DE2146502B2 - Ventilanordnung zum Setzen hydraulischer Grubenstempel mit hoher Setzkraft - Google Patents
Ventilanordnung zum Setzen hydraulischer Grubenstempel mit hoher SetzkraftInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Ventilanordnung zum Setzen hydraulischer Grubenstempel mit einer gegenüber
dem Betriebsdruck erhöhten Setzkraft.
Bei hydraulischen Grubenstempeln, die als Einzelstempcl
oder in Verbindung mit einem Schreitausbau verwendet werden, ist es im Hinblick auf die
Hangendpflege und die gute Beherrschung des Hangenden anzustreben, die hydraulischen Stempel mit einer
gleichmäßigen und zudem möglichst hohen Setzkraft, die /weckmäßig in Nähe der Nennlast der Stempel liegt,
zu setzen. Der in den Gewinnungsbetrieben zur Verfügung stehende hydraulische Betriebsdruck reicht
jedoch häufig nicht aus, um die gewünschte hohe Stempelsetzkrafl zu erreichen. Eine Erhöhung des
Betriebsdruckes wäre zwar möglich, jedoch vor allem aus wirtschaftlichen Gründen zumeist nicht vertretbar,
weil in diesem Fall auch die anderen, an das hydraulische
Versorgungssystem angeschlossenen hydraulischen Vorrichtungen, wie Rückzylinder, Richtzylinder usw.,
auf diesen höheren Betriebsdruck ausgelegt werden müssen, was mit beträchtlichen Kosten verbunden wäre.
Davon abgesehen, würde eine Erhöhung des Betriebsdruckes aber auch keine Gewähr für eine gleichmäßige
Setzkraft der Stempel bieten, da der Betriebsdruck Schwankungen unterworfen ist und es auch weitgehend
von der Sorgfalt des Strebpersonals abhänjt, mit welcher Setzkraft die Stempel gesetzt werden. Um zu
erreichen, daß sich in den Stempeldruckräumen ein dem Betriebsdruck entsprechender Setzdruck aufbaut, muß
beim Setzvorgang das Setzventil nach dem Anliegen der Kappe am Hangenden noch eine gewisse Zeitspanne
geöffnet bleiben. Ein vorzeitiges Schließen des Setzventils führt dazu, daß die Stempel mit unzureichender
Setzkraft gesetzt werden. Das gleiche ist dann der Fall, wenn im Augenblick des Setzvorganges der
Betriebsdruck z. B. durch stärkere Entnahme aus der Versorgungsleitung gerade auf einen gegenüber dem
Nenndruck niedrigeren Druck abgefallen ist.
Es ist an sich bekannt, zum Setzen hydraulischer Grubenstempel mit hoher Setzkraft besondere Setzgeräte
und Druckübersetzer u. dgl. zu verwenden. Diese Vorrichtungen gewährleisten jedoch nicht, daß die
Stempel mit einer von der Bedienungsperson und etwaigen Druckschwqnkungen unabhängigen gleichmäßigen
Setzkraft gesetzt werden.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine zuverlässig arbeitende Ventilanordnung zu schaffen, mit der es
möglich ist, unabhängig von etwaigen Druckschwankungen und auch unabhängig von der Sorgfalt und
Aufmerksamkeit des Bedienungspersonals die Stempel mit hoher und möglichst gleichmäßiger Setzkraft zu
setzen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zum Nachspannen des Stempels auf eine gegenüber
dem jeweiligen Betriebsdruckwert erhöhte Setzkraft eine Nachspannautomatik mit einem Zuschaltventil
vorgesehen ist, über welches die zum Stempeldruckraum führende Druckmittelzuleitung mit einer
Auflastungsdruckquelle verbindbar ist, deren AuMastungsdruck
größer ist als der beim Betätigen des Setzventils herrschende Betriebsdruck, wobei das
Zuschaltventil über den in der Druckmittclzulcitung herrschenden Betriebsdruck in die Öffnungsstellung
schaltbar und bei Erreichen des Auflastungsdruck-'s in
die Schließstellung zurückschaltbar ist.
