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Absperrventil od. dgl. mit Antrieb durch ein Druckmittel, vorzugsweise
für unter Tage arbeitende Druckluftantriebe von Förderern und/oder Gewinnungsmaschinen
Die Erfindung betrifft ein Absperrventil od. dgl. mit Antrieb durch ein Druckmittel,
vorzugsweise für unter Tage arbeitende Druckluftantriebe von Förderern und/oder
Gewinnungsmaschinen, wobei das Ventil mit einem durch einen Schaft mit dem Verschlußstück
verbundenen, insbesondere durch eine Schließfeder belasteten Antriebskolben versehen
ist, der in öffnungsrichtung infolge Drosselung des Antriebsdruckmittels langsamer
als in Schließrichtung verstellbar ist.
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Diese fernsteuerbaren Absperrventile haben im untertägigen Grubenbetrieb
deshalb eine besondere Bedeutung, weil es dort vielfach üblich ist, räumlich in
großem Abstand voneinander angeordnete Druckluftmotoren auf eine gemeinsame Arbeitsmaschine
- z. B. einen Strebförderer oder aber einen Kohlenhobel -
wirken zu
lassen. Bei Ventilen für die genannten Druckluftmotoren ist es wesentlich, daß das
Schließen schlagartig erfolgt, damit das Weiterlaufen einzelner Motoren und die
damit im Zusammenhang stehende Überlastung solcher Motoren unterbleibt. Andererseits
sollen die Ventile möglichst langsam, d. h. mit gewisser Verzögerung, öffnen,
um eine allmähliche Druckluftbeaufschlagung der Motoren und damit ein weiches Anfahren
derselben zu gewährleisten. Es ist zu vermeiden, daß die Motoren und die mit ihnen
verbundenen Antriebs- und Getriebeelemente schlagartig in vollem Maß belastet werden.
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Bei dem vorstehend vorausgesetzten, bekannten Ab-
sperrventil
wird ein dampfbeaufschlagter Antriebskolben fest auf dem verlängerten Ventilschaft
angeordnet und innerhalb des Antriebszylinders zwischen zwei Steuerzu- bzw. -ableitungen
angeordnet. Diese feste Anordnung des Antriebskolbens ist nachteilig, weil dadurch
. ede auf den Kolben ausgeübte J , geringe Anfangsbelastung zur Beeinflussung
des Verschlußteils im Ventil führt. Die unvermeidlichen flatterhaften Bewegungen
des Abschlußkörpers sind ungünstig und füh-
ren bald zu Ventilschäden. Es
ist eine gedrosselte Dampfbeaufschlagung vorgesehen, jedoch kann diese die genannten
Nachteile nicht ausschließen. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß die Mittel
zur Drosselung des Dampfes in erheblichem Abstand von dem Ventil, und zwar als Zusatzaggregat,
vorgesehen sind. Auch hierdurch werden die geschilderten Störungen trotz gedrosselter
Dampfdurchströmkanäle nur begilnstigt.
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Bekannt ist ferner die Einschaltung eines toten Gangs zwischen dem
Antriebskolben und dem Ventilschaft bei einem zwischen Federn eingespannten Antriebskolben.
Dieser tote Gang dient aber nicht zum Abfangen von Druckstößen, sondern dazu, einen
selbsttätigen Hub des Verschlußstückes unter dem Druck des abzusperrenden Mediums
nach der Art eines Sicherheitsventils zu ermöglichen.
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Die für den eingangs genannten Zweck bestimmten Absperrventile werden
zur überwindung ihrer Nachteile erfindungsgemäß dadurch verbessert, daß der Antriebskolben
auf dem Ventilschaft vor dem öffnen des Ventils od. dgl. zunächst zwischen dem Zylinderboden
und einem oberen Schaftanschlag gegen einen vorzugsweise aus einer Federkraft und
einem Bremsdruckmittel kombinierten Widerstand durch das Antriebsdruckmittel verzögert
verschiebbar ist und daß erst durch Erfassen des Schaftanschlags der Ventilschaft
angehoben wird, wobei das vom Antriebskolben verdrängte Bremsdruckmittel über einen
Drosselkanal einem über dem Deckel des Zylinders vorgesehenen Behälter zugeführt
wird.
