DE20104677U1

DE20104677U1 - Elektromagnet-Schaltvorrichtung

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Publication number: DE20104677U1
Application number: DE20104677U
Authority: DE
Original assignee: DBT GmbH; DBT Deustche Bergbau Technik GmbH
Current assignee: Caterpillar Global Mining HMS GmbH
Priority date: 2001-03-17
Filing date: 2001-03-17
Publication date: 2001-05-31
Anticipated expiration: 2011-03-18
Also published as: US6616122B2; GB2376516A; US20020130745A1; GB0206063D0; PL205241B1; PL352725A1; GB2376516B; CN1375642A; CN1303331C

Description

Patentanwälte

BUSCHHOFF.· HENNICKE ■ VOLLBACH

KAISER-WILHELM-RING 24 · 50672 KÖLN

^Gw &Ogr;¹⁰⁷ Sm"¹ 16.03.2001-si

Anmelder: DBT Deutsche Bergbau-Technik GmbH, Industriestraße 1,

D-44534 Lünen
Titel: Elektromagnet-Schaltvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Elektromagnet-Schaltvorrichtung für hydraulische bzw. elektrohydraulische, insbesondere im Schreitausbau von untertägigen Gewinnungseinrichtungen eingesetzte Wegeventile, mit einem ansteuerbaren, in einem Gehäuse aufgenommenen und Anker, Spulenkörper, magnetisierbaren Kern und Schaltstößel umfassenden Elektromagneten, dessen Schaltstößel ein mit dem Verschlußkörper eines Hydraulikventils koppelbares Schaltende und ein Betätigungsende für eine Handbetätigung aufweist, wobei der am Verschlußkörper wirksame Schalthub des Schaltstößels justierbar ist.

Eine gattungsgemäße Schaltvorichtung offenbart die DE 3 8 23 681 Al, wobei hier die Hydraulikventile wie z.B. Vorsteuerventile über einen Betätigungshebel, der einenends angelenkt ist und auf dessen freies Hebelende das Schaltende des Schaltstößels einwirkt, betätigt werden. Zur Justierung ist der Anker als Justierwelle ausgebildet und mit einer Justierschraube drehschlüssig verbunden, die in eine Gewindebohrung im freien Ende des Hebels eingeschraubt ist. Aufgrund der Hebelübersetzung und der mit Feingewinde im Hebel sitzenden Justierschraube wird eine feinfühlige Justierung des Schalthubs erreicht. Die Einstellung des Drehwinkels erfolgt mittels eines Stellrades, das axial beweglich aber drehfest auf dem freien, ein Handbetätigungsende bildenden Justierwellenende sitzt und über ein Drehsicherungsglied am Gehäuse festlegbar ist. Es hat sich bewährt, die Justage über das freie Handbeta-

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tigungsende des Elektromagneten vornehmen zu können. Nachteilig ist jedoch, daß die bekannte Schaltvorrichtung einen Hebel erfordert.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine justierbare Elektromagnet-Schaltvorrichtung zu vereinfachen und eine Justierung unabhängig von dem Vorhandensein eines Schalthebels zu ermöglichen.

Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 angegebene Erfindung gelöst. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß der Schaltstößel mittels einer Schraubverbindung mit dem Anker verbunden ist und eine Justierung des Schalthubs durch eine Relativdrehung zwischen Anker und Schaltstößel ermöglicht ist. Nach der erfindungsgemäßen Lösung kann der effektive Schalthub, der ausschließlich über die ohnehin bei jedem Elektromagneten vorhandenen Teile justiert bzw. verändert wird, unabhängig von dem Vorhandensein eines Hebels eingestellt werden. In bevorzugter Ausgestaltung ist der Anker zur Ermöglichung der Relativdrehung drehfest im Gehäuse festgelegt. Dies kann in besonders einfacher Weise erreicht werden, wenn der Schaltstößel zentral in den Anker eingeschraubt ist und die Drehsicherung aus einem dezentral angeordneten Zapfen, aus einer dezentral . angeordneten Führungsrippe, die mit einer Führungsnut am Außenumfang des Ankers zusammenwirkt, aus einer Paßfeder mit zugehörigen Nuten im Anker und Gehäuse od.dgl. besteht. Eine besonders einfache und kostengünstig herstellbare Drehsicherung wird erzielt, wenn der Anker in seiner dem Ventil abgewandten Stirnseite eine Bohrung aufweist, in die ein am Gehäuse befestigter Führungszapfen mit geringem Spiel eingreift. Selbstverständlich kann in kinematischer Umkehr auch der Anker den Führungszapfen* und das Gehäuse die Bohrung aufweisen.

