DE3802992C2 - Bedüsungsventilvorrichtung für die Staubbekämpfung in untertägigen Räumen, insbesondere in Untertagebetrieben mit hydraulischen Ausbaueinheiten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Bedüsungsventilvorrichtung für die Staubbekämpfung in untertägigen Räumen, insbeson­ dere zur Verwendung in Untertagebetrieben mit hydraulischen Ausbaueinheiten, mit einem als Sitzventil ausgebildeten Bedüsungsventil, dessen Ventilkörper durch eine Ventilfeder in Schließrichtung belastet ist und der zur Verbindung des an die Druckwasserzuführung angeschlossenen Ventileingangs mit mindestens einem zu einer Düse führenden Ventilausgang von einem Steuerkolben, dessen Steuerdruckraum an eine das Öffnungssignal liefernde erste Steuerleitung angeschlossen ist, von seinem Sitz abhebbar ist, und mit einem in der Verbindung zu dem Steuerdruckraum angeordneten, als Rück­ schlagventil ausgebildeten Halteventil, das zur Druck­ beaufschlagung des Steuerkolbens und damit zum Öffnen des Bedüsungsventils vom Steuerdruck der ersten Steuerleitung zu öffnen ist, wobei zur Entlastung des Steuerdruckraumes und damit zum Schließen des Bedüsungsventils eine zweite, das Schließsignal liefernde Steuerleitung vorgesehen ist.

Die Staubbekämpfung durch Wasserbedüsung erfolgt bekannt­ lich in zahlreichen Betriebspunkten des Untertage-Berg­ baus, insbesondere aber beim Streckenvortrieb und vor allem in Gewinnungsbetrieben, in denen ein aus Ausbauge­ stellen, Ausbauschilden und dergleichen bestehender Schreitausbau eingesetzt wird. Dabei ist es bekannt, die an den hydrau­ lischen Ausbaueinheiten angeordneten Wasserdüsen in Abhän­ gigkeit von bestimmten Bedienungsfunktionen der Ausbauein­ heiten zu steuern, beispielsweise derart, daß die Bedüsung während des Schreitvorgangs eingeschaltet und im Setzzustand des Ausbaus abgeschaltet ist.

Bei einem Bedüsungsventil der eingangs genannten Art ist das als federbelastetes Kugelrückschlagventil ausgebildete, an die Stempelraubleitung angeschlossene Halteventil mit einem Steuerkolben von seinem Sitz abhebbar, der mit der Stempelsetzleitung verbunden ist. Ein Öffnen des Halteven­ tils erfolgt nur dann, wenn beim Setzvorgang ein Mindest­ setzdruck von zum Beispiel 120 bar erreicht wird, was aber im Be­ trieb nicht immer der Fall ist. Bei unzureichendem Stempel­ setzdruck bleibt daher das Bedüsungsventil auch nach dem erneuten Setzen des Ausbaus geöffnet, wodurch eine Belästi­ gung des Personals und vor allem eine starke Verschlammung des Betriebsortes eintreten kann. Außerdem weist das be­ kannte Bedüsungsventil keinen definierten Öffnungsdruck auf, da der Ventilkörper nicht nur durch die Ventilfeder, sondern auch durch das Hochdruck-Bedüsungswasser am Ventil­ eingang in Schließstellung gehalten wird. Der Wasserdruck kann nicht unerheblichen Druckschwankungen unterliegen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Bedüsungsventilvorrich­ tung der genannten Art in ihrer Funktionssicherheit zu verbessern und ein zuverlässiges Ein- und Abschalten der Bedüsung auch bei Druckschwankungen in der Hochdruckwas­ serleitung und/oder in den Steuerleitungen zu erreichen.

Die vorgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß mit folgenden Merkmalen gelöst:

• - mit dem Ventilkörper des Bedüsungsventils ist ein Druckausgleichskolben verbunden;
• - dem Halteventil zugeordnet ist ein Schließventil, das in einer den Steuerdruckraum mit einem Ablauf verbindenden Leitung angeordnet und über die zweite Steuerleitung in Öffnungsstellung schaltbar ist.

Mit dieser Ausgestaltung der Bedüsungsventilvorrichtung wird die gestellte Aufgabe gelöst. Das Bedüsungsventil ist druckausgeglichen, so daß bei seinem Öffnen praktisch nur die Kraft seiner Ventilfeder überwunden werden muß. Vor allem aber ist ein sicheres Offenhalten des Ventils während der Bedüsungsphase und ein sicheres Schließen des Bedüsungs­ ventils nach der Bedüsungsphase gewährleistet, da dem das Bedüsungsventil in seiner Öffnungsstellung haltenden Halte­ ventil das ansteuerbare Schließventil zugeordnet ist, das sich ohne weiteres so auslegen läßt, daß es schon bei ver­ hältnismäßig niedrigen Steuerdrücken (Stempelsetzdrücken) öffnet, z.B. bei einem Steuerdruck in der Größenordnung von 30 bis 70 bar. Die vergleichsweise niedrigen Steuer­ drücke reichen aus, um das druckausgeglichene Bedüsungs­ ventil in die Schließstellung zurückzuführen. Das Halte­ ventil kann auf einen kleinen Öffnungsdruck, der unter 10 bar liegen kann, eingestellt werden.

