DE3631079A1 - Ruettelsteuerung fuer einen hydraulikzylinder - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Rüttelsteuerung für einen Hydraulikzylinder, dessen Kolbenraum über eine erste Hydraulikleitung mit einem ersten vorbestimmten Druck beaufschlagt wird.

Im untertägigen Bergbau werden Hydraulikzylinder für verschiedenste Zwecke eingesetzt. So werden beispiels­ weise bei Schildausbaugestellen sogenannte Vorpfänd­ kappen oder Schiebekappen wegsynchron mit dem an das Ausbaugestell angelenkten Förderer vorverlagert, um das im Zuge des fortschreitenden Abbaus freiliegende Hangende zu unterfangen und Leerräume zuzufahren. Da das Gewinnungsgerät, z. B. der Kohlehobel, sich nicht bis zur Ebene des Hangenden erstreckt, verbleibt häufig Oberkohle oder Restkohle am Hangenden. Diese Restkohle steht der Vorverlagerung der Schiebekappe entgegen. Die mit "normalem" Druck vorverlagerte Schiebekappe kann mit einer Reißleiste oder einem Lösekeil versehen sein, damit die Kappe im Verlauf ihrer Vorverlagerung die Restkohle lösen kann. Dies ist jedoch nur möglich, wenn die Restkohle nicht zu fest sitzt.

Ein anderes Anwendungsgebiet von Hydraulikzylindern ist das Verdichten von Füllmaterial, welches in den Versatzraum eingebracht wird. Es ist denkbar, mit Hilfe von Hydraulikzylindern das Material bis zu einem ge­ wissen Grad zu verdichten.

Wenn nun bei dem oben erläuterten Beispiel die Rest­ kohle sehr fest an dem Hangenden haftet, reicht der bei der Vorverlagerung der Schiebekappe auf den die Schiebekappe betätigenden Hydraulikzylinder einwirkende Druck unter Umständen nicht aus, die Restkohle zu lösen. In solchen Fällen war bislang der Einsatz von Handgerät unumgänglich. Gemäß einem Vorschlag der Anmelderin soll in solchen Fällen beispielsweise derart vorgegangen werden, daß der normalen Vorwärtsbewegung der Schiebe­ kappe eine Rüttelbewegung überlagert wird, d. h. eine durch Druckschwankungen im Hydraulikzylinder hervor­ gerufene wechselnde Be- und Entlastung der Schiebe­ kappe. Durch diese impulsartigen Druckerhöhungen soll die verbliebene Restkohle vom Hangenden gelöst werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Rüttelsteuerung für einen Hydraulikzylinder zu schaffen, die mit einfachen Mitteln impulsartige Druckschwankungen in dem Kolbenraum des Hydraulik­ zylinders zur Erzielung eines Rütteleffekts verursacht.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 an­ gegebenen Merkmale erzielt.

Die erfindungsgemäße Rüttelsteuerung besitzt als Haupt­ bestandteil ein 3/2-Wegeventil. In seiner Nullstellung verbindet das Ventil eine an die erste Hydrauliklei­ tung angeschlossene zweite Hydraulikleitung mit einem Rücklauf. Wenn der Kolbenraum des Hydraulikzylinders beaufschlagt wird, um die Kolbenstange auszufahren, stellt sich in der ersten Hydraulikleitung ein erster vorbestimmter Druck ein. Wenn nun die Bewegung der Kolbenstange gestoppt wird, weil das mit der Kolben­ stange verbundene Teil auf ein Hindernis trifft, er­ höht sich der Druck in der ersten Hydraulikleitung. Dieser erhöhte Druck gelangt über die erste Steuer­ leitung zu der ersten Steuerfläche des Rüttelventils. Wird ein bestimmter Grenzwert (zweiter vorbestimmter Druck) erreicht, so schaltet das Ventil um. Hierdurch wird die erste Hydraulikleitung mit der zweiten Hydrau­ likleitung verbunden. Da in der ersten Hydraulikleitung ein erhöhter Druck herrscht, wird dieser Druck schlag­ artig über die zweite Hydraulikleitung in den Kolben­ raum des Hydraulikzylinders eingeleitet. Diese impuls­ artige Druckerhöhung veranlaßt, daß die Kolbenstange mit kurzzeitig erhöhter Kraft gegen das Hindernis gedrückt wird.

