DE2631855C3

DE2631855C3 - Federbelastetes Mengenregelventil

Info

Publication number: DE2631855C3
Application number: DE19762631855
Authority: DE
Inventors: Rolf Dipl.-Volksw. 4322 Sprockhoevel Hebben
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-07-15
Filing date: 1976-07-15
Publication date: 1982-05-27
Also published as: DE2631855A1; DE2631855B2

Description

Die Erfindung betrifft ein federbelastetes Mengenregelventil, das beim Stoßtränken, insbesondere beim Langfronttränken des Kohlenstoßes im untertägigen Berg- und Tunnelbau zwischen Tränksonde und Pumpe angeordnet ist, einen federnd in Richtung auf die Pumpe vorgespannten Ventilschieber und eine dem Ventilschieber zugeordnete Drossel aufweist, wobei der Ventilschieber eine Axialbohrung und von dieser ausgehende Radialbohrungen hat, welche je nach Stellung des Ventilschiebers vom Ventilgehäuse abgedeckt oder mit dem Tränksondenanschluß verbunden sind.

Derartige Mengenregelventile werden beim Tränken des Kohlenstoßes mit Wasser zwischen der Pumpe und jeder Tränksonde angeordnet. Sie sollen einen gleichmäßigen Mengenfluß gewährleisten. Für den Erfolg des Stoßtränkens ist neben einer möglichst gleichmäßigen Verteilung des Tränkwassers im Kohlenstoß auch die Wassermenge entscheidend, die in den Kohlenstoß unter Druck eingebracht wird. Als Richtwert für alle Verfahren des Kohlenstoßtränkens wird eine Wassermenge von 8 bis 101/fm³ im Steinkohlenbergbau angegeben. Der Wasserdruck ist örtlich verschieden. Er liegt in der Regel zwischen 0 und 400 bar.

Zur Bestimmung der Tränkwassermenge werden Zählwerke benutzt, die meistens die Tränkwassermenge hinter der Tränkwasserpumpe und vor der Tränksonde aus dem Tränkwasserdurchfhiß bestimmen.

Bei Tränkanlagen, bei denen eine Pumpe mit einem Zählwerk mehrere Tränksonden gleichzeitig beaufschlagt, ist es erforderlich, unabhängig von dem unterschiedlichen Tränkwiderstand in jedes Tränkbohrloch die geforderte Tränkwassermenge einzubringen, so daß die am Zählwerk angezeigte gesamte Tränkwassermenge in einfachem Verhältnis zu der Anzahl der Tränkwassersonden steht Das Mengenregelventil sorgt in solchen Anlagen dafür, daß der Tränkwiderstand die Tränkwassermenge steuert

Bekannt sind Mengenbegrenzungsventile, z. B. für den Einsatz in Dampferzeugungsanlagen, bei denen eine durch eine Feder vorgespannte Stauscheibe bei auftretenden Druckänderungen in einen Konus hineingeschoben wird, so daß durch die auftretende Querschnittsverengung eine gleichbleibende Durchflußmenge erreicht wird. Andere Strombegrenzungsventile arbeiten mit einer verschiedentlich angeordneten Drossel, d.h. einem den Öffnungsquerschnitt der Meßblende bestimmenden Bauteil, wobei sich dieses Bauteil unabhängig von der Ventileinrichtung selbst verschieben kann. Dieses Bauteil ist in einer im Ventilschieber angeordneten Bohrung geführt Mit Hilfe eines derartigen Ventils wird eine Strombegrenzung auch in der bisher ungeregelten Strömungsrichtung angestrebt. Derartige Strombegrenzungsventile werden z. B. als Lenkbremsventil von unter Last stehenden Hubzylindern eingesetzt. Das ist auch der Grand für die relativ aufwendige Konstraktion. Ähnlich ist auch ein bekanntes Strombegrenzungsventil mit einem federgestützten Kolben aufgebaut, bei dem der Kolben als Hohlkolben ausgebildet ist. Dabei wird der Kolben von der Flüssigkeit, die sich über einen Kanal bewegen und auf den Anschlag des Kolbens einwirken kann, umgeben. Das Strombegrenzungsventil ist somit nur bei Flüssigkeiten mit Schmiereigenschaft einzusetzen.