Besonders zweckmäßig ist es, wenn im Anker eine vorzugsweise

mehrfach gestufte Sacklochbohruna..mit Innengewinde ausgebildet :··.:— .··..". .: _:"_: · _:.. .· .· : : ·:

ist und wenn der Schaltstößel einstückig ausgebildet ist und einen Zwischenabschnitt mit Außengewinde aufweist, wobei dann Innen- und Außengewinde vorzugsweise als Feingewinde ausgeführt sind, so daß mit großen Drehwinkeln nur eine vergleichsweise geringe Nachjustierung des Schaltweges bzw. Schalthubs verursacht wird, mithin eine Feinjustierung möglich ist. Darüber hinaus können die Sacklochbohrung mit Innengewinde und das Außengewinde am Schaltstößel mit geringem Fertigungsaufwand hergestellt werden.

Zur einfachen Durchführung der Relativdrehung zwischen Schaltstößel und Anker ist vorzugsweise das Betätigungsende des Schaltstößels mit einem Mehrkantaußenprofil versehen, auf dem ein Stellglied, insbesondere eine Feststell- und Einstellscheibe mit angepaßtem Mehrkantinnenprofil, sitzt, das drehbeweglich am Gehäuse festlegbar ist, wobei vorzugsweise das Mehrkantprofil ein Sechskant ist, so daß das Betätigungsende für die Handbetätigung zugleich das Einstell- und Feststellende für die Justageeinstellung bildet. Für die Feinjustierung weist das Stellglied vorzugsweise über seinen Umfang in gleichmäßigen Winkelabständen verteilt Indexelemente in Gestalt von Einziehungen und/oder Durchbrechungen und/oder Vorsprünge od.dgl., besonders bevorzugt in Gestalt von randoffenen Ausnehmungen, auf, denen ein Arretiermittel, vorzugsweise ein am Gehäuse festgelegter oder festlegbarer Arretierstift als Drehsicherungsglied zugeordnet ist. Bei der Ausführungsform mit am Gehäuse festgelegten Arretierstift sollte das Stellglied axial beweglich auf dem Mehrkantprofil sitzen, so daß auch bei von der Arretierstellung abgehobenem Stellglied der Drehschluß zwischen Stellglied und Schaltstößel gewahrt bleibt. Bei im Gehäuse lösbar festlegbarem Arretierstift ist eine axiale Beweglichkeit nicht erforderlich.

Wie weiter oben dargelegt, ermöglicht das Betätigungsende eine manuelle Betätigung des Wegeventils z.B. in NotSituationen. In derartigen Notsituationen konnten bisher Beschädigungen des Schaltstößels z.B. durch zu hohe Schaltkräfte auftreten. Um diese zu vermeiden und gleichzeitig die Handbetätigung auf einfachste Weise zu gewährleisten, ist besonders zweckmäßig, wenn das Betätigungsende des Schaltstößels bei jeder Justiereinstellung über die Betätigungsseite des Elektromagnetengehäuses hinausragt und eine Kopfplatte an der Betätigungsseite montiert ist, die mit Aussparungen versehen ist, so daß die Randzonen der Aussparungen einen Schutzkragen für die Betätigungsenden der Schaltstößel bilden können und die Betätigungsenden der Schaltstößel in Betriebsstellung versenkt in den Aussparungen liegen können. Besonders günstig ist dann, wenn in den Aussparungen vorzugsweise hutförmige Hauben aus flexiblem, insbesondere elastischem Material gehalten oder befestigt sind, die vorzugsweise einen Druckknopf wie einen Messingknopf als Schutzmittel für die Haube und/oder das Betätigungsende ummanteln. Die Haube aus elastischem Material übernimmt eine Dichtfunktion gegenüber den in untertägigen Streben herrschenden, rauhen Umgebungsbedingungen. Eine Beschädigung der Haube durch das kantige Betätigungsende wird mittels des Druck- bzw. Messingknopfes verhindert.

In besonders bevorzugter Ausgestaltung ermöglicht die Erfindung, daß der Schaltstößel jedes Elektromagneten axial mit der Mittelachse des zugehörigen Verschlußkörpers der Ventile fluchtend ausgerichtet wird und/oder zwischen dem Elektromagneten-Gehäuse und dem die Ventile enthaltenden Ventilblock eine Trennebene ausgebildet ist. Weiter zweckmäßig ist der Schaltstößel mittels Gleitbuchsen im Gehäuse und/oder im magnetisierbaren Eisenkern geführt und/oder das Schaltende des Schaltstößels"durchgreift ein Dichtungselement mit Dichtlip-Pen

, so daß sich die Untertage,, l}e,rr£chejiclen, Umgebungseinf lüs-

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se, insbesondere Feuchtigkeit, Kohlenstaub u.dgl., nicht auf die Funktionstüchtigkeit des Elektromagneten, seines Schaltstößels und die Schraubgewindeverbindung zwischen Anker und Schaltstößel auswirken können.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße, an einem Ventilblock angeschraubte Elektromagnet -Schaltvorrichtung; und

Fig. 2 eine Ansicht entlang der Linie II-II in Fig. 1.

