DE3334018A1

DE3334018A1 - Hydraulischer zylinder mit hub-wegmesseinrichtung

Info

Publication number: DE3334018A1
Application number: DE19833334018
Authority: DE
Inventors: Klaus Detering; Alfred 4650 Gelsenkirchen Pawlowski; Fritz Dr.-Ing. 4320 Hattingen Schuermann; Gerhard 4352 Herten Wehser
Original assignee: BEUKENBERG MASCHF; Bergwerksverband GmbH
Current assignee: BEUKENBERG MASCHF; Bergwerksverband GmbH
Priority date: 1982-07-07
Filing date: 1983-09-21
Publication date: 1985-04-25
Also published as: DE3334018C2

Description

BERGWERKSVERBAND GMBH

VERSUCHSBETRIEBE DER BERGBAU-FORSCHUNG

4300 Essen 13 (Kray)

Franz-Fischer-Weg 61 Telefon (0201) 105-1

A8/19/83

Hydraulischer Zylinder mit Hub-Wegmesseinrichtung

Die Erfindung betrifft einen Zylinder mit Zylindergehäuse und darin verschieblich angeordneten Kolben, insbesondere für den hydraulischen Strebausbau sowie für Vorschub- und Haltevorrichtungen für den'Strebförderer, in dessen Zylindergehäuse ein Wegmessgeber mit einem Tauchkolben zusammenwirkend integriert ist, nach Patent (Patentanmeldung P 32 25 342.7-24). Derartige Zylinder werden im Abbaubereich, insbesondere beim Schreitausbau eingesetzt. Im Prinzip ähnlich ausgebildete Zylinder stützen das Gebirge ab, schieben den Förderer vor, ziehen den Schreitausbau nach oder werden zum Halten des Strebförderers auf der schiefen Ebene eines einfallenden Strebes als Spannzylinder eingesetzt. Darüber hinaus werden Zylinder zum Rücken von Vortriebsmaschinen, Fördererumkehren, zum Spannen der Seile von Einschienenhängebahnen und ähnlichem verwendet. Je nach Verwendung des Zylinders hat seine Kolbenstellung für die Betriebsüberwachung eine wirtschaftliche und häufig sogar noch wesentlich grössere sicherheitliche Bedeutung. So ist zum Beispiel die Länge des Rückweges eines Strebförderers proportional zur Fördermenge des Strebs. Die Stellung des Stüt zylinders des Strebsausbaus gibt Hinweise auf die von der Gewinnungsmaschine geschnittene Flözmächtigkeit. Die Konvergenz des Schreitausbaus deutet auf intensive Gebirgsverformungen hin. Eine besondere sicherheitliche Bedeutung

haben die Spannzylinder, die das Abwandern des Strebförderers auf der schiefen Ebene einfallender Flöze vermeiden sollen. Aus den genannten Gründen ist versucht worden, die Kolbenstellung hydraulischer Zylinder durch Messgeber mit Fernübertragung in der Grubenwarte zu registrieren und auszuwerten.

Zu diesem Zweck werden Wegmessgeber nach bekannten Einrichtungen aussen an den Zylindern angebracht, insbesondere im Nachhinein angebracht. Diese mit aufwickelbaren Seilen arbeitenden Wegmessgeber sind aber für den Dauerbetrieb, vor allem im Abbaubereich, venig geeignet und viel zu störanfällig. Es ist auch versucht worden, die Messfühler in die Arbeitszylinder zu integrieren. Dazu wurden auf der Kolbenstange magnetische Marken angebracht, die durch einen Abtaster laufen. Die erzielbaren Messwerte sind jedoch zu grob und das Verfahren auch sehr störanfällig.

Nach der Hauptanmeldung ist vorgesehen, die Messfühler in den Druckraum des Zylinders hineinzulegen und dazu ölgefüllte Messfühler zu verwenden. Im Zylindergehäuse wird hierzu ein Wegmessgeber quer zur Arbeitsrichtung des Kolbens am zylinderseitigen Ende der Kolbenstange so angeordnet, dass er mit .seinem Fühler auf der entsprechend geneigten Oberfläche eines Tauchkolbens gleitet. Diese Messfläche verläuft entsprechend gleichmässig konisch in Richtung Spitze der Kolbenstange. Ebenso wie die Ausbildung des Kolbens des Tauchkolbens als Zahnstange, die ein Zahnrad mit daran befestigtem Messgeber proportional zum Hub verstellt, leiden diese Messfühler darunter, dass sie gegen den Druckraum intensiv abgedichtet

sein müssen, um den Einfluss des hohen Druckes auszugleichen, Der dafür erforderliche Aufwand ist erheblich und die Richtigkeit der ermittelten Werte von der Abdichtung abhängig.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den Wegmessgeber vom hydraulischen Druck unbeeinflusst zu halten.

