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Beschreibung
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Die Erfindung betrifft eine Steuerung für einen hydraulischen Stempel
gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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Aus der OS 28 30 510 ist ein Verfahren zum Steuern des Setzdruckes
der hydraulischen Stempel von Schreitausbau bekannt, mit dem erreicht werden soll,
daß der Setzdruck dem zinstelldruck entspricht. Mit Hilfe dieses Verfahrens sollen
die Stempel bereits beim Setzen die durch das Druckbegrenzungsventil vorgegebene,
größtmögliche Last aufnehmen, um das Hangende durch eine gleichmäßige Unterstützung
besser beherrschen zu können. Hierzu wird das Druckbegrenzungsvent während des Setzvorganges
durch ein vom Stempelsetzventil im Nebenschluß beaufschlagbares, druckgesteuertes
2/2 Wege-Sperrventil vom Druckraum des Stempels getrennt und nach beendetem Setzvorgang
wieder mit dem Stempeldruckraum verbun(Ien.
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Auf diese Weise soll das Durchströmen der Druckbegrenzungsventile
während des Setzvorganges durch einen über dem EinsL(iidruck liegenden Druck in
der Hochdruck-Leitung vermieden werden. Der Einstelldruck von Druckbegrenzungsventilen
varSierl jedoch in einem gewissen Streubereich. Folglich werden die jenigen Stempel,
deren Druckbegrenzungsventile relativ niedrig eingestellt sind, während des Setzens
einen zu hohen Druck aufnehmen und beim Wiedereinschalten der Druckbegrenzungsventile
nach beendigtem Setzvorgang Druckflüssigkeit abströmen.
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Andererseits werden die Stempel mit zu hoch eingestellten Druckbegrenzungsventilen
nicht den eingestellten Druck erreichen.
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Um das Abströmen von Druckflüssigkeit nach dem Setzen zu vermeiden,
sollten daher die Stempel mit einem unterhalb d mittleren Einstelldruckes liegenden
Druck gesetzt werden. Bei dem vorgeschlagenen Verfahren wird vorausgesetzt, daß
der Druck in der Hochdruckleitung konstant ist und daß das Setz ventil so lange
geöffnet bleibt, bis der Stempel voll aufgclastet ist. Diese Voraussetzungen sind
jedoch in einem laufenden Abbaubetrieb kaum erfüllbar. Im Druckversorgungsnetz einer
Schreitausbauausrüstung
treten häufig erhebliche Druckschwankungen auf, weil daran eine Vielzahl von Druckmittelverbrauchern
angeschlossen ist, von denen häufig mehrere gleichzeitig betätigt werden. Auch ist
damit zu rechnen, daß nicht alle Setzventile von der Bedienungsmannschaft so lange
in Öffnungsstellung gehalten werden, bis die Stempel den vollen Einstelldruck aufgenommen
haben.
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Mit der Patentanmeldung P 30 12 299.7 ist bereits eine automatische
Stempelsteuerung vorgeschlagen worden, mit der die Stempel unabhängig von Druckschwankungen
in der Hochdruck-Leitung und der Betätigungsdauer des Stempelsetzventils durch den
Bedienungsmann mit der vorgeschriebenen Setzlast gesetzt werden können. Durch ein
im Nebenschluß in die Stempelsetzleitung eingeschaltetes Stempel-Nachsetzgerät wird
ein manuell und druckgesteuert betätigbares Setzventil nach dem Aufbau eines vorgegebenen
Mindestsetzdruckes im Druckraum des Stempels so lange selbsttätig in öffnungsstellung
gehalten, bis der vorgegebene Setzdruck erreicht ist. Das an den Druckraum des Stempels
angeschlossene Druckbegrenzungsventil kann jedoch durchströmen, wenn der Druck in
der Hochdruckleitung bis an den Einstelldruck der Druckbegrenzungsventile hochgefahren
wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steuerung für hydraulische
Stempel so auszubilden, daß jeder Stempel unabhängig von der Betätigungsdauer des
Setzventils genau mit den Einstelldruck des ihm zugeordneten Druckbegrenzungsventils
gesetzt werden kann.
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Diese Aufgabe wird mit den im Kennzeichen des Hauptanspruches angegebenen
Mitteln gelöst. Die vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist Gegenstand der
Unteransprüche.
