DE2815919A1

DE2815919A1 - Ueberdruckventil fuer hydraulische ausbauelemente des untertaegigen grubenbetriebs, vornehmlich fuer den steinkohlebergbau

Info

Publication number: DE2815919A1
Application number: DE19782815919
Authority: DE
Inventors: Siegmar Block
Original assignee: Thyssen Industrie AG
Current assignee: ThyssenKrupp Technologies AG
Priority date: 1978-04-13
Filing date: 1978-04-13
Publication date: 1979-10-18
Also published as: PL214305A1; AU4567979A; CS218582B2; ZA791633B; GB2018954B; HU178957B; GB2018954A

Description

Überdruckventil für hydraulische Ausbauelemente des untertägigen Grubenbetriebs, vornehmlieh für den Steinkohlebergbau

Stand der Technik

Außerordentlich zahlreich sind die bisher vorbekannten Vorschläge, die sich mit der konstruktiven Ausgestaltung von Überdruckventilen für hydraulische Ausbauelemente des untertägigen Grubenbetriebs befassen. Derartige Überdruckventile dienen zur hydraulischen Absicherung gegen Überlastung der betreffenden Ausbauelemente. Dabei kann man grundsätzlich zwei verschiedene Konstruktionsrichtungen unterscheiden, und zwar Überdruckventile, die im Gleichstromprinzip arbeiten und Überdruckventile, die nach dem sogenannten Gegenstromprinzip funktionieren. Da beide Ventilarten durch einen außerordentlich umfangreichen Stand der Technik vorbekannt sind, kann hler darauf verzichtet werden, die Funktionsweisen solcher Überdruckventile im einzelnen zu erläutern. Festgehalten werden soll lediglich die Tatsache, daß jedes Überdruckventil mit einer Anschlußarmatur am Ausbauelement befestigt und abgedichtet werden muß.

Zusätzlich zu solchen Überdruckventilen muß jeder hydraulischer Stempel aber noch mit einem sogenannten Lastanzeiger versehen ■ sein, welcher jederzeit die Auflastung des betreffenden Stempels optisch anzeigt. Dies wird bei den vorbekannten Lastanzeigein dadurch verwirklicht, daß sie einen mit Anzeigekerben versehenen Stößel aufweisen, der je nach dem hydraulischen Innendruck in dem betreffenden Stempel mehr oder weniger weit aus einem Gehäuse hervortritt. Auch diese

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Lastanzeiger werden durch eine Anschlußarmatur druckflüssigkeitsdicht mit einer dafür am Stempel vorgesehenen Anschlußöffnung verbunden.

Aufgabe

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Anzahl der an hydraulischen Ausbauelementen abzudichtenden Anschlußöffnungen und Anschlußarmaturen zu verringern. Außerdem soll der Bauaufwand, der bisher für Überdruckventile und Lastanzeiger erforderlich war, deutlich herabgesetzt werden. Zu diesem Zwecke strebt die Erfindung die Schaffung eines Überdruckventils an, das alle diese Forderungen erfüllt.

Lösung

Die Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 wiedergegebenen Merkmale gelöst.

Einige Vorteile

Dadurch, daß in dem gleichen Gehäuse, das den Absperrkörper und den Ventilsitz, also das Überdruckventil, aufnimmt, auch der Lastanzeiger angeordnet ist, kann konstruktiv annähernd eines der bisher erforderlichen zwei Ventile (Überdruckventil und Lastanzeiger) eingespart werden. Beispielsweise entfallen das Gehäuse und die Anschlußarmatur für den Lastanzeiger vollkommen. Auch eine besondere, am Ausbauelement abzudichtende Anschlußöffnung für den Lastanzeiger entfällt. Vielmehr braucht bei Anwendung der Erfindung lediglich eine Anschlußarmatur für das gemeinsame Gehäuse von Überdruckventil und Lastanzeiger vorgesehen zu werden, wie sie bisher für Überdruckventile solcher Art ohnehin gebräuchlich war. Auch braucht nur - wie bisher - die zur Kupplung des Überdruckventils vorgesehene Anschlußöffnung

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am Ausbauelement abgedichtet zu werden. Der Platzbedarf ist bis auf den üblichen Platzbedarf für das Überdruckventil reduziert. Auch die Handhabung ist für den Bergmann vereinfacht worden, da er statt - wie bisher - zwei Ventile nur noch ein Ventilgehäuse, daß das überdruckventil und den Lastanzeiger enthält, zu warten braucht, falls eine solche Wartung überhaupt erforderlich ist. Bei Reparaturen ist lediglich der Ausbau dieses einen Gehäuses erforderlich. Mit dem Ausbau und der Reparatur dieser einen Vorrichtung werden praktisch beide Ventile gleichzeitig repariert oder ausgetauscht. Dadurch ist auch die Lagerhaltung einfacher, weil statt zwei verschiedene Ventile, nur noch ein Ventilblock oder eine Ventilpatrone am Lager bereitgehalten zu werden braucht. Insgesamt ist die Funktionssicherheit des Ausbaues durch Anwendung des erfindungsgemäßen Ventils wesentlich erhöht.

