DE10112496B4

DE10112496B4 - Ventilblock für elektrohydraulische Steuereinrichtung und Mehrwegventile hierfür

Info

Publication number: DE10112496B4
Application number: DE2001112496
Authority: DE
Inventors: Werner Reinelt; Franz-Heinrich Suilmann
Original assignee: DBT GmbH
Current assignee: Caterpillar Global Mining Europe GmbH
Priority date: 2001-03-15
Filing date: 2001-03-15
Publication date: 2004-09-30
Anticipated expiration: 2021-03-16
Also published as: CZ2002914A3; AU2613302A; PL205693B1; GB2377480B; US6837269B2; GB0206064D0; DE10112496A1; PL352726A1; US20020129856A1; AU785063B2; CN1260479C; CN1375641A; CZ304535B6; GB2377480A

Abstract

Ventilblock (1) für eine elektrohydraulische Steuereinrichtung, insbesondere zur Verwendung in Hydrauliksystemen der Schreitausbaugestelle von untertägigen Gewinnungseinrichtungen, der an einer Stirnseite (11) mit Anschlußbohrungen (27, 28), die Verbraucheranschlüsse (6,7) bilden, versehen ist, der wenigstens zwei Aufnahmebohrungen (2) aufweist, die Aufnahmeräume für Mehrwegeventile (3,4) bilden, die mittels des Schaltstößels von an der gegenüberliegenden Stirnseite (5) des Ventilblocks (1) festlegbaren Elektromagneten (24) schaltbar sind und der mit einer Hochdruckleitung (P) und einer Rücklaufleitung (T) versehen ist, die mittels der Mehrwegeventile (3,4) wahlweise mit den Verbraucheranschlüssen (6, 7) verbindbar oder von diesen trennbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmebohrungen (2) und die Anschlußbohrungen (27, 28) auf einer Achse (M) liegen und unmittelbar ineinander übergehen, daß der von den Aufnahmebohrungen (2) gebildete Aufnahmeraum für sämtliche Mehrwegeventile (3, 4) gleich und zur Aufnahme eines aus Pilotsteuerventil (4) und Hauptsteuerventil (3) zusammengesetzten Mehrwegeventils (3,4) ausgebildet ist und daß zusätzlich zu der Hochdruckleitung (P) und der Rücklaufleitung (T),...

Description

Die Erfindung betrifft einen Ventilblock für elektrohydraulische Steuereinrichtungen insbesondere zur Verwendung in Hydrauliksystemen der Schreitausbaugestelle von untertägigen Gewinnungseinrichtungen nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie Mehrwegeventile hierfür.

Die DE 196 46 611 C1 offenbart eine Steuereinrichtung mit einem Ventilblock, der zwei Aufnahmebohrungen zur Aufnahme eines 3/2-Wegeventils aufweist, die mittels der Schaltstößel von Elektromagneten schaltbar sind. Diese sind in im Ventilblock ausgebildete Magnetaufnahmebohrungen eingesetzt und werden mittels eines an einer Seite mit dem Ventilblock verschraubten Gehäusedeckels in Position gehalten. Die Aufnahmebohrungen für die 3/2-Wegeventile liegen auf einer Achse mit den Magnetaufnahmebohrungen, wobei die Wegeventile zur axialen Sicherung in ein im Bohrungseingang ausgebildetes Feingewinde eingeschraubt sind. Die Verbraucheranschlüsse, der Rücklaufanschluß und ein Hochdruckleitungsanschluß sind über im Verteilblock ausgebildete Kanäle mit den Aufnahmebohrungen verbunden, so daß in Abhängigkeit der Schaltstellung des Wegeventils der Verbraucher entweder mit dem Rücklauf oder mit der Hochdruckleitung verbunden ist, um die Schreitausbaueinheiten funktionsgerecht zu steuern. Der Schaltstößel jedes Elektromagneten wirkt über einen in sich vorgespannten Federpuffer auf einen ersten Schließkörper, der über Druckstifte mit weiteren Schließkörpern verbunden ist, die breitflächig an Dichtelementen anlie gen, um den Durchfluß zwischen dem Verbraucher und der Hochdruck- oder Rücklaufleitung freizugeben oder abzusperren.

Da die Schreitausbaugestelle mit einer Vielzahl groß- und kleinvolumiger Stempel versehen sind, wird eine entsprechende Anzahl an Wegeventilen benötigt, die vorzugsweise in einem gemeinsamen Ventilblock angeordnet werden, um den für die Steuereinrichtungen in untertägigen Gewinnungsstreben nur begrenzt zur Verfügung stehende Einbauraum besser zu nutzen. Zur Begrenzung des in der Hochdruckleitung zur Verfügung zu stellenden Druckmittelbedarfs werden Anschlußleitungen mit unterschiedlichen Anschlußnennweiten verwendet. Im Stand der Technik war es hierbei üblich, bei unterschiedlichen Nennweiten der Verbraucheranschlüsse unterschiedliche Wegeventile zu verwenden und/oder diese in getrennten Verteilerblöcken anzuordnen. Da die Wegeventile ständig wechselnden Schaltzustände unterliegen und hohen, zwischen der Hochdruckleitung und der Rücklaufleitung bestehenden Druckdifferenzen ausgesetzt sind, ist deren Verschleiß vergleichsweise hoch. Für die Lagerhaltung bei Gewinnungseinrichtungen mit Schreitausbaugestellen bedeutet dies, daß für jede Wegeventilgröße eine ausreichende Anzahl von Ersatzwegeventilen vorhanden sein muß, um diese nach Verschleiß austauschen zu können.