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Bei der erfindungsgemäßen Stempelsteuerung wird der Setzvorgang jedes
Stempels über das ihm zugeordnete Druckbegrenzungsventil geregelt. Der Druckraum
des Stempels bleibt unabhängig von
der Betätigungsdauer des Setzventils
so lange mit der Hoch druckleitung verbunden, bis der eingestellte Druck am Druckbegrenzungsventil
erreicht ist und der Stempel den größtmölichen Druck aufgenommen hat. Mit dem Setzventil
wird ein hydraulischer Schaltkreis beaufschlagt, der in hydraulischer Selbsthaltefunktion
so lange geöffnet bleibt, bis die AbschaLtu<l durch überströmende Flüssigkeit
aus dem Druckbegrenzungsventil erfolgt. Hierzu genügt bereits eine geringe Flüssigkeitsmentle,
die bei einem kurzzeitigen Öffnen aus dem Druckbegrenzungsventi1 austritt. Durch
einen hoch eingestellten Pumpendruck, der über dem Einstelldruck der Druckbegrenzungsventile
liegt, ist die Gewähr gegeben, daß alle Stempel einer Strebausrüstung mit dem größtmöglichen
Druck gesetzt werden. Die erfindungsgernäße Stempelsteuerung arbeitet selbsttätig
und unabhängig von zeitweiligen Druckschwankungen in der Hochdruck-Leitung. Aus
Sicherheitsgründen kann die Steuerung so eingestellt werden, daß das selbsttätige
Nachsetzen der Stempel auf den vollen Einstelldruck erst dann einsetzt, wenn die
Stempel bereits eint gewisse Mindestlast von beispielsweise 200 bar aufqenommefl
haben. Dadurch wird vermieden, daß die Stempel unkontrollierL ausfahren und daß
durch den Nachsetzvorgang Steinfall aus dem Hangenden verursacht wird. Der eingeleitete
Setzvorgang kann durch kurzzeitige Betätigung des Raubventils unmittelbar abcgeschaltet
werden.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung weiter erläutert.
Es zeigen Fig. 1 ein Schaltschema von der Stempelsteuerung im drucklosen Zustand,
Fig. 2 ein Schaltschema von der Stempelsteuerung während des selbsttätigen Setzens,
Fig. 3 ein Schaltschema von der Stempelsteuerung während des Raubens.
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Die Stempelsteuerung ist an eine Hochdruck-Leitung P anqeschlossen,
die von einer nicht dargestellten Pumpenstation mit
einem relativ
hohen Druck von beispielsweise 400 bar gespeist wird. Die nachfolgend zu beschreibenden
Ventile der Steuerung sind weiterhin an eine zur Pumpenstation zurückführende Rücklaufleitung
R angeschlossen.
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Der Setzvorgang des Stempels 1 wird mit einem 3/2 Wege-Setzventil
2 ausgelöst, das mit einem 3/2 Wege-Raubventil 3; eine Baueinheit bildet. Beide
Ventile 2 und 3 werden wechselweise entweder hydraulisch vorgesteuert oder mit einem
gemeinsamen Steuerhebel in sogenannter Totmann-Steuerung von Hand betätigt. Von
dem Setzventil 2 führt eine Setzleitung 4 zu einem von zwei parallel angeordneten
Schaltkolben eines druckgesteuerten 3/2 Wege-Füllventils 5, an dem eine sich dreifach
verzweigende Füll-Leitung 6 angeschlossen ist. Über den Abzweig 6a der Füll-Leitung
6 wird Druckflüssigkeit aus der Hochdruck-Leitung P zum Druckraum des Stempels 1
zugeführt, der durch ein in der Füll-Leitung 6 befindliches, hydraulisch entsperrbares
Rückschlagventil 7 abgesichert ist. Der Abzweig 6b führt zu einem Anschluß eines
mit zwei Schaltkolben versehenen 3/2 Wege-Abschaltventil 8. Mit dem Abzweig 6c wird
der Schaltkolben eines druckgesteuerten 2/2 Wege-Sperrventil 9 beaufschlagt.
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Der Druckraum des Stempels 1 ist durch ein Druckbegrenzungsventil
10 abgesichert. Der Überlauf vom Druckbegrenzungsventil 10 mündet in die Ablaufleitung
11, die sich mit 11a zu einem der beiden Schaltkolben des Abschaltventils 8 und
mit 11b zum Eingang des Absperrventils 9 verzweigt. Der Abgang des Absperrventils
9 ist an die Rücklauf-Leitung R angeschlossen. Der zweite Schaltkolben des Füllventils
5 ist über eine Steuerleitung 12 mit dem Abschaltventil 8 verbunden. Er ist so beschaffen,
daß er das Füllventil 5 erst dann in Schaltstellung bringt, wenn er mit einem bestimmten
Mindestdruck von beispielsweise 200 bar beaufschlagt wird. Vom Raubventil 3 führt
eine sich verzweigende Raubleitung 13 mit 13a zum Ringraum des Stempels 1, mit 13b
zum Entsperrkolben des Rückschlagventils 7 und mit 13c zum zweiten Schaltkolben
des Abschaltventils 8.
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Bei der in Fig. 1 dargestellten Steuerung in drucklosem Zustand kann
der Stempel 1 gesetzt sein, weil der Druckraum durch das
Rückschlagventil
7 und das Druckbegrenzungsventil 10 abgesichert ist . Die Mehrwegeventile 2, 3,
5 und 9 sind zur Rücklaufleitung R geöffnet. Die Steuerleitung 12 ist über das zum
Füllventil 5 geöffnete Abschaltventil 8 ebenfalls drucklos. Der in Fig. 2 dargestellte
Setzvorgang wird durch die Betätigung des Setzventils 2 ausgelöst. Durch das geöffnete
Setzventil 2 wird der erste Schaltkolben des Füllventils 5 über die Setzleitung
4 mit einem Druckimpuls aus der Hochdruck-Leitung P beaufschlagt. Das Füllventil
5 wird zur Hochdruck-Leitung P geöffnet und Druckflüssigkeit strömt über die Füll-Leitung
6 bzw. 6a durch das sich öffnende Rückschlagventil 7 in den Druckraum des Stempels
1. Die beim Setzen aus dem Ri11(3-raum des Stempels 1 verdrängte Flüssigkeit gelangt
über die Leitungen 13 durch das Raubventil 3 in die Rücklaufleitung R.
