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Titel: Hydraulische Steuerung eines Rück- und Schreit-
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zylinders für untertägige Ausbau- und Gewinnungsanlagen u.dgl.
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Die Erfindung betrifft eine hydraulische Steuerung eines an einem
Schreitausbaugestell abgestützten Rück-und Schreitzylinders, dessen Kolbenstange
mit einer rückbaren Förder- und/oder Gewinnungseinrichtung verbunden ist, mit einem
Mehrwegeventil, das eingangsseitig an eine Druckleitung und an einen Rücklauf angeschlossen
ist und das ausgangsseitig jeweils über eine hydraulische Anschlußleitung mit dem
Kolbenraum und dem Ringraum des Rück- und Schreitzylinders verbunden ist.
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Bei hydraulischen Ausbausystemen für untertägige Gewinnungsbetriebe
ist es üblich, die einzelnen Ausbaugestelle des hydraulischen Schreitausbaus mittels
ihrer Schreitwerke an der Förder- und/oder Gewinnungsanlage anzuschlagen, die somit
beim Schreitvorgang das Schreitwiderlager bildet. Mit Hilfe der gegen die Ausbaugestelle
abgestützten Schreitzylinder wird auch die Förder- und/ oder Gewinnungsanlage gerückt.
Da für das Rücken der Förder- und/oder Gewinnungsanlage erheblich kleinere Kräfte
benötigt werden als für das Nachziehen der schweren Ausbaugestelle, werden in der
Praxis die Rück- und Schreitzylinder in das Führungsgestänge der Schreitwerke so
eingeschert, daß das Rücken der Förder- und/oder Gewinnungsanlage durch die Druckbeaufschlagung
der kleineren Ringkolbenflächen
dieser Zylinder und das Ausbauschreiten
unter Druckbeaufschlagung der größeren Kreiskolbenflächen der Zylinder erfolgt.
Auch ist es bekannt, für das Rücken der Förder- und/oder Gewinnungsanlage mit einem
gegenüber dem eigentlichen Pwnpendruck, der dem Stempelsetzdruck entspricht, verminderten
Niederdruck zu arbeiten.
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Nicht selten wird in der Praxis die Forderung gestellt, bei den Schreitwerken
auf die eingescherte Anordnung der Rück- und Schreitzylinder zu verzichten und statt
dessen diese Zylinder so anzuordnen, daß die Förderand/oder Gewinnungsanlage durch
die ausschiebende Kolbenstange der Zylinder unter Druckbeaufschlagung der Kolbenräume
gerückt wird. Um bei solchen bekannten Anordnungen übermäßig und schädlich hohe
Rückkräfte zu vermeiden, hat man verschiedene Maßnahmen, z.B. die Verwendung von
Rück- und Schreitzylindern mit fliegenden Kolben, vorgeschlagen. Diese Anordnungen
haben sich in der Praxis als nicht ausreichend zuverlässig erwiesen und rfordern
außerdem einen erh8hten Bauaufwand.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine hydraulische Steuerung der eingangs
genannten Art zu schaffen, die sich durch einfachen und betriebssicheren Aufbau
auszeichnet und mit der sich be Verwendung einfacher Schubkolbengetriebe der üblichen
Bauart (ohne fliegende Kolben) die Förder- und/oder Gewinnungsanlage od.dgl. mit
gegenüber zuverlässig der Schreitkraft erheblich verminderter Rückkraft/rücken läßt.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch geldst, daß in einer den
Kolbenraum mit dem Ringraum des Ruck- und Schreitzylinders verbindenden Kurzschlußleitung
ein hydraulisch entsperrbares Sperrventil angeordnet ist, das
in
der Schaltstellung "Schreiten" des Wegeventils die Kurzschlußleitung absperrt und
in der Schaltstellung "Rücken" des Wegeventils die Kurzschluß leitung automatisch
öffnet.
