专利名称：链传动或转向装置以及在其中使用的链条和链轮的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种链传动或转向装置，用于尤其在井下采矿中的链牵引的开采或输送设备，例如用于刨煤设备或链板式运输机，包括一个链轮和一条被链轮转向且必要时驱动的链条，其中，链条由垂直链环和水平链环组成，而链轮具有多个在其圆周上均匀分布排列的链轮齿和设在每两个相邻齿之间的链环窝，链环窝以链轮齿的齿侧为界并分别容纳链条的水平链环，水平链环具有头部，当水平链环嵌入到链轮的链环窝内时，头部构成传力区，在此，头部设计成箭头状并且具有设在曲拱状头部中央两侧的头部侧面。此外，本发明涉及一种链条，尤其用于在井下采矿中刨煤设备，包括垂直链环和具有头部的水平链环，在链条运行时，头部构成与链轮的传力区，在此，头部设计成箭头状并且具有设在曲拱状头部中央两侧的头部侧面。最后，本发明还涉及一种链轮，用于链牵引的开采或输送设备，具有多个在链轮圆周上均匀分布排列的链轮齿和设在每两个相邻齿之间、用于分别容纳链条的一个水平链环的链环窝，其中，链环窝以链轮齿的齿侧为界。
背景技术：
在井下采矿时，由于对开采功率的要求不断提高，传入刨煤机或输送设备传动链内的力越来越大，由此也增大了各链环上的负荷。因此尤其在刨煤机链条的设计中对结构提出了特殊的要求，因为它们必须沿整个回采工作面长度穿过链条通道牵引，从而需要优化链条几何结构。为此要求针对高的支承和牵引力设计链环，同时对于链环还要实现尽可能小的包络圆。在可逆式驱动的装置例如刨煤机中，至少链条的水平链环必须在其两个对置的顶端设有同样设计的头部，以便能沿两个运行方向承受同样强大的负荷。
例如在用于链板式运输机的链条中，链条或构成链条的链环的最大包络圆通常不存在任何问题，因为这种链条一般开式地在链板式运输机段内循环，它们可用作现代开采设备的刨煤机链条，尤其在其水平链环的设计方面是最佳的。除了在链支承力给定的情况下包络圆尽可能小的要求外，尤其对水平链环在其头部的区域内和链轮的齿上的与头部配合作用的接触面的区域内的设计应给予特别的关注，因为已知(DE 196 10935 A1)在水平链环头部的传力面，尤其基于头部侧面与链轮齿之间的线状接触，可能遭受最大的挤压力，由此可通过压扁或刻槽(所谓Entenbürzel)产生超比例的头部磨损。因此，DE 196 10 935 A1针对井下采矿和隧洞施工时用于运输和开采系统的开口链，建议使用它们的头部设计为箭头状的水平和垂直链环，以及在曲拱状头部中央之间有削平的头部侧面，它们之间夹一个约100°的角，以及基于削平的完全承力的侧面高的重叠量，在运行中遭受较小的单位面积挤压力，由此应导致延长开口链的使用寿命。尤其在这种已知的链中，边可以设计为侧向伸出的箭头状超越侧面，它们造成一个边框，以便在头部设计为钝角时能实现有利的力传递和负荷状况。
发明内容
本发明的目的是创造一种前言所述类型的装置以及一种在可此装置中使用的链条和链轮，它们可以承受并可以在链轮与链条之间传递大的链牵引力，与此同时，水平链环的链头部以及链轮与之配合作用的链轮齿磨损的危险，与已知的装置相比显著减小，以及，尽管按本发明的装置有特别强的工作能力，但链条只有小的包络圆并因而尤其也适用于大功率的刨煤设备中。
