DE2836498A1 - Nichtmetallische kette - Google Patents

Description

patentanwälte Menges & Prahl

Erhardtetr. 12 D-8000 München

Anwaltsakte: R

21. August 1978

REXNORD INC.

4701 West Greenfield Av. Milwaukee, Wisconsin
Vereinigte Staaten von Amerika

Nichtmetallische Kette

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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine hochbelastbare Förderketter, und insbesondere auf eine hochbelastbare Förderkette, die ausschliesslich aus nichtmetallischen Werkstoffen hergestellt ist.

Das Ersetzen von metallischen Werkstoffen durch nichtmetallische ist aus vielen wohlbekannten, unzähligen Gründen oft wünschenswert. Um jedoch eine Auswahl von einem bestimmten Werkstoff im Hinblick auf eine besondere Anwendung unter den vielen angebotenen Werkstoffen zu treffen, ist äusserst komplex, da das Eigengewicht, verschiedene Module und andere physikalische Eigenschaften des nichtmetallischen Werkstoffes schwierige und oft unerwartete Probleme an den Fachmann stellen. Das Problem ist nicht weniger schwierig für den Fachmann, der nichtmetallische Werkstoffe bei einer Kette einsetzen will. Strenge Einschränkungen werden für die Auswahl erhoben z.Beispiel: durch die Umgebung, in der die Kette eingesetzt werden soll und durch die Grosse der darauf wirkenden Last.

Viele Patentschriften wurden veröffentlicht, in denen Ketten beschrieben werden wo mindestens ein Teil der Ketten aus nichtmetallischem Werkstoff besteht. So beschreibt z.b. die U.S. Patentschrift 3,281,121 eine Kette, die aus nichtleitendem Werkstoff besteht wie z.B. ein Kunststoff der unter dem Namen "Delrin " gehandelt wird. Der Patentinhaber gibt offen zu, dass, wenn es auch vorzuziehen sei, die Laschen und Bolzen aus Metallen herzustellen, beide Teile ebenfalls aus nichtleitendem Werkstoff hergestellt werden könnten. Leider gesteht der Patentinhaber auch ein, dass der Bolzen wesentlich grosser sein müsste, um dieselben Festigkeitseigenschaften der Metallbestandteile zu erhalten. Es ist klar, dass eine schwere Last an einer Kette mit einem Bolzen aus nichtleitendem Werkstoff Zweifel über die Lebensdauer dieses Bolzens abwirft, insbesondere bei schwerem Betrieb. Folglich bevorzugt man im allgemeinen einen metallischen Bolzen, sogar wenn nichtmetallische Glieder eingesetzt werden.

Die U.S. Patentschrift 3.127.980 beschreibt eine Laufkette aus Kunststoff, die hauptsächlich bei Förderbändern in Bäckereibetrieben benutzt wird. Offensichtlich ist dabei eine Kette zu benutzen, die das Produkt nicht verunreinigt. Die Glieder sind aus Kunststoff hergestellt. Diese Kette enthält keine Bolzen, sondern die Ketten-

glieder sind durch Erhebungen und Vertiefungen miteinander verbunden, welche abwechselnd an jedem Gliedende vorgesehen sind. Die Elastizität des Werkstoffes wurde ausgenutzt, um die Laschen der Glieder auszuweiten, so dass die Erhebungen in die Vertiefungen hineinpassen . Diese Patentschrift veranschaulicht ebenfalls den Gebrauch von nichtmetallischen Ketten, jedoch nur falls keine grosse Belastungen zu erwarten sind.

Die Lösungen der oben beschriebenen Prohleme, z.B. entsprechend den erwähnten Patentschriften, sind nicht ohne weiteres auf andere Problemstellungen zu übertragen mit denen die Fachleute bei der Herstellung und beim Gebrauch von Ketten befasst werden. Die Erfindung schafft eine Kette aus leichtem Werkstoff, die genausogut wie eine metallische Kette unter schwerer Belastung in metallfeindlichen Umgebung arbeiten soll, wie z.B. in korrosiven Lösungen und bei hoher Feuchtigkeit. Eine lange Betriebsdauer der Kette ist jedenfalls erforderlich. DieAnwendung von nichtreaktiven Kunststoffen schien geeignet zu sein, unter der Bedingung, dass sie den zu erwartenden grossen Belastungen widerstehen. Der Stand der Technik lässt eine Lösung der Aufgabe der Erfindung nicht erkennen, d. h. eine Kette zu schaffen die unter hoher Belastung in korrosiver Umgebung einzusetzen ist.