Aus der DE 32 20 867 A1 ist ein magnetbetätigtes Sicherheitsventil mit auf einer Achse angeordnetem Hauptsteuerventil und Vorsteuerventil sowie einer Anzeigeeinrichtung bekannt. Um die erforderlichen Schaltkräfte des Vorsteuerventils möglichst klein zu halten und eine Stellanzeige für die beiden Steuerventile zu ermöglichen, ist mit dem Verschlußkegel des Vorsteuerventils ein Mitnehmer fest verbunden. Bei dem Sicherheitsventil handelt es sich nicht um ein Mehrwegeventil.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Ventilblock und zugehörige Mehrwegeventile für eine elektrohydraulische Steuereinrichtung zu schaffen, die fertigungs- und kostentechnisch Vorteile gegenüber dem Stand der Technik bieten und die aufgrund ihres Aufbaus eine strömungsgünstige Führung des Hydraulikfluids sowie stabile Betriebszustände der Verbraucher ermöglichen.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe betrifft in ihrem Hauptaspekt gemäß Anspruch 1 den Ventil- bzw. Verteilerblock. Die Erfindung geht hierbei von einem Ventilblock aus, der an einer Stirnseite mit in Verbraucheranschlüsse mündenden Anschlußbohrungen versehen ist, der wenigstens zwei Aufnahmebohrungen aufweist, die Aufnahmeräume für Mehrwegeventile bilden, die mittels eines Schaltstößels eines am Ventilblock festlegbaren Elektromagneten schaltbar sind, und der mit einer Hochdruckleitung und einer Rücklaufleitung versehen ist, die mittels der Mehrwegeventile wahlweise mit den Verbraucheranschlüssen verbindbar oder von diesen trennbar sind. Erfindungsgemäß wird bei diesem Ventilblock vorgeschlagen, daß die Aufnahmebohrungen und die Anschlußbohrungen auf einer Achse liegen und unmittelbar ineinander übergehen, daß der von den Aufnahmebohrungen gebildete Aufnahmeraum für sämtliche Mehrwegeventile gleich und zur Aufnahme eines aus Pilot- und Hauptsteuerventil zusammengesetzten Mehrwegeventils ausgebildet ist und daß zusätzlich zu der Hochdruckleitung und der Rücklaufleitung, die quer zu den Aufnahmebohrungen verlaufen, eine Steuerdruckleitung vorgesehen ist, die eine separate, von der Hochdruckleitung unabhängige Druckmittelversorgung zum Schalten der Hauptsteuerstufe ermöglicht. Die Ausrichtung der Aufnahme- und Anschlußbohrungen auf einer Achse bietet insbesondere hinsichtlich der Fertigung und Montage erhebliche Vorteile. Da sowohl das Pilot- als auch das Hauptsteuerventil auf dieser Achse angeordnet werden können, wird eine strömungsgünstige Führung des Hydraulikmediums zwischen dem Verbraucheranschluß und der Hochdruckleitung bzw. der Rücklaufleitung er zielt. Die separate, getrennt von der Hochdruckleitung geführte Druckmittelversorgung verhindert ein Flattern der Pilotventile, so daß es nicht zu Druckabfällen und unerwünschten instabilen Betriebszuständen am Verbraucher kommen kann. Außerdem können, da erfindungsgemäß sämtliche Aufnahmebohrungen gleich ausgebildet sind, dieselben Mehrwegeventile unabhängig von der Nenngröße der Verbraucheranschlüsse verwendet werden, so daß bei der Lagerhaltung die verschleißanfälligen Mehrwegeventile nur in einer Baugröße vorhanden sein müssen.

In bevorzugter Ausgestaltung weist der Ventilblock in der den Aufnahmebohrungen gegenüberliegenden Stirnseite Befestigungsbohrungen auf, an denen der Elektromagnet derart befestigbar ist, daß jeder Elektromagnet das ihm zugeordnete Mehrwegeventil in der Aufnahmebohrung einspannt und/oder daß er außerhalb des Ventilblocks angeordnet sind. Die Montage kann dann wesentlich leichter von der elektrischen Seite der Steuereinrichtung erfolgen, ohne daß Hydraulikanschlüsse od.dgl. gelöst werden müssen. Die Anordnung der Elektromagneten an der Außenseite des Ventilblocks vermindert dessen Herstellaufwand. Vorzugsweise geht die Aufnahmebohrung über wenigstens einen Stufenabsatz in die Anschlußbohrung über, wobei dieser Stufenabsatz sich unmittelbar an den Aufnahmeraum anschließt und die Anschlußbohrungen im Anschluß an den Stufenabsatz für alle Aufnahmeräume denselben Durchmesser aufweisen. Durch diese Maßnahme können sich die zueinander gleich ausgebildeten Mehrwegeventile jeweils an der Hydraulikseite der Aufnahmebohrung abstützen und im Ventil- bzw. Verteilerblock kann durch das Vorsehen weiterer Stufen eine Anpassung an die unterschiedlichen Nennweiten der Verbraucheranschlüsse erfolgen. Die Anschlußbohrungen können für alle Aufnahmeräume denselben Durchmesser aufweisen und im Bedarfsfalle wird eine Reduzierung der Nennweite des Verbraucheranschlusses über externe Zwischenanschlußmittel wie Reduzierspannhülsen od.dgl. erzielt. Ein ent sprechend ausgestalteter Verteilerblock kann dann unabhängig von der Größe der benötigten Verbraucheranschlußnennweiten auch bei unterschiedlichen Schreitausbaugestellen verwendet werden, so daß die Herstellkosten insgesamt verringert sind.