Fig. 1 zeigt ein quaderförmiges Elektromagneten-Gehäuse 1 mit zwei Elektromagneten 1OA, 1OB, die identisch zueinander ausgebildet sind und jeweils, angeordnet in einer Aufnahmebohrung 2, einen zylindrischen Spulenkörper 3, einen mit dem Spulenkörper 3 magnetisierbaren Eisenkern 4, einen axial beweglichen Anker 5 und einen Schaltstößel 6 umfassen. Der vorzugsweise einteilig ausgeführte Schaltstößel 6 weist ein in Fig. 1 unteres Schaltende 7 und ein oberes Betätigungsende 8 auf, ist mehrfach gestuft und in einem Zwischenabschnitt 9 mit einem Außengewinde 11 versehen, das vorzugsweise als Feingewinde mit geringer Steigung ausgeführt ist. Der Schaltstößel 6 ist mit dem Außengewinde 11 am Zwischenabschnitt 9 in eine Sacklochbohrung 12 im Anker 5 eingeschraubt, die mehrfach gestuft ist und ausgehend von seiner oberen Stirnseite 13 mit einem Innengewinde 14 versehen ist, dessen Steigung an die Gewindesteigung des Außengewindes 11 angepaßt ist. Der Schaltstößel 6 durchgreift hierbei den zylindrischen Anker 5 zentral, so daß die Mittelachse M des Schaltstößeis 6 mit der Mittelachse der

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Mittelachse des Eisenkerns 4 zusammenfällt. Durch Verdrehen des Schaltstößels 6 relativ zum Anker 5 kann die Ausschubstellung des Schaltendes 7 des Schaltstößels 6 für beide Bewegungsendlagen des Ankers 5 verändert bzw. justiert werden. Um die Relativdrehung zwischen Schaltstößel 6 und Anker 5 bewirken zu können, ist einerseits das Betätigungsende 8 mit einem sich axial über mehrere Zentimeter erstreckenden Sechskantaußenprofil 15 versehen und der Anker 5 ist über einen nicht gezeigten Führungszapfen, der einenends in ein Loch 16 in der oberen Stirnseite der Aufnahmebohrung 2 fest eingesetzt ist und anderenends in eine Führungsbohrung 17, die in der Stirnseite 13 des Ankers 5 ausgebildet ist, eingreift. Es versteht sich, daß die Länge des Zapfens derart bemessen ist, daß unabhängig von der Verschiebestellung des Ankers 5 die Drehsicherung noch wirksam ist.

In der in Fig. 1 gezeigten, zurückgezogenen Verschiebestellung des Magnetankers 5 fluchtet das Schaltende 7 des Schaltstößels 6 in etwa mit der Unterseite des Elektromagneten-Gehäuses 1; das Betätigungsende 8 ragt mit dem Sechskantprofilabschnitt 15 über die Oberseite 2 9 des Elektromagneten-Gehäuses 1 maximal hinaus. Auf diese Oberseite 2 9 ist, unter Zwischenlage einer Dichtung 18, ein Gehäusedeckel 19 aufgeschraubt, der für jeden Schaltstößel eines Elektromagneten 1OA, 1OB eine Aussparung 20 aufweist, in der das Betätigungsende 8 versenkt angeordnet ist und in der eine hutförmige Haube 21 aus elastischem Material zurückgehalten ist. Die Haube 21, die nach Art einer Rollmembran ausgeführt ist, weist eine Krempe 22 auf, die an einer zylindrischen Schulter 23 der Aussparung 20 anliegt und so gegen Herausfallen gesichert ist. Die Haube 21 ummantelt einen Messingknopf 24, der die Innenseite der Haube 21 gegen Beschädigungen durch die Kanten des Betätigungsendes 8 bzw. Sechskantpofils.15 "schützt. Die Haube 21 dichtet zugleich den Innenraum des Elektromagneten-Gehäu.s.e^..l an. der Betätigungsseite

bzw. an der Notbetätigung gegen Eindringen von Feuchtigkeit, Kohlenstaub u.dgl. ab. Zwischen dem Messingknopf 24 und dem Betätigungsende 8 kann ein Zwischenraum bzw. Abstand vorgesehen sein, so daß ein unbeabsichtigtes Berühren der Haube 21 bzw. des Knopfes 24 nicht zu einem Schalten des Ventils führt.