Unter Berücksichtigung der vorher erwähnten Gesichtspunkten schafft die Erfindung eine Kette, welche sowohl hohe Belastungen aushält als auch in solcher Umgebung arbeitet, in denen eine Gusskette zerstört würde.

Die erfindungsgemasse hochbelastbare nichtmetallische Kette hat eine Vielzahl von Gliedern, von denen jedes eine Hülse mit einer axia] angeordneten Bohrung besitzt, wobei die Hülse mit einem Paar getrennt angeordneten Laschen verbunden ist, die sich ausserhalb der Bohrung erstrecken und welche öffnungen besitzen, die koaxial zu der Hülsenbohrung des nächstfolgenden Gliedes angeordnet sind, wobei die Glieder aus einem Werkstoff bestehen,.der eine Mindestzugfestigkeit von 58,6 M Pa und eine Kriechgrenze von weniger als 2,0% in 10 Jahren unter einer Spannung von 13,8 M Pa besitzt, mehrere Bolzen, welche sich durch die Hülsen und die öffnungen erstrecken, wobei jeder Bolzen aus glasfaserverstärktem Polymerkunststoff besteht, der eine Mindestzugfestigkeit von 124 M Pa besitzt,

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sowie ein Elastizitätsmodul von nicht weniger als 6900 M Pa, eine Kriechgrenze von weniger als 0,5 % in einem Jahr bei einer Belastung von 13,8 M Pa hat, sowie eine Formänderung durch Feuchtigkeitsaufnähme aufweist, die im wesentlichen dieselbe ist als diejenige des Gliedwerkstoffs und an den Gliedern sowie an den Bolzen vorgesehene, zusammenwirkende Mittel, um die Bolzen in den Hülsenbohrungen lösbar gegen Längsbewegung festzulegen.

Ein Ausführungsbeispiel der Kette ist in den Zeichnungen ausführlicher beschrieben, es zeigen:

Figur 1 eine Ansicht der Kette gemäss der vorliegenden Erfindung. Figur 2 einen Schnitt durch die Kettenhülse nach Figur 1.

Figur 3 einen vergrösserten Schnitt des abgeschrägten Keiles und der zugehörigen Umfangsnut am Bolzen, der in einer Gliedbohrung angeordnet ist,

Figur 4 eine Seitenansicht im Teilschnitt des Kettenbolzens.

Figur 5 eine perspektivische Darstellung eines Gerätes zum Zusammensetzen und Zerlegen der Kette .

Figur 6a. eine schematische Darstellung einer belasteten Kette.

Figur 6b eine Ansicht eines Teiles der Kette, mit den Stellen, an denen Biegemessungen vorgenommen worden sind.

Die Figur 1 zeigt in Ansicht einen Teil einer erfindungsgemassen Kette. Jedes Kettenglied 10 besitzt zwei getrennte Laschen oder Stangen 12, 14, die sich von den Enden einer angeformten zylinderförmigen Hülse 16 erstrecken und von den Enden der Hülse sich nach aussen aufweiten oder divergieren. Die Laschen 12, 14 haben zwischen ihren Enden ein verdicktes Mittelteil wie in der Figur dargestellt ist. Die beiden Seitenflächen jeder Lasche können wie gewünscht gebogen sein, um einen langen und breiten Tragschuh zu bilden. Während dem Betrieb wird die Last über die verbreitete gebogene Fläche verteilt. Dadurch ergibt sich eine längere Lebensdauer für Kette und Kettenräder.

Die Stirnflächen 16a der Hülse 16 sind flach und erstrecken sich

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nach aussen als Teile der Flansche 18 über die zylindrische Fläche der Hülse 16 hinaus.

Eine axiale Bohrung 20 steht mit jeder Stirnfläche 16a in Verbindung, Die Laschen 12, 14 besitzen innseitige flache Flächen 12a, 14a,die mit Bohrungen 22,24 versehen sind, welche sich durch die Enden der Laschen erstrecken.