Alternativ oder zusätzlich können die Mehrwegeventile auch an der die Anschlußbohrungen aufweisenden Stirnseiten mittels Verbraucheranschlußmuffen od.dgl. in den Aufnahmeräumen einspannbar sein. Weitere Vorteile für die erfindungsgemäße Steuereinrichtung ergeben sich, wenn eine einzige Rücklaufleitung vorhanden ist, die als gemeinsamer Rücklauf für das vom Verbraucheranschluß kommende Hydraulikmedium und für das aus der Druckmittelversorgung zum Schalten der Hauptsteuerstufe kommende Steuermedium dient und/oder die Steuerdruckleitung, die Rücklaufleitung und die Hochdruckleitung parallel und nebeneinander und/oder zwischen einer oberen und unteren Reihe von Aufnahmebohrungen angeordnet sind. Ferner können die Aufnahmeräume zur Aufnahme von als Patronen ausgeführten, zusammensteckbaren Hauptsteuer- und Pilotsteuerventilen geeignet sein.

Der zweite Lösungsaspekt der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe betrifft den Aufbau der Mehrwegeventile, die in Aufnahmebohrungen eines wie vorstehend beschriebenen, erfindungsgemäß ausgebildeten Ventilblock anordbar sind und mittels der Schaltstößel von Elektromagneten schaltbar sind. Erfindungsgemäß sind die Mehrwegeventile aus auf einer Achse anordbaren Pilotsteuer- und Hauptsteuerventilen zusammengesetzt, wobei dem Pilotsteuerventil eine separate, mittels einer zusätzlichen Steuerdruckleitung bewirkte Druckmittelversorgung zum Schalten des Hauptsteuerventils zugeordnet ist. Das Pilotsteuerventil kann mithin die Hauptstufe mittels einer separaten, über eine zusätzliche Steuerdruckleitung erzielbaren Druckmittelversorgung schalten. Die axiale Ausrichtung der gesamten Ventilstufe, d.h. des Schaltstößels, des Pilot- und Hauptsteuerventils sowie des Verbraucheranschlusses ermöglicht extrem schnelle und kurze Schaltzeiten und reduziert das Auftreten von Strömungsverlusten. Durch die Separierung der Druckmittelversorgung zum Schalten der Hauptstufe von der mit dieser geschalteten Hochdruckleitung werden Druckschwankungen an den Pilotsteuerventilen verhindert, so daß selbst Druckspitzen oder Druckschwankungen, die beim Schalten der unter hohem Druck stehenden Hauptsteuerstufe entstehen können, sich nicht oder allenfalls geringfügig auf die Regulierung des Pilotsteuerventils auswirken können. Insbesondere ein Flattern oder Einschwingen des Pilotsteuerventils kann durch diese Maßnahme effektiv verhindert werden.

Vorzugsweise weist das Pilotsteuerventil ein Pilotventilpatronengehäuse auf, das einenends eine Aufnahme für einen Ventileinsatz mit doppeltwirkendem Ventilstift und anderenends einen Hülsenfortsatz als Aufnahmekammer für den Steuerkolben und/oder eine Verschlußhülse des Hauptsteuerventils aufweist. Das Pilotsteuerventil bzw. deren Aufnahmekammer kann dann eine Führung für die Verschlußkörper des Hauptsteuerventils bilden. Besonders vorteilhaft ist, wenn das Pilotventilpatronengehäuse an seiner Außenseite einen umlaufenden Kanal aufweist, in den Durchbrechungen im Hülsenfortsatz und wenigstens eine Verbindungsbohrung mit der Druckmittelversorgung münden, so daß eine Rücklaufleitung ausreicht.

Zur Erzielung äußerst kurzer Schaltwege ist es besonders günstig, wenn der Ventileinsatz einen ersten Dichtsitz und einen zweiten Dichtsitz umfaßt und wenn der Ventilstift einen ersten Ventilkegel, der mittels einer Ventilfeder gegen den ersten Dichtsitz anpreßbar ist, und einen zweiten Ventilkegel umfaßt, der mittels des Stößels des Elektromagneten gegen den zweiten Dichtsitz anpreßbar ist. Eine strömungsgünstige Zuführung des Steuerdruckmediums kann vorteilhaft über eine Einschnürung im magnetseitigen Schaftabschnitt des Ventilstiftes erzielt werden, der zweckmäßig eine Radialbohrung im Einsatz zugeordnet ist, mit der das Druckmittel aus der Steuerdruckleitung einer in die Aufnahmekammer mündenden Zuleitung zuführbar ist, um die Verschlußkörper des Hauptsteuerventils zu verschieben. Um ein optimales Abdichten des doppeltwirkenden Ventilstiftes zu erzielen, ist vorzugsweise der zweite Ventildichtsitz schwimmend ausgeführt und/oder rückseitig mit einem O-Ring zu seiner Positionierung und Federung versehen.

