DE3411063C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Hilfsventil gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Bekannte hydraulische Grubenausbauelemente bestehen aus einer Sohlplattenkonstruktion und einer Kappenkon­ struktion, zwischen denen hydraulische Stempel ange­ ordnet sind. Die hydraulischen Stempel werden mit Druck­ mittel beaufschlagt, um die Kappenanordnung gegen das Hangende zu drücken. Die Druckmittelzuführung zu den Stempeln kann durch Handsteuerventile erfolgen. Hier­ bei besteht jedoch die Gefahr, daß die Ausbauelemente nicht vollständig oder nicht mit ausreichender Setz­ kraft gesetzt werden. Dies kann der Fall sein, wenn die Bedienungsperson das Handsteuerventil bereits schließt, wenn nach dem Augenschein die Kappe mit dem Hangende in Kontakt ist, aber trotzdem noch ein Spalt zwischen der Kappe und dem Hangende besteht oder die vorbe­ stimmte Setzkraft noch nicht erreicht ist.

Andererseits kann das Setzen der Ausbauelemente auch durch automatisch gesteuerte oder fernbetätigte Ven­ tile erfolgen. Auch hierbei kann es vorkommen, daß die Ventilöffnungszeiten zu einem ausreichenden und vollständigen Setzen der Ausbauelemente nicht aus­ reichen.

Diese Nachteile sollen gemäß der Erfindung durch eine Ventilanordnung beseitigt werden, die das voll­ ständige Setzen der Ausbauelemente auch bei unzu­ reichenden Ventilöffnungszeiten gewährleistet.

Die GB-OS 20 42 035 beschreibt eine Ventilanord­ nung, die ein Aufrechterhalten des auf die Stempel wirkenden Druckes bei vorzeitigem Schließen des Hand­ steuerventils bzw. auch ggf. fernbetätigten Ventils über Druckmittelzufuhr in einer Bypass-Leitung auf­ weist. Diese Bypass-Leitung weist ein druckempfind­ liches hydraulisch unbalanciertes Ventil auf, das eine Ventilspindel besitzt, die in einer Bohrung ab­ gedichtet verschiebbar ist. Ein Ende der Ventilspin­ del ist dem Druck des Druckmittels in der Hauptlei­ tung ausgesetzt. Das andere Ende der Ventilspindel steht unter dem entgegengesetzt wirkenden Druck einer Feder. Ferner ist ein als Kegelventil ausgebildetes Rückschlagventil vorgesehen, das ein Zurückfließen des Druckmittels aus dem hydraulischen Stempel ver­ hindert. Bei solchen Ventilen besteht insbesondere bei längerem Einsatz die Gefahr der Leckverluste.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, solche Leckverluste und damit ein Nachlassen der Stempel­ stützkraft zu verhindern.

Diese Aufgabe wird durch die Kombination der im Patentanspruch 1 dargelegten Merkmale a) und b) gelöst.

Durch diese Kombination läßt sich der Vorteil erzielen, daß während einer langen Lebensdauer des Ventils ständig eine Linienberührung des Ventilkörpers mit dem Ventilsitz aufrechterhalten bleibt. Dies hat gegenüber dem andernfalls zumin­ dest nach einiger Gebrauchsdauer auftretenden ringförmigen Flächensitz den Vorteil, daß im Druckmittel befindliche Schmutzpartikelchen sich nicht zwischen Ventilkörper und Ventilsitz fest­ klemmen und zu einem Lecken des Ventils führen können.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann das Rückschlagventil in konstruktiver Verein­ fachung in einer Bohrung im Ventilgehäuse angeordnet und in dieser durch einen Stopfen gehalten sein, wobei vorzugsweise ein Anschluß des zweiten Druck­ bereiches mit einem den Stopfen umgebenden Raum und weiter mit dem Rückschlagventil über mindestens eine radial im Stopfen verlaufende Bohrung und eine axial im Stopfen verlaufende Bohrung, die zur inneren End­ fläche des Stopfens führt, in Verbindung steht. Vor­ zugsweise kann der den Stopfen umgebende Raum als ringförmige Kammer ausgebildet sein, von dem eine Vielzahl von radialen Bohrungen zu einer axialen Bohrung führen.