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Bei dieser Ausgestaltung der Zylindersteuerung wird also bei Druckbeaufschlagung
des Kolhenraums automatisch das Sperrventil geöffnet, so daß mit dem Kolbenraum
zugleich auch der Ringraum des Rück- und Schreitzylinders von dem hydraulischen
Druckmedium beaufschlagt wird. Es stellt sich infolgedessen in dieser Schaltstellung
des Wegeventils eine Differentialwirkung ein mit der Folge, daß die Förder- und/oder
Gewinnungsanlage mit einer erheblich verminderten Rückkraft gerückt wird, die gleich
der Differenz der beiden Kolbenflächen des Rück- und Schreitzylinders, multipliziert
mit dem hydraulischen Beaufschlagungsdruck, ist. Wird dagegen das Wegeventil in
die Schaltstellung "Schreiten" gebracht, so läßt sich das Ausbaugestell mit einer
erheblich größeren Kraft rücken.
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Diese Kraft ist gleich der Flächengröße der Kolbenringfläche, multipliziert
mit dem hydraulischen Beaufschlagungsdruck (Pumpendruck des hydraulischen Systems).
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Um einerseits für den Ausbauschreitvorgang ausreichend große Kräfte
und andererseits für das Rücken der Förderwed
/oder Gewinnungsanlage
demgegenüber erheblich verminderte Kräfte zur Verfügung zu haben, empfiehlt es sich,
beim Rückvorgang mit einem gegenüber dem Pumpendruck verminderten Niederdruck zu
arbeiten, Das Wegeventil ist hierbei eingangsseitig nicht nur an die Hochdruckleitung
und den Rücklauf, sondern zusätzlich noch an eine Niederdruckleitung angeschlossen.
Dabei ist die Anordnung so getroffen, daß in der Schaltstellung "Rücken" die zu
dem Kolbenraum des Rück- und Schreitzylinders fUhrende Anschlußleitung mit der Niederdruckleitung
verbunden wird, während in der Schaltstellung "Schreiten" die zu dem Ringraum des
Rück- und Schreitzylinders führende Anschlußleitung an die Hochdruckleitung angeschlossen
wird.
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Damit ist es mdglich, die Kräfte für das Rücken der F8rder- und/oder
Gewinnungsanlage und für den Ausbauschreitvorgang genau den Jeweiligen Betriebsbedingungen
anzupassen.
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Das genannte Sperrventil besteht vorteilhafterweise aus einem einfachen
hydraulisch entsperrbaren RUckschlagven-.
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teil. Die Kurzschlußleitung mit dem Sperrventil kann erfindungsgemäß
im Kolben des Rück- und Schreitzylinders angeordnet sein, wobei die hydraulische
Steuerleitung des Sperrventils an den Kolbenraum des Rück- und Schreitzylinders
angeschlossen ist. Andererseits kann die Kurzschlußleitung aber auch aus einer die
beiden Anschlußleitungen außerhalb des RUck- und Schreitzylinders verbindenden Parallelleitung
bestehen. In diesem Fall ist die hydraulische Steuerleitung des Sperrventils an
die zu dem Kolbenraum des RUck- und Schreitzylinders führende Anschlußleitung angeschlossen.
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In weiterer, vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist in der
zu dem Kolbenraum führenden Anschlußleitung ein hydraulisch entsperrbares, vorzugsweise
als hydraulisch
entsperrbares Rückschlagventil ausgebildetes, Absperrventil
angeordnet, dessen Steuerleitung mit der zu dem Ringraum führenden Anschlußleitung
verbunden ist. Das Absperrventil bewirkt eine hydraulische Verriegelung des Kelbenraumes
in der Nullstellung des Wegeventils und verhindert, daß sich in diesem Betriebszustand
in der Steuerleitung des Sperrventils ein Druck aufbaut, der zu einem Öffnen dieses
Ventils führt. In der zu dem Ringraum des Rück- und Schreitzylinders führenden Anschlußleitung
wird vorteilhafterweise ein in Durchflußrichtung zu dem Ringraum öffnendes Rückschlagventil
angeordnet, welches beim Rücken der Förder- und/oder Gewinnungsanlage den Ringraum
gegenüber dem Wegeventil absperrt und damit in dem von dem Kolbenraum und dem Ringraum
des Zylinders gebildeten hydraulischen System den zur Erzielung des Differentialdrucks
erforderlichen Gegendruck aufrechterhält. Ein Druckentlastungsventil ist dabei zweckmä-Big
zwischen dem Rückschlagventil und dem Ringraum an die Anschlußleitung angeschlossen,
während die Steuerleitung des Absperrventils zwischen dem Rückschlagventil und dem
Wegeventil mit der Anschlußleitung verbunden wird.
