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Drahtbürste Die Erfindung bezieht sich auf eine Drahtbürste, insbesondere
rorotierende Stahldrahtbürste, deren Drähte in vorzugsweise elastomerem Werkstoff
eingebettet liegen.
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Die bekannten Drahtbürsten dieser Art werden gefüllt, d. h. die wie
üblich hergestellte Bürste wird in einen geeigneten Formenhohlraum gelegt und dieser
Hohlraum sodann ausgefüllt. Stoßen die Drähte beim Füllvorgang an die Wände des
Formenhohiraumes an, so treten sie infolge des normalerweise in füllendem Werkstoff
auftretenden Schrumpfvorganges soviel hervor, daß sie deutlich wahrnehmbar sind.
Diese sogenannten geladenen Bürsten sind einmal teurer und zum anderen hinsichtlich
ihrer Haltbarkeit nicht optimal, da die Füllung das elastische Verhalten der Drähte
erheblich beeinflußt, was bisher keine Berücksichtigung gefunden hat.
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Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, eine insbesondere
aus Stahldrähten gebildete geladene Bürste zu schaffen, die die erwähnten Nachteile
vermeidet und eine auf das Vorhandensein des Bettungswerkstoffes eingestellte Drähteanordnung
enthält.
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Diese Aufgabe wird im wesentlichen dadurch gelöst, daß die Drähte
gebündelt und als solche im wesentlichen gleichmäßig verteilt im Bettungswerkstoff
angeordnet werden. Zweckmäßig bilden die Drähte der Bündel schraubenförmig verlaufend
eine Litze und werden durch einen schraubenförmig an der Außenseite geführten Einfaßdraht
umgeben.
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Durch die gebündelte Anordnung wird zunächst die Biegefestigkeit größer,
so daß die an den wirksam werdenden Enden angreifenden Seitenkräfte zu einem erheblichen
Prozentsatz von den gebündelten Drähten aufgenommen werden. Ungebundene einzelne
Drähte sind darauf abgestimmt, in den Fußbereichen durch Verbiegen nachzugeben,
woran sie durch die Beladung gehindert werden. Die Kräfte werden dabei annähernd
ausschließlich vom Bettungswerkstoff aufgefangen, was bei den dünnen
Einzeldrähten
schließlich zur Zerstörung des den Draht umgebenden Bettungswerkstoffes infolge
des Einschneidens führt. Darüber hinaus besitzen die Einzeldrähte glatte Außenflächen,
so daß nicht wie bei gebündelten Drähten ein Formschluß mit dem Bettungswerkstoff
zustande kommt und daher, weil eine haftende Verbindung zwischen Bettungswerkstoff
und Drähten aus Kostengründen außer Betracht bleiben mußte, eine Relativbewegung
unter der Einwirkung der Fliehkraft zwischen Bettungswerkstoff und Drähten möglich
ist. Da durch diese Wirkungen zweifelsfrei der Verschleiß gefördert wird, tritt
demgegenüber durch die Anordnung gebündelter Drähte der weitaus günstigere Formschluß
auf. Durch die gebündelte Anordnung sollen nun nicht grundsätzlich mehr Drähte eingelagert
werden, sondern es wird nur eine andere Verteilung mit dem Ergebnis der vorgenannten
Vorteile vorgenommen, obwohl durch die Erfindung grundlegend die Möglichkeit eröffnet
wird, mehr Drähte als bisher technisch vertretbar einlagern zu können, was weiter
unten noch erläutert wird.
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Ein besonderer Vorteil ist noch darin zu sehen, daß die Bündel außer
dem durch den Bettungswerkstoff gebotenen Zusammenhalt durch einen Einfaßdraht umgeben
sind, der schraubenförmig herumläuft und mit den Drähten des Bündels abgenutzt wird
und die Enden der Einzeldrähte für gewisse Eigenbewegungen freigibt. Eine wesentliche
Weiterentwicklung des Grundgedankens der Erfindung wird darin gesehen, daß die Bündel
getrennt voneinander im Bettungswerkstoff liegen, daß sie also an den an den von
der Arbeitsfläche weg gerichteten Enden weder ineinander übergehen, noch miteinander
verbunden sind, noch einander berühren, sondern durch die formschlüssige Einlagerung
frei im Bettungswerkstoff liegen. Bei einer rotierenden Bürste tritt gegenüber den
bekannten radial innen festgelegten Drähten der Vorteil in Erscheinung, daß durch
die Fliehkraft die spezifisch schweren Bündel an der Arbeitsfläche um ein geringes
aber wirksames Maß hervortreten und bei stillstehender Bürste zurückfallen, so daß
bei stillstehender Bürste praktisch jede Verletzungsgefahr ausscheidet. Bisher war
genau umgekdhrt bei stillstehender Bürste das herausragende Ende eines Drahtes größer
als bei rotierender, bei der das Hervortreten auf einen Nullwert zurückging.