Zweckmäßig weist auch das Hauptsteuerventil ein Hauptventilpatronengehäuse auf und umfaßt einen mit einem axialen Sackloch versehenen, verbrauchanschlußseitig offenen Steuerkolben, der an seinem Außenmantel einen Ventilkegelsteg aufweist, der mittels einer sich an einer Stufe im Innern des Patronengehäuses abstützenden Feder gegen einen Dichtsitzring vorspannbar ist. Die hydraulische Schließkraft des mit dem Druck in der Hochdruckleitung beaufschlagten Steuerkolbens wird hierbei durch die Differenz zwischen dem Außendurchmesser des Ventilkegelstegs und dem Außendurchmesser des mit dem Sackloch versehenen Steuerkolbens bestimmt, wobei bei konstanten Schließkräften die Erzielung größerer Ventilkegeldurchmesser und mithin größerer, strömungsgünstiger Nennweiten im Sackloch des Steuerkolbens ermöglicht werden.

Weiter vorzugsweise kann das Hauptsteuerventil einen ersten Dichtsitzring für den die Hochdruckseite absperrenden Ventilkegel des Steuerkolbens und einen zweiten Dichtsitzring für eine den Zufluß zur Rücklaufleitung absperrende Verschlußhülse aufweisen, wobei vorzugsweise die Dichtsitzringe aneinanderstoßen und zwischen Pilot- und Hauptventilpatronengehäuse eingespannt sind. Die Dichtsitzringe bilden dann zugleich eine Dichtung zwischen dem zusammensteckbaren Pilot- und Hauptsteuerventil und können bei Bedarf schnell und montagefreundlich ausgetauscht werden.

Um mit einer möglichst geringen Anzahl von Leitungen im Ventilblock auskommen zu können, ist es besonders günstig, wenn das Pilotventilpatronengehäuse für die Rücklaufleitung und die Steuerdruckleitung und/oder das Hauptventilpatronengehäuse für die Hochdruckleitung jeweils einen ringsumlaufenden Kanal aufweisen. Wie weiter oben beschrieben, münden die Durchbrechungen in der Aufnahmehülse in den Kanal für die Rücklaufleitung, so daß das Patronengehäuse des Hauptsteuerventils keinen separaten Kanal für die Rücklaufleitung benötigt.