Der Gehäusedeckel 19 ist an der Oberseite 29 des Elektromagneten-Gehäuses 1, wie insbesondere Fig. 2 zeigt, über Schrauben befestigt, die in über die Oberseite 2 9 verteilt angeordnete Gewindebohrungen 25 eingeschraubt sind. Das exakte Aufsetzen des Gehäusedeckels 19 wird beispielsweise über mehrere Führungszapfen 41 und 42 gewährleistet. Fig. 2 zeigt auch die bevorzugt verwendete Einrichtung zum Ändern der Drehstellung des Schaltstößels relativ zum Magnetanker. Als Verstelleinrichtung dient eine in einer zylindrischen Aushöhlung 26 des Gehäuses 1 versenkt angeordnete Einstell- und Feststellscheibe 27, die zentral eine Innenaussparung 2 8 mit Sechskantinnenprofil aufweist und mit diesem drehfest mit dem Sechskantprofil 15 des Betätigungsendes 8 des Schaltstößels verbunden ist. Am Außenumfang 43 der Scheibe 27 sind in gleichmäßigen Winkelabständen verteilt randoffene Ausnehmungen 30 ausgebildet, wobei in eine der Ausnehmungen 30" ein Arretierstift 31 eingreift. Bei abgenommenem Gehäusedeckel 19 (Fig. 1) kann die Scheibe 27 auf dem Sechskantprofil 15 des Schaltstößels 6 axial verschoben bzw. angehoben werden und verdreht werden, da die Ausnehmungen 30, 30' dann von dem Arretierstift 31 frei kommen. Nachdem die gewünschte Justierung vorgenommen wurde, kann die Einstell- und Feststellscheibe 27 zurückgeschoben werden, so daß nun der Arretierstift 31 in eine andere Ausnehmung 30 eingreift. Wie Fig. i\zeigt, sitzt der Arretierstift 31 fest in einem dezentral im Boden der zylindrischen Aushöhlung 26 angeordneten Halteloch 32. Der Vorteil des am Gehäuse 1 befestigten Arre- .. tierstiftes 31ist u.a., daß bei der Vornahme der Justierein-

Stellung in untertägigen Streben das Arretiermittel nicht vergessen werden kann.

Wie Fig. 1 weiter zeigt, ist das Elektromagneten-Gehäuse 1 lösbar an einem Ventilblock 33 befestigt, in welchem jedem Elektromagneten 10A, 1OB ein Mehrwegeventil 33A, 33B mit nicht gezeigtem Verschlußkörper zugeordnet ist. Zwischen dem Ventilblock 35 und dem Elektromagneten-Gehäuse 1 ist eine weitere Kopfdichtung 34 angeordnet, so daß durch die zwischen Ventilblock 35 und Gehäuse 1 gebildete Trennebene keine Feuchtigkeit und kein Kohlenstaub an die Wegeventile 33A, 33B und an die Elektromagneten 1OA, 1OB herandringen kann. Als zusätzliche Schutzmaßnahme für die Schraubverbindung zwischen Anker 5 und Schaltstößel 6 durchgreift das Schaltende 7 des Schaltstößels 6 einen Dichtring 36 mit Dichtlippen 37, der in einer zugehörigen, zentralen Aussparung 3 8 in der Unterseite des Eisenkerns 4 sitzt. Eine sichere Führung des Schaltstößels 6 im Gehäuse 1 bzw. Eisenkern 4 wird mittels Gleithülsen 39, 40 bewirkt. Die Scheibe 27 stützt sich an einem zylindrischen Kragenfortsatz 44 ab, der vom Boden der Aushöhlung 26 ausgeht.

Aus der vorhergehenden Beschreibung ergehen sich für den Fachmann eine Reihe von Modifikationen, die in den Schutzbereich der Erfindung fallen sollen. Die Scheibe kann axial und drehfest mit dem Betätigungsende des Schaltstößels verbunden sein und der Arretierstift ist herausnehmbar und wieder einsetzbar. Die Drehsicherung des Magnetankers kann über Rippen, Paßfedern od.dgl. erfolgen, die in entsprechende Aussparungen im Außenumfang des Magnetankers eingreifen. Der Schaltstößel kann über einen Hebel mit dem Verschlußkörper der Wegeventile gekoppelt sein, auch wenn vorzugsweise die Mittelachse des Schaltstößels mit der Mittelachse des Verschlußkörpers fluchtet.