Weitere Ausführungsformen

Bei Ausgestaltung nach Anspruch 2 können die vom hydraulischen Druck innerhalb des Ausbauelementes hervorgerufenen Bewegungen des Absperrkörpers ggf. unmittelbar auf den Lastanzeiger übertragen werden, so daß sich eine einfache Konstruktion ergibt. Besondere Ubersetzungshebel oder komplizierte Getriebe entfallen.

Eine besonders einfache Ausführungsform beschreibt Anspruch 3, bei welcher das Überdruckventil im sogenannten Gegenstrom arbeitet, d. h» der Absperrkörper wird, proportional zum steigenden Druck feste^auf seinen Sitz gedrückt. Erst nach einem bestimmten Weg gegen ein Federelement wird der Absperrkörper gestoppt, während der Ventilsitz seinen Weg fortsetzen und damit den erforderlichen Spalt zum Abströmen der hydraulischen Druckflüssigkeit freigeben kann. Diese Lösung kommt mit besonders wenigen, leicht zu fertigenden Einzelteilen aus, so daß das kombinierte Überdruckventil

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mit Lastanzeiger auch unter den rauhen Betriebsbedingungen des untertägigen Grubenbetriebs über eine längere Einsatzdauer störungs- und wartungsfrei arbeitet.

Wird - wie in Anspruch 4 beschrieben - der Lastanzeiger mit dem Absperrkörper oder dem Ventilsitz unmittelbar gekuppelt, so ergibt sich eine verzögerungs- und spielfreie Übertragung der Bewegungen des Absperrkörpers je nach dem hydraulischen Druckflüssigkeitsdruck in dem betreffenden Ausbauelement auf den Lastanzeiger, wobei besonders eine Ausführungsform nach Anspruch 5 für die Praxis von großem Vorteil ist, da sie mechanische Koppelgestänge, Schraub- oder sonstige formschlüssige Verbindungen vollkommen vermeidet und die Kupplung zwischen Absperrkörper oder Ventilsitz und dem Lastanzeiger kraftschlüssig herstellt. Eine solche kraftschlüssige Kupplung arbeitet praktisch verschleißfrei und bedarf keinerlei"'V/artung. Demzufolge brauchen auch nach längerer Betriebsdauer keine Teile erneuert oder repariert zu werden.

Eine reibungsschlüssige Kupplung läßt sich in einfacher V/eise besonders bei Ausgestaltung nach Anspruch 6 verwirklichen, in-dem bei einem im Gegenstrom arbeitenden Überdruckventil der Ventilsitz als Koppelglied die Bewegungen des Absperrkörpers auf den Lastanzeiger überträgt.

Wird gemäß Anspruch 7 der Lastanzeiger koaxial zum Absperrkörper und zum Ventilsitz angeordnet, so wird hierdurch die Möglichkeit eröffnet, sämtliche beweglichen Teile des Überdruckventils und des Lastanzeigers in einem patronenförmigen Gehäuse sehr raumsparend unterzubringen.

In Anspruch 8 ist eine Ausführungsform erläutert, die sich für die Praxis als besonders vorteilhaft erwiesen hat.

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Die Ausführungsform nach Anspruch 9 besitzt u. a. den Vorteil, daß durch die axiale Verstellung des Widerlagers nicht nur der Ansprechdruck, bei dem der Absperrkörper von seinem Ventilsitz abhebt, verändert werden kann, sondern es wird durch die axiale Verstellung des Widerlagers gleichzeitig entsprechend dem für das Überdruckventil eingestellten Ansprechdruck auch die Anzeigebasis für den Lastanzeiger proportional zum eingestellten Druck verschoben, also ebenfalls eingestellt. Mithin lassen sich durch.die axiale Verstellung eines einzigen Widerlagers sowohl der Ansprechdruck des Überdruckventils als auch der Lastanzeiger entsprechend einstellen. Für beide Teile, also für Überdruckventil und Lastanzeiger ist nur eine gemeinsame Feder _;bei einer Ausführungsform der Erfindung erforderlich, so daß ein Überdruckventil gemäß der Erfindung wenige Einzelteile aufweist. .