此目的借助按本发明的装置采取下列措施达到水平链环的头部侧面至少在一条赤道线下方设计为凹入状；并且，限定链环窝边界的齿侧至少在链轮齿与水平链环的接触区域内球凸状地与其头部侧面相配。因此，按本发明的链条的特征在于，水平链环的头部侧面至少在一条赤道线下方设计为凹入状，并且，与这种链条配合作用的按本发明的链轮的特征在于，限定链环窝边界的齿侧至少在链轮齿与水平链环的接触区域内设有球凸状曲拱的接触面。
通过链条水平链环头部侧面的凹入状和在使链条转向的链轮齿侧上接触面与之相配的球凸状曲拱，达到在链轮与水平链环接触面之间非常有利的面挤压，从而基本上避免了在两个互相啮合的部分之间的线接触。由此可以传递更大的链牵引力，并不会因此而增大在接触面处损坏链条或链轮的危险。
恰当地，链条垂直链环分别由两个平行的边以及由连接这些边的、在两侧相同设计的头部组成。一种特别有利的设计是，水平链环的头部侧面不仅在赤道线上方而且在其下方都是凹入状的，也就是说，水平链环相对于赤道线对称设计，所以链条可将其水平链环任意定向地安装。
按本发明优选的设计，头部侧面在头部中央侧边仅在处于水平链环的边的轴向延长段内的区域上延伸。在这种设计的情况下，从链轮到链条水平链环力的传递仅在头部侧面的一个区域内进行，这一区域得到水平链环的边支持或底衬，因为它处于边的轴向延长段内。这导致明显提高可传递的链条力，其结果是各链环的线径可以比同类设计中迄今已知的水平链环的小，它们需要位置更靠里或更远地向头部中央方向延伸的头部侧面。由于通过所述的设计可以实现更小的线径，从而以特别有利的方式同时也减小了链条或在链条中使用的水平链环的包络圆。与水平链环的头部侧面这种特别有利的设计相匹配，在按本发明的链轮中设计用于容纳水平链环的空隙两侧球凸状曲拱的接触面在一些处于安装在链环窝内的水平链环的边的轴向延长段内的区域上延伸。
也有利的是，水平链环的头部中央在大体二分之一的链环宽度上延伸，并且每个头部侧面在大约四分之一的链环宽度上延伸。与此相匹配，在按本发明的链轮中接触面可分别在一个大体等于水平链环链环宽度的四分之一至三分之一的宽度上延伸。水平链环的头部侧面优选以一个曲率半径凹入，该曲率半径与链轮的齿侧的凸拱状的接触面的曲率半径准确地一致或无论如何近似相等，由此使接触区内或力传入区内的单位面积挤压力特别小。
按本发明优选的进一步发展，头部侧面在中央留下一个约48°-56°优选约52°的后角。进一步优选的是，水平链环的头部在头部中央具有一个圆形的横截面，和/或水平链环的边在外侧具有轻微的球形曲拱的削平部而在内侧设计有一个半圆。
当链条的链环在头部中央具有约38mm的直径时，水平链环可以具有约为137mm的链节距、约213mm的总长度和约97mm的链环宽度。在所述的链环宽度情况下，头部侧面在一个约24mm的宽度上延伸，头部中央在约49mm的宽度上延伸，和/或，头部侧面之间的夹角小于110°，尤其夹一个约102°±2°的角。
按本发明特别有利的设计，水平链环和垂直链环可以设计成一致的，所以链条在其装配时可以随意定向地置入链轮中，以及在按本发明的装置经过一定的运行时间后，链条还可以旋转90°错开一个链环重新安装，使那些迄今负荷比较小的垂直链环成为水平链环，并因而使所有的链环在链条使用寿命期间均匀受载和磨损。
