DE1042504B

DE1042504B - Einrichtung zum Fernbetaetigen von umsteuerbaren Druckluftarbeits-zylindern im Bergbaubetrieb, insbesondere im Untertagebetrieb

Info

Publication number: DE1042504B
Application number: DED14059A
Authority: DE
Inventors: Johannes Mohrmann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1953-01-09
Filing date: 1953-01-09
Publication date: 1958-11-06

Description

DEUTSCHES

In Bergbaubetrieben werden sämtliche Arbeitsmaschinen, ζ. B. für Förderkorbbeschickung, Weichenstellung, Wetterbedienung usw. fast ausnahmslos mit Druckluft betrieben. Dieser Betrieb bedingt einen hohen Druckluftverbrauch. Da solche Maschinen vielfach aus größerer Entfernung ein- und ausgeschaltet werden, ergeben sich bei den bisher bekannten Steuereinrichtungen, die mit Druckluft aus der Hauptpreßluftleitung betrieben werden, zwischen der Bedienungsstelle und den Arbeitsmaschinen sehr lange Rohrleitungen. Die für das Umschalten benötigte Luftmenge beträgt bei Anlagen mit einem relativ kleinen Druckluft-Arbeitszylinder (z. B. bei Weichenstellzylindern) ein Vielfaches der im Arbeitszylinder selbst benötigten Druckluftmenge. Bei den hohen Kosten der Drucklufterzeugung ist ein derartiger Betrieb als höchst unwirtschaftlich zu bezeichnen. Hinzu kommt ferner, daß das Füllen und Entleeren langer Rohrleitungen mit Druckluft bei jedem Umschaltvorgang viel Zeit in Anspruch nimmt, wodurch die Wirtschaftlichkeit des Betriebes noch weiter herabgesetzt wird.

Zur Verbesserung der Druckluftwirtschaft ist man verschiedentlich zur Verwendung von elektropneumatischen Ventilen zur Umsteuerung der Preßluftarbeitsmaschinen übergegangen. Hierbei sitzt das elektromagnetische gesteuerte Druckluft ventil unmittelbar am Arbeitszylinder, wogegen das Bedienung^- organ durch elektrische Leitung mit dem Druckluftventil (Mehrwegeventil) verbunden ist und in beliebiger Entfernung von diesem angeordnet sein kann. Bei dieser Einrichtung entfällt der geschilderte Druckluftverlust infolge Vermeidung langer Rohrleitungen. Außerdem hat diese Einrichtung den Vorteil bequemer Bedienung durch einfachen Fingerdruck. Diese elektropneumatischen Ventile haben jedoch den Nachteil, daß sie für die Umsteuerung der Preßluft oder eines sonstigen Druckmittels elektrische Energie benötigen. Dies bedingt eine besondere elektrische Anlage, die zumindest im Steinkohlenbergbau schlagwettersicher geschützt sein muß, wobei die Gefahr einer Schlagwetterexplosion durch elektrische Funken nie vollkommen ausgeschaltet werden kann. Die an sich schon sehr teuren elektropneumatischen Ventile ergeben durch die zusätzlich erforderliche elektrische Anlage und den notwendigen Schlagwetterschutz eine sehr kostspielige Anlage.

Die geschilderten Nachteile werden durch die Erfindung vermieden, deren Wesen darin besteht, daß das die Druckluftzufuhr und Druckluftabfuhr eines Druckluftarbeitszylinders regelnde Umsteuerventil an diesem Arbeitszylinder angebracht und durch Flüssigkeitsdruck mittels eines entfernt von dieser Anlage angeordneten Bedienungsorgans umschaltbar ist. Bei Einrichtung zum Fernbetätigen
von umsteuerbaren Druckluftarbeitszylindern im Bergbaubetrieb,
insbesondere im Untertagebetrieb

Anmelder:

Hans Dorn,

Mülheim/Ruhr, Honigsbergerstr. 43

Johannes Mohrmann, Mülheim/Ruhr-Heissen,
ist als Erfinder genannt worden

dieser Einrichtung werden die durch das Bedienungsorgan hervorgerufenen Druckimpulse durch die in der zum Umsteuerventil führenden Verbindungsleitung befindlichen Flüssigkeitssäule weitergeleitet. Da ein Auffüllen und Entleeren der Steuerleitungen während des Schaltens entfällt, ist eine schnelle Schaltfolge möglich. Es ist ferner der Vorteil gegeben, daß das Bedienungsorgan in seiner Größe unabhängig ist von der Bemessung des Arbeitszylinders und Umsteuerventils. Das gleiche gilt hinsichtlich der leichten Handhabung des Bedienungsorgans. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Verbindungsleitungen zwischen dem Bedienungsorgan und dem Umsteuerventil am Arbeitszylinder im Gegensatz zum Druckluftbetrieb im Querschnitt sehr klein gehalten werden können.

