DE2203359C2 - Seilscheibe mit einem auswechselbaren Einsatzring - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Seilscheibe aus zwei spiegelbildlich einander zugekehrten und miteinander verbindbaren Scheibenhälften, die zwischen sich eine Umfangsnut bilden, in der ein Bodenring sowie darauf ein auswechselbarer Einsatzring angeordnet sind, wobei der Elastizitätsmodul des Einsatzringes kleiner ist als derjenige des Bodenringwerkstoffes.

Derartige Seilscheiben sind in verschiedenen Ausführungsformen bekannt. Die Lebensdauer derartiger Seilscheiben unter bestimmten gegebenen Betriebsbedingungen und einer bestimmten Seilzugverlegung wird durch den konstruktiven Aufbau, den Werkstoff und die Masse bzw. das Massenträgheitsmoment der Seilscheibe bestimmt. Infolge der Anpreßkraft zwischen Seil und Seilscheibe entsteht im Drahtseil eine Hertz'sche Pressung veränderlichen Betrages, welche um so niedriger liegt, je größer das Verhältnis des Elastizitätsmoduls des Drahtseilwerkstoffes zum Elastizitätsmodul des Werkstoffes des Einsatzringes ist Zur Erhöhung dieses Verhältnisses wird in der Regel als Einsatzwerk stoff Gummi, gegebenenfalls auch verstärkende Einlagen enthaltende Hartgummi, Holz, Leder, Leichtmetall oder Plaste verendet. Die Befestigung der auswechselbaren Einsätze ist sowohl im Hinblick auf die Lebensdauer der Seilscheibe als auch im Hinblick auf

ίο einen störungs- und unfallfreien Betrieb von entscheidender Bedeutung. Nichtmetallische Einsätze werden häufig mit einer Klebeverbindung an der Seilscheibe befestigt Einsätze aus einem Gummiwerkstoff werden gleichzeitig mit der Verklebung anvulkanisiert Es gibt auch mechanische Befestigungsarten, bei welchen der Einsatz allgemein aus Kreisringsegmenten besteht, welche entweder durch in die Seilscheibe eingearbeitete Nuten oder an den Segmenten angebrachte Haken (Vorsprünge) bzw. Keile oder sonstige Verbindungen an der Seilscheibe befestigt werden.

Ein häufiger Mangel ist, daß die für eine mechanische Einsatzbefestigung geeigneten Seilscheibenkonstruktionen infolge ihres hohen Gewichtes bzw. Massenträgheitsmomentes sowie infolge ihrer niedrigen Flächenträgheit nur beschränkt verwendungsfähig und von vermindertem Wert sind. Sie können nur mit hohem Aufwand hergestellt und montiert werden. Bei aus Plasten bzw. Kunststoffen hergestellten Einsätzen wurde bereits versucht, den Einsatz durch einen mit einer chemischen Reaktion bzw. einer Polymerisation verbundenen Gießvorgang auf die Seilscheibe anzugießen bzw. anzupolymerisieren. Auch verschiedene Kombinationen der beschriebenen Befestigungsarten untereinander sind vorgeschlagen worden.

Bei einer bekannten Seilscheibe der eingangs beschriebenen Gattung wird eine Umfangsnut für den Einsatzring zwischen zwei sich in radialer Richtung parallel zueinander erstreckenden Randabschnitten der jeweiligen Scheibenhälften gebildet. Am Grund dieser Umfangsnut liegt ein den Abstand der Scheibenhälften definierender Bodenring, der auf seiner Außenseite den Einsalzring trägt. Der Einsatzring ist zwischen den beiden radialen Randabschnitten der Scheibenhälfte in axialer Richtung verspannt. Wegen der besonderen Beanspruchungen von Seilscheiben und des aus einem verhältnismäßig weichen, nachgiebigen Material bestehenden Einsatzringes kann es zu Lockerungen dieser Befestigung kommen.
Derartige betriebliche Störungen findet man auch bei anderen Ausführungsformen, bei denen es im Dauerbetrieb unter Wirkung extremer Temperaturbeanspruchungen infolge der im Vergleich zu Stahl um eine Größenordnung höheren Wärmeausdehnungskoeffizienten der Klebemittel bzw des Werkstoffs des Einsatzes, schnell zu einer Lockerung der Befestigungen, zum Ausfall der Einsätze aus den Nuten und somit zu schweren Unfällen und Betriebsstörungen kommen kann. Bei durch Angießen hergestellten Einsätzen sind sogar bereits während der Arbeiten explosionsartige Brüche aufgetreten, da in den aus Plast bzw. Kunststoff hergestellten Einsätzen durch eine unmittelbar nach dem Gießen erfolgte Schrumpfung derart hohe innere Spannungen entstanden sind, daß sie zu einer Explosion während der nachträglichen Bearbeitung geführt haben.