Bei der bevorzugten Verwendung der erfindungsgemäßen Be­ düsungsventilvorrichtung in Verbindung mit einem hydrau­ lischen Schreitausbau, bei dem zum Beispiel eine Kappenbedüsung nur während der Rückphase erfolgt, kann die erste Steuer­ leitung an die Stempelraubleitung oder an die beim Rücken der Ausbaueinheit beaufschlagte Schreitzylinderleitung und die zweite Steuerleitung an die Stempelsetzleitung ange­ schlossen werden. Es wird hier in jedem Fall sichergestellt, daß beim Stempelsetzen das Bedüsungsventil abgeschaltet wird, auch dann, wenn keine ausreichende Auflastung der Stempel vorliegt.

Im einzelnen läßt sich die erfindungsgemäße Bedüsungsven­ tilvorrichtung mit Vorteil so ausgestalten, daß als Schließ­ ventil ein federbelastetes und stößelbetätigtes Rückschlag­ ventil, vorzugsweise ein Kugelrückschlagventil, mit hydrau­ lischen Druckausgleich seines Schließgliedes, verwendet wird. Das Schließventil wird zweckmäßig abströmseitig vor dem Halteventil mit der ersten Steuerleitung verbunden. Das Bedüsungsventil ist vorteilhafterweise nach Art einer Ventilpatrone ausgebildet, die sich in einer Axialbohrung einer mit den notwendigen Anschlüssen versehenen Ventil­ platte einsetzen läßt, wobei das Halteventil und das Schließventil in die Axialbohrung schneidenden Querboh­ rungen sitzen.

Die Erfindung wird nachfolgend im Zusammenhang mit dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel näher er­ läutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Bedüsungsventil­ vorrichtung im Schnitt;

Fig. 2 ein vereinfachtes Schaltdiagramm zu der Ventilvorrichtung nach Fig. 1.

Die dargestellte Bedüsungsventilvorrichtung weist als Ge­ häuseteil eine Ventilplatte 1 auf, welche die verschiedenen Ventile in Axial- und Querbohrungen aufnimmt und mit einem an eine Druckwasserzuführung anschließbaren Ventileingang 2 und mindestens einem, hier zwei zu jeweils einer Düse oder einem Düsenstock führenden Ventilausgang 3, ferner mit einem an eine erste hydraulische Steuerleitung anschließ­ baren Anschluß 4 und einem an eine zweite hydraulische Steuerleitung anschließbaren Anschluß 5 versehen ist. Sämtliche Anschlüsse 2 bis 5 sind so ausgeführt, daß der Leitungsanschluß mit Hilfe von Steckkupplungen mit Steck­ gabelsicherung erfolgen kann.

In einer mehrfach gestuften Axialbohrung 6 der Ventilplatte 1, die von den Querbohrungen der Ventilein- und -ausgänge 2 und 3 ge­ schnitten wird, sitzt ein als Ventilpatrone ausgebildetes Bedüsungsventil 7, das als Sitzventil ausgeführt ist und dessen als Ventilkegel ausgebildeter Ventilkörper 8 durch eine Ventilfeder 9 in Schließrichtung belastet ist. In der Schließstellung liegt der Ventilkörper 8 auf dem Ventil­ sitz 10 eines in die gestufte Axialbohrung 6 eingesetzten ringförmigen Ventilsitzgliedes. Das die Ventilfeder 9 auf­ nehmende Gehäuse 11 der Ventilpatrone ist durch Verschrau­ ben oder mit Hilfe von Spannhülsen 12 oder dergleichen in der Axial­ bohrung 6 lösbar festgelegt. Der im Durchmesser gegenüber dem Ventilkörper 8 abgesetzte, jedoch mit diesem einstückig verbundene Ventilschaft bildet einen in die Axialbohrung des Gehäuses 11 eintauchenden Druckausgleichskolben 13, der mittels eines O-Ringes 14 in der Axialbohrung des Gehäuses 11 abgedichtet ist. Abströmseitig ist mit dem Ventilkörper 8 ein Stößel 15 verbunden, dessen Endbereich als ein ebenfalls mit Kolbendichtung 16 versehener Kolben 17 ausgeführt ist.