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Diese Bauweise führt dazu, daß der Antriebskolben zunächst ohne Beeinflussung
des Ventilschaftes und des Verschlußstückes gegen einen kombinierten Widerstand
anhebbar ist. Es wird kein gebremstes oder gedrosseltes Antriebsdruckmittel zugeführt.
Der Kolben steht daher unter dem vollen Druck des Antriebsdruckmittels, findet aber
seinen Bewegungswiderstand zunächst teilweise an einer Druckfeder, im wesentlichen
aber an der Bremsflüssigkeit, die langsam über einen gedrosselten Kanal des Zylinderdeckels
in einen Behälter entweicht. Dieser Verdrängungsweg ist kurz und die Flüssigkeit
bleibt damit in unmittelbarer Nähe des Wirkungsbereichs des Ventilantriebs. Es baut
sich nunmehr unter dem Antriebskolben der Druck des Antriebsdruckmittels allmählich
bis zur erforderliehen
Höhe auf. Diese Vorgänge spielen sich in
sämtlichen der beispielsweise zu einem Förderbandantrieb und deren Druckluftmotoren
gehörenden Absperrventile ab, so daß gewissermaßen sämtliche Ventile zum gleichen
Zeitpunkt mit entsprechend gleichmäßig aufgebautem höherem Druck langsam öffnen.
In dieser Zeitphase bleibt die im wesentlichen hydraulische Bremse wirksam, und
es treten nur ruhige, gleichmäßige Öffnungsbewegüngen in den Absperrventilen
auf.
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Sobald nun der Druck in der Antriebsleitung unterbrochen wird, schlagen
die- Ventile zu, weil der Antriebskolben in seine Anfangsstellung, zurückfällt und
das Verschlußstück des Ventils durch entsprechend hohe Federkraft in die Schließstellung
bewegt wird. Die gesamte Anlage, z. B. eines Bandantriebs, steht damit sofort still,
und es können keine Störungen eintreten. Diese plötzliche Abschaltung wird durch
die besondere Ausgestaltung der stufenförinigen und gebremsten Öffnungsbewegung
nicht behindert.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird in dem Deckel des Zylinders
zusätzlich zum Drosselkanal ein mit einem Rückschlagventil. versehener Ansaug-bzw.
Fallkanal vorgesehen, über welchen bei Entlastung des Antriebskolbens und bei einsetzender
Schließbewegung desu Ventilschaftes das Bremsdruckmittel sofort etwa widerstandslos
in den Zylinder zurückfließt oberhalb des Antriebskolbens. Es wird nunmehr in einfacher
Weise die Schheßbewegung des Ventilschaftes und des Antriebskolbens zur sofortigen
selbsttätigen Auffüllung des Bremsraumes mit Bremsflüssigkeit ausgenutzt. Es werden
damit sofort wieder die Anfangsverhältnisse geschaffen, die zunächst den Aufbau
des öffnungsdruckes sichern und erst in der letzten Phase der Bewegung des Antriebskolbens
das öffnen des Absperrventils zulassen. Hierbei wird die bauliche Ausbildung zweckmäßig
derart gewählt, daß das im Ansaug- bzw. Fallkanal angeordnete Rückschlagventil durch
den Ventilschaft betätigt-wird.
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Weitere vorteilhafte bauliche Merkmale sind nachfolgend behandelt.
