DE3436043C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einrauben eines Stempels für den untertägigen Grubenausbau, wobei der Stempel über ein Steuerventil und ein entsperrbares Rück­ schlagventil eingeraubt wird.

Desweiteren betrifft die Erfindung eine Einrichtung zum Einrauben eines Stempels für den untertägigen Grubenausbau, wobei der eine Stempelraum über ein entsperrbares Rückschlagventil mit einem Steuerventil und über ein parallel zu dem Rückschlagventil geschaltetes Zusatzventil mit dem Rücklauf verbunden ist und der andere Stempelraum an dem Rücklauf liegt.

Bei einem solchen Verfahren zum Einrauben eines Stempels für den untertägigen Grubenausbau bzw. zum Einrauben mehrerer zu einem Ausbaugespann, einem Ausbauschild oder einem Ausbaubock gehörenden Grubenstempel wird die Druck­ leitung über ein Steuerventil unmittelbar an den Rücklauf gelegt, so daß dadurch der bzw. die Stempel sofort vom Druck entlastet wird bzw. werden.

Durch eine derart schnelle Entlastung des Ausbaues können Hangendpartien, die gerade noch im umgebenden Gebirge gehalten werden können, aus der Verankerung gerissen werden. Das führt dann zu Ausbrüchen im Hangenden. Auch kann es bei unterschiedlichem Einrauben der Stempel bzw. der Ausbaueinheiten zu Druckerhöhungen in den Nachbar­ stempeln kommen.

Wenn die Auflager- oder Aufhängerkraft eines Körpers durch Abstützung zu Null gemacht wird, ist sowohl Hubarbeit zur Anhebung des Schwerpunktes des Körpers wie auch Federarbeit zur elastischen Verformung des Körpers zu leisten. Beide Arbeiten werden bei plötzlicher Entspannung wirksam und verursachen an einem starren Lager- oder Aufhänge­ punkt einen Kraftanstieg bis zum Zweifachen der Gewichts­ kraft des Körpers.

Diese Verhältnisse seien anhand einer in Fig. 1 dargestellten Prinzipskizze des näheren erläutert. Ein Auflager 1 habe die Länge l, wobei sich in einer Höhe h oberhalb der Abstützung 1 ein Körper 2 mit einem Gewicht G befindet. Läßt man den Körper 2 aus seiner Höhe auf die Unterstützung 1 fallen, so wirkt auf die Unterstützung 1 die Kraft F, wobei die Unterstützung 1 elastisch um den Betrag Δ1 zusammengedrückt wird. Eine Betrachtung der potentiellen Energie des Körpers 2 vor dem Fall und der Formänderungsarbeit nach dem Fall des Körpers führt zu folgender Gleichung:

G · (h + Δ1) = 1/2 · F · Δ1 (1)

Daraus folgt nach Auflösung der Klammer (h + Δ1)

G · h + G · Δ1 = 1/2 · F · Δ1. (2)

Bei einer Fallhöhe von h = 0 erhält man

G · Δ1 = 1/2 · F · Δ1 (3)

bzw.

F = 2 · G. (4)

Aufgrund dieser Erkenntnis hat man davon auszugehen, daß ein einmal unterstütztes Gebirge bzw. ein einmal unterstütztes Hangende beim schnellen Entspannen des das Hangende unterstützenden Stempels bzw. Ausbaues das doppelte Gewicht annimmt.

Die DE-PS 30 48 229 stellt den nächstkommenden und damit gattungsbildenden Stand der Technik dar. Daraus ist ein aufsteuerbares Rückschlagventil bekannt, das zwischen dem Zylinderraum des Stempels und dem Steuerventil angeordnet ist. In dem Rückschlagventil ist eine federbelastete Kugel auf einem Ventilsitz vorgesehen. Gegenüber der Kugel ist ein Steuerkolben mit einem Stößel zum Abheben der Kugel von dem Ventilsitz axial beweglich angeordnet. Parallel zum Steuerkolben ist ein federbelasteter Schließkolben axial beweglich angeordnet, Der Steuerkolben ist auf der einen Seite von einem Kolbenraum und auf der anderen Seite von einem Ringraum begrenzt. Der Schließkolben ist auf der einen Seite von einem Wirkraum begrenzt und hat auf der anderen Seite einen Schließzapfen, mit dem ein Kanal im Gehäuse des Rückschlag­ ventils geschlossen werden kann. Die Öffnungsfläche des Steuerkolbens ist wesentlich größer als seine Fläche in Schließrichtung. Somit ist der Steuerkolben nicht druckausgeglichen.

