DE3200082C2

DE3200082C2 -

Info

Publication number: DE3200082C2
Application number: DE3200082A
Authority: DE
Inventors: Franz 4670 Luenen De Roling
Original assignee: Gewerkschaft Eisenhutte Westfalia GmbH
Current assignee: Caterpillar Global Mining Europe GmbH
Priority date: 1982-01-05
Filing date: 1982-01-05
Publication date: 1988-10-13
Also published as: ES277332U; ES277332Y; GB2129877A; BE895532A; US4509799A; GB8300017D0; DE3200082A1; GB2129877B; FR2519372B1; FR2519372A1; ZA829545B

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Kolben-Zylinder- Einheit zur Einstellung des Schnitthorizontes untertägiger Gewinnungsmaschinen mit einem am Zylinder angeordneten Kugelkopf für die gelenkige Zylinderlagerung und mit einer gelenkigen Lagerung der Kolbenstange.

Aus der DE-OS 25 34 325 ist eine Einrichtung zur Niveau steuerung einer Gewinnungsmaschine, insbesondere eines Kohlenhobels bekannt, bei der die als Steuerzylinder die nenden hydraulischen Kolben-Zylinder-Einheiten zwischen den Stangenköpfen der am Schreitausbau geführten Führungs stangen und der Hobelführung bzw. einem sie tragenden Strebförderer hängend gelenkig so eingeschaltet sind, daß sie beim Ein- oder Ausschub die Hobelführung in der bank rechten Ebene kippen, wobei eine unmittelbare Abhängigkeit zwischen Kolbenhub und Kippwinkel besteht. Bei der Kipp bewegung schwenkt die Hobelführung zusammen mit dem rück baren Förderer um die Anschlußgelenke der Stangenköpfe. Die Führungsstangen dienen einerseits zur Führung des Schreitausbaus und andererseits als weit nach hinten aus kragende Ausleger zur versatzseitigen Abstützung der Hobelführung gegenüber den im Hobelbetrieb auftretenden Kippkräften. Außerdem können die Führungsstangen als Schubgestänge für die den einzelnen hydraulischen Ausbau einheiten zugeordneten Rückzylinder dienen.

Bei der bekannten Einrichtung nach der DE-OS 25 34 325 sind die als Steuerzylinder verwendeten hydraulischen Kolben-Zylinder-Einheiten kugelgelenkig mit den Stangen köpfen verbunden, die aus Gelenk-Halbschalen bestehen. Die Kugelgelenkverbindung erlaubt eine allseitige gelenkige Einstellung der Steuerzylinder und der hiermit gekoppelten Teile, wie dies vor allem zur Anpassung an Unebenheiten des Liegenden, wechselndes Einfallen des Strebs sowie zur Anpassung an Relativbewegungen zwischen Schreitausbau und Förderer bzw. Hobelführung notwendig oder zweckdienlich ist.

In der nachveröffentlichten deutschen Patentanmeldung DE 31 17 401 A1 wird vorgeschlagen, die als Steuerzylinder verwendeten hydraulischen Kolben-Zylinder-Einheiten in umgekehrter Einbaulage anzuordnen, derart, daß sie mit ihrer am Zy linder angeordneten Gelenkkugel in einer bergestoßseitig am Förderer angebauten Gelenkpfanne gelagert sind. Diese Anordnung der Steuerzylinder erfordert einen verhältnis mäßig kleinen Einbauraum, zumal die Steuerzylinder ver hältnismäßig steil gestellt werden können. Hierdurch ergibt sich eine raumsparende Gesamtanordnung der Steuer zylinder, so daß das Fahrfeld nicht übermäßig weit einge engt wird.

