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Die
Erfindung betrifft eine Triebstockanordnung für den Vorschub
einer mit einem Fahrantrieb mit Antriebszahnrad versehenen Bergbau-Gewinnungsmaschine,
insbesondere eines Walzenladers, mit in Längsrichtung aufeinanderfolgenden
Triebstockstangen, die jeweils aus einer Tragleiste, einer Führungsleiste
sowie mehreren Triebstockzähnen bestehen, deren Zahnflanken,
zum Zusammenwirken eines Zahnprofils der Triebstockzähne
mit Zähnen des Antriebszahnrades, zum Zahnkopf hin gegeneinander
divergieren und die mit vorgegebenem Teilungsmaß zueinander
zwischen der Tragleiste und der Führungsleiste angeordnet
sind, wobei an beiden Enden jeder Triebstockstange jeweils ein Endzahn angeordnet
ist, dessen Endzahnprofil von dem Zahnprofil der zwischen den Endzähnen
angeordneten inneren Triebstockzähnen abweicht. Die Erfindung
betrifft ferner eine Triebstockstange für Triebstockanordnungen
für den Vorschub von mit einem Fahrantrieb mit Antriebszahnrad
versehenen Bergbau-Gewinnungsmaschinen, insbesondere Walzenladern, die
aus einer Tragleiste, einer Führungsleiste sowie mehreren
Triebstockzähnen besteht, die ein Zahnprofil mit Zahnflanken
aufweisen, die zum Zusammenwirken mit Zähnen eines Antriebszahnrades
zum Zahnkopf hin gegeneinander divergieren, wobei die Triebstockzähne
mit vorgegebenem Teilungsmaß zueinander zwischen der Tragleiste
und der Führungsleiste angeordnet sind und wobei an beiden
Enden jeder Triebstockstange jeweils ein Endzahn angeordnet ist,
dessen Endzahnprofil von dem Zahnprofil der zwischen den Endzähnen
angeordneten inneren Triebstockzähne abweicht.
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Bei
Walzenladern kommen Triebstockanordnung für den Vorschub
des Walzenladers zum Einsatz, die meist versatzseitig an einem im
untertägigen Streb angeordneten und verlegten Kettenkratzförderer
montiert sind, damit sich der Walzenlader als Gewinnungsmaschine
mittels Führungsschuhen an den Tragleisten abstützen
und zugleich an den Führungsstangen führen kann.
Die Zähne der Zahnräder des Fahrantriebs greifen
in die Zahnlücken zwischen den Triebstockzähnen
ein, um die rotatorische Bewegung des Zahnrades in eine translatorische
Bewegung des Walzenladers umzuwandeln. Die Triebstockanordnung wird
meist aus Triebstockstangen zusammengesetzt, deren Länge
im Wesentlichen der Länge jeweils eines Rinnenschusses
des Kettenkratzförderers entspricht, damit sich der Kettenkratzförderer
und insofern auch die Maschinenfahrbahn samt Triebstock einem welligen
Verlauf des Gewinnungsstrebs mit Mulden, Sätteln und Kurven
anpassen kann. Durch den aufgrund der einzelnen Triebstockstangen
segmentartigen Aufbau der Triebstockanordnung kann ein Walzenlader
auch einem kurvigen Verlauf eines Strebförderers sowie
den horizontalen und/oder vertikalen Abknickungen blockadefrei folgen.
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Im
Betriebseinsatz von Walzenladern unterliegen die Triebstockstangen
sowie die gesamte Triebstockanordnung erheblichen Beanspruchungen.
Zwar kann innerhalb einer Triebstockstange ein festes Teilungsmaß zwischen
den einzelnen Triebstockzähnen gewährleistet werden,
aufgrund der vertikalen und/oder horizontalen Abknickbewegungen der
einzelnen Triebstockstangen, des kurvigen Verlaufs des Strebs u.
dgl. kann es jedoch insbesondere an den Stoßstellen benachbarter
Triebstockstangen zu einem unruhigen Maschinenlauf sowie erhöhten Beanspruchungen
der Triebstockstangen sowie der Zähne der Antriebszahnräder
kommen.
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Eine
gattungsgemäße Triebstockanordnung mit zugehörigen
Triebstockstangen ist aus der
DE 197 46 360 A1 der Anmelderin bekannt.
