DE3316736C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Absperrventilvorrichtung für hydraulische Hochdrucksysteme, insbesondere für hydraulische Ausbausysteme in Bergbaubetrieben, mit einem die Verbraucherseite gegenüber der Pumpendruckseite absperrenden Sperrventil, dessen Schließglied durch einen von einem hydraulischen Steuerdruck beaufschlagbaren Steuerkolben von seinem Sitz abhebbar ist.

Absperrventile dieser Art, wie sie z. B. der DE 31 11 435 A1 zu entnehmen sind, werden zur Absicherung von Drucklei­ tungen und Druckräumen oder aber als Sicherheitsventile überall dort eingesetzt, wo Arbeitszylinder gegenüber unbeabsichtigter Druckbeaufschlagung, wie sie z. B. bei einem Versagen des vorhandenen hydraulischen Steuersystems, bei Undichtigkeiten der vorhandenen Ventile u. dgl. auf­ treten können, zuverlässig verriegelt werden sollen.

Bei hydraulischen Ausbausystemen ist es beispielsweise be­ kannt, die stempelunterstützten Kappen des aus Ausbauschil­ den, Ausbauböcken od. dgl. bestehenden Schreitausbaus mit Schiebekappen auszurüsten, die mittels hydraulischer Zylin­ der gegen den Abbaustoß vorschiebbar sind. Dabei werden auch sogenannte Gleichlaufsteuerungen vorgesehen, mit denen der selbsttätige Vorschub der Schiebekappen in Abhängigkeit vom Rückweg des Schreitausbaus oder des Strebförderers bewerk­ stelligt wird. Um zu verhindern, daß bei Funktionsstörungen des hydraulischen Steuersystems, z. B. bei Undichtigkeiten der Ventile, die Schiebekappen ungewollt ausgeschoben werden, was zu Betriebsstörungen erheblichen Ausmaßes führen kann, lassen sich die Absperrventile als Sicher­ heitsventile in die Anschlüsse der Schiebekappenzylinder an die Pumpendruckleitung einschalten.

Aus der DE 28 01 689 C2 ist es bei hydraulischen Steuer­ ventileinrichtungen bekannt, in den zu den Druckräumen der Arbeitszylinder führenden Leitungen kolbengesteuerte Absperrventile anzuordnen und zur Vermeidung von Funk­ tionsstörungen die sich im Bereich der Steuerkolben ein­ stellenden inneren Leckölmengen über Leckölbohrungen und eine Leckölsammelleitung abzuführen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine funktionssichere Absperrventilvorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zu schaffen, die auch bei Un­ dichtigkeiten ihres gesteuerten Sperrventils die hydrau­ lische Verriegelung des angeschlossenen Arbeitszylinders oder der zugeordneten Zylinderkuppe gegenüber der Druck­ mittelzuführung bzw. der Pumpendruckleitung gewährleistet. Dabei wird vorzugsweise auch eine Ventilkonstruktion angestrebt, die sich durch vergleichsweise einfache Bau­ weise und einfache Montage ihrer Funktionsteile auszeich­ net.

Die vorgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Raum auf der Abströmseite des Sperrventils an einen nach außen führenden Entlastungs- und Leck­ kontrollkanal angeschlossen ist, und daß ein vom Steuer­ kolben betätigtes Hilfsventil vorgesehen ist, welches den Entlastungs- und Leckkontrollkanal beim Öffnen des Sperr­ ventils schließt, beim Schließen des Sperrventils dagegen öffnet. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Der genannte Entlastungs- und Leckkontrollkanal gestattet eine Funktionskontrolle der Absperrventilvorrichtung, da bei einem Undichtwerden des Sperrventils die Leckflüssig­ keit auf dessen Abströmseite über den Entlastungs- und Leckkontrollkanal nach außen abgeführt wird und damit dem Bedienungspersonal die Funktionsstörung der Absperrventil­ vorrichtung anzeigt. Zugleich verhindert der Entlastungs- und Leckkontrollkanal, daß sich bei einem Undichtwerden des Sperrventils auf dessen Abströmseite ein solcher Gegendruck aufbaut, daß die Funktion der Ansteuerung des Sperrventils in Frage gestellt wird oder es bei in Sperrstellung be­ findlicher Absperrventilvorrichtung zu einer unerwünsch­ ten Druckbeaufschlagung des angeschlossenen Arbeitszy­ linders kommt. Der Entlastungs- und Leckkontrollkanal wird automatisch geschlossen, wenn das Sperrventil mit Hilfe des zugeordneten Steuergliedes, vorzugsweise des von ei­ nem hydraulischen Steuerdruck beaufschlagbaren Steuer­ kolbens, geöffnet wird. Im Öffnungszustand des Sperrven­ tils kann daher keine Druckflüssigkeit über den Entlastungs- und Leckkontrollkanal nach außen abfließen.