&5 Ungünstig sind auch Ausführungsformen, bei denen die Seitenwandungen der eine Umfangsnut bildenden Flächen der Seilscheibenhälften nach außen hin verengt sind, so daß beim Zusammenfügen der beiden

Scheibenhälften das Material des Einsatzringes in axialer Richtung gestaucht wird, ohne daß ein Ausgleich, z. B. die Längsdehnung in Umfangsrichtung stattfinden kann (AT-PS 181621, FR-PS 6 &0 325, DE-GM 17 56 549). Durch eine solche Anordnung wird nämlich ein Spannungszustand erzeugt der durch die während des Betriebes auftretenden Spannungen ungünstig beeinflußt wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei einer Seilscheibe der eingangs beschriebenen Gattung die Anordnung und Befestigung des Einsatzringes so zu verbessern, daß sie von den betrieblichen Beanspruchungen im wesentlichen unberührt bleiben.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Scheibenhälften jeweils eine den Bodenbereich der Umfangsnut bildende, sich zur Teilungsebene der Scheibenhälften verengende erst Kegelmantelfläche mit abwechselnd unterschiedlichen erzeugenden Längen, ferner eine eine Seitenwand der Umfangsnut bildende, die Umfangsnut nach außen hin einengende zweite Kegelmantelfläche sowie eine an diese Kegelmantelfläche anschließende, die Umfangsnut nach außen erweiternde dritte Kegelmantelfläche aufweisen, wobei der Bodenring geschlitzt ist und zum radialen Spannen des Einsatzringes beim Verbinden der Scheibenhälften auf der ersten Kegelmantelfläche aufliegt.

Die erfindungsgemäße Seilscheibe weist zunächst auch die mit bekannten Ausführungsformen erreichbaren Vorteile auf, nämlich geringes Massenträgheitsmoment und hohes Flächenträgheitsmoment sowie einfaehe Herstellung und Montage. Darüber hinaus ist sber die Anordnung und Befestigung des Einsatzringes so verbessert, daß betriebliche Beanspruchungen sich darauf kaum oder gar nicht auswirken können. Das wird dadurch erreicht, daß der Einsatzring beim Verbinden der beiden Seilscheiben nicht nur in axialer Richtung zusammengepreßt und zwischen den Seilscheiben eingeklemmt, sondern gleichzeitig auch in radialer Richtung gedehnt wird, wobei im Einsatzring eine Zugspannung erzeugt wird. Dadurch werden bei der Montage der beiden Seilscheiben nicht nur gegebenenfalls vorhandene Toleranzen zwischen Außendurchmesser des Bodenrings und Innendurchmesser des Einsatzringes ausgeglichen, es wird darüber hinaus im Einsatzring auch eine Umfangskraft erzeugt, die die Haftung dieses Einsatzringes in der Umfangsnut verbessert. Gleichzeitig ergibt sich auch eine günstigere Materialverteilung des Einsatzringes in tier Umfangsnut, weil dieser einerseits in Umfangsrichtung gedehnt und andererseits in axialer Richtung gestaucht ist.

Gemäß einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung sind an den Scheibenhälften in einem Bereich der Radien, der zwischen den die beiden Scheibenhälften zusammenhaltenden Befestigungselemente und der Drehachse der Scheibe liegt, in montiertem Zustand der Seilscheibe gegeneinander aufliegende Vorsprünge (Augen) ausgebildet.