Mit der Erfindung wird also eine Nachspannautomatik
geschaffen, mit der es möglich ist. die hydraulischen Stempel eines Strebbetriebs unabhängig von etwaigen
Druckschwankungen des Betriebsnetzes und auch unabhängig von der Sorgfalt und Aufmerksamkeit des
Bedienungspersonals mit der gewünschten hohen und gleichmäßigen Setzkraft zu setzen. Die Nachspannautomati^
weist das druckgesteuerte Zuschaltventil auf, welches im Anschluß an den durch die Betätigung des
Selzventils herbeigeführten Setzvorgang den Nachspannvorgang, d. h. die Druckerhöhung im Stcmpeldruckraum
dadurch herbeiführt, daß der Stcmpeldruekraum
über das Zuschaltventil von einem Auflastungsdruck
beaufschlagt wird, der höher liegt als der Betriebsdruckwert im Augenblick der Betätigung des
Setzveniiles. Auch bei etwaigen Schwankungen des Betriebsdruckes läßt sich daher mit der Nuchspannnutomatik
die gewünschte hohe Selzkraf' zuverlässig
erreichen. Nach Druckerhöhung und Auflastung der Stempel wird das Zuschaltventil selbsttätig wieder
abgeschaltet, wodurch auch die Möglichkeit geschaffen wird, etwaige Undichtigkeiten im .Stempclsystem zu
erkennen.
Das Zuschaltventil der Nachspannautomaiik weist
vorzugsweise ein sowohl in Öffnungsrichtung als auch in Schließrichtung vom Druck beaufschlagtes kolbenartiges
Ventilglied auf. Zweckmäßig besteht dieses Ventilglied aus einem federbelasteten Differentialkolben.
Ferner empfiehlt es sich, dem Zuschaltventil ein auf den Auflastungsdruck ansprechendes, die Rückstellung
des Zuschaltventils in die Schließstellung bewirkendes Überdruckventil zuzuordnen. In bevorzugter Ausführung
sind das Zuschaltventil und das Überdruckventil zu einer Baueinheit zusammengefaßt. Dabei empfiehlt es
sich, für das Überdruckventil ein Kolben-Schieberveniil zu verwenden, dessen federbelasteter Schieberkolben in
einer Axialbohrung des Schieberkolbens des Zuschaltventils angeordnet ist. Mit den genannten Ventilen ist
zweckmäßig noch ein Rückschlagventil zusammengebaut, welches den Kolbenraum des Differentialkolbens
bei Druckentlastung des Stempels entlastet.
In der Zeichnung sind AusführungsbeisiMele der
Erfindung dargestellt. Es zeigt
Fig. 1 eine erfindungsgemäßc Ventilanordnung schematisch
in einem Schaltplan;
F i g. 2 im Längsschnitt eine bevorzugte und baulich zweckmäßige Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Ventilanordnung.
Der Schaltplan gemäß Fig. I läßt ein von Hand oder
auch automatisch betätigtes Stempel-Setzventil 10 erkennen, welches in der zu einem hydraulischen
Stempel 11 führenden Druckmittelzuleitung 12 liegt. Der Betriebsdruck Px in der Leitung 12 mag z. B. 300 atü
betragen. Die Druckmittelzuleitung 12 ist an den Druckraum 13 des Stempels angeschlossen, dessen
Innenstempelkolben mit 14 bezeichnet ist. An die Druckmittelzuleitung 12 ist in üblicher Weise ein
federbelastetes Überdruckventil 15 angeschlossen, welches den Druck im Druckraum 13 des Stempels
begrenzt und bei Erreichen der Steinpelnennlast anspricht und dabei eine Verbindung zu einem Rücklauf
16 öffnet. Das Überdruckventil 15 ist hier z. B. auf einen Öffnungsdruck von 450 atü eingestellt.
An die Druckmittelzuleitung 12 ist hinter dem Setzventil 10 ein Zuschaltventil 17 einer Nachspannautomatik
angeschlossen, welches aus<inem kolbenbetätigten Schieberventil besteht, dessen Kolbenschieber
von einer Feder 18 in Schließstellung gehalten wird, in der die Verbindung von einer Auflastungsdrtickleilung
19 zu der Leitung 12 abgesperrt ist. Die Auflastungsdrucklciiung 19 ist an eine Auflastungsdruckquelle
angeschlossen, die einen Afflastungsdruck Pi von z. B.
400 atü liefert. Mit 20 und 21 sind zwei Schicberkolben
des Zuschaltventils bezeichnet. Der Kolben 20 wird über eine Steuerleitung 22 vom Druck in der Druckmittelzulcitung
12 bzw. im Stempcldruckraum 13 beaufschlagt, während der Kolben 21 über eine Sleuerleitung 23 an
ein federbelastetes Überdruckventil 24 angeschlossen ist, welches beim Auflastungsdruck (z. B. 400 atü) öffnet
und dabei eine Verbindung von der Leitung 12 zur Leitung 23 herstellt. Zwischen der Leitung 23 und der
Anschlußleitung 25, welche das Überdruckventil 24 mit der Leitung 12 verbindet, ist ein Rückschlagventil 26
angeordnet.
