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Vorrichtung zum Betätigen von Hydraulikzylindern für einen in Untertagebetriebe einsetzbaren Schildausbau - Dokument DE19503701A1
 
PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE19503701A1 08.08.1996
Titel Vorrichtung zum Betätigen von Hydraulikzylindern für einen in Untertagebetriebe einsetzbaren Schildausbau
Anmelder Walter Voss GmbH Armaturenfabrik, 45549 Sprockhövel, DE
Erfinder Koppers, Kai, Dipl.-Ing. Dr.-Ing., 47167 Duisburg, DE;
Block, Siegmar, Dipl.-Ing., 45259 Essen, DE
Vertreter Andrejewski und Kollegen, 45127 Essen
DE-Anmeldedatum 04.02.1995
DE-Aktenzeichen 19503701
Offenlegungstag 08.08.1996
Veröffentlichungstag im Patentblatt 08.08.1996
IPC-Hauptklasse E21D 23/12
IPC-Nebenklasse F15B 13/08   
Zusammenfassung Es handelt sich um eine Vorrichtung zum Betätigen von Hydraulikzylindern für ein Schildausbau, mit einer Steuereinheit für Hydraulikmedium, mit zu den Hydraulikzylindern führenden Versorgungsleitungen und mit Steuerventilen für die Hydraulikzylinder. Die Steuerventile sind in einem Ventilblock zusammengefaßt. Von dem Ventilblock führen die Versorgungsleitungen unmittelbar zu den einzelnen Hydraulikzylindern. Dadurch wird eine übersichtliche Positionierung der Steuerventile und Leitungsführung erreicht.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Betätigen von Hydraulikzylindern für einen in Untertagebetriebe einsetzbaren Schildausbau, mit einer Steuereinheit für Hydraulikmedium, einer über Steuerleitungen mit der Steuereinheit verbundenen Verteilereinheit, mit von der Verteilereinheit zu den Hydraulikzylindern führenden Versorgungsleitungen und mit Steuerventilen für die Hydraulikzylinder.

In Untertagebetrieben wird in zunehmendem Maße Schildausbau eingesetzt, welcher zur Unterstützung des Hangenden bis zum Kohlenstoß dient und der jeweiligen Gewinnungseinrichtung - z. B. Kohlenhobel und Strebförderer - im Zuge des Abbaufortschrittes als gleichsam schreitender Ausbau nachfolgt. Ein derartiger Schildausbau verlangt den Einsatz von zahlreichen Hydraulikzylindern wie beispielsweise Anstell- und Schwenkzylinder für die Kappen, Hubzylinder für die Stempel, Schiebe- und Schreitzylinder usw. Zur Steuerung dieser Hydraulikzylinder sind einerseits Steuerventile erforderlich, andererseits schlauchartige Versorgungsleitungen zum Hin- und Rückführen von Hydraulikmedium. Regelmäßig müssen verschiedene Hydraulikzylinder bzw. deren Steuerventile auch miteinander verknüpft werden. In diesem Zusammenhang stört, daß die Anordnung der Steuerventile sowie die Verteilung der Versorgungs- und Verknüpfungsleitungen weitgehend willkürlich und unübersichtlich ist. Da eine eindeutige Positionierung der Steuerventile und Schlauchführung fehlt, werden Reparatur- und Wartungsarbeiten erheblich erschwert, müssen insoweit häufig kostenaufwendige Betriebsstörung in Kauf genommen werden. - Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Betätigen von Hydraulikzylindern für einen Schildausbau der eingangs beschriebenen Ausführungsform zu schaffen, die sich durch eine übersichtliche und positionsgünstige Unterbringung der Steuerventile und ihrer Verknüpfungen in einfacher und funktionsgerechter Weise auszeichnet.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die gattungsgemäße Betätigungsvorrichtung dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerventile in einem Ventilblock zusammengefaßt sind und von dem Ventilblock die Versorgungsleitungen zu den einzelnen Hydraulikzylindern geführt sind. - Diese Maßnahmen der Erfindung haben zur Folge, daß eine eindeutige Positionierung der Steuerventile gewährleistet ist. Sofern eine Verknüpfung der Steuerventile erforderlich ist, kann diese Verknüpfung in den Ventilblock eingearbeitet werden, ist die Verknüpfung folglich integrierter Bestandteil des Ventilblocks und verlangt nicht länger die Verwendung von Verknüpfungsleitungen. Die zu den einzelnen Hydraulikzylindern führenden Versorgungsleitungen lassen sich übersichtlich und auf kürzesten Wegen verlegen. Im ganzen wird eine übersichtliche Unterbringung der Steuerventile und deren Verknüpfungen erreicht, die platz- und kostensparend ist. Hinzu kommt, daß der Ventilblock die Funktionen und Zuordnungen der einzelnen Steuerventile unschwer erkennen läßt und wie die Steuereinheit unterhalb der Kappen im Fahrraum untergebracht werden kann, folglich für Wartungs- und Reparaturarbeiten unschwer zugänglich ist.

