WO2009024136A2

WO2009024136A2 - Ausbaugestell für den strebausbau in bergwerken

Info

Publication number: WO2009024136A2
Application number: PCT/DE2008/001360
Authority: WO
Inventors: Willi Kussel
Original assignee: Tiefenbach Control Systems Gmbh
Priority date: 2007-08-23
Filing date: 2008-08-16
Publication date: 2009-02-26
Also published as: WO2009024136A3; DE112008002215A5

Abstract

An dem Ausbaugestell für den Strebausbau in Bergwerken wird für die Betätigung der Hydraulikzylinder zur Ausführung der Ausbaufunktionen eine im Streb verlegten Betriebsdruckleitung mit Betriebsdruck verlegt. Parallel zu der Druckleitung zwischen dem Hauptventil und dem Arbeitsraum des Hydraulikzylinders ist eine Druckerhöhungspumpe (6) in Form eines Differentialzylinders (7) mit Differentialkolben (8) eingeschaltet, wobei die kleine Kolbenfläche des Pumpkolbens in dem Differentialzylinder eine Pumpkammer bildet, welche mit der zu dem Arbeitsraum des Hydraulikzylinders führenden Druckleitung über ein in Auslassrichtung der Pumpkammer öffnendes Rückschlagventil verbunden ist. Um die Arbeitskammer wiederkehrend mit dem Betriebsdruck zu beaufschlagen, wird ein impulsbetätigtes Umschaltventil (19), welches von dem Differentialkolben (8) gesteuert wird.

Description

Ausbaugestell für den Strebausbau in Bergwerken

Die Erfindung betrifft ein Ausbaugestell für den Strebausbau in Bergwerken nach dem Oberbegriff des Anspruch 1.

Derartige Ausbaugestelle führen Ausbaufunktionen im Sinne des Raubens, Schreitens und Setzens durch, wobei die Hydraulikzylinder des Ausbaugestells beim Setzen unberechenbar hohen Gebirgsdrücken ausgesetzt sein können und daher mit sehr hohen hydraulischen Drücken (Höchstdruck) beaufschlagt werden müssen, der höher ist als der Betriebsdruck, mit dem alle Ausbaugestelle eines Strebs mit einer im Streb verlegten Betriebsdruckleitung der beaufschlagt werden. Die Ausbaufunktionen eines Hydraulikzylinders werden durch ein elektro-hydraulisch angesteuertes Hauptventil gesteuert.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, derartige Höchstdrücke (z.B. 420 bar) zur Verfügung zu stellen, welche über den Betriebsdruck (z.B. 300 bar) hinausgehen, hierbei aber die Verlegung einer weiteren Druckleitung im Streb, welche diesen Höchstdruck führt, zu vermeiden. Darüber hinaus soll die Beanspruchung der elektronischen Strebsteuereinrichtung oder der elektronischen Steuereinrichtung des Ausbaugestells vermieden werden, so dass eine Änderung des Steuereinrichtungen entbehrlich und eine Nachrüstung des Ausbaugestells jederzeit möglich ist. Die Lösung aus Anspruch 1 hat den Vorteil, dass sie überall einbaubar ist, wo hohe Gebirgsdrücke auftreten. Die Druckerhöhung ist automatisch. Insbesondere kann das eingesetzte Umschaltventil auch durch Messung des Gebirgsdrucks oder durch Messung der Position oder Lage der von dem Gebirgsdruck belasteten Teile des Ausbaugestells aktiviert werden.