Im folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der er­ findungsgemäßen Anordnung anhand der Zeichnung dargestellt, in der

Fig. 1 einen Querschnitt durch das Hilfs­ ventil,

Fig. 2 eine Ansicht in Richtung des Pfeils II in Fig. 1,

Fig. 3 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles III der Fig. 1 und

Fig. 4 in schematischer Darstellung die Zuordnung des Hilfsventils zu einem hydraulischen Grubenausbauelement zeigt.

Das Hilfsventil gemäß der Erfindung soll an einem hydraulischen Grubenausbaugestell verwendet wer­ den, wie es beispielsweise in Fig. 4 dargestellt ist. Das Ausbaugestell besitzt eine Liegendschwelle 10 und eine Kappe 11 zwischen denen sich Stempel 12 befinden, die dazu dienen, die Kappe 11 gegen das Hangende anzupressen und dieses abzustützen. Die Versorgung der hydraulischen Stempel mit Druckflüs­ sigkeit erfolgt über ein Handsteuerventil 13. Wenn dieses unmittelbar mit den Stempeln 12 verbunden ist dann besteht die Gefahr, daß die Kappe 11 nicht voll­ ständig oder mit einem zu geringen Druck gesetzt wird, so daß das Hangende nur unzureichend unter­ stützt wird.

Das in Fig. 1-3 dargestellte Ventil ist dazu be­ stimmt, zwischen das Handsteuerventil 13 und die Stem­ pel 12 eingeschaltet zu werden und es dient dazu sicherzustellen, daß die Stempel 12 mit Sicher­ heit bis zum vorgesehenen Setzdruck mit Druck­ flüssigkeit gefüllt werden und die Kappe 11 mit der vorgesehenen Setzkraft gegen das Hangende an­ gepreßt wird.

Das in seiner Gesamtheit mit 14 bezeichnete Hilfs­ ventil besitzt ein im wesentlichen quaderförmiges Ventilgehäuse 15. Das Ventilgehäuse 15 weist vier aktive Anschlüsse A, B, C, D für die Schlauchlei­ tungen 16 a-16 d auf, die dazu dienen, das Ven­ til, wie in Fig. 4 dargestellt, anzuschließen.

Die Anschlüsse A und B sind durch eine durchgehen­ de Bohrung 17 miteinander verbunden.

Die durchgehende Bohrung 17 wird von einer Stufen­ bohrung 18 gekreuzt. Das untere Ende der Stufen­ bohrung 18 ist durch einen Stopfen 19 verschlossen.

In der Stufenbohrung 18 befindet sich eine Ventil­ spindel 20. Sie weist einen unteren zylindrischen Teil 21 auf, der im unteren Teil der Stufenbohrung 18 verschiebbar ist, wobei ein O-Ring 22 zur Ab­ dichtung dient. Außerdem hat die Ventilspindel 20 einen dünneren Teil 23, der mit Spiel durch eine Öffnung im Ventilsitz 24 hindurch paßt. Der Ventil­ sitz 24 ist in einen weiteren Teil der Stufenboh­ rung 18 eingepaßt, wobei ein O-Ring 25 zur Abdichtung dient. Der Ventilsitz 24 ist aus einem Polyacetal- Kunststoff (Polyoxymethylen) hergestellt und der wirksame Kranz 26 des Ventilsitzes wird durch einen stählernen Verstärkungskörper 27 gestützt, der einen L-förmigen Querschnitt aufweist.

Der Ventilsitz 24 wird durch eine erste Büchse 28 und diese wiederum durch eine zweite Büchse 29 in ihrer Stellung festgehalten, die in einen weiteren Abschnitt der Stufenbohrung 18 eingepaßt ist und gegen die Bohrung durch einen O-Ring 30 abgedichtet ist. In das äußere Ende der Bohrung 18 ist eine Stahlkappe 31 eingeschraubt, die sich gegen die Büchse 29 abstützt und auf diese Weise die Büchsen 29 und 28 sowie den Ventilsitz 24 festhält.

Der dünnere Teil 23 der Ventilspindel 20 erweitert sich in einem Ventilkörper 32, der eine kegelförmige bzw. kegel­ stumpfförmige Ventilfläche 33 aufweist, die dazu bestimmt ist, mit dem Ventilsitz 24 zusammen zu wirken. In der in Fig. 1 gezeigten Stellung liegt die Ventilfläche 33 auf dem wirksamen Kranz 26 des Ventilsitzes 24 auf. Die Ventil­ spindel 20 kann sich in der Richtung bewegen, in der der Ventilkörper 32 vom Ventilsitz 24 abgehoben wird, jedoch ist diese Bewegung durch eine an der Ventilspindel 20 an­ geordnete Schulter 34 begrenzt, die mit einem Flansch 35 auf der Büchse 28 zusammen wirkt.