Beim Anrauben des Stempels wird der Zylinderraum über das Rückschlagventil und das Steuerventil an den Rücklauf gelegt, während der Ringraum des Stempels, der Kolbenraum des Steuerkolbens und der Wirkraum des Schließkolbens mit Druck beaufschlagt werden. Dabei schließt der Schließkolben den Kanal zum Rücklauf. Hierdurch ist die Verbindung zwischen dem Ringraum des Steuerkolbens und dem Rücklauf zunächst unterbrochen. Beim Verschieben des Steuerkolbens in Richtung auf die Kugel wird Arbeitsflüssigkeit unter Druck aus dem Ringraum am Schließzapfen des Schließkolbens vorbei zum Rücklauf verdrängt. Durch diesen Vorgang wird ein relativ langsames und damit weiches Aufsteuern des Rückschlagventils erreicht. Hat der mit dem Steuerkolben verbundene Stößel die Kugel von dem Ventilsitz abgehoben, wird die Arbeitsflüssigkeit aus dem Zylinderraum des Stempels in den Rücklauf entspannt. Die dabei entstehende Druckspitze kann nur auf die kleinen Flächen des Stößels bzw. des Zapfens einwirken, weil der Schließkolben sich in Schließstellung befindet. Dagegen steht auf der wesentlich größeren Öffnungsfläche des Steuerkolbens der Druck im Kolbenraum an, so daß der Steuerkolben die Kugel in Offenstellung hält. Dadurch wird der Steuerkolben mit Sicherheit in seiner die Kugel von Ventilsitz abhebenden Offenstellung gehalten.

Wenn das Rückschlagventil geöffnet wird, steht der volle Strömungsquerschnitt für die Entspannung des Zylinderraumes des Stempels zur Verfügung, so daß dadurch der Stempel abrupt und plötzlich eingeraubt wird.

Aus der DE-OS 19 21 438 ist ein Ausbaugestell mit zwei Stempeln zwischen einer Sohlschiene und einem Kappenzug bekannt, wobei für jeden der beiden Stempel eine getrennte Versorgungsleitung vorgesehen ist und beide Versorgungs­ leitungen über eine Bypaßleitung verbunden sowie in der Bypaßleitung ein Absperrorgan und eine Drossel angeordnet sind. Hierdurch ist es möglich, bei geschlossenem Absperrorgan beide Stempel unabhängig voneinander einzurauben, also entweder beide Stempel gleichzeitig oder nur einen der beiden Stempel einzurauben und den anderen zwischen Sohlschiene und Kappenzug verspannt zu lassen. Bei geöffnetem Absperrorgan besteht die Möglichkeit, den einen der beiden Stempel über das ihm zugeordnete Steuerventil plötzlich zu entlasten, wobei der andere der beiden Stempel über die Bypaßleitung ebenfalls entlastet wird. Dabei ist die Geschwindigkeit der Druck­ entlastung des anderen Stempels von der Druckdifferenz zwischen beiden Stempeln und vom Strömungsquerschnitt der in der Bypaßleitung angeordneten Drossel abhängig. Die Druckentlastung des anderen Stempels erfolgt über die Drossel so lange, bis sich in beiden Stempeln der Druck ausgeglichen hat. Somit wird zumindest der eine Stempel plötzlich und abrupt entlastet, während der andere Stempel im Vergleich zu der abrupten Entlastung relativ langsamer entlastet wird.

In der DE-AS 12 15 634 ist ein hydraulisch beiderseitig beaufschlagter Grubenstempel als Stempel eines hydraulisch wandernden Ausbaugestells beschrieben, bei dem in der Zuflußleitung zum oberen Ringraum eine Drossel eingebaut ist, die von einer Leitung überbrückt ist, in der ein den Zulauf zum Stempel verhinderndes Rückschlagventil eingeschaltet ist. Hierdurch ergibt sich, daß die dem oberen Ringraum zugeführte den Stempel zum Einsinken bringende Flüssigkeit zeitverzögert einströmt. Somit ist dieser bekannte Stempel nur langsam entlastbar.

