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Dokumentenidentifikation DE3631079C2 04.08.1988
Titel Rüttelsteuerung für einen Hydraulikzylinder
Anmelder Bochumer Eisenhütte Heintzmann GmbH & Co KG, 4630 Bochum, DE
Erfinder Block, Siegmar, 4300 Essen, DE
Vertreter Andrejewski, W., Dipl.-Phys. Dr.rer.nat.; Honke, M., Dipl.-Ing. Dr.-Ing.; Masch, K., Dipl.-Phys. Dr.rer.nat., Pat.-Anwälte, 4300 Essen
DE-Anmeldedatum 12.09.1986
DE-Aktenzeichen 3631079
Offenlegungstag 24.03.1988
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 04.08.1988
Veröffentlichungstag im Patentblatt 04.08.1988
IPC-Hauptklasse F15B 21/12
IPC-Nebenklasse E21D 23/03   E21F 15/00   
Zusammenfassung Um z. B. vom Hangenden die beim Abbau haftengebliebene Oberkohle durch die sich vorwärts bewegende Schiebekappe des Ausbaugestells zu lösen, soll die Schiebekappe im Zuge ihrer Vorwärtsbewegung festhaftende Oberkohle losrütteln, d. h. es sollen impulsartige Druckbeaufschlagungen der Schiebekappe durch den Hydraulikzylinder erfolgen. Für die Vorwärtsbewegung der Kappe wird der Kolbenraum des Hydraulikzylinders über eine erste Hydraulikleitung mit einem ersten vorbestimmten Druck beaufschlagt. Ein 3/2-Wegeventil (7) verbindet eine über ein Rückschlagventil (13) an die erste Leitung (3) angeschlossene zweite Hydraulikleitung (12) mit einem Rücklauf (T) in der Nullstellung des Ventils. Von der ersten Leitung führt eine erste Steuerleitung (10) zu einer ersten Steuerfläche (7a), und von der zweiten Leitung (12) führt eine zweite Steuerleitung (15) zu einer zweiten Steuerfläche (7b) des Rüttelventils. Steht dem Kolben des Hydraulikzylinders ein Hindernis entgegen, erhöht sich der Druck in der ersten Hydraulikleitung auf einen Wert, der einen bestimmten Grenzwert übersteigt. Dieser auf die erste Steuerfläche des Ventils wirkende Druck schaltet das Ventil um, so daß der hohe Druck der ersten Leitung über das Ventil und die zweite Leitung schlagartig in dem Kolbenraum wirksam wird. Über die zweite Steuerleitung stellt dieser Druck dann nach einer gewissen Zeit das Ventil wieder zurück.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Rüttelsteuerung für einen Hydraulikzylinder nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Im untertägigen Bergbau werden Hydraulikzylinder für verschiedenste Zwecke eingesetzt. So werden beispielsweise bei Schildausbaugestellen sogenannte Vorpfändkappen 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 gewissen Grad zu verdichten.

Wenn nun bei dem oben erläuterten Beispiel die Restkohle 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 Schiebekappe eine Rüttelbewegung überlagert wird, d.h. eine durch Druckschwankungen im Hydraulikzylinder hervorgerufene wechselnde Be- und Entlastung der Schiebekappe. Durch diese impulsartigen Druckerhöhungen soll die verbliebene Restkohle vom Hangenden gelöst werden.

In Übereinstimmung mit dem Oberbegriff des patentanspruchs 1 zeigt die DE-OS 23 09 407 eine Rüttelsteuerung, bei der in die erste Hydraulikleitung ein Umlaufmotor eingefügt ist, der mit einem Verteiler gekoppelt ist. Durch das Drehen des Umlaufmotors wird das Umschalten des Rüttelventils gesteuert.

Abgesehen von dem relativ hohen Aufwand, der durch den Umlaufmotor bedingt wird, ist auch die Ansteuerung des Motors relativ kompliziert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Rüttelsteuerung für einen Hydraulikzylinder der eingangs genannten Art zu schaffen, die mit einfachen Mitteln impulsartige Druckschwankungen in dem Kolbenraum des Hydraulikzylinders zur Erzielung eines Rütteleffekts verursacht, wobei die Betätigung des Rüttelventils abhängig von bestimmten Druckverhältnissen innerhalb der Steuerung erfolgt.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen kennzeichnenden Merkmale gelöst.

In der erfindungsgemäßen Rüttelsteuerung verbindet das 3/2-Wegeventil in seiner Nullstellung eine an die erste Hydraulikleitung 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 Kolbenstange verbundene Teil auf ein Hindernis trifft, erhöht sich der Druck in der ersten Hydraulikleitung. Dieser erhöhte Druck gelangt über die erste Steuerleitung 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 Hydraulikleitung verbunden. Da in der ersten Hydraulikleitung ein erhöhter Druck herrscht, wird dieser Druck schlagartig über die zweite Hydraulikleitung in den Kolbenraum des Hydraulikzylinders eingeleitet. Diese impulsartige 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 Ausgangszustand erreicht, und der gesamte Ablauf wird wiederholt.

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 Einstellung der Drossel eine mehr oder weniger hohe Frequenz und damit eine mehr oder weniger ausgeprägte Druckspitze in dem Kolbenraum des Hydraulikzylinders erreichen. Die Drossel bewirkt nämlich nach dem Verbinden 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 Umschalten läßt sich auch dadurch beeinflussen, daß die erste und die zweite Steuerfläche unterschiedlich groß gewählt sind.