Der oberste Teil 36 der Ventilspindel 20 ist innerhalb der Büchse 29 verschiebbar. Zwischen der Büchse 29 und dem obersten Teil 36 der Ventilspindel 20 ist außerdem eine Dichtung 37 angeordnet.

Die Ventilspindel 20 befindet sich normalerweise in der in Fig. 1 dargestellten Schließstellung, in der sie durch eine Druckfeder 38 gehalten wird, die zwischen der Unter­ seite der Kappe 31 und einem hutförmigen Teil 39 angeord­ net ist, das auf dem obersten Teil 36 der Ventilspindel 20 aufliegt.

Mit demjenigen Teil der Stufenbohrung 18, der den Ventil­ körper 32 umgibt, steht eine horizontale Bohrung 40, deren äußeres Ende durch einen Stopfen 41 verschlossen ist, über Öffnungen 42 im Flansch 35 in Verbindung. Eine vertikale Bohrung 43 verbindet die horizontale Bohrung 40 mit der durchgehenden Bohrung 17 und ist an ihrem unteren Ende durch einen Stopfen 44 verschlossen.

Im rechten Teil der Fig. 1 ist eine weitere Stufenbohrung 45 zu erkennen, die sich waagerecht in das Ventilgehäuse 15 hinein erstreckt. In den engsten Teil der Stufenbohrung 45 ist ein aus zwei Teilen 46 und 47 bestehendes Ventilge­ häuse eingepaßt. Der Teil 47 ist von einer O-Ring-Dichtung 48 umgeben. Zwischen den Teilen 46 und 47 ist eine Kugel 49 gefangen, die durch eine Druckfeder 50 auf einen Ventil­ sitz 51 gepreßt wird, der sich am Teil 47 befindet.

Die Stufenbohrung 45 ist durch einen Stopfen 52 verschlossen, der in den äußersten Abschnitt der Stufenbohrung 45 einge­ schraubt ist. Der Stopfen 52 ist gegen die Bohrung 45 durch einen O-Ring 53 abgedichtet.

Der Stopfen 52 ist auf einem Teil seiner Länge von einer ringförmigen Kammer 54 umgeben und in diesem Bereich sind im Stopfen 52 vier miteinander verbundene radiale Bohrungen 55 angeordnet, die von der ringförmigen Kammer 54 zur Mitte des Stopfens 52 führen. Von dort verbindet eine axial verlaufende Bohrung 56 die radialen Bohrungen 55 mit der linken Endfläche des Stopfens 52.

Die ringförmige Kammer 54 ist durch eine Bohrung 57 mit dem Anschluß C verbunden. Eine weitere Bohrung 58 verbin­ det die Bohrung 57 mit dem Anschluß D.

Wie aus der Zeichnung erkennbar ist, wirkt die Kugel 49 als Rückschlagventil und die in Fig. 1 linke Seite des Rückschlagventils ist mit der Stufenbohrung 18, unterhalb des Ventilsitzes 24, durch eine mit 59 bezeichnete durch das Ventilgehäuse verlaufende Bohrung verbunden. Das linke äußerste Ende der Bohrung 59 ist durch einen Stopfen 60 verschlossen und um sicherzustellen, daß die Bohrung 59 die Bohrung 43 nicht schneidet und nicht mit ihr in Be­ rührung kommt, ist die Bohrung 59, wie in Fig. 3 erkennbar ist, zur rechten Seite des Ventilgehäuses und die Bohrung 43 zur linken Seite des Ventilgehäuses 15 versetzt.

Zum Gebrauch des Hilfsventils wird der Anschluß A, wie in Fig. 4 dargestellt, durch eine Schlauch­ leitung 16 a mit den Stempeln 12 verbunden. Anschluß B wird über eine Schlauchleitung 16 b mit dem Hand­ steuerventil 13 verbunden. Die Anschlüsse C und D sind durch Schlauchleitungen 16 c bzw. 16 d mit einer Druckleitung 16 verbunden, die Druckmittel mit dem üblichen Setzdruck führt. Das Ventil 14 kann am Ausbaugestell befestigt sein und ein Schlauch 16 c oder 16 d kann an denjenigen An­ schluß C oder D angeschlossen werden, der am be­ quemsten erreichbar ist und der nicht verwendete Anschluß C oder D wird durch einen Stopfen ver­ schlossen.