Es wird erfindungsgemäß eine automatisch wiederkehrende Pumpbewegung des Differentialkolbens bewirkt. Dabei stellen die Ansprüche 2 bis 4 unterschiedliche Arten für die Erzeugung der Rückstellkraft des Differentialkolbens bereit. Anspruch 2 benötigt für die Erzeugung der Rückstellkraft einen geringen Aufwand. Anspruch 3 hat den Vorteil, dass die Rückstellkraft nicht der Pumpkraft entgegenwirkt. Man kommt also mit einer kleineren „großen Kolbenfläche" des Arbeitskolbens aus. Anspruch 4 ist -so-zu-sagen- die einfachste Lösung. Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel beschrieben. Fig.1 ist das schematische Schaltbild der hydraulischen Aggregate eines Ausbaugestells. Zur Abstützung des Gebirges in einem Streb dienen Ausbaugestelle (Schilde) die über die Länge des Strebs dicht an dicht aufgestellt sind. Jedes Ausbaugestell muß daneben auch die Ausbaufunktionen durchführen, die zum Ausweichen vor der vorbeifahrenden Gewinnungsmaschine und sodann zum Nachrücken an die vorschreitende Kohlefront erforderlich sind. Für alle diese Ausbaufunktionen, insbesondere Rauben, Schreiten, Setzen, dienen in jedem Ausbaugestell mehrere Hydraulikzylinder 1, von denen in Fig.1 nur einer dargestellt ist. Der Arbeitsraum 4 des Hydraulikzylinder wird durch ein hydraulisches Hauptventil 2 und dieses durch ein elektrohydraulisches Vorsteuerventil 3 von der elektronischen Steuereinrichtung 21 des Ausbaugestells oder von der nicht dargestellten Zentralsteuereinrichtung über Versorgungsleitung 11 mit der Hydraulikflüssigkeit druckbeaufschlagt oder Druckentlastet. Die Versorgungsleitung 11 ist mit der Strebdruckleitung (Betriebsdruckleitung) 5 verbunden, die von einer nicht dargestellten zentralen Pumpe versorgt wird. Der Druck in dieser Strebdruckleitung ist so hoch eingestellt, dass er für die normalen Ausbaufunktionen ausreicht; Spitzendrücke werden dabei tunlichst vermieden.