如已说明的那样，恰当的是链轮齿设计为具有成对布置的半齿的双齿，在半齿之间设有一个用于容纳垂直链环的空隙，并且，两个半齿具有球凸状曲拱的接触面。此外特别有利的是，链轮齿或其半齿在外侧在接触区域旁设有至少部分地侧面限定相邻的链环窝边界的增强装置，它们显著改善链轮齿的稳定性。尤其对于输送设备如链板式运输机而言，在这方面业已证实一种设计是有利的，按此设计，增强装置总是沿周向朝下一个齿的方向超过接触区域向前继续伸出一段，所以链环窝在两个相邻链轮齿的增强装置之间保持侧向开口，使煤粉之类不会大量滞留在链环窝内。对于刨煤设备，其中链条和还有链轮遭遇可逆的而且往往冲击式的负荷，但与此同时其中链环窝被煤粉之类纠缠的危险比输送机小得多，因此一种业已证明为可靠的设计是，沿周向彼此相继的链轮齿或半齿的增强装置相互过渡，并且构成侧面限定处于它们之间的链环窝边界的侧壁。由此达到链轮最佳的稳定性和耐磨性。若链轮齿或它们的半齿，在其径向处于外部的齿顶区域上具有至少近似于直线或平面延伸的齿侧区域，则可以简化链轮的制造并因而降低生产成本，由此也不会对特别有利的功能带来负面的影响，所述的有利功能是通过链轮在齿根处的球状设计和水平链环在其头部互补的凹入状设计达到的。
由下面对附图中示出的按本发明的装置和在其中使用的链条及链轮的实施例的说明，给出本发明的其他优点和设计。其中图1按本发明用于链牵引的刨煤机的转向装置包括一根与链轮处于啮合状态的刨煤机链条的剖面图；图2图1中的详图II；图3水平链环俯视图；图4图3所示物体的侧视图和局部剖面图；图5图3所示物体在链头部的顶侧看的局部剖视图；图6在一个头部侧面的区域内沿线VI-VI通过图3所示水平链环的剖面图；图7按本发明的链轮第一种实施形式横向于链轮轴线的垂直剖面；图8图7所示物体沿方向VIII的视图；图9按本发明的链轮第二种实施形式与图7对应的视图；以及图10图9所示物体沿线10的视图。
具体实施例方式
图1示出了总体上用标记10示出的刨煤机链条中的两个水平链环1以及两个与它们连接的垂直链环2，在图示的实施例中，它们彼此设计成相同的，并且作为模锻件由两个互相平行的链环边3和连接它们的设计为箭头状在水平链环1和垂直链环2的顶端的链条头部4组成。在图1和2中示出了与一个链轮50的链轮齿51啮合的刨煤机链条10，它借助于没有进一步示出的驱动器在井下刨煤设备运行时按选择沿一个或另一个旋转方向驱动。链轮50在两个相邻的链轮齿51之间设有链环窝52，它们以齿51的齿侧53为界。在这里，此装置采用的设计是，限定链环窝52边界的齿侧53在其齿根54处形成的接触区域55内设有球凸状曲拱的接触面56，如下面还要更详细地说明的那样。垂直链环2不传力地啮合在链轮50成对布置的齿51或半齿51a、b之间的齿隙57内，而水平链环1沿链轮50的旋转方向在后面的链条头部4此时贴靠在齿侧53的接触面56上，这由图2可以特别清楚地看出。若此水平链环1随旋转的链轮50转向，则链条头部4在齿侧53的接触面上转动或滚动。在所述的转动或滚动时，通常由于(线性)挤压而存在损坏水平链环1的头部4的巨大危险。
现在首先参见图3至6，其中详细示出了一个水平链环1。水平链环1的两个链边3在顶端通过设计为箭头状的链条头部4连接，尤其在图3的俯视图中可以看出，链条头部具有一个基本上圆形曲拱的头部中央5，在其两侧构成头部侧面6。在按图3的俯视图中，链环1在外部所画的轮廓线在这里构成赤道线7，它与对称面重合，水平链环1相对于它在上方和下方设计成一致的。就赤道线7而言，头部侧面6相对于曲拱状头部中央5削平地向外延伸，以及在赤道线7上在它们之间夹一个约为102°的角α。在两个头部侧面6之间为头部中央构成一个约为52°的后角F。曲拱状头部中央5就水平链环1的总宽度B而言在一个长度B2上延伸，它约为总宽度B的50％，而两个头部侧面6在宽度B3上延伸，它约为总宽度B的1/4。头部侧面将其在赤道线7上方的整个头部侧面积6B(或6A在赤道线7下方)处于边3的轴向延长段内，因此传入头部侧面6内的全部力在边3内均匀分布地承受。