In der Zeichnung ist die Erfindung - teils schematisch - an einem Ausführungsbeispiel veranschaulicht. Es zeigen:

Fig. 1 ein Überdruckventil mit Lastanzeiger gemäß der Erfindung im Längsschnitt, und zwar bei geschlossenem Absperrkörper und nicht in Funktion getretenem Lastanzeiger und

Fig. 2dasaus Fig. 1 ersichtliche Ventil, ebenfalls im Längsschnitt, wobei allerdings der Absperrkörper von seinem Ventilsitz abgehoben hat und der Lastan-. - zeiger nach auswärts verschoben worden ist.

Das aus der Zeichnung ersichtliche Überdruckventil mit Lastanzeiger eignet sich besonders zum Einsatz im untertägigen Steinkohlebergbau.

Mit dem Bezugszeichen 1 ist ein patronenförmiges Gehäuse bezeichnet, das über den größten Teil seiner Länge den

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gleichen zylindrischen Außendurchmesser aufweist. An dem einen Ende ist das Gehäuse 1 mit einem Anschlußstutzen 2 versehen, der mit einer nicht dargestellten Anschlußöffnung eines gleichfalls nicht gezeichneten hydraulischen Ausbau-· elementes, beispielsweise mit einem hydraulischen Grubenstempel, lösbar gekuppelt werden kann. Eine bei der dargestellten Ausführungsform als O-Ring ausgebildete Dichtung 3 sorgt dabei für eine flüssigkeitsdichte Verbindung. Im übrigen kann der Anschlußstutzen 2 in bekannter Weise ausgestaltet sein, also z. B. eine von Überdruckventilen oder Lastanzeigern her bekannte Ausgestaltung besitzen.

Wie die Zeichnung erkennen läßt, ist das Gehäuse 1 mit einem zentrischen. Anschlußkanal 4 versehen, der in eine zylindrische Ventilkammer 5 ausmündet, die zwei Teile mit unterschiedlichen Durchmessern aufweist. In der Ventilkammer 5 mit dem größeren Durchmesser ist ein an der Zylinderwandung 6 geführter Absperrkörper 7 axialverschieblich, also in Richtung X bzw. Y beweglich, angeordnet. Der Verschiebeweg in Richtung X wird durch eine Ringschulter 8 am Übergang zu dem im Durchmesser kleineren Teil der Ventilkammer 5 und in Richtung Y durch eine Ringschulter 9 begrenzt.

Der Absperrkörper 7 ist in Richtung Y, also im Schließsinne, durch eine Schließfeder 10 belastet, die sich einerseits unmittelbar gegen den Absperrkörper selbst und andererseits gegen eine Ringschulter 11 am Übergang zum Anschlußkanal 4 des Gehäuses 1 abstützt. Die Schließfeder 10 braucht nicht besonders stark bemessen zu sein, da sie lediglich sicherstellen soll, daß der Absperrkörper 7 in Richtung Y einem Ventilsitz 12 nachgeführt wird und mit einer, wenn auch geringen Kraft am Ventilsitz 12 anliegt. Das aus der Zeichnung ersichtliche Ventil arbeitet nämlich im sogenannten Gegenstromprinzip, so daß die erforderliche Schließkraft des Absperrkörpers 7 bis zu seinem Ansprechen, also seinem Abheben

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vom Ventilsitz 12^ durch den im Anschlußkanal 4 und damit in dem betreffenden hydraulischen Ausbauelement anstehenden hydraulischen Druck selbst aufgebracht wird.

Der Ventilsitz 12 ist ebenfalls in Richtung X bzw. Y verschieblich angeordnet. Dabei wird der Ventilsitz 12 durch einen Bund 13 des Gehäuses 1 geführt. In diesem Bund 13 ist eine Nut 14 eingearbeitet, in welcher bei der dargestellten Ausführungsform eine als O-Ring ausgebildete Dichtung 15 angeordnet ist, die auf der äußeren Zylindermantelfläche des Ventilsitzes 12 gleitet und diese druckflüssigkeitsdicht abdichtet.