Es folgt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen elektrohydraulischen Steuereinrichtung. In der Zeichnung zeigen:
1 einen Vertikalschnitt durch den Ventilblock einer erfindungsgemäßen Steuereinrichtung mit montierten 3/2-Wegeventilen;
2 eine perspektivische Ansicht des Ventilblocks aus 1 mit außen montierten Magnetventilen;
3 eine Draufsicht auf die in 2 hintere Stirnseite des Ventilblocks bei demontierten Magnetventilen;
4 eine Schnittansicht entlang IV-IV in 3;
5 eine Schnittansicht entlang V-V in 3 ; und
6 die Vorsteuerventil-Patrone im Detail mit den Zulauf- und Rücklaufbohrungen im Patronengehäuse.
1 zeigt einen Vertikalschnitt durch einen einteiligen Ventilblock 1, in welchem über- und nebeneinanderliegende zwei Reihen von Aufnahmebohrungen 2 ausgebildet sind, in die ein zweiteiliges, aus einer Hauptsteuerventilpatrone 3 und einer Pilotsteuerventilpatrone 4 zusammengesetztes 3/2-Wegeventil von der in 1 linken Stirnseite 5 eingeschoben ist. 1 läßt erkennen, daß das zusammengesetzte Wegeventil lose in den Aufnahmebohrungen 2 sitzt und zur Stirnseite 5 hin aus der Aufnahmebohrung 2 entnommen werden kann. Zuerst wird nun unter Bezugnahme auf die 1 bis 5 der Aufbau des Ventil- bzw. Verteilerblocks 1 erläutert.
2 zeigt links vorne eine perspektivische Ansicht auf die Verbraucherseite 11 des Ventilblocks 1 mit Verbraucheranschlüssen 6 und 7 unterschiedlicher Nennweiten. Die Verbrau cheranschlüsse 6, 7 sind hier jeweils in übereinander angeordneten, durch eine Nut 12 getrennte Leisten 8, 9 ausgebildet, wobei in den Leisten 8, 9 für jeden Verbraucheranschluß 6, 7 Vertikalbohrungen 13 paarweise ausgebildet sind, um die zu den nicht gezeigten Verbrauchern, beispielsweise Stempeln von Schreitausbaugestellen, führenden Schlauchanschlußmuffen mittels Sicherungsklammern am Ventilblock 1 montieren zu können. Die in 2 vordere Querseite 14 des Ventilblocks 1 ist mit einer Leiste 16 versehen, in der einerseits ein Hochdruckleitungsanschluß 17 und andererseits ein Steuerdruckleitungsanschluß 18 ausgebildet sind, an denen wiederum mittels Sicherungsklammern entsprechende Anschlußmuffen der zugehörigen Hydraulikleitungen angeschlossen werden können. Die gegenüberliegende Querseite 15 ist mit einer weiteren Leiste 19 versehen, in der ein Rücklaufleitungsanschluß 20 (5) ausgebildet ist. Wie insbesondere 5 zeigt, mündet der Hochdruckleitungsanschluß 17 in eine Hochdruckleitung P, der Steuerdruckleitungsanschluß 18 in eine Steuerdruckleitung P_ST und der Rücklaufleitungsanschluß 20 in eine Rücklaufleitung T. Die Rücklaufleitung T befindet sich zwischen der Steuerdruckleitung P_ST und der Hochdruckleitung P, wobei sämtliche Leitungen P, T, P_ST parallel zueinander, senkrecht zu den Mittelachsen M der Aufnahmebohrungen 2 und mittig zwischen den Reihen der übereinander angeordneten Aufnahmebohrungen 2 verlaufen. Ihr Durchmesser und Abstand ist derart gewählt, daß sämtliche Leitungen P_ST, T, P über Randdurchbrüche 21, 22, 23 in beide reihen von Aufnahmebohrungen 2 münden.
Wie 2 zeigt, sind beim gezeigten Ausführungsbeispiel im Ventilblock 1 insgesamt acht Aufnahmebohrungen 2 in zwei Reihen vorhanden und an der hinteren Stirnseite 5 ist für jede Aufnahmebohrung 2 außen ein Magnetventil 24 montiert, das mittels Schrauben 25 befestigt ist. 3 zeigt, daß die Schrauben in diagonal versetzt zueinander in der Stirnseite 5 ange ordnete Gewindebohrungen 26 einfassen. Durch die diagonale Anordnung der Gewindebohrungen 26 wird verhindert, daß diese in die im Inneren des Ventilblocks 1 ausgebildete Steuerdruckleitung P_ST münden und eine optimale Anordnung der Elektromagneten 24 am Ventilblock 1 bei minimaler notwendiger Höhe des Ventilblocks 1 erzielt.
4 zeigt einen Horizontalschnitt durch die in 3 obere Reihe von parallel zueinander ausgerichteten Aufnahmebohrungen 2, von denen drei in Verbraucherschlüsse 7 mit größerer Nennweite und eine in einen Verbraucheranschluß 6 mit der kleineren Nennweite mündet. Die Verbraucheranschlüsse 6, 7 münden in bzw. sind Bestandteile von Aufnahmebohrungen 27, 28, die zueinander den gleichen Innendurchmesser aufweisen. Die dem Verbraucheranschluß 6 zugeordnete Aufnahmebohrung 28 geht über einen abgestuften Bohrungsabschnitt 29 in diesen über. Zwischen den Anschlußbohrungen 27, 28 und den Aufnahmebohrungen 2 ist ein Stufenabsatz 30 ausgebildet.
