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Verwendung einer Aluminiumgußlegierung zur Herstellung des Rillenfutters
von Drahtseil -Treibscheiben Es sind Treibscheiben für Drahtseilförderungen und
Drahtseiltriebe, insbesondere bei Bergwerksfördermaschinen und Förderhaspeln bekannt,
die im Bereich der Seilrille aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen bestehen. In
Untertagebetrieben des Steinkohlenbergbaues sind derartige Treibscheiben am meisten
gebräuchlich, weil das Leichtmetall-Rillenfutter auch unbedingt brandsicher ist.
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Die bekannten Leichtmetall-Fütterungen bestehen vornehmlich aus Reinaluminium
bzw. einer weicheren Aluminiumlegierung mit einer Brinellhärte von weit unter 50
kg/mm2, um eine möglichst hohe Reibungszahl von 0,6 und mehr zu erreichen. Der gefürchtete
Seilrutsch wird bei einer derartig reibkräftigen Fütterung vermieden.
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Im praktischen Gebrauch stellte sich jedoch bald heraus, daß die weichen
Aluminiumfutter mit geringer Brinellhärte von etwa 28 bis 35 zwar eine recht gute
Seilmitnahme gewährleisten, weil sich die Drahtseillitzen leichter in das Metall
eindrücken, und infolge des sogenannten Formschlusses das Seil einen guten Halt
findet, jedoch der Verschleiß der Futter oft unter Entwicklung größerer Mengen schwebenden
und daher lästigen Aluminiumstaubes recht groß war, insbesondere bei stärkerer Förderung
und größerer Belastung der Treibscheibe.
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Aus diesem Grunde hat es nicht an Versuchen gefehlt, die Verschleißfestigkeit
des Treibscheibenfutters zu erhöhen, ohne dabei die Reibkraft desselben zu stark
zu beeinträchtigen, da ein Seilrutsch bei der Förderung in jedem Fall vermieden
werden muß.
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Um dieser Forderung zu genügen, benutzt man Aluminiumlegierungen als
Rillenfutter, die zwar härter sind, aber immer noch eine Brinellhärte von weit unter
50 besitzen.
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Weitere Treibscheibenfutter aus Aluminiumlegierungen mit einer größeren
Brinellhärte als 50 von besonders großer Verschleißfestigkeit, die zugleich auch
eine ausreichend hohe, den Seilrutsch verhütende Reibungszahl besitzen, werden ebenfalls
benutzt, doch stellte sich im Laufe der Zeit heraus, daß das Metall, insbesondere
bei Erwärmung, im Betriebe besonders stark nachhärtet, so daß dadurch auch die ursprüngliche
Reibungszahl erheblich kleiner wurde und dauernder Seilrutsch eintrat. Da auch Versuche,
eine Nachhärtung dieser Aluminiumlegierungen durch eine Wärmebehandlung auf die
Dauer auszuschließen, nicht zu dem gewünschten Erfolg führten, hat man Treibscheibenfutter
aus diesen härteren Legierungen aus Gründen der Betriebssicherheit nicht mehr eingesetzt.
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Ebenso schlugen auch weitere Versuche mit Treibscheibenfuttern aus
einer Aluminium-Silizium-Legierung fehl, da die aus dieser Legierung hergestellten,
auf dem Scheibenkranz hintereinandergeschalteten Treibscheibenfutterklötze infolge
der Zusammensetzung der Materialien in verhältnismäßig kurzer Zeit nachhärteten.
Dadurch sank die ursprünglich als ausreichend hoch ermittelte mittlere Reibungszahl
von etwa 0,5 bis auf etwa 0,2 ab, so daß die Futter für die Praxis gleichfalls unbrauchbar
wurden.
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Um nun eine Treibscheibe mit einem Rillenfutter aus einer Aluminiumlegierung
von einer Brinellhärte über 50 mit stets gleichbleibender, ausreichend hoher Reibungszahl
zu entwickeln, das bei guter Rutschsicherheit zugleich eine wesentlich größere Verschleißfestigkeit
besitzt als alle bisher auf dem Markt befindlichen Aluminiumfutter mit wesentlich
geringerer Brinellhärte, wurden langwierige praktische Versuche angestellt, die
schließlich zu der Erkenntnis führten, daß die aus einer bestimmten Aluminiumlegierung
gefertigten Treibscheibenfutter allen Anforderungen bezüglich bleibender genügend
hoher Reibungszahl und Verschleißfestigkeit genügen.