Die bekannte Triebstockanordnung wird von der Anmelderin unter dem
Markennamen ”JUMBOTRACK” bzw. ”JUMBOTRACK
2000” erfolgreich als Vorschubsystem für einen
Walzenlader zum Abbau von Kohle im untertägigen Bergbau
eingesetzt. Bei der gattungsgemäßen Triebstockanordnung
nach der
DE 197 46
360 A1 haben zur Verbesserung des Vorschubs des Walzenladers
sowie des Zahneingriffsverhältnisses zwischen den Zähnen
des Antriebszahnrades und den Triebstockzähnen die einzelnen
Triebstockzähne eine besondere Zahnprofilierung erhalten,
die dadurch gekennzeichnet ist, dass die zum Zahnkopf hin gegeneinander divergierenden
Zahnflanken benachbarter Triebstockzähne eine relativ ebene
Flankenfläche aufweisen, die unter einem Winkel von etwa
8° bis 15°, vorzugsweise 10° bis 12° zur
Zahnmittelebene der einzelnen Triebstockzähne geneigt verläuft.
Dadurch, dass die Zahnflanken der Triebstockzähne als ebene
und steil stehende Flächen ausgeführt sind, können
ein Anheben der Gewinnungsmaschine aufgrund Querkraftkomponenten
sowie die sich hieraus ergebenden Störeinflüsse
weitestgehend unterdrückt werden. Um zugleich Probleme
an den Stoßstellen zwischen benachbarten Triebstockstangen
zu beherrschen, kommen an beiden Enden der Triebstockstangen der
gattungsgemäßen Triebstockanordnung Endzähne
zum Einsatz, die unsymmetrisch bezogen auf ihre vertikale Endzahnmittelebene
ausgebildet sind, wobei die Asymmetrie bei den gattungsgemäßen
Triebstockstangen dadurch erreicht wird, dass die den inneren Triebstockzähnen
zugewandt liegende Zahnflanke der Endzähne jeweils eine
Zahnflanke erhält, die unter einem steileren Winkel relativ
zur Vertikalen verläuft als die jeweils außen
liegende, d. h. dem Stoß benachbarter Triebstockstangen
zugewandt liegende Zahnflanke. Diese stoßseitige Zahnflanke
wiederum ist identisch ausgebildet wie die Zahnflanken aller innen
liegenden Triebstockzähne. Durch die unsymmetrische Ausgestaltung
der Endzähne wird die Zahnteilung der Triebstockstange
jeweils zwischen zwei endseitigen Triebstockzähnen bzw.
Endzähnen benachbart liegender Triebstockstangen gegenüber
der Regel-Zahnteilung etwas erhöht, wodurch sich insbesondere
bei abgewinkelt zueinander stehenden Triebstockstangen die Eingriffsverhältnisse
zwischen Antriebszahnrad einerseits und Triebstockstange andererseits
verbessern und Zwängungen zwischen den miteinander kämmenden Zahnflanken
vermieden werden können.
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Auch
bei einer Triebstockanordnung gemäß der
DE 197 46 360 A1 kann
vereinzelt nach langer Betriebsdauer ein zunehmender Verschleiß an
der Zahnform des Antriebszahnrades auftreten. Die Zähne
des Zahnradantriebes unterliegen grundsätzlich höheren
Belastungen als die Triebstockzähne, da mit den Zähnen
der Antriebszahnräder die Vorschubkräfte übertragen
werden müssen und jeder einzelne Zahn wesentlich häufiger
in Zahneingriff mit einem Triebstockzahn gerät als ein
einzelner Triebstockzahn insgesamt belastet wird. Bei den gattungsgemäßen
Triebstockstangen mit asymmetrischen Endzähnen haben eingehende
Analysen gezeigt, dass insbesondere dann ein erhöhter Verschleiß auftreten kann,
wenn aufgrund des notwendigerweise vorgesehenen Spiels zwischen
benachbarten Triebstockstangen der Teilungssprung des einen Endzahns
auf den des anderen Endzahns maximal ist. Obwohl aufgrund der schmaleren
Ausgestaltung der benachbart liegenden Endzähne noch ein
Abrollen des Antriebszahnrades über den Endzahn erreicht
werden kann, konnten Verklemmungen auftreten, die zu dem erhöhten
Verschleiß an den Zahnspitzen führten. Ein Verschleiß z.
B. aufgrund Verklemmungen kann insbesondere zu einer Anspitzung
der Zähne des Antriebszahnrades führen, wodurch
im Nachhinein sich dann auch ein erhöhter Verschleiß an
den Führungsschuhen, mit denen sich der Walzenlader an
den Triebstockstangen führt, einstellt.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Triebstockanordnung und insbesondere
Triebstockstangen für eine Triebstockanordnung zu schaffen,
bei denen ein nochmals verbessertes Zusammenwirken zwischen den
Zähnen des Antriebszahnrads und den Triebstockzähnen
bei gleichzeitig gutem Überlaufen der Stoßstelle
zwischen benachbart liegenden Triebstockstangen erreicht wird.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Triebstockstangenanordnung
und einer Triebstockstange dadurch erreicht, dass die Endzähne symmetrisch
zu einer vertikalen Endzahnmittelebene ausgebildet sind und dass
der Zahnkopf der Endzähne tiefer liegt als die Zahnköpfe
der inneren bzw. der benachbart zu den Endzähnen derselben
Triebstockstange liegenden Triebstockzähne. Durch die minimierte
Höhe der Endzähne gegenüber den benachbart
liegenden, inneren Triebstockzähnen, bzw. durch den tieferliegenden
Zahnkopf der Endzähne, sowie durch die Symmetrie der Endzähne
wird für beide Bewegungsrichtungen des Walzenladers erreicht,
dass das Antriebszahnrad beim Abwälzen über die
Stoßstelle bzw. den Teilungssprung zwischen benachbart
liegenden Triebstockstangen verbessert am Endzahn aufsetzen und
ggf. in eine Vorwärtsbewegung versetzt werden kann, wodurch
sich das Antriebszahnrad in günstiger Weise früher
als im Stand der Technik auf die nächste Triebstockstange zieht.