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Während des Setzvorganges verzweigt sich die Druckflüssigkeil weiter
über die Leitung 6b durch das geöffnete Abschaltventil 8 in die Steuerleitung 12
zum zweiten Schaltkolben des Füllventils 5 und über die Leitung 6c zum Schaltkolben
des Sperrventils 9. Dieses schaltet in die Schließstellung und trennt den in die
Leitung 11 abgegebenen Überlauf des Druckberenzuni;-ventils 10 von der Rücklauf-Leitung
R. Der zweite Schaltko1be des Füllventils 5 spricht jedoch erst an, wenn im Druckraum
des Stempels 1 und in dem Leitungssystem 6 und 12 der vorgegebene Mindestdruck von
beispielsweise 200 bar erreicht ist.
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Das Füllventil 5 wird dann selbsttätig von dem zweiten Schaltkolben
in Öffnungsstellung gehalten, so daß der Setzvorgang auch dann fortgesetzt wird,
wenn das Setzventil 2 zwischenzeillich wieder geschlossen wird. Während der Mindestsetzdruck
im Druckraum des Stempels bereits nach relativ kurzer Betätigufl(1s3-dauer des Setzventils
2 aufgebaut ist, benötigt die weitere Auflastung des Stempels auf den Einstelldruck
von beispielsweise 370 bar meist längere Zeit, weil der Druck in der Mochdruck-Leitung
P in einem laufenden Abbaubetrieb infolge gleichzeitiger Druckentnahme an mehreren
Arbeitszylindern oft erl1ehlich absinkt und sich erst allmählich wieder auf die
volle Druckhöhe aufbaut.
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Sobald der am Druckbegrenzungsventil 10 des Stempels 1 eingestellte
Druck erreicht ist, beginnt Druckflüssigkeit aus dem Druckraum des Stempels 1 über
das sich öffnende Druckbegrenzungsventil 10 in die Leitung 11 abzufließen.
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Da das Sperrventil 9 geschlossen ist, gelangt die ablaufende Flüssigkeit
über die Leitung 11a auf den ersten Schaltkolben des Absperrventils 8. Mit dem dabei
ausgelösten Schaltvorgang wird die Steuerleitung 12 zur Rücklauf-Leitung R geöffnet.
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Dadurch wird der zweite Schaltkolben des Füllventils 5 entlastet,
so daß dieses in die Schließstellung zurückgeht und das Leitungssystem 6 ebenfalls
zur Rücklauf-Leitung R öffnet.
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Hiermit ist der Setzvorgang beendet. Zum Abschalten der Steuerleitung
12 genügen sehr kleine Querschnitte und eine entsprechend geringe Flüssigkeitsmenge,
die bei einem kurzzeitigen Öffnen der Druckbegrenzungsventils5aus dem Druckraum
des Stempels 1 abfließt. Mit der Entlastung der Leitung 6c schaltet das Sperrventil
9 in die Öffnungsstellung un verbindet die Leitung 11b vom Druckbegrenzungsventil
10 zur Rücklauf-Leitung R. Bei weiterer Auflastung des Stempels infolge Gebirgsdruckes
fließt nun die am Druckbegrenzungsventil 10 abströmende Flüssigkeit in die Rücklauf-Leitung
R Der in Fig. 3 dargestellte Raubvorgang wird mit dem Raubventil 3 ausgelöst. Die
Leitung 13 wird mit der Hochdruck-Leitung P verbunden. Die einströmende Druckflüssigkeit
wird über die Abzweige 13a zum Ringraum des Stempels 1, über 13b zum Entsperren
des Rückschlagventils 7 und über 13c auf den zweiten Schaltkolben vom Abschaltventil
8 geleitet, wodurch die beiden Ventile 7 und 8 zur Rücklauf-Leitung R geöffnet werden.
Die beim Einrauben des Stempels 1 aus dem Druckraum verdrängte Flüssigkeit fließt
durch die Leitung 6a über das Rückschlagventil 7 und das Füllventil 5 zur Rücklauf-Leitung
R ab.
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Der selbsttätige Setzvorgang kann notfalls durch einen kurzen Raubimpuls
unterbrochen werden. Durch die Beaufschlagung des
an die Leitung
13c angeschlossenen Schaltkolben des Abschaitventils 8 wird die den Setzvorgang
in Tätigkeit setzende Steuerleitung 12 mit der Rücklauf-Leitung R verbunden, so
daß das Füllventil 5 in die Schließstellung geht, in der die Füll-Leitung 6 zur
Rücklauf-Leitung R geöffnet ist.
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