Die Erfindung ist auf hydraulische Kolben-Zylinder-Einhei ten gerichtet, wie sie als Steuerzylinder insbesondere bei den vorgenannten Steuereinrichtungen, vorzugsweise derje nigen nach der älteren Patentanmeldung P 31 17 401.9 zum Einsatz kommen. Solchen Kolben-Zylinder-Einheiten weisen einen verhältnismäßig kleinen Kolbenhub auf und sollten bei dem vorgegebenen Kolbenhub möglichst kleine Bauabmes sungen erhalten. Es ist demgemäß Aufgabe der Erfindung, die hydraulische Kolben-Zylinder-Einheit bei ausreichend großem Kolbendurchmesser und Kolbenhub so auszubilden, daß sie zusammen mit ihrem Kugelkopf eine möglichst kleine Baulänge aufweist. Dabei soll möglichst auch der Einbauraum für den Kugelkopf gegenüber den bisherigen Steuerzylinder- Anordnungen nicht überschritten werden.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, daß der im Kugelradius abgestufte Kugelkopf eine Kugelkappe mit einem Radius aufweist, der kleiner ist als der Radius der zwischen der Kugelkappe und dem Zylinderrohr liegenden Kugelschulter, und/oder daß der sich bis in den Kugelkopf erstreckende Zylinderraum im Bodenbereich eine Abstufung mit einem Durchmesser aufweist, der kleiner ist als der Durchmesser des Zylinderraumes im übrigen Hubbereich des Kolbens, und der Kolben entsprechend gestuft ausgebildet ist. Es versteht sich, daß die gleichzeitige Anwendung beider vorgenannter Gestaltungsmaßnahmen zu im Sinne der Aufgabenstellung günstigsten Ergebnissen führt.

Mit dem erstgenannten Lösungsvorschlag, bei dem der Kugel kopf der Kolben-Zylinder-Einheit in der genannten Weise im Kugelradius abgestuft ist, vorzugsweise derart, daß die Radien der Kugelkappe und der Kugelschulter denselben Mittelpunkt aufweisen, wobei die Kugelkappe zweckmäßig als Halbkugel ausgebildet ist, wird die Möglichkeit eröff net, die Baulänge der Kolben-Zylinder-Einheit gegenüber derjenigen der bisher verwendeten Steuerzylinder mit Kugel kopf um das Maß der Durchmesser-Abstufung des Kugelkopfes zu vermindern, ohne dabei den Kolbenhub herabzusetzen. Zugleich ergibt sich die Möglichkeit, bei gleichem Kolben hub und gleicher axialer Kolbenabmessung den Kolbendurch messer zu erhöhen, ohne den maximalen Einbauraum für den Kugelkopf zu überschreiten. Während der Radius der Kugel kappe durch das maximal zulässige Einbaumaß, d h., die Größe der zur Kugelgelenklagerung verwendeten Gelenkpfanne bestimmt wird, bestimmt sich der größere Radius der Kugel schulter durch die maximal zulässigen Flächenpressungen, die sich bei Steuerung der Gewinnungsanlage auf "Klettern" an der Kugelschulter und der Gegenfläche der Gelenkpfanne einstellen. Das Maß der Abstufung des Radius der Kugelkappe gegenüber dem Radius der Kugelschulter entspricht im all gemeinen mindestens etwa der Wandstärke des Zylinderrohres des Steuerzylinders.

Die nach dem zweiten Lösungsvorschalg vorgesehene Stufung des Zylinderraumes und des Kolbens der Kolben-Zylinder- Einheit führt ebenfalls zu einer Verkürzung des gesamten Steuerzylinders, ohne daß im Bereich der Zylinderabstufung die aus Festigkeitsgründen erforderliche Wandstärke unter schritten wird. Die axiale Länge des im Durchmesser kleine ren Kolbenteils des gestuften Kolbens ist dabei zweckmäßig kleiner als die axiale Länge des die Kolbendichtung tragen den, im Durchmesser größeren Kolbenteils.