Im folgenden ist die Wirkungsweise des Hilfsven­ tils beschrieben:

Wenn das Ausbauventil gesetzt werden soll, be­ tätigt die Bedienungsperson das Handsteuerventil 13, so daß Druckflüssigkeit aus der Druckleitung 16 durch die Leitung 16 b, die durchgehende Boh­ rung 17 und die Leitung 16 a zu den Stempeln 12 geleitet wird. Die Stempel 12 werden dabei ausge­ fahren und bewegen die Kappe 11 gegen das Hangende. Wenn die Bedienungsperson das Hand­ steuerventil 13 so lange offenhält bis die Kappe mit der erforderlichen Setzkraft gegen das Hangende angepreßt worden ist, wird die Umge­ hungsfunktion des Ventils 14 nicht in Anspruch genommen. Wenn jedoch die Bedienungsperson das Handsteuerventil 13 zu früh schließt, dann bietet die Umgehungsfunktion einen alternativen Weg durch den Druckflüssigkeit weiterhin den Stempeln 12 zugeführt wird, bis der erforderliche Setzdruck erreicht ist.

Der Umgehungsweg wird geöffnet, sobald Druck­ flüssigkeit unter den Druck durch die durchge­ hende Bohrung 17 fließt. Hierbei wird nämlich das untere Ende der Ventilspindel 20 dem in der Boh­ rung 17 anstehenden Druck ausgesetzt. Dieser Druck bewegt die Ventilspindel 20 aufwärts gegen die Wirkung der Druckfeder 38, wobei der Ventilkör­ per 32 vom Ventilsitz 24 abgehoben wird. Dann kann Druckflüssigkeit von den Anschlüssen C oder D durch das Rückschlagventil durch die Bohrung 59, durch das nun geöffnete druckempfindliche Ventil und weiter durch die Bohrungen 40 und 43 zu der durchgehenden Bohrung 17 fließen. Dies hat zur Folge, daß auch dann, wenn dem Anschluß B vom Handsteuerventil 13 keine Druckflüssigkeit mehr zugeführt wird, die zum Setzen weiterhin erforderliche Druckflüssigkeit vom Anschluß C oder D durch das Ventil hindurch dem Anschluß A zugeführt wird.

Das Handsteuerventil 13 und die Anschlüsse C oder D können mit derselben oder mit verschiedenen Druckmittelquellen verbunden sein. Hierbei können verschiedene Druckmittel­ quellen verschiedene Druckmitteldrücke liefern.

Die Ventilspindel 20 ist unbalanciert und wenn einmal das Ventil geöffnet worden ist, bleibt es offen, bis die Stem­ pel 12 vollständig gesetzt sind und der Druck in dem Ventil ausgeglichen ist. Dann wird unter der Wir­ kung der Feder 38 das Ventil geschlossen.

Es ist wichtig, daß zwischen dem Ventilkörper 32 und dem Ventilsitz 24 bzw. seinem wirksamen Kranz 26 eine Berührung auftritt, die im idealen Falle eine Linienberührung oder eine außerordentlich schmale Kreisringberührung ist. Eine Flächenberührung ist nicht wünschenswert, da Schmutzparti­ kel zwischen den Flächen festgehalten werden könnten, so daß das Ventil in seiner Schließstellung nicht vollständig schließt sondern leckt. Da der für den Ventilsitz 24 ver­ wendete Kunststoff die Neigung hat unter Druck zu fließen, so daß der wirksame Kranz 26 sich vergrößert, wird der stählerne Verstärkungskörper 27 verwendet um dem Fließen des Kunststoffes entgegen zu wirken.

Ebenfalls sehr wichtig ist es, daß das Rückschlagventil 49 in seiner Schließstellung nicht leckt. Der Zweck des Rückschlagventiles ist es, den Druck in den hydraulischen Stempeln 12 aufrecht zu erhalten, gleichgültig was auch, von den Stempeln 12 aus gesehen, jenseits des Ven­ tils 14 geschieht. Wenn das Ventil 14 lecken wür­ de, dann würde langsam Druckflüssigkeit aus den Stempeln ausfließen und die Wirksamkeit des Ausbaues vermindern.