Weitere erfindungswesentliche Merkmale sind im folgenden aufgeführt. So sieht die Erfindung vor, daß die Steuereinheit und die Verteilereinheit zu einem Steuerblock zusammengefaßt sind und daß der Ventilblock mittels Steckverbindungen an den Steuerblock anschließbar ist. Dadurch wird eine kompakte Steuerung und Hydraulikversorgung für den Schildausbau erreicht.

Nach einem Vorschlag der Erfindung mit selbständiger Bedeutung sind die Steuerventile als Ventilpatronen ausgebildet und in den die Ventilgehäuse bildenden Ventilblock einsetzbar. Dadurch lassen sich die Steuerventile schnell und einfach auswechseln. Die Steuerventile bzw. Ventilpatronen weisen einen mit einer Schließfeder beaufschlagten Ventildichtkörper auf, der in Schließstellung auf einen Ventildichtsitz gedrückt ist. In diesem Zusammenhang lehrt die Erfindung, daß die Steuerventile längs durchströmt sind und dem Ventildichtkörper auf der anderen Seite des Ventildichtsitzes ein koaxial verschiebbarer Steuerkolben zugeordnet ist, daß der Steuerkolben mit einem Steuermedium beaufschlagbar ist und der beaufschlagte Steuerkolben gegen den Ventildichtkörper vorfährt und den Ventildichtkörper unter Freigabe des Ventildichtsitzes gegen die Wirkung der Schließfeder zurückdrückt, und daß der Steuerkolben zumindest einen Durchflußkanal für Hydraulikmedium aufweist. Bei der erfindungsgemäßen Ventilpatrone wird der Ventildichtkörper von seinem Ventildichtsitz zunächst einmal dann zurückgedrückt, wenn Hydraulikmedium dem angeschlossenen Hydraulikzylinder zugeführt wird, um den für dessen Betätigung erforderlichen Druck auf der einen Kolbenseite aufzubauen. Nachdem der gewünschte Druckaufbau erreicht ist, wird die Zufuhr des Hydraulikmediums beendet und der Ventildichtkörper von der Schließfeder auf den Dichtsitz niedergedrückt. Das Steuerventil ist folglich geschlossen. Soll dagegen eine Druckentlastung erreicht werden, muß der Steuerkolben mit einem Steuermedium derart beaufschlagt werden, daß er gegen den Ventildichtkörper vorfährt und diesen gegen die Wirkung der Schließfeder von seinem Ventildichtsitz zurückdrückt, so daß das Steuerventil öffnet. Es kann dann das sich unter dem Kolben befindliche Hydraulikmedium abfließen. Als Steuermedium kann solches Hydraulikmedium Verwendung finden, welches sich auf der anderen Seite des Kolbens des Hydraulikzylinders befindet, also auf der Kolbenseite mit der Kolbenstange. Sowohl im Zuge des Druckaufbaus als auch im Zuge des Druckabbaus wird der Steuerkolben von dem Hydraulikmedium durchflossen. - Weiter sieht die Erfindung vor, daß der Ventildichtkörper als Dichtkegel mit Durchflußbohrungen ausgebildet ist, die auf einem Umfang außerhalb des Ventildichtsitzes münden, und daß die Schließfeder den Ventildichtkörper außenumfangsseitig umgibt und gegen eine Führungsbuchse für den Ventildichtkörper abgestützt ist. Die Anordnung der Durchflußbohrungen und die Ausbildung des Dichtkegels sind so gewählt, daß der Ventildichtkörper einen Differentialkolben bildet und dadurch die Öffnungsbewegung des Ventildichtkörpers beim Druckabbau von dem abfließenden Hydraulikmedium unterstützt wird. Insoweit wird also zugleich auch der vor fahrende Steuerkolben beim Zurückdrücken des Ventildichtkörpers zur Freigabe des Ventildichtsitzes unterstützt. Zweckmäßigerweise ist der Steuerkolben in dem Ventilgehäuse geführt und weist einen Führungsbund auf, der mit dem Ventilgehäuse einen Ringkanal für das Eintreten des Steuermediums bildet, wobei der Ringkanal über eine Querbohrung mit Steuermedium beaufschlagbar ist. Vorzugsweise weist der Steuerkolben einen von Durchflußbohrungen umgebenen und gegen den Ventildichtkörper arbeitenden Fortsatz auf, wobei die Durchflußbohrungen unter Bildung des Durchflußkanals in eine Zentralbohrung münden. Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Steuerventile an die Kolbenseite der zugeordneten Hydraulikzylinder angeschlossen und ist an die Kolbenstangenseite der Hydraulikzylinder jeweils eine Rückführungsleitung für die beidseitig beaufschlagten Kolben angeschlossen, wobei die Querbohrung an die Rückführungsleitung angeschlossen ist und folglich rückführungsseitiges Hydraulikmedium die Funktion des Steuermediums übernimmt.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist zur Verwirklichung eines doppelt-entsperrbaren Steuerventils in die Rückführungsleitung ein Steuerventil identischer Bauweise eingesetzt und bleibt der Steuerkolben dieses Steuerventils von Steuermedium unbeaufschlagt. Die an die Rückführungsleitung angeschlossene Querbohrung mündet also lediglich in den Ringkanal des anderen Steuerventils, um dieses Steuerventil im Zuge des Druckabbaus öffnen zu können. - Nach einer weiteren Variante können mehrere Steuerventile, z. B. zwei Steuerventile, nebeneinander angeordnet sein, wobei in diesem Fall die ihren Steuerkolben zugeordneten Ringkanäle über eine gemeinsame Querbohrung miteinander verbunden sind, die wiederum zu der Rückführungsleitung führt.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert; es zeigen

