DE19857890A1

DE19857890A1 - Ventilanordnung

Info

Publication number: DE19857890A1
Application number: DE19857890A
Authority: DE
Inventors: Michael Dettmers; Wolfgang Kobow; Werner Reinelt
Original assignee: DBT GmbH; DBT Deustche Bergbau Technik GmbH
Current assignee: Caterpillar Global Mining Europe GmbH
Priority date: 1998-12-15
Filing date: 1998-12-15
Publication date: 2000-06-21
Anticipated expiration: 2018-12-16
Also published as: US6398181B1; AU756552B2; PL337144A1; PL189922B1; AU6523299A; DE19857890B4

Abstract

Ventilanordnung (10) für hydraulisch betätigbare Maschineneinrichtungen, insbesondere für Ausbaugestelle im Untertagebergbau, mit hydraulisch betätigbaren Arbeitsventilen (12, 13, 14) zum Ansteuern von Hydraulikzylindern (11) oder anderen hydraulisch betätigbaren Maschinenaggregaten der Maschineneinrichtung und mit die Arbeitsventile ansteuernden, elektrohydraulischen Vorsteuerventilen (15). Um zu vermeiden, daß die Vorsteuerventile bzw. Arbeitsventile bei einem Druckabfall in der Hydraulikflüssigkeitsversorgung der Ventile in einen instabilen Betriebszustand gelangen und in unkontrollierbarer und unerwünschter Weise öffnen bzw. schließen, ist den Vorsteuerventilen eine eigene, von der Hydraulikflüssigkeitsversorgung (20) der Arbeitsventile separierte oder separierbare Druckmittelversorgung (17) zugeordnet, so daß sich Druckschwankungen im Hydraulikflüssigkeitskreislauf nicht auf das zum Schalten der Arbeitsventile eingesetzte Druckmittel auswirken, sondern der Druck in diesem weitgehend konstant gehalten wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Ventilanordnung für hydraulisch be tätigbare Maschineneinrichtungen im Bergbau, insbesondere für Ausbaugestelle im Untertagebergbau, mit einem oder mehreren, hy draulisch betätigbaren Arbeitsventil(en) zum Ansteuern von einem oder mehreren hydraulisch betätigbaren Maschinenaggregat(en) der Maschineneinrichtung und mit mindestens einem dem oder den Ar beitsventil(en) zugeordneten, dieses bzw. diese ansteuernden, elektrohydraulischen Vorsteuerventil.

Derartige Ventilanordnungen kommen im untertägigen Bergbau in vielen verschiedenen Anwendungsbereichen zum Einsatz, beispiels weise zum Steuern der hydraulischen Zylinder von Ausbaugestel len, die bei fortschreitendem Abbau des Strebs regelmäßig ge raubt, verfahren und neu gesetzt werden müssen. Die Zufuhr und Abfuhr der Hydraulikflüssigkeit zu den dabei ein- und auszufah renden Hydraulikzylindern wird von den Arbeitsventilen gesteu ert, die wiederum von den Vorsteuerventilen geschaltet werden müssen, da die zum Schalten der Arbeitsventile erforderliche Leistung von im eigensicheren Leistungsbereich betriebenen Elek tromagneten nicht aufgebracht werden kann, die allein für den Einsatz im untertägigen Bergbau zugelassen sind.