Es wird nun wieder Bezug genommen auf die 1. Der Stufenabsatz 30 bildet eine Anlageschulter für einen ringförmigen, in das Gehäuse 31 des Hauptsteuerventils 4 integrierten Absatz 80, so daß die Mehrwegeventile sich hier im Innern des Ventilblocks 1 abstützen können. Die Demontage des Mehrwegeventils 3, 4 kann entweder durch die Verbraucheranschlüsse 6, 7 und die Verbraucheranschlußbohrungen 27, 28, 29 von der Verbraucherseite erfolgen oder in bevorzugter Weise mittels einer nicht gezeigten Abziehvorrichtung erfolgen, die in ein Gewinde 74 in der Kopfplatte 75 des Pilotsteuerventils einfaßt, um das Mehrwegeventil aus der Aufnahmebohrung 2 herauszuziehen. In 1 ist auch die Anordnung der Leitungen P_ST, T, P senkrecht zu den Mittelachsen M der zueinander fluchtend ausgebildeten Aufnahmebohrungen 2 und Verbraucheranschlußbohrungen 27 bzw. 28, 29 gut zu erkennen.
Der Aufbau und die Funktionsweise des Mehrwegeventils wird nun erläutert. Sämtliche Merkmale des Haupsteuerventils 3 und des Pilotsteuerventils 4 können von eigenständiger erfinderischer Bedeutung sein. 1 zeigt das Hauptsteuerventil 3 in der Schließstellung. Das Hauptsteuerventil 3 weist ein einteiliges Hauptventilpatronengehäuse 31 auf, das zentral mit einer mehrfach gestuften Durchgangsbohrung 32 versehen ist, in deren vorderen Teil ein mit einem Sackloch 33 ausgeführter Steuerkolben 34 geführt ist. Das Sackloch 33 mündet über die Durchgangsbohrung 32 in die Verbraucherleitung A und ist mit deren Druck beaufschlagt. Der hülsenartige Teil des Steuerkolbens 34 weist an seinem Außenumfang 35 einen Ventilkegelsteg 36 auf, der mittels der Ventilfeder 37 gegen einen ersten, einteiligen verbraucheranschlußseitigen Dichtsitzring 38 aus X10CrNiMoTi 1810-Material vorgespannt ist. Die verbraucheranschlußseitige Rückseite des Ventilkegelstegs 36 ist in der Schließstellung über mehrere Radialbohrungen 39 und den umlaufenden Kanal 40 des Gehäuses 31 mit dem Druck in der Hochdruckleitung P beaufschlagt. Die Verbraucherleitung A wiederum beaufschlagt die gegenüberliegende Seite des Ventilkegelstegs 36 mit dem Druck in der Verbraucherleitung A, so daß die Schließkraft des Steuerkolbens 34 bzw. Dichtkegels 36 am Dichtsitzring 38 durch die Druckdifferenz und den Durchmesserunterschied zwischen der Innenseite des Dichtsitzrings 38 und der Außenseite des Ventilkegelstegs 36 verstärkt wird. Da der Druck in der Hochdruckleitung P mehrere hundert bar betragen kann, ist entsprechend für eine ausreichende Abdichtung am Dichtsitzring 38 gesorgt.
Zum Hauptsteuerventil 4 gehört eine Verschlußhülse 42, die auf dem stangenförmigen Steuerkolbenabschnitt 43 des Steuerkolbens 34 hin- und herschiebbar geführt ist und auf noch zu erläuternde Weise an einen zweiten Dichtsitzring 44 anpreßbar ist, um die Verbraucherleitung A vom Rücklauf T zu trennen. Die Verschlußhülse 42 weist verbraucheranschlußseitig eine Kegelsitzfläche 45 auf, die mit einer entsprechenden konischen Dichtfläche im Dichtsitzring 44 zusammenwirkt. Wie 1 erkennen läßt, ist die Verschlußhülse 42 innen am Steuerkolbenstumpf 43 und außen in einem hülsenförmigen Fortsatz 46 des Pilotventilpatronengehäuses 47 abdichtend geführt. Der Fortsatz 46 bildet mithin eine Aufnahmekammer 50 für den geschlossenen Steuerkolbenabschnitt 43 und die Verschlußhülse 42. Bei geschlossener Hochdruckseite befindet sich die Verschlußhülse 42 in der Öffnungsstellung am Boden 81 der Aufnahmekammer 50, so daß das Fluid aus der Verbraucherleitung A über umfangsverteilt angeordnete Durchbrechungen 48 im Hülsenfortsatz 46 in einen außen am Patronengehäuse 47 umlaufenden Kanal 49 und in die Rücklaufleitung T zurückströmen kann.