In den Ruhezeiten muß der Hydraulikzylinder jedoch mit einem so hohen Druck beaufschlagt sein, dass er jedem auftretenden Gebirgsdruck ohne nachzugeben standhält. Um den Druck von dem Betriebsdruck von z.B. 300 bar auf den Höchstdruck von z.B. 420 bar anzuheben, dient die Druckerhöhungspumpe 6. Diese hat die Form eines Differentialzylinders 7 mit Differentialkolben 8. Der große Kolben 9 des Differentialkolbens bildet in dem Differentialzylinder die Arbeitskammer 10, welche mit der Versorgungsleitung 11 und mit dem Hauptventil über ein Umschaltventil 19 verbunden ist. Der kleine Kolben 12 des Differentialkolbens, welcher sich auf der Differentialseite 13 des großen Kolbens abstützt, bildet mit seinem freien Ende 14 in dem Differentialzylinder die Pumpkammer 15, welche über Höchstdruckleitung 17 und ein Sperrventil 16, vorzugsweise in Form eines selbsttätigen Rückschlagventils 16, mit der Versorgungsleitung 11 und über diese mit der Arbeitskammer 4 des Hydraulikzylinders verbunden ist. Rückschlagventils 16 öffnet in Durchflussrichtung aus der Pumpkammer 15 in die Versorgungsleitung 11 bzw. Arbeitskammer 4 des Hydraulikzylinders. Weiterhin ist die Versorgungsleitung 11 stromauf von der Einmündung der Höchstdruckleitung 17 durch ein Sperrventil 18, vorzugsweise in Form eines selbsttätigen Rückschlagventils 18, gegenüber dem Hauptventil 2 sperrbar. Rückschlagventil 18 öffnet in Durchflussrichtung von dem Hauptventil 2 in die Arbeitskammer 4 des Hydraulikzylinders 1. Das Umschaltventil 19 ist in Einzelheiten nicht dargestellt. Es handelt sich um ein Hydraulisches Ventil, z.B. in Schieberbauart. Der Schieber ist vorzugsweise durch das Impulsventil 20 hydraulisch vorgesteuert, und zwar derart, dass er durch einen hydraulischen Impuls in die eine Endstellung, d.h. die Öffnungsstellung und durch einen entgegen gesetzten hydraulischen Impuls in die entgegen gesetzte Endstellung d.h. die Schließstellung versetzt wird. Hierzu ist der Impulsventilkolben (nicht dargestellt) mechanisch mit dem Differentialkolben verbunden und macht daher dessen Bewegungen synchron mit. Dadurch wird bewirkt, dass, wenn der Differentialkolben seine (in Fig.1) unterste Stellung bei kleinster Arbeitskammer 10 erreicht, durch Impulsventil 20 ein Impuls im Sinne der Öffnung des Umschaltventils 20 erzeugt wird, und, wenn der Differentialkolben seine (in Fig.1) oberste Stellung bei kleinster Pumpkammer 15 erreicht, ein Impuls im Sinne der Schließung des Umschaltventils 20 und Druckentlastung der Arbeitskammer 10 zur Tankleitung T erzeugt wird. Gleichzeitig wird der Differentialkolben auf der Differentialseite 13 des großen Kolbens mit dem Druck der Versorgungsleitung 11 beaufschlagt und dadurch wieder in die untere Stellung mit kleinster Arbeitskammer 10 verfahren. In der unteren Stellung des Differentialkolbens erfolgt ein weiterer Impuls durch das Impulsventil 20, durch welchen das Umschaltventil 19 in seine Öffnungsstellung verfahren wird. Es erfolgt also eine wiederkehrende Kolbenbewegung und damit eine Pumpbewegung des Differentialkolbens, welche zu einer Druckerhöhung in der Höchstdruckleitung 17 und damit auch in dem Arbeitsraum 4 des Hydraulikzylinders 1 führt. Der Höchstdruck stellt sich automatisch nach einer gewissen Anzahl von wiederkehrenden Pumpbewegungen in Abhängigkeit von dem Flächenverhältnis des Differentialkolbens ein. Es kann aber auch in der Arbeitskammer 4 des Hydraulikzylinders 1 ein Drucksensor (nicht dargestellt) vorgesehen sein, durch welchen ein elektrisch gesteuertes Ein/Aus-Ventil 22 in der Zuleitung 11 zu dem Impulsventil 20 in seine Aus- bzw. Sperrstellung geschaltet wird, wenn der Druck im Hauptzylinder 1 einen vorgegebenen Höchstwert erreicht hat. Dadurch erfolgt die Aktivierung/ Deaktivierung des Impulsventils 20 in Abhängigkeit von einer Messung des Gebirgsdrucks. Bei Betätigung des Hauptventils im Sinne der Ausübung einer der Ausbaufunktionen wird also das Umschaltventil durch den Differentialkolben derart hin- und her verstellt, dass die Arbeitskammer des Drfferentialzylinders mit dem Betriebsdruck beaufschlagt und bei Anschlag des Differentialkolbens in seine Endlage Druck-entlastet wird, wobei der Differentialkolben durch eine Rückstellkraft im Sinne der Verkleinerung des Arbeitsraum bzw. Vergrößerung der Pumpkammer belastet. Statt -wie beschriebenden Differentialkolben auf der Differentialseite 13 des großen Kolbens mit dem Druck der Versorgungsleitung 11 zeitweise durch eine entsprechende Ausbildung des Umschaltventils oder auch permanent zu beaufschlagen, kann die Rückstellkraft auch durch eine im Sinne der Rückstellkraft wirkende Feder ausgeübt werden.