Gleichzeitig wird erreicht, dass der in der Stoßlücke
zwischen den benachbarten Triebstockstangen liegende Zahn des Antriebszahnrades
frei zwischen beiden Triebstockstangen sitzen kann und insofern insbesondere
an dieser kritischen Stelle keinem erhöhten Verschleiß ausgesetzt
ist. Durch die minimierte und zugleich symmetrische Bauform des
Endzahnes wird für beide Bewegungsrichtungen auch erreicht,
dass kein Verklemmen des Antriebszahnrades auftreten kann, während
gleichzeitig der in der Stoßlücke sitzende Zahn
des Antriebszahnrades insgesamt länger mit den Endzähnen
in Kontakt bleiben kann, als dies beim Stand der Technik der Fall
war. Selbst beim Durchlaufen einer Mulde, wenn die Teilungslücke
zwischen benachbart liegenden Triebstockstangen minimal ist, wird
ein verbessertes Ablaufverhalten erreicht, da auch hier noch ausreichend Freiraum
für das Vorbeiwälzen und Weiterdrehen des in der
Teilungslücke momentan sitzenden Zahnes des Zahnrades an
beiden Endzähnen verbleibt. Durch die erfindungsgemäße
Lösung wird der Gesamtablauf der Abwälzbewegung
sowohl bei minimalem als auch maximalem Teilungsmaß an
der Stoßstelle zwischen benachbart liegenden Triebstockstangen
verbessert.
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Das
Ablaufverhalten zwischen den Zähnen des Antriebszahnrades
und den Triebstockzähnen kann auch dadurch verbessert werden,
dass die Triebstockzähne im Vergleich zum Stand der Technik eine
veränderte, modifizierte Profilierung der Triebstockzähne
und des Endzahnes erhalten. Für die erfindungsgemäß besonders
vorteilhafte Profilierung ist vorgesehen, dass die Endzähne
ein Endzahnprofil mit symmetrisch zur Endzahnmittelebene ausgebildeten
Endzahnflanken, symmetrisch ausgebildetem Endzahnkopf und symmetrisch
ausgebildetem Endzahnfuß aufweisen, und dass die inneren
Triebstockzähne symmetrisch zur Zahnmittelebene ausgebildete
Zahnflanken, Zahnkopf und Zahnfuß aufweisen, wobei jeweils
die Zahnflanken der Triebstockzähne zwischen Zahnfuß und
Zahnkopf bzw. die Endzahnflanken der Endzähne zwischen
Endzahnfuß und Endzahnkopf jeweils mit vorgegebenen Krümmungsradien
gekrümmt verlaufen. Ein gekrümmter Verlauf der
Zahnflanken bzw. Endzahnflanken kann von eigenständiger
erfinderischer Bedeutung sein, auch ohne dass an einer Triebstockstange
Endzähne mit abweichender, da kleinerer Zahnhöhe
angeordnet sind. Besonders vorteilhaft ist, wenn der Krümmungsradius
nahe des Zahnfußes größer ist als nahe des
Zahnkopfes und/oder wenn der Krümmungsradius zum Zahnkopf
hin stufenweise abnimmt. Aufgrund der vorzugsweise stufenweise sinkenden
Krümmungsradien wird – anders als beim gattungsgemäßen
Stand der Technik – anstelle von ebenen Zahnflanken auf
eine Zahnprofilierung mit bogenförmig gekrümmten
Zahnflanken zurückgegriffen, um das Ablaufverhalten der
Zähne des Zahnrades an den Triebstockzähnen bzw.
Endzähnen zu verbessern. Durch die veränderte
Zahnprofilierung kann gegenüber dem Zahnprofil bei der
gattungsgemäßen Triebstockanordnung eine mehr
als 10%-ige Erhöhung der Querschnittsfläche und
insofern eine Verbesserung der Flächenträgheitsmomente
erreicht werden. Aufgrund der Krümmungsradien im Vergleich
zur ebenen Zahnflanke wird ein harmonischer und gleichmäßigerer
Ablauf an den Triebstockzähnen erreicht. Gleichzeitig kann
die Schlupfgleitgeschwindigkeit verringert werden.