Fig. 1 einen Schildausbau in schematischer Seitenansicht,

Fig. 2 lediglich teilweise und schematisch einen Hydraulikplan für den Schildausbau,

Fig. 3 einen Vertikalschnitt durch einen Ventilblock für den Gegenstand nach Fig. 2 mit einer Steuerventilpatrone,

Fig. 4 schematisch den Gegenstand nach Fig. 3 bei geöffnetem Steuerventil im Zuge des Druckaufbaus,

Fig. 5 den Gegenstand nach Fig. 3 im Zuge des Druckabbaus,

Fig. 6 schematisch den abgewandelte Ausführungsform des Gegenstandes nach Fig. 3 als doppelt-entsperrbares Steuerventil und

Fig. 7 schematisch eine weitere abgewandelte Ausführungsform des Gegenstandes nach Fig. 3 als druckgesteuertes Zwillings-Steuerventil.

In den Figuren ist eine Vorrichtung zum Betätigen von Hydraulikzylindern 1 für einen in Untertagebetriebe einsetzbaren Schildausbau 2 dargestellt. Diese Vorrichtung weist eine Steuereinheit 3 für Hydraulikmedium, eine über Steuerleitungen mit der Steuereinheit verbundene Verteilereinheit 4, und von der Verteilereinheit 4 zu den Hydraulikzylindern 1 führende Versorgungsleitungen 5 sowie Steuerventile 6 für die Hydraulikzylinder 1 auf. Die Steuerventile 6 sind in einem Ventilblock 7 zusammengefaßt. Die Versorgungsleitungen 5 sind von dem Ventilblock 7 zu den einzelnen Hydraulikzylindern 1 geführt. Sofern Verknüpfungen zwischen den einzelnen Steuerventilen 6 erforderlich sind, sind diese Verknüpfungen in dem Ventilblock 7 untergebracht und im einzelnen nicht dargestellt. Die Steuereinheit 3 und die Verteilereinheit 4 sind zu einem Steuerblock 8 zusammengefaßt, während der Ventilblock 7 mittels Steckverbindungen an den Steuerblock 8 anschließbar ist. Das dadurch gebildete Steueraggregat 7, 8 läßt sich im Fahrraum unter den Kappen des Schildausbaus 2 unterbringen.

Die Steuerventile 6 sind als Ventilpatronen in den Ventilblock 7 einsetzbar bzw. einschraubbar. Im einzelnen weisen die Steuerventile 6 einen mit einer Schließfeder 9 beaufschlagten Ventildichtkörper 10 auf, der in Schließstellung auf einen Ventildichtsitz 11 gedrückt ist. Die Steuerventile 6 sind längs durchströmt, wobei jeweils dem Ventildichtkörper 10 auf der anderen Seite des Ventildichtsitzes 11 ein koaxial verschiebbarer Steuerkolben 12 zugeordnet ist. Der Steuerkolben 12 ist mit einem Steuermedium beaufschlagbar. Der beaufschlagte Steuerkolben 12 fährt gegen den Ventildichtkörper 10 vor und drückt den Ventildichtkörper 10 unter Freigabe des Ventildichtsitzes 11 gegen die Wirkung der Schließfeder 9 zurück. Im übrigen weist der Steuerkolben 12 zumindest einen Durchflußkanal 13 für Hydraulikmedium auf.