Die Schaltung der Arbeitsventile erfolgt somit selbst mittels der Hochdruck-Hydraulikflüssigkeit. Dabei ist bei den bekannten Ventilschaltungen die Anordnung so getroffen, daß die elektrohy draulischen Vorsteuerventile an die gleiche Hydraulikflüssig keitsversorgung wie die großen Verbraucher, die als Arbeitsven tile üblicherweise eingesetzten Drei-Zwei-Wegeventile, ange schlossen sind und somit mit demselben, von den Hydraulik-Flüs sigkeitspumpen zur Verfügung gestellten Pumpendruck beaufschlagt werden. Diese bekannte Anordnung hat bei den meisten Maschinen einrichtungen bei der Ansteuerung von deren Hydraulikaggregaten zuverlässig funktioniert. Bei großen Verbrauchern jedoch, bei spielsweise bei sehr großen Ausbaugestellen, die für eine hohe Belastung ausgelegt und mit entsprechend großen Stempeln und Zy lindern versehen sind, kann es dazu kommen, daß innerhalb kurzer Zeit eine große Menge Hydraulikflüssigkeit benötigt wird, bei spielsweise wenn mehrere Verbraucher gleichzeitig angesteuert werden, was zur Folge hat, daß der Druck in dem die Hydraulik flüssigkeit liefernden Hochdrucksystem deutlich abfällt. Dies wiederum hat zur Folge, daß die Vorsteuerventile wegen des schwankenden bzw. zu niedrigen Hydraulikdruckes zu flattern an fangen, das heißt, ihre gewünschte Schaltstellung nicht kontinu ierlich beibehalten, sondern auf- und zufahren, wodurch auch die Arbeitsventile nicht in der erforderlichen Schaltstellung gehal ten werden und dadurch eine gleichmäßige Beaufschlagung der von diesen gesteuerten Verbraucher nicht gewährleistet ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, die vorgenannten Nachteile zu ver meiden und eine Ventilanordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der ein ungleichmäßiger Betrieb der Ventile, also deren Flattern, zuverlässig vermieden wird, so daß eine gleich mäßige Beaufschlagung der hydraulisch betätigbaren Maschinenag gregate, insbesondere ein ruckfreies Ein- und Ausfahren der Stempel bzw. der Zylinder gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird mit der Erfindung dadurch gelöst, daß dem oder den Vorsteuerventil(en) eine eigene, von der Hydraulikflüs sigkeitsversorgung des oder der Arbeitsventile(s) separierte oder separierbare Druckmittelversorgung zugeordnet ist. Erfin dungsgemäß haben also die Vorsteuerventile ihre eigene Druckmit telversorgung, die zwar mit der Hydraulikflüssigkeitsversorgung für die Arbeitsventile in Verbindung stehen kann, die jedoch bei Bedarf von dieser separierbar ist oder auch völlig unabhängig von dieser sein kann. Druckschwankungen in der Hydraulikflüssig keitsversorgung für die Arbeitsventile wirken sich daher nicht auf die Druckmittelversorgung für die Vorsteuerventile aus, son dern es herrscht in dieser ein weitgehend konstanter Hydraulik- Flüssigkeitsdruck, so daß sichergestellt ist, daß die Vorsteu erventile nicht infolge von Druckabfällen in der Hydraulikflüs sigkeitsversorgung für die Arbeitsventile in unerwünschter Weise in den oben beschriebenen, instabilen Betriebszustand kommen, sondern die gewünschte Ventilstellung über die gesamte ge wünschte Zeitdauer beibehalten. Dadurch wird sichergestellt, daß auch bei starken Druckschwankungen im Hydraulikflüssigkeitssy stem die Arbeitsventile in ihrer gewünschten offenen oder ge schlossenen Stellung gehalten werden, so daß die Hydraulikflüs sigkeit den entsprechenden Maschinenaggregaten kontinuierlich zugeführt wird.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist der Druckmit telversorgung für das oder die Vorsteuerventil(e) eine Druckspei chereinrichtung zugeordnet. Die Druckspeichereinrichtung kann aus einem einfachen Hydraulikschlauch bestehen, in dem ein Teil des Druckmittels der Druckmittelversorgung gespeichert ist und wegen der zumindest geringfügig vorhandenen Kompressibilität des Hydraulikschlauches eine Art Druckpolster bildet, das für einen gleichmäßigen Druck im gesamten Druckmittelversorgungssystem sorgt. Eine besonders vorteilhafte und elegante Lösung ergibt sich, wenn die Druckspeichereinrichtung im wesentlichen aus ei nem Druckausgleichsbehälter besteht, der zumindest teilweise mit Gas gefüllt ist, also eine Gas-Druckblase aufweist, die wegen der wesentlich höheren Kompressibilität des Gases für einen be sonders guten Druckausgleich sorgt und selbst dann einen fast unveränderten Druck im Druckmittelversorgungskreis gewährlei stet, wenn alle Vorsteuerventile gleichzeitig betätigt werden und sich dadurch das Volumen des Druckmittelsystems messbar ver ändert.