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Besonders
vorteilhaft ist, wenn der Krümmungsradius nahe des Zahnfußes
größer ist als nahe des Zahnkopfes. Weiter vorzugsweise
sind die Krümmungsradien am Endzahn einerseits und am Triebstockzahn
andererseits jeweils zueinander gleich groß, auch wenn,
verteilt über eine Zahnflanke, der Krümmungsradius
jeweils variiert, insbesondere stufenweise zum Zahnkopf hin sinkt.
Besonders vorteilhaft ist, wenn die Zahnflanken zwischen Zahnfuß und Zahnkopf
wenigstens drei Radienzonen mit unterschiedlichen Krümmungsradien
aufweisen, zwischen denen jeweils ein Radienwechsel ausgebildet
ist. In der Relation zwischen Endzahn und ”normalem” Triebstockzahn
ist besonders vorteilhaft, wenn die Radienwechsel am Endzahn jeweils
tiefer liegen als die Radienwechsel am gegenüber dem Endzahn
innen liegenden, benachbarten Triebstockzahn bzw. gegenüber
allen innen liegenden Triebstockzähnen. Weiter vorzugsweise
können bei den Triebstockstangen und der mit diesen gebildeten
Triebstockanordnung die Endzähne im Bereich der Radienwechsel eine
größere Zahnbreite aufweisen als die inneren Triebstockzähne
im Bereich derselben Radienwechsel. Ferner vorteilhaft ist, wenn
der Endzahnfuß der Erdzähne und der Zahnfuß der
Triebstockzähne im Wesentlichen die gleiche oder exakt
dieselbe Fußbreite aufweisen und/oder wenn der Endzahnkopf des
Endzahns und der Zahnkopf der inneren Triebstockzähne annähernd
dieselbe Kopfbreite aufweisen, um insofern den gleichmäßigen
Ablauf sicherzustellen. Endzahn und benachbart liegender Triebstockzahn
unterscheiden sich mithin vorzugsweise vorrangig durch die geringere
Höhe des Endzahnes bzw. den größeren
Abstand des Endzahnkopfes von der Auflager- bzw. Gleitfläche
(Oberseite) an der Tragleiste bzw. der Führungsleiste sowie
den entsprechend tiefer liegenden Radienwechseln, während
die Breite am Zahnkopf und am Zahnfuß beim Endzahn und
beim Triebstockzahn identisch ist.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausgestaltung kann die Zahnflanke im Bereich des Zahnfußes
jeweils mit dem größten Krümmungsradius
gekrümmt verlaufen, wobei vorzugsweise der größte
Krümmungsradius etwa 1,6fach bis 2,1fach größer
ist als die Zahnhöhe der inneren Triebstockzähne
und/oder etwa 1,8fach bis 2,15fach größer ist
als die Zahnfußbreite der Triebstockzähne bzw.
Endzähne.
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Weitere
Vorteile und Ausgestaltungen einer erfindungsgemäßen
Triebstockanordnung sowie erfindungsgemäßer Triebstockstangen
ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von in der Zeichnung
schematisch dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispielen.
In der Zeichnung zeigen:
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1 in
Seitenansicht eine Triebstockstange einer Triebstockanordnung zusammen
mit einem mit den Triebstockzähnen in der Triebstockstange
im Zahneingriff stehenden Antriebszahnrad eines Fahr- bzw. Vorschubantriebs
einer Gewinnungsmaschine;
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2 perspektivisch
eine erfindungsgemäße Triebstockstange in Ansicht
auf die Rückseite der Tragleiste;
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3 einen
Vertikalschnitt durch eine erfindungsgemäße Triebstockstange,
teilweise aufgebrochen;
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4 das
Ende einer erfindungsgemäßen Triebstockstange
mit einem inneren Triebstockzahn sowie einem Endzahn im Längsschnitt;
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5A–5D das
Kämmen des Antriebszahnrades mit den Triebstockzähnen
zweier aufeinanderfolgender Triebstockstangen bei Triebstockstangen
mit vergleichsweise kleinem Teilungsmaß; und
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6A–6D das
Kämmen desselben Antriebszahnrades mit den Triebstockzähnen
zweier aufeinanderfolgender Triebstockstangen in unterschiedlichen
Sequenzen bei Triebstockstangen mit größerer Teilung
zwischen den Triebstockzähnen.