Wird das Setzventil 10 betätigt, so wird der Stempel
11 an die Druckmittcl/ulcitung 12 angeschlossen, so daß
sich in dem Stcmpeldruckraum 13 der Betriebsdruck Pi
von z.B. JOO atü aufbaut. Der Stempel fährt bei Druckbeaufschlagung zunächst so weit aus, bis sich
seine Kappe gegen das Hangende leg'.. In diesem
Augenblick kann sich in dem Siempeldruckraum 13 der Betriebsdruckwert einstellen. Der Betriebsdruck P\
ί wirkt dann über die Leitung 22 auf den Ventilkolben 20.
der hierdurch den Schieberkolben des Zuschaltventils 17 entgegen der Kraft der Feder 18 in die Öffnungsstellung
bringt, in der die Auflastungsdruckleitung 19 an die zu dem Stempeldruckraum 13 führende Leitung 12
ίο angeschlossen ist. Dadurch wird der Stempel auf den
Auflastungsdruck (400 atü) aufgelastet. Sobald im Stempeldruckraum 13 dieser Druck erreicht ist, öffnet
das Überdruckventil 24, wodurch der Veniilkolben 21 über die Leitung 23 von dem Auflastungsdruck
beaufschlagt wird. Hierdurch wird das Zuschaltventil 17 unter der Wirkung seiner Feder 18 wieder in die
dargestellte Schließstellung gebracht, in der der Stempel von der Auflastungsdruckleitung IS abgesperrt
ist. Die Auflastungsdruckquelle liefen also nur eine so
geringe Flüssigkeitsmenge, daß der S'-impeldruckraum
von dem Betriebsdruck, der im Betrieb Druckschwankungen unterliegt, auf den höheren Aurlastungsdruck
gebracht wird. Nach Abschalten des Zuschaltventils 17 ist der Stempel von der Auflastungsdruckc,jelle
unabhängig. Erhöht sich infolge der Hangendbelastung der Drjck im Druckraum 13 des Stempels, so wird
dieser durch das Überdruckventil 15 auf den Nenndruck des Stempels begrenzt.
Wird der Stempel beim Rauben durch entsprechende Betätigung des Setzventils 10 an den Rücklauf 16
angeschlossen, so kann sich der Druck, der in der Leitung 23 und in dem Arbeitsraum des Kolbens 21
herrscht, über das Rückschlagventil 26 und die Leitungen 25 und 12 vollständig abbauen.
Fig.2 zeigt eine Ventilanordnung gemäß der Erfindung, bei der die in F i g. 1 mit der strichpunktierten
Umrahmung versehenen Ventile in zweckdienlicher Weise zu einer Ventilpatrone zusammengebaut sind.
Die Ventilpatrone besteht aus zwei Teilen, nämlich dem Gehäuse 30 und dem Ventilträger 31. Beide Teile sind
miteinander verschraubt. Die gesamte Ventilpatrone sitzt in einer gestuften Bohrung eines Blocks 32, der z. B.
der Steuerblock eines Ausbaugestells od. dgl. ist. Die Patrone wird mittels einer Gewindehülse 33 in der
Bohrung gehalten.
Mit 34 ist ein Schieberkolben des Zuschaltventils bezeichnet, der in einer zentralen Axialbohrung des
Ventilträgers 31 geführt und mittels O-Ringe 35 gegenüber dieser Bohrung abgedichtet ist. Der Schieberkolben
34 trägt am oberen Ende einen kugeligen Kopf 36, auf dem sich die Federlagerung 37 gelenkbeweglich
abstützt. Zwischen dem Kolben 37 und einen, von oben in das Gehäuse 30 der Patrone eingesetzten
Ar.schiag 38 ist eine Feder 39 angeordnet, die in dem
Raum 40 zwischen dem Anschlag 38 und dem Ventilträger 31 angeordnet ist. Die Teile 34 bis 39 bilden
das in Fig. I mit 17 bezeichnete Zuschaltventil. Mit 41
sind abgesetzte Radialbohrungen in dem Ventilträger 31 bezeichnet, welchr die Auflastungsdruckleitung 19
gemäß Fig. I bilden. Diese Radialbohrungen münden in
eine Ringnut 42 der Axialbohfung des Schieberkolbcns
34. Mit 43 ist der Anschluß der Druckmitidzuieitung 12
bezeichnet, über die der Schieberkolben 34 somit von dem Betriebsdruck P\ an seiner unteren ringförmigen
<>5 Stirnfläche 44 beaufschlagt wird. Der Kolbenraum 40
und der Anschluß 43 sind über eine weitere Axialbohrung 45 des Vcntilträgers 31 verbunden. In dieser
Axiiilbohrung sitzt ein Rückschlagventil 46. welches
dem Ventil 26 gemäß F i g. t entspricht.
