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Kettenbaum Die Erfindung betrifft einen Kettenbaum, bestehend aus
einem Kettenbaumrohr mit an beiden Enden vorgesehenen Kettenbaumscheiben, die mit
dem Kettenbaumrohr verbundene Nabenteile aufweisen.
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Bei bekannten Kettenbäumen dieser Art (deutsche Patentschrift 884
549) sind die Nabenteile der Kettenbaumscheiben mit dem Kettenbaumrohr verschraubt
oder an das Kettenbaumrohr angeklemmt. Für hohe Belastungen, wie sie insbesondere
beim Aufwickeln von synthetischen Garnen auftreten, ist die Verbindung durch Anklemmen
nicht brauchbar oder zumindest zu wenig betriebssicher. Die beiden beschriebenen
Befestigungsarten, insbesondere jedoch die Verschraubung des Nabenteiles mit dem
Kettenbaumrohr, haben den Nachteil, daß sich infolge der Belastung, die beim Aufwickeln
von Garn in axialer Richtung auf die Kettenbaumscheiben ausgeübt wird, ein von der
Belastung abhängiger Spalt zwischen den aneinander anliegenden Flächen des Kettenbaumrohres
und der Kettenbaumscheibe bildet. Es werden dann zwangläufig Fäden in diesen Spalt
eintreten und sich dort verklemmen, wenn beim Abwickeln des Garnes die auf die Kettenbaumscheibe
wirkende axiale Belastung allmählich wieder abnimmt und der Spalt sich wieder schließt.
Diese Erscheinung tritt besonders häufig bei der Verarbeitung von sehr feinen, also
teuren Garnen auf, und die dadurch hervorgerufenen Zeit- und Materialverluste sind
beträchtlich.
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Man hat schon versucht, diesem Nachteil dadurch zu begegnen, daß man
aus einem Stück bestehende Kettenbäume verwendet oder die aneinander anliegnden
Flächen des Kettenbaumrohres und der Kettenbaumscheibe miteinander verschweißt oder
durch Überwalzen dichtet (deutsche Auslegeschrift 1102 965). Einstückige
Kettenbäume sind jedoch mit vertretbaren Kosten nur als Guß oder Spritzteile herzustellen;
die Festigkeit solcher Kettenbäume ist jedoch zu gering und insbesondere für das
Aufwickeln synthetischer Garne nicht geeignet. Bei der praktischen Erprobung von
Kettenbäumen mit angeschweißten Kettenbaumscheiben hat sich gezeigt, daß die Belastbarkeit
der Schweißstellen ebenfalls zu gering und vor allem zu ungleichmäßig ist, so daß
es besonders beim Aufwickeln mit hoher Spannung, beispielsweise von synthetischen
Garnen, immer wieder vorkam, daß die angeschweißten Kettenbaumscheiben explosionsartig
abgerissen wurden. Auch durch das überwalzen an den aneinanderliegenden Flächen
des Kettenbaumrohres und der damit verbundenen Kettenbaumscheibe bzw. ihres Nabenteiles
läßt sich keine auch unter wechselnden Belastungen stets einwandfrei dichte Stoßstelle
erzielen. Die Erfindung geht somit von der Aufgabe aus, einen Kettenbaum zu schaffen,
der eine hohe, auch für synthetische Garne ausreichende Festigkeit und Lebensdauer
aufweist, jedoch das Verklemmen von Fäden zwischen den aneinander anliegenden Flächen
des Kettenbaumrohres und des Nabenteiles möglichst weitgehend verhindert; dabei
soll der Kettenbaum mit geringen Kosten herstellbar sein.
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Nach der Erfindung wird diese Aufgabe bei einem Kettenbaum der eingangs
angegebenen Art dadurch gelöst, daß die aneinander anliegenden Flächen des Kettenbaumrohres
und des Nabenteiles derart schräg nach innen in Richtung auf die andere Kettenbaumscheibe
verlaufen, daß, im Axialschnitt gesehen, eine auf der Fläche errichtete Mittelsenkrechte
etwa durch einen Punkt verläuft, um den sich der Flanschteil der Kettenbaumscheibe
unter der Belastung durch das aufgewickelte Garn abbiegt.
