DE2146502C3

DE2146502C3 - Ventilanordnung zum Setzen hydraulischer Grubenstempel mit hoher Setzkraft

Info

Publication number: DE2146502C3
Application number: DE2146502A
Authority: DE
Inventors: Harry 4710 Lüdinghausen Rosenberg
Original assignee: Gewerkschaft Eisenhutte Westfalia GmbH
Current assignee: Gewerkschaft Eisenhutte Westfalia GmbH
Priority date: 1971-09-17
Filing date: 1971-09-17
Publication date: 1982-04-29
Also published as: DE2146502A1; US3776098A; FR2152589B1; DE2146502B2; FR2152589A1; GB1409751A

Description

Die Erfindung betrifft eine Ventilanordnung /um Setzen hydraulischer Grubenstempel mit einer gegenüber dem Betriebsdruck erhöhten Setzkraft.

Bei hydraulischen Grubenstempeln, die als Einzelstcmpel oder in Verbindung mit einem Schreitausbau Verwendet werden, ist es im Hinblick auf die Hangendpflege und die gute Beherrschung des Hangenden anzustreben, die hydraulischen Stempel mit einer gleichmäßigen und zudem möglichst hohen Setzkraft. die zweckmäßig in Nähe der Nennlast der Stempel liegt, zu setzen. Der in den Gewinhüngsbelneben zur Verfugung stehende hydraulische Betriebsdruck reicht jedoch häufig nicht aus, um die gewünschte hohe Siempelseizkraft zu erreichen. Eine Erhöhung des Betriebsdruckes wäre zwar möglich, jedoch vor allem aus wirtschaftlichen Gründen zumeist nicht vertretbar, Weil in diesem Fall auch die anderen, an das hydraulische

Versorgungssystem angeschlossenen hydraulischen Vorrichtungen, wie Rückzylinder, Richtzylinder usw., auf diesen höheren Betriebsdruck ausgelegt werden müssen, was mit beträchtlichen Kosten verbunden wäre. Davon abgesehen, würde eine Erhöhung des Betriebsdruckes aber auch keine Gewähr für eine gleichmäßige Setzkraft der Stempel bieten, da der Betriebsdruck Schwankungen unterworfen ist und es auch weitgehend von der Sorgfalt des Strebpersonals abhängt, mit welcher Setzkraft die Stempel gesetzt werden. Um zu erreichen, daß sich in den Stempeldruckräumen ein dem Betriebsdruck entsprechender Setzdruck aufbaut, muß beim Setzvorgang das Setzventil nach dem Anliegen der Kappe am Hangenden noch eine gewisse Zeitspanne geöffnet bleiben. Ein vorzeitiges Schließen des Setzventils führt dazu, daß die Stempel mit unzureichender Setzkraft gesetzt werden. Das gleiche ist dann der Fall, wenn im Augenblick des Setzvorgapges der Betriebsdruck z. B. durch stärkere Entnahme aus der Versorgungsleitung gerade auf einen gegenüber dem Nenndruck niedrigeren Druck abgefallen ist.

Es ist an sich bekannt, zum Setzen hydraulischer Grubenstempel mit hoher Setzkraft besondere Setzgeräte und Druckübersetzer u. dgl. zu verwenden. Diese Vorrichtungen gewährleisten jedoch nicht, daß die Stempel mit einer von der Bedienungsperson und etwaigen Druckschwankungen unabhängigen gleichmäßigen Setzkraft gesetzt werden.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine zuverlässig arbeitende Ventilanordnung zu schaffen, mit der es möglich ist, unabhängig von etwaigen Druckschuan kungen und auch unabhängig von der Sorgfalt und Aufmerksamkeit des Bedienungspersonals die .Stempel mit hoher und möglichst gleichmäßiger Set/kraft zu setzen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß /um Nachspannen des Stempels auf eine gegenüber dem jeweiligen Betnebsdruck'.vert erhöhte Setzkraft eine Nachspannautomalik mit eiⁿem Zuschaltventil vorgesehen ist, über welches die /um Stempeldruckraum führende Druckmittelzuleitung mit einer Auflastungsdruckquelle verbindbar ist. deren Auftostungsdruck größer ist als der beim Betätigen des Setzventils herrschende Betriebsdruck, wobei das Zuschaltventil über den in der Druckmittelzuleitung herrschenden Betriebsdruck in die Öffnungsstellung schaltbar und bei Erreichen des Auflastungsdruckes in die Schließstellung zurückschallbar ist.