Der Schiebcrkolben 34 weist eine gestufte Axialbohrung 47 auf, in der ein Kolben-Schiebervenlil 48 geführt
ist. weicht's das Überdruckventil 24 gemäß F i g. I bildet.
Dieses Schieberventil 48 ist durch den Kolben 37 und durch eine zentrale Bohrung des Topfstückes 38 in den
Innenraum desselben hochgeführt. Es weist hier ein kolbenartiges Kopfstück 49 auf. welches auf einem
Kugelkopf 50 des Schieberveiitils gelenkbeweglich abgestützt ist. Eine Feder SI stützt sich einerseits an
dem Teil 49 und andererseits an einem in das Topfstück von oben eingeschraubten Stopfen 52 ab. Mit 53 und 54
sind in Nuten sitzende O-Ringe bezeichnet, welche das
.Schieberventil 48 gegenüber den Teilen 36 bzw. 38 abdichten. Das .Schieberventil weist im Bereich seines
unteren [Indes eine Axialbohrung 55 auf, die oben in
Radialbohrungcn 56 übergeht.
Die Arbeitsweise des Ventils ist wie folgt:
Heim .Setzen des Stempels Il gemäß I- ι g. I baut sich im Anschluß 43 des Ventils der Betriebsdruck P1 unterhalb des .Schieberkolbens 34 auf. Der Betriebsdruck l'\ wirkt auf die ringförmige Kolbcnflache 44. wodurch der Sehieberkolben entgegen der Rückstellkraft der Feder 39 nach oben geschoben wird, so daß die Auflastungsdruckleitung über die Radialbohrung 41 und die Ringnut 42 mit der Anschlußbohrung 43 in Verbindung gelangt und damit der Stempel auf den Druck P2 aufgelastet wird, wie dies vorstehend in Verbindung mit F i g. 1 erläutert wurde. Sobald der Stempel auf den Druck P; aufgelastet worden ist, erreicht der Druck in der Axialbohrung 47 des .Schieberkolbens 34 den Wert P2. wodurch das Schieberventil 48 entgegen der Rückstellkraft der Feder 51 hochgeschoben und damit über die Bohrungen 55 und 56 die Verbindung zu dem Kolbenraum 40 hergestellt wird. Das hat zur Folge, daß der als Diffcrentialkolbcn ausgebildete Kolben 37 vom hydraulischen Druck belastet und demgemäß unter Mitwirkung der Rückstellkraft seiner Feder 39 in die dargestellte Schlicßstellung zurückbewegt wird, in der er die Auflasuingsdruck- quelle bzw. die Bohrung 41 gegenüber der mit dem Stempeldruckraum in Verbindung stehenden Bohrung 45 absperrt. Es ist erkennbar, daß bei etwaigen Undichtigkeiten des Stempels der Auflastungsdruck P2
Die Arbeitsweise des Ventils ist wie folgt:
Heim .Setzen des Stempels Il gemäß I- ι g. I baut sich im Anschluß 43 des Ventils der Betriebsdruck P1 unterhalb des .Schieberkolbens 34 auf. Der Betriebsdruck l'\ wirkt auf die ringförmige Kolbcnflache 44. wodurch der Sehieberkolben entgegen der Rückstellkraft der Feder 39 nach oben geschoben wird, so daß die Auflastungsdruckleitung über die Radialbohrung 41 und die Ringnut 42 mit der Anschlußbohrung 43 in Verbindung gelangt und damit der Stempel auf den Druck P2 aufgelastet wird, wie dies vorstehend in Verbindung mit F i g. 1 erläutert wurde. Sobald der Stempel auf den Druck P; aufgelastet worden ist, erreicht der Druck in der Axialbohrung 47 des .Schieberkolbens 34 den Wert P2. wodurch das Schieberventil 48 entgegen der Rückstellkraft der Feder 51 hochgeschoben und damit über die Bohrungen 55 und 56 die Verbindung zu dem Kolbenraum 40 hergestellt wird. Das hat zur Folge, daß der als Diffcrentialkolbcn ausgebildete Kolben 37 vom hydraulischen Druck belastet und demgemäß unter Mitwirkung der Rückstellkraft seiner Feder 39 in die dargestellte Schlicßstellung zurückbewegt wird, in der er die Auflasuingsdruck- quelle bzw. die Bohrung 41 gegenüber der mit dem Stempeldruckraum in Verbindung stehenden Bohrung 45 absperrt. Es ist erkennbar, daß bei etwaigen Undichtigkeiten des Stempels der Auflastungsdruck P2
ίο nicht mehr in den Stempcldruckraum gelangen kann.