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In 1 ist
insgesamt mit Bezugszeichen 10 eine erfindungsgemäße
Triebstockanordnung bezeichnet, wobei allerdings von der normalerweise aus
einer Vielzahl aufeinanderfolgender Triebstockstangen nur eine einzige
Triebstockstange 1 dargestellt ist. 1 zeigt
nur eine Triebstockstange 1. Da ein Streb in der Regel
eine Streblänge zwischen meist 100 m bis mittlerweile über
400 m aufweisen kann, versteht sich, dass eine Triebstockanordnung 10 aus
einer Vielzahl identisch aufgebauter, in Reihe aufeinanderfolgender
Triebstockstangen 1 besteht, um die Gewinnungsmaschine
zwischen beiden Strebenden hin- und herfahren zu können.
Sowohl am linken Ende 6A als auch am rechten Ende 6 der
dargestellten Triebstockstange 1 schließt sich
mithin in der Regel eine weitere Triebstockstange mit identischem Aufbau
oder quasi identischem Aufbau und ggf. einer anderen Gesamtlänge
der Triebstockstange 1 an.
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1 zeigt
ferner ein Antriebszahnrad 30, welches an seinem Umfang
hier elf zueinander identisch ausgebildete und gleichmäßig über
den Umfang verteilte Zähne 31 aufweist, deren
Zahnflankenpartien 32 nach Art einer Zykloidenverzahnung
konvex gewölbt ausgeführt sind. Das Antriebszahnrad 30 ist mit
einem Drehantrieb verbunden, der an einer nicht dargestellten Bergbau-Gewinnungsmaschine
wie insbesondere einem Walzenlader befestigt ist, wobei in der Regel
ein entsprechender Walzenlader zwei im Abstand voneinander angeordnete
Antriebszahnräder 30 mit zugehörigen
Drehantrieben aufweist, um den Vorschub und Fahrantrieb des Walzenladers
relativ zu der Triebstockanordnung 10 zu erreichen. Die Zahnräder 31 des
Antriebszahnrades 30 kämmen mit Triebstockzähnen 2 der
Triebstockstange 1, die über Bolzenverbindungen,
welche Bolzenlöcher 3 an unteren Kupplungsansätzen 4 der
Triebstockstange 1 durchfassen, an nicht gezeigten Lagerkonsolen
befestigt werden können, die wiederum in der Regel versatzseitig,
wie dies im Allgemeinen dem Fachmann im untertägigen Bergbau
bekannt ist, an Rinnenschüssen eines Strebförderers
angeschlagen sind, damit sich zum einen die Gewinnungsmaschine parallel
zum Streb bewegen und an einer Abbaufront Mineralien wie insbesondere
Kohle abbauen kann und zugleich mit dem Strebförderer das
mit dem Walzenlader abgebaute Material abtransportiert werden kann.
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Wie
insbesondere die 2 und 3 zeigen,
besteht jede Triebstockstange 1 aus einer relativ kräftigen
Tragleiste 7, an deren Enden jeweils ein nach unten vorspringender
Kupplungsansatz 4 mit dem Bolzenloch 3 für
den Durchgriff eines in 2 gezeigten Befestigungsbolzens 40 ausgebildet
ist. Jede Triebstockstange 1 besteht ferner aus einer im Abstand
zur Tragleiste 7 und parallel zu dieser verlaufenden Führungsleiste 5 ohne
Kupplungsansätze, sowie aus einer Mehrzahl von Triebstockzähnen 2, die
hier jeweils an den einander zugewandt liegenden Leistenflächen
der Tagleiste 7 und der Führungsleiste 5 angeschmiedet
oder angeschweißt sind. Die Oberseite 7' der Tragleiste 7 und
die Oberseite 5' der Führungsleiste 5 bilden
eine Auflagefläche für einen Führungsschuh,
mit welchem sich die Bergbau-Gewinnungsmaschine an der Triebstockstange 1 führt. Da
die Unterseite 5'' der Führungsleiste 5 keine Kupplungsansätze
aufweist, kann ein solcher Führungsschuh die Führungsleiste 5 unterfassen
und ferner auch die Tragleiste 7 hinterfassen, um eine
gezielte Führung und vor allem einen gesicherten Zahneingriff
zwischen den Zähnen des Antriebszahnrades (30, 1)
und den Triebstockzähnen 2 der Triebstockstange 1 zu
erreichen.
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Aus
den 2 und 3 ist ferner gut ersichtlich,
dass die Führungsleiste 5 nahe der Unterseite 5'' breiter
ist als im Bereich der Oberseite 5', da sie an der der
Tragleiste 7 zugewandt liegenden Innenfläche 5''' mit
einer Ausbuchtung 5A versehen ist, die den Eingriffsspalt 8 zwischen
den einander zugewandt liegenden Flächen der Tragleiste 7 und
der Führungsleiste 5 nach unten hin geringfügig verjüngt. Mit
dieser Ausbuchtung 5A kann ferner das Anschmieden oder
Anschweißen der Triebstockzähne 2 in
exakter und von Triebstockzahn 2 zu Triebstockzahn 2 gleichbleibender
Position verbessert werden. Die der Führungsleiste 5 abgewandt
liegende Rückseite 7'' der Tragleiste 7 ist,
wie 2 gut entnommen werden kann, mittig und zwischen,
wenn auch oberhalb der Kupplungsansätze 4, mit
einer Einbuchtung 9 versehen, über die ggf. die
Tragleiste 7 zusätzlich an Gegenflächen
eines Strebförderers o. dgl. abgestützt werden
kann.