Zur Lösung der Aufgabe wird vorgeschlagen, der Kolbenstange einen durch deren Bewegung drehbaren Tauchkolben zuzuordnen und diesem mit einem als Wegmessgeber dienenden Drehpotentiometer zu verbinden.

Mit einer derartigen Einrichtung ist erreicht, dass der eigentliche Messfühler völlig unabhängig vom Einfluss des hohen Druckes im Zylinder arbeitet. Der Tauchkolben bzw. insbesondere seine Verbindung mit dem Drehpotentiometer ist vorteilhaft druckdicht gestaltet, so dass eine Beeinflussung unabhängig vom jeweiligen Stand des Zylinders nicht möglich ist.

Nach einer Ausbildung der Erfindung wird das Drehen des Tauchkolbens dadurch erreicht, dass der Tauchkolben in Längsrichtung verlaufende Längsnuten besitzt. Durch diese eine oder zwei Längsnuten erfährt der Tauchkolben eine der Kolbenstellung proportionale Drehbewegung, so dass über das Drehpotentiometer einwandfreie Angaben über den jeweiligen Stand der Kolbenstange erhalten werden.

Zweckmässigerweise ist die druckdicht ausgebildete Aussenhülle des Tauchkolbens im Zylindergehäuse festgelegt und der Kolben mit der Kolbenstange drehbeweglich verbunden.

Damit ist erreicht, dass dem Drehpotentiometer ausser der Drehbewegung, die es erfährt, keinerlei Kräfte aus der Längsbewegung oder durch Biegebeanspruchungen aus der Kolben- oder der Zylinderbeanspruchung auferlegt werden. Insbesondere ist das Drehpotentiometer aber unabhängig vom Sinfluss des Druckes im Zylinderraum.

Das Zusammenwirken zwischen Aussenhülle und Kolben des Tauchkolbens ,wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass der Aussenhülle ein in die Längsnut eingreifender Führungsstift zugeordnet ist. Dieser Führungsstift zwingt somit dem Kolben die Drehbewegung auf, die über das Drehpotentiometer eine Identifizierung der Kolbenstellung ermöglicht.

Zv/eckmässigerweise ist das Drehpotentiometer der. Spitze der Kolbenstange mit dem Kolben verbunden zugeordnet und ist mit zur Oberseite der Kolbenstange führenden Kabeln versehen. Damit sind gesonderte Kabelkanäle innerhalb des Zylinders nicht mehr erforderlich, da das Drehpotentiometer jeweils dem frei zugänglichen Ende der Kolbenstange zugeordnet ist.

Sine weitere zweckmässige Ausbildung der Erfindung sieht vor, dass mehrere drehbare Tauchkolben mit den gleichen Drehsinn aufweisenden Längsnuten ineinander geschachtelt in der hohlen Kolbenstange zug- und druckfest und mit einem Drehpotentioneter verbunden angeordnet sind. Dabei addieren sich die Drehbewegungen, da der Drehsinn der Längsnuten gleichsinnig ge-· wählt ist. Mit derartigen Einrichtungen können insbesondere sehr lange Zylinder ausgerüstet werden. Dabei ist es ohne weiteres möglich, mehrere derartige als Drehkolbcn ausgeführte

* copy

_ ₇ _ 3334013

Tauchkolben einem einzigen Drehpotentiometer zuzuordnen, wodurch die Investitionskosten wesentlich verringert v/erden.

In vorteilhafter Weise können auch bereits vorhandene Zylinder mit entsprechenden Wegmessgebern ausgerüstet werden, indem ein oder mehrere drehbare Tauchkolben jeweils in einem Schutzrohr gesichert neben dem Zylindergehäuse und mit der Kolbenstange verbunden angeordnet sind. Dabei können die Tauchkolben sowohl mit der Kolbenstange oder dem jeweils zu verschiebenden bzw. heranzuziehenden Gerät verbunden sein. In vorteilhafter Weise ist so sogar eine selbständige Messgeberausbildung geschaffen.