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Die Erfindung wird nachfolgend im Zusammenhang mit dem in der Zeichnung
dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert. In der Zeichnung zeigen: Fig.
1 eine erfindungsgemäße Steuerung eines Rück- und Schreitzylinders anhand eines
einfachen Schaltschemas; Fig. 2 eine Ausführungsvariante zu Fig. 1.
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In der Zeichnung ist mit 1 ein Rück- und Schreitzylinder
bezeichnet,
der einerseits zum Rücken einer untertägigen Förder- und/oder Gewinnungsanlage und
andererseits zum Nachziehen eines hydraulischen Ausbaugestells, z.B. eines Ausbaubocks,
eines Ausbauschildes od.dgi., dient, Das Zylinderteil 2 des Rück- und Schreitzylinders
1 stützt sich beim Rückvorgang gegen das zugeordnete Ausbaugestell ab, während die
am Kolben 3 angeordnete, einseitig aus dem Zylinderteil 2 herausgeführte Kolbenstange
4 mit der zu drückenden Förder- und/oder Gewinnungsanlage verbunden ist. Mit 5 ist
der Kolbenraum und mit 6 der Ringraum des RUck- und Schreitzylinders 1 bezeichnet.
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Die beiden Räume 5 und 6 sind Jeweils über eine gesonderte Anschlußleitung
7 und 8 an den Ausgang eines MQhrwegeventils 9 angeschlossen, welches von Hand oder
durch Fernbetätigung, z.B, hydraulisch oder elektromagnetisch, schaltbar ist. Das
Wegeventil 9 besteht aus einem 5/3-Wegeventil.
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Eingangsseitig ist es an die Druckleitung P, an eine Niederdruckleitung
ND und an eine Rücklaufleitung R angeschlossen. Die Druckleitung P führt den Hochdruck
des hydraulischen Systems, während der Druck in der Ntederdruckleitung demgegenüber
erheblich geringer ist.
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Die beiden Anschlußleitungen 7 und 8 sind außerhalb des RUck- und
Schreitzylinders 1 über eine parallele Kurzschlußleitung 10 verbunden, in der ein
hydraulisch entsperrbares Sperrventil 11 angeordnet ist, welches aus einem einfachen
hydraulisch entsperrbaren Rückschlagventil besteht. Die hydraulische Stenerleitung
12 dieses Sperrventils 11 ist an die zu dem Kolbenraum 5 fahrende Anschlußleitung
7 angeschlossen. Zwischen der Anschlußstelle 13 dieser Steuerleitung 12 und dem
Anschluß der Kurzschlußleitung 10 ist in der Anschlußleitung 7 ein hydraalisch entsperrbares
Absperrventil 14 eingeschaltet, welches ebenfalls aus einem einfachen hydraulisch
entsperrbaren Rückschlagventil besteht. Die hydraulische Steuerleitung
15
des Absperrventils 14 ist an die zu dem Ringraum 6 führende Anschlußeitung 8 angeschlossen.
Zwisehen der Anschlußstelle 16 dieser Steuerleitung 15 und dem Ringraum 6 ist in
der Anschlußeitung 8 ein einfaches Rückschlagventil 17 angeordnet, welches den Weg
für das Bruckmedium nur in Richtung auf den Ringraum 6 des Rück- und Schreitzylinders
öft. Zwischen dem Rückschlagventil 17 und dem Ringraum 6 ist an die Anschlußleitung
8 ein Druckbegrenzungsventil 18 angeschlossen.
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In der dargestellten Neutralstellung b sind die beiden Anschlußleitungen
7 und 8 am Wegeventil mit dem Rücklauf R verbunden. Entsprechend sind die hydraulischen
Steuerleitungen 12 und 15 drucklos. Die Zylinderräume 5 und 6 des RUck- und Schreitzylinders
1 werden jedoch von den Ventilen 14 und 17 gegenüber dem Rücklauf abgesperrt. Der
Rück- und Schreitzylinder ist demgemäß beidseitig hydraulisch verriegelt. Das Druckbegrenzungsventil
18 begrenzt den Druck in den Zylinderräumen 5 und 6.