Die Gasfüllung der Druckblase besteht vorzugsweise aus einem Inertgas, zweckmäßig aus Stickstoff, so daß sichergestellt ist, daß sich in der Druckspeichereinrichtung kein entzündliches Gas gemisch bilden kann.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung ergibt sich, wenn die Druckmittelversorgung für das oder die Vorsteuerventil(e) unter Zwischenschaltung eines Absperrventils an die Hydraulikflüssig keitsversorgung für das oder die Arbeitsventil(e) angeschlossen oder anschließbar ist. Bei dieser Ausgestaltung wird der in der Druckmittelversorgung für die Vorsteuerventile erforderliche Hy draulikdruck ähnlich wie bei den älteren, bekannten Ventilanord nungen aufgebaut, solange in der Hydraulikflüssigkeitsversorgung für die Arbeitsventile der hierfür erforderliche hohe Druck zur Verfügung steht. Das Absperrventil sorgt dafür, daß ein Druckab fall in der Hydraulikflüssigkeitsversorgung für die Arbeitsven tile keinen Einfluß auf die Druckmittelversorgung für die Vor steuerventile hat, da bei geschlossenem Absperrventil die beiden Flüssigkeitssysteme ohne Verbindung untereinander sind. Eine ganz besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich dabei, wenn das Absperrventil als Rückschlagventil ausge staltet ist und somit automatisch das Druckmittelsystem für die Vorsteuerventile von der restlichen Hydraulikflüssigkeitsversor gung trennt, wenn es zu einem Druckabfall in dieser kommt. Ande rerseits wird durch diese Anordnung sichergestellt, daß der Druck in der Druckmittelversorgung für die Vorsteuerventile im mer mindestens genauso groß ist wie der Druck im Rest des Hy drauliksystems.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung, worin eine bevor zugte Ausgestaltung der Erfindung an einem Beispiel näher erläu tert wird. Die Figur zeigt eine erfindungsgemäße Ventilanordnung für ein Strebausbaugestell in einem schematischen Hydraulik schaltplan.

Die in ihrer Gesamtheit mit 10 bezeichnete Ventilanordnung dient zum Ansteuern der in einem Schreitausbaugestell vorhandenen Hy draulikzylinder, mit deren Hilfe das Gestell im Betrieb geraubt, verfahren und wieder gesetzt werden kann, wobei die Zylinder über einen großen Weg ein- bzw. ausfahrbar sind, um eine Anpas sung des Ausbaugestells an die sich verändernden Ausbaugegeben heiten bei fortschreitendem Streb zu gewährleisten.

Aus Gründen der einfacheren Darstellung ist in der Figur ledig lich ein Hydraulikzylinder 11 eines Ausbaugestells schematisch dargestellt, der über zwei Arbeitsventile 12, 13 angesteuert wird. Die in der Zeichnung ebenfalls dargestellten Arbeitsven tile 12', 13' die neu zur Ansteuerung von weiteren Hydraulikzy lindern des Ausbausgestells und arbeiten hierzu ähnlich wie die Arbeitsventile 12, 13 paarweise zusammen. Ein zusätzliches, ein zeln wirkendes Arbeitsventil 14 dient dazu, am Ausbausgestell angeordnete Wassersprühdüsen freizugeben bzw. zu schließen, wie dies an sich bekannt ist.