Gleichzeitig wirkt der erhöhte Druck in der zweiten Hydraulikleitung über die zweite Steuerleitung auf die zweite Steuerfläche des Rüttelventils. Durch diesen erhöhten Druck wird das Rüttelventil wieder in seine Nullstellung gebracht. Damit wird wieder der Ausgangs­ zustand erreicht, und der gesamte Ablauf wird wieder­ holt.

In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung spannt eine verstellbare Druckfeder das Rüttelventil in die Nullstellung vor. Die Druckfeder wirkt also in die gleiche Richtung wie der auf die zweite Steuerfläche wirkende Druck. Durch Einstellen der Druckfeder läßt sich festlegen, bei welchem Druck das Rüttelventil umschaltet.

Wenn man in die zweite Steuerleitung eine verstellbare Drossel einfügt, läßt sich durch entsprechende Ein­ stellung der Drossel eine mehr oder weniger hohe Fre­ quenz und damit eine mehr oder weniger ausgeprägte Druckspitze in dem Kolbenraum des Hydraulikzylinders erreichen. Die Drossel bewirkt nämlich nach dem Ver­ binden der ersten Hydraulikleitung mit der zweiten Hydraulikleitung und mithin der zweiten Steuerleitung, daß der auf die zweite Steuerfläche wirkende Druck sowohl beim Aufbau als auch beim Abbau verzögert wird. Das zeitliche Verhalten des Rüttelventils beim Um­ schalten läßt sich auch dadurch beeinflussen, daß die erste und die zweite Steuerfläche unterschiedlich groß gewählt sind.

Grundsätzlich läßt sich die erfindungsgemäße Rüttel­ steuerung bei einfach wirkenden und bei doppelt wirken­ den Zylindern einsetzen. Vorzugsweise ist jedoch der Hydraulikzylinder ein doppelt wirkender Zylinder, an dessen Kolbenraum die erste Hydraulikleitung und an dessen Ringraum eine dritte Hydraulikleitung angeschlos­ sen ist, wobei insbesondere in die erste Hydrauliklei­ tung ein entsperrbares Rückschlagventil eingefügt ist, das über eine dritte Steuerleitung an die dritte Hydraulikleitung angeschlossen ist. Das entsperrbare Rückschlagventil verhindert, daß sich während des Rüttelvorgangs der Druck im Kolbenraum in die erste Hydraulikleitung hinein abbaut. Wird der Ringraum be­ aufschlagt, so wird das entsperrbare Rückschlagventil über die mit der dritten Hydraulikleitung verbundene Steuerleitung entsperrt, so daß sich der Druck aus dem Kolbenraum des Hydraulikzylinders entspannen kann.

Oben wurden einige Anwendungsgebiete von Hydraulik­ zylindern angesprochen. Insbesondere sieht die Erfin­ dung vor, daß die Rüttelsteuerung Bestandteil einer Rütteleinrichtung zum Lösen der am Hangenden haftenden Restkohle mit Hilfe der Schiebekappe eines Ausbau­ gestells ist, wozu die Rüttelsteuerung in die Gleich­ laufsteuerung des Ausbaugestells eingegliedert ist, welche die Schiebekappe wegsynchron mit dem Förderer vorverlagert. Alternativ kann die Rüttelsteuerung auch in Verbindung mit einem Hydraulikzylinder verwendet werden, der zum Verdichten des in den Versatzraum ein­ gebrachten Materials dient. Weitere Anwendungsgebiete sind denkbar.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausfüh­ rungsbeispiels näher erläutert. Die einzige Figur zeigt einen Hydraulik-Schaltplan einer Rütteleinrichtung.