Wird der Stempel Il geraubt und dabei mit dem
Rücklauf 16 verbunden, so wird der Druck, der in dem
Kolben- und I ederraum 40 herrscht und den Druckausgleich des Kolbens 37 bewirkt, über das Rückschlagven-
I) til 46 und die Bohrung 45 /um Ablauf 16 (I ig. 1) hin
abgebaut.
Ls ist erkennbar, daß beim Hochfahren des Kolbens
J7 das Volumen des Kolbenraums 40 geringfügig vermindert wird, was einen gewissen Pumpeffekl zur
JH Folge hat. Die daraus resultierende Druckerhöhung lallt
sich auf einfache Weise /.. H. dadurch verhindern, dall
der Raum 40 über ein Überdruckventil /. B. an den Ablauf angeschlossen wird
Mittels eines kleinen Stiftes od. dgl., der nach außen
;i herausgeführt den Weg des Schicberventils 48 anzeigt,
kann der Zuschaltvorgang nach außen sichtbar gemacht werden.
Um eiitr gute Abstimmung der beiden einstellbaren Drücke /Ί. P2 /u erreichen, sollten die Öffnungsu cge des
jo .Schieberkolbens 34 und des Schieberventils 48 gleich
sein. Durch Verdrehen des oberen Kinsicllrings 57
lassen sich die Ansprechdrücke /', und /'»des Schieberkolbcns
und des Schieberventils bei gleichbleibender Druckdifferenz P2 - /', andern.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (7)
1. Ventilanordnung zum Setzen hydraulischer Grubenstempel mit einer gegenüber dem Betriebsdruck
erhöhten Setzkraft, dadurch gekennzeichnet,
daß zum Nachspannen des Stempels (11) auf eine gegenüber dem jeweiligen Betriebsdruckwert
erhöhte Setzkraft eine Nachspannautomaiik mit einem Zuschaltventil (17) vorgesehen ist,
über welches die zum Stempeldruckraum (13) führende Druckmittelzuleitung (12) mit einer Auflastungsdruckquelle
verbindbar ist, deren Auflastungsdruck (Pi) größer ist als der beim Betätigen des
Setzventils (10) herrschende Betriebsdruck (P\), wobei das Zuschaltventil (17) über den in der
Druckmittelzuleitung (12) herrschenden Betriebsdruck (P\) in die Öffnungsstellung schaltbar und bei
Erreichen des Auflastungsdruckes (Pfi in die Schließstellung zurückschaltbar ist.
2 Ventilanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeiÄtKt, daß das Zuschaltventil (17) ein
sowohl in Öffnungsrichtung als auch in Schließrichtung vom Druck beaufschlagtes kolbenartiges
Ventilglied aufweist
3. Ventilanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilglied des Zuschaltventils
aus einem federbelasteten Differentialkolben (37) besteht.
4. Ventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch ein auf den Auflastungsdruck
(P2) ansprechendes, die Rückstellung des Zuschaltventil* (17) in die Schließstellung bewirkendes
Überdruckventil (24),
5. Ventilanordnung n^ch Anspruch 4, dadurch
gekennzeichnet, daß das Zuschaltventil (17) und das Überdruckventil (24) zu einer Baueinheit zusammengefaßt
sind.
6. Ventilanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Überdruckventil (24) aus
einem Kolben-Schieberventil (48) besteht, dessen federbelasteter Schieberkolben in einer Axialbohrung
des Schieberkolbens (34) des Zuschaltventils angeordnet ist.
7. Ventilanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, gekennzeichnet durch ein den Kolbenraum (40)
des Differentialkolbens (37) bei Druckentlastung des Stempels entlastendes Rückschlagventil (46).
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