Der Ventilsitz 12 ist zentrisch auf dem größten Teil seiner axialen Länge von einem Ablaufkanal 16 durchsetzt, der in Ablaufbohrungen 17 ausmündet, die quer zur Längsachse des Ventilsitzes 12 angeordnet sind und in einen Zylinderraum 18 münden, an den mehrere über den Umfang des Gehäuses 1 verteilt angeordnete Ausströmkanäle 19 bzw. 20 angeschlossen sind.

Die Zeichnung läßt noch erkennen, daß der Absperrkörper 7 einen koaxial zum Ablaufkanal 16 angeordneten konischen Dichtansatz 21 aufweist, der in der aus Fig. 1 ersichtlichen Dichtstellung zum Teil in den Ablaufkanal 16 eingreift und mit welchen der Absperrkörper 7 am Ventilsitz 12 druckflüssigkeitsdicht anliegt.

Im Zylinderraum 18 ist ein Lastanzeiger angeordnet, der bei der dargestellten Ausführungsform aus einem stangenförmigen Anzeigeteil 22 und einer damit materialmäßig einstückig verbundenen Schulter 23 besteht, mit welcher der Ventilsitz 12, und zwar mit einem balligen Ende 24,kraftschlüssig zusammenwirkt.

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Das Bezugszeichen 25 bezeichnet ein verstellbares Widerlager, das bei der dargestellten Ausführungsform als Schraubstopfen ausgebildet ist und in Richtung X bzw. Y verstellbar, d. h. mehr oder weniger weit in das Gehäuse 1 einschraubbar ist. Zwischen diesem Widerlager 25 und der Schulter 23 ist eine kräftige Druckfeder 26 angeordnet, die sich somit einerends an der Schulter 23 und andererends am Widerlager 25 abstützt.

Das stangenförmige Anzeigeteil 22 ist in einer Bohrung 27 des Widerlagers 25 gleitfähig gelagert, so daß das stangenförmige Anzeigeteil 22 in Richtung X bzw. Y in der Bohrung 27 hin- und herzugleiten vermag.

An dem freien, aus dem Widerlager 25 herausschiebbaren Ende des Anzeigeteils 22 sind bei der dargestellten Ausführungsform vier Teilstriche 28 angeordnet. Jeder Teilstrich bedeutet bei diesem Ausführungsbeispiel 110 bar. Die äußere Stirnfläche 29 des Widerlagers 25 bildet mithin die Ablesebasis für den L'astanzeiger.

Die Wirkungsweise der aus der Zeichnung ersichtlichen Ausführungsform ist folgende:

Solange der in dem betreffenden hydraulischen Ausbauelement herrschende Druckflüssigkeitsdruck unterhalb >3ines durch das Widerlager 25 eingestellten Ansprechdruck/des Überdruckventils liegt, " liegt der Absperrkörper 7 mit seinem Dichtansatz 21 druckflüssigkeitsdicht am Ventilsitz 12 an. Mit zunehmendem Druckflüssigkeitsdruck im Anschlußkanal 4, d. h. in dem betreffenden hydraulischen Ausbauelement, wird der Absperrkörper 7 in Richtung Y verschoben, was auch eine entsprechende Verschiebung des Ventilsitzes 12 gegen die Rückstellkraft der Druckfeder 26 zur Folge hat. Auch das stangenförmige Anzeigeteil 22 wird dabei mehr und mehr aus der Bohrung 27 herausgeschoben, so daß die Auflastung wie bei herkömmlichen Lastanzeigern abgelesen werden kann. Bei Erreichen des eingestellten Druckflüssigkeitsdruckes

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wird der Absperrkörper 7 an der Ringschulter 9 des Gehäuses 1 gestoppt. Bedingt durch die nun um die Fläche des Ablaufkanales 16 kleinere wirksame B'läche des Ventilsitzes 12 fährt dieser Ventilsitz 12 mit geringer Verzögerung in Richtung Y nach weiterem Anstieg des Druckflüssigkeitsdruckes in dem Änschlußkanal 4 weiter in Richtung Y und hebt vom Absperrkörper 7, d. h. von seinem Dichtansatz 21, ab. Damit kann die Druckflüssigkeit durch den nunmehr, zwischen Absperrkörper bzw. Dichtansatz und Ventilsitz freigegebenen Ririgspalt über den Ablauf kanal 16 und die

19 Ablauf bohrungen 17 sowie die Ausströmkanäle./20 nach außen abströmen, was eine entsprechende Druckabsenkung In dem betreffenden hydraulischen Ausbauelement zur Folge hat.

der
Die sich aus/Änderung der Flächenverhältnisse ergebende geringe Anzeigeungenauigkeit kann vernachlässigt werden.

