DE3508091A1

DE3508091A1 - Messkopf fuer das integrierte hubweg-messsystem eines hydraulischen arbeitszylinders, insbes. fuer den berg- und tunnelbau

Info

Publication number: DE3508091A1
Application number: DE19853508091
Authority: DE
Inventors: Heinz 4358 Haltern Hessel; Karl-Heinz 4670 Lünen Plester
Original assignee: Gewerkschaft Eisenhutte Westfalia GmbH
Current assignee: Gewerkschaft Eisenhutte Westfalia GmbH
Priority date: 1985-03-07
Filing date: 1985-03-07
Publication date: 1986-09-11
Also published as: FR2578642A1; BE904346A; FR2578642B1

Description

13.02.1985 Me/Sk Gw 8 508

Patentanmeldung

der Firma

Gewerkschaft Eisenhütte Westfalia, 4670 Lünen

Meßkopf für das integrierte Hubweg-Meßsystem eines hydraulischen Arbeitszylinders, insbes. für den Berg- und Tunnelbau

Die Erfindung betrifft einen Meßkopf für das integrierte Hubweg-Meßsystem eines hydraulischen Arbeitszylinders, insbes. für den Berg- und Tunnelbau, welcher am freien Ende einer Tragstange angeordnet und mit einem Drehpotentioneter versehen ist, das ur.ter Zwischenschaltung einer Rutschkupplung mit einem Drehglied gekuppelt ist, welches mit mindestens einen Gleitstein oder dgl. in die Wendelnut einer Führungshälse einfaßt und das Drehpotentiometer beim Hub der Kolbenstange des hydraulischen Arbeitszylinders in eine Drehbewegung versetzt.

Hydraulische Arbeitszylinder mit integrierten Hubweg-Me3systemen werden insbesondere für untertägige Ausbau- und Gewinnuna-ssystono sowie für Geräte des Strecken- bzw. Tunnelvortriebs verwendet und sind in verschiedenen Ausführungsformen bekannt. Es gehört z. B. zum Stand der Technik, zum Messen des Hubes eines Schreitzylinders in diesen einen Wegmesser einzubauen. Dieser besteht aus einer schraubenförmig ausgebildeten Stange, die beim Ausschub der Kolbenstange des Schreitzylinders in eine Drehbeweguna versetzt wird. Durch diese Drehbewegung wird ein Potentiometer

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betätigt, das die Ausschublänge der Kolbenstange an eine Schaltstation meldet (Zeitschrift "Glückauf", 1965, Seite 716).

Die noch nicht zum Stand der Technik gehörende Patentanmeldung P 34 30 069.4 der Anmelderin befaßt sich mit der Ausbildung eines hydraulischen Arbeitszylinders mit integriertem Hubweg-Meßsystem, bei dem eine Tragstange am Zylinderboden des Arbeitszylinders abgestützt ist und in eine Axialbohrung der Kolbenstange einfaßt. Am Kopf der Tragstange ist ein Meßkopf angeordnet, der von einem Drehpotentiometer und einem Drehglied gebildet ist. Das Drehglied weist einen Gleitstein auf, welcher in eine Wendelnut an der Innenwandung der Kolbenstangenbohrung einfaßt und die Hubbewecung des Kolbens in eine Drehbewegung des Drehglieds umsetzt. Diese Drehbewegung wird unter Zwischenschaltung einer Rutschkupplung auf die Drehpotentiometerwelle und somit auf das Drehpotentiometer selbst übertragen. Alternativ kann die Wendelnut nicht direkt in die Axialbohrung der Kolbenstange, sondern in eine in die Axialbohrung eingesetzte Führungshülse eingebracht sein.

Eine weitere Möglichkeit der Ausbildung eines hydraulischen Arbeitszylinders mit integriertem Hubweg-Meßsystem gehört durch das DE-GM 84 23 947 zum Stand der Technik. Das Hubweg-Meßsysten ist ähnlich dem vorbeschriebenen gemäß P 34 30 069.4 aufgebaut. Im Gegensatz hierzu ist jedoch die Tragstange mit den Meßkopf nicht am Zylinderboden sondern am Stangenkopf befestigt und ragt in eine Führungshülse, die nicht in die Kolbenstangenbohrung eingelassen, sondern am Zylinderboden befestigt ist. Der Meßkopf ist jedoch mit dem vorbeschriebenen identisch.

Bei den beiden vorbeschriebenen Hubweg-Meßsystemen treten in der Praxis Undichtigkeiten am Meßkopf auf, welche zu Funktionsstörungen führen. Durch eindringende Hydraulikflüssigkeit kommt es zu Kurzschlüssen und somit zur Zerstörung des Drehpotentiometers. Außerdem wird die Funktion der Rutschkupplung durch eingedrungene Hydraulikflüssigkeit gestört.