In "Glückauf" 101 (1965), Heft 12, Seiten 715 bis 720 ist das sogenannte Servo-Lowering beschrieben, wonach ein Ausbau gesteuert abgesenkt wird. Bei diesem werden die Kappen zu Beginn des Schreitens nicht vom Hangenden gelöst, sondern unterstützen dieses weiter, wobei lediglich die Stützkraft für den Schreitvorgang verringert wird.

Aus "Kurznachrichten des Steinkohlenbergbauvereins" Nr. 91, Dezember 1973, Seite 5 und aus "Steuerungstechnik" 7 (1974), Nr. 1, Seite 54 sind hydraulisch entsperrbare Rückschlagventile bekannt, mit denen es möglich ist, sogenannte Entlastungs- bzw. Aufsteuerschläge bei den Raubventilen zu vermeiden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung der einleitend genannten Art anzugeben, mit dem bzw. mit der ein das Hangende schonendes, völliges Einrauben von Stempeln auf relativ einfache Weise möglich ist.

Diese Aufgabe wird in verfahrensmäßiger Hinsicht dadurch gelöst, daß der Stempeldruck zunächst kontrolliert langsam bis auf etwa Null abgebaut und der Stempel anschließend schnell eingeraubt wird.

In vorrichtungsmäßiger Hinsicht wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß ein Regelventil vorgesehen ist, das über eine Leitung mit dem Steuerventil und über eine Steuerleitung mit dem Zusatzventil verbunden ist, um letzteres mit einem geregelten Steuerdruck zu beaufschlagen.

Auf diese Weise gelangt man zu einem Verfahren der einleitend genannten Art, bei dem das abgestützte Gebirge beim Einrauben der Stempel sein einfaches Gewicht beibehält, weil die Unterstützungskraft F auf nahezu Null reduziert wird, bevor der Stempel schnell eingeraubt wird. Die ursprünglich volle Unterstützungskraft des Stempels wird somit langsam von der vollen Unterstützungskraft auf nur wenig mehr als Null entspannt. Das bedeutet, daß das oberhalb des Stempels bzw. oberhalb des Ausbaus befindliche Gebirge bzw. Hangende nicht mehr oder nur ganz minimal abgestützt ist. Von dieser sehr geringen Unterstützungs­ kraft ausgehend kann der Stempel schnell eingeraubt werden, ohne daß es zu einer Verdoppelung der Gewichtskraft des Hangenden kommt.

Beim Einleiten des Einraubvorganges wird das Regelventil mit dem Arbeitsdruck beaufschlagt, wodurch je nach Einstellung des Regelventils früher oder später in Abhängigkeit vom Druck im Stempel ein Impuls auf das Zusatzventil gegeben wird. Dadurch ist es möglich, das Zusatzventil ab einem bestimmten Stempeldruck zu öffnen, so daß aus dem einen Stempelraum über das Zusatzventil etwas Arbeits­ flüssigkeit in den Rücklauf fließen kann, wodurch eine kontrollierte langsame Entlastung des Stempels eintritt. Desweiteren ist es möglich, über das Regelventil das Zusatz­ ventil zu öffnen, so daß ab einem bestimmten Stempeldruck das Zusatzventil eine bestimmte Flüssigkeitsmenge aus dem Druckraum des Stempels in den Rücklauf abfließen läßt.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß der Stempeldruck über ein von einem Regelventil gesteuertes Zusatzventil abgebaut wird.

Zweckmäßig wird der am Steuerventil anstehende Arbeits­ druck über das Steuerventil auf das Regelventil gegeben.

Desweiteren empfiehlt es sich, daß der eine Stempelraum der Zylinderraum und der andere Stempelraum der Ringraum ist.