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Eine Ausgestaltung der Erfindung wird in einem solchen Bürstenaufbau
gesehen, daß eine aus Bündeln gewünschter Länge gebildete Drahtkordschicht in einen
bahnförmigen Bettungswerkstoff eingelagert und zu einem Zylinder oder Hohlzylinder
mit parallel zur Achse verlaufenden Bündeln zusammengewickelt und durch Klebe- oder
Einfaßmittel zusammengehalten ist. Dieser Aufbau gewährleistet eine gleichmäßige
berührungsfreie Verteilung der einzelnen Bündel, wobei die Arbeitsfläche selbstverständlich
an einer der beiden Stirnenden liegt und mit Hilfe eines ihr gegenüberliegenden
Halters sowohl als pinselartige Draktbürste für Handbedienung oder auch maschinell
rotierend verwendet werden kann. Um die Umfangsgeschwindikkeit bei der Verwendung
als rotierende Bürste an der Arbeitsfläche zu erhöhen, kann der spiralige Hohlzylinder
an dem die Arbeitsfläche enthaltenden Ende zur Bildung einer-hohlkegligen Form aufgeweitet
und am anderen Ende mit geeigneten Einfaßmitteln in dieser Lage gehalten sein.
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Drahtbürsten mit radial liegenden Bündeln werden erfindungsgemäß durch
ein besonders günstiges Herstellungsverfahren geschaffen, das darin besteht, daß
eine aus Bündeln gewünschter Länge gebildete Drahtkordschicht in einen erweich-
oder vulkanisierbaren Werkstoff eingebettet, zu einem Hohlzylinder mit parallel
zur Achse verlaufenden Bündeln zusammengewickelt und an einem Ende zur Bildung eines
Hohlkegels oder einer Scheibe aufgeweitet und der Bettungswerkstoff schließlich
unter der Einwirkung von Wärme und Druck in einer Form erweicht bzw. vulkanisiert
wird. Es wird also in einfacher Weise das schwierige Problem gelöst, insbesondere
bei scheibenförmigen Rotationsbürsten, die Bündel ohne Verbindung untereinander
einzulagern und dabei eine gleichmäßige Verteilung zu erhalten. Nach der bisherigen
Vorstellung, die Drähte in einem Formhohlraum anzuordnen und sodann mit dem Bettungswerkstoff
zu beladen, hätte die Herstellung einer preiswerten und mit den geschilderten Vorteilen
ausgestattete Bürste nicht erlaubt. Es ergibt sich ohne weiteres, daß bei dem erfindungsgemäßen
Herstellungsverfahren ein solcher Bettungswerkstoff zu wählen oder die Wärme so
zu führen ist, daß zur Erhaltung der Lage der Bündel im Werkstoff keine flüssige,
sondern höchstens eine pastöse Phase in der Form erreicht wirdq Die Mittel dafür
sind jedem Fachmann geläufig.
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Durch die Erfindung wird noch die Möglichkeit geboten, am spiralig
gewickelten Rohling am aufzuweitenden Ende zusätzlich Lagen mit axial kürzeren Bündeln
anzuordnen, so daß im fertigen Produkt Bündel gestaffelter Länge vorhanden sind.
Es wird dadurch möglich, die Bündelzahl verhältnisgleich zu halten. Bei den bekannten
rotierenden Bürsten nimmt die Dichte der Drähte, bezogen auf eine Flächeneinheit
der Arbeitsfläche, mit kleiner werdendem Durchmesser infolge Abnutzung ständig zu,
während bei der erläuterten Maßnahme die Zahl der Bündel, bezogen auf eine Fläche,
zumindest in Stufenbereichen konstant gehalten werden kann.
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Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung wird anhand der
Zeichnung veranschaulicht.
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Es zeigen: Fig. 1 eine Ansicht der Arbeitsfläche einer spiralig aufgebauten
Drahtbürste, Fig. 2 einen Axialschnitt durch eine Drahtbürste nach Figur 1, Fig.
3 im vergrößerten Maßstab ein Bündel, Fig. 4 einen Axialschnitt durch eine scheibenförmige
Drahtbürste, Fig. 5 einen Axialschnitt durch eine hohlkeglige Drahtbürste mit stirnseitiger
Arbeitsfläche, Fig. 6 einen Axialschnitt durch eine scheibenförmige Drahtbürste
mit zylindrischer Arbeitsfläche, Fig. 7 teilsweise eine Seitenansicht des Gegenstandes
nach Figur 6 u n d
Fig. 8 einen Rohling zur Herstellung des Gegenstandes
nach den Figuren 6 und 7 in einem Axialschnitt.
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In allen Figuren sind 1 der Bettungswerkstoff, 2 die Bündel aus einzelnen
Drähten 3 und 4 Halterungen.
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Die Drahtbürste nach Figur 1 und 2 besteht aus einem spiraligen Wickel
des Bettungswerkstoffes 1 und sitzt an einem Ende auf der Halterung 4, während das
freie Stirnende die Arbeitsfläche 5 darstellt. Im aufgewickelten Bettungswerkstoff
1 ist eine Kordlage aus Bündeln 2 angeordnet, die parallel zur Wickelachse liegen.