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Aufgabe der Erfindung ist es, die vorgenannten Nachteile zu vermeiden und einen Meßkopf für das integrierte Hubweg-Meßsystem eines hydraulischen Arbeitszylinders zu schaffen, welches sich insbesondere durch erhöhte Funktionssicherheit kennzeichnet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch folgende Merkmale gelöst;

- die Drehgliedwelle ist gegenüber ihrem Lagerkörner durch einen als Hochdruckdichtung ausgeführten Profilring abgedichtet;

- der Lagerkörper ist gegenüber der Tragstange mittels einer weiteren Hochdruckdichtung, vorzugsweise einem O-Ring, abgedichtet;

- die Drehpotentiometerwelle ist gegenüber ihrem Tragkörper durch eine Niederdruckdichtung abgedichtet;

- das Drehpotentiometergehäuse ist gegenüber seinem Tragkörper durch eine weitere Niederdruckdichtung abgedichtet;

- das Drehpotentiometergehäuse ist mitsamt eines Teilstücks seines Anschlußkabels mit einem, vorzugsweise als Schrumpfschlauch ausgebildeten, Schutzüberzug versehen;

- das Drehpotentiometer sowie dessen Tragkörper erlauben aufgrund ihrer Maße und/oder ihrer Formgebung den freien Abfluß eingedrungenen Lecköls in die Tragstange.

Erf indungsgemäß ist also einerseits das Innere des Me-3]:ontes durch Hochdruckdichtungen gegen Eindringen von Druckflüssigkeit aus dem hydraulischen Arbeitszylinder und andererseits zusätzlich das Drehpotentiometer selbst gegen eventuell eingedrungenes Lecköl gesichert. Hierbei ist wesentlich, daß das Lecköl ungehindert in das Innere der Tragstange abfließen kann, um einen Druckaufbau zu verhindern. Durch die vorgenannten Maßnahnen wird also ein doppelter Schutz des Drehpotentiometers gegen Eindringen von Hydraulikflüssigkeit erreicht und somit eine erheblich erhöhte Funktionssicherheit des gesamten Meßkopfes gewährleistet.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht der als Hochdruckdichtung zwischen der Drehgliedwelle und ihrem Lagerkörper eingesetzte Profildichtring aus dem Kunststoff Polyurethan.

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Dieser Werkstoff gewährleistet eine besonders sichere Abdichtung und gleichzeitig eine hohe Lebensdauer. Als Niederdruckdichtung zwischen Drehpotentiometerwelle und Tragkörper eignet in besonderer Weise ein Sinraerring, obgleich prinzipiell jede Bauart einer Niederdruckdichtung, wie z. B. beliebige Profilringe oder auch eine abgeschlossene Fettkammer, Verwending finden kann.

Um das für die Betätigung des Drehpotentiometers erforderliche Drehmoment der Rutschkupplung ohne Gefährdung des Drehpotentiometers auch bei eingedrungenem Lecköl zu gewährleisten, findet bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Meßkopfes als Rutschkupplung zwischen Drehpotentiometerwelle und Drehgliedwelle eine, vorzugsweise aus dem Werkstoff Nitril-Butadien-Kautschuk bestehende, Kupplungsbuchse Verwendung. Diese Kuoplungsbuchse dichtet gegenüber der Drehpotentiometerwelle so gut ab, daß kein Lecköl auf die für die Drehmomentübertragung verantwortliche Fläche gelangen kann. Somit ist eine gleichmäßige Drehmomentübertragung gewährleistet.

Vorteilhafterweise wird der Hohlraum hinter der Rutschkupplung im Lagerkörper der Drehgliedwelle durch eine Bohrung oder ähnliches belüftet, um einen Druckaufbau in diesem Hohlraum zu verhindern.

Hydraulische Arbeitszylinder mit dem vorbeschriebenen erfindungsgenäßen Meßkopf können grundsätzlich in allen Sparten der Technik eingesetzt werden, sind jedoch insbesondere für den untertänigen Bergbau geeignet, da das Hubweg-Meßsystem völlig geschützt in Inneren des Arbeitszylinders angeordnet ist und somit einerseits gegen Beschädigungen gesichert und andererseits schlagwettergeschützt untergebracht ist.

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Im folgenden wird der erfindungsgemäße Meßkopf anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Es zeigen:

Figur 1 einen hydraulischen Arbeitszylinder mit einem erfindungsgemäßen Meßkopf im Schnitt,

Figur 2 in einem größeren Maßstab den Meßkopf gemäß Figur 1 ebenfalls im Schnitt.