Die Laschen 12,14 sind nach innen gekrümmt, so dass der Abstand zwischen den Flächen 12a, 14a_ etwas kleiner ist als der Abstand zwischen den Stirnflächen 16a. Eine"geringe Kraft ist daher erforderlich, um die Flächen 12 ei, 14<ä über die zugehörigen Flächen 16a zu schieben. Die nach innen gerichtete Vorbelastung, der Laschen 12, 14 und die breiten, flachen Komplernentarflachen können bei genauem Passitz als wirkungsvolle Abdichtung gegen Verunreinigungen dienen. Ein Bolzen 26 ist innerhalb der Bohrung 20 und den zugehörigen Bohrungen 22,24 der Laschen 12,14 angeordnet. In Figur 2 ist der Bolzen 26 im Teilschnitt in der zugehörigen Bohrung dargestellt. Der Bolzen 26 hat ein Kopfende 28, einen zylindrischen Schaft 30, und ein zugespitztes Ende 32. Ein Teil 30a des Schaftes 30, der in der Bohrung 24 angeordnet ist, hat einen grösseren Durchmesser dessen Zweck später genauer erklärt wird. Der Spalt zwischen dem Schaft 32 des Bolzens 26 und den Innenflächen der Bohrung 20 ist in Figur 4 ersichtlich, die den Bolzen 26 in Endansicht und im Teilschnitt zeigt. In Figur 1 ist der untere Bolzen 26 nur teilweise in die zugehörigen Bohrungen eingeführt.

Auf den den Flächen 12a^ 14a^ gegenüberliegenden Seiten sind zwei Ansätze 15,17 vorgesehen, durch welche sich die Bohrungen 22,24 erstrecken. Der Ansatz 17 besitzt eine Vertiefung 34, welche eine nicht-kreisförmige Form aufweist, die komplementär zu der Form des Bolzenkopfes 28 ist. Wenn der Bolzen in die Bohrung eingepresst ist, wird- der Kopf 28 durch die Vertiefung 34 gegen Verdrehung gesichert. Jeder Ansatz hat eine ebene Stirnfläche 15a_, 17a, die sich quer zu der zugehörigen Bohrung erstreckt, deren Zweck mit Bezug auf Figur 5 später erklärt wird.

Vor einer ausführlicheren Beschreibung der erfindungsgemässen Kette sollte man erwähnen, dass der erforderliche Aufwand zum Zusammensetzen und Zerlegen für Gussketten^ einer der wesentlichsten Nach-

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teile dieser Ketten ist.

Dies gilt für die Zusammensetzung einer neuen Kette und der Aufwand wird umso grosser, je mehr die Kette korrodiert ist. Es ist z.B. bekannt, dass beim Nachspannen einer Kette lange Ausfallzeiten der gesamten Anlagen enstehen da zuerst der Kettenbolzen aus der Bolzensicherung herauszubrennen, dann die Lasche des Gliedes in der Nähe des Bolzenkopfes zu erhitzen und auszudehnen und schliesslich der Bolzen aus der Bohrung mittels Treibstift und Schmiedehammer herauszutreiben ist.

Man hat festgestellt, dass durch die ausschliessliche Verwendung von nichtmetallischem Werkstoff viele der erwähnten Nachteile vermieden werden, weitere Verkürzungen der Kettenmontage- und Demontagezeit können erreicht werden falls ein Ende des Bolzens 26 sowie eine der Laschenbohrungen als Bolzensicherung ausgebildet sind. Gemäss Figur 2 hat der Bolzen 26 ein kegeliges Ende 32 und eine Umfangsnut 35, die in geringerem Abstand vor dem kegeligen Ende 3 2 angeordnet ist. Ein komplementärer Finger oder Keil 36 erstreckt sich am Umfang um eine Endbohrung 22 der Gliedlasche 12, die das vordere Ende des Bolzens 26 aufnimmt. Gemäss Figur 3 ist der Keil 36 entlang der Kante abgeschrägt, die den Bolzen zuerst berührt. Die Figur 3 zeigt im grösserem Massstab den abgeschrägten Teil 32a. innerhalb der Nut 35. Die Abschrägung des Bolzens 26 und die abgeschrägte Kante 32a vereinfachen den Eintritt des Bolzens in die Gliedbohrung 22 und den Eintritt des Keiles 36 in die Nut 35. Um den Bolzen 26 aus den Bohrungen 22 und 24 herauszuziehen, benötigt man eine wesentlich grössere Kraft als ihm in die Bohrungen 22 und 24 einzuführen. Der Schnappverschluss verhindert eine Längsbewegung des Bolzens 26 innerhalb der Bohrung 20 und den Bohrungen 22, 24.