Alle Arbeitsventile 12 bis 14 werden in an sich bekannter Weise hydraulisch angesteuert, wozu die Ventilanordnung mehrere elek trohydraulische Vorsteuerventile 15 aufweist, deren Elektroma gnete 16 im eigensicheren elektrischen Leistungsbereich betrie ben werden, wie dies bei Maschineneinrichtungen für den Unterta gebergbau vorgeschrieben ist.

Die Vorsteuerventile 15 sind einer Druckmittelversorung 17 zuge ordnet, die die erforderliche Hydraulikflüssigkeit zur Betäti gung der Arbeitsventile 12, 13, 14 bereitstellt. Bei Betätigung der Vorsteuerventile aus der dargestellten Ruhestellung in ihre Arbeitsstellung wird also der in der Druckmittelversorgung 17 herrschende Arbeitsdruck über die Leitungen 18, 19 an den Betäti gungsstößeln der Arbeitsventile 12 bis 14 angelegt, so daß diese ebenfalls betätigt werden und die Hydraulikflüssigkeit einer Hydraulikflüssigkeitsversorgung 20 in die bzw. aus den Ar beitsräume(n) der Hydraulikzylinder 11 strömen kann.

Erfindungsgemäß ist die Druckmittelversorgung 17 für die Vorsteu erventile 15 von der Hydraulikflüssigkeitsversorgung 20 für die Arbeitsventile 12 bis 14 entkoppelt bzw. separierbar, wozu zwi schen die beiden Flüssigkeitssysteme 17 bzw. 20 in einer Verbin dungsleitung 21 ein Rückschlagventil 22 eingeschaltet ist. Dabei ist die Anordnung so getroffen, daß der von einer Hydraulikpumpe 23 in der Hydraulikflüssigkeitsversorgung 20 aufgebaute hydrau lische Druck über das dann offene Rückschlagventil 22 auch in der Druckmittelversorgung 17 zur Verfügung steht. Sobald es je doch in der Hydraulikflüssigkeitsversorgung 20 für die Arbeits ventile 12-14 zu einem Druckabfall kommt, schließt das Rück schlagventil 22, so daß der in der Druckmittelversorgung 17 für die Vorsteuerventile 15 herrschende Arbeitsdruck nicht mit dem Flüssigkeitsdruck in der Hydraulikflüssigkeitsversorgung ab sinkt, sondern der zuvor von der Hydraulikpumpe 23 erzeugte hy draulische Druck weitgehend erhalten bleibt. Aufgrund des weit gehend konstanten Druckniveaus in der Druckmittelversorgung für die Vorsteuerventile ist sichergestellt, daß diese in einem stabilen Betriebszustand arbeiten, also nicht in unerwünschter und unkontrollierbarer Weise öffnen und schließen (Flattern). Da durch die Trennung der Druckmittelversorgung 17 für die Vor steuerventile von dem Hydraulikmittelkreislauf 20 zum Betrieb der Verbraucher (Hydraulikzylinder 11) ein weitgehend konstanter Arbeitsdruck der Hydraulikflüssigkeit über die Vorsteuerventile auch an den Arbeitsventilen 12 bis 14 anliegt, werden auch diese unabhängig vom Flüssigkeitsdruck in der Hydraulikflüssigkeits versorgung sicher in ihrer jeweils gewünschten Schaltstellung gehalten, so daß die Hydraulikzylinder 11 immer kontinuierlich beaufschlagt werden und somit ruckfrei aus- bzw. einfahren kön nen.