Der hydraulische Arbeitszylinder 1 besteht im wesentlichen aus dem Zylinder 2, dem Kolben 3 sowie der am Kolben 3 befestigten Kolbenstange 4. Die Kolbenstange 4 weist eine axiale Längsbohrung 5 auf, welche innenseitig mit einer Wendelnut 6 versehen ist. Am Zylinderboden 7 des hydraulischen Arbeitszylinders 1 ist eine Tragstange 8 lösbar befestigt, welche in die Längsbohrung 5 der Kolbenstange 4 hineinragt.

Am freien Ende der Tragstange 8 ist der Meßhopf 9 befestigt, welcher in Figur 2 näher dargestellt ist. Der Meßkopf 9 ist in die abgestuft ausgebildete Innenbohrung 10 der Tragstange 8 eingesetzt und besteht im wesentlichen aus dem Drehpotentiometer 11, den Tragkörper 12, der Rutschkupplung 13 mit der Drehgliedwelle 14, dem Lagerkörper 15 sowie dem Drehglied 16 mit den Gieitsteinen

Das beim Ausführungsbeispiel mit zwei Gleitsteinen 17 versehene Drehglied 16 ist mit Hilfe einer Madenschraube 18 an der Drehgliedwelle 14 festgelegt. Die Drehgliedwelle 14 ist einstückig mit dem Kupplungsgehäuse 19 verbunden und drehbar in die Stufenbohrung 20 eines Lagerkörpers 15 eingesetzt. Die Drehgliedwelle 14 ist gegenüber ihrem Lagerkörper 15 durch einen als Hochdruckdichtung ausgeführten Profildichtring 21 aus dem Kunststoff Polyurethan abgedichtet. Dieser Profildichtring 21 ist in eine Bohrungserweiterung 22 des Lagerkörpers 15 eingesetzt und wird durch eine abgestufte Teflonscheibe 23 fixiert, welche zwischen Drehglied 16 und Lagerkörper 15 angeordnet ist und gleichfalls die Drehgliedwelle 14 umfaßt. Der Lagerkörper 15 ist mittels

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eines Schraubgewindes 24 in die stufenförmige Innenbohrung 10 der Tragstange 8 einschraubbar und gegenüber der Tragstange 8 mit Hilfe eines als Hochdruckdichtung ausgebildeten O-Rings 25 abgedichtet.

Das Drehpotentiometergehäuse 26 ist mitsamt eines Teilstücks 27 seines Anschlußkabels 28 mit einem Schutzüberzug versehen, der beim Ausführungsbeispiel von einem sich durch Wärmeeinwirkung zusammenziehenden Schrumpfschlauch 29 gebildet wird. Das Drehpotentiometer 11 weist einen Tragkörper 12 auf, mit dem es über ein Gewinde 30 verschraubt ist. Zwischen der vom Schrumpfschlauch 29 überzogenen Schulter 31 des Drehpotentiometergehäuses 26 und der rückwärtigen Stirnseite 32 des Tragkörpers 12 ist eine Niederdruckdichtung 3 3 angeordnet, die das Durchsickern von eventuell eingedrungenem Lecköl durch das Gewinde 3 0 zur Drehpotentiometerwelle 34 und somit möglicherweise in das Innere des Drehpotentiometers 11 verhindern soll. Dem gleichen Zweck dient ein in den Tragkörper 12 eingesetzter Simmerring 35, dessen Dichtlippe 36 die Drehpotentiometerwelle 34 gegenüber dem Tragkörper 12 abdichtet.

Die Drehpotentiometerwelle 34 greift mit ihrem freien Ende in eine aus dem Werkstoff Nitril-Butadien-Kautschuk bestehende Kupplungsbüchse 37, welche in das Kupplungsgehäuse 19 des Lagerkörpers 15 eingesetzt ist.

Die Montage des erfindungsgemäßen Meßkopfes 9 erfolgt folgendarma.3en:

Zunächst wird das mit dem Anschlußkabel 28 und dem Schrumpfschlauch 2 9 versehene Drehpotentiometer unter Zwischenschaltung der Niederdruckdichtung 3 3 mit seinem Tragkörper 12, welcher zuvor mit dem Simmerring 35 versehen wurde, verschraubt und in die Tragstange 8 eingesetzt. Sodann wird der Laaerkörper 15 zusammen mit der vormontierten Rutschkupplung 13, dem Drehglied 16 sowie den Dichtungen 21 und 2 5 in die Innenbohrung 10 der Tragstange 8 eingeschraubt. Hierbei wird die Drehnotentiometerwelle 34 in die Kupplungsbuchse 37 eingeführt und der Tragkörper 12 des Drehpotentiometers 11 in der Tragstange 8 verspannt. Das

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Einführen der Drehpotentiometerwelle 34 in die Kupplungsbuchse 37 wird durch eine Entlüftungsbohrung 38 im Kupplungsgehäuse erleichtert. Außerdem ist der Tragkörper 12 an seinem Außenumfang mit einer nicht näher dargestellten Längsnut versehen, welche ein druckloses Abfließen eventuell eingedrungenen Lecköls in den dem Meßkopf abgekehrten Innenraum der Tragstange 8 gewährleisten soll.