Zweckmäßig sollte der Einsatzring zwischen den Scheibenhälften im Bereich der sich radial nach außen hin verengenden zweiten Kegelmantelflächen angeordnet sein. Der Elastizitätsmodul des Werkstoffes für den Einsatzring sollte um mindesetns zwei Größenordnungen kleiner sein als der Elastizitätsmodul der an ihn grenzenden Scheibenhälften sowie des Bodenringes. Die erfindungsgemäße Seilscheibe läßt sich vorteilhaft mit einem Einsatzring aus Plast bzw. Kunststoff, zweckmäßig aus Polyamid, verwirklichen, wobei der Einsatzring gegebenenfalls auch einen Füllstoff bzw. eine Gerüstsubstanz enthalten kann.

Im folgenden wird ein in der Zeichnung dargestelltes Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert; es zeigt

Fig. 1 eine Schnittdarsteüung einer Seilscheibe entlang der Linie y4-ßnach F i g. 2,

F i g. 2 teilweise eine Draufsicht gemäß dem Schnitt in Richtung C-Cin F i g. 3 und

F i g. 3 eine Seitenansicht der Seilscheibe mit Verrippung.

Während der Montage der Seilscheibe durch gegeneinander erfolgende Verschraubung der Scheibenhälften 1 mittels Befestigungselementen 2, zweckmäßig Schrauben, gleitet ein an einer Stelle seines Umfangs zweckmäßig aufgeschnittener Bodenring 3 langsam auf mit abwechselnd unterschiedlichen Erzeugendenlängen ausgebildete Kegelrnantelflächen 4 hinauf, wodurch er aufgeweitet und sein Radius vergrößert wird. Hierbei wird er gegen den Innenmantel eines aus einem Nichtmetallwerkstoff bestehenden Einsatzringes 5 gepreßf. und in diesem Einsatzring 5 wird eine Zugspannung erzeugt, deren Betrag jedoch durch das Aufliegen des Einsatzringes 5 gegen zueinander einengende Kegelmantelflächen 6 der Scheibenhälften 1 begrenzt ist. An beiden Scheibenhälften 1 sind entlang der Radien, welche durch die Befestigungselemente 2, zweckmäßig Schrauben hindurchgehen, im Bereich von den Schrauben nach der Drehachse hin Vorsprünge (Augen) 7 ausgebildet, die von der Schraubenmittellinie aus gemessen um eine Länge, die etwa dem Ein- bis Dreifachen des Schraubendurchmessers entspricht, nach der Scheibenmitte hin erstrecken. Beim Anziehen der Schrauben kommen einerseits diese Vorsprünge (Augen) 7 gegeneinander zu liegen, andererseits wird der Bodenring 3 gegen die Kegelmantelflächen 4 gepreßt. Somit ist die Gewähr gegeben, daß die Spannkraft nicht für eine Verformung der inneren Partie der Scheibenhälften 1, sondern für die Verspannung der Kegelmantelflächen 4 und 6 gegenüber den entsprechenden Gegenflächen verwendet wird. Es hat sich für zweckmäßig erwiesen, den aus einem Nichtmetallwerkstoff bestehenden Einsatzring 5 aus gegen Wärme- und Lichteinwirkung stabilisiertem, durch alkalische Schnellpolimerisation von lonenmechanismus dargestelltem Polyamid herzustellen.

Durch Verwendung der erfindungsgemäßen Lösung konnten aus einem Blechmaterial von 4 — 5 μηι Dicke Seilscheiben hergestellt werden, welche gegenüber den bekannten, älteren Ausführungen eine um 30 — 40% erhöhte Flächenträgheit bei einer gleichzeitigen Verringerung des Massenträgheitsmomentes um etwa 20-30%, und des Gewichtes um 20 — 40% aufweisen. Dies konnte insbesondere dadurch erzielt werden, daß die innersten Kegelmantelflächen 4 der Scheibenhälften 1 abwechselnd kürzere bzw. längere Erzeugenden aufweisen, wobei die Kegelmantelflächenabschnitte mit längeren Erzeugenden zur Auflage des entsprechend kegelig ausgebildeten, zweckmäßig an einer Stelle seines Umfangs aufgetrennten Bodenringen 3 dienen, während diejenigen mit kürzeren Erzeugenden die Ausbildung von radialen Rippen 8 aus dem eigenen Blechmaterial gestatten.

Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Seilscheiben können auch Blechabfälle von nicht den Normvorschriften entsprechender Dicke verwendet werden, und für die entsprechende Formgebung derselben kann eine Schnellverformungstechnologie mittels Treibladung angewendet werden. Bei Anwendung der obigen Schnellverformungstechnologie kann auf ein nachträgliches

Spannungsfreiglühen verzichtet werden.

Neben der Möglichkeit einer wirtschaftlichen Herstellung können die erfindungsgemäßen Seilscheiben auf äußerst einfache Weise montiert werden, da die Konstruktionen infolge der im auswechselbaren, aus Nichtmetallwerkstoff bestehenden Einsatzring entstehenden Zugspannung von 50 — 60 kp/cm² nicht überb°- stimmt und gegenüber Montageungenauigkeiten unempfindlich ist. Durch diese Verspannung wird daher erfindungsgemäß zugleich eine Montagehilfe geschaffen.

Die praktische Anwendung der erfindungsgemäßen Seilscheiben ist auch bei extremen Witterungs- und Betriebsbedingungen betriebssicher und frei von Unfallgefahr, da der Plast korrosionsbeständig ist, und seine physikalischen Eigenschaften von der Temperatur und von den Witterungseinflüssen weniger abhängig sind.

Die wesentlichen Vorteile der erfindungsgemäßen Seilscheibe lassen sich wie folgt zusammenfassen:

Es wird eine sich durch niedrigen Kostenaufwand auszeichnende Großserienfertigung und Montage von mit aus Nichtmetallwerkstoff bestehendem Einsatzring versehenen Seilscheiben ermöglicht.

Die erfindungsgemäße Seilscheibe

— weist eine hohe Flächenträgheit und Festigkeit, ein niedriges Massenlrägheitsmoment und Gewicht sowie eine erhöhte Lebensdauer auf,

— ermöglicht einen unfallfreien und sicheren Betrieb und

— verschafft ferner die Möglichkeit für die Verwendung von durch alkalische Schnellpolymerisation von ionenmechanismus dargestelltem Polyamid als Einsatzwerkstoff.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Seilscheibe aus zwei spiegelbildlich einander zugekehrten und miteinander verbindbaren Scheibenhälften, die zwischen sich eine Umfangsnut bilden, in der ein Bodenring sowie darauf ein auswechselbarer Einsatzring angeordnet sind, wobei der Elastizitätsmodul des Einsatzringwerkstoffes kleiner ist als derjenige des Bodenringwerkstoffes, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibenhälften (1) jeweils eine den Bodsnbereich der Umfangsnut bildende, sich zur Teilungsebene der Scheibenhälften (1) verengende erste Kegelmantelfläche (4) mit abwechselnd unterschiedlichen erzeugenden Längen, ferner eine eine Seitenwand der Umfangsnut bildende, die Umfangsnut nach außen hin einengende zweite Kegelmantelfläche (6) sowie eine an diese Kegelmantelfläche (6) anschließende, die Umfangsnut nach außen erweiternde dritte Kegelmantelfläche aufweisen, wobei der Bodenring (3) geschlitzt ist und zum radialen Spannen des Einsatzringes (5) beim Verbinden der Scheibenhälften (1) auf der ersten Kegelmantelfläche (4) aufliegt.

2. Seilscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den Scheibenhälften (1) in einem Bereich der Radien, der zwischen den die beiden Scheibenhälften (1) zusammenhaltenden Befestigungselementen (2) und der Drehachse der Scheibe liegt, in montiertem Zustand der Seilscheibe gegeneinander aufliegende Vorsprünge (Augen) (7) ausgebildet sind.

3. Seilscheibe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatzring (5) zwischen den Scheibenhälften (1) im Bereich der sich radial nach außenhin verengenden zweiten Kegelmantelflachen (6) angeordnet ist.

4. Seilscheibe nach einer.i der Ansprüche I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Elastizitätsmodul des Werkstoffes für den Einsatzring (5) um mindestens zwei Größenordnungen kleiner als diejenigen von den der ihn angrenzenden Scheibenhälften (1) sowie des Bodenringes (3) ist.

5. Seilscheibe nach einem der Ansprüche 1 —4, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatzring (5) aus Plast, zweckmäßig aus Polyamid besteht, und vorteilhaft auch einen Füllstoff bzw. eine Gerüstsubstanz enthält.