Das Rückschlagventil ist deshalb in Strömungsrichtung hin­ ter dem druckempfindlichen Ventil angeordnet und besteht aus der mit dem Ventilsitz 51 zusammenwirkenden Kugel 49, wobei der Ventilsitz 51 so ausgebildet ist, daß ein Linien­ kontakt auftritt.

Das Ventil 14 kann auch in der Weise verwendet werden, daß der Anschluß B verschlossen und auf den An­ schluß A ein T-Stück aufgesetzt wird, oder eine ähnliche Vorrichtung, so daß die Durchgangsleitung durch das T- Stück verläuft und die Umgehungsleitung von Anschluß C oder D über das Rückschlagventil 49, durch das druckem­ pfindliche Ventil und die Bohrungen 13 und 17 zum Anschluß A und zum T-Stück.

Auch wenn anstelle des Handsteuerventils eine automatische Steuerung oder eine Fernsteuerung verwendet wird, kann die Ventilanordnung gemäß der Erfindung von Nutzen sein. Es kann nämlich auch in diesen Fällen vorkommen, daß die Öffnungszeiten der die Stempel 12 mit Druckflüssigkeit ver­ sorgenden Ventile zu kurz sind und nicht ausreichen wür­ den, um das vollständige Setzen des Ausbaues zu gewähr­ leisten. In diesem Fall wird bei Verwendung der Ventil­ anordnung gemäß der Erfindung der Umleitungsweg geöff­ net, bis die Stempel ausreichend mit Druckflüssigkeit ver­ sorgt sind. Sobald der Druck in der durchgehenden Bohrung 17 erheblich unter den an den Anschlüssen C oder D an­ stehenden Druck abfällt, wie dies beim Rauben der Stempel der Fall ist, wird die Umleitungsfunktion unterbrochen.

Claims (4)

1. Hilfsventil zur Sicherung des vollen Setzdruckes der hydraulischen Stempel eines Ausbaugestells für den Grubenbetrieb, bestehend aus einem Ventilge­ häuse mit einer durchgehenden Bohrung, die mit je einem Anschluß an einer Seite mit dem Steuerventil und an der anderen Seite mit den hydraulischen Stempeln verbunden ist und mit einem Bypass, der einerseits über mindestens einen weiteren An­ schluß an die Druckmittelquelle und andererseits an die durchgehende Bohrung angeschlossen ist und in seinem Weg ein Rückschlagventil sowie ein druck­ empfindliches hydraulisch unbalanciertes Ventil aufweist, dessen Ventilspindel in einer Bohrung ab­ gedichtet verschiebbar ist, wobei ein Ende der Ventilspindel dem Druck des genannten Druckmittels ausgesetzt ist und das Ende der Ventilspindel unter dem entgegensetzt wirkenden Druck einer Feder steht, dadurch gekennzeichnet, daß

• a) der Ventilkörper (32) des druckempfindlichen Ventils (20) mit einem Ventilsitz (24) zusammen­ wirkt, der aus Polyacetal-Kunststoff (Polyoxy­ methylen oder dergleichen) besteht und der Ven­ tilsitz (24) einen Verstärkungskörper aus Stahl oder einem anderen Metall enthält und
• b) das Rückschlagventil (46, 47, 49) in Strö­ mungsrichtung von den Stempeln aus gesehen hinter dem druckempfindlichen Ventil (20) an­ geordnet ist und aus der mit einem Ventilsitz (51) zusammenwirkenden Kugel (49) besteht, wo­ bei der Ventilsitz (41) so ausgebildet ist, daß ein Linienkontakt auftritt.

2. Hilfsventil nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Rückschlagventil (46, 47, 49) in einer Bohrung (45) im Ventilgehäuse (15) an­ geordnet und in dieser durch einen Stopfen (52) gehalten ist.

3. Hilfsventil nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß mindestens ein weiterer Anschluß (C, D) an die Druckmittelquelle mit einem den Stopfen (52) umgebenden Raum (54) und weiter mit dem Rückschlagventil (46, 47, 49) über mindestens eine radial im Stopfen (52) verlau­ fende Bohrung (55) und eine axial im Stopfen (52) verlaufende Bohrung (56), die zur inneren End­ fläche des Stopfens (52) führt, in Verbindung steht.

4. Hilfsventil nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine den Stopfen (52) umgebende ringförmige Kammer (54) und eine Vielzahl von radialen Bohrungen (55), die zu einer axialen Bohrung (56) führen.