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Beim Schreitvorgang wird das Wegeventil 9 in die Schaltstellung a
geschaltet, wodurch die Anschlußleitung 8 mit der Druckleitung P und die Anschlußleitung
7 mit dem Rücklauf R verbunden wird. Die Druckflüssigkeit fließt Uber die Anschlußleitung
8 und das sich öffnende Rückschlagventil 17 in den Ringraun 6 des RUck- und Schreitzylinders
1, wodurch die Kolbenstange 4 einfährt. Bei festliegender Kolbenstange 4 bewegt
sich demgemäß das Zylinderteil 2 des Rück- und Schreitzylinders 1 und damit das
zugeordnete Ausbaugestell in Schreitrichtung S. Die Druckflüssigkeit in dem Kolbenraum
5 des Zylinders fließt über die Anschlußleitung 7 und das geöffnete Absperrventil
14 sowie über das Wegeventil 9 in den Rücklauf R.
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Das Absperrventil 14 wird über seine Steuerleitung 15 von dem Druck
in der Anschlußleitung 8 beaufschlagt und somit
geöffnet. Es ist
erkennbar, daß das Ausbaugestell mit einer Schreitkraft gerücktwird, die gleich
der Ringfläche des Kolbens 3, multipliziert mit dem Druck P ist.
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Zum Rücken der Förder- und/oder Gewinnungsanlage, die in Fig. 1 schematisch
bei 19 angedeutet ist, wird das Wegeventil 9 in die Schaltstellung c gebracht, in
der die Anschlußleitung 7 mit der Niederdruckleitung ND und die Anschlußleitung
8 mit dem Rücklauf R verbunden wird.
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Das Druckmittel aus der Niederdruckleitung fließt über das sich unter
dem Druck öffnende Absperrventil 14 in den Kolbenraum 5. Zugleich baut sich in der
mit der Anschlußleitung 7 verbundenen Steuerleitung 12 ein Druck auf, der das Sperrventil
11 öffnet, wodurch der Kolbenraum 5 und der Ringraum 6 des Rück- und Schreitzylinders
1 hydraulisch miteinander verbunden werden. In dem Ringraum 6 des Zylinders baut
sich demgemäß ein dem Druck im Kolbenraum 5 entgegenwirkender Druck auf, der durch
das Rückschlagventil 17 gehalten wird. Es stellt sich am Rück- und Schreitzylinder
1 eine Differentialwirkung ein mit der Folge, daß die Rückkraft, mit der die ausschiebende
Kolbenstange 4 die Förder- und/oder Gewinnungsanlage 19 in Pfeilrichtung S rückt,
gleich der Differenz der größeren Kreisfläche und der Ringfläche des Kolbens 3,
multipliziert mit dem Niederdruck ND, ist.
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Die Steuerung nach Fig. 2 entspricht derjenigen nach Fig. 1 mit der
Ausnahme, daß die Kurzschluß leitung mit dem Sperrventil 11 nicht außerhalb des
Rück- und Schreitzylinders 1, sondern vielmehr im Kolben 3 dieses Zylinders angeordnet
ist. Die Kurzschluß leitung 10 wird hier also von einer durchgehenden Kolbenbohrung
gebildet, in der sich das hydraulisch entsperrbare, als Kugelrückschlagventil ausgebildete,
Sperrventil 11 befindet.
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Die hydraulische Steuerleitung 12 des Absperrventils 11
besteht
hier aus Bohrungen des Kolbens 3; sie ist an den Kolbenraum 5 des Zylinders angeschlossen.
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Es versteht sich, daß sämtliche Ventile der beschriebenen Steuerungen
zu einer Baueinheit zusammengefaßt sein können. Andererseits können auch die Ventile
14, 17 und 18 sowie gegebenenfalls das außerhalb des Kolbens 3 angeordnete Ventil
11 eine Baueinheit bilden, die gegebenenfalls mit dem Zylinder 1 vereinigt sein
kann.