Aus der US-PS 28 72 939 ist ein Ventil für Flüssigkeitsverteilersysteme bekannt, bei dem die den Ventilschieber belastende Feder spannbar ausgebildet ist. Die das Ventil passierende Menge kann damit über den Federdruck eingestellt werden. Die Einstellung bzw. Nachstellung ist jedoch insbesondere bei hohen Belastungen bzw. hohen Drücken sehr schwierig. Die Federkennlinie muß für jedes Ventil ermittelt und genau beachtet werden. Der Bereich, in dem sich der Ventilschieber bewegen kann, ist durch Dichtungen abgesichert, was zeigt, daß der Ventilschieber nur bei entsprechend zusammengesetzten Flüssigkeiten funktionstüchtig ist.

Alle diese bekannten Mengenregelventile sind jedoch für das Kohlenstoßtränken mit reinem Wasser nicht geeignet. Dies trifft auch für das aus der US-PS 2b 45 086 bekannte Mengenregelventil zu. Das Druckwasser wird nämlich dabei zunächst durch eine vor dem Ventilschieber angeordnete Drossel in den Ventilschieber und von diesem über Radialbohrungen in Kanäle geleitet. Aus den parallel zu der den Ventilschieber belastenden Feder geführten Kanälen gelangt das

Druckwasser dann in der vorgegebenen Menge in die Verbraucherleitung. Die vor dem Ventilschieber angeordnete Drossel kann durch Herausschrauben des Pumpenanschlusses ausgewechselt werden. Der die Kanäle abdeckende Mantel und das Ventilgehäuse sind durch Ringe gegeneinander abgedichtet Ein Fressen zwischen Ventilgehäuse und Ventilschieber wird dadurch verhindert, daß über die umgebenden Kanäle für die notwendige Gleitung zwischen diesen Teilen gesorgt wird. Ohne entsprechende Schmierung arbeitet dieses Mengenregelventil nicht, so daß es für das Kohlenstoßtränken mit Wasser ungeeignet ist Diesem Wasser fehlen nämlich die Schmiereigenschaften, so daß dieses Tränkwasser schnell zu einem Fressen der beweglichen Teile der bekannten Mengenregelventile führen würde. Dieser Vorgang wird noch durch die stark korrosiven Eigenschaften des Tränkwassers begünstigt Die Verwendung von bekannten korrosionsbeständigen Werkstoffen ist jedoch wegen der hohen Tränkwasserdrücke nicht möglich. Messing wird z. B. durch die häufig im Tränkwasser enthaltenen Verunreinigungen in kurzer Zeit so weit aerodiert, daß das Regelventil versagt Derartige Schäden, die den Mengenregelventilen von außen nicht anzusehen sind, führen zu einem Über- bzw. Untertränken des Kohlenstoßes und damit ?s zu erheblichen betrieblichen Störungen und zu einer Gefährdung des Untertage-Personals. Es ist daher außerordentlich wichtig, daß die Mengenregelventile auch bei für keine Schmierstoffe enthaltenden Flüssigkeiten und bei verunreinigten Flüssigkeiten sicherstel- jo len, daß in jedes Bohrloch unabhängig von dem unterschiedlichen Tränkwiderstand die geforderte Tränkwassermenge eingebracht wird.

Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, ein Mengenregelventil zu schaffen, das auch bei korrosivem und verschmutztem Wasser eine genaue Einhaltung der vorgegebenen Tränkwassermenge ermöglicht.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Ventilschieber und sein Gehäuse aus Edelstahl bestehen, sowie derartig oberflächengehärtet sind, daß die Oberfläche des Ventilschiebers relativ weicher als die Oberfläche des Gehäuses ist, wobei die Gehäusetoleranz relativ kleiner bzw. Null und die Ventilschiebertoleranz relativ größer ist, und daß der Ventilschieber zwischen dem Tränkpumpenanschluß as und dem Tränksondenanschluß wenigstens eine Dichtung aufweist Die Tränkwassermenge kann unabhängig vom Gegendruck konstant gehalten werden, weil auf der federbelasteten Schieberseite ein vom Pumpendruck abweichender und gleichmäßiger Wasserdruck w durch die Drosselbohrung und die damit sich ergebende Schieberstellung eingehalten werden kann. Ein Fressen zwischen Ventilschieber und Ventilgehäuse ist nicht möglich, weil der Ventilschieber relativ weicher als sein Gehäuse ist und weil die Gehäusetoleranz kleiner, insbesondere Null ist, während die Ventilschiebertoleranz relativ größer ist. Die aus Edelstahl bestehenden Ventilschieber und Ventilgehäuse verhindern Korrosionen, während die Dichtung zwischen beweglichem Ventilschieber und dem Ventilgehäuse Leckagen und damit Unterschiede in der Mengenregelung verhindern.

Der Hauptvorteil der Erfindung liegt darin, daß ein Mengenregelventil geschaffen wird, das die Einhaltung der vorgeschriebenen Tränkwassermengen über lange Zeiträume gewährleistet. Hierdurch werden die bisher auftretenden Störungen und Gefährdungen vermieden, die häufig zu sehr ungleichmäßigen Tränkergebnissen, d. h. Befeuchtungen der Kohle und damit zu Abrissen des Hangenden führen.

Vorzugsweise und gemäß einem weiteren Merkmal zur Ausgestaltung der Erfindung bestehen Ventilschieber und Gehäuse aus einem Edelstahl mit relativ hohem Kohlenstoffgehalt wie er unter der Bezeichnung X 90 CrMV 18 spezifiziert und im Handel erhältlich ist Dieser Stahl hat 0,9% Kohlenstoff. Er braucht dann nicht mehr besonders aufgekohlt zu werden. Andererseits kann der Stahl in den Werkstückrandzonen aufgekohlt werden, wobei sich feste, flüssige oder gasförmige Aufkohlungsmittel verwenden lassen. Diese Werkstücke werden nachfolgend abgeschreckt

Vorzugsweise ist der Axialbohrung im Ventilschieber ein auswechselbarer Einsatz zugeordnet der eine Bohrung aufweist wobei das den Ventilschieber aufnehmende Ventilgehäuse an beiden Seiten durch je einen Deckel verschlossen ist

Einzelheiten sind aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Figuren in der Zeichnung zu entnehmen. Es zeigt

F i g. 1 im Längsschirtt und in Ansicht ein Mengenregelventil gemäß der Erfindung und

F i g. 2 eine Stirnansicht des Gegenstandes nach Fig. 1.

Das mit 1 bezeichnete Mengenregelventil hat einen Gehäusekörper 2 mit je einem Deckel 3 bzw. 4. Der Deckel 3 hat eine Bohrung 5 mit Innengewinde 6 zum Einschrauben eines Nippels. An diesem nicht dargestellten Nippel befindet sich die Zuleitung zur nicht dargestellten Tränkpumpe. Andererseits hat das Gehäuse 2 eine Radialbohrung 7 mit Innengewinde 8 für einen Nippel, der ebenfalls nicht dargestellt ist, aber den Anschluß zur Tränksonde herstellt Das Regelventil 1 kann beispielsweise so eingestellt sein, daß es 1,8 bis 2,2 l/min unabhängig vom Gegendruck an der Tränksonde liefert.

Zu diesem Zweck ist in dem Gehäuse 2 eine Axialbohrung 9 vorgesehen, in der sich ein kolbenförmiger Ventilschieber 10 bewegen kann. Der Ventilschieber 10 hat eine Axialbohrung 11 mit Innengewinde 12 zum Einschrauben eines Einsatzes 13 mit einer Drosselbohrung 14. Von der Bohrung 12 laufen mehrere Radialbohrungen 15 bzw. 16 in eine umlaufende Nut 18 aus, die je nach Stellung des Ventilschiebers vom Ventilgehäuse 2, wie dargestellt, abgedeckt oder in die Bohrung 7 bzw. den mit ihr zusammenwirkenden Ringraum 19 geöffnet sind. Zudem ist die Steuerkante 36 mit mehreren Ausnehmungen 37 bzw. 38 versehen, um eine schwingungsfreie Steuerung zu ermöglichen.