Claims

1. Elektromagnet-Schaltvorrichtung für hydraulische bzw. elektrohydraulische, insbesondere im Schreitausbau von untertägigen Gewinnungseinrichtungen eingesetzte Wegeventile, mit einem ansteuerbaren, in einem Gehäuse (1) aufgenommenen, Anker (5), Spulenkörper (3), magnetisierbaren Kern (4) und Schaltstößel (6) umfassenden Elektromagneten (10A, 10B), dessen Schaltstößel (6) ein mit dem Verschlußkörper eines Hydraulikventils (33A, 33B) koppelbares Schaltende (7) und ein Betätigungsende (8) für eine Handbetätigung aufweist, wobei der am Verschlußkörper wirksame Schalthub des Schaltstößels (6) justierbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltstößel (6) mittels einer Schraubverbindung mit dem Anker (5) verbunden ist und eine Justierung des Schalthubs durch eine Relativdrehung zwischen Anker (5) und Schaltstößel (6) ermöglicht ist.

2. Elektromagnet-Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (5) drehfest im Gehäuse (1) festgelegt ist.

3. Elektromagnet-Schaltvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltstößel (6) zentral in den Anker (5) eingeschraubt ist und die Drehsicherung aus einem dezentral angeordneten Zapfen, einer dezentral angeordneten Führungsrippe, Paßfeder od. dgl. besteht.

4. Elektromagnet-Schaltvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker in seiner dem Ventil (33A, 33B) abgewandten Stirnseite (13) eine Bohrung (17) aufweist, in die ein am Gehäuse (1) befestigter Führungszapfen mit geringem Spiel eingreift.

5. Elektromagnet-Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Anker (5) eine vorzugsweise mehrfach gestufte Sacklochbohrung (12) mit Innengewinde (14) ausgebildet ist, und der Schaltstößel (6) einstückig ausgebildet ist und einen Zwischenabschnitt (9) mit Außengewinde (11) aufweist, wobei das Innen- und Außengewinde (11, 14) vorzugsweise als Feingewinde ausgeführt sind.

6. Elektromagnet-Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsende (8) mit einem Mehrkantaußenprofil (15) versehen ist, auf dem ein Stellglied, insbesondere eine Feststell- und Einstellscheibe (27) mit angepaßtem Mehrkantinnenprofil (28) sitzt, das drehbeweglich am Gehäuse (1) festlegbar ist, wobei vorzugsweise das Mehrkantprofil (15; 28) ein Sechskantprofil ist.

7. Elektromagnet-Schaltvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (27) über seinen Umfang in gleichmäßigen Winkelabständen verteilt Indexelemente in Gestalt von Einziehungen und/oder Durchbrechungen und/oder Vorsprüngen od. dgl., vorzugsweise in Gestalt von randoffenen Ausnehmungen (30, 30') aufweist, denen ein Arretiermittel, vorzugsweise ein am Gehäuse (1) festgelegter oder festlegbarer Arretierstift (31) als Drehsicherungsglied zugeordnet ist.

8. Elektromagnet-Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsende (8) bei jeder Justierstellung über die Betätigungsseite des Gehäuses (1) hinausragt und eine Kopfplatte (19) an der Betätigungsseite (29) montiert ist, die mit Aussparungen (20) versehen ist, so daß die Randzonen der Aussparungen (20) einen Schutzkragen für die Betätigungsenden (8) der Schaltstößel (6) bilden.

9. Elektromagnet-Schaltvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß in den Aussparungen (20) vorzugsweise hutförmige Hauben (21) aus flexiblem, insbesondere elastischem Material gehalten oder befestigt sind, die vorzugsweise einen Druckknopf wie einen Messingknopf (24) als Schutzmittel für die Haube (21) und/oder das Betätigungsende (8) ummanteln.

10. Elektromagnet-Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltstößel (6) der Elektromagneten (10A, 10B) axial mit den Mittelachsen der Verschlußkörper der Ventile (33A, 33B) fluchten und/oder zwischen dem Gehäuse (1) für die Elektromagneten und dem die Ventile enthaltenden Ventilblock (35) eine Trennebene ausgebildet ist.

11. Elektromagnet-Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltstößel (6) mittels Gleitbuchsen (39, 40) im Gehäuse (1) und/oder im Eisenkern (4) geführt sind und/oder daß das Schaltende (7) des Schaltstößels (6) ein Dichtungselement (36) mit Dichtlippen (37) durchgreift.