In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes schematisch veranschaulicht.

In Abb. 1 bezeichnet 1 einen Preßluftzylinder mit dem doppelseitig beaufschlagbaren Kolben 2, der zum Betätigen einer Weiche, der Schachttür od. dgl. Einrichtung dient. Der Preßluftanschluß vor dem Kolben ist mit 3 und der Preßluftanschluß hinter dem Kolben mit 4 bezeichnet. Die abwechselnde Verbindung dieser beiden Anschlüsse mit der Preßluftzuleitung 5 erfolgt über das Umsteuerventil 6, das am Preßluftzylinder 1 angebaut ist. Das Umschalten des Umsteuerventils 6 erfolgt durch das Bedienungsorgan 7, das als selbständiges Organ beliebig weit vom Preßluftzylinder 1 angeordnet sein kann.

Das Umsteuerventil 6 ist bei 8 an die Preßluftzuleitung 5 angeschlossen. Der Anschluß des Umsteuerventils an den Preßluftzylinder 1 erfolgt einer-

809 677/70

seits bei 9 und andererseits bei 10. Mit 11 ist die ins der Arbeitszylinder 1 umgesteuert werden, so wird Freie führende Austrittsöffnung des Umsteuerventils zunächst das Ventil 33 des Bedienungsorgans 7 gebezeichnet, durch die die Preßluft beim Entlüften des öffnet. Damit wird der Weg zwischen dem Raum 32 Preßluftzylinders 1 entweichen kann. Die beiden mit und der Ölleitung 24 freigegeben. Durch Betätigen dem Preßluftzylinder in Verbindung stehenden An- 5 des Bedienungselements 31' wird das Ventil 29 geschlüsse 9 und 10 des Umsteuerventils 6 werden durch schlossen und das Ventil 27 geöffnet. Die Preßluft in den Schieber 12 gesteuert, der zwei gegenüberliegende der Leitung 28 wirkt nunmehr auf die Kolbenfläche Dichtflächen 13 und 14 besitzt, die mit den Ventil- 26' des Differentialkolbens 26 ein, drückt diesen nach sitzen 15 und 16 zusammenwirken. Die wechselseitige unten, so daß im Raum 32 ein Überdruck entsteht, Verbindung der Zylinderanschlüsse 3 und 4 mit der io der sich durch das geöffnete Ventil 33 und die Leitung Entlüftungsöffnung 1 des Umsteuerventils erfolgt 24 auf den Kolben 22 des Umsteuerventils 6 fortdurch das Doppelventil 17 mit den beiden Ventildicht- pflanzt. Durch das Rückschlagventil 36 im Zylinderflächen 18 und 19, die mit den beiden Ventilsitzen 20 raum 32 des Bedienungsorgans 7 wird verhindert, daß und 21 zusammenwirken. Die Umsteuerung des Dop- der Überdruck in den Reserveölbehälter 35 entweipelventils 17 erfolgt durch den Schieber 12, der an 15 dien kann. Der auf den Kolben 22 des Umsteuervenbeiden Enden Mitnehmer 12', 12" besitzt. Der Schie- tils 6 wirkende Überdruck überwindet den auf dem ber 12 wird durch zwei stirnseitig angeordnete KoI- Ventil 13, 15 des Schiebers 12 lastenden Preßluftben 22 und 23 betätigt, die durch ein flüssiges Druck- druck und steuert diesen Schieber um. Das Doppelmittel (z. B. Öl) beaufschlagt werden. Die beiden ventil 17 wird durch den Mitnehmer 12' mit umgezugehörigen Zylinder sind über die Rohrleitungen 24 20 steuert. Die bei 8 in das Umsteuerventil eintretende und 25 an das Bedienungsorgan 7 angeschlossen. Preßluft tritt nunmehr durch das Ventil 13, 15 und