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Bei dem erfindungsgemäßen Kettenbaum ergibt sich somit bei den unter
wechselnden Belastungen auftretenden Abbiegungen der Kettenbaumscheibe lediglich
eine aufeinander gleitende Bewegung der aneinander anliegenden Flächen des Kettenbaumrohres
und des Nabenteiles, ohne daß sich dabei ein merklicher Spalt bilden kann. Da die
unter wechselnden Belastungen auftretenden Bewegungen der Kettenbaumscheiben nicht
durch Schweißstellen od. dgl. behindert werden, können die dem verwendeten Material
eigene Festigkeit und Elastizität weitgehend ausgenutzt werden.
Die
erfindungsgemäß vorgesehenen Maßnahmen sind einfach auszuführen und führen nicht
zu einer merklichen Verteuerung des Kettenbaumes.
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Zur Lösung der gleichen Aufgabe, wie sie der vorliegenden Erfindung
zugrunde liegt, ist schon eine andere Konstruktion bekanntgeworden (deutsches Gebrauchsmuster
1840 894), bei der die Kettenbaumscheibe zweiteilig ausgeführt ist, und zwar aus
einem mit dem Kettenbaumrohr verschraubten hochfesten Nabenteil und einem an diesem
abgestützten Kranz. Die an einer Gegenfläche des Kettenbaumrohres anliegende Stoßfläche
der Kettenbaumscheibe ist in diesem Fall am Kranz ausgebildet. Bei dieser bekannten
Konstruktion soll erreicht werden, daß der Kranz um seine am Nabenteil vorgesehene
Stützfläche eine Art Schwenkbewegung ausführen kann. Da jedoch die aneinander änliegenden
Flächen des Kettenbaumrohres und des Kranzes wie bei anderen Konstruktionen radial
verlaufen, ist es unvermeidlich, daß sich bei dieser Abbiege- oder Schwenkbewegung
des Kranzes ein Spalt zwischen den aneinander anliegenden Flächen bildet. Bei den
in der Praxis nach dieser bekannten Lehre ausgeführten Kettenbäumen findet man aus
diesem Grund auch einen zwischen diese Flächen eingelegten vorgespannten Ring aus
nachgiebigem Material (Prospekt »Forges de Bologne<c, insbesondere S. 2, Abbildung
links oben und Text;-der Gegenstand dieses Prospektes entspricht dem des oben angegebenen
deutschen Gebrauchsmusters 1840 894): Dabei zeigt es sich jedoch, daß solche
Ringe nach mehrmaligem Gebrauch des Kettenbaumes ermüden und das Auftreten von Spalten
nicht mehr zu verhindern vermögen; außerdem ist es natürlich schwierig, für die
Zwischenringe ein Material zu finden, das einerseits den beim Aufwickeln auftretenden
hohen Radialkräften standhält und andererseits genügend elastisch ist, um auch nach
vielfacher Verwendung des Kettenbaumes den Zwischenraum zwischen den beiden Stoßflächen
lückenlos auszufüllen. Diese bekannte Konstruktion geht also zwar von der gleichen
Aufgabe aus wie die vorliegende Erfindung, benutzt jedoch einen anderen Lösungsweg,
der zu weniger vorteilhaften Ergebnissen führt.
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Die aneinander anliegenden Flächen des erfindungsgemäßen Kettenbaumes
verlaufen vorzugsweise unter einem Winkel zwischen 30 und 60° zu der Innenfläche
der zugehörigen Kettenbaumscheibe.
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Theoretisch erhält man bei dem erfindungsgemäßen Kettenbaum eine ausschließlich
aufeinander gleitende Bewegung der aneinander anliegenden Flächen nur dann, wenn
diese Flächen, im Axialschnitt gesehen, Segmente eines Kreisbogens bilden, dessen
Mittelpunkt etwa der Punkt ist, um den sich der Flanschteil der Kettenbaumscheibe
unter der Belastung durch das aufgewickelte Garn abbiegt. Da jedoch die Länge eines
solchen Kreisbogens im Verhältnis zum Radius verhältnismäßig gering und die Abbiegung
verhältnismäßig klein ist, erhält man in der Praxis zufriedenstellende Ergebnisse,
wenn die aneinander anliegenden Flächen Kegelflächen sind.