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Ein
erfindungswesentliches Merkmal der Triebstockstangen 1 und
insofern auch der gesamten Triebstockanordnung 10 besteht
in der Ausgestaltung der Triebstockzähne 2 und
insbesondere eines Endzahns 20 als Triebstockzahn mit Sonderbauform, wobei
jeweils dieser Endzahn 20, wie 1 deutlich zeigt,
eine geringere Höhe hat als ein benachbart liegender Triebstockzahn 2 ”normaler” Bauform.
Diese geringere Höhe zeigt sich auch daran, dass der Endzahn
einen Endzahnkopf 23 aufweist, der von der Oberseite 7' der
Tragleiste 7 einen größeren Abstand hat
als der Zahnkopf 13 des benachbart liegenden Triebstockzahns 2.
Ein zweites, für die Erfindung bedeutsames Merkmal, wobei
beide erfindungsbedeutsamen Merkmale auch unabhängig voneinander
zur Anwendung kommen können, besteht in der Profilierung
des Zahnprofils der Zahnflanken der Endzähne 20 und
Triebstockzähne 2 und dies wird nun unter zusätzlicher
Bezugnahme auf 4 erläutert.
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In 4 ist
nur ein Ende einer Triebstockstange 1 dargestellt und der
Schnitt durch die Triebstockstange 1 liegt mittig zwischen
der Tragleiste 7 und der in dieser Ansicht nicht dargestellten
Führungsleiste. Aus 4 ist besonders
gut ersichtlich, dass der Zahnkopf 23 aufgrund der geringeren
Höhe des Endzahns 20 einen größeren
Abstand zur Oberseite 7' der Tragleiste 7 aufweist
als der Zahnkopf 13 des Triebstockzahns 2. Der
Triebstockzahn 2 weist zwei in Bewegungsrichtung der Bergbau-Gewinnungsmaschine
weisende Zahnflanken 14 auf, die symmetrisch zu einer vertikalen
Zahnmittelebene M ausgebildet sind, und auch der Endzahn 20 weist beidseitig
jeweils eine Endzahnflanke 24 auf, wobei beide Endzahnflanken 24 symmetrisch
zur vertikalen Endzahnmittelebene M' ausgebildet sind. Sowohl die Zahnflanke 14 jedes
Triebstockzahns 2 als auch die Endzahnflanke 24 des
Endzahns 20 verläuft über die gesamte
Höhe vom Zahnfuß 15 bzw. Endzahnfuß 25 bis
zum Zahnkopf 13 bzw. Endzahnkopf 23 bogenförmig
gekrümmt, wobei die Endzahnflanke 24 und die Zahnflanken 14 bzw.
die Zahnflanken 14 benachbarter Triebstockzähne
zum Zahnkopf 13 bzw. Endzahnkopf 23 hin relativ
zueinander divergieren. Sowohl der Triebstockzahn 2 als
auch der Endzahn 20 weist eine erste, untere Radienzone
auf, die jeweils mit dem Krümmungsradius R1 gekrümmt
verläuft, an welche erste Radienzone sich eine zweite Radienzone
anschließt, die sowohl beim Endzahn 20 als auch beim
Triebstockzahn 2 mit dem Krümmungsradius R2 gekrümmt
verläuft, und eine dritte Radienzone mit dem Krümmungsradius
R3 auf, die in den Zahnkopf 13 bzw. Endzahnkopf 23 übergeht.
Trotz der geringeren Gesamthöhe des Endzahns 20 sind
die Krümmungsradien R1, R2, R3 beim Triebstockzahn 2 und beim
Endzahn 20 gleich groß; der Radienwechsel W1 bzw.
W1' zwischen dem größten Krümmungsradius
R1, der sich jeweils an den Zahnfuß 15 bzw. Endzahnfuß 25 anschließt,
erfolgt in unterschiedlichen Höhen bezogen auf den Zahnkopf 13 bzw.
Endzahnkopf 23 respektive Zahnfuß 15 bzw.