Das Bedienungsorgan 7 besitzt einen Differential- die Anschlüsse 10 und 3 auf die Vorderseite des Kolkolben 26 mit den beiden Kolben 26' und 26". Der bens2 des Arbeitszylinder. Die Rückseite des KoI-Raum über dem großen Kolben 26' ist über das Ventil bens 2 wird über Anschluß 4 und 9 sowie das jetzt 27 und die Leitung 28 an die Preßlufthauptleitung 5 25 geöffnete Ventil 19, 21 und Austritt 11 entlüftet. In angeschlossen. Er kann ferner durch das Ventil 29 dieser umgesteuerten Lage des Umsteuerventils 6 mit dem Austritt 30 verbunden werden. Beide Ven- werden der Schieber 12 und das Doppelventil 17, wie tile 27 und 29 werden durch ein gemeinsames Bedie- oben beschrieben, in ihrer Stellung bis zur nächsten nungselement 31 derart betätigt, daß jeweils eines Umsteuerung gehalten.

dieser Ventile geöffnet und das andere geschlossen ist. 30 Werden das Betätigungselement 31 und das Ventil

Der zum Kolben 26" gehörige Zylinder 32 ist mit Öl 33 wieder freigegeben, so schließt sich das Ventil 27;

gefüllt und er kann über die Ventile 33 und 34 mit das Ventil 29 wird dagegen geöffnet. Die Preßluft

den beiden Leitungen 24 und 25 in Verbindung ge- über dem Kolben 26' entweicht durch den Austritt 30

bracht werden. Dem Zylinderraum 32 ist ein Reserve- ins Freie. Der Differentialkolben 26 bewegt sich nach

ölbehälter 35 unter Zwischenschaltung eines Rück- 35 oben. Der auf den Kolben 22 des Umsteuerventils 6

schlagventils 36 vorgeschaltet. Der Reserveölbehälter _und in der Leitung 24 sowie im Zylinderraum 32 wir-

35 ist an die Preßluftleitung 28 angeschlossen, so daß kende Überdruck gleicht sich aus. Sollte dabei in

das Öl im Reservebehälter 35, im Zylinderraum 32 diesen Räumen durch Leckverluste (Undichtigkeiten

und in den anschließenden Leitungen 24 und 25 unter der Leitungen, Kolbenmanschetten usw.) ein Druck-

einem entsprechenden Überdruck steht. 4° abfall gegenüber dem Preßluftdruck entstanden sein,

Die beschriebene Steuereinrichtung arbeitet wie so wird dieser aus dem Reservebehälter 35 über das folgt: In der in Abb. 1 dargestellten Lage der Ge- Rückschlagventil 36 ausgeglichen.
Samtsteuereinrichtung wird die bei 8 in das Umsteuer- Soll wieder zurückgesteuert werden, so ist das Venventil 6 eintretende Preßluft durch das geöffnete Ven- til 34 und das Bedienungselement 31 zu betätigen,
til 14, 16 und die Anschlüsse 9 und 4 auf die Rück- 45 An Stelle des Steueröls für die Umschaltung des seite des Kolbens 2 im Arbeitszylinder 1 geleitet. Die Umsteuerventils kann eine andere Flüssigkeit (z. B. auf der Vorderseite des Kolbens 2 befindliche Luft Wasser) benutzt werden. Bei der praktischen Auswird über die Anschlüsse 3 und 10 sowie durch das führung des Bedienungsorgans 7 wird zweckmäßiger-Ventil 18, 20 zum Austritt 11 geführt, wo sie ins weise das Bedienungselement 31 mit dem jeweilig zu Freie entweicht. Auf den Kolben 23 wirkt über Lei- 50 bedienenden Ventil 33 oder 34 so zusammengefaßt, tung 25 ein Öldruck, der dem Preßluftdruck ent- daß sie durch einen einzigen Handgriff betätigt werspricht. Auf die Unterseite des Kolbens 23 wirkt der den können. Das Bedienungsorgan 7 kann durch An-Preßluftdruck. Die auf beiden Seiten dieses Kolbens bau weiterer Ventilpaare analog der Ventile 33 und wirkenden Drücke heben sich in ihrer Wirkung auf. 34 an den Zylinderratim 32 zum Umschalten mehrerer Auf den Kolben 22 wirkt von unten ebenfalls ein Öl- 55 Arbeitszylinder in beliebiger Reihenfolge eingerichtet druck, der dem Preßluftdruck entspricht, während die werden. Dabei hat man es auch in der Hand, die obere Koibenseite drucklos ist, da sie über das ge- Arbeitszylinder in der einen Richtung einzeln zu öffnete Ventil 18, 20 und den Austritt 11 mit der steuern, in der anderen Richtung dagegen in bestimm-Außenluft verbunden ist. Der Kolben 22 wirkt also ten Gruppen oder alle gemeinsam umzusteuern. Durch mit einem Druck, der durch den Kolbendurchmesser 60 den Einbau automatisch gesteuerter Sperrventile in und Öldruck bestimmt ist, auf den Schieber 12 ein. die Steuerleitungen 24 und 25 der einzelnen Arbeits-Da die Fläche des Ventils 13, 15 im Durchmesser zylinder 1 ist es möglich, eine wahlweise Schaltfolge größer ist als der Kolben 22 und vom Luftdruck, der der Arbeitszylinder je nach den betrieblichen Erforgleichgroß dem Öldruck ist, beaufschlagt wird, wird dernissen zwangsläufig durchzuführen,
der Schieber in der unteren (gezeichneten) Lage 65 I_n Abb. 2 wird eine abgewandelte Ausführungsfestgehalten, form des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Sie