Der Verbindungsanschluß zwischen Verbraucherleitung A und Rücklaufleitung T wird durch Verschieben der Verschlußhülse 42 getrennt. Hierzu und zum Abheben des Steuerkolbens 34 vom Dichsitzring 38 wird, nachdem das Pilotsteuerventil 4 mittels eines nicht gezeigten Schaltstößel des Elektromagneten 24 (2) geschaltet wurde, Steuerdruckmedium aus der Vorsteuerdruckleitung P_ST der Aufnahmekammer 50 zugeführt. Der Schaltstößel des Elektromagneten verschiebt hierzu, indem er auf die Ventilspitze 54 eines doppeltwirkenden Ventilstift 51 des Pilotsteuerventils 4 drückt, der mittels eines Einsatzes 52 in einer Aufnahme 53 in dessen Patronengehäuse 47 sitzt, den Ventilstift 51 aus der gezeigten Stellung nach rechts (nicht gezeigt). Wie dargestellt schließt sich an die Ventilspitze 54 ein Schaftabschnitt 55 des Ventilstiftes 51 an, der mit einer Einschnürung 56 unmittelbar vor einem magnetseitigen Ventilkegel 57 versehen ist. Der Ventilkegel 57 des Ventilstiftes 51 ist mittels einer im Innenraum 61 des Einsatzes 52 angeordneten Ventilfeder 62 in Richtung eines Dichtsitzes 58 vorgespannt; der Ventilkegel 57 liegt an diesem ersten Dicht sitz 58 an, so daß das Steuerdruckmedium aus der Steuerdruckleitung P_ST, welches über einen Gehäusekanal 59 und eine Radialbohrung 60 mit dem Innenraum 61 in Verbindung steht, in der in 1 gezeigten Stellung weder in die Einschnürung 56 noch in eine weitere Radialbohrung 63 überfließen kann. Der Ventilstift 51 weist einen zweiten Ventilkegel 63 am rückwärtigen Ende auf, das mit einem zweiten Dichtsitz 64 in einem zentral durchbohrten Dichtkörper 65 zusammenwirken kann. Dieser ist schwimmend gelagert und rückseitig mittels eines O-Rings abgefedert. In der Schaltstellung des Ventilstiftes 51 gemäß 1 kann Fluid aus dem Aufnahmeraum 50 über die Axialbohrung 66 im Patronengehäuse 47 am Ventilkegel 63 vorbei in eine Sackbohrung 67 überströmen.
Von dieser zweigt eine in 6 dargestellte Verbindungsbohrung 68 in den Kanal 49 ab, der permanent zur Rücklaufleitung T offen ist. Durch Betätigen des Elektromagnetventils wird, wie mit dem Pfeil F in 6 angedeutet, die Schiebekraft auf den Ventilstift 51 ausgeübt, so daß dieser relativ zu der in 6 und 1 gezeigten Stellung nach rechts verschoben wird. Dies hat zur Folge, daß der Ventilstift 51 mit seinem Ventilkegel 63 am Dichtsitz 64 absperrt und die Einschnürung 56 einen Durchfluß des Druckmediums aus der Steuerdruckleitung P_ST über die Radialbohrung 60 und den Innenraum 61 in den Zulauf 70 in die Aufnahmekammer 50 zuläßt. Der Führungsabsatz 69 des Ventilstiftes 51 kann hierzu nicht dargestellte Durchgangsnuten od.dgl. aufweisen. Der sich durch das einströmende Druckmedium in der Aufnahmekammer 50 aufbauende Druck verschiebt aufgrund der unterschiedlichen Flächenabmessungen zuerst die Verschlußhülse 42 und preßt diese an den Dichtsitzring 44 an, so daß der Verbindungsanschluß zwischen Verbraucherleitung A und Rücklaufleitung T (1) abgesperrt ist. Anschließend hebt sich der Dichtkegel 36 des Steuerkolbens 34 von seinem Dichtsitz ab und wird an der Radialbohrung 39 im Patronengehäuse des Hauptventils 3 vorbeibewegt, so daß anschließend schlagartig das Druckmedium aus der Hochdruckleitung P in die Verbraucherleitung A überströmen kann.
Die Schaltvorgänge können äußerst schnell bewirkt werden. Nach Abschalten des Elektromagneten verschiebt sich wiederum der Ventilkegelstift 51, so daß das Druckmedium aus der Aufnahmekammer 50 über die Rücklaufbohrung 66 abfließen kann und die vorgenannten Prozesse umgekehrt ablaufen, bis die in 1 gezeigte Ausgangsstellung wieder erreicht wurde.
Für den Fachmann ergeben sich eine Reihe von Modifikationen, die in den Schutzbereich der Ansprüche fallen sollen. Die Aufnahmebohrung 2 im Ventilblock 1 kann, wie dargestellt, mit zusätzlichen Innenausfräsungen versehen sein, um die Querschnitte der Kanäle 49, 59 zu verbreitern. Die Verbraucheranschlußbohrungen und Verbraucheranschlüsse können am Ventilblock sämtlich denselben Durchmesser aufweisen und die Durchmesserreduzierung auf niedrigere Anschlußmuffen bzw. Schlauchdurchmesser wird über externe Reduzierspannhülsen od.dgl. bewirkt. Zwischen den Patronengehäusen 31, 47 und der Aufnahmebohrung 2 sind an geeigneten Stellen O-Ring-Dichtungen angeordnet, so daß aus den Kanälen 40, 49 und 59 kein Hydraulikmedium in die jeweils benachbarten Kanäle übertreten kann.