Endzahnfuß 25. Wie 4 gut erkennen
lässt, liegt der Radienwechsel W1 beim Triebstockzahn 20 zwischen
den Radien R1 und R2 wesentlich höher als der Radienwechsel
W1' beim Endzahn 20. Gleichermaßen liegt auch
der Radienwechsel W2' beim Endzahn 20 tiefer, bzw. bezogen
auf die Oberseite 7' der Tragleiste mit größerem
Abstand von dieser entfernt als der Radienwechsel W2 zwischen den
Radien R2, R3 beim Triebstockzahn 2. Die Triebstockzähne 2 und
die Endzähne 20 weisen gleichwohl dieselbe Fußbreite F
bzw. Zahnfußbreite F auf, und auch der eigentliche Zahnkopf 13 bzw.
Endzahnkopf 23 hat jeweils die gleiche Kopfbreite K. Der
Radius R1 kann näherungsweise vorzugsweise doppelt so groß sein
wie die Fußbreite F, der Radius R2 vorzugsweise 1,1fach bis
1,2fach größer sein als die Fußbreite
F und der Radius R3 ist vorzugsweise 0,15fach bis 0,25fach kleiner
als die Fußbreite F. Aufgrund der unterschiedlichen Höhenlage
der Radienwechsel W1, W1' hat der Endzahn 20 auf Höhe
des unteren Radienwechsels W1' eine größere Zahnbreite
B' als der Triebstockzahn 2 im Bereich des Radienwechsels
W1, wie ein Vergleich der Zahnbreiten B, B' gut erkennen lässt.
Der Abstand der Zahnmittelebenen M voneinander bzw. der Abstand
der Zahnmittelebene M zur Endzahnmittelebene M' entspricht der Teilung
T1 bei der Triebstockstange 1,
wobei in 4 eine Triebstockstange mit
einem mittleren Teilungsmaß dargestellt ist, welches hier
etwa das 1,6fache der Zahnfußbreite F ausmacht. Wie noch
erläutert werden wird, kann das Teilungsmaß T
zwischen den Triebstockzähnen 2 (bzw. zwischen
Triebstockzahn 2 und Endzahn 20) je nach Anwendungsfall
unterschiedlich ausfallen, wobei zumindest an einer Triebstockstange
in der Regel zwischen allen Triebstockzähnen 2 und
auch zum Endzahn 20 ein identisches Teilungsmaß T
besteht. Durch die Rundung der Zahnflanken 14 bzw. 24 wird
gegenüber dem Stand der Technik eine Verbreiterung der
Triebstockzähne 2 bewirkt, wodurch der Verschleiß beim
Zusammenwirken der Zähne des Antriebszahnrades und der
Triebstockzähne 2 der Triebstockstange 1 reduziert
wird.
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Das
Zusammenwirken zwischen den Zähnen 31 des Antriebszahnrades 30 und
den Triebstockzähnen 2 bzw. Endzähnen 20 am
Teilungsstoß zwischen aufeinanderfolgenden Triebstockstangen wird
nun noch unter Bezugnahme auf die 5A bis 5D für
eine Triebstockstange 51 mit relativ kleinem Teilungsmaß und
in den 6A, 6B, 6C, 6D für
eine Triebstockstange 101 mit relativ großem Teilungsmaß erläutert.
Das Teilungsmaß in den 5A bis 5D liegt
bei etwa der 1,55fachen Zahnfußbreite und das Teilungsmaß in den 6A, 6B, 6C, 6D bei
der etwa 1,95fachen Zahnfußbreite. Die Zahnfußbreite
kann insbesondere etwa 90 mm betragen, woraus sich Krümmungsradien
R1 von etwa 180 mm, R2 von etwa 100 mm und R3 von etwa 16 mm ergeben.
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Es
wird nun zuerst Bezug genommen auf die 5A bis 5D,
die den Ablauf des Zahnrades 30 an der Stoßstelle
zwischen zwei aufeinanderfolgenden Triebstockstangen 51 zeigt.
Das Zahnrad 30 dreht sich entgegen des Uhrzeigersinns und
die Vorschubrichtung ist jeweils nach links. Die Triebstockzähne
mit der größeren bzw. normalen Bauhöhe
sind in diesen Figuren mit dem Bezugszeichen 52 und die Endzähne
jeweils mit Bezugszeichen 70 bezeichnet, wobei die Endzähne 70 jeweils
nahe der Enden 55 bzw. 56 der Triebstockstange 51 liegen.