Grundsätzlich läßt sich die erfindungsgemäße Rüttelsteuerung bei einfach wirkenden und bei doppelt wirkenden Zylindern einsetzen. Wenn der Hydraulikzylinder ein doppelt wirkender Zylinder ist, an dessen Kolbenraum die erste Hydraulikleitung und an dessen Ringraum eine dritte Hydraulikleitung angeschlossen ist, wobei in die erste Hydraulikleitung ein Rückschlagventil eingefügt ist, so ist letzteres entsperrbar über eine dritte Steuerleitung an die dritte Hydraulikleitung angeschlossen. Das entsperrbare Rückschlagventil verhindert, daß sich während des Rüttelvorgangs der Druck im Kolbenraum in die erste Hydraulikleitung hinein abbaut. Wird der Ringraum beaufschlagt, 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.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels 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 Schildausbaugestells verschiebt. Diese Verschiebung erfolgt im Gleichlauf mit der Vorverlagerung des Strebförderers.

Die Gleichlaufsteuereinrichtung ist hier nicht im einzelnen dargestellt, sondern nur durch das Symbol S gekennzeichnet. 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 Kolbenraum 5 über die Leitung 3 mit unter Druck stehendem Fluid beaufschlagt, schiebt der Kolben 2 die Schiebekappe 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 dem 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 7a und eine zweite, kleinere Steuerfläche 7b. Eine verstellbare Druckfeder spannt das Rüttelventil 7 in die in der Figur dargestellte Nullstellung vor. Bei normalem Druck der Leitung 3 während der Vorwärtsbewegung der Kolbenstange 2 reicht der über die Steuerleitung 10 auf die Steuerfläche wirkende Druck nicht aus, das Rüttelventil gegen die Kraft der Druckfeder 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 Zusammenpressen 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 Druckimpuls 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 7b des Rüttelventils 7. Dieser Druck reicht zusammen mit dem durch die Druckfeder 9 verursachten Druck aus, das Rüttelventil 7 zurückzustellen, so daß die Leitung 12 wieder mit dem Rücklauftank 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 geschilderte Vorgang wiederholt sich mit einer durch die Drossel 14 einstellbaren Frequenz. Die Vorderkante der Schiebekappe beaufschlagt die Restkohle an der Berührungsstelle also mit abwechselnd hohem und niedrigem 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 Druckbeaufschlagung des Ringraums 6 über die Leitung 4 zurückgezogen. Das Entsperren des Rückschlagventils 17 über die Steuerleitung 16 gestattet das Entspannen des im Kolbenraum 5 herrschenden Drucks in die Leitung 3.

Es wurden oben einige Anwendungsgebiete von Hydraulikzylindern angesprochen. Insbesondere sieht die Erfindung vor, daß die Rüttelsteuerung Bestandteil einer Rütteleinrichtung zum Lösen der am Hangenden haftenden Restkohle mit Hilfe der Schiebekappe eines Ausbaugestells ist, wozu die Rüttelsteuerung in die Gleichlaufsteuerung des Ausbaugestells eingegliedert ist, welche die Schiebekappe wegsynchron mit dem Förderer vorverlagert.

Man kann sich vorstellen, daß der Hydraulikzylinder 1 anders als bei dem oben beschriebenen speziellen Ausführungsbeispiel 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 gegeben. Die Rütteleinrichtung arbeitet dann in der oben beschriebenen Weise.


Anspruch[de]
  1. 1. Rüttelsteuerung für einen Hydraulikzylinder, dessen Kolbenraum (5) über eine erste Hydraulikleitung (3) mit einem ersten vorbestimmten Druck beaufschlagbar ist, mit einem als 3/2-Wegeventil ausgebildeten Rüttelventil (7), das eine an die erste Hydraulikleitung (3) angeschlossene zweite Hydraulikleitung (12) mit einem Rücklauf (T) verbindet, wenn es seine eine Stellung einnimmt, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

    1. a) das Rüttelventil (7) verbindet die zweite Hydraulikleitung (12) in seiner Nullstellung mit dem Rücklauf (T), und die zweite Hydraulikleitung ist über ein Rückschlagventil (13) an die erste Hydraulikleitung (3) angeschlossen,
    2. b) von der ersten Hydraulikleitung (3) führt eine erste Steuerleitung (10) zu einer ersten Steuerfläche (7a) des Rüttelventils (7),
    3. c) von der zweiten Hydraulikleitung (12) führt eine zweite Steuerleitung (15) zu einer zweiten Steuerfläche (7b) des Rüttelventils, und
    4. 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, umschaltet und die erste Hydraulikleitung (3) mit der zweiten Hydraulikleitung (12) verbindet.


  2. 2. Rüttelsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine verstellbare Druckfeder (9) das Rüttelventil (7) in die Nullstellung vorspannt.
  3. 3. Rüttelsteuerung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in die zweite Steuerleitung (15) eine verstellbare Drossel (14) eingefügt ist.
  4. 4. Rüttelsteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Steuerfläche (7a, 7b) des Rüttelventils (7) unterschiedlich groß sind.
  5. 5. Rüttelsteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Hydraulikzylinder (1) ein doppeltwirkender Zylinder ist, an dessen Kolbenraum (5) die erste Hydraulikleitung (3), und an dessen Ringraum (6) eine dritte Hydraulikleitung (4) angeschlossen ist, und wobei in die erste Hydraulikleitung (3) ein Rückschlagventil eingefügt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil (17) entsperrbar über eine dritte Steuerleitung (16) an die dritte Hydraulikleitung (4) angeschlossen ist.






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