尤其由图4可以看出，头部4在头部中央有直径D例如为38mm的圆形横截面Q。反之，水平链环1的两个边3，尤其可由图5看出，在外侧设有球状曲拱的削平部8以及在内侧设有半圆9，其中，在削平部8的反向曲拱与半圆9之间的最大边厚T可以为约28mm，而边宽S可以为约39.5mm，因此总起来得出在高负荷的链边3内可传递的最大链牵引力，为此，圆环链必须具有线径约42mm和相应地较大的包络圆。水平链环1的节距T1在链环总长L约为213mm和链环宽度B约为97mm时约为137mm，以及，在边3之间的内部宽度b约为41mm，所以垂直链环可以无扭折地在水平链环1内导引和运动。
按本发明的头部侧面6在其侧面积6A、6B内设计成凹入状，如图6在剖视图中夸张地示出的那样。在这里示出的优选的实施形式中，所述的凹入状设计不仅在赤道线7上方而且在其下方实施，所以为了绕链轮循环链可以在其水平链环任意定向地安装。在这里，两个凹入状头部侧面积6A、6B以基本上同一个曲率半径R弯曲，在链轮50的齿侧53上球凸状设计的接触面56(图2)也按此曲率半径实施。此曲率半径R在这里可以沿链环或接触面的高度改变和不一定是常数。
图7至10中更详细地示出了按本发明的链轮的两个实施例，图中没有示出被链轮转向的链条。按图7和8的链轮是可在刨煤设备中使用的优选的实施形式，其中由于被刨煤机链驱动的刨煤机可逆式运行以及刨煤机移动时强烈的冲击式负荷，所以对链轮尤其链轮齿的稳定性和刚性提出了特别的要求。因此，链轮齿51或其各成对布置的半齿51a、b外侧在接触区域55旁设增强装置58，它们侧面限定设计在每两个链轮齿之间的链环窝52的边界。在这里，此装置在此实施形式中采用的设计是，沿周向彼此相继的每两个链轮齿或半齿的增强装置58互相过渡并因而构成侧壁59，侧壁则侧面限定处于两个相关的齿之间的链环窝52的边界。也就是说，链环窝在这里侧向和沿其窝底60基本上封闭以及只在其外周缘开口，由此导致链轮50特别高的稳定性，并因而即使在刨煤机通过回采工作面移动时遭遇高的负荷峰值及不均匀的负荷，也能可靠地操作刨煤机链。基于在链轮齿的齿侧上球凸状曲拱的接触面56和水平链环头部侧面与之匹配的凹入状设计，水平链环不仅在它们被完全容纳在其中一个链环窝内时(见图1中所示出的两个水平链环的左边那一个)通过一个比较大的接触面与链轮齿接触，而且当它们从链环窝抬出或置入此链环窝时(见图1中所示出的两个水平链环的右边那一个)也是如此。本发明的这种性质在图1和2中看得非常清楚。一方面在链轮齿侧上的接触面以及另一方面在链环的头部侧面上的球状设计，始终保证在装置的两个配合作用的部分之间比较大的接触面，并因而保证比较小的单位面积挤压力。
图9和10示出按本发明的优选用于井下采矿输送设备的链轮，亦即特别适用于链板式运输机。此链轮与按图7和8的实施形式的主要差别在于，在两个彼此相继的齿或齿对之间的链轮齿增强装置58并不形成连续的侧壁，而是齿外侧在接触面旁仅沿周向继续延长一段距离，所以位于它们之间的链环窝52必然在其中央的区域内设计为侧向开口的，如在符号61处清楚地示出的那样。链环窝侧向开口的设计有利地促使煤粉不会滞留在链环窝内，或万一在输送机长期运行后在此区域内积聚了煤粉，也应能方便地从链环窝除去。