Zweckmäßigerweise ist das entsperrbare Rückschlagventil über eine Steuerleitung nach Erreichen des Stempeldruckes etwa Null mit dem Arbeitsdruck beaufschlagbar und aufsteuerbar. Dadurch ist der Vorteil gegeben, den Stempel erst dann mit dem vollen Ventilquerschnitt einzurauben, wenn der Stempeldruck auf etwa Null abgebaut ist. Insgesamt ist es somit möglich, über das Zusatzventil zunächst den Stempeldruck kontrolliert langsam bis auf Null abzubauen und anschließend über das entsperrbare Rückschlagventil den Stempel schnell einzurauben.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in Fig. 2 dar­ gestellten Ausführungsbeispieles des näheren erläutert. In einem Stempel 3 ist ein Kolben 4 mit einer Kolbenstange 5 längsverschieblich angeordnet. Der Zylinder 6 ist durch den Kolben 4 in einen Zylinderraum 7 und einen Ringraum 8 unterteilt, wobei es sich im dargestellten Ausführungsbeispiel bei dem Zylinderraum 7 um den Stempeldruckraum und bei dem Ringraum 8 um den dem Stempelraum gegenüber liegenden drucklosen Raum handelt. Von dem Zylinderraum 7 führt eine Stempeldruckleitung 9 über ein entsperrbares Rückschlag­ ventil 10 zu einem Steuerventil 11, das auf der anderen Seite mit einem Anschluß 12 für den Arbeitsdruck und einem Anschluß 13 für den Rücklauf R verbunden ist. Von der Leitung 9 zweigt eine weitere Leitung 14 ab, die zu einem Zusatzventil 15 führt, von dem aus eine Leitung 16 zum Rücklauf R führt.

Von dem Ringraum 8 des Stempels 3 aus führen eine Leitung 17 und eine Leitung 18 zu dem Steuerventil 11, das auf der anderen Seite über eine Leitung 19 mit dem Rücklauf R verbunden ist.

Von der Leitung 17 aus führt eine Leitung 20 zu einem Regel­ ventil 21 und von dem Regelventil 21 aus eine Steuerleitung 22 zu dem Zusatzventil 15. Von der Leitung 18 aus führt eine Steuerleitung 23 zu dem entsperrbaren Rückschlagventil 10.

Die Arbeitsweise der in Fig. 2 dargestellten Einrichtung ist folgende:

In der Fig. 2 dargestellten Stellung ist der Stempel 3 gesetzt. Zum Einrauben des Stempels 3 wird das Steuerventil in der Zeichnung nach links verschoben, so daß der am Steuerventil 11 anstehende Arbeitsdruck P über die Leitungen 18 und 17 auf den Ringraum 8 des Stempels 3 wirkt. Gleichzeitig wirkt dieser Druck auch über die Leitung 20 auf das Regelventil 21. Durch den wirkenden Druck wird von dem Regelventil 21 aus über die Steuerleitung 22 ein Impuls auf das Zusatzventil 15 gegeben, so daß dieses öffnet und eine bestimmte Menge Arbeitsflüssigkeit je Zeiteinheit über die Leitung 16 zum Rücklauf R fließen läßt. Dadurch wird der Stempeldruck kontrolliert und langsam abgebaut, und zwar bis zu einem Wert, der nur wenig über Null liegt. Sobald dieser wenig über Null liegende Wert für den Stempeldruck erreicht ist, wird über die Steuerleitung 23 das Rückschlagventil 10 entsperrt, wodurch der volle Ventilquerschnitt des Rückschlag­ ventils 10 freigegeben wird. Dadurch wird der Stempel ab diesem Stempeldruck schnell eingeraubt.

Claims (6)

1. Verfahren zum Einrauben eines Stempels für den unter­ tägigen Grubenausbau, wobei der Stempel über ein Steuerventil und ein entsperrbares Rückschlagventil eingeraubt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Stempeldruck zunächst kontrolliert langsam bis auf etwa Null abgebaut und der Stempel anschließend schnell eingeraubt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stempeldruck über ein von einem Regelventil gesteuertes Zusatzventil abgebaut wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der am Steuerventil anstehende Arbeitsdruck über das Steuerventil auf das Regelventil gegeben wird.

4. Einrichtung zum Einrauben eines Stempels für den unter­ tägigen Grubenausbau, wobei der eine Stempelraum über ein entsperrbares Rückschlagventil mit einem Steuerventil und über ein parallel zu dem Rückschlagventil geschaltetes Zusatzventil mit dem Rücklauf verbunden ist und der andere Stempelraum an dem Rücklauf liegt, dadurch gekennzeichnet, daß ein Regelventil (21) vorgesehen ist, das über eine Leitung (20) mit dem Steuerventil (11) und über eine Steuerleitung (22) mit dem Zusatzventil (15) verbunden ist, um letzteres mit einem geregelten Steuerdruck zu beaufschlagen.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Stempelraum (7) der Zylinderraum und der andere Stempelraum (8) der Ringraum ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das entsperrbare Rückschlagventil (10) über eine Steuerleitung (23) nach Erreichen des Stempeldruckes etwa Null mit dem Arbeitsdruck beaufschlagbar und aufsteuerbar ist.