Claims

Ventilblock (1) für eine elektrohydraulische Steuereinrichtung, insbesondere zur Verwendung in Hydrauliksystemen der Schreitausbaugestelle von untertägigen Gewinnungseinrichtungen, der an einer Stirnseite (11) mit Anschlußbohrungen (27, 28), die Verbraucheranschlüsse (6,7) bilden, versehen ist, der wenigstens zwei Aufnahmebohrungen (2) aufweist, die Aufnahmeräume für Mehrwegeventile (3,4) bilden, die mittels des Schaltstößels von an der gegenüberliegenden Stirnseite (5) des Ventilblocks (1) festlegbaren Elektromagneten (24) schaltbar sind und der mit einer Hochdruckleitung (P) und einer Rücklaufleitung (T) versehen ist, die mittels der Mehrwegeventile (3,4) wahlweise mit den Verbraucheranschlüssen (6, 7) verbindbar oder von diesen trennbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmebohrungen (2) und die Anschlußbohrungen (27, 28) auf einer Achse (M) liegen und unmittelbar ineinander übergehen, daß der von den Aufnahmebohrungen (2) gebildete Aufnahmeraum für sämtliche Mehrwegeventile (3, 4) gleich und zur Aufnahme eines aus Pilotsteuerventil (4) und Hauptsteuerventil (3) zusammengesetzten Mehrwegeventils (3,4) ausgebildet ist und daß zusätzlich zu der Hochdruckleitung (P) und der Rücklaufleitung (T), die quer zu den Aufnahmebohrungen (2) verlaufen, eine Steuerdruckleitung (P_ST) vorgesehen ist, die eine separate, von der Hochdruck druckleitung (P) unabhängige Druckmittelversorgung zum Schalten des Hauptsteuerventils (3) ermöglicht.
Ventilblock für eine elektrohydraulische Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilblock (1) in der den Verbraucheranschlüssen (6, 7) gegenüberliegenden Stirnseite (5) mit vorzugsweise diagonal zueinander versetzten Befestigungsbohrungen (26) versehen ist, an denen der Elektromagnet (24) befestigbar ist, wobei jeder Elektromagnet (24) das ihm zugeordnete Mehrwegeventil (3, 4) durch seine Befestigung in der Aufnahmebohrung (2) einspannt und der Elektromagnet (24) hierbei außerhalb des Ventilblocks (1) angeordnet ist.
Ventilblock für eine elektrohydraulische Steuereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmebohrung (2) über wenigstens einen Stufenabsatz (30) in die Anschlußbohrung (27, 28) übergeht, wobei dieser Stufenabsatz (30) sich unmittelbar an den Aufnahmeraum anschließt und die Anschlußbohrungen (27, 28) im Anschluß an den Stufenabsatz (30) für alle Aufnahmeräume denselben Durchmesser aufweisen.
Ventilblock für eine elektrohydraulische Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußbohrungen (27, 28) und Verbraucheranschlüsse (6, 7) für alle Aufnahmeräume denselben Durchmesser aufweisen.
Ventilblock für eine elektrohydraulische Steuereinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß für eine Reduzierung der Nennweite einzelner Verbraucheranschlüsse (6, 7) externe Zwischenanschlußmittel vorgesehen sind.
Ventilblock für eine elektrohydraulische Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine einzige Rücklaufleitung (T) vorhanden ist, die als gemeinsamer Rücklauf für das vom Verbraucheranschluß (6, 7) kommende Hydraulikmedium und für das aus der Druckmittelversorgung zum Schalten des Hauptsteuerventils (3) kommende Steuermedium dient.
Ventilblock für eine elektrohydraulische Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmeräume bzw. Aufnahmebohrungen (2) zur Aufnahme von als Patronen ausgeführten, zusammensteckbaren Hauptsteuer- und Pilotsteuerventilen (3, 4) geeignet sind.
Ventilblock für eine elektrohydraulische Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerdruckleitung (P_ST), die Rücklaufleitung (T) und die Hochdruckleitung (P) parallel und nebeneinander im Ventilblock (1) angeordnet sind.
Ventilblock für eine elektrohydraulische Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerdruckleitung (P_ST), die Rücklaufleitung (T) und die Hochdruckleitung (P) zwischen einer oberen und unteren Reihe von Aufnahmebohrungen (2) angeordnet sind.
Ventilblock für eine elektrohydraulische Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Rücklaufleitung (T) zwischen der Steuerdruckleitung (P_ST) und der Hochdruckleitung (P) angeordnet ist.
Ventilblock für eine elektrohydraulische Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Rücklaufleitungsanschluß (20) für die Rücklaufleitung (T) an einer Querseite (15, 19) und die Anschlüsse (17, 18) für die Hochdruckleitung (P) und die Steuerdruckleitung (P_ST) an der gegenüberliegenden Querseite (14, 16) des Ventilblocks (1) angeordnet sind.
Mehrwegeventile für eine elektrohydraulische Steuereinrichtung insbesondere zur Verwendung in Hydrauliksystemen der Schreitausbaugestelle von untertägigen Gewinnungseinrichtungen, die in Aufnahmebohrungen (2) eines Ventilblocks (1), der nach einem der Ansprüche 1 bis 11 ausgebildet ist, anordbar und mittels der Schaltstößel von Elektromagneten (24) schaltbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Mehrwegeventile aus auf einer Achse (M) anordbaren Pilotsteuerventilen (4) und Hauptsteuerventilen (3) zusammengesetzt sind, wobei dem Pilotsteuerventil (4) eine separate, mittels einer zusätzlichen Steuerdruckleitung (P_ST) bewirkte Druckmittelversorgung zum Schalten des Hauptsteuerventils (3) zugeordnet ist.
Mehrwegeventile für eine elektrohydraulische Steuereinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Pilotsteuerventil (4) ein Pilotventilpatronengehäuse (47) aufweist, das einenends eine Aufnahme für einen Ventileinsatz (52) mit doppeltwirkendem Ventilstift (51) und anderenends einen Hülsenfortsatz (46) als Aufnahmekammer (50) für die Verschlußkörper (34; 42) des Hauptsteuerventils (3) aufweist.
Mehrwegeventile für eine elektrohydraulische Steuereinrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Pilotventilpatronengehäuse (47) außen einen umlaufenden Rücklaufkanal (49) aufweist, in den Durchbrechungen (48) im Hülsenfortsatz (46) münden und wenigstens eine Verbindungsbohrung (68) mit der Druckmittelversorgung münden.
Mehrwegeventile für eine elektrohydraulische Steuereinrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventileinsatz (52) einen ersten Dichtsitz (58) und einen zweiten Dichtsitz (64) umfaßt und daß der Ventilstift (51) einen ersten Ventilkegel (57), der mittels einer Ventilfeder (62) gegen den ersten Dichtsitz (58) anpreßbar ist, und einen zweiten Ventilkegel (63) umfaßt, der mittels des Stößels des Elektromagneten (24) gegen den zweiten Dichtsitz (64) anpreßbar ist.
Mehrwegeventile für eine elektrohydraulische Steuereinrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Dichtsitz (58) den Zulauf (70) zur Aufnahmekammer (50) im Pilotsteuerventil (4) und der zweite Dichtsitz (64) deren Rücklauf (66) im Schließzustand absperrt.
Mehrwegeventile für eine elektrohydraulische Steuereinrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Dichtsitz (64) schwimmend ausgeführt ist.
Mehrwegeventile für eine elektrohydraulische Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Dichtsitz (64) von einem zentral durchbohrten Dichtstopfen (65) gebildet ist, der rückseitig mit einem Dichtring zur Positionierung und Federung versehen ist.
Mehrwegeventile für eine elektrohydraulische Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß ein magnetseitiger Schaftabschnitt (55) des Ventilstiftes (51) mit einer Einschnürung (56) versehen ist.
Mehrwegeventile für eine elektrohydraulische Steuereinrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Einschnürung (56) eine Radialbohrung (73) im Ventileinsatz (52) zugeordnet ist, mit der das Druckmittel aus der Steuerdruckleitung (P_ST) einer in die Aufnahmekammer (50) mündenden Zuleitung (70) zuführbar ist.
Mehrwegeventile für eine elektrohydraulische Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Hauptsteuerventil (4) ein Hauptventilpatronengehäuse (31) und einen mit einem axialen Sackloch (33) versehenen, verbraucheranschlußseitig offenen Steuerkolben (34) umfaßt, der an seinem Außenmantel (35) einen Ventilkegelsteg (36) aufweist, der mittels einer sich in einer gestuften Durchgangsbohrung (32) des Hauptventilpatronengehäuses (31) abstützenden Feder (49) gegen einen Dichtsitzring (38) vorspannbar ist.
Mehrwegeventile für eine elektrohydraulische Steuereinrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß das Hauptsteuerventil (4) einen ersten Dichtsitzring (38) für den die Hochdruckseite absperrenden Ventilkegelsteg (36) des Steuerkolbens (34) und einen zweiten Dichtsitzring (44) für eine den Zufluß zur Rücklaufleitung (T) absperrende Verschlußhülse (42) aufweist.
Mehrwegeventile für eine elektrohydraulische Steuereinrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtsitzringe (38, 44) aneinanderstoßen und zwischen Pilotventilpatronengehäuse (47) und Hauptventilpatronengehäuse (31) eingespannt sind.
Mehrwegeventile für eine elektrohydraulische Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß das Hauptsteuerventil (3) als Verschlußkörper (34; 42) einen Steuerkolben (34) und eine Verschlußhülse (42) aufweist.
Mehrwegeventile für eine elektrohydraulische Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß das Pilotventilpatronengehäuse (47) für die Rücklaufleitung (T) und die Steuerdruckleitung (P_ST) und das Hauptventilpatronengehäuse (31) für die Hochdruckleitung (P) jeweils einen ringsumlaufenden Kanal (40, 49, 59) aufweisen.