Mit der Erfindung wird also eine Nachspannautomalik geschaffen, mit der es möglich ist. die hydraulischen Siempel eines Strebbetriebs unabhängig von etwaigen Druckschwankungen des Betriebsnetzes und auch unabhängig von der Sorgfalt und Aufmerksamkeit des Bedienungspersonals mit der gewünschten hohen und gleichmäßigen Setzkraft zu setzen. Die Nachspannautomatik weist das druckgesteuerte Zuschaltventil auf. welches im Anschluß an den durch die Betätigung des Setzveniils herbeigeführten Setzvorgang den Nachspannvorgang, d. h. die Druckerhöhung im Stempel druekraum dadurch herbeiführt, daß der .Stempeldruckraum über das Zuschallvenlil Von einem Auflastungsdruck beaufschlägt wird, der höher liegt als der Betftebsdruckwert im Augenblick der Betätigung des Seizventiles. Auch bei etwaigen Schwankungen des Betriebsdruckes läßt sich daher Mitt der Nachspannauioriiätik die gewünschte hohe S'etzkrafl zuverlässig erreichen. Nach Druckerhöhung und Auflastung der Stempel wird das Zuschaltventil selbsttätig wieder

abgeschaltet, wodurch auch die Möglichkeit geschaffen wird, etwaige Undichtigkeiten im Stempelsystem zu erkennen.

Das Zuschaltventil der Nachspannautomatik weist vorzugsweise ein sowohl in Öffnungsrichtung als auch in Schließrichtung vom Druck beaufschlagtes kolbenartiges Ventilglied auf. Zweckmäßig besteht dieses Ventilglied aus einem federbelasteten Differentialkolben. Ferner empfiehlt es sich, dem Zuschaltventil ein auf den Auflastungsdruck ansprechendes, die Rückstellung des Zuschaltventils in die Schließstellung bewirkendes Oberdruckventil zuzuordnen. In bevorzugter Ausführung sind das Zuschaltventil und das Oberdruckventil zu einer Baueinheit zusammengefaßt Dabei empfiehlt es sich, für das Überdruckventil ein Kolben-Schieberventil zu verwenden, dessen federbelasteter Schieberkolben in einer Axialbohrung des Schieberkolbens des Zuschaltventils angeordnet ist Mit den genannten Ventilen ist zweckmäßig noch ein Rückschlagventil zusammengebaut, welches rien Kolbenraum des Differentialkolbens bei Druckentlastung des Stempels entlastet.

In der Zeichnung sind Ausführungsbei'-iiele der Erfindung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Ventilanordnung schematisch in einem Schaltplan;

F i g. 2 im Längsschnitt eine bevorzugte und baulich zweckmäßige Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ventilanordnung.

Der Schaltplan gemäß F i g. 1 läßt ein von Hand oder auch .uitomatisch betätigtes Stempel-Setzventi! 10 erkennen, welches in der zu einem hydraulischen Stempel 11 führenden Druckmittelzuleitung 12 liegt. Der Betriebsdruck Pi in der Leitung 12 mag z. B 300 atü betragen. Die Druckmittelzuleitung 12 ist an den Druckraum 13 des Stempels angeschlossen, dessen Innenstempelkolben mit 14 bezeichnet ist. An die Druckmittelzuleitung 12 ist in üblicher Weise ein federbelastetes Überdruckventil 15 angeschlossen, welches den Druck im Druckraum 13 des Stempels begrenzt u"d bei Erreichen der Stempelnennlast anspricht und dabei eine Verbindung zu einem Rücklauf 16 öffnet. Das Überdruckventil 15 ist hier z. R. auf einen Öffnungsdruck von 450 atü eingestellt.

