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Automatisch arbeitendes Pumpenaggregat, insbesondere für hydraulische
Ausbaurahmen unter Tage Die Erfindung betrifft ein automatisch arbeitendes Pumpenaggregat,
insbesondere für hydraulische Ausbaurahmen unter Tage, bei dem entsprechend dien
Anforderungen des Ausbaues im Streb eine automatische Zuteilung von Fördermengen
und -drücken unser geringstem Kraftverbrauch erreicht werden soll und die Setzgeschwindigkeit
der Ausbaurahmen auch bei stärker einfallendem Streb nicht beeinträchtigt wird.
Dabei soll das Gesamtaggregat vollautomatisch arbeiten und mit Rücksicht auf die
im Grubenraum vorhandenen Raumbeschränkungen einen geringen Platzbedarf erfordern.
Die Erfindung geht von einer Aufteilung der Pumpenr leistung aus, indem durch eiii
zweckmäßig eingeschaltetes Steuerorgan wahlweise zwei besondere Pumpenaggregate
betätigt werden.
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Pumpenaggregate, bei dienen die Pumpe durch ein Steuerorgan ein- und
ausgeschaltet wird, das einerseits mit der Druckflüssigkeitsleitung des hydraulischen
Preßmittels und andererseits mit einer Leitung des die Pumpe betätigenden Druckmittels,
vorzugsweise Preßluft, verbunden ist, so daß der Steuerkolben des Organs sowohl
mit der Druckflüssigkeit als auch-mit dem Druckmittel beauftse'hlagt werden kann,
sind bekannt.
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Bei Steuerungen dieser Art sollen die Arbeitskolben des hydraulischen
Preßmittels indessen zunächst ohne Mitarbeit der Pumpe in ihre Belastungsstellung,
d. 'h. in Berüubrung mit .der Last,
gebracht werden, indem die Druckflüssigkeit
durch das Druckmittel, z. B. Druckluft, direkt beaufschlagt wird. Erst wenn die
festgesetzte Drucklast erreicht ist, d. h. die Berührung mit der Last eintritt,
wird durch das Steuerorgan die Druckluft zur Betätigung der Pumpe umgeschaltet und
nunmehrdurch die Pumpe die Last langsam, aber mit großem Druck angehoben. Zur Erzielung
größerer Zylinderdrücke hat man bei pneumatischen Anlagen bereits hin- und hergehende
Druckübersetzer vorgeschlagen, die sich der Kombination von Preßluft und Druckflüssigkeit
bedienen und bei denen die Umsteuerung eines Umsteuerschiebers dadurch erfolgt,
daß durch einen in die Druckflüssigkeitsleitung eingeschalteten Kolben Steuerventile
für die den. Umstenerkolben betätigende Druckluft aufgestoßen verden und dadurch
gleichzeitig der Weg für die verbrauchte Umsteuerluft ins Freie offengelegt wird.
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Demgegenüber kennzeichnet sich die Erfindung durch eine derartige
Anordnung eines mit Doppelkolben ausgerüsteten Steuerorgans in der Druckmittelzuführungsleitung,
daß eine wahlweise Betätigung je eines Pumpenaggregates für große Fördermengen und
niedrigen Druck und für kleine Fördermengen und hohen Druck erfolgt, wobei das Steuerorgan
beim Druckabfall in der Druckflüssigkeitsleitung für die Ausbaurahmen unter Absperrung
des zweiten, Pumpenaggregates anspricht und das erste Pumpenaggregat in Gang setzt,
bis es bei Erreichung dessen Höchstdruckes durch Absperrung der Druckmittelzuführung
das erste Pumpenaggregat stillsetzt und unter öffnung der Druckmittelzuführungsleitung
das zweite Pumpenaggregat in. Gang setzt, das pach Erreichung des Höchstdruckes
in der Druckflüssigkeitsleitungg für die Ausbaurahmen bis zum erneuten Druckabfall
ohne Energieverbrauch im Schwebezustand verbleibt.
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Durch das -mit Doppelkolben versehene Steuerorgan wird das Druckmittel
also den beiden Pumpena:ggTegaten derar t- zugeführt, daß es nicht unmittelbar auf
die Druckflüssigkeit bis zur Erreichung der Last durch den Arbeitskolben einwirkt,
vielmehr die Druckflüssigkeit durch: das jeweilige Pumpenaggregat auf dem den beiden
Pumpenaggregaten entsprechenden Höchstdruck gehalten wird. Die Einwirkung des Druckmittels,
beispielsweise der Preßluft, auf die Druckflüssigkeit erfolgt also mittelbar über
die Pumpenaggregate durch Vermittlung des Steuerorgans. Die Preßluft dient also
lediglich als Antriebsmittel für die Pumpenaggregate, wobei das Steuerurban ausschließlich
nach dem jeweiligen Zustand des Druckes in der Druckflüssigkeitsleitung für die
Ausbaurahmen anspricht.