Eine weitere Ausbildung der Erfindung sieht vor, dass der Tauchkolben auf der dem Drehpotentiometer gegenüberliegenden Seite drehbeweglich, aber zug- und druckfest gelagert ist.

Der technische Fortschritt der vorliegenden Erfindung ist insbesondere darin zu sehen, dass ein unabhängig vom Einfluss des Druckes im Zylinder arbeitender Wegmessgeber geschaffen ist. Genaue Messwerte sind damit zu erzielen, so dass die Zylinder gemäss diesem Vorschlag sich besonders für Feinmessungen und ähnliches eignen. Vorteilhaft ist weiter, dassf die gesamte Einrichtung im Zylinder integriert ist, so dass sie vor dem Zugriff Unbeteiligter geschützt werden. Dies trifft zwar für die Ausbildung nicht zu, nach der die Tauchkolben in einem Schutzrohr neben dem Zylindergehäuse angeordnet sind, doch kann hier durch entsprechend starke Ausbildung des Schutzgehäuses ebenfalls eine entsprechend sichere Ermi-ttlung der Kolbenstellung vorgenommen werden.

_₈_ 333A018

Die Erfindung wird durch die nachfolgende Beschreibung der Figuren weiter erläutert. Dabei zeigen

Fig. 1 einen Schnitt durch einen eingefahrenen Zylinder mit Tauchkolben,

Fig. 2 einen Schnitt durch einen ausgefahrenen Zylinder mit Tauchkolben,

Fig. 3 einen Querschnitt durch den Zylinder gemäss Fig. 1 im Bereich des Führungsstiftes und

Fig. 4 einen Schnitt durch einen Doppel-Teleskop-Drehgeber bzw. Tauchkolben.

Fig. 1 zeigt einen Zylinder 1, wie· er üblicherweise im Bergbau im Strebbereich eingesetzt wird oder auch für die anderen beschriebenen Einsatzzwecke. Das Zylindergehäuse 2 weist Anschlüsse 3, 4 auf. Im Zylindergehäuse 2 ist die Kolbenstange 6 verschieblich gelagert, wobei im dargestellten Beispiel die Kolbenstange 6 vollständig in das Zylindergehäuse 2 eingefahren ist. An der Spitze 8 und an der gegenüberliegenden Seite sind Anschlüsse für den Fixpunkt und das zu verschiebende Arbeitsgerät vorgesehen.

Die Kolbenstange 6 ist hohl ausgebildet. In der Bohrung der Kolbenstange 6 ist ein Tauchkolben 10 vorgesehen. Dieser Tauchkolben 10 ist, wie weiter unten noch erläutert wird, zweiteilig ausgebildet.

Der Aussenmantel 11 des Tauchkolbens 10 wird über Führungen und durch die Verlagerung im Zylindergehäuse 2 im Abstand zur

_ ₉ _ 333A0 1

Innenwand 12 der Kolbenstange 6 gehalten.

An dem der Verlagerung im Zylindergehäuse 2 gegenüberliegenden Ende des Tauchkolbens 10 ist ein Drehpotentiometer 14 angeordnet, in dem der Tauchkolben 10 ebenfalls fixiert ist. Das Drehpotentxometer 14, das somit der Spitze 8 der Kolbenstange 6 zugeordnet ist, wird über Kabel 16 mit der Oberseite 18 der Kolbenstange 6 verbunden. Hier kann eine optische Anzeige geschützt durch das Schutzgehäuse 17 vorgesehen sein, so dass die jeweilige Position der Kolbenstange 6 auch unmittelbar am Einsatzort abgelesen werden kann.

Der Tauchkolben 10 ist, wie erwähnt, zweiteilig ausgebildet. Dabei ist er mit seiner druckdicht ausgebildeten Aussenhülle 20 am Zylindergehäuse 2 gehalten, das gleichzeitig wie erwähnt über die Führungen 24 in der Bohrung 9 geführt ist. In der Aussenhülle 20 ist der Kolben 21 verschieblich angeordnet, der am aus der Aussenhülle 20 herausragenden Ende am Drehpotentiometer 14 befestigt ist. Auf dem Aussenmantel des Kolbens 21 ist eine oder sind mehrere Längsnuten 19 vorgesehen, die im Zusammenwirken mit dem Führungsstift 25 eine Drehbewegung des Kolbens 21 erzwingen.

Über die Dichtungen 22, 23 ist eine sichere und ,dichte Lagerung des Tauchkolbens 10 gegeben.

Fig. 2 zeigt einen Zylinder 1 mit ausgefahrener Kolbenstange Hier wird deutlich, dass durch das Ausfahren der Kolbenstange 6 auch gleichzeitig der Kolben 21 des Tauchkolbens ausgefahren und dabei wie erwähnt verdreht wird. Die Drehbewegung ist pro-

- 10 -

portional der Kolbenstellung, so dass über das Drehpotentiometer 14 eine genaue Beurteilung der jeweiligen Position der Kolbenstange 6 gewährleistet ist. Bei der in Fig. 2 gezeigten Stellung ist der Zylinderraum 26 mit Druckmittel gefüllt und wie erwähnt der im Lager 27 gelagerte Kolben 21 voll ausgefahren. Dies wird im übrigen durch die Lage der Linksnut 19 verdeutlicht.

Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch einen Zylinder mit Zylindergehäuse 2 und Kolbenstange 6 sowie der Aussenhülle 20 und dem Kolben 21 des Tauchkolbens 10. Verdeutlicht ist hier die Lage dec Führungcetiftec 25, der jeweils in die Längsnut 19 im Kolben 21 eingreift.

Fig. 4 verdeutlicht die Ausbildung eines Doppel-Teleskop-Drehgebers, wobei innerhalb der Aussenhülle 20 ein oder mehrere Kolben 21, 21' drehbeweglich gelagert sind.

1 Zylinder

2 Zylindergehäuse

3 Anschluss

4 Anschluss

6 Kolbenstange

8 Spitze zu

9 Bohrung in

10 Tauchkolben

11 Aussenmantel zu

12 Innenwand von

14 Drehpotentioitieter

16 Kabel

17 Schutzgehäuse

18 Oberseite von

19 Längsnut

20 Aussenhülle

21 Kolben

22 Dichtung

23 Dichtung

24 Führung von 20 in

25 Führungsstift

26 Zylinderraum

27 Lager

Al

- Leerseite -

Claims

BERGWERKSVERBAND GMBH VERSUCHSBETRIEBE DER BERGBAU-FORSCHUNG 4300 Essen 13 (Kray) Franz-Fischer-Weg 61 Telefon (0201) 105-1 A8/19/83 Hydraulischer Zylinder mit Hub-Wegmesseinrichtung Patentansprüche:

1. Zylinder mit Zylindergehäuse unter darin verschieblich angeordneten Kolben, insbesondere für den hydraulischen Strebausbau sowie für Vorschub- und Haltevorrichtungen für den Strebförderer, in dessen Zylindergehäuse ein Wegmessgeber mit einem Tauchkolben zusammenwirkend integriert ist, nach Patent (Patentanmeldung P 32 25 342.7-24) dadurch gekennzeichnet, dass der Kolbenstange (6) ein durch deren Bewegung drehbarer Tauchkolben (10) zugeordnet und mit einem als Wegmessgeber dienenden Drehpotentiometer (14) verbunden ist.

2. Zylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Tauchkolben (10) in Längsrichtung verlaufende Längsnuten (19) besitzt.

3. Zylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die druckdicht ausgebildete Aussenhülle (20) des Tauchkolbens (10) im Zylindergehäuse (2) festgelegt und der Kolben (21) mit der Kolbenstange (6) drehbeweglich verbunden ist.

4. Zylinder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Aussenhülle (20) ein in die Längsnut (19) eingreifender Führungsstift (25) zugeordnet ist.

5. Zylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehpotentiometer (14) der Spitze (8) der Kolbenstange

(6) mit dem Kolben (21) verbunden zugeordnet und mit zur Oberseite (18) der Kolbenstange führenden Kabel (16) versehen ist.

6. Zylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere drehbare Tauchkolben (10) mit den gleichen Drehsinn aufweisenden Längsnuten (19) ineinander geschachtelt in der hohlen Kolbenstange (6) zug- und druckfest und mit einem Drehpotentiometer (14) verbunden angeordnet sind.

7. Zylinder nach Anspruch 1 und Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere drehbare Tauchkolben (10) jeweils in einem Schutzrohr gesichert neben dem Zylindergehäuse (2) und mit der Kolbenstange (6) verbunden angeordnet sind.

8. Zylinder nach Anspruch 1 und Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Tauchkolben (10) auf der dem Drehpo^entiometer (14) gegenüberliegenden Seite drehbeweglich, aber zug- und druckfest gelagert ist.