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Dokumentenidentifikation DE102005029055A1 28.12.2006
Titel Ventilpatrone
Anmelder Dams-Blasberg Vertriebs GmbH, 42551 Velbert, DE
Vertreter Schneiders & Behrendt Rechts- und Patentanwälte, 44787 Bochum
DE-Anmeldedatum 21.06.2005
DE-Aktenzeichen 102005029055
Offenlegungstag 28.12.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 28.12.2006
IPC-Hauptklasse E21D 23/16(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
IPC-Nebenklasse F15B 13/01(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft eine Ventilpatrone (1) zum Einsetzen in einen Ventilblock (6) einer hydraulischen Steuerung eines Stempels im schreitenden Grubenausbau mit einem Gehäuse (2), einem in das Gehäuse (2) eingesetzten, federbelasteten Kolben (3), mit einer auf den Kolben (3) aufgeschobenen Hülse (4) sowie mit weiteren Merkmalen nach den Buchstaben b) bis j) des Anspruchs 1. Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine solche Ventilpatrone (1) so weiterzubilden, dass stets ein Zwangsdurchgang der Ventilpatrone (1) gewährleistet ist. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen Vorsprung gelöst, der die axiale Beweglichkeit der Hülse (4) relativ zum Kolben (3) dergestalt einschränkt, dass sich die Hülse (4) außerhalb der Hülsenschließlage befindet, wenn sich der Kolben (3) in Tankendlage befindet.

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ventilpatrone zum Einsetzen in einen Ventilblock einer hydraulischen Steuerung eines Stempels im schreitenden Grubenausbau mit den Merkmalen a) bis j) des Anspruchs 1.

Bei einer derartigen Ventilpatrone handelt es sich um eine besondere Bauart eines 3/2-Wegeventils. Das bedeutet, dass das Ventil drei Hauptanschlüsse – den Verbraucheranschluss, den Pumpenanschluss und den Tankanschluss – aufweist und zwei Schaltstellungen – Pumpenendlage und Tankendlage – einnehmen kann. In Pumpenendlage ist der Verbraucher mit der Pumpe, in Tankendlage mit dem Tank verbunden. Die Steuerung des die Schaltstellungen definierenden Kolbens erfolgt über den Schaltimpulsanschluss: Durch Beaufschlagung mit Impulsdruck wird der Kolben gegen die Federkraft in Pumpenendlage bewegt. Bei Rücknahme des Impulsdrucks drängt die Feder den Kolben zurück in Tankendlage.

Die besondere Bauart der vorliegenden Ventilpatrone ist durch ihren bestimmungsgemäßen Einsatz in der hydraulischen Steuerung der Stempel im schreitenden Grubenausbau bedingt. Bei den Stempeln handelt es sich um doppelt beaufschlagte Hydraulikzylinder, die dazu dienen, die Ausbauschilde zu bewegen bzw. zu halten. Beide Druckräume des Stempels sind mit jeweils einem 3/2-Wegeventil beschaltet und können so wahlweise unter Pumpendruck gesetzt oder zum Tank hin entspannt werden.

Der Stempel kennt zwei Bewegungsarten, nämlich „Stempel setzen" und „Stempel rauben". Beim „Stempel setzen" wird der großvolumige Arbeitsraum mit Druck beaufschlagt und zugleich der kleinvolumige Ringraum zum Tank hin geöffnet. Der Schild wird auf diese Weise kraftvoll gegen das Hangende gefahren. In der Bewegungsart „Stempel rauben" gilt es, den Stempel rasch einzufahren, um den Schild ruckartig zu lösen. Das Druckmedium im Arbeitsraum muss dann in einem großen Volumenstrom zum Tank strömen.