Wie schon erwähnt ist die Elastizität von polymerischen Werkstoffen üblicherweise wesentlich grosser als die jenige'"Von metallischen Werkstoffen, und dementsprechend wird das Durchbiegen der Laschen unter hoher Belastung problematisch, was der Fachmann in Betracht ziehen muss. Nicht nur die Ermüdungserscheinung des Werkstoffes ist ein wesentlicher Faktor, sondern in einigen Fällen kann der Bolzen infolge starker Durchbiegung aus den Bohrungen herausspringen. Die Verstärkung der Laschendicke ist keine Lösung dieses Problems, da

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der Elastizitätsmodul von metallischen Werkstoffen etwa 30mal grosser ist als derjenige von Kunststoffen. Um z.B. an die Steifheit von Gusseisenglieder von 6mm Dicke heranzukommen, müsste man für ein durchschnittliches Azetalharz eine Dicke von 19mm vorsehen. Verbundwerkstoffe könnten geeignet sein, dabei sindaber die Kosten sowie unerwünschenswerte Nebenwirkungen zu berücksichtigen.

Es hat sich überraschend herausgestellt, dass durch Anwendung eines Pressitzes die Durchbiegung und das Bedürfnis für dickere

bei
Laschen /den üblichen Belastungen herabgesetzt wird. Bei Gussketten wird ein Pressitz manchmal benutzt, um das Herausfallen des Bolzens bei Schwingungen aus der Bohrung zu vermeiden.- Im wesentlichen · wird ein Pressitz einfach dadurch erreicht, dass man einen Bolzen herstellt, der etwas grosser ist als die Bohrung der Hülse oder des Gliedes. Der Grössenunterschied zwischen den Durchmessern ist sehr gering, aber trotzdem benötigt man eine beträchtliche Kraft, um den Bolzen in Längsrichtung zu bewegen, nachdem er in der Bohrung eingesetzt ist.

Da die Laschen von Gussglieder praktisch unbiegsam sind, kann der Bolzen nicm: /den Bohrungen herausspringen. Meistens ist die Bewegung des Bolzens auf Schwingungen zurückzuführen. Normalerweise genügen bei hohen Belastungen Splinte, die durch den Kettenbolzen eingesetzt sind, um Bewegungen des Bolzens zu verhindern. Folglich ist dabei die Anwendung eines Pressitzes meistens überflüssig.

Es wurde festgestellt, dass die Verwendung eines bestimmten Bolzenwerkstoffes (der später nach beschrieben wird) in Kombination mit einem Pressitz des Bolzens eine Laschensteifheit liefert, die der von Gusseisenketten nahekommt,ohne die Notwendigkeit von teueren, leichten Werkstoffen oder dickeren Laschen. Insbesondere Figur 2 zeigt die Ausführung, die zu diesem Ergebnis führt. Wie in Figur 2 dargestellt, besitzt der Bolzenschaft 30 in der Nähe des Kopfendes 28 einen vergrösserten Durchmesser 30a_. Die Bohrung 24 besitzt dagegen einen Durchmesser, der etwas kleiner ist, als der Durchmesser des Schaftes 3Oa^. Vorzugsweise soll der Durchmesser der Bohrung 2 4 nicht weniger als ungefähr 1,0% kleiner sein als der Durchmesser des Schaftes 30a. Ein ähnlicher Zusammenhang sollte zwischen der Bohrung 22 und dem Teil des Schaftes 30 bestehen, der sich in dieser Bohrung befindet. Die Bohrung 22 hat einen kleineren Durchmesser als die

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Bohrung 24, zur Anpassung an den kleineren Durchmesser des Schaftes 30 an dieser Stelle.

Offenbar vermindert der Pressitz die Durchbiegungslänge des Bolzens 26 dadurch, dass der Bolzen zwischen den Stirnflächen der Bohrungen 22 und 24 bzw. zwischen den inneren Flächen 12a. und 14a befestigt
ist. Andernfalls würde die Last, welche an der Hülse zerrt, die ihrerseits einen lose in eine Gliedbohrung eingesetzten Bolzen belastet, denselben auf einer grösseren Länge zu verbiegen suchen. Die
Auslenkung der Laschen wäre entsprechend grosser.

Die Laschen, gemäss Figur 1,sind in ihrer Mitte dicker, um eine
grössere Tragfläche zu liefern. Die genaue Dicke jeder Lasche (wie
bei Gusswerkstoff) ist nun angesichts der Lehre der Erfindung eine
Ermessensfrage, und hängt weitgehend von dem besonderen Verwendungszweck der Kette ab. Innerhalb praktischer Grenzen hat die Dicke der Laschen, infolge der Lehre der Erfindung eine weniger kritische Bedeutung .

Die Figur 5 zeigt ein Werkzeug 33 das benutzt wird, um den Bolzen
26 in die Bohrung 20 und die zugehörigen Gliedbohrungen zu drücken. Das Werkzeug 38 ist eine einfache von einem Mann zu bedienende Vorrichtung mit einem Bolzen 40, der teilweise mit Gewinde versehen ist, der sich in ein mit Innengewinde versehenes Gehäuse 42 einschraubt, falls der Griff 44 betätigt wird. Ein Ende des Bolzens 40 greift
am Kopf 28 des Bolzens 26 an. Das Gehäuse 42 ist an einem Schenkel
der U-förmigen Gabel 46 befestigt. Der andere Schenkel der Gabel 4 6 endet in einer ringförmigen Fläche, die direkt über und gegen den
anderen Ansatz (Ansatz 15 in Figur 5) passt. Das Entfernen des Bolzens 26 kann mit umgedrehten Werkzeug ausgeführt werden.

Die obige Beschreibung zeigt, dass die erfindungsgemasse Kette äusserst einfach zusammenzubauen und zu zerlegen ist. Obwohl die Kette für grosse Belastungen gebaut ist, ist die einfache Demontage im
Vergleich zu Gussketten sehr offensichtlich. Ausserdem ist die Demontagezeit beträchtlich herabgesetzt und zwar oft im Verhältnis zu
der Grössenordnung.

Bei der Auswahl eines geeigneten Werkstoffes für die Kettenglieder, wurde festgestellt, dass der bekannte Stand der Technik in vielen

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Fällen ein Azetal-Polymer anwendet, welches unter der Handelsmarke "Delrin" bei Dupont erhältlich ist. Man fand heraus, dass Kettenglieder aus diesem Werkstoff oder ähnlichen Werkstoffen sich zufriedenstellend verhielten, falls verschiedene physikalische Eigenschaften innerhalb gewissen Grenzen beibehalten werden. Die Zugfestigkeit und der Elastizitätsmodul sind offensichtlich wichtige Faktoren. Für die hohen Belastungen für welche die erfindungsgemässe Kette entworfen ist, ist es notwendig, dass der Werkstoff eine Zugfestigkeit von wenigstens 1240 M Pa und ein Elastizitätsmodul von wenigstens 2550 M Pa besitzt. Ausserdem ist es wesentlich, dass Werkstoffe gewählt werden, deren Ausdehnung infolge Feuchtigkeitsannahme nicht über ungefähr 0,4% liegt^jisbesondere wenn die Kette im Wasser oder in einer sehr feuchten Umgebung gebraucht werden soll.

Ein anderer wichtiger Faktor ist die Kriechgrenze. Viele Werkstoffe verziehen sich nach einer Gebrauchsdauer. Die Kriechgrenze ist ein Mass dieser Verformung oder Dehnung und wird als Formänderung während einer Zeitperiode unter der Einwirkung einer konstanten Belastung definiert.

Es wurde festgestellt, dass ein Werkstoff zu benutzen ist, dessen Kriechgrenze weniger als ungefähr 2,0% in 10 Jahren unter einer Belastung von 13,8 M Pa beträgt.