Ist der Bettungswerkstoff ein Elastomer, wird dieser entweder durch Kleben und/oder
durch eine Schelle 6 zusammengehalten, wobei die letztere auch den Halt auf der
Halterung 4 fördert. Wird als Bettungswerkstoff ein Plastomer gewählt, empfiehlt
es sich, den gemäß Figur 1 und 2 geschaffenen Wickel in einer Form einer Wärmebehandlung
zu unterziehen, so daß aus der Struktur des spiraligen Wickels ein einstückiges
Gebilde wird. An dem die Arbeitsfläche 5 aufweisenden Ende der Brüste kann eine
in Figur 2 durch strichpunktierte Linien gezeigte Aufweitung vorgenommen werden,
um bei rotierenden Bürsten eine größere Umfangsgeschwindigkeit zu erzielen. Die
Verformung wird durch die Fliehkraft gefördert.
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Die Bündel 2 bestehen aus einer Mehrzahl von Drähten 3, die nach Art
einer Litze oder eines Seiles mit einer bestimmten Steigung um eine gedachte Mittelachse
laufen (vergl. Figur 3). Durch den Drall halten die Drähte zusammen, werden aber
auch durch den Bettungswerkstoff, insbesondere an den freien Enden, noch gehalten,
während zusätzlich an der Außenseite des Bündels 2 ein schraubenförmig verlaufender
Einfaßdraht 7 angeordnet sein kann, dessen Steigung zu der der Drähte 3 verschieden
oder sogar gegenläufig ist. Die Bündel 2 können sowohl aus mehreren Drähten als
auch aus mehreren aus Drähten gebildeten Litzen bestehen.
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Figur 4 zeigt eine scheibenförmige Rotationsbürste, deren Arbeitsfläche
5 stirnseitig liegt und aus einer dicken Spirale kurzer Bündel
besteht.
Als Bettungswerkstoff ist hier ein Elastomer gewählt, dessen Winkel aus einer Rohkautschukmischung
gebildet und nach der Fertigstellung in einer Form vulkanisiert worden ist, so daß
schließlich ein homogener Bettungswerkstoff vorliegt.
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Die hohlkeglige Drahtbürste nach Figur 5 kann sowohl aus einem Plastomer
als auch aus einem Elastomer oder auch als Rohling eines Elastomers in der in den
Figuren 1 und 2 veranschaulichten Form hergestellt werden, woraufhin das die Arbeitsfläche
5 tragende Ende elastisch oder plastisch aufgeweitet, gegebenenfalls vulkanisiert
und entsprechend in einer besonderen Halterung 4 befestigt wird.
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Eine Drahtbürste mit radial liegenden Bündel 2 wird in den Figuren
6 und 7 veranschaulicht, bei denen die Arbeitsfläche 5 einen Zylinder bildet. Eine
solche Drahtbürste wird ebenfalls aus einem in den Figuren 1 und 2 veranschaulichten
Wickel hergestellt, dessen eines Ende gegebenenfalls unter dem Einfluß von Wärme
so weit aufgeweitet ist, daß die hohlzylindrische Form in eine scheibenförmige Form
übergeht.
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Die veranschaulichte Bürste weist die Besonderheit auf, daß im äußeren
Bereich zusätzlich kürzere Bündel 8 vorgesehen sind, die die in den äußeren Bereichen
der Bürste nur verdünnt vorhandenen Bündel 2 ergänzen. Ein solcher Bürstenaufbau
wird in einfacher Weise gemäß Figur 8 dadurch erreicht, daß zunächst eine Lage 9
(mit eingelagerten Bündeln) solcher Breite aufgewickelt wird, die der radialen erwünschten
Erstreckung in etwa entspricht. Danach wird eine nur etwa halb so breite, schmale
Lage 10 aufgewickelt und sodann wieder eine breite Lage 9, sodann wiederum eine
schmale Lage 10 und schließlich nochmals eine breite Lage 9 daraufgebracht. Jede
Lage 9, 10 kann aus mehreren spiraligen Windungen bestehen, doch ist der Einfachheit
halber in Figur 8 jeweils nur eine Windung veranschaulicht. Wird nun das Ende, das
die spätere Arbeitsfläche 5 sein wird, erweitert, und gemäß Pfeil 11 geschwenkt,
so werden die äußeren Bereiche der Lagen durch die erhebliche Dehnung dünner, was
die Zeichnung in der
aufgerichteten Stellung der Lagen 9, 10 erkennen
läßt. Das so gewonnene Gebilde wird jetzt in eine Vulkanisierform gegeben und ausvulkanisiert,
wobei die in Figur 6 veranschaulichte Drahtbürste entsteht. Selbstverständlich können
die Breiten der Lagen 9, 10 kleinere Stufungen und wenn erforderlich die Bündel
2 durch eine Vielzahl von Stufen und dadurch eine gleichmäßige Verteilung der Bündel
2 je Flächeneinheit für alle im Laufe der Abnutzung auftretende Durchmesser erhalten.