Im Zuge von Betriebsstörungen oder Fehlbedienungen kann es vorkommen, dass während des Raubens Impulsdruck an die mit dem Arbeitsraum verbundene Ventilpatrone gegeben wird. Es wird mithin gleichzeitig „Stempel setzen" und „Stempel rauben" gefahren. Dies hat zur Folge, dass der Impulsdruck die Hülse nach vorne drängt und so den Tankanschluss verschließt. Der Durchgang der Patrone ist dann gesperrt, der Stempel bleibt stehen.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Ventilpatrone der bekannten Art so weiterzubilden, dass stets ein Zwangsdurchgang der Patrone gewährleistet ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen Vorsprung gelöst, der die axiale Beweglichkeit der Hülse relativ zum Kolben dergestalt einschränkt, dass sich die Hülse außerhalb der Hülsenschließlage befindet, wenn sich der Kolben in Tankendlage befindet.

Der Vorsprung kann wahlweise an Hülse oder Kolben angebracht werden und ist in Hinblick auf den Hub beider Bauteile so anzuordnen, dass die Hülse die Hülsen-Schließlage nicht erreichen kann, wenn der Kolben die Tankendlage eingenommen hat. Umgekehrt muss der Vorsprung es der Hülse gestatten, die Hülsen-Schließlage zu erreichen, wenn der Kolben sich in Pumpenendlage befindet.

Günstigenfalls wird der Vorsprung an der Innenseite der Hülse angeordnet, sodass er gegen die zum Schaltimpulsanschluss gewandte Stirnseite des Kolbens anschlägt. Diese Anordnung ist besonders einfach zu gestalten.

Als Vorsprung eignet sich vorteilhaft entweder ein nach innen gewandter, endseitiger Kragen oder ein in die Hülse eingesetzter Sicherungsring. Der endseitige Kragen weist eine besonders große und steife Ringfläche auf, sodass der Impulsdruck wirksam umgesetzt wird. Der Sicherungsring ist ein kostengünstiges Standardbauteil, welches die Montage der Ventilpatrone erleichtert.

Vorteilhafterweise werden die Querbohrungen zum Tank und zur Pumpe nicht senkrecht zur Längsachse der Ventilpatrone in das Gehäuse eingebracht, sondern jeweils unter einem spitzen Winkel, sodass die Querbohrungen jeweils auf die Austrittsöffnungen der Kolbenquerbohrung gerichtet sind, sofern sich der Kolben in der entsprechenden Schaltstellung befindet. Diese Anordnung erleichtert den Durchgang, da der Volumenstrom innerhalb der Ventilpatrone nicht so stark umgelenkt wird.

Die Fertigung und Montage der Ventilpatrone kann deutlich vereinfacht werden, indem das Gehäuse aus drei Sektionen aufgebaut wird, die ineinander gesteckt und mit Querstiften untereinander gefügt werden. Dieser Aufbau gestattet es, die unterschiedlichen Funktionselemente des Gehäuses – die Anschläge, die Anschlüsse und die Innenkonen – auf unterschiedliche Sektionen zu verteilen, was deren Fertigung auf der Drehmaschine einfacher und kostengünstiger gestaltet. Auch zu etwaigen Wartungs- und Reparaturarbeiten kann die Ventilpatrone einfach zerlegt werden.

Die vorliegende Erfindung soll nun anhand von Ausführungsbespielen näher erläutert werden. Hierfür zeigen:

1: Erste Ausführungsform der Ventilpatrone im Längsschnitt;

2a: dito, Kolben in Tankendlage, Hülse außerhalb der Hülsen-Schließlage, kein Impulsdruck;

2b: dito, Kolben in Pumpenendlage, Hülse unter Impulsdruck in Hülsen-Schließlage;

2c: dito, Kolben in Tankendlage, Hülse trotz Impulsdruck außerhalb der Hülsen-Schließlage;

3: Zweite Ausführungsform der Ventilpatrone im Längsschnitt.

Die Hauptbestandteile der erfindungsgemäßen Ventilpatrone 1 sind ein Gehäuse 2, ein Kolben 3, eine Hülse 4 sowie eine Feder 5.

Das Gehäuse 2 ist dazu bestimmt, in einen in 1 nicht dargestellten Ventilblock 6 eingeschraubt zu werden. Es weist an seinen Stirnseiten einen Verbraucheranschluss 7 und einen Schaltimpulsanschluss 8 auf. Diese Anschlüsse sind über eine durch das gesamte Gehäuse 2 verlaufende Gehäuselängsbohrung 9 miteinander verbunden. Bei der Gehäuselängsbohrung 9 handelt es sich nicht um eine Bohrung von konstantem Durchmesser, vielmehr ist unter diesem Begriff die gesamte Innenkontur des Gehäuses 2 zu verstehen, die mehrere Funktionsflächen mit unterschiedlichen Radien umfasst. Von der Gehäuselängsbohrung 9 zweigen mehrere radiale Pumpenquerbohrungen 10 ab, die in einem Pumpenanschluss 11 münden. In gleicher Weise durchstoßen mehre Tankquerbohrungen 12 das Gehäuse 2 und verbinden dessen Innenraum mit einem Tankanschluss 13.

Der Kolben 3 ist in der Gehäuselängsbohrung 9 zwischen einer Pumpenendlage und einer Tankendlage axial beweglich geführt. Die Feder 5 drückt den Kolben 3 in die in 1 dargestellte Tankendlage, in welcher der Kolben 3 mit einem an seinem Umfang angeordneten Kolben-Außenkonus 14 gegen einen ersten Innenkonus 15 an der Gehäuselängsbohrung 9 dichtend anliegt. Der erste Innenkonus 15 weitet sich in Richtung des Pumpenanschlusses 11 hin auf.

In der in den 1 und 2a dargestellten Tankendlage des Kolbens 3 ist die Ventilpatrone 1 zwischen Verbraucheranschluss 7 und Tankanschluss 13 durchgängig. Der Kolben 3 ist nämlich mit einer Kolbenlängsbohrung 16 versehen, welche dessen zum Verbraucheranschluss 7 gewandte Stirnseite mit zwei Kolbenquerbohrungen 17 verbindet, die in Austrittsöffnungen 18 im Mantel des Kolbens 3 münden. In Tankendlage befinden sich die Austrittsöffnungen 18 im Bereich eines zweiten Innenkonuses 19 an der Gehäuselängsbohrung 9, was bedeutet, dass die Fläche dieses Innenkonuses 19 den Mantel des Kolbens 3 innerhalb der Austrittsöffnungen 18 schneidet. Das Medium im Arbeitsraum des am Verbraucheranschluss 7 angeschlossenen Stempels strömt durch die Kolbenlängsbohrung 16 zu den Kolbenquerbohrungen 17 und verlässt den Kolben 3 an den Austrittsöffnungen 18, strömt an dem zweiten Innenkonus 19 vorbei zu den Tankquerbohrungen 12 und verlässt die Ventilpatrone 1 am Tankanschluss 13 in Richtung Tank. Da sowohl der zweite Innenkonus 19 als auch die Tankquerbohrungen 12 in Richtung der Austrittsöffnungen 18 in Tankendlage ausgerichtet sind, wird der Ölstrom beim Durchgang durch die Ventilpatrone 1 lediglich geringfügig abgelenkt, sodass in der Betriebsart „Stempel rauben" ein großer Volumendurchsatz gestattet ist.

Um den Stempel zu setzen, wird am Schaltimpulsanschluss 8 hydraulischer Impulsdruck angelegt; vgl. 2b. Der Impulsdruck drängt den Kolben 3 entgegen die Federkraft in Pumpenendlage, die entweder über einen nur in den 2 und 3 dargestellten Anschlag 20 am Gehäuse 2 oder durch die vollständig komprimierte Feder 5 definiert wird. In Pumpenendlage befinden sich die Austrittsöffnungen 18 auf Höhe des ersten Innenkonuses 15, sodass Druckmedium von der am Pumpenanschluss 11 angeschlossenen Pumpe über die Pumpenquerbohrungen 10 und die Kolbenbohrungen 16, 17 zum Verbraucheranschluss 7 fließen kann.

Der Tankanschluss 13 wird in dieser Schaltstellung von der Hülse 4 verschlossen; vgl. 2b. Diese ist auf dem zum Schaltimpulsanschluss 8 hin gewandten Endabschnitt des Kolbens 3 aufgeschoben und relativ zu Kolben 3 und Gehäuse 2 axial beweglich. Impulsdruck drängt die Hülse 4 in ihre Hülsen-Schließlage, in welche sie mit einem Hülsen-Außenkonus 21 an den zweiten, sich zur Tankquerbohrung 12 hin aufweitenden Innenkonus 19 dichtend anliegt und somit den Tankanschluss 13 verschließt.

An ihrer zum Schaltimpulsanschluss 8 hin gewandten Stirnseite ist die Hülse 4 mit einem Vorsprung in Gestalt eines nach innen ragenden Kragens 22 versehen. Dieser schränkt die axiale Beweglichkeit der Hülse 4 relativ zum Kolben dergestalt ein, dass die Hülse 4 die Hülsen-Schließstellung nicht erreichen kann, wenn sich der Kolben 3 in Tankendlage befindet. Eine solche Situation ist in 2c gezeichnet. Sie kann eintreten, wenn beim Stempel Rauben, während Druckmedium durch den Kolben 3 zum Tank strömt, Impulsdruck geschaltet wird. Diesem gelingt es nicht, die Hülse 4 in ihre Hülsen-Schließlage zu drängen, da der Kragen 22 zuvor an die zum Schaltimpulsanschluss 8 gewandten Stirnseite des Kolben 3 anschlägt. Auf diese Weise ist stets ein Durchgang durch die Ventilpatrone 1 sicher gestellt.

Das Gehäuse 2 der in den 2a bis 2c dargestellten Ventilpatrone 1 ist aus drei ineinander gesteckten Sektionen 2a, 2b, 2c aufgebaut, was die Fertigung und Montage erleichtert. Die Sektionen 2a, 2b, 2c sind mit Querstiften 23 gefügt.

3 zeigt eine andere Ausführungsform der Ventilpatrone 1 mit einem endseitigen Bolzen 25 am Kolben 3, der in eine Kammer 24 am Schaltimpulsanschluss 8 hereinragt. Auf den Bolzen 25 ist eine Mutter 26 aufgeschraubt, die in Pumpenendlage des Kolbens 3 gegen den Anschlag 20 des Gehäuses 2 fährt.


Anspruch[de]
Ventilpatrone (1) zum Einsetzen in einen Ventilblock (6) einer hydraulischen Steuerung eines Stempels im schreitenden Grubenausbau,

a) mit einem Gehäuse (2), einem in das Gehäuse (2) eingesetzten, federbelasteten Kolben (3) und mit einer auf den Kolben (3) aufgeschobenen Hülse (4),

b) wobei das Gehäuse (2) einen Verbraucheranschluss (7), einen Schaltimpulsanschluss (8), einen Pumpenanschluss (11) und einen Tankanschluss (13) aufweist,

c) wobei der Verbraucheranschluss (7) mit dem Schaltimpulsanschluss (8) über eine Gehäuselängsbohrung (9) verbunden ist, von der mindestens eine Pumpenquerbohrung (10) zum Pumpenanschluss (11) und mindestens eine Tankquerbohrung (12) zum Tankanschluss (13) abzweigt,

d) wobei an der Innenseite der Gehäuselängsbohrung (9) zwischen der Pumpenquerbohrung (10) und der Tankquerbohrung (12) zwei Innenkonen (15, 19) angeordnet sind, von denen sich der erste (15) zur Pumpenquerbohrung (10) und der zweite (19) zur Tankquerbohrung (12) hin aufweitet,

e) wobei der Kolben (3) in der Gehäuselängsbohrung (9) zwischen einer Pumpenendlage und einer Tankendlage axial beweglich geführt ist und mit einer Kolbenlängsbohrung (16) versehen ist, welche die zum Verbraucheranschluss (7) gewandte Stirnseite des Kolbens (3) mit mindestens einer Kolbenquerbohrung (17) verbindet, welche an Austrittsöffnungen (18) im Mantel des Kolbens (3) mündet,

f) wobei der Kolben (3) einen Kolben-Außenkonus (14) aufweist, der zwischen der zum Verbraucheranschluss (7) gewandten Stirnseite des Kolbens (3) und den Austrittsöffnungen (18) der Kolbenquerbohrung (17) angeordnet ist,

g) wobei der Kolben (3) in der Tankendlage mit dem Kolben-Außenkonus (14) an dem ersten Innenkonus (15) anliegt, und die Kolbenquerbohrung (17) im Bereich des sich zur Tankquerbohrung (12) hin aufweitenden Innenkonuses (19) liegt, was bedeutet, dass die Fläche dieses Innenkonuses (19) den Mantel des Kolbens (3) innerhalb der Austrittsöffnung (18) der Kolbenquerbohrung (17) schneidet,

h) wobei der Kolben (3) in der Verbraucherendlage gegen einen Anschlag (20) am Gehäuse (2) anliegt und die Kolbenquerbohrung (17) im Bereich des sich zur Pumpenquerbohrung (10) hin aufweitenden Innenkonuses (15) liegt, was bedeutet, dass die Fläche dieses Innenkonuses (15) den Mantel des Kolbens (3) innerhalb der Austrittsöffnung (18) der Kolbenquerbohrung (17) schneidet,

i) wobei die Hülse (4) zwischen Kolben (3) und Gehäuse (2) axial beweglich geführt ist, indem sie mit ihrer Außenseite an der Gehäuselängsbohrung (9) anliegt und mit ihrer Innenseite auf einen zum Schaltimpulsanschluss (8) hin gewandten Endabschnitt des Kolbens (3) aufgeschoben ist,

j) und wobei die Hülse (4) einen Hülsen-Außenkonus (21) aufweist, mit welchem sie in einer Hülsen-Schließlage gegen den sich zum Tankanschluss (13) hin aufweitenden Innenkonus (19) anliegt, gekennzeichnet durch

k) einen Vorsprung, der die axiale Beweglichkeit der Hülse (4) relativ zum Kolben (3) dergestalt einschränkt, dass sich Hülse (4) außerhalb der Hülsen-Schließlage befindet, wenn sich der Kolben (3) in Tankendlage befindet.
Ventilpatrone nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung an der Innenseite der Hülse (4) angeordnet ist und gegen die zum Schaltimpulsanschluss (8) gewandte Stirnseite des Kolbens (3) anschlägt. Ventilpatrone nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Vorsprung um einen endseitigen Kragen (22) an der Hülse (4) handelt. Ventilpatrone nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Vorsprung um einen in die Hülse (4) eingesetzten Sicherungsring handelt. Ventilpatrone nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet,

a) dass sich die Gehäusequerbohrungen (9) jeweils in einem spitzen Winkel zur Längsachse der Ventilpatrone (1) erstrecken, dergestalt,

b) dass die Tankquerbohrung (12) auf die Austrittsöffnung (18) der Kolbenquerbohrung (17) gerichtet ist, wenn sich der Kolben (3) in Tankendlage befindet,

c) und dass die Pumpenquerbohrung (10) auf die Austrittsöffnung (18) der Kolbenquerbohrung (17) gerichtet ist, wenn sich der Kolben (3) in Pumpenendlage befindet.
Ventilpatrone nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet,

a) dass das Gehäuse (2) aus drei ineinander gesteckten, mittels Querstiften (23) miteinander gefügten Sektionen (2a, 2b, 2c) zusammengesetzt ist,

b) wobei die erste Sektion (2a) den Verbraucheranschluss (7) umfasst,

c) wobei die zweite Sektion (2b) den Pumpenanschluss (11) sowie die beiden Innenkonen (15, 19) umfasst,

d) und wobei die dritte Sektion (2c) den Tankanschluss (13) sowie den Schaltimpulsanschluss (8) umfasst.






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