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In dem in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiel ist
mit 1 ein federbelastetes, als Schnellschlußventil ausgebildetes Absperrventil
bezeichnet, auf dem ein Fernantrieb 2 angeordnet ist, welcher in Abhängigkeit von
der Einstellung eines nicht dargestellten Steuerventils od. dgl. durch eine Zuleitung
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ein Antriebsdruckmittel, z. B. Luft, zugeführt wird. Der vom Ventil
1 zu steuernde Druckluftmotor ist diesem nachgeschaltet und dient beispielsweise
mit mindestens einem weiteren, von diesem getrennt aufgestellten Druckluftmotor
zum Antrieb eines Strebförderers und/oder einer Gewinnungsmaschine im Bergbau unter
Tage.
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Aus dem Gehäuse des Absperrventils 1 ragt das obere Ende eines
Ventilstößels 4 heraus, der in seiner Verlängerung einen Gewindezapfen 4 a besitzt,
auf den eine Stellmutter 5 aufgeschraubt ist.
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Auf das Absperrventil ist koaxial zu dem oberen Ende des Ventilschaftes
4 ein hülsenartiges Verbindungsstück 6 aufgeschraubt, dessen am äußeren Ende
vorgesehener Boden 6a eine mittlere Bohrung7 aufweist.
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In dieser Bohrung 7 des Verbindungsstückes 6 ist längsverschieblich
und mittels einer Ringdichtung 8
gegenüber dem Verbindungsstück
6 ein Ventilschaft 9
dichtend geführt, der auf dem Gewindezapfen 4
a des Ventilstößels 4 aufgeschraubt und durch die Stellmutter 5 in
ihrer Stellung gesichert ist. Durch eine im Verbindungsstück 6 angeordnete
Druckfeder 10, die sich einerseits gegen den Boden 6 a und andererseits
gegen eine Ringschulter 9 a des Ventilschaftes 9 abstützt,
ist das Absperrventil 1 ständig im Schließsinn belastet. Das freie, mit einem
als Schulterring ausgebildeten Anschlag 11 versehene Ende des Ventilschaftes
9 ragt in einen Zylinder 12, der von einem auf das Verbindungsstück
6 aufgesehraubten Zylindergehäuse 13 gebildet wird und dessen Boden
aus dem Boden6a des Verbindungsstückes6 besteht. Innerhalb des Zylinders 12 ist
an dem in ihn hineinragenden Ende des Ventilschaftes 9 längsverschieblich
und dichtend ein Antriebskolben 14 angeordnet. Dieser ist an der unteren, in öffnungsrichtung
des Absperrventfls 1
wirksamen Stirnfläche mit einer Ausdrehung 14
a versehen, die innerhalb des Zylindergehäuses 13 einen Ringraum
15 bildet. Der Ringraum 15 ist über eine in dessen Bereich im Zylindergehäuse
13 vorgesehene radiale Eintrittsöffnung 16 an die Zuleitung
3 für das Antriebsdruckmittel angeschlossen. Der Antriebskolben14 wird in
Schließrichtung des Absperrventilsl durch das eine Ende einer Druckfeder
17 belastet, deren anderes Ende sich auf einem Deckel 18 abstützt,
welcher ausschließlich durch den Druck der Feder 17
unter Zwischenschaltung
einer Ringdichtung 19 gegen eine nach innen gerichtete Ringschulter 13a dt-Zylindergehäuses
13 gepreßt wird.
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Der Deckel 18 trennt den den Antriebskolben 14 enthaltenden
Zylinder 12 von einem Behälter 20, in dem Druckflüssigkeit, z. B. öl, enthalten
ist. Der Zylinder 12 ist jedoch mit dem Behälter 20 durch einen Ansaug- bzw. Fallkanal
21 großen Querschnitts verbunden, der durch eine mittlere Längsbohrung des Deckels
18 gebildet wird und dessen Querschnitt etwa im mittleren Bereich zu einem
Ventilsitz 22 für eine als Rückschlagventil wirkende Kugel 23 verengt ist.
Die Kugel 23 wird in der sich zum freien Ende des Ventilschaftes
9 erweiternden und dieser entsprechend ausgebildeten öffnung durch die dicht
vor der Öffnung des Ansaug- bzw. Fallkanals 21 liegende Stirnseite des freien Endes
des Ventilschaftes 9 gegen Herausfallen gesichert. Außerdem sind der Zylinder
12 und der Behälter 20 ständig durch einen Drosselkanal 24 miteinander verbunden.