In der Schließstellung des Ventilkörpers 8 sind die Ventil­ ausgänge 3 gegenüber dem Ventileingang 2 abgesperrt. Der am Ventileingang 2 anstehende Druck des Bedüsungswassers wirkt im Raum 19 am Ventilkörper 8 und dessen Ausgleichs­ kolben 13 in der Weise, daß die in Schließrichtung des Ventilkörpers 8 wirkende Kraft durch eine in Öffnungsrich­ tung wirkende Kraft praktisch aufgehoben wird. Das Bedü­ sungsventil 7 ist also druckausgeglichen. Sein Schaltdruck ist also im wesentlichen nur abhängig von der Federkraft der Ventilfeder 9.

In einer die Axialbohrung 6 schneidenden Querbohrung 20 sitzt ein als Kugelrückschlagventil ausgebildetes Halte­ ventil 21 mit der Ventilfeder 23 und dem aus der Ventilkugel 22 bestehenden Schließ­ glied. Das Halteventil ist ausgangsseitig an eine im Durchmesser abgesetzte Bohrung 24 angeschlossen, die Teil der Axial­ bohrung 6 ist, und eingangsseitig über eine Bohrung 25 an den Anschluß 4 der ersten Steuerleitung. Durch das Druck­ signal in dieser ersten Steuerleitung kann daher das Halte­ ventil 21 gegen die Rückstellkraft seiner Ventilfeder 23 geöffnet werden, um das Bedüsungsventil 7 zu öffnen. Das Halteventil 21 hält dann den Ventilkörper 8 des Bedüsungs­ ventils in der Öffnungsstellung, da der Steuerdruckraum 17′ hinter dem Steuerkolben 17 mit der Bohrung 24 hydraulisch vom geschlossenen Halteventil verriegelt wird.

In einer weiteren, hier durchgehenden, mehrfach gestuften Querbohrung 26, in der der den Steueranschluß 5 bildende Anschlußnippel sitzt, befindet sich ein Schließventil 27, das als stößelbetätigtes Kugelrückschlagventil ausgebil­ det ist. In einer von der einen Seite her in die Querboh­ rung 26 eingeschraubten Hülse 28 befindet sich die Ventil­ feder 29 des Schließventils, die das aus der Ventilkugel bestehende Schließglied 30 über einen Stößel 31 in Schließ­ richtung belastet. Auf der gegenüberliegenden Seite des Schließgliedes 30 befindet sich ein mit Kolbendichtung versehener Steuerkolben 32 mit Stößel 33. Da der Stößel 31 und der Steuerkolben 32 über O-Ringdichtungen am Umfang abgedichtet sind, findet, wie beim Bedüsungsventil 7, ein Druckausgleich statt, so daß die zum Öffnen des Schließ­ ventils 27 notwendige, von dem Steuerdruck am Steuerkolben 32 aufzubringende Steuerkraft praktisch nur von der Feder­ kraft der Ventilfeder 29 abhängig ist. Die beiden Ventile 21 und 27 sind im übrigen abströmseitig über die Bohrung 24 untereinander und mit dem unterhalb des Kolbens 17 befindlichen Raum 17′ verbunden. Wie auch das vereinfachte Schaltbild nach Fig. 2 zeigt, überbrückt das Schließven­ til 27 das Halteventil 21. Es ist mit seinen beiden Ventil­ anschlüssen ein- und ausgangsseitig an die mit dem Anschluß 4 der ersten Steuerleitung verbundenen Leitung, die durch die Bohrung 25 gebildet wird, angeschlossen, während sein Steuerdruckraum 34, der im Anschluß 5 liegt, an die zweite hydraulische Steuerleitung angeschlossen ist. Im Schalt­ bild nach Fig. 2 ist die erste Steuerleitung mit St 1 und die zweite Steuerleitung St 2 bezeichnet.