Vorzugsweise ist dem in Richtung des Pumpendrucks schlie­ ßenden gesteuerten Sperrventil ein in Richtung dieses Drucks öffendes, ungesteuertes Sperrventil nachgeschaltet. Das Absperrventil sperrt daher den Durchfluß in beiden Rich­ tungen, solange es nicht angesteuert wird. Der genannte Ent­ lastungs- und Leckkontrollkanal ist dabei zweckmäßig an die hydraulische Verbindung der beiden Sperrventile angeschlos­ sen. Letztere bestehen vorzugsweise aus einfachen federbe­ lasteten Kugelventilen.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsge­ mäßen Absperrventilvorrichtung ist das Schließglied des ge­ nannten Hilfsventils am Steuerkolben angeordnet. Dabei ist zweckmäßig zwischen dem Steuerkolben und dem gesteuerten Sperrventil ein Stößelkolben angeordnet, der mit einem die Räume auf seinen beiden gegenüberliegenden Kolbenseiten ver­ bindenden Verbindungskanal versehen ist. Der nach außen füh­ rende Entlastungs- und Leckkontrollkanal mündet in dem Raum zwischen dem Stößelkolben und dem Steuerkolben, der ge­ genüber dem Stößelkolben einen gewissen Freihub hat. Der Stößelkolben weist vorteilhafterweise an seiner dem Steu­ erkolben zugewandte Seite einen Ventilsitz für das am Steu­ erkolben angeordnete Schließglied des Hilfsventils auf. Letzteres besteht zweckmäßig aus einer kleinen Ventilku­ gel, die in einer Einfassung des Steuerkolbens sitzt.

Die gesamte Absperrventilvorrichtung mit den verschiedenen Ventilen und sonstigen Funktionsteilen bildet eine geschlos­ sene Baueinheit. Dabei besteht das gesteuerte Sperrventil aus einer Ventilpatrone, die mit einem Ventil­ block verschraubt ist, der die erforderlichen Anschlüsse, und zwar den Pumpendruckanschluß, den Verbraucheranschluß und bei hydraulischer Ansteuerung auch den Steuerleitungs­ anschluß aufweist. Die beiden Sperrventile sind zweckmäßig in sich rechtwinklig schneidenden Bohrungen des Ventilblocks angeordnet. Der Entlastungs- und Leckkontrollkanal kann so angebracht werden, daß er die das gesteuerte Sperrventil nebst Steuerkolben aufnehmende, gestufte Bohrung des Ventil­ blocks rechtwinklig schneidet und an einer Außenfläche des Ventilblocks mündet.

Die Erfindung wird nachfolgend im Zusammenhang mit dem in der Zeichnung im Schnitt dargestellten, bevorzugten Ausfüh­ rungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Absperrventilvorrich­ tung näher erläutert.

Die dargestellte Absperrventilvorrichtung weist als Gehäuse einen etwa quaderförmigen Ventilblock 1 auf, der an einer seiner Seiten mit den erforderlichen Anschlüssen 2, 3 und 4 versehen ist. Der Anschluß 2 ist der Pumpendruckanschluß, der Anschluß 3 der Steuerleitungsanschluß und der Anschluß 4 der Verbraucheranschluß, an den der zugeordnete hydrauli­ sche Arbeitszylinder angeschlossen wird. Ausgehend von den Anschlüssen 2, 3 und 4 weist der Ventilblock 1 zueinander parallele, axiale Bohrungen 5, 6 und 7 auf. Die Bohrung 5 endet innen in einer durch einen Schraubstopfen 8 nach außen verschlossenen Querbohrung 9, welche die Verbindung zu der mittleren, mehrfachgestuften Bohrung 6 herstellt. Die ande­ re Bohrung 7 ist ebenfalls über eine Querbohrung 10 mit der mittleren Bohrung 6 verbunden. In dieser Querbohrung 10 sitzt ein Sperrventil 11, dessen Schließglied 12 aus einer Ventilkugel besteht und von einer Schließfeder 13 gegen den Ventilsitz 14 gedrückt wird. Das Schließglied 12 befindet sich im Inneren eines Ventilgehäuses 15, welches nach Art eines Gewindestopfens ausgebildet und von außen in die Quer­ bohrung 10 eingeschraubt ist. Das Ventilgehäuse 15 weist ei­ ne das Schließglied 12 und die Schließfeder 13 aufnehmende, gestufte axiale Bohrung auf, die zugleich den Ventilsitz 14 bildet. Das Sperrventil 11 öffnet in Richtung des vom An­ schluß 2 her wirkenden Pumpendrucks gegen die Rückstellkraft seiner Schließfeder 13.