Um in der Druckmittelversorgung 17 den gewünschten, möglichst gleichbleibenden Druck zu gewährleisten, ist dieser eine Druck speichereinrichtung 24 zugeordnet, die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel im wesentlichen aus einem Druckausgleichsbe hälter 25 besteht, der zu einem Teil mit einem eine Druckblase 26 bildenden Intergas, vorzugsweise Stickstoff gefüllt ist. Die Gasblase über dem Flüssigkeitsspiegel der Druckflüssigkeit sorgt wegen der vergleichsweise hohen Kompressibilität des Gases in der Druckmittelversorgung 17 für einen vergleichsweise gleichmä ßigen Flüssigkeitsdruck, so daß die Vorsteuerventile mit Hilfe des Druckspeichers und des Rückschlagventils einwandfrei auch dann arbeiten, wenn mehrere von ihnen gleichzeitig betätigt wer den und dann der Druck in der Hydraulikflüssigkeitsversorgung bei gleichzeitiger Beaufschlagung mehrerer Verbraucher plötzlich abfällt.

Sobald der Druck in der Hydraulikflüssigkeitsversorgung wieder ansteigt und einen Wert erreicht, der dem Druck in der Druckmit telversorgung bzw. deren Druckspeichereinrichtung entspricht, wird das Rückschlagventil wieder freigegeben, so daß sich dann das Druckniveau in beiden Flüssigkeitskreislaufteilen wieder ausgleicht.

Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte und beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern es ergeben sich eine An zahl von Änderungen und Ergänzungen, ohne den Rahmen der Erfin dung zu verlassen. So ist es beispielsweise möglich, die Druck mittelversorgung für die Vorschaltventile von der Hydraulikflüs sigkeitsversorgung für die Arbeitsventile völlig abzukoppeln und den erforderlichen Hydraulikdruck zur Beaufschlagung der Vor schaltventile für die Betätigung der Arbeitsventile über eine separate Hydraulikpumpeneinrichtung oder einen Druckgasanschluß am Druckausgleichsbehälter zu gewährleisten, der dort bereits bei 27 angedeutet ist. Anstelle des Druckausgleichsbehälters kann als einfacher Druckspeicher auch ein das Volumen der Druck mittelversorgung 17 vergrößernder Druckschlauch zum Einsatz kom men, der selbst eine gewisse Kompressibilität hat und daher je denfalls bei den zu erwartenden, nur geringen Volumenänderungen beim Schalten der Ventile im Druckmittelkreis für einen ausrei chend konstanten Flüssigkeitsdruck darin sorgt.

Claims

1. Ventilanordnung für hydraulisch betätigbare Maschineneinrich tungen im Bergbau, insbesondere für Ausbaugestelle im Untertage bergbau, mit einem oder mehreren, hydraulisch betätigbaren Ar beitsventil(en) zum Ansteuern von einem oder mehreren hydrau lisch betätigbaren Maschinenaggregat(en) der Maschineneinrich tung und mit mindestens einem dem oder den Arbeitsventil(en) zu geordneten, dieses bzw. diese ansteuernden, elektrohydraulischen Vorsteuerventil, dadurch gekennzeichnet, daß dem oder den Vorsteuerventil(en) (15) eine eigene, von der Hydraulikflüs sigkeitsversorgung (20) des oder der Arbeitsventile(s) (12, 13, 14) separierte oder separierbare Druckmittelversorgung (17) zugeordnet ist.

2. Ventilanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß der Druckmittelversorgung (17) für das oder die Vor steuerventil(e) (15) eine Druckspeichereinrichtung (24) zugeord net ist.

3. Ventilanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich net, daß die Druckspeichereinrichtung (24) im wesentlichen aus einem Druckausgleichsbehälter (25) besteht.

4. Ventilanordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn zeichnet, daß die Druckspeichereinrichtung (24) eine gasge füllte Druckblase (26) hat.

5. Ventilanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasfüllung der Druckblase (26) aus Stickstoff besteht.

6. Ventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckmittelversorgung (17) für das oder die Vorsteuerventil(e) (15) unter Zwischenschaltung ei nes Absperrventils (22) an die Hydraulikflüssigkeitsversorgung (20) für das oder die Arbeitsventil(e) (12, 13, 14) angeschlossen oder anschließbar ist.

7. Ventilanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich net, daß das Absperrventil (22) als Rückschlagventil ausge staltet ist.