Bezuαszeichen

1. Hydraulikzylinder 1

2. Hauptventil 2

3. elektrohydraulisches Vorsteuerventil 3

4. Arbeitsraum 4

5. Strebdruckleitung 5

6. Druckerhöhungspumpe 6

7. Differentialzylinders 7

8. Differentialkolben 8

9. großer Kolben 9

10. Arbeitskammer 10

11. Druckleitung, Versorgungsleitung 11

12. kleiner Kolben 12

13. Differentialseite 13

14. freien Ende 14

15. Pumpkammer 15,

16. Sperrventil 16 Rückschlagventils 16

17. Höchstdruckleitung 17

18. Sperrventil 18 Rückschlagventils 18

19. Umschaltventil 19

20. Impulsventil 20

21. Ausbausteuereinrichtung, Schildsteuereinrichtung 21

22. Ein/Aus-Ventil 22

Claims

Ansprüche

1. Ausbaugestell für den Strebausbau in Bergwerken mit einem Hydraulikzylinder (1), dessen Arbeitsraum (4) zur Ausführung der

Ausbaufunktionen mit einer im Streb verlegten Betriebsdruckleitung der

Hydraulikflüssigkeit über ein Hauptventil (2) und eine Druckleitung (11) verbindbar oder mit einem Höchstdruck, welcher höher als der Betriebsdruck ist, beaufschlagbar ist, dadurch gekennzeichnet

> dass zwischen dem Hauptventil (2) und dem Arbeitsraum (4) des

Hydraulikzylinders (1) parallel zu der Druckleitung eine Druckerhöhungspumpe (6) in

Form eines Differentialzylinders (7) mit Differentialkolben (8), bestehend aus dem größeren Arbeitskolben (9) und dem auf der Differentialseite des Arbeitskolbens aufsitzenden kleineren Pumpkolben (12), eingeschaltet ist,

»wobei die kleine Kolbenfläche des Pumpkolbens in dem Differentialzylinder eine

Pumpkammer (15) bildet, welche mit der zu dem Arbeitsraum (4) des

Hydraulikzylinders führenden Druckleitung über ein in Auslassrichtung der

Pumpkammer öffnendes Sperr- oder Rückschlagventil (16) verbunden ist;

»und wobei die große Kolbenfläche (9) des Arbeitskolbens auf der der

Pumpkammer (15) entgegen gesetzten Seite des Differenzialzylinders eine

Arbeitskammer (10) bildet, welche mit der Druckleitung(11 ) über ein Umschaltventil

(19) verbunden ist,

>dass bei Betätigung des Hauptventils (2) im Sinne der Ausübung einer der

Ausbaufunktionen das Umschaltventil (19) durch ein Impulsventil (20) derart betätigbar ist, dass die Arbeitskammer (10) wiederkehrend

»mit dem Betriebsdruck beaufschlagbar und

»bei Anschlag des Differentialkolbens (8) in seine Endlage Druck-entlastbar ist

>und dass der Differentialkolben (8) durch eine Rückstellkraft im Sinne der

Verkleinerung des Arbeitsraums bzw. Vergrößerung der Pumpkammer belastbar ist.

2. Ausbaugestell nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet daB die Differentialseite (13) des Arbeitskolbens in dem Differentialzylinder eine Rückstellkammer bildet, welche mit dem Betriebsdruck beaufschlagbar ist.

3. Ausbaugestell nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet dass die Differentialseite (13) des Arbeitskolbens in dem D^'rfferentialzylinder eine

Rückstellkammer bildet, und dass bei Anschlag des Differentialkolbens in seine Endlage das Umschaltventil derart betätigbar ist, dass die Differentialseite mit dem Betriebsdruck beaufschlagbar ist.

4. Ausbaugestell nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet daB die Differentialseite des Arbeitskolbens durch eine Druckfeder ständig belastet ist.

5. Ausbaugestell nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet daB das Umschaltventil in Abhängigkeit von einer Messung des Gebirgsdrucks oder der Position oder Lage eines von dem Gebirgsdruck belasteten Teils des Ausbaugestells aktivierbar oder deaktivierbar ist.