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Hierzu wird erfindungsgemäß die Verwendung der Gußlegierung G A1 Si
nach DIN 1725 aus 11 bis 13,5% Silizium mit Beimengungen von nicht mehr als 0,0511/o
Kupfer, 0,05% Magnesium, 0,611/o Eisen, 0,1'1% Zink, 0,15% Titan, 0,3 bis 0,5% Mangan,
Rest Aluminium zur Herstellung des in bekannter Weise auf dem Scheibenkranz angebrachten
Rillenfutters von Treibscheiben für Drahtseilförderungen und Drahtseiltriebe vorgeschlagen.
Eine derartige Legierung, die unter Zusatz von 5 bis 10% Reinaluminium
erschmolzen
und in Sand vergossen ist, weist eine mittlere Brinellhärte von etwa 54 kg/mm= auf
und ergibt eine mittlere Reibungszahl von 0,5, die völlig ausreichend ist, um auch
den Seilrutsch bei schwierigen Betriebsverhältnissen zu verhüten. Eine Nachhärtung
der in der genannten Zusammensetzung unter Einhaltung der höchstzulässigen Beimengungen
hergestellten Futter als Folge einer stärkeren Erwärmung tritt nicht ein und sinkt
damit im Betrieb die hohe Reibungszahl bei jahrelanger Benutzung nicht ab.
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Das haben zahlreiche praktische Versuche auf Treibscheiben von Blindschachthaspeln
im Steinkohlen- und Kalibergbau unter den unterschiedlichsten Betriebsverhältnissen
bei geringerer und starker Belastung und entsprechend geringeren bis hohen spezifischen
Flächendrücken bewiesen. Die Seilrille der erfindungsgemäß beschriebenen Treibscheibe
bleibt stets »griffig«, sie glättet sich nicht.
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Die weiteren Vorteile dieser Treibscheibe sind erheblich, da sich
in der Praxis herausgestellt hat, daß die Haltbarkeit der beschriebenen Leichtmetallfutter
wesentlich größer ist als die der bisher gebräuchlichen Treibscheiben-Rillenfutter
aus Aluminium und Aluminiumlegierungen von weit geringerer Brinellhärte. Unter gleichen
Betriebsverhältnissen wurde eine dreibis viermal so große und noch größere Haltbarkeit
ermittelt.
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Infolge der außergewöhnlich großen Haltbarkeit eines Rillenfutters
aus der Gußlegierung GAlSi nach DIN 1725 ist auch der Abrieb verhältnismäßig
gering, so daß eine Verstaubung der Maschinenteile auf ein erträgliches Maß herabgesetzt
wird.
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Befürchtungen, daß die größere Brinellhärte der genannten Legierung
die Litzen des Drahtseiles stärker beanspruchen würde als bei weicheren Aluminiumlegierungen
treffen nicht zu. Bei der härteren Gußlegierung besteht im Gegenteil der Vorteil,
daß sich bei höheren spezifischen Flächendrücken die Drahtseillitzen nicht übermäßig
tief in das Metall eindrücken wie bei wesentlich weicheren Aluminiumlegierungen.
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Die dadurch erzeugten sehr scharfkantigen Riefen in der Seilrille
des Futters, die die Haltbarkeit der Drahtseillitzen beeinträchtigen können, treten
bei dem Rillenfutter aus der genannten Legierung nicht oder doch nur in wesentlich
geringerem Umfang ein.
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Die Erkenntnis, daß eine innere Nachhärtung der erfindungsgemäß zu
verwendenden Legierung mit der erwähnten Brinellhärte von über 50 im Gegensatz zu
den zahlreichen sonstigen erprobten Legierungen insbesondere auch bei starker Erwärmung
nicht eintritt, konnte erst nach jahrelanger praktischer Benutzung bis zur völligen
Abnutzung des überaus verschleißfesten Rillenfutters mit Sicherheit erfolgen. Am
vorteilhaftesten ist ein aus der GußlegierungGAISi nach DIN 1725 in Sand
gegossenes Rillenfutter für Treibscheiben, obwohl sich auch der etwas härtere Kokillenguß
von wenig geringerer Reibungszahl bei besonders großen spezifischen Flächendrücken
noch gut eignet.