Wie erwähnt, werden die günstigsten Ergebnisse erreicht, wenn gleichzeitig beide vorgenannten Lösungsmaßnahmen nach der Erfindung verwirklicht werden. Die Kolbenstange erhält zweckmäßig ebenfalls einen Kugelkopf, der in eine Gelenk pfanne des Stangenkopfes des Führungsgestänge einführbar ist.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsmerkmal der Erfindung sind in den Ansprüchen angegeben und werden nachfolgend im Zusammenhang mit den in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 schematisch in Seitenansicht, teilweise im Querschnitt eine als Steuerzylinder verwendete erfindungsgemäße Kolben- Zylinder-Einheit in ihrer Einbaulage;

Fig. 2 die Kolben-Zylinder-Einheit nach Fig. 1 in größerem Maßstab und teilweise (links der Mittelachse) im Axial schnitt;

Fig. 3 die Kolben-Zylinder-Einheit nach Fig. 2 mit einer zusätzlichen Ver drehsicherung;

Fig. 4 einen Schnitt nach Linie IV-IV der Fig. 3.

Die Einrichtung zur Einstellung des Schnitthorizontes ei ner untertägigen Gewinnungsmaschine ist in ihrem grund sätzlichen Aufbau z. B. aus der DE-OS 25 34 325 bekannt. Mit 10 ist ein abschnittsweise rückbarer Strebförderer bezeichnet, der die (nicht dargestellte) Gewinnungsmaschi nenführung aufweist, die bei einer Hobelanlage abbaustoß seitig am Strebförderer angebaut ist. An der Bergestoß seite des Strebförderers 10 sind in Anschlußgelenken 11 mit in Längsrichtung des Förderers verlaufender Gelenk achse Stangenköpfe 12 angeschlossen, welche an den vor deren Enden von Führungsstangen 13 angeordnet sind, die sich in Stangenführungen der hydraulischen Ausbaugestelle, z. B. Ausbauschilde od. dgl., führen. Im allgemeinen weist jedes Führungsgestänge 13 zwei als Federstangen ausgebil dete Führungsstangen auf, die an ihrem vorderen Ende durch einen gemeinsamen Stangenkopf 12 verbunden sind. Am Streb förderer 10 sind bergestoßseitig Anbauteile, wie aufragen de Seitenbleche 14 od. dgl. befestigt, welche die Anschluß organe 15 für die Anschlußgelenke 11 aufweisen und an de nen im oberen Bereich Gelenkpfannen 16 befestigt sind. Die Anordnung der als Steuerzylinder verwendeten hydraulischen Kolben-Zylinder-Einheiten 17 entspricht derjenigen nach der älteren Patentanmeldung P 31 17 401.9.

Wie insbesondere Fig. 2 zeigt, weisen die hydraulischen Kolben-Zylinder-Einheiten 17 an ihrem Zylinderrohr 18 einen Kugelkopf 19 auf, mit dem sie in der Gelenkpfanne 16 gelenkig ge lagert sind. Letztere besteht zweckmäßig aus mehreren lös bar miteinander verbundenen Teilen, wie dies in der ge nannten Patentanmeldung P 31 17 401.9 offenbart ist. Die Kolbenstange 20 der Kolben-Zylinder-Einheit 17 trägt ebenfalls ei nen Kugelkopf 21, der in einer Kugelpfanne des Stangen kopfes 12 gelenkig gelagert ist.

Der Kugelkopf 19 des Zylinders ist in seinem Radius abge stuft. Er besteht aus einer als Halbkugel ausgebildeten Kugelkappe 23 und einer zwischen der Kugelkappe 23 und dem Zylinderrohr 18 liegenden Kugelschulter 24. Der Radius R 1 der Kugelkappe 23 ist um das Maß X kleiner als der Radius R 2 der Kugelschulter 24. Mit 25 ist der gemeinsame Mittel punkt der beiden Radien R 1 und R 2 bezeichnet. Das Maß X entspricht mindestens etwa der Wandstärke D des Zylinders rohres 18. Der gemeinsame Mittelpunkt 25 der Kugelkappe 23 und der Kugelschulter 24 bildet zugleich den Drehpunkt der Kolben-Zylinder-Einheit 17 in der Gelenkpfanne 16.