In der mit einer Ventilfeder 20 belasteten Stirnseite 21 des Kolbens 10 befindet sich eine Vertiefung 22, in der die Ventilfeder 20 gehalten ist. Die Ventilfeder stützt sich in einer Vertiefung 23 ab, die an der Innenseite des Deckels 4 angebracht ist. Die beiden Deckel 3 und 4 decken auch je eine Nut ab, in der sich jeweils ein O-Ring 25 bzw. 26 befindet.

Auf seiner Außenseite weist der Schieber seinerseits eine Nut 27 zur Unterbringung eines O-Ringes 24 zwischen dem Anschluß 5 und dem Anschluß 7 auf.

Die Deckel sind mit Hilfe von vier Schrauben 28—31 miteinander und damit mit dem Gehäuse 2 verschraubt. Jede Schraube hat einen Sechskantkopf 32, einen Schraubenschaft 33 und ein mit Gewinde versehenes Ende 23, das in entsprechende Gewindebohrungen 35 Angeschraubt ist, welche gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel im Deckel 3 vorgesehen sind.

Das Gehäuse 2, d. h. mindestens dessen Bohrung sowie der Ventilschieber 10 bestehen aus Edelstahl und

sind gehärtet. Diese Härtung wird so durchgeführt, daß der Ventilkörper 10 relativ weicher als die ihn aufnehmende Bohrung ist. Die Bohrung hat eine Toleranz von Null, während der Ventilschieber 10 eine Toleranz von beispielsweise 0,01 aufweist.

Der Einsatz 13 ist auswechselbar, so daß zur Einstellung verschiedener Mengen verschiedene Drosseln in das Mengenregelventil eingesetzt werden können.

Da das Tränkwasser häufig Verschmutzungen aufweist, ist in den Deckel ein Filter 40 eingesetzt, das die Verschmutzungen zurückhält.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Federbelastetes Mengenregel ventil, das beim Stoßtränken, insbesondere beim Langfronttränken des Kohlenstoßes im untertägigen Berg- und Tunnelbau zwischen Tränksonde und Pumpe angeordnet ist, einen federnd in Richtung auf die Pumpe vorgespannten Ventilschieber und eine dem Ventilschieber zugeordnete Drossel aufweist, wobei der Ventilschieber eine Axialbohrung und von dieser ι ο ausgehende Radialbohrungen hat, welche je nach Stellung des Ventilschiebers vom Ventilgehäuse abgedeckt oder mit dem Tränksondenanschluß verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilschieber (10) und sein Gehäuse (2) aus Edelstahl bestehen, sowie derart oberflächengehärtet sind, daß die Oberfläche des Ventilschiebers (10) relativ weicher als die Oberfläche des Gehäuses (2) ist, wobei die Gehäusetolei anz relativ kleiner bzw. Null und die Ventilschiebertoleranz relativ größer ist, und daß der Ventilschieber (10) zwischen dem Tränkpumpenanschluß und dem Tränksondenanschluß (7) wenigstens eine Dichtung (24) aufweist

2. Federbelastetes Mengenregelventil nach Ansprach I₁ dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilschieber (10) und sein Gehäuse (2) aus Edelstahl X90CrMV (18) mit relativ hohem Kohlenstoffgehalt bestehen.

3. Federbelastetes Mengenventil nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Axialbohrung (11) im Ventilschieber (10) ein auswechselbarer Einsatz (13) zugeordnet ist, der eine Bohrung (14) aufweist, und daß das den Ventilschieber aufnehmende Ventilgehäuse an beiden Seiten durch je einen Deckel (3,4) verschlossen ist

4. Federbelastetes Mengenventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilschieber (10) außenseitige Ausnehmungen (37, 38) aufweist, die jeweils den Radialbohrungen (15, 16) zugeordnet sind.

5. Federbelastetes Mengenventil nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß die im Deckel (3) vorgesehene Bohrung (5,6) einen kammerähnlichen Abschnitt aufweist, in dem ein Filter (40) angeordnet

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