Die in der Figur gezeigte Rütteleinrichtung wirkt auf einen doppeltwirkenden Zylinder 1, dessen Kolbenstange 2 die Schiebekappe eines hier nicht gezeigten Schild­ ausbaugestells verschiebt. Diese Verschiebung erfolgt im Gleichlauf mit der Vorverlagerung des Strebförderers.

Die Gleichlaufsteuereinrichtung ist hier nicht im ein­ zelnen dargestellt,sondern nur durch das Symbol S ge­ kennzeichnet. Sie wirkt auf zwei Hydraulikleitungen 3 und 4, von denen die Leitung 3 mit dem Kolbenraum 5 und die Leitung 4 mit dem Ringraum 6 des Zylinders 1 verbunden ist. Durch Beaufschlagen des Ringraums 6 mit unter Druck stehendem Fluid wird die Schiebekappe mit Hilfe der Kolbenstange 2 zurückgezogen. Wird der Kol­ benraum 5 über die Leitung 3 mit unter Druck stehendem Fluid beaufschlagt, schiebt der Kolben 2 die Schiebe­ kappe auf den Kohlestoß zu. Dabei stellt sich in der Leitung 3 ein bestimmter Druck ein.

Wenn die Vorderkante der Kappe nun auf ein Hindernis stößt, welches z. B. aus am Hangenden verbliebender Restkohle besteht, bleibt die Kolbenstange 2 stehen, wenn die Restkohle nicht durch die mit "normaler" Kraft vorwärts bewegte Kappe abgestoßen wird. Dabei steigt der Druck in der Leitung 3 zwangsläufig an.

Ein als 3/2-Wegeventil ausgebildetes Rüttelventil 7 einer Rüttelsteuerung 8 besitzt eine erste, größere Steuerfläche 7 a und eine zweite, kleinere Steuerfläche 7 b. Eine verstellbare Druckfeder spannt das Rüttel­ ventil 7 in die in der Figur dargestellte Nullstellung vor. Bei normalem Druck der Leitung 3 während der Vor­ wärtsbewegung der Kolbenstange 2 reicht der über die Steuerleitung 10 auf die Steuerfläche wirkende Druck nicht aus, das Rüttelventil gegen die Kraft der Druck­ feder 9 umzuschalten. Bei dem erhöhten Druck in der Leitung 3 jedoch, verursacht durch die die Kolbenstange 2 anhaltende Restkohle, wird bei Erreichen eines mit Hilfe der verstellbaren Druckfeder 9 eingestellten Grenzwerts das Rüttelventil 7 schlagartig unter Zu­ sammenpressen der Feder 9 geöffnet. Dadurch gelangt der erhöhte Druck in der mit der Leitung 3 verbundenen Zweigleitung 11 über das Rüttelventil 7, eine Leitung 12 und ein Rückschlagventil 13 schlagartig in den Kolbenraum 5 des Zylinders 1. Dieser erhöhte Druckim­ puls bewirkt, daß die als beispielsweise Reißleiste ausgebildete Vorderkante der Schiebekappe mit erhöhter Kraft zwischen die am Hangenden verbliebene Restkohle und das Gebirge drückt.

Der erhöhte Druck in der Leitung 12 wirkt außerdem über eine eine Drossel 14 enthaltende Steuerleitung 15 auf die Steuerfläche 7 b des Rüttelventils 7. Dieser Druck reicht zusammen mit dem durch die Druckfeder 9 verursachten Druck aus, das Rüttelventil 7 zurückzu­ stellen, so daß die Leitung 12 wieder mit dem Rück­ lauftank T verbunden ist, ebenso wie die Steuerleitung 15, letztere jedoch mit einer durch die Drossel 14 verursachten Zeitverzögerung.

Wenn nun das Hindernis noch vorhanden ist, herrschen wieder die oben beschriebenen Zustände, und der ge­ schilderte Vorgang wiederholt sich mit einer durch die Drossel 14 einstellbaren Frequenz. Die Vorderkante der Schiebekappe beaufschlagt die Restkohle an der Be­ rührungsstelle also mit abwechselnd hohem und niedri­ gem Druck, also impulsartig. Dadurch kann die Restkohle gelöst werden.