无论按图7和8的链轮还是在图9和10中示出的链轮，径向上位于外部的齿顶区域具有至少近似直线或平面延伸的齿侧区域62，换句话说，在这里与齿根区域不同，齿侧不设计为球拱状，而是构成基本上平的表面，这样做简化了齿轮的制造并因而更加便宜，而且对齿轮的功能没有不利的影响。
专业人员由上述说明可以得出多种应处于所附权利要求保护范围内的修改。在说明书中所提供的尺寸涉及一种在头部中央的线径为38mm的水平链环的优选的实施例。当线径更大时，可相应地调整其他尺寸。垂直链环也可以具有一种与水平链环不同的形状。
权利要求
1.一种链传动或转向装置，用于尤其在井下采矿中的链牵引的开采或输送设备，例如用于刨煤设备或链板式运输机，包括一个链轮(50)和一条被链轮(50)转向且必要时驱动的链条(10)，其中，链条(10)由垂直链环(2)和水平链环(1)组成，而链轮(50)具有多个在其圆周上均匀分布排列的链轮齿(51)和设在每两个相邻齿之间的链环窝(52)，链环窝以链轮齿(51)的齿侧(53)为界并分别容纳链条(10)的水平链环(1)，水平链环(1)具有头部(4)，当水平链环(1)嵌入到链轮(50)的链环窝(52)内时，头部(4)构成传力区，在此，头部(4)设计成箭头状并且具有设在曲拱状头部中央(5)两侧的头部侧面(6)，其特征为水平链环(1)的头部侧面(6)至少在一条赤道线(7)下方设计为凹入状；并且，限定链环窝(52)边界的齿侧(53)至少在链轮齿与水平链环的接触区域(55)内球凸状地与其头部侧面(6)相配。
2.一种链条，尤其用于在井下采矿中的刨煤设备，包括垂直链环(2)和具有头部(4)的水平链环(1)，在链条(10)运行时，头部(4)构成与链轮(50)的传力区，在此，头部(4)设计成箭头状并且具有设在曲拱状头部中央(5)两侧的头部侧面(6)，其特征为水平链环(1)的头部侧面(6)至少在一条赤道线(7)下方设计为凹入状。
3.按照权利要求1或2所述的装置或链条，其特征为，垂直链环(2)分别由两个平行的边(3)以及由连接这些边(3)的、在两侧相同设计的头部(4)组成。
4.按照权利要求1至3之一所述的装置或链条，其特征为，水平链环(1)的头部侧面(6)不仅在赤道线(7)上方而且在其下方都是凹入状的。
5.按照权利要求1至4之一所述的装置或链条，其特征为，头部侧面(6A、6B)在头部中央(5)侧边仅在处于边(3)的轴向延长段内的区域上延伸。
6.按照权利要求1至5之一所述的装置或链条，其特征为，头部中央(5)在大体二分之一的链环宽度(B)上延伸，并且每个头部侧面(6)在大约1/4的链环宽度(B)上延伸。
7.按照权利要求1至6之一所述的装置或链条，其特征为，头部侧面(6A、6B)以一个曲率半径(R)凹入，该曲率半径与链轮(50)的齿侧(53)的球状的曲率半径大体相等。
8.按照权利要求1至7之一所述的装置或链条，其特征为，头部侧面(6)在中央留下一个约48°至56°优选约52°的后角。
9.按照权利要求1至8之一所述的装置或链条，其特征为，水平链环(1)的头部(4)在头部中央具有一个圆形的横截面(Q)。
10.按照权利要求1至9之一所述的装置或链条，其特征为，水平链环(1)的边(3)在其外侧设有球形的削平部(8)而在其内侧设有一个半圆(9)。