Das Steueröl im Bedienungsorgan 7 steht ständig unterscheidet sich von der Ausführung in Abb. 1 im

unter dem Preßluftdruck der Hauptleitung 5. Durch wesentlichen dadurch, daß der Arbeitszylinder 1 mit

das geschlossene Ventil 27 und das geöffnete Ventil einem Differentialkolben 2' ausgerüstet ist Der An-

29 ist der Raum über dem Kolben 26 entlüftet. Soll 70 schluß4 ist durch die Leitung 38, 28 mit dem Preß-

luftnetz 5 verbunden. Der Anschluß 9 des Umsteuerventils 6 ist durch einen Verschlußstopfen 37 verschlossen. Da bei dieser Ausführung die Rückseite des Differentialkolbens 2' ständig unter Preßluftdruck steht, wird der Differentialkolben beim Entlüften seiner Vorderseite (s. die gezeichnete Schaltstellung) automatisch in seine innere Totpunktlage bewegt. Beim Umschalten des Umschaltventils 6 auf Belüftung der Vorderseite des Differentialkolbens 2' wird dieser infolge der Differentialwirkung in die äußere (obere) Totpunktlage bewegt.

Durch diese Ausführung wird gezeigt, daß die Steuerung gemäß der Erfindung auch bei Anlagen zu verwirklichen ist, bei denen die Rückseite des Kolbens im Arbeitszylinder durch direkten Anschluß an das Preßluftnetz ständig unter entsprechendem Druck steht, wie dies des öfteren in der Praxis gefordert wird.