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In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung an Hand zweier Ausführungsbeispiele
dargestellt. Es zeigt F i g. 1 eine Seitenansicht eines bewickelten Kettenbaumes,
F i g. 2 einen Axialschnitt des Endes eines herkömmlichen Kettenbaumes in vergrößerter
Darstellung, F i g. 3 einen der F i g. 2 ähnlichen Schnitt mit Veränderungen, die
an der Verbindungsstelle von Kettenbaumrohr und Kettenbaumscheibe beim Aufwickeln.
von Garn eintreten, F i g. 4 einen Axialschnitt der Verbindungsstelle zwischen Kettenbaumrohr
und Kettenbaumscheibe eines ersten Ausführungsbeispieles und F i g. 5 einen der
F i g. 4 ähnlichen Schnitt eines zweiten Ausführungsbeispieles.
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Gemäß F i g. 1 besteht der Kettenbaum aus zwei Kettenbaumscheiben
10 und 11, die an je einem Ende eines Kettenbaumrohres 12 befestigt sind; der Kettenbaum
ist auf einer Welle 14 angeordnet, so daß er gedreht und mit Garn bewickelt werden
kann.
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F i g. 2 zeigt eine herkömmliche Konstruktion, bei der der Nabenteil
22 der Kettenbaumscheibe 11 mit Hilfe eines Gewindes 18, 20 in das Ende des Kettenbaumrohres
12 eingeschraubt ist. Die Verbindungsstelle wird durch die aneinander anliegenden
Flächen 26 und 28 des Kettenbaumrohres 12 bzw. des Nabenteiles 22 gebildet.
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Das Garn 16 wird unter einer Spannung, die je nach der Feinheit und
der Art des Garnes verschieden ist, auf den Kettenbaum aufgewickelt. Einige Garnarten
sind von Natur aus elastisch. Sie strecken sich während des Wickelns und werden
somit in gespanntem Zustand auf den Kettenbaum aufgewickelt. Dies führt im Zusammenhang
mit der verhältnismäßig großen Garnmenge, die auf den Kettenbaum aufgewickelt wird,
zur Ausbildung einer Kraft, die gegen die Innenflächen 30 der Kettenbaumscheiben
10 und 11 drückt und groß genug ist, um diese Kettenbaumscheiben abzubiegen.
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Dieser Zustand ist in F i g. 3 dargestellt. Die Abbiegung der Kettenbaumscheibe
11 durch die von dem aufgewickelten Garn gegen die Innenfläche 30 ausgeübte Kraft
führt zu einem Auseinanderklaffen der Flächen 26 und 28 an der Verbindungsstelle
24. Fäden, die in diesen Spalt eintreten, werden beim Abwickeln des Kettenbaumes,
wenn die die Bildung des Spaltes verursachende Kraft abnimmt, in dem sich wieder
schließenden Spalt eingeklemmt, und es bedarf eines erheblichen Zeitaufwandes, um
den Kettenbaum von den eingeklemmten Fäden zu befreien.
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Die Abbiegung der Kettenbaumscheibe beim Aufwickeln des Garnes erfolgt,
im Axialschnitt gesehen, etwa um einen Punkt, der rechnerisch oder durch Versuche
recht genau bestimmt werden kann. Dieser Punkt ist in F i g. 4 mit 32 bezeichnet.
Bei dem in F i g.. 4 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel ist das Ende des Kettenbaumrohres
12 a mit einer kugelig ausgebildeten Fläche 34 versehen, die die eine der aneinander
anliegenden Flächen bildet und im Axialschnitt ein Segment eines Kreisbogens darstellt,
dessen Mittelpunkt der Punkt 32 ist. Die kugelige Fläche 34 geht in eine innere
ringförmige Schulter 35 über, die radial verläuft. Auf dem Nabenteil 13 a der Kettenbaumscheibe
ist zwischen dem unteren Ende der Innenfläche 30 und dem mit Gewinde versehenen
Abschnitt 20 eine mit der kugeligen Fläche 34 des Endes des Kettenbaumrohres 12
a übereinstimmende kugelige Fläche 38 vorgesehen. Die kugelige Fläche 38 geht in
eine äußere ringförmige Schulter 39 über, die gleichfalls radial verläuft. Der Abstand
zwischen der Schulter 35 und der durch den Übergang der kugeligen Fläche 34 in die
zylindrische Innenfläche gebildeten Kante des Kettenbaumrohres ist um einige 0,01
mm größer als der entsprechende Abstand auf
dem Nabenteil, so daß
sich beim Einschrauben des Nabenteiles in das Kettenbaumrohr die im Axialschnitt
schräg verlaufenden Flächen 34 und 38 dicht aufeinanderlegen können, bevor die Schultern
35 und 39 aufeinandertreffen und dadurch ein weiteres Einschrauben, das zu einer
unzulässigen Aufweitung des betreffenden Endes des Kettenbaumrohres führen könnte,
verhindern.