In 5A liegt der unterste Zahn 31 des Antriebszahnrades 30 mit
seinem Flankenprofil noch vollständig am letzten Triebstockzahn 52 normaler
Größe an und der in Bewegungsrichtung nächstfolgende
Zahn 31 des Antriebszahnrades 30 hat noch keinen
Kontakt mit dem Endzahn 70. Erst in 5B liegt
der vorlaufende Zahn 31 des Antriebszahnrades am Triebstockzahn 52 und
der nachfolgende Zahn 31 am Endzahn 70 an. Ein
Kontakt zum Endzahn 70 der nächsten Triebstockstange 51 besteht
noch nicht und er besteht auch dann noch nicht, wenn, wie in 5C gezeigt, der
Zahn 31 in die Teilungslücke zwischen den beiden
benachbart liegenden Endzähnen 70 zweier aufeinanderfolgender
Triebstockstangen 51 einfasst. Da das Teilungsmaß zwischen
dem Endzahn 70 und dem benachbart liegenden Triebstockzahn 52 relativ gering
ist, füllt der Zahn 31 den Zwischenraum zwischen
Triebstockzahn 52 und Endzahn 70 fast vollständig
aus. 5C lässt ferner gut erkennen, dass selbst
in dieser Extremsituation das Antriebszahnrad 30 mit seinen
Zähnen 31 noch genügend Platz hat, sich
zu drehen, ohne dass eine Verklemmung zwischen den Zähnen 31 des
Antriebszahnrades und den Endzähnen 70 der Triebstockstangen 51 entsteht.
Aus 5D ist ersichtlich, dass, sobald das Antriebszahnrad 30 die
Stoß- oder Teilungslücke zwischen zwei Triebstockstangen 51 überwunden
hat, der nächste Zahn 31 des Antriebszahnrades 30 sauber
am ersten Endzahn 70 der nachfolgenden Triebstockstange 51 einwälzen
kann, ohne dass die Gefahr besteht, dass dieser belastungsfrei drehen
könnte. Bei dem engen Teilungsmaß wird zwar ein
relativ dichtes Vorbeiwälzen der Zähne 31 des
Antriebszahnrades an den Triebstockzähnen 52 bzw.
Endzähnen 70 erreicht, eine Verklemmung und insofern ein
verstärkter Verschleiß kann jedoch vermieden werden.
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Die 6A bis 6D zeigen
dieselbe Situation zwischen einem Antriebszahnrad 30 mit
Zähnen 31 gleicher Größe sowie
Triebstockstangen 101, bei denen das Teilungsmaß wesentlich
größer ist und hier fast das 2fache der Zahnfußbreite
ausmacht. In 6A liegt der vorlaufende Zahn 31 des
Antriebszahnrades 30 am Triebstockzahn 102 noch
mit einer vorderen Flankenzone an und der nachlaufende Zahn 31 liegt
bereits naher seiner maximalen Wölbung an demjenigen Bereich
des Endzahnes 120 an, der mit dem Krümmungsradius
R2 gewölbt ist. Beim Weiterdrehen kommt der vorlaufende
Zahn 31, wie 6B zeigt, vom Triebstockzahn 2 im
Wesentlichen zu dem Zeitpunkt frei, in dem der nächste
Zahn 31 bereits am Endzahn 120 der nachfolgenden
Triebstockstange 101 abwälzt. Durch diesen Effekt
kann das Antriebszahnrad 30, wie in 6C gut
zu sehen ist, in eine zusätzliche Vorwärtsbewegung
versetzt werden und sich ein Stück auf den Endzahn 120 der nachfolgenden
Triebstockstange 101 ziehen, wobei gleichzeitig bereits
der vorlaufende Zahn 31 des Antriebszahnrades 30 vom
Endzahn 120 der vorherigen Triebstockstange 101 frei
kommt. Beim Weiterwälzen des Antriebszahnrades 30 kann
sich mithin der nunmehr noch in Zahneingriff mit dem Endzahn 120 der nächsten
Triebstockstange 101 stehende Zahn 31 an dessen
Zahnflanke abwälzen und ein Verklemmen des Antriebszahnrades 30 insbesondere
an der Teilungslücke wird sicher verhindert.
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Für
den Fachmann ergeben sich aus der vorhergehenden Beschreibung zahlreiche
Modifikationen, die in den Schutzbereich der anhängenden
Ansprüche fallen sollen. In den Figuren ist nicht dargestellt,
dass die Triebstockstangen insbesondere einseitig in Konsolen mit
Langlöchern gelagert sein können, um nicht nur
den Verlauf der Triebstockanordnung in Mulden und Satteln zu verbessern,
sondern ggf. auch ein gewisses Bewegungsspiel der Triebstockstangen
zu ermöglichen. Bei einer anderen Zahnform der Zähne
des Antriebszahnrades kann auch die Profilierung der Triebstockzähne
und Endzähne geringfügig anders ausfallen. Für
die Verbesserung des Zusammenwirkens beim Überlaufenden der
Teilungslücke zwischen zwei aufeinanderfolgenden Triebstockstangen
kann ausreichen, dass sich an einen Triebstockzahn normaler Bauhöhe
ein Endzahn geringerer Bauhöhe anschließt. Die
Profilierung der weiteren Triebstockzähne kann ggf. auch
geringfügig abweichen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 19746360
A1 [0004, 0004, 0005]