In Abb. 3 wird eine Ausführung des Erfindungsgegenstands gezeigt, bei der das Bedienungsorgan 7 ao gemäß Abb. 1 und 2 durch zwei Druckknopfschalter 39 und 40 ersetzt ist, die beispielsweise als Überfahrventile ausgebildet sind. Jedes Uberfahrventil besteht aus einem kleinen Druckzylinder mit einem Druckkolben 44 und 44'. Sie sind durch die Leitungen 25 und 47 mit dem am Arbeitszylinder 1 angeordneten Umschaltventil 6 verbunden. Die Zylinder der Überfahrventile 39 und 40 und die Verbindungsleitungen 25 und 47 sinä mit Steueröl gefüllt. Tn der gezeichneten Stellung wurde durch den Förderwagen 45 das Überfahrventil 39 überfahren und dadurch betätigt. Dabei wurde das Umschaltventil 6 durch Druckimpulse in die gezeichnete Lage gebracht, bei der die Rückseite des Kolbens 2 im Arbeitszylinder 1 mit Preßluft beaufschlagt wird. Überfährt der Wagen 45 das Ventil 40, so wird der Kolben 44, durch die Räder 46 und 46' niedergedrückt, so daß in der ölgefüllten Leitung 47 ein Druckimpuls erzeugt wird, der eine Umsteuerung im Umschaltventil 6 bewirkt, so daß nunmehr die Rückseite des Kolbens 2 im Arbeitszylinder 1 entlüftet und die Vorderseite dieses Kolbens durch Preßluft beaufschlagt wird. Etwaige Ölleckverluste werden durch den Ausgleichsbehälter 41, der über die Leitung 43 ständig unter Preßluftdruck steht, über die Leitungen 48 und 49 automatisch ergänzt; die beiden Rückschlagventile 42 und 42' im Ausgleichsbehälter 41 verhindern, daß der beim Überfahren der Ventile 39 und 40 erzeugte Druckimpuls in den Ausgleichsbehälter 41 entweichen kann.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Einrichtung zum Fernbetätigen von umsteuerbaren Druckluftarbeitszylindern im Bergbaubetrieb, dadurch gekennzeichnet, daß an jedem Druckluiftarbeiitszylinder (1) ein die Druckluftzufuhr und -abfuhr regelndes Umsteuerventil (6) angebracht ist, das durch Flüssigkeitsdruck mittels eines entfernt vom Druckluftarbeitszylinder (1) angeordneten Bedienungsorgans (7) umschaltbar ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Bedienungsorgan! (7) ausgelösten Druckimpulse auf Steuerkolben (22,

23) des Umsteuerventils (6) einwirken, durch die die Preßlüftzu- und -abfuhr des Druckluftarbeitszylinders (1) steuerbar ist.

3. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß Einlaß- (12) und Auslaßschieber (17) des Umsteuervenrils (6) gleichzeitig zwangläufig gesteuert werden.

4. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Bedienungsorgan (7) einen Differentialkolben (26) aufweist, dessen große Kolbenfläche (26') durch das Druckmittel (Preßluft) beaufschlagt ist, wodurch der kleine Kolben (26") den für das Umschalten des Umsteuerventils (6) erforderlichen Druckknpuls hervorruft.

5. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerleitungen (24, 25) unter Einwirkung des vorhandenen Druckmittels (Preßluft) ständig unter Druck gehalten sind.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein unter Druck stehender Ausgleichbehälter (35) vorgesehen ist, durch den etwaige Leckverluste an Steuermittel (Öl) über Rückschlagventil (36) automatisch ersetzt werden.

7. Einrichtung nach den Ansprüchen S und 6, dadurch, gekennzeichnet, daß die Steuerleitungen (24, 25) mittels Duirchgangsventilen (33, 34) steuerbar sind.

8. Einrichtung· zum Umschalten mehrerer Umsteuerventile nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch, gekennzeichnet, daß dem Bedienungsorgan (7) mehrere, der Zahl der Umsteuerventile (6) entsprechende Ventilpaare (33, 34) zugeordnet sind, die sämtlich mit dem gleichen Druckraum (32) in Verbindung stehen.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß beim Betätigen eines der vorhandenen Steuerventile (33, 34 usw.) das Be- und Entlüftungsventil (27, 29) für den Differentialkolben (26') zwangläufig mitgeschaltet wird.

10. Einrichtung nach den Anspüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückseite des Kolbens (2') im Arbeitszylinder (1) direkt an das Preßluftnetz (5) angeschlossen ist, wogegen die Vorderseite des Koblens (2') über das Umschaltventil (6) beaufschlagt wird (Abb. 2).

11. Einrichtung¹ nach den Ansprüchen 1 bis 9 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß als BetätigungsoTgane Druckzylinder (39, 40) dienen, die durch direkte äußere Beeinflussung, z. B. durch Überfahren, Fuß druck od. dgl. den zum Betätigen des Umschaltventils (6) erforderlichen Druckimpuls hervorrufen.

12. Einrichtung· nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß durch Einbau automatisch gesteuerter Sperrventile in die einzelnen Steuerleitungen (24, 25) eine wahlweise Schakfolge der Arbeitszylinder (1) zwangsweise erfolgt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 831 639, 557 584;
deutsche Patentanmeldung Z 1533 Ia/46d (bekanntgemacht am 16. 10. 1952).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen