DE8435666U1 - Fluidisch beaufschlagbarer zylinder - Google Patents

Description

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Maschinenfabrik Glückauf Beukenberg GmbH & Co^ Am Maibusch 108-

4650 Gelsenkirchen

Fluidisch beaufschlagbarer Zylinder

Die Neuerung richtet sich auf einen fluidisch beaufschlagbaren Zylinder, insbesondere Hydraulikzylinder, für den untertägigen Strebausbau gemäß den Merkmalen im Oberbegriff des Anspruchs 1.

Zur überwachung des Betriebsablaufs in untertägigen Streben sowie zur Peststellung der Lage eines sich entlang des Abbaustoßes erstreckenden Strebförderers ist es bekannt, Hydraulikzylinder einzusetzen, deren Ausfahrlänge auf elektrischem Wege nach Übertage gemeldet und hier zentral erfaßt werden. Hierbei ist den hohen untertägigen Sicherheitsanforderungen Rechnung getragen worden.

Eine Ausführungsform eines zu diesem Zweck eingesetzten Hydraulikzylinders weist eine in einem Zylinderzwischenboden dichtend gelagerte Spindel auf. Die Spindel faßt mit einem Gewindeabschnitt durch eine im Zylinderkolben drehf^st gelagerte Spinde!mutter und taucht mit dem freien Endabschnitt in eine Längsbohrung der Kolbenstange ein. Der Zylinderzwischenboden und der Zylinderboden begrenzen einen gegenüber der Arbeitskammer des Zylinders abgedichteten Meßraum, in den das andere Ende der Spindel eingreift. In diesem Raum ist auch die

Spindellagerung vorgesehen. Auf das Ende Ist eine Nockenscheibe gesetzt, die mit zwei umfangsseitig der Nockenscheibe angeordneten Mikroschaltern zusammenwirkt. Die Nockenscheibe besitzt beispielsweise zwei auf die Steigung des Spindelgewindes abgestimmte Nocken, so daß beim Kontakt der Nocken mit den Mikroschaltern Impulse an die zentrale Meßwerterfassung nach übertage weitergeleitet werden, über die Anzahl der Impulse kann dann die Ausfahrlänge des Zylinders ermittelt werden.

^- Obwohl sich eine derartige Impulswegmessung im Prinzip

im untertägigen Einsatz bewährt hat, wurde jedoch beobachtet, daß die Dichtungen im Zylinderzwischenboden umfangsseitig der Spindel vergleichsweise schnell ihre Punktion verloren. Ursache war der hohe Druck Im Kolbenraum des Zylinders bei hohen Yerschiebekräften. Dieser hohe Druck führte zu starkem Reibungsverschleiß zwischen den Dichtungen und der Spindel und damit zu Undichtigkeiten. Neben diesen betriebsbedingten Eigenarten war aber außerdem auch der Aufwand zur Herstellung und zur Lagerung der Spindel hoch. Die Spindel war ein Spezlalbauteil, dessen Fertigung in Anpassung an die im Zylinderkolben zu lagernde Spindelmutter entsprechende Präzisionsmaschinen erfor-

( derlieh machte.

Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, den im Oberbegriff des Anspruchs 1 beschriebenen fluidisch beaufschlagbaren Zylinder so zu verbessern, daß der Herstellungsaufwand erheblich vermindert wird und die Dichtungsprobleme zwischen der Arbeitskammer und dem Meßraum beseitigt werden.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht gemäß der Neuerung in den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmalen.

Die Spindel kann nunmehr als durchgehend glatter Bauteil gestaltet werden. Sie ist damit einfach zu fertigen. Auch braucht die Spindel gegenüber der Arbeitskammer des Zylinders nicht abgedichtet zu werden. Die Abdichtung erfolgt vielmehr über das in den Zylinderzwischenboden fest eingesetzte Führungsrohr. Da sich dieses im Zylinderzwischenboden aber nicht dreht, kann die umfängsseitige Dichtung verhältnismäßig einfach ausgebildet werden. Die übersetzung des Zylinderhubs in eine Drehbewegung der Spindel erfolgt durch eine in * ' der Kolbenstangenbohrung installierte wendeiförmige Zwangsführung in Verbindung mit einer an dieser Zwangsführung entlang gleitenden Steuerscheibe endseitig des in die Kolbenstangenbohrung eintauchenden Spindelabschnitts. Eine solche Ausbildung und Lagerung hält selbst hohe Drücke in der Arbeitskammer des Zylinders einwandfrei von der Mechanik im Meßraum des Zylinders fern. Die Spindel rotiert nicht mehr in einem druckbeaufschlagten Raum und es sind auch keine Radialdichtungen erforderlich, die einem Reibungsverschleiß unterliegen.

Die Zwangsführung in der Kolbenstangenbohruig kann auf verschiedene Weise verwirklicht werden. Eine vorteilhafte ( ) Ausführungsform besteht in den Merkmalen des Anspruchs 2. Hierfür ist es lediglich erforderlich, eine Sackbohrung in der Kolbenstange herzustellen und eine Schraubenfeder einzusprengen. Bei der Verbindung des Kolbens mit der Kolbenstange wird die Schraubenfeder einwandfrei in der Kolbenstangenbohrung fixiert, so daß sie paß- und steigungsgenau ihre Führungsaufgaben im. Zusammenwirken mit der eine angepaßte wendeiförmige Nute aufweisenden Steuerscheibe erfüllt.

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ι Denkbar Ist aber auch eine Lösung entsprechend den

Merkmalen des Anspruchs 3₉ wonach in die Wandung der Kolbenstangenbohrung eine wendeiförmige Nute eingearbeitet ist und die Steuerscheibe dann wenigstens einen Nocken aufweist, der mit einer Nute in der Kolbenstangenbohrung gleit^ und formschlüssig zusammenwirkt.

ι Die Axialdichtung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 4

schirmt das gesamte mechanische und elektrische Meßsystem gegen k ( ) den Arbeitsdruck ab. Im Meßraum sind nur noch die unverdrehbar ι auf der Spindel befestigte Nockenscheibe und wenigstens ein

Mikroschalter vorgesehen.

Eine einfache Lagerung der Spindel innerhalb des Führungsrohrs ist durch die Merkmale des Anspruchs 5 gewährleistet. Diese Buchsen werden von den Stirnseiten her in das Führungsrohr eingesetzt und können allein durch die endseitlg auf der Spindel befestigten Nockenscheibe bzw. Steuerscheibe gehalten werden.

Die Neuerung ist nachfolgend anhand von in der Zeich-. -N nung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert, wobei ^fe die Figuren 1 und 2 jeweils einen vertikalen Längsschnitt durch

einen Hydraulikzylinder 1 bzw. 2 zelgen₅ wie sie für den untertägigen Strebbetrieb geeignet sind.

In den Figuren sind mit 3 jeweils die Zylinder gehäuse bezeichnet. Die Zylindergehäuse 3 werden endseitig durch Deckel 4 verschlossen.

In den Arbeitskammern 5₃ 6 der Zylindergehäuse 3 gleiten Zylinderkolben J, die mit Kolbenstangen 8 verschraubt

sind, welche die Deckel 4 axialverschieblich durchsetzen. Die Deckel 4 sind in die Gehäuse 3 gedreht und gegenüber diesen durch O-Ringe 9 sowie gegenüber den KoIjenstangen 8 durch Axialdichtungen 10 abgedichtet. Im Bereich der Stirnseiten der Deckel 4 sind Abstreifer 11 vorgesehen.

Die Zylinderkolben 7 sind zu den Gehäusen 3 hin durch in den Zylinderkolben 7 gelagerte Dichtungen 12 abgedichtet.

Die Hydraulxkanschlüsse zu den Kolbenräumen 5 und zu den Kolbenstangenräumen 6 sind mit 13 und 14 bezeichnet.

In weiterer Übereinstimmung der beiden in den Figuren 1 und 2 dargestellten Ausführungsformen sind in den Zylinderzwischenböden 15 Führungsrohre 16 befestigt. Zur Befestigung sind gegenüber den Zylinderzwischenböden 15 durch O-Ringe 17 abgedichtete Buchsen 18 sowie Einstellmuttern 19 vorgesehen.

Die Führungsrohre 16 durchsetzen in den Zylinderkolben 7 mittels Packungshalter 20 fixierte Axialdichtungen 21 und greifen in Sackbohrungen 22 der Kolbenstangen 8 ein. Endseitig der Führungsrohre 16 sind Lagerbuchsen 23 eingeschoben, welche von Spindeln 24 durchsetzt werden.

Die in durch die Zylinderzwischenböden 15 von den Kolbenräumen 5 getrennten Meßräume 25 eingreifenden Enden 26 der Spindel sind mit Gewinden versehen, auf die hockenscheiben 27 mit Hilfe von Muttern 28 drehfest aufgesetzt sind. Umfangsseitig der Nockenscheiben 27 sind Mikroschalter 29 an Trägerplatten 30 befestigt. Die Meßräume 25 sind durch Zylinderböden 31 verschlossen.

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An den anderen Enden 32 der Spindeln 24 sind Steuerscheiben 33j 34 drehfest aufgesetzt. Die axiale Lage der Spindeln 24 kann mithin durch die Nockenscheiben 27 und die Steuerseheiben 33 ₃ 34 definiert werden.

De Falle der Aus führung s form der Figur 1 is"u die Steuerscheibe 33 niit einer wendeIförmigen Nute 35 versehen₃ die mit einer in die Kolbenstangenbohrung 22 eingesprengten Schraubenfeder 36 form- und gleitschlüssig zusammenwirkt. Die Lage der Schraubenfeder 36 wird beim Zusammenschrauben der Kolbenstange 8 mit dem Zylinderkolben 7 fixiert. Eine Dichtung 37 trennt den Kolbenstangenraum 6 von der Kolbenstangenbohrung 22.

Bei einem Hub der Kolbenstange 8 wird mithin die Spindel 24 in eine Drehbewegung versetzt, so daß über die Nockenscheibe 27 und den Mikroschaltei? 29 ein Impuls an eine zentrale Meßwerterfassung über die Leitung 38 abgegeben wird, so daß die Lage der jeweils mit Hydraulikzylindern 1 versehenen untertägigen Einrichtung auch aus der Distanz feststellbar ist.

Bei der Ausführungsform der Figur 2 ist die Schraubenfeder 36 durch eine in die Wandung der Kolbenstangenbohrung 22 eingearbeitete wendeiförmige Nute 39 ersetzt. In Anpassung an diese Nute 39 ist dann die Steuerscheibe 34 mit einem in die Nute 39 form- und gleitschlüssig eingreifenden Nocken 40 versehen.

Die Funktion der Ausführungsform der Figur 2 ist bei einem Hub der Kolbenstange 8 dieselbe j wie bei der Ausführungsform der Figur 1.

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Es kann zweckmäßig sein, neben dem. Mikroschalter einen weiteren Mikroschalter zur Yör-Rück-Erkennung anzuordnen. Dieser Mikroschalter steht dann In einem bestimmten Winkel zu dem dargestellten Mikroschalter 29. Die Steigung der Zwangsführungen 36, 39 und die Anzahl der Nocken an den Nockenscheiben 27 bestimmt die Anzahl der Impulse je Wegeinheit.

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Bez-ugs Zeichenaufstellung

' 1 Hydraulikzylinder

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3 Zylindergehäuse

4 Deckel

5 Arbeitskammer γ. Ο 6 «·

j.; 7 Zyllnderkolben

8 Kolbenstangen

9 O-RInge

10 Axialdichtungen

11 Abstreifer

12 Dichtungen

13 Anschluß

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15 Zylinderzwischenböden

16 Führungsrohre

17 O-RInge , 18 Buchsen

19 Einstellmuttern

20 Fackungshalter

21 Axialdichtung-en

22 Sackbohrungen

23 Lagerbuchs ,¹U

24 Spindel

25 Meßräume

26 Spindelenden

27 Nockenscheiben ' 28 Muttern

29 Mikroschalter

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30 Trägerplatten

31 Z.y linderb öden

32 Spindelenden

33 Steuerscheibe

35 Nute in 33

36 Schraubenfeder

37 Dichtung

38 Leitung

39 Nute

40 Nocken

Claims (4)

Schutzanspi'üche:

1. Fluidisch beaufschlagbarer Zylinder, Insbesondere Hydraulikzylinder, für den untertäglgen Strebausbau, der eine in der wenigstens teilweise hohl ausgebildeten Kolbenstange drehbar und In Axialrichtung relativ verschieblich gelagerte Spindel aufweist, welche in einem von der Arbeitskammer getrennten Meßraum eine mit mindestens einem Mikroschalter als Bestandteil einer elektrischen Impulswegmessung zusammenwirkende Nockenreheibe trägt, dadurch gekennzeichnet , daß die Spindel (24) in einem im Zylinderzwischenboden (15) befestigten, in die Kolbenstangenbohrung (22) eintauchenden Führungsrohr (l6) drehbar, jedoch axial unverschieblich gelagert 1st und an dem in der Kcübenstangenbohrung (22) befindlichen, stirnseitig des Führungsrohrs (l6) liegenden Ende (35) der Cplndel (24) eine an einer wendeiförmigen Zwangsführung (36, 39) In der Kolbenstangenbohrung (22) entlang gleitende Steuerscheibe (33₅ 34) befestigt ist.

2. Zylinder nach Anspruch 1, dadurch gekenn z;eichnet , daß die Zwangsführung aus einer in die Kolbenstangenbohrung (22) eingesprengten Schraubenfeder (36) besteht und die Steuerscheibe (33) mit einer an die Schraubenfeder (36) form- und gleitschlüssig angepaßten wendeiförmigen Nute (35) versehen ist.

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3. Zylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Zwangsführung aus einer in die Wandung der Kolbenstangenbohrung (22) eingearbeiteten wendeIförniigen Nute (39) besteht und die Steuerscheibe (34) mit wenigstens einem in die Nute (39) form- und gleitschlüssig eingreifenden Nocken (40) versehen ist.

4. Zylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß im Zylinderkolben (7) eine

-\ umfangsseitig des Führung sr ohr-s (16) anliegende Axialdichtung (21) vorgesehen ist.

5- Zylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Spindel (24) endseitig des Führungsrohres (16) in Buchsen (23) gelagert ist.

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