11.按照权利要求1至10之一所述的装置或链条，其特征为，当链直径为38mm时，水平链环(1)具有约137mm的链节距(T1)、约213mm的总长度(L)和约97mm的链环宽度(B)。
12.按照权利要求1至11之一所述的装置或链条，其特征为，头部侧面(6)之间的夹角(α)小于110°，尤其夹一个约102°±2°的角。
13.按照权利要求1至12之一所述的装置或链条，其特征为，水平链环(1)和垂直链环(2)设计成一致的。
14.一种链轮，用于链牵引的开采或输送设备，尤其用于按照权利要求1至13之一所述装置，具有多个在链轮圆周上均匀分布排列的链轮齿(51)和设在每两个相邻齿(51)之间的用于分别容纳链条(10)的一个水平链环(1)的链环窝(52)，其中，链环窝(52)以链轮齿(51)的齿侧(53)为界，其特征为限定链环窝(52)边界的齿侧(53)至少在链轮齿(51)与水平链环(1)的接触区域(55)内设有球凸状曲拱的接触面(56)。
15.按照权利要求1至14之一所述的装置或链轮，其特征为，链轮齿(51)设计为具有成对布置的半齿(51a、b)的双齿(51)，在半齿之间设有一个用于容纳垂直链环(2)的空隙(57)；并且，两个半齿(51a、b)具有球凸状曲拱的接触面(56)。
16.按照权利要求1至15之一所述的装置或链轮，其特征为，头部侧面(6)具有一个曲率半径(R)，该曲率半径在接触区域(55)内至少大体上等于齿侧(53)的曲率半径。
17.按照权利要求1至16之一所述的装置或链轮，其特征为，链轮齿(51)或其半齿(51a、b)在外侧在接触区域(55)旁设有至少部分地侧面限定相邻的链环窝(52)边界的增强装置(58)。
18.按照权利要求17所述的装置或链轮，其特征为，沿周向彼此相继的链轮齿(51)或半齿(51a、b)的增强装置(58)相互过渡，并且构成侧面限定处于它们之间的链环窝(52)边界的侧壁(59)。
19.按照权利要求1至18之一所述的装置或链轮，其特征为，球凸状曲拱的接触面(56)在设计用于容纳垂直链环(2)的空隙(57)的两侧在一些区域上延伸，这些区域处于容纳在链环窝(52)内的水平链环(1)的边(3)的轴向延长段内。
20.按照权利要求1至19之一所述的装置或链轮，其特征为，接触面(56)分别在一个大体等于水平链环(1)链环宽度的四分之一至三分之一的宽度上延伸。
21.按照权利要求1至20之一所述的装置或链轮，其特征为，设计在链轮齿(51)的两个部分或两侧上的接触面(56)之间的夹角(α)小于110°，尤其夹一个约102°±2°的角。
22.按照权利要求1至21之一所述的装置或链轮，其特征为，链轮齿(51)或其半齿(51a、b)，在其径向处于外部的齿顶区域上具有至少近似于直线或平面延伸的齿侧区域(62)。
全文摘要
本发明涉及一种链转向装置以及在其中使用的链轮及链条，其中，链条(10)的水平链环(1)的头部侧面在一条赤道线(7)下方设计为凹入状，并且链轮(50)的容纳水平链环的链环窝(52)在其齿侧(53)上在与链环(1)的接触区域(55)上球凸状地与凹入状的头部侧面相配。由此显著减小两个部分之间的单位面积挤压力。
文档编号F16G13/12GK1915773SQ20061011560
公开日2007年2月21日 申请日期2006年8月16日 优先权日2005年8月17日
发明者A·克莱比施, G·默滕 申请人:Dbt有限公司