In die mittlere Bohrung 6 des Ventilblocks 1 ist von der ei­ nen Seite her ein den Steuerdruckanschluß bildender Anschluß­ stutzen eingeschraubt, während von der anderen Seite her in diese Bohrung 6 eine Ventilpatrone 16 eingeschraubt ist, die ein zweites Sperrventil 17 darstellt. Die Ventilpatrone 16 besteht aus einem zylindrischen Federgehäuse 18, welches ei­ ne Ventilfeder 19 nebst Federteller 20 aufnimmt, und einer am offenen Ende in das Federgehäuse 18 eingeschraubten Buch­ se 21, die in die Bohrung 6 einfaßt und mit dieser bei 22 unter Abdichtung verschraubt ist. Die Buchse 21 nimmt das aus einer Ventilkugel bestehende Schließglied 23 des Sperr­ ventils 17 auf und bildet zugleich den Ventilsitz 24 für das Schließglied 23. Die Schließfeder 19 wirkt über den Ventil­ teller 20 und einen in der Buchse 21 verschieblich geführ­ ten Stößel 25 auf das Schließglied 23. Die Buchse 21 weist Radialbohrungen 26 auf, welche die Verbindung der Querboh­ rung 9 mit der Innenbohrung der Buchse 21 auf der Zuström­ seite des Sperrventils 17 herstellen.

Der Raum 27 auf der Abströmseite des Sperrventils 17 ist über Radialbohrungen 28 mit der Querbohrung 10 verbunden, welche das ungesteuerte Sperrventil 11 aufnimmt. In dem abströmseitigen Raum 27 ist ein Stößelkolben 29 inner­ halb der Buchse 21 oder eines axialen Verlängerungsstücks derselben hubbeweglich geführt. Zwischen dem Stößelkolben 29 und dem Steuerleitungsanschluß 3 ist in einer zylindri­ schen Erweiterung der gestuften Bohrung 6 ein Steuerkol­ ben 30 mit einem gewissen Freihub gegenüber dem Stößelkol­ ben 29 geführt, der von der Anschlußseite 3 her vom hydrau­ lischen Steuerdruck beaufschlagbar ist. In dem Raum zwi­ schen dem Steuerkolben 30 und dem Stößelkolben 29 mündet innerhalb der Bohrung 6 ein rechtwinklig zu diesem verlau­ fender Entlastungs- und Leckkontrollkanal 31, der mit sei­ nem anderen Ende an der betreffenden Außenfläche des Ven­ tilblocks 1 endet und hier zweckmäßig mit der Atmosphäre in Verbindung steht. Der Stößelkolben weist einen Verbin­ dungskanal 32 auf, der die beiden Räume auf seinen beiden gegenüberliegenden Kolbenseiten miteinander hydraulisch ver­ bindet. Der Raum 27 auf der Abströmseite des Sperrventils 17 ist daher über den Verbindungskanal 32 an den zwischen dem Stößelkolben 29 und dem Steuerkolben 30 liegenden Raum und demgemäß an den Entlastungs- und Leckkontrollkanal 31 hydraulisch angeschlossen.

Dem letztgenannten Kanal ist ein Hilfsventil zugeordnet. Dieses besteht aus einem Schließglied 33 in Gestalt einer kleinen Ventilkugel, die in einer Einfassung 34 des Steu­ erkolbens 30 sitzt und sich in der Schließstellung des Hilfs­ ventils gegen einen Ventilsitz 35 legt, der an der dem Steu­ erkolben 30 zugewandten Stirnseite des Stößelkolbens 29 an­ geformt ist, an welchem der Verbindungskanal 32 mündet.