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Zur weiteren Verbesserung der Seilmitnahmefähigkeit der beschriebenen
Treibscheibe und zur Erzielung einer besseren Seilschonung wird erfindungsgemäß
weiterhin vorgeschlagen, das Rillenfutter aus der genannten Legierung in an sich
bekannter Weise im Bereich der Seilrille abwechselnd mit einem weicheren, lederartigen
thermoplastischen oder thermoplastähnlichen Kunststoff, insbesondere auf der Basis
von Polyvinylchlorid oder Polyester mit Isocyanat, anzubringen.
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Die erwähnten Kunststoffe, insbesondere das genannte Polyviylchloridmaterial
bei der gebräuchlichen Shorehärte von 80 bis 85 eignen sich erfahrungsgemäß vorzüglich
als Treibscheiben-Rillenfutter, da auch bei gefetteter Seilrille bei diesem Kunststoff
mit einem Seilrutsch nicht zu rechnen ist. Außerdem schont das weichere Material
in hohem Maße die Drahtseile. Die vorgeschlagene Verbindung der bereits bekannten
thermoplastischen Treibscheibenfutter mit dem Futter aus der genannten Legierung
hat noch den Vorteil, daß die Abnutzung bei diesem kombinierten Rillenfutter infolge
etwa derselben Abriebfestigkeit beider Stoffe gleichmäßiger vor sich geht als beispielsweise
bei der Kombination der Polyvinylchloridfutter mit dem wesentlich schneller verschleißenden
gebräuchlichen Aluminiumfutter. Zugleich ist bei der erfindungsgemäß vorgeschlagenen
Kombination auch die Möglichkeit gegeben, dieses kombinierte Rillenfutter auf Treibscheiben,
insbesondere an Blindenschachthaspeln einzusetzen, bei denen sich infolge des Gebirgsdruckes
der Förderkorb des öfteren festklemmt. In solchen Fällen versucht nämlich durch
Weitertreiben der Treibscheibe den Korb wieder zu lösen. Hierdurch tritt eine starke
Erwärmung des Futters ein, wodurch ein Rillenfutter aus nur wärmeempfindlichem Polyvinylchloridmaterial
oder sonstigem ähnlichem thermoplastischem Kunststoff zu weich wird und sehr schnell
verschleißt. Bei der erwähnten Kombination der Kunststoffe mit der genannten Gußlegierung
ist dagegen der Verschleiß des gesamten Rillenfutters viel geringer. Es spielt dabei
auch keine Rolle, daß der Teil des Futters aus dem Kunststoff stärker erweicht.
Nach Lösen des Korbes wird jedenfalls bei Verwendung von Polyvinylchloridmaterial
dieses sehr schnell wieder härter und nimmt stets die alte Eigenschaft wieder an.
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Um das erfindungsgemäß beschriebene Treibscheibenfutter wie auch die
vorgeschlagene Kombination des Leichtmetalls mit dem thermoplastischen oder ähnlichen
Kunststoff gegen aggressive Chemikalien - in bezug auf das hiergegen empfindliche
Leichtmetall - sowie gegen zu große Erwärmung bei übertragung von Bremshitze auf
das Futter - in bezug wiederum auf den hiergegen empfindlichen thermoplastischen
Kunststoff - zu schützen, wird erfindungsgemäß ferner vorgeschlagen, die inneren
Wandungen des Treibscheibenkranzes mit einer genügend starken und bruchsicheren
Isolierschicht aus einem wärmeabweisenden und zugleich gegen aggressive Chemikalien
unempfindlichen Material zu versehen. Dies geschieht zweckmäßig mittels eines bekannten
Spritzverfahrens, das eine sehr haltbare und feste Verbindung mit dem metallischen
Scheibenkranz gewährleistet.
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In der Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes
veranschaulicht. Es zeigt Abb. 1 einen Schnitt durch einen Scheibenkranz eingesetztem
Futterklotz, Abb.2 eine Draufsicht abwechselnd eingesetzter Futterklötze aus Gußlegierung
G A1 Si und thermoplastischem Kunststoff, Abb.3 einen Schnitt durch einen Scheibenkranz
mit Isolierschicht und eingesetztem Futterklotz.
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Es bezeichnet 1 den Treibscheibenkranz, 2 einen Futterklotz aus einer
Gußlegierung G A1 Si nach
DIN 1725 und 3 einen Futterklotz
aus thermoplastischem Kunststoff, die abwechselnd hintereinandergeschaltet in den
Scheibenkranz eingesetzt sind. Mit 4 ist die Isolierschicht an den inneren Wandungen
des Scheibenkranzes bezeichnet.