Es sei angenommen, daß die erste Steuerleitung St 1 an die Stempelraubleitung angeschlossen ist, über welche die hy­ draulischen Stempel einer rückbaren hydraulischen Ausbau­ einheit aktiv eingeraubt werden. Statt dessen kann die Steuerleitung St 1 aber auch an die Schreitzylinderleitung angeschlossen werden, über die der Schreitzylinder beim Schreiten der Ausbaueinheit vom hydraulischen Druck beauf­ schlagt wird. Die zweite Steuerleitung St 2 ist dann an die Stempelsetzleitung dieser Ausbaueinheit angeschlossen. Beim Rauben bzw. Schreiten der Ausbaueinheit steht daher der hydraulische Druck als hydraulisches Öffnungssignal am Steueranschluß 4 und damit über die Bohrung 25 am Halte­ ventil 21 an, wodurch dieses gegen die Federrückstellkraft geöffnet wird, so daß der Steuerdruck auf den Steuerkolben 17 des Bedüsungsventils wirkt und dieses gegen die Rück­ stellkraft seiner Ventilfeder 9 öffnet, wodurch die Ver­ bindung der zu den Düsen führenden Ausgänge 3 mit dem Ventileingang 2 der Druckwasserzuführung hergestellt und die Düsen eingeschaltet werden. Während des Raub- und/oder Schreitvorgangs bleibt das Bedüsungsventil 7 geöffnet und demgemäß die Bedüsung eingeschaltet. Sobald der Druck in der Steuerleitung St 1 zusammenbricht, schließt das Halte­ ventil 21 unter der Kraft seiner Ventilfeder, wodurch das Bedüsungsventil 7 in seiner Öffnungsstellung hydraulisch verriegelt wird. Wenn über die zweite Steuerleitung St 2 am Steueranschluß 5 ein hydraulischer Steuerdruck als hydraulisches Schließsignal ansteht, was bei erneutem Setzen der Stempel der Ausbaueinheit nach erfolgtem Schreitvorgang der Fall ist, so wird das Schließventil 27 über den Steuerkolben 32 in die Öffnungsstellung gebracht, in der sich der Druck in der Bohrung 24 und unter dem Kol­ ben 17 des Bedüsungsventils über die Bohrung 25 zum An­ schluß 4 hin abbaut, der beim Stempelsetzen mit dem Rück­ lauf verbunden ist. Damit gelangt das Bedüsungsventil 7 unter der Wirkung seiner Ventilfeder 9 wieder in die Schließstellung.

Das federbelastete Halteventil 21 kann auf einen sehr kleinen Öffnungsdruck unter etwa 10 bar, z.B. von 3 bar, eingestellt werden. Das druckausgeglichene Bedüsungsventil 7 kann so ausgelegt werden, daß es bei einem Steuerdruck in der Größenordnung von 30 bis 70 bar, zum Beispiel bei 40 bis 60 bar, öffnet. Die Ventilfeder 29 des Schließventils 27 wird zweckmäßig so ausgelegt, daß dieses Ventil bei einem Steuer­ druck über die Leitung St 2 öffnet, der etwa gleich oder geringfügig niedriger ist als der Steuerdruck, bei dem das Bedüsungsventil öffnet.

Claims (5)

1. Bedüsungsventilvorrichtung für die Staubbekämpfung in untertägigen Räumen, insbesondere zur Verwendung in Untertagebetrieben mit hydraulischen Ausbaueinheiten, mit einem als Sitzventil ausgebildeten Bedüsungsventil (7), dessen Ventilkörper (8) durch eine Ventilfeder (9) in Schließrichtung belastet ist und das zur Verbindung des an die Druckwasserzuführung angeschlossenen Ventil­ eingangs (2) mit mindestens einem zu einer Düse führenden Ventilausgang (3) von einem Steuerkolben (17), dessen Steuerdruckraum (17′) an eine das Öffnungssignal liefern­ de erste Steuerleitung (St 1) angeschlossen ist, von seinem Sitz abhebbar ist, und mit einem in der Ver­ bindung zu dem Steuerdruckraum (17′) angeordneten, als Rückschlagventil ausgebildeten Halteventil (21), das zur Druckbeaufschlagung des Steuerkolbens (17) und damit zum Öffnen des Bedüsungsventils (7) vom Steuerdruck der ersten Steuerleitung (St 1) zu öffnen ist, wobei zur Ent­ lastung des Steuerdruckraumes (17′) und damit zum Schließen des Bedüsungsventils (7) eine zweite, das Schließsignal liefernde Steuerleitung (St 2) vorgesehen ist, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• - mit dem Ventilkörper (8) des Bedüsungs­ ventils (7) ist ein Druckausgleichskolben (13) verbunden;
• - dem Halteventil (21) zugeordnet ist ein Schließventil (27), das in einer den Steuerdruckraum (17′) mit einem Ablauf verbindenden Leitung angeordnet und über die zweite Steuerleitung (St 2) in Öffnungsstellung schaltbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die erste Steuerleitung (St 1) an die Stempelraubleitung und/oder an die Schreit­ zylinder-Leitung und die zweite Steuerleitung (St 2) an die Stempelsetzleitung angeschlossen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schließventil (27) aus einem federbelasteten und stößelbetätigten Rückschlagventil, vorzugsweise einem Kugelrückschlag­ ventil, mit hydraulischem Druckausgleich seines Schließ­ gliedes (30) besteht.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß das Schließventil (27) abströmseitig vor dem Halteventil (21) mit der ersten Steuerleitung (St 1) verbunden ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß das Bedüsungsventil (7) nach Art einer Ventilpatrone ausge­ bildet und in eine Axialbohrung (6) der mit den An­ schlüssen versehenen Ventilplatte (1) eingesetzt ist, wobei das Halteventil (21) und das Schließventil (27) in die Axialbohrung (6) schneidenden Querbohrungen (20, 26) sitzen.