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Der Vorteil dieses automatisch arbeitenden Pumpenaggregates besteht
in der Erreichung des geringstmöglichen Kraftverbrauches durch entsprechende Aufteilung
der Pumpenleistung und eine automatische Zuteilung von Fördermengen und -drücken
entsprechend den Anforderungen des Ausbaues im Streb. Eine Beeinträchtigung der
Setzgeschwindigkeit bei stärker einfallendem Streb tritt nicht ein, da der Druck
des ersten Pumpenaggregates dementsprechend ausgelegt werden kann.
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Im Normalzustand, d. h., wenn weder geraubt noch gesetzt wird, wird
die Druckflüssigkeitsleitung für die Ausbaurahmen durch das zweite Pumpenaggregat,
ohne daß das erste Pumpenaggregat arbeitet, auf dem eingestellten Hochdruck gehalten.,
so daß durch diesen Schwebezustand ein Energieverbrauch vermieden wird.
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Das Steuerorgan mit dem bekannten Doppelkolben für die Druckmittelzuführungsleitung
zu den beiden Pumpenaggregaten ist mit einem in die Druckflüssigkeitsleitung für
die Ausbaurahmen eingeschalteten, bei niedrigemDruck ansprechenden Steuerungskolben
versehen, der bei geringem Druck die Druckmittelzuführungsleitung für das erste
Pumpenaggregat, bei ansteigendem Druck für das zweite Pumpenaggregat freigibt und
bei weiterem Ansteigen des Hochdruckes gegen einen ein weiteres Zusammendrücken
seiner Rückholfeder verhindernden Bund anliegt.
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Erfindungsgemäß besteht das erste Pumpenaggregat aus einer selbstansaugenden,
Zahnradpumpe mit Luftturbine zur Bewältigung großer Fördermengen bei niedrigem Druck
und das zweite Pumpenaggregat aus einem doppelseitig beaufschlagten. Druckmittelkolben
für einen Mindestdruck von 3 atü mit einem gekoppelten Plunger zur Beaufschlagung
der Ausbaurahmen mit hohem Druck bei kleiner Fördermenge. Zur Erzeugung des jeweiligen
Hochdruckes der Druckflüssigkeit ist der Pumpe ein den erforderlichen Druck des
Druckmittels zwischen o und 3 atü gebendes, als Reduzierventil wirkendes Regelventil
vorgeschaltet.
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Der in bekannter Weise mit einem Filter und einer die Druckmittelzuführungsleitung
zum Steuerorgan steuernden Schwimmersteuerung versehene Vorratsbehälter für die
D-:uckflüssigkeit. dessen Verbindungsleitung zu den Ausbaurahmen (Rückflußleitung)
praktisch drucklos ist, dient als Unterbau für die Pumpenaggregate und das Steuerorgan
und ist ortsbeweglich bzw. fahrbar ausgebildet. Für dieses Merkmal wird im Hinblick
darauf, daß die Zusammenfassung der einzelnen Teile eines Pumpenaggregates mit einem
Vorratsbehälter für die Druckflüssigkeit zu einer gegebenenfalls fahrbaren Baueinheit
grundsätzlich bekannt ist, en selbständiger Schutz nicht in Anspruch genommen.
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Die Z--ichnung zeigt schematisch den Aufbau des automatisch arbeitenden
Pumpenaggregates. Dieses besteht aus einem Vorratsbehälter i mit Filter :2 und einer
Schwimmersteuerung 3. wobei der Vorratsbehälter i fahrbar ausgebildet sein kann.
Die Schwimmersteuerung stellt eine Sicherung gegen das Leerpumpen bei irgendwelchen
Leitungsdefekten im Streb dar. Auf dem Vorratsbehälter i ist das aus den Pumpenaggregaten
und dem Steuerorgan bestehende System angeordnet. Die Druckflüssigkeit wird nach
dem Passieren des Filters 2 über die Leitung 4 den Pumpenaggregaten
zugeteilt.
Das erste Pumpenaggregat besteht aus einer selbstansaugenden Zahnradpumpe 5 mit
Luftturbine 6 und dient zur Beschickung der Ausbaurahmen mit großer Fördermenge
und niedrigem Druck, beispielsweise 3o bis 351/min bei io bis 15 atü. Von dem ersten
Pumpenaggregat führt eine Druckflüssigkeitsleitung 7 direkt zu den hydraulischen
Ausbaurahmen B.
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\eben dem ersten Pumpenaggregat ist ein zweites, als Kolbenpumpe 9
ausgebildetes Pumpenaggregat vorhanden., das über die Leitung io mit der Steigeleitung
.4 für die Zuführung der Druckflüssigkeit verbunden ist. Das Kolbenpumpenaggregat
9 hat einen doppelseitig beaufschlagten Luftkolben ii, der für einen Mindestdruck
von 3 atü ausgelegt ist. Dieser Kolben ist mit dem Plunger 12 zur Beaufschlagung
der Rahmen mit hohem Druck bei kleiner Fördermenge gekoppelt. Durch das Regelventil
13, das- als Reduzierventil arbeitet, wird der Kolbenpumpe der zur Erzeugung des
jeweiligen Hochdruckes in der Flüssigkeit erforderliche Druck zwischen o bis 3 atü
gegeben. In der Druckmittelleitung 1:I, 1,Q, die das Antriebsmittel zur Kolbenpumpe
g bzw. der Luftturbine 6 befördert, sind bekannte Absperrventile i 5 angeordnet.