Mit der Einstellung des Ansprechdruckes, bei welchem der Absperrkörper 7 mit seinem Dichtansatz 21 vom Ventilsitz 12 abhebt,wird gleichzeitig die Basis 29 der Anzeigemarkierungen 28 proportional zum eingestellten Ansprechdx'uck des Überdruckventils verschoben. Mit der Verstellung des Widerlagers 25 werden somit beide Ventile gleichzeitig, also sowohl das Überdruckventil 7, 12, als auch der Lastanzeiger 22, 23 auf den jeweils gewünschten neuen Ansprechdruck des Überdruckventils eingestellt und gleichzeitig die Ablesebasis des Lastanzeigers entsprechend dem neu eingestellten Druck verschoben.

Nach dem Abströmen einer gewissen Druckflüssigkeitsmenge, d. h. nach dem Absenken des Druckflüssigkeitsdruckes unter den eingestellten Ansprechdruck drückt die Feder 26 über die Schulter 23 den Ventilsitz 12 in Richtung"X, bis dieser zur:dichtenden Anlage an den Dichtansatz 21.gelangt und anschließend den Absperrkörper 7 in Richtung X gegen die Rückstellkraft der Feder 10 in eine z. B. mittlere Stellung zwischen den Ringschultern 8 und 9 verschiebt, was bedeutet,

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daß das Überdruckventil sich wieder in Dichtstellung befindet.

Die aus der Beschreibung, aus den Patentansprüchen sowie aus der Zeichnung ersichtlichen Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Erfindung wesentlich sein.

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Claims

Essen, den 11.4.1978 PZ 3121 THYSSEN INDUSTRIE AG Postfach 69 80 4300 Essen 1 Patentansprüche

1. Überdruckventil für hydraulische Ausbauelemente des untertägigen Grubenbetriebs, vornehmlich für den Steinkohlebergbau, mit einem gegen eine Rückstellkraft durch den Druckflüssigkeitsdruck verschieblichen Absperrkörper, der bis zum Erreichen eines vorbestimmten Druckflüssigkeitsdruckes dichtend an einem Ventilsitz anliegt und danach den Durchfluß zum Ablauf freigibt, dadurch gekennzeichnet, daß in dem gleichen den Absperrkörper (7) und den Ventilsitz (12) aufweisenden Gehäuse (1) auch ein Lastanzeiger (22, 23) angeordnet ist.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lastanzeiger (22, 23) dem Absperrkörper (7) zugeordnet und durch dessen Bewegungen betätigbar ist.

3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, das im Gegenstrom arbeitet, dadurch gekennzeichnet, daß der Lastanzeiger (22, 23) dem Ventilsitz (12) zugeordnet ist.

4. Ventil nach Anspruch T oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Lastanzeiger (22, 23) mit dem

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: ORIGINAL JNSRECTED

Absperrkörper (7) oder dem Ventilsitz (12) gekuppelt ist und die Bewegungen des Absperrkörpers (7) bzw. des Ventilsitzes (12) mitmacht und nach außen anzeigt.

5. Ventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung zwischen Absperrkörper (7) oder Ventilsitz (12) und dem Lastanzeiger (22, 23) kraftschlüssig ausgebildet ist.

6. Ventil nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der als Koppelglied dienende Ventilsitz (12) zwischen Absperrkörper (7) und Lastanzeiger (22, 23) verschieblich angeordnet ist.

7. Ventil nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Lastanzeiger "(22, 23) koaxial zum Absperrkörper (7) und zum Ventilsitz (12) angeordnet ist.

8. Ventil nach Anspruch 1 oder einem der folgenden,mit einem Lastanzeiger, der einen stangenförmigen, durch den Druckflüssigkeitsdruck im hydraulischen Ausbauelement mehr oder weniger weit aus einem Gehäuse herausschiebbaren Anzeigeteil aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Ventilsitz (12) mit einem balligen Ende (24) gegen eine Schulter (23) des Anzeigeteils (22) abstützt.

9- Ventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Schulter des stangenförmigen Anzeigeteils (22) und einem an dem dem Ventilsitz (12) abgekehrten Ende des Lastanzeigers angeordneten, am Gehäuse (1) axial verstellbar befestigten Widerlager (25) ein Druckfederelement (26) angeordnet ist und daß der stangenförmige Anzeigeteil (22) längsverschieblich in einer Durchgangsöffnung (27) angeordnet ist.

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