Die zum Behälter 20 gerichtete öffnung des Drosselkanals 24 mündet in eine Stauvorrichtung
25, die aus einem am äußeren Ende verschlossenen Rohrabschnitt besteht, welche
auf etwa mittlerer Höhe mit mindestens einer radialen Querbohrung26 versehen ist.
Infolgedessen ist der Zylinder 12 bei gemäß der Figur in Ruhestellung befindlichem
Aritriebskolben 14 mit Druckflüssigkeit mindest#ns teilweise gefüllt, da auf die
Kugel 23 nur die Schwerkraft und die auf ihr ruhende Flüssigkeitssäule im
Sinne einer Freigabe des Ansaug- bzw. Fallkanals 21 einwirken.
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Der Behälter 20 ist durch eine Schraubkappe 27 des Zylindergehäuses
13 verschlossen, die mit einem Einfüllstopfen 28 versehen ist. Zwischen
der Schraubkappe 27 und dem Zylindergehäuse 13 ist ein Entlüftungsschlitz
29 für den Behälter 20 vorgesehen.
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Die Wirkungsweise des Antriebs ist wie folgt: Die Vorrichtung ist
in der Zeichnung in Ruhestellung dargestellt, d. h., daß das Absperrventil
1 unter der Wirkung der auf den Ventilschaft 9 wirkenden Druckf eder
10 geschlossen ist.
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Bei Beaufschlagung des Ringraumes 15 mit Antriebsdruckmittel
durch die Zuleitung 3 und die Öff-
nung
16 wird der Antriebskolben 14 entgegen dem Druck der Feder 17 und
der auf ihm ruhenden Flüssigkeitssäule nach oben, d. h. im öffnungssinne
des Absperrventils 1, bewegt. Diese Bewegung erfolgt verhältnismäßig schnell,
so daß die auf dem oberen Ende des Ventilschaftes 9 ruhende Kugel
23 von der durch den Antriebskolben 14 angehobenen Druckflüssigkeitssäule
mitgerissen und auf ihren Sitz 22 gedrückt wird. Hierdurch wird der weitere Durchfluß
durch den Ansaug- bzw. Fallkanal 21 versperrt. Die Druckflüssigkeit kann daher nur
durch den Drosselkanal 24 und die Stauvorrichtung 25 langsam in den Behälter 20
entweichen, da der kleine Querschnitt des Drosselkanals 24 den übertritt großer
Flüssigkeitsmengen in den Behälter 20 nicht erlaubt. Infolgedessen bewegt sich der
Antriebskolben 14 nur langsam zum freien Ende des Ventilschaftes 9 hin und
erfaßt schließlich den Anschlag 11. Der Ventilschaft 9 wird dabei
entgegen der Kraft der Feder 10 angehoben, wobei das Ventil 1 geöffnet
wird. Durch die auf ihrem Sitz 22 ruhende Kugel 23 wird der Hub des Ventilschaftes
9
begrenzt.
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Bei Entleerung der Zuleitung 3 entweicht das Antriebsdruckmittel
aus dem Ringraum 15, so daß der Antriebskolben 14 unter der Wirkung der Druckfeder
17 in seine in der Zeichnung darg gestellte Ruhestellung zurückschnellt und dadurch
den Ventilschaft 9
sofort freigibt, so daß dieser unter der Wirkung der Druckfeder
10 in Schließrichtung des Absperrventils 1
bewegt wird und dabei den
Ventilstößel 4 mitnimmt, so daß das Absperrventil 1 schlagartig geschlossen
wird. Die Bremsflüssigkeit aus dem Behälter 20 wird durch den vom Antriebskolben
14 ausgeübten Saugdruck in den Zylinder 12 angesaugt, so daß dieser sich zumindest
wieder teilweise mit Bremsflüssigkeit füllt.