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Das mit Doppelkolben 16 versehene und in der Druckmittelleitung 1:I,
14" eingeschaltete Steuerorgan 17 schaltet wahlweise die Turbine -6 für die Zahnradpumpe
5 oder das Kolb enpumpenaggregat 9 an bzw. ab und spricht auf den Druck in der Druckflüssigkeitsleittung
7 zwischen o und i 5 atü an. Bei kleinerem. Druck in der Druckflüssigkeitsleitrttng
7, beispielsweise zwischen o und 2 atü, wird durch die Steuerung des Doppelkolbens
16 Antriebsluft für die Luftturbine 6 freigegeben, während das Kolbenpumpenaggregat
9 sich im Stillstand befindet, Bei einer Erhöhung des Flüssigkeitsdruckes in der
Druckflüssigkeitsleitung 7 von etwa io bis 15 atü wird die Antriebsluft für das
Kolbenpumpenaggregat 9 freigegeben und durch Verschiebung des Doppelkolbens 16 die
Luftturbine 6 abgeschaltet. Bei höherem Druch tritt keine Reaktion des Steuerorgans
ein, weil der in dieDruckflüssigkeitsleitung7 eingeschaltete Steuerkolben 18 des
Steuerorgans gegen die Federkraft der Rückholfeder iy gegen den Bund 20 gedrückt
wird, der eine weitere Zusanimendrückung der Feder ig verhindert, so daß sich der
Hochdruck nicht auswirken kann. Um bei dem Schaltvörgang im- Steuerorgan zwischen
o und 15 atü eine even. tuelle Trägheit zu überwinden, wird noch eine in der Zeichnung
nicht dargestellte Feder in bekannter Weise außen. so angeordnet, daß sie senkrecht
zur Schaltstange diese nur jeweils in ihre Endlage zieht.
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Die Rückflußleitung 21 aus dem Strebraum ist praktisch drucklos. Der
Rückfluß beim Rauben der Ra'hmei@ 8 wird bewirkt durch das über dem hydraulischen
Teil der Rahmen liegende Gewicht von Oberrohren und Kappen und gegebenenfalls durch
das Gefälle aus dem Strebraum in die Grundstrecke. Die Wirkungsweise des automatisch.
arbeitender. Pumpenaggregates ist folgende: Im Normalzustand, d. h., wenn weder
geraubt noch gesetzt wird, hält das Kolbenpumpenaggregat 9 die Druckflüssigkeitsleitung
7 auf den eingestellten Hochdruck, ohne daß die Zahnradpumpe 5 arbeitet. Es tritt
also ein Schwebezustandein, so daß der Hochdruck ohne Energieverbrauch gehalten
wird.
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Beim Rauben eines Rahmens 8 wird das Einlaßventil 22 geschlossen,
so daß die Flüssigkeit in derr. Rahmen über das Auslaßventi123 und die Rückflußleitung
21 in den Vorratsbehälter i zurückfließen kann. Währenddem bleibt der hone Druck
in der D.ruckflüssigkeitsleitung 7 durch das Arbeiten der Pumpe g im Schwebezustand
bestehen.
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Beim Setzen eines Rahmens .erfolgt nacheinander zunächst ein vollkommener
Druckabfall in der Druckflüs!sigkeitsleitung 7, dann ein Ansprechen des Steuerorgans
17, das durch Federkraft bewirkt wird; als Folge hiervon die Absperrung des Kolbenpumpenaggregates
9 und die Ingangsetzung des Pumpenaggregates 5 durch Freigabe des Antriebsmittels
für die Luftturbine 6. Als Folge hiervon tritt ein Hochfahren des zu setzenden Rahmens
8 mit großer Fördermenge bei etwa o bis 2 atü ein. Bei Berührung der Kappen mit
dem Hangenden erfolgt sofort ein Druckanstieg auf den Höchstdruck der Zahnradpumpe
5, der bei etwa io bis 15 atü liegt. Der Steuerungskolben 18 wird gegen die Kraft
der Feder ig und gegen den Bund 2o gedrückt, die Zah.n.radpumpe 5 abgeschaltet und
die Hochdruckpumpe 9 eingeschaltet. Sie erzeugt mit wenigen Hüben entsprechend der
Elastizität und Reibung der Schlauchleitung, Stempel, Kappen usw. den: Hochdruck
von 16o atü, der dann im Schwebezustand zwischen Luftkolben i i und Ölkolben 12
in der Hochdruckpumpe 9 gehalten wird. Das Pumpenaggregat arbeitet also vollautomatisch
und reagiert ausschließl'ic'h auf den jeweiligen Zustand der hydraulischen Ausbaurahmeng
und damit auf den Druck in der Druckflüssigkeitsleitung 7.