Wenn ein zugehöriger Hydraulikzylinder 1 im Wege des Druckaufbaus mit Hydraulikmedium beaufschlagt wird, durchfließt dieses Hydraulikmedium den Steuerkolben 12 in Pfeilrichtung, hebt den Ventildichtkörper 10 von seinem Ventildichtsitz 11 ab und gelangt über die angeschlossene Versorgungsleitung 5 auf der einen Kolbenseite in den Hydraulikzylinder 1. Nach erfolgtem Druckaufbau und Beendigung der Hydraulikzufuhr schließt der Ventildichtkörper 10, weil er von seiner Schließfeder 9 auf den Ventildichtsitz 11 niedergedrückt wird. Um einen Druckabbau und folglich eine Entlastung des Hydraulikzylinders 1 zu erreichen, wird der Steuerkolben 12 mit Steuermedium - ebenfalls Hydraulikmedium - beaufschlagt und fährt gegen den Ventildichtkörper 10 vor, hebt diesen also gegen die Wirkung seiner Schließfeder 9 vom Ventildichtsitz 11 ab, so daß das für den Druckaufbau zuvor benötigte Hydraulikmedium wieder zurück und folglich abfließen kann.

Der Ventildichtkörper 10 ist als Dichtkegel mit Durchflußbohrungen 14 ausgebildet, die auf einem Umfang außerhalb des Ventildichtsitzes 11 münden. Die Anordnung der Durchflußbohrungen 14 ist so getroffen, daß der Ventildichtkörper 10 einen Differentialkolben bildet. Im übrigen sind die Durchflußbohrungen 14 in einem vorgegebenen Winkel zur Längsachse des Ventildichtkörpers 10 angeordnet. Die Schließfeder 9 umgibt den Ventildichtkörper 10 außenumfangsseitig und ist gegen die Schulter 15 einer Führungsbuchse 16 für den Ventildichtkörper 10 abgestützt. Diese Führungsbuchse 16 weist ein Außengewinde 17 auf, welches dazu dient, die Ventilpatrone in den Ventilgehäuse bildenden Ventilblock 7einzuschrauben. Dazu weist der Ventilblock 7 eine korrespondierende Patronenaufnahme mit einem Innengewinde 18 auf. Der Steuerkolben 12 ist in dem Ventilblock 7 bzw. Ventilgehäuse selbst geführt und weist einen Führungsbund 19 auf, der mit einer Schulter 20 des Ventilgehäuses einen Ringkanal 21 für das eintretende Steuermedium bildet. Dieser Ringkanal 21 ist über eine Querbohrung 22 mit Steuermedium beaufschlagbar. Der Steuerkolben 12 weist einen von Durchflußbohrungen 23 umgebenen und gegen den Ventildichtkörper 10 arbeitenden Fortsatz 24 auf. Die Durchflußbohrungen 23 münden unter Bildung des Durchflußkanals 13 in einer Zentralbohrung 25.

Bei den dargestellten Ausführungsformen sind die Steuerventile 6 an die Kolbenseite der zugeordneten Hydraulikzylinder 1 angeschlossen und ist an die Kolbenstangenseite der Hydraulikzylinder jeweils eine Rückführungsleitung 26 für die beidseitig beaufschlagten Kolben angeschlossen. Die Querbohrung 22 ist an diese Rückführungsleitung 26 angeschlossen, so daß das in der Rückführungsleitung 26 fließende Hydraulikmedium zugleich das Steuermedium bildet.

Nach einer Ausführungsform ist in die Rückführungsleitung 26 ein Steuerventil 6 identischer Bauweise eingesetzt, wobei dessen Steuerkolben 12 von Steuermedium unbeaufschlagt bleibt, also nur das andere Steuerventil von der Rückführungsleitung 26 her mit Steuermedium zum Öffnen beaufschlagt wird. Dennoch öffnet zugleich auch das andere Steuerventil, weil das Steuermedium nach Durchfließen des Steuerkolbens 12 dessen Ventildichtkörper 10 vom Ventildichtsitz 11 zurückdrückt. Insoweit wird ein doppelt-entsperrbares Steuerventil verwirklicht.