Es ist erkennbar, daß die Kolben-Zylinder-Einheit 17 aufgrund der unterschiedlichen Kugelkopfradien R 1 und R 2 um das Maß X kürzer baut als eine Kolben-Zylinder-Einheit mit einem einheitlichem Kugelkopfradius R 2, der in Fig. 2 durch die strichpunk tierte Linie angedeutet ist. Der Radius R 2 bestimmt sich nach den zulässigen Flächenpressungen, die beim Steuern der Anlage im Sinne eines "Kletterns" (Druckbeaufschla gung der Kolben-Zylinder-Einheit in Einschubrichtung) an der Kol benschulter 24 und den entsprechenden Lagerflächen der Gelenkpfanne 16 auftreten. Der Radius R 1 der als Halbku gel ausgebildeten Kugelkappe 23 wird bestimmt durch das maximal zulässige Einbaumaß der Kolben-Zylinder-Einheit 17 in der Gelenkpfanne. Die Stufung des Kugelkopfes 19 führt demge mäß also zugleich zu einer Verminderung der Abmessungen der Kugelpfanne 16.

Am Übergang zwischen der Kugelkappe 23 und der Kugelschul ter 24 ist ein radial vorspringender Zapfenansatz 26 be festigt, der eine Drehsicherung bildet, d. h., die in der Gelenkpfanne 16 gelagerte Kolben-Zylinder-Einheit gegen Drehen um seine Achse sichert. Das Zylinderrohr 18 trägt eine An schlußmuffe 27 für eine zu der Kolben-Zylinder-Einheit 17 führende hydraulische Anschlußleitung. Das Zylinderrohr 18 ist end seitig durch einen Zylinderdeckel 28 mit Führungsbuchse und Stangendichtung 29 verschlossen. Der Zylinderdeckel 28 bildet zugleich die Hubbegrenzung für den Kolben 30. Mit H ist der maximale Kolbenhub bezeichnet.

Es ist erkennbar, daß sich der Zylinderraum 31 der Kolben- Zylinder-Einheit bis tief in den Kugelkopf 19 erstreckt und im Bodenbereich eine Abstufung 32 mit einem Durchmesser d 2 aufweist, der kleiner ist als der Durchmesser d 1 des Zylin derraumes 31 auf dem übrigen Hubbereich des Kolbens 30. Letzterer ist mit einer entsprechenden Abstufung 33 ver sehen. Die axiale Länge des die Abstufung 33 bildenden, im Durchmesser kleineren Kolbenteils ist kleiner als die axi ale Länge des im Durchmesser größeren Kolbenteils, welcher die Kolbendichtung 34 trägt. Der Kolben 30 ist demgemäß auf der Länge Y von dem Durchmesser d 1 auf den Durchmesser d 2 des Zylinderraumes 31 verkleinert. Der Zylinderraum 31 der Kolben-Zylinder-Einheit 17 wird daher um das Maß Y verlängert, ohne daß sich im Bereich der Abstufung eine unzulässige Verminderung der Wandstärke des Zylinders ergibt. Bei gleichbleibender axialer Abmessung des Kolbens 30 und bei gleichem Hub H kann daher aufgrund der Abstufung des Zy linderraumes 31 und des Kolbens 30 der Zylinder um den Be trag Y verkürzt werden. Die beschriebene Kolben-Zylinder-Einheit 17 weist daher bei einem vorgegebenen Kolbenhub H und vorge gebenem Kolbendurchmesser sowie bei vorgegebener Kolben höhe eine geringstmögliche Baulänge auf.

