgleiches braucht der Kolben 7 nur eine geringe Last zu bewegen, die sich aus der mit der statischen Last beaufschlagten Fläche des VorsteuerkcgclslO abzüglich der Stirnfläche 40 der Kolbenstange 8 ergibt. Daher kann der Kolben bereits bei sehr geringen Drücken im Raum 4 den Vorsteuerkegel 10 auslenken. Geschieht dies, so wird der Raum 17 mit der Bohrung 13 verbunden, und dadurch bricht der Druck in diesem Raum sofort zusammen. Infolge der Drossel 21 entsteht jedoch eine verhältnismäßig große Druckdifferenz zwischen dem Druck in der Bohrung 18 und im Raum 17. Dadurch hebt der Sperrkörper 19 sofort vom Sitz 24 ab, wobei der Steuerkolben 16 gegen die Feder 15 ausgelenkt wird.

Der Sitz 24 ist so groß, daß die Verbindung des Kanals 18 mit dem Kanal 22 praktisch uneingeschränkt ist. Insbesondere ist diese Verbindung nicht durch Teile des Ventils eingeschränkt.

Infolgedessen kann der Stempel ohne größere Druckverluste im hydraulischen Arbeitsmedium aufgelastet werden.

Sobald der Druck im Steuerraum 4 zusammenbricht, schließt die Ventilfeder 15 über den Steuerkolbcn 16 den Sperrkörper 19. Über die Drossel 21 baut sich erneut Druck im Raum 17 auf, weil durch die Feder 15 der Sperrkegel 10 wieder auf seinen Sitz 11 zurückgeführt worden ist. Ferner wirkt die Ventilfeder 15 auf den Sclilicßkolben 16 und bewegt diesen gemeinsam mit dem Sperrkörper 19 zum Sitz 24. Falls sich der Druck in der Bohrung 22 des Gehäuses stark erhöht, wirkt er auch auf die Ringfläche 30. Dadurch wird der Sperrkörper zusätzlich

ίο auf seinen Sitz 24 gepreßt.

Wenn der Druck in der Leitung 22 eine bestimmte Höhe überschreitet, wird der Steuerkolben 16 gegen den im Raum 17 herrschenden Druck in Richtung auf den Vorsteuerkegel 10 angehoben. Dabei geht die Dichtwirkung des Sperrkörpers 19 nicht verloren.

Bei Handschaltung wird der Hebel 37 nach unten ausgelenkt und wirkt über den Kopf 36 auf den Zylinder 34, der sich dadurch verschieben kann. Dadurch wird der Vorsteuerkegel 10 von seinem Sitz 11

ao abgehoben. Für diesen Vorgang ist allerdings die Vorsteuerung des Kegels 10 nicht wesentlich, weil die Übersetzungsverhältnisse am Hebel 37 stets so gewählt werden können, daß ausreichend Kraft zur Verfügung steht.

as Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Kanal 22 mit einem Kanal 50 angezapft. Dieser Kanal entspricht dem Kanal 18 eines weiteren Ventils, das ebenso wie das vorbeschriebene Ventil ausgebildet und mit seinen beweglichen Teilen koaxial

zu diesem angeordnet ist.

Die Teile dieses Ventils sind mit den Bezugszeichen bezeichnet, die die entsprechenden Teile bei dem bereits beschriebenen Ventil identifizieren, wobei zur Unterscheidung jeweils der Index 1 zugesetzt ist.

Der Sperrkörper W₁ verschließt eine Bohrung 51, die an den Rücklauf bzw. den Tank der hydraulischen Arbeitseinrichtung gelegt ist.

Der Steuerungsablauf ist im übrigen prinzipiell der gleiche, wie er bereits für das eingangs beschriebene Ventil erläutert worden ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (7)

l ° 2 Patentansprüche· Zylinder des Grubenausbaus, insbesondere hydrau lischer Strebstempel, bei dem zur Aufnahme der

1. Druckluftgesteuertes Ventil zur Steuerung Druckluftsignale ein mit dem Druck des Arbeitsdes Arbeitsmittels hydraulischer Zylinder des mittels belasteter Steuerkolben vorgesehen ist, der Grubenausbaus, insbesondere hydraulischer Streb- s den Sperrkörper des Ventils betätigt.

stempel, bei dem zur Aufnahme der Druckluft- Die Rationalisierung der Ausbauarbeit insbesonsignale ein mit dem Druck des Arbeitsmittels dere im Steinkohlenbergbau hat bereits dazu geführt, belasteter Steuerkolben vorgesehen ist, der den daß der hydraulische Strebausbau ferngesteuert wird. Sperrkörper des Ventils betätigt, dadurch ge- Derartige Steuerungen bedienen sich der druckluft, kennzeichnet, das der Steuerkolben (7) auf io weil einerseits eine elektrische Übermittlung der Vieleinen Vorsteuerkörper (10) wirkt, der einen zahl der Steuersignale wegen der besonders im Stein-Druckraum (17) abschließt, in dem ein auf einer kohlenbergbau gestellten Forderung nach Eigen-Schließfeder (15) abgestützter Schließkolben (16) sicherheit oft nicht möglich ist und weil andererseits geführt ist, in dem der Sperrkörper (19) des Ven- die Verwendung des hydraulischen Arbeitsmittels tils verschieblich ist, wobei der Druckraum (17) 15 wegen seiner hohen Drücke für diesen Zweck nicht über eine Drossel (21) mit dem Belastungsdruck in Betracht kommt. Die Verwendung von Druckdes Sperrkörpers verbunden ist, und die den luftsignalen erfordert jedoch die Berücksichtigung Druckraum abschließende Schließkolbenfläche F, der Tatsache, daß insbesondere bei langen Übergrößer als die mit dem statischen Belastungsdruck mittlungsleitungen die Druckimpulse mehr oder wenibeaufschlagte Sperrkörperfläche F₁ ist. 20 ger stark deformiert eintreffen. Diesen Mangel haben

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekenn- insbesondere mit statischen Druckluftsignalen arbeizeichnet, daß zur Erzielung einer zusätzlichen tende Schaltungen. Daraus ergibt sich die Forderung, Abdichtung des Sperrkörpers (19) bei einem den mit derart deformierten Druckluftsignalen eine zuver-Belastungsdruck übersteigenden Druck hinter dem lässige Betätigung der Ventile zu erreichen.
Sperrkörpersitz (24) der Sperrkörper (19) mit 25 Das Schalten des unter hohem Druck stehenden einer Ringfläche (30) versehea ist, die vor der Arbeitsmittels erfordert andererseits, daß die Zu- und Stirnfläche (27) des Schließkolbens (16) liegt. Abflüsse des Arbeitsmittels möglichst geringe und/

3. Ventil nach den Ansprüc hen 1 und 2, da- oder möglichst wenige Einschränkungen ihres Querdurch gekennzeichnet, daß für den Sperrkörper schnittes aufweisen, um die Strömungsverluste in vereine kegelförr ^;ge Sitzfläche(24) vorgesehen ist 30 tretbaren Grenzen zu halten. Diese verzögern z.B. und an den dieser entsprechenden Kegel (25) des den Setzvorgang von hydraulischen Grubenstempeln Sperrkörp .rs (19) ein Schaft (Zd) anschließt, der beträchtlich, was natürlich unerwünscht ist und durch die Ringfläche (30) begrenzt urd mit einer rei- einen erheblichen Mehraufwand der hydraulischen bungsarmen Dichtung (23) in einer stirnseitigen Anlage ausgeglichen werden muß. Daraus ergibt sich. Bohrung des Schließkolbens sitzt. 35 daß die belastete Fläche des Sperrkörpers verhält-

4. Ventil nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch nismäßig groß sein muß. Das bedingt jedoch entgekennzeichnet, daß zu seiner Handhabung die sprechend starke Ventilfedem, die mit Druckluft-Kolbenstange (8) des Steuerkolbens (7) über des- Signalen nur schwer zu steuern shid.

sen von den Steuersignalen beaufschlagte Fläche Es sind bereits druckluftgesteuerte Ventile für den

hinaus verlängert ist. 40 hydraulischen Strebausbau bekannt, bei denen zwei

5. Ventil nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch Kugeln vorgesehen sind, die wechselseitig je einen gekennzeichnet, daß zur Vorsteuerung des kegel- Ventilsitz verschließen. Der Steuerkolben wirkt dabei förmigen Vorsteuerkörpers (10) die Kolben- über eine Kolbenstange unmittelbar auf die eine der stange (8) des Steuerkolbens (7) mit einer Axial- beiden Kugeln, die sich auf einer Verbindungsstange bohrung (31) versehen ist und die Kolbenstange 45 abstützt, mit der die zweite Kugel beim Schließen in einem Druckzylinder (34) endet. der ersten Kugel von ihrem Sitz abgehoben wird.

6. Ventil nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch (Glückauf 105 (1969), Nr. 5 S. 211 und 212.) Wenn gekennzeichnet, daß der zur Vorsteuerung de? die statisch von dem Druck des Arbeitsmittels bela-Vorsteuerkegels (10) dienende Druckzylinder (34) stete Steuerkolbenfläche groß ist, kann der mit einer verschieblich gelagert ist und die Handhabe (37) 5° Rollmembran in einem von den Druckluftsignalen auf den Druckzylinder wirkt. beaufschlagten Steuerraum geführte Steuerk Jben den

7. Ventil nach Anspruch 1 und einem oder Sperrkörper nicht von seinem Sitz abheben. Außermehreren der folgenden Ansprüche, dadurch ge- dem hat ein solches Ventil auch den Nachteil, daß es kennzeichnet, daß eine hinter seinem Sperrkör- als Füllventil oder Raubventil bei plötzlichen Druckpersitz (24) abgehende Entlastungsleitung (50) 55 anstiegen zu spät auf Grund seiner Federcharaktemit einem ihm entsprechenden Ventil abgeschlos- ristik reagiert. Zur Sicherung gegen Gebirgsschläge sen ist. sind daher besondere Ventile erforderlich.