Erfindungsgemäß ist also der Meßkopf zuverlässig gegen Eindringen von Hydraulikflüssigkeit gesichert; eventuell dennoch eingedrungenes Lecköl kann aufgrund der erfindungsgemäßen Maßnahmen keinen Schaden anrichten.

Bezugszeichenliste ^O

1	hydraulischer Arbeitszylinder
2	Zylinder
3	Kolben
4	Kolbenstange
5	Längsbohrung
6	Wendelnut
7	Zylinderboden
8	Tragstange
9	Meßkopf
10	Innenbohrung
11	Drehpotentiometer
12	Tragkörper
13	Rutschkupplung
14	Drehgliedwelle
15	Lagerkörper
16	Drehglied
17	Gleitsteine
18	Madenschraube
19	Kupplungsgehäuse
20	Stufenbohrung
21	Profildichtring
22	Bohrungserweiterung
23	Teflonscheibe
24	Schraubgewinde
25	O-Ring
26	Drehpotentiomerergehäuse
27	Teilstück des Anschlußkabels
28	AnSchlußkabel
29	Schrumpfschlauch
30	Gewinde
31	Schulter
32	Stirnseite
33	Niederdruckdichtung
34	Drehpotentiometerwelle
35	Simmerring
36	Dichtlippe
37	Kupplungsbuchse
38	Entlüftungsbohrung
39	Hohlraum

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- Leerseite

Claims

35G8091

13.02.1985 Me/Sk Gw 8508

Patentansprüche

Meßkopf für das integrierte Hubweg-Meßsystem eines hydraulischen Arbeitszylinders, insbesondere für den Berg- und Tunnelbau, welcher am freien Ende einer Tragstange angeordnet und mit einem Drehpotentiometer versehen ist, das unter Zwischenschaltung einer Rutschkupplung mit einem Drehglied gekuppelt ist, welches mit mindestens einem Gleitstein oder dgl. in die Wendelnut einer Führungshülse einfaßt und das Drehpotentiometer beim Hub der Kolbenstange des hydraulischen Arbeitszylinders in eine Drehbewegung versetzt, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

Die Drehgliedwelle (14) ist gegenüber ihrem Lagerkörper (15) durch einen als Hochdruckdichtung ausgeführten Profilring (21) abgedichtet;

der Lagerkörper (15) ist gegenüber der Tragstange (8) mittels einer weiteren Hochdruckdichtung, vorzugsv/eise einem O-Ring (25), abgedichtet;

die Drehpotentiometerwelle (34) ist gegenüb:■■ ·* de:: Tragkörper (12) durch eine Nieclerdruckdichtung (3 3) al·:: dichtet;

das Drehpotentiometergehäuoe (26) ist gegenüber s-i-i~)c~ Tragkörper (12) durch eine weitere Niederdrucl'dlc :l;;:.-(3 5) abgedichtet;

das Drehpotentiometergehäuse (26) ist mitsamt eines Teilstücks (27) seines Anschlußkabels (28) mit ei-'ien, vorzugsweise als Schrumpfschlauch (29) ausgebildeten, Schutzüberzug versehen;

das Drehpotentiometer (11) sowie dessen Tragkörper (12) erlauben aufgrund ihrer Maße und/oder ihrer Formgebung den freien Abfluß eingedrungenen Lecköls in die Tragstange (8) .

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2. MeSkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da3 der Profildichtring (21) aus dem Kunststoff Polyurethan besteht.
3. Meßkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet/ daß als Miederdruckdichtung zwischen Drehpotentiometerwelle (34) und Tragkörper (12) ein Simmerring (35) Verwendung ■'rindet.
4. Meßkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Rutschkupplung (13) zwischen Drehpotentiometerwelle (34) und Drehgliedwelle (14) eine, vorzugsweise aus dem Werkstoff Nitril-Butadien-Kautschuk bestehende, Kupplungsbuchse (37) Verwenduna findet.
5. Meßkopf nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum (39) hinter der Rutschkupplung (13) im Lagerkörper (15) der Drehgliedwelle (14) belüftet ist.

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