Die in den Fig. 3 und 4 gezeigte Kolben-Zylinder-Einheit unterschei det sich von derjenigen nach den Fig. 1 und 2 lediglich da durch, daß sie mit einer zusätzlichen Verdrehsicherung ver sehen ist, die relative Drehbewegungen zwischen der Kolben stange und dem Zylinder verhindert. Diese Verdrehsicherung besteht aus einem in eine Bohrung 36 des Kugelkopfes 19 eingeschweißten axialen Bolzens 35, der in eine den Kolben 30 durchgreifende axiale Bohrung 37 der Kolbenstange 20 einfaßt. Der Bolzen 35 und entsprechend auch die Bohrung 37 sind um daß Maß E exzentrisch zur Zylinderachse angeord net, um die Verdrehsicherung zu bewirken. Die Bohrung 37 der Kolbenstange 20 ist als Sackbohrung ausgeführt, deren innenliegendes geschlossenes Ende über mindestens eine axiale Nut 38 des Bolzens 35 mit dem Druckraum der Kolben- Zylinder-Einheit hydraulisch verbunden ist, so daß der hydrauli sche Druck sowohl auf die Kolbenfläche des Kolbens 30 als auch auf die Stirnfläche 39 des Bolzens 35 wirkt.

Die vorstehend beschriebene Verdrehsicherung hat auch den Vorteil, daß sie die am Zylinder oder auch an der Kolben stange angeordneten Hydraulikanschlüsse gegen Verdrehung sichert.

Claims

1. Hydraulische Kolben-Zylinder-Einheit zur Einstellung des Schnitthorizontes untertägiger Gewinnungsmaschinen mit einem am Zylinder angeordneten Kugelkopf für die gelenkige Zylinderlagerung und mit einer gelenkigen Lagerung der Kolbenstange, dadurch gekennzeich net, daß der im Kugelradius abgestufte Kugelkopf (19) eine Kugelkappe (23) mit einem Radius (R 1) aufweist, der kleiner ist als der Radius (R 2) der zwischen der Kugelkappe (23) und dem Zylinderrohr (18) liegenden Kugelschulter (24), und/oder daß der sich bis in den Kugelkopf (19) er streckende Zylinderraum (31) im Bodenbereich eine Abstu fung (32) mit einem Durchmesser (d 2) aufweist, der kleiner ist als der Durchmesser (d 1) des Zylinderraumes (31) auf dem übrigen Hubbereich des Kolbens (30), und der Kolben (30) entsprechend gestuft ausgebildet ist.

2. Kolben-Zylinder-Einheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Radien (R 1, R 2) der Kugelkappe (23) und der Kugelschulter (24) denselben Mittelpunkt (25) haben.

3. Kolben-Zylinder-Einheit nach Anspruch 1 oder 2, da durch gekennzeichnet, daß die Kugel kappe (23) als Halbkugel ausgebildet ist.

4. Kolben-Zylinder-Einheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Radius (R 1) der Kugelkappe (23) um mindestens etwa die Wandstärke (D) des Zylinderrohres (18) kleiner ist als der Radius (R 2) der Kugelschulter (24).

5. Kolben-Zylinder-Einheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß am Übergang zwischen der Kugelkappe (23) und der Kugelschul ter (24) ein radial vorspringender Ansatz (26) als Dreh sicherung angeordnet ist.

6. Kolben-Zylinder-Einheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Länge des im Durchmesser kleineren Kolbenteils (33) des gestuften Kolbens (30) kleiner ist als die axiale Länge des die Kolbendichtung (34) tragenden, im Durchmesser größeren Kolbenteils.

7. Kolben-Zylinder-Einheit nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (20) ebenfalls einen Kugelkopf (21) aufweist, der in eine Gelenkpfanne (22) eines Stangenkopfes (12) des Führungsgestänges (13) einführbar ist.

8. Kolben-Zylinder-Einheit nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Verdrehsicherung am Kugelkopf (19) des Zylinders außer mittig ein axialer Bolzen (35) befestigt ist, der in eine den Kolben (30) durchgreifende exzentrische Bohrung (37) faßt.

9. Kolben-Zylinder-Einheit nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung (37) der Kolbenstange (20) als Sackbohrung ausgebildet und ihr innenliegendes Ende über mindestens einen Kanal oder eine Nut (38) mit dem Zylinderraum der Kolben-Zylinder-Einheit verbunden ist.