Leider sind aus "Delrin" hergestellte Bolzen, nicht geeignet. Obschon die genauen Ursachen nicht bekannt sind, kann die folgende vereinfachte Erklärung dazu beitragen die komplizierten Zusammenhänge bei der Herstellung einer funktionsfähigen nichtmetallischen Kette zu beurteilen. Wenn eine nichtmetallische Kette belastet wird, erfährt der Bolzen eine Verformung die, je nach Ausführung, gross oder klein sein kann. Die Verformung erscheint als Durchbiegung des Bolzens-.

Die Durchbiegung des Bolzens bewirkt ein unerwartetes Nachgeben der Laschen. Wie bereits vorher bei der Beschreibung des Pressitzes erwähnt, wird bei Metallketten kein nachweisbares Nachgeben der Laschen festgestellt. Bei jeder Belastung der Kette, d.h. zwischen dem treibenden und dem getriebenen Kettenrad, biegt sich der Bolzen ■durch, und dies bewirkt eine Verformung der Lasche. Sobald die Kette das treibende Rad verlässt, ist sie entlastet und der Bolzen bzw.

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die Laschen werden entspannt. Dieses wiederholte Verformen/Durchbiegen, obwohl gering, hat einen schädlichen und kumulativen Einfluss auf die Laschen, so dass nach einer Zeitdauer ein Bruch auftreten kann. Dieses besondere Verhalten war bis jetzt nicht bekannt,da die meisten Anwendungen von nichtmetallischen Ketten in dem unteren Lastbereich zu finden waren. Ausserdem bevorzugte man, bei nichtmetallischen Ketten, Bolzen aus Stahl oder anderen Metallegierungen.

Tafel

Belastung in N

( Durchbiegung - 1000 χ cm )

Gliedwerkstoff
Gegossen

Acetalharz

Azetalharz A B

4.450 — 8.900 —

4.450 0,033

8.900 0,083 0,017

Glasfaserverstärktes

Polyamid

Keine Verformung beobachtet

0,027 0 0,040 0,012

1. Delrin

2. Zytel

Es wurde jedoch festgestellt, dass die freien Enden der Laschen der Glieder nach aussen gebogen werden, wenn sie im üblicher Weise belastet sind. Man glaubt, dass dies unmittelbar auf die Durchbiegung des Bolzens zurückzuführen ist. Um dies zu veranschaulichen, wurden eine Reihe einfacher Versuche durchgeführt, deren Ergebnisse in der obigen Tafel aufgezeichnet sind.

Zu Beginn wurde eine Gusskette mit Stahlbolzen, mit der Handelsbezeichnung CS720S getestet. Eine solche Kette ist bei Rexnord Inc. in Milwaukee, Wisconsin, erhältlich. Anschliessend wurde eine nichtmetallische Kette, mit etwa denselben Abmessungen durch Spritzgussverfahren aus einem Azetalharz wie z.B. Delrin hergestellt. Schliesslich wurden zwei Bolzen hergestellt, einer aus demselben Werkstoff und der andere aus Nylon 612 mit 43% Glasfaserverstärkung bekannt

R
unter dem Namen Zytel und ebenfalls bei der Firma Dupont erhältlich.

Bei jeder Kette wurde an den Punkten A und B (siehe Figuren 6a. und 6b) die Verformung unter den Belastungen von 4450N und 8900N gemessen. Die nichtmetallische Kette wurde unter Verwendung von beiden Bolzenwerten untersucht. Die Figur 6a veranschaulicht eine Belastung, die in der Richtung des Pfeils 50 an der Kette angreift. Die genauen Stellen der Messpunkte sind in den Figuren 6b durch die Punkte A und B dargestellt.

Die Ergebnisse einiger Messungen sind in der Spalte A der Tafel ersichtlich, die den Messungen an den Punkten A, gemäss Figur 6b, entsprechen. Am Punkt B können die Laschen, unter bestimmten Bedingungen, sich nach innen bewegen. Die genaue Ursache für dieses Verhalten ist nicht vollständig geklärt. Wie aus der Tafel ersichtlich, wurde keine messbare Bewegung der Laschen bei Gussketten festgestellt. Bei Verwendung des Bolzens aus Zytel wurde ein geringes Nachgeben der Laschen beobachtet. Dieses Ergebnis muss jedoch mit dem doppelten Zuwachs der Durchbiegung bei Verwenden eines Bolzens aus Delrin verglichen werden. Offensichtlich ist die Durchbiegung im letzten Falle höchst unerwünscht, wie schon vorher erwähnt wurde.

Nachdem die Laschen um etwa 50% dünner gemacht wurden, wurden zusätzliche Messungen vorgenommen. Hierbei wurde festgestellt, dass keine statistischen Unterschiede zwischen der Durchbiegung der Laschen bei dünnwandigen sowie bei regulären Laschen nachweisbar sind falls ein Bolzen gemäss vorliegender Erfindung benutzt wird. Dies scheint den Erfolg zu bestätigen, der durch den Bolzenwerkstoff und den Pressitz abgeleitet wird. Andererseits v/urde eine erhöhte Durchbiegung der Laschen festgestellt bei Verwendung der dünnwandigen Laschen in Verbindung mit Bolzen aus delrinähnlichen Werkstoffen.

Viele andere Kunststoffe wurden als mögliche Bolzenwerkstoffe untersucht. Es ist völlig unerwartet, dass glasfaser- oder anderswertig verstärkte Kunststoffe bei einem Kettentrieb vorteilhaft anzuwenden sind, da ja solche Werkstoffe bekanntlich schneller abnutzen, abschleifen oder aufrauhen als nichtglasfaserverstärkte Kunststoffe. Bei Kettenglieder aus glasfaserverstärktem Kunststoff wurden wesentliche Abnützungserscheinungen, infolge des Eingriffes zwischen dem Kettenrad in der Gliedhülse festgestellt. Das Kettenrad löst die

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Glasfasern heraus, wodurch eine aufgerauhte Oberfläche entsteht, die eine weitere Abnützung und Beschädigung beschleunigt.

Glücklicherweise wurde erkannt, dass bestimmte glasfaserverstärkte Kunststoffe gute Ergebnisse zeigten. Kettenbolzen aus solchem Werkstoff widerstanden nicht nur den hohen Belastungen, sondern ein zusätzliches Abnutzen und Nachgeben der Laschen waren gering.

Obschon andere Herstellungsverfahren verwendet werden können, wurde festgestellt, dass die Kettenglieder vorzugsweise durch Spritzgiessen herzustellen sind. Die Formöffnung/an irgendeiner geeigneten Stelle vorgesehen sein. Eine bevorzugte Stelle ist entlang der Längsachse der inneren Oberfläche des Gliedes.

Wegen des Faseranteils des Bolzens wurde nicht erwartet, dass eine Spritzgussformgebung möglich sei, es sei denn, dass die Formöffnung so angeordnet werden kann, dass eine wahllose Orientierung der Fasern möglich ist. Andernfalls haben die Fasern das Bestreben sich in Strömungsrichtung zu orientieren. Üblicherweise führt eine einseitige Ausrichtung der Fasern bei Gusstücken aus Kunststoff zu einer verstärkten Abnutzung zwischen den sich relativ zueinander bewegenden Flächen. Unerklärlicherweise lieferten die glasfaserverstärkten Bolzen aus Zytel die besten Ergebnisse, wenn die Formöffnung an einem Ende angeordnet wurde, um die Fasern axial auszurichten. Sogar nach längerer Betriebsdauer konnte keine Abnutzung an der Oberfläche des Zytelbolzens oder an der Bohrungsoberfläche festgestellt werden.

Beim Giessen des Bolzens ist es im allgemeinen wünschenswert eine Wandstärke des Bolzens von etwa 6,35 mm vorzusehen. Bei grösseren Wandstärken können Fehler durch Blasenbildung und andere Schrumpfungshohlräume enstehen. Dünnere Wandstärken können den grossen Belastungen nicht widerstehen. Ausserdem war es wünschenswert die Ausdehnung infolge Feuchtigkeitsaufnahme des Gliederwerkstoffes auszugleichen. Die Zytelfestigkeit und der Elastizitätsmodul des Bolzens müssten ebenfalls grosser sein als die entsprechenden Eigenschaften des Gliedwerkstoffes. Insbesondere wurde festgestellt, dass eine Zugfestigkeit und ein Elastizitätsmodul von jeweils grosser als 124 M Pa und 6900 MPa notwendig sind. Alle niedrigen Werte liefern keine ausreichende Festigkeit, um das Nachgeben der Laschen zu vermindern. Die Kriechgrenze muss geringer sein als diejenige des

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Gliedwerkstoffes, um sicher zu stellen, dass die Steifheit der Laschen erhalten bleibt. Ein Wert von weniger als 0,5% bei einer
Belastung von 19,8 MPa während einem Jahr wird als wichtig angesehen. Obschon der bevorzugte Werkstoff ein glasfaserverstärktes
Nylon 612 ist, können auch andere Werkstoffe benutzt werden, wie

z.B. das glasgebundene Azetalharz "Celcon " der Celenese Company

Claims (7)

PATENTANWÄLTE ' MEMOES & PRAHL. Erhardtetr. 12 D-8000 München 8 Anwaltsakte: R 1 20 21. August 1978 •Rexnord, Ine. Milwaukee, Wisconsin V.St.A. PATENTANSPRÜCHE

1. Nichtmetallische Kette, gekennzeichnet durch mehrere Kettenglieder, die jeweils eine Hülse mit einer axialen Bohrung besitzen, wobei die Hülse mit zwei in Abstand voneinander angeordneten Laschen verbunden ist, die sich ausserhalb der Bohrung erstrecken und welche öffnungen besitzen, die mit der Hülsenbohrung des nächstfolgendem Kettengliedes koaxial ausgerichtet sind, und wobei die Kettenglieder aus einem Werkstoff bestehen, das eine Mindestzugfestigkeit von 58,6 MPa und eine Kriechgrenze von weniger als 2,0% in 10 Jahren unter einer Spannung von 13,8 MPa besitzt, durch mehrere Bolzen von denen jeder einzelne sich durch die Hülse und die öffnungen erstreckt, wobei der Bolzen aus glasfaserverstärktem Polymerkunststoff besteht, der eine Mindestzugfestigkeit von 124 MPa, einen Elastizitätsmodul von nicht weniger als 6900 MFa, eine Kriechgrenze von weniger als 0,5% in einem Jahr bei einer Belastung von 13,8 MPa und eine Formänderung durch Feuchtigkeitsaufnahme hat, die im wesentlichen dieselbe ist, als diejenige des Gliedwerkstoffes, und durch an den Kettengliedern und Bolzen vorgesehene, zusammenwirkende Mittel, um eine Sicherung des in der Hülsenbohrung sich befindlichen Bolzens gegen Längsbewegung zu bewirken.

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2. Kette nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Bolzen aus einem glasfaserverstärktem Kunststoff hergestellt ist wie Nylon und AzetäLmischpolymerisat.

3. Kette nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bolzen durch Spritzgussverfahren hergestellt ist, dass er eine axiale Bohrung und eine Wandstärke, die 6,35 mm nicht überschreitet, aufweist, und dass die Glasfaser hauptsächlich in axialer Richtung angeordnet sind.

4.Kette nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, dass zur Sicherung des Bolzens in der Hülsenbohrung eine Umfangsnut am vorderen Ende des Bolzens vorgesehen ist und die Öffnung der Bohrung einer Lasche abgeschrägt ist.

5. Kette nach Anspruch 4,dadurch gekennzeichnet, dass die Laschen auf ihrer Oberfläche in der Nähe der Bohrung Ansätze aufweisen, welche vorwiegend gleiche Abmessungen haben, und flache Ringflächen aufweisen, die eine Ringfläche aufnehmen können, und wobei die flachen Flächen eine Auflagefläche bilden für die Fläche eines Werkzeuges zum Einsetzen oder Herauspressen eines Bolzens.

6. Kette nach Anspruch !,gekennzeichnet durch ein Mittel zur zwangsläufigen Führung der Bewegung der Laschen relativ zu ihrer Längsachse unter Belastung.

7. Kette nach Anspruch 6,dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zur zwangsläufigen Führung als Pressitz zwischen den Laschen und dem Bolzen ausgebildet ist.

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