An die Druckmittelzuleitung 12 ist hinter dem Setzventil 10 ein Zuschaltventil 17 einer Nachspannautomatik angeschlossen, welches aus Jnem kolbenbetä-(igten Schieberventil besteht, dessen Kolbenschieber von einer Feder 18 in Schließstellung gehalten wird, in der die Verbindung von einer Auflastungsdruckleitung 19 zu der Leitung 12 abgesperrt ist. Die Auflastungsdruckleitung 19 ist an eine Auflaslungsdruckquelle angeschlossen, die einen Adflastungsdruck P-i von z. B. 400 atü liefert. Mit 20 und 21 sind zwei Schieberkolben des Zuschaltventils bezeichnet. Der Kolben 20 wird über eine Steuerleitung 12 vom Druck in der Druckmittelzuleitung 12 bzw. im Stempeldruckraum 13 beaufschlagt, während der Kolben 21 über eine Steuerleilung 23 an ein federbelastetes Überdruckventil 24 angeschlossen ist. welches beim Auflastungsdruck (z. B. 400 atü) öffnet und dabei eine Verbindung von der Leitung 12 zur Leitung 23 herstellt. Zwischen der Leitung 23 und der Anschlußleitung 25, welche das Überdruckventil 24 mit der Leitung 12 verbindet, ist ein Rückschlagventil 26 angeordnet.

Wird das Sitzventil 10 betätigt, so wird der Stempel 11 an die Druckmittelzuleilung 12 angeschlossen, so daß sich in dem Stempeldrüdi ,'aum 13 der Betriebsdruck P\ von z. B. 300 atü aufbaut. Der StcmDcl fährt bei

Druckbeaufschhigung .tunöchst so weit aus, bis sich seine Kappe gegen das Hangende legt. In diesem AugenblicK kann sich in dem Stempeldruckraum 13 der Betriebsdruckwert einstellen. Der Betriebsdruck Pi wirkt dann über die Leitung 22 auf den Venlilkolben 20, der hierdurch den Schieberkolben des Zuschaltventils 17 entgegen der Kraft der Feder 18 in die Öffnungsstellung bringt, in der die Auflastungsdruckleitung 19 an die zu dem Stempeldruckraum 13 führende Leitung 12 angeschlossen ist. Dadurch wird der Stempel auf den Auflasiungsdruck (400 atü) aufgelastet Sobald im Stempeldruckraum 13 dieser Druck erreicht ist, öffnet das Überdruckventil 24, wodurch der Ventilkolben 21 über die Leitung 23 von dem Auflastungsdruck beaufschlagt wird. Hierdurch wird das Zuschaltventil 17 unter der Wirkung seiner Feder 18 wieder in die dargestellte Schließstellung gebracht, in der der Stempel von der Auflastungsdruckleitung 19 abgesperrt ist Die Auflastungsdruckquelle liefert also nur eine so geringe Flüssigkeitsrnenge, daß der ^'empeldruckraum von dem Betriebsdruck, der im Betrieb Druckschwankungen unterliegt, auf den höheren Auflastungsdruck gebracht wird. Nach Abschalten des Zuschaltventils 17 ist der Stempel von der AuflastungsdrucLquelle unabhängig. Erhöht sich infolge der Hangendbelastung der Diuck im Druckraum Π des Stempels, so wird dieser durch das Überdruckventil 15 auf den Nenndruck des Stempels begrenz'.

Wird der Stempel beim Rauben durch entsprechende Betätigung des Setzventils 10 an den Rucklauf 16 angeschlossen, so kann sich der Druck, der in der Leitung 23 und in dem Arbeitsraum des Kolbens 21 herrscht, über das Rückschlagventil 26 und die Leitungen 25 und 12 vollständig abbauen.

Fig. 2 zeigt eine Ventilanordnung gemäß der Erfindung, bei der die in F i g. I mit der strichpunktierten Umrahmung versehenen Ventile in zweckdienlicher Weise zu einer Ventilpatrone zusammengebaut sind. Die Ventilpatione besteht aus zwei Teilen, nämlich dem Gehäuse 30 und dem Ventilträger 31. Beide Teile sind miteinander verschraubt. Die gesamte Ventilpatrnne sitzt in einer gestuften Bohrung eines Blocks 32. der z. B. der Steuerblock eines Ausbaugestells od. dgi. ist. Die Patrone wird mittels einer Gewindehülse 33 in der Bohrung gehalten.