Außerdem können mehrere Steuerventile 6 - nach dem Ausführungsbeispiel zwei Steuerventile 6 - nebeneinander angeordnet sein, wobei die ihren Steuerkolben 12 zugeordneten Ringkanäle 21 über eine gemeinsame Querbohrung 22 miteinander verbunden sind, die zur Rückführungsleitung 26 führt. In diesem Fall werden also sämtliche Steuerventile 6 im Zuge des Druckabbaus gleichzeitig über Steuermedium bzw. Hydraulikmedium aus der Rückführungsleitung 26 durch Beaufschlagung ihrer Steuerkolben 12 geöffnet.


Anspruch[de]
  1. 1. Vorrichtung zum Betätigen von Hydraulikzylindern für einen in Untertagebetriebe einsetzbaren Schildausbau, mit einer Steuereinheit für Hydraulikmedium, einer über Steuerleitungen mit der Steuereinheit verbundenen Verteilereinheit, mit von der Verteilereinheit zu den Hydraulikzylindern führenden Versorgungsleitungen und mit Steuerventilen für die Hydraulikzylinder, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerventile (6) in einem Ventilblock (7) zusammengefaßt sind und von dem Ventilblock (7) die Versorgungsleitungen (5) zu den einzelnen Hydraulikzylindern (1) geführt sind.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (3) und die Verteilereinheit (4) zu einem Steuerblock (8) zusammengefaßt sind und daß der Ventilblock (7) mittels Steckverbindungen an den Steuerblock (8) anschließbar ist.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerventile (6) als Ventilpatronen in den Ventilblock (7) einsetzbar, z. B. einschraubbar sind.
  4. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Steuerventile eine mit einer Schließfeder beaufschlagten Ventildichtkörper aufweisen, der in Schließstellung auf einen Ventildichtsitz gedrückt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerventile (6) längs durchströmt sind und dem Ventildichtkörper (10) auf der anderen Seite des Ventildichtsitzes (11) ein koaxial verschiebbarer Steuerkolben (12) zugeordnet ist, daß der Steuerkolben (12) mit einem Steuermedium beaufschlagbar ist und der beaufschlagte Steuerkolben (12) gegen den Ventildichtkörper (10) vorfährt und den Ventildichtkörper (10) unter Freigabe des Ventildichtsitzes (11) zurückdrückt, und daß der Steuerkolben (12) zumindest einen Durchflußkanal (13) für Hydraulikmedium aufweist.
  5. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventildichtkörper (10) als Dichtkegel mit Durchflußbohrungen (14) ausgebildet ist, die auf einem Umfang außerhalb des Ventildichtsitzes (11) münden, und daß die Schließfeder (9) den Ventildichtkörper (10) außenumfangsseitig umgibt und gegen eine Führungsbuchse (16) für den Ventildichtkörper (10) abgestützt ist.
  6. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkolben (12) in dem Ventilgehäuse geführt ist und einen Führungsbund (19) aufweist, der mit dem Ventilgehäuse einen Ringkanal (21) für das Eintreten des Steuermedium bildet, und daß der Ringkanal (21) über eine Querbohrung (22) mit Steuermedium beaufschlagbar ist.
  7. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkolben (12) einen von Durchflußbohrungen (23) umgebenen und gegen den Ventildichtkörper (10) arbeitenden Fortsatz (24) aufweist, und daß die Durchflußbohrungen (23) unter Bildung des Durchflußkanals (13) in eine Zentralbohrung (25) münden.
  8. 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerventile (6) an die Kolbenseite der zugeordneten Hydraulikzylinder (1) angeschlossen sind und die Kolbenstangenseite der Hydraulikzylinder (1) jeweils eine Rückführungsleitung (26) für die beidseitig beaufschlagten Kolben angeschlossen ist und daß die Querbohrung (22) an die Rückführungsleitung (26) angeschlossen ist.
  9. 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in die Rückführungsleitung (26) ein Steuerventil (6) identischer Bauweise eingesetzt ist und der Steuerkolben (12) dieses Steuerventils von Steuermedium unbeaufschlagt bleibt.
  10. 10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Steuerventile (6), z. B. zwei Steuerventile, nebeneinander angeordnet sind und die ihren Steuerkolben (12) zugeordneten Ringkanäle (21) über eine gemeinsame Querbohrung (22) miteinander verbunden sowie gleichzeitig mittels Steuermedium beaufschlagbar sind.






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