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Beim dem in F i g. 5 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel ist
die Kettenbaumscheibe 11 b mit Hilfe von Schraubbolzen 41 am Kettenbaumrohr 12 b
befestigt. Aus F i g. 4 ersieht man, daß die aneinander anliegenden kugeligen Flächen
34 und 38 im Verhältnis zu ihrer Entfernung vorn Punkt 32 verhältnismäßig kurz sind.
Da die Abbiegung der Kettenbaumscheibe unter Belastung verhältnismäßig gering ist,
können die aneinander anliegenden Flächen, im Axialschnitt gesehen, einfach als
Sehne eines Kreisbogens oder, mit anderen Worten, senkrecht zu einer vom Punkt 32
ausgehenden radialen Linie ausgebildet werden. Auf diese Weise ist die Kettenbaumscheibe
11 b der in F i g. 5 dargestellten zweiten Ausführungsform mit einer kegeligen Fläche
42 versehen, die im Axialschnitt unter einem Winkel zu der Innenfläche 30 und im
wesentlichen senkrecht zu der erwähnten radialen Linie verläuft. Zwischen einem
zylindrischen Ansatz 44 des Nabenteiles 13 b der Kettenbaumscheibe und der kegeligen
Fläche 42 ist eine radiale Schulter 43 vorgesehen. Die kegelige Fläche 42 ist so
dicht wie möglich an der Innenfläche 30 der Kettenbaumscheibe angeordnet. Das Ende
des Kettenbaumrohres 12 bist mit einem inneren Ring 46, in den die Schraubbolzen
41 einschraubbar sind, und mit einer Innenfläche 47 versehen, die zur Zentrierung
des Ansatzes 44 der Kettenbaumscheibe dient. Wie in der Ausführungsform nach F i
g. 4 sind radiale Schultern 43 bzw. 48 vorgesehen, die ein unzulässiges Aufweiten
des Kettenbaumrohrendes durch zu starkes Anziehen der Schrauben 44 verhindern. Das
Kettenbaumrohr 12 b hat eine zur kegeligen Fläche 42 passende Kegelfläche 50.
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Die Ausführungsform nach F i g. 5 mit kegeligen Flächen 42 und 50
ist der Ausführungsform nach F i g. 4 mit kugeligen Flächen 34 und 38 vorzuziehen,
da die kegeligen Flächen sowohl für aufgeschraubte als auch für angeschraubte Kettenbaumscheiben
leichter zu bearbeiten sind.
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Da die Lage des Punktes 32 je nach Größe und Ausführung der Kettenbaumscheibe
verschieden ist, ist auch der Winkel, unter dem die kegeligen Flächen
42 und 50 auszubilden sind, je nach Konstruktion verschieden. Die bisher
bei verschiedenen Größen von Kettenbäumen durchgeführten Untersuchungen haben gezeigt,
daß die aneinander anliegenden kegeligen Flächen 42 und 50 vorzugsweise unter einem
Winkel zwischen 30 und 60° zu der Innenfläche 30 der zugehörigen Kettenbaumscheibe
verlaufen sollen. Bei einem 55 cm breiten Kettenbaum, bei dem die kegeligen Flächen
42 und 50 unter einem Winkel von 45° zur Innenfläche 30 lagen, trat zwischen den
aneinander anliegenden Flächen der Verbindungsstelle bei einer Versuchsbelastung
von 136 000 kg keinerlei Spalt auf.