Mit 34 ist ein Schieberkolben des Zuschaltventils bezeichnet, der in einer zentralen Axialbohrung des Ventilträgers 31 geführt und mittels O-Ringe 35 gegenüber dieser Bohrung abgedichtet ist. Der Schieberkolben 34 trägt am oberen Ende einen kugeligen Kopf 36, auf dem sich die Federlagerung 37 gelenkbeweglich abstützt. Zwischen dem Kolben 37 und einein von oben in das Gehäuse 30 der Patrone eingesetzten Anschlag 38 ist eine Feder 39 angeordnet, die in dem Raum 40 zwischen dem Anschlag 3? und dem Ventilträger 31 angeordnet ist. Die Teile ?4 bis 39 bilden das in Fig. 1 mit 17 bezeichnete Zuschaltventil. Mit 41 sind abgesetzte Radialbohrungen in dem Ventilträger 31 bezeichnet, welch: die Auflastungsdruckleitung 19 gemäß F i g I bilden. Diese Radialbohrungen münden in eine Ringnut 42 der Axialbohrung des Schieberkolbens 34, Mit 43 ist der Anschluß der DruckmiiUilzuleitung 12 bezeichnet, über die der Schieberkolben 34 somit von dem Betriebsdruck Pi an seiner unteren ringförmigen Stirnfläche 44 beaUiSrhlagl wird. Der Kolbenraum 40 und der Anschluß 43 sind über eine weitere Axialbohrung 45 des Ventilträgers 31 verbunden. In dieser AxialbohrUflB sitzt ein Rückschlagventil 46. v/elches

dem Ventil 26 gemäß F i g. I entspricht.

Der Schieberkolben 34 weist eine gestufte Axialbohfung 47 auf. in der ein Kolben-Schieberventil 48 geführt ist, welches das Überdruckventil 24 gemäß F i g. I bildet. Dieses Sehieberventil 48 ist durch den Kolben 37 und durch eine zentrale Bohrung des Topfstückes 38 in den Innenraum desselben hochgefühft. Es weist hier ein kolbenartiges Kopfstück 49 auf, welches auf einem Kugelkopf 50 des Schieberventils gelerikbcweglich abgestützt ist. Eine Feder 51 stützt sich einerseits an dem Teil 49 und andererseits an einem in das Topfstück von oben eingeschraubten Stopfen 52 ab. Mit 53 und 54 sind in Nuten sitzende O-Ringe bezeichnet, welche das Sehieberventil 48 gegenüber den Teilen 36 bzw. 38 abdichten. Das Sehieberventil weist im Bereich seines unteren Endes eine Axialbohrung 55 auf, die oben in Radialbohrungen 56 übergehl.
Die Arbeitsweise des Ventils ist wie folgt:
Beim Setzen des Stempels ί ί gemäß F i g. 1 baut sich im Alischluß 43 des Yeniüs der Betriebsdruck P*

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unterhalb des Schicbcrkolbens 34 auf. Der Betriebsdruck P_x wirkt auf die ringförmige Kolbenfläche 44. wodurch der Schieberkolben entgegen der Rückstellkraft der Feder 39 nach oben geschoben wird, so daß die Auflastungsdruckleitung über die Radialbohrung 41 und js die Ringnut 42 mit der Anschlußbohrung 43 in Verbindung gelangt und damit der Stempel auf den Druck Pi aufgelastet wird, wie dies vorstehend in Verbindung mit Fig. 1 erläutert wurde. Sobald der Stempel auf den Druck Pi aufgelaslct worden ist, jo erreicht der Dmrk in der Axialbohrung 47 des Schieberkolbens 34 den Wert Pi, wodurch das Schieberventil 48 entgegen der Rückstellkraft der Feder 51 hochgeschoben und damit über die Bohrungen 55 und 56 die Verbindung zu dem Kolbenraum 40 hergestellt js wird. Das hat zur Folge, daß der als Differentialkolben ausgebildete Kolben 37 vom hydraulischen Druck belastet und demgemäß unter Mitwirkung der Rückstellkraft seiner Feder 39 in die dargestellte Schließstel· lung zurückbewegl wird, in der er die Auflastungsdruckquelle bzw. die Bohrung 41 gegenüber der mit dem Stempeldruckraum in Verbindung stehenden Bohrung 45 absperrt. Es ist erkennbar, daß bei etwaigen Undichtigkeiten des Stempels der Auflastungsdruck Pi nicht mehr in den Stempeldrtickraum gelangen kann. Wird der Stempel Il geraubt und dabei mit dem Rücklauf 16 verbunden, so wird der Druck, der in dem Kolben- und Feuerraum 40 herrscht und den Druckausgleich des Kolbens 37 bewirkt, über das Rückschlagventil 46 und die Bohrung 45 zum Ablauf 16 (Fig. 1) hin abgebaut.