Im Einsatz wird die vorstehend beschriebene Absperrventil­ vorrichtung an eine die Pumpendruckleitung mit einem Zylin­ derraum des zugeordneten Arbeitszylinders verbindende Druck­ leitung eingeschaltet, wobei die Pumpendruckleitung an den Anschluß 2 und die zu dem Druckraum des Arbeitszylinders führende Leitung an den Anschluß 4 des Ventilblocks 1 ange­ schlossen wird. Am Anschluß 3 ist eine hydraulische Steuer­ leitung angeschlossen, mit der das Sperrventil 17 in Öff­ nungsrichtung gesteuert wird. Im Normalzustand wird das Ab­ sperrventil 17 durch den von der Pumpenleitung her wirken­ den Druck sowie durch die Schließkraft seiner Schließfeder 19 in der dargestellten Schließlage gehalten, in der es den Durchfluß zu dem nachgeschalteten Sperrventil 11 verschließt. Letzteres wird unter dem Druck seiner Schließfeder 13 so­ wie ggf. unter dem Druck in dem zugeordneten Arbeitszylin­ der ebenfalls in Schließstellung gehalten. Damit ist es unmöglich, den mit der Absperrventilvorrichtung über den Anschluß 4 verbundenen Arbeitszylinder mit dem hydraulischen Druckmedium aus der Pumpenleitung zu beaufschlagen, selbst dann nicht, wenn das dem Arbeitszylinder zugeordnete Steu­ erventil oder ein sonstiges Ventil einer Automatiksteuerung oder einer Gleichlaufsteuerung versagen sollte. Falls das Sperrventil 17 undicht wird, so kann über die Bohrungen 5, 9 Hochdruckflüssigkeit in den auf der Abströmseite des Sperr­ ventiles 17 liegenden Raum 27 gelangen. Dieser Raum 27 ist aber über den Verbindungskanal 32 und das geöffnete Hilfs­ ventil 33, 35 mit dem Entlastungs- und Leckkontrollkanal 31 verbunden, so daß sich auf der Abströmseite des Sperrven­ tils 17 kein die Ventilfunktion beeinträchtigender Gegen­ druck aufbauen kann. Die Leckflüssigkeit fließt über den Kanal 31 nach außen ab, wobei die nach außen abgeführte bzw. abtropfende Leckflüssigkeit für das Bedienungspersonal eine sichtbare Anzeige liefert, daß die Absperrventilvorrichtung bzw. ihr Sperrventil 17 eine Funktionsstörung hat.

Um den am Verbraucheranschluß 4 angeschlossenen Arbeitszy­ linder von der Pumpendruckseite her mit Druckflüssigkeit be­ aufschlagen zu können, wird über die am Anschluß 3 ange­ schlossene hydraulische Steuerleitung der Steuerkolben 30 vom Steuerdruck beaufschlagt. Dabei führt der Steuerkolben 30 zunächst einen Freihub aus, bei dem sich die Ventilku­ gel 33 des Hilfsventils gegen den Ventilsitz 35 des Stö­ ßelkolbens legt und damit die Verbindung des Raumes 27 mit dem Entlastungs- und Leckkontrollkanal 31 verschließt. Beim weiteren Hub des Steuerkolbens 30 wird der Stößelkolben 29 mitgenommen, der dabei mit seinem Stößel das Schließglied 23 gegen die Rückstellkraft seiner Schließfeder 19 vom Sitz 24 abhebt, so daß nun das hydraulische Druckmedium von der Anschlußseite 2 über das geöffnete Sperrventil 17 zu dem ungesteuerten Sperrventil 11 fließen kann. Das Schließ­ glied 12 des Sperrventils 11 wird durch den Druck gegen die Rückstellkraft seiner Schließfeder 13 vom Ventilsitz 14 abgehoben, wodurch die hydraulische Verbindung zu dem Ver­ braucheranschluß 4 und damit zu dem angeschlossenen Druck­ raum des Arbeitszylinders freigegeben wird. Da bei geöff­ neter Absperrventilvorrichtung das Hilfsventil 33, 35 ge­ schlossen ist, kann in diesem Betriebszustand keine Druck­ flüssigkeit über den Verbindungskanal 32 und den Entlastungs- und Leckkontrollkanal 31 nach außen abfließen.

Die Absperrventilvorrichtung bleibt so lange geöffnet wie der hydraulische Steuerdruck am Steuerkolben 30 ansteht. Bei Abfall des Steuerdrucks wird das Sperrventil 17 unter der Schließkraft seiner Feder 19 und damit auch das Sperr­ ventil 11 unter seiner Federschließkraft geschlossen. Zu­ gleich wird die Verbindung des auf der Abströmseite des Sperrventils 17 liegenden Raumes 17 mit dem Entlastungs- und Leckkontrollkanal 31 durch Öffnen des Hilfsventiles 33, 35 wieder hergestellt.

Claims (11)

1. Absperrventilvorrichtung für hydraulische Hochdruck­ systeme, insbesondere für hydraulische Ausbausysteme in Bergbaubetrieben, mit einem die Verbraucherseite gegenüber der Pumpendruckseite absperrenden Sperrven­ til, dessen Schließglied durch einen von einem hydraulischen Steuerdruck beaufschlagbaren Steuerkolben von seinem Sitz abheb­ bar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum (27) auf der Abströmseite des Sperrven­ tils (17) an einen nach außen führenden Entlastungs- und Leckkontrollkanal (31) angeschlossen ist, und daß ein vom Steuerkolben (30) betätigtes Hilfsventil (33, 35) vorgesehen ist, welches den Entlastungs- und Leck­ kontrollkanal (31) beim Öffnen des Sperrventils (17) schließt, beim Schließen des Sperrventils dagegen öff­ net.

2. Absperrventilvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem in Richtung des Pumpendrucks schließenden, gesteuerten Sperrventil (17) ein in Richtung dieses Drucks öffnendes, ungesteuertes Sperrventil (11) nachgeschaltet ist, und daß der Ent­ lastungs- und Leckkontrollkanal (31) an die hydrauli­ sche Verbindung der beiden Sperrventile (11, 17) ange­ schlossen ist.

3. Absperrventilvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß beide Sperrventile (11, 17) aus federbelasteten Kugelventilen bestehen.

4. Absperrventilvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Schließglied (33) des Hilfsventils am Steuer­ kolben (30) angeordnet ist.

5. Absperrventilvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Steuerkolben (30) und dem gesteuer­ ten Sperrventil (17) ein Stößelkolben (29) angeord­ net ist, der mit einem die Räume auf seinen beiden gegenüberliegenden Kolbenseiten verbindenden Verbin­ dungskanal (32) versehen ist, und daß der nach außen führende Entlastungs- und Leckkontrollkanal (31) in dem Raum zwischen dem Stößelkolben (29) und dem Steu­ erkolben (30) mündet, der gegenüber dem Stößelkolben einen Freihub hat.

6. Absperrventilvorrichtung nach Anspruch 5, da­ durch gekennzeichnet, daß der Stö­ ßelkolben (29) an seiner dem Steuerkolben (30) zuge­ wandten Seite einen Ventilsitz (35) für das am Steuer­ kolben (30) angeordnete Schließglied (33) des Hilfs­ ventils aufweist.

7. Absperrventilvorrichtung nach Anspruch 6, da­ durch gekennzeichnet, daß das Schließglied (33) des Hilfsventils aus einer Ventil­ kugel besteht, die in einer Einfassung (34) des Steu­ erkolbens (30) sitzt.

8. Absperrventilvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das gesteuerte Sperrventil (17) aus einer Ventil­ patrone (16) besteht, die mit einem Ventilblock (1) verschraubt ist, der mit den Anschlüssen (2, 4, 3) für die Pumpendruckleitung, den Verbraucher und ggf. die Steuerleitung versehen ist.

9. Absperrventilvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Sperrventile (11, 17) in sich rechtwinklig schneidenden Bohrungen (6, 10) des Ventilblocks (1) angeordnet sind.

10. Absperrventilvorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, da­ durch gekennzeichnet, daß der Ent­ lastungs- und Leckkontrollkanal (31) die das gesteu­ erte Sperrventil (17) nebst Steuerkolben (30) aufneh­ mende, gestufte Bohrung (6) des Ventilblocks (1) recht­ winklig schneidet.

11. Absperrventilvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilpatrone (16) des gesteuerten Sperrventils (17) eine in die Bohrung (6) des Ventilblocks (1) dich­ tend einfassende und das Schließglied (23) aufnehmende Buchse (21) aufweist, in die von der Gegenseite her der Stößelkolben (29) einfaßt.