Eine Steuerleitung 16 verbindet die Leitung 4 mit einem entsperrbaren Rückschlagventil 17, welches verhindert, daß sich der Druck im Kolbenraum 5 in die Leitung 3 abbaut, während der Rüttelvorgang stattfindet. Im Handbetrieb wird die Kolbenstange 2 durch Druckbeauf­ schlagung des Ringraums 6 über die Leitung 4 zurück­ gezogen. Das Entsperren des Rückschlagventils 17 über die Steuerleitung 16 gestattet das Entspannen des im Kolbenraum 5 herrschenden Drucks in die Leitung 3.

Man kann sich vorstellen, daß der Hydraulikzylinder 1 anders als bei dem oben beschriebenen speziellen Aus­ führungsbeispiel für andere Zwecke eingesetzt wird, beispielsweise zum Verdichten des in den Versatzraum eingebrachten Materials. Zum Verdichten des Materials wird mit der Kolbenstange 2 z. B. ein Preßstempel oder dergleichen verbunden. Über die erste Hydraulikleitung 3 wird ein bestimmter Druck auf den Kolbenraum ge­ geben. Die Rütteleinrichtung arbeitet dann in der oben beschriebenen Weise.

Claims (7)

1. Rüttelsteuerung für einen Hydraulikzylinder, dessen Kolbenraum (5) über eine erste Hydraulikleitung (3) mit einem ersten vorbestimmten Druck beaufschlagt wird, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• a) ein als 3/2-Wegeventil ausgebildetes Rüttelventil (7) verbindet eine über ein Rückschlagventil (13) an die erste Hydraulikleitung (3) angeschlossene zweite Hydraulikleitung (12) mit einem Rücklauf (T), wenn es seine Nullstellung einnimmt;
• b) von der ersten Hydraulikleitung (3) führt eine erste Steuerleitung (10) zu einer ersten Steuer­ fläche (7 a) des Rüttelventils (7);
• c) von der zweiten Hydraulikleitung (12) führt eine zweite Steuerleitung (15) zu einer zweiten Steuer­ fläche (7 b) des Rüttelventils; und
• d) das Rüttelventil ist derart ausgebildet, daß es, wenn der Druck in der ersten Hydraulikleitung (3) einen zweiten vorbestimmten Druck, der größer als der erste vorbestimmte Druck ist, erreicht, um­ schaltet und die erste Hydraulikleitung (3) mit der zweiten Hydraulikleitung (12) verbindet.

2. Rüttelsteuerung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß eine verstellbare Druckfeder (9) das Rüttelventil (7) in die Nullstellung vorspannt.

3. Rüttelsteuerung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in die zweite Steuerleitung (15) eine verstellbare Drossel (14) ein­ gefügt ist.

4. Rüttelsteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Steuerfläche (7 a, 7 b) des Rüttelventils (7) unterschiedlich groß sind.

5. Rüttelsteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Hydraulikzylinder (1) ein doppeltwirkender Zylinder ist, an dessen Kolbenraum (5) die erste Hydraulik­ leitung (3), und an dessen Ringraum (6) eine dritte Hydraulikleitung (4) angeschlossen ist.

6. Rüttelsteuerung nach Anspruch 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in die erste Hydraulik­ leitung (3) ein entsperrbares Rückschlagventil (17) eingefügt ist, das über eine dritte Steuerleitung (16) an die dritte Hydraulikleitung (4) angeschlossen ist.

7. Rüttelsteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie Be­ standteil einer Rütteleinrichtung zum Lösen der am Hangenden haftenden Restkohle mit Hilfe der Schiebe­ kappe eines Ausbaugestells ist, wozu die Rüttelsteuerung in die Gleichlaufsteuerung eines Ausbaugestells ein­ gegliedert ist, welche die Schiebekappe wegsynchron mit dem Förderer vorverlagert.