Es ist erkennbar, daß beim Hochfahren des Kolbens 37 das Volumen des Kolbenraums 40 geringfügig vermindert wird, was einen gewissen Pumpeffekt zur pQ!^ae hai. Die därSLlS resultierend? Pmeicorhöhiinp läßt sich auf einfache Weise z. B. dadurch verhindern, daß der Raum 40 über ein Überdruckventil z. B. an den Ablauf angeschlossen wird

Mittels eines kleinen Stiftes od. dgl., der nach außen herausgeführt den Weg des Schieberventils 48 anzeigt, kann der Zuschaltvorgang nach außen sichtbar gemacht werden.

Um eine gute Abstimmung der beiden einstellbaren Drücke P\, Pi zu erreichen, sollten die Öffnungswege des Schicberkolbens 34 und des Schfeberventils 48 gleich sein. Durch Verdrehen des oberen Einstellrings 57 lassen sich die Ansprechdrücke P\ und Pi des Schieberkolbens und des SchiebervehiiSs bei gleichbleibender Druckdifferenz Pi-Pt ändern.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Ventilanordnung zum Setzen hydraulischer Grubenstempel mit einer gegenüb dem Betriebsdruck erhöhten Setzkraft, dad inch gekennzeichnet, daß zum Nachspannen des Stempels (11) auf eine gegenüber dem jeweiligen Betriebsdruckwert erhöhte Setzkraft eine Nachspannautomatik mit einem Zuschaltventil (17) vorgesehen ist. Ober welches die zum Stempeldruckraum (13) führende Druckmittelzuleitung (12) mit einer Auflastungsdruckquelle verbindbar ist, deren Auflastungsdruck (P>) größer ist als der beim Betätigen des Setzventils (10) herrschende Betriebsdruck (P\), wobei das Zuschaltventil (17) über den in der Druckmittelzuleitung (12) herrschenden Betriebsdruck (Pi) in die Öffnungsstellung schaltbar und bei Erreichen des Auflastungsdruckes (Pi) in die Schließstellung zurückschaltbar ist.

2. Ventilanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zuschaltventil (17) ein sowohl in Öffnungsrichtung als auch in Schließrichtung vom Druck beaufschlagtes kolbenartiges Ventilglied aufweist.

3. Ventilanordnung nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilglied des Zuschaltventils aus einem federbelasteten Differentialkolben (37) besteht

4. Ventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch ein auf den Auflastungsdruck (Pi) ansprechendes, die Rückstellung des Zuschaltventil (17) in die Schließstellung bewirkendes Überdruckventil (2ή.

5. Ventilanordnung i.ach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet daß das Zuscha ventil (17) und das Überdruckventil (24) /u einer Baueinheit zusammengefaßt sind.

6. Ventilano ^-dnung nach Anspruch 5. dadurch gekennzeichnet, daß das Überdruckventil (24) aus einem Kolben-Schieberventil (48) besteht, dessen federbelasteter Schiebcrkolben in einer Axialbohrung des .Schieberkolbens (34) des Zuschaliventils angeordnet ist.

7 Ventilanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 6. gekennzeichnet durch ein den Kolbenraum (40) des Differentialkolbens (37) bei Druckentlastung des Stempels entlastendes Rückschlagventil (46).