DE3929148A1 - Profilkette - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Profilkette, zum Beispiel Förderkette für den Bergbau oder Hebezugkette gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die Ketten bestehen aus miteinander abwechselnden Vertikal- und Horizontalgliedern. Um den einzelnen Kettengliedern eine ausreichende Beweglichkeit zu geben, verfügt das in einem benachbarten Kettenglied befind­ liche Glied über ein Spiel, welches im folgenden mit (s) bezeichnet ist. (s) ist dabei die Entfernung vom Ketten­ glied zum jeweiligen Gliedschenkel des benachbarten Kettengliedes.

Somit berechnet sich die minimale äußere Breite eines normalen Rundstahlkettengliedes aus dem dreifachen Durchmesser der Kettengliedschenkel plus dem doppelten minimalen Innenspiel (s).

Beispielsweise im Bergbau werden aber Förderketten zum Einsatz gebracht, die in klein- bzw. schmalgebauten Führungen oder Antrieben geführt bzw. umgelenkt werden. Ähnliche Ketten werden auch in der Industrie, zum Bei­ spiel als Hebezeugketten benutzt. Hierbei ist es aus baulichen Gründen erforderlich, Ketten mit einer möglichst geringen äußeren Breiten, aber mit großem tragenden Querschnitt einzusetzen.

Verkleinert man jedoch bei einer normalen Rundstahl­ kette die äußere Breite, so muß zwangsläufig der Nenndurchmesser des Kettenstahls verringert werden, was zu einer Verminderung des tragenden Querschnitts führt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Profilkette der eingangs genannten Art so auszubilden, daß bei einer minimalen äußeren Breite der Kettenglieder ein maximaler tragender Querschnitt erreicht wird, bzw. daß bei vorgegebenem tragendem Querschnitt die minimale äußere Breite erreicht wird.

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit Hilfe der Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1. Weitere vor­ teilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Ketten­ glieder wird zum einen erreicht, daß benachbarte Ketten­ glieder im Bogenbereich auf einem Winkel von etwa 120 Grad vollflächig aneinanderliegen. Bei einer normalen, bekannten Rundstahlkette haben die Kettenglieder im unbelasteten Zustand theoretisch nur punktuell Kontakt.

In der Praxis liegt der Anlagewinkel bei ca. 30 Grad und vergrößert sich erst bei zunehmender Belastung durch Verformung der Kettenrundungen und gleichzeitiger Teilungslängung. Während bei der normalen Rundstahlkette die Mittelpunkte der halbkreisförmigen Innenkontur des Kettengliedbogens und des Kreisprofils des anliegenden benachbarten Kettengliedes um den Abstand (s) gegen­ einander versetzt sind, fallen bei der erfindungs­ gemäßen Kette diese Mittelpunkte zusammen.

Durch die vollflächige Auflage der Innenrundungen auf einem Winkel von etwa 120 Grad wird eine minimale Flächenpressung im gesamten Belastungsbereich erreicht und somit eine Minderung der Verschleißanfälligkeit. Der große Anlagewinkel hat weiterhin den Vorteil, daß Be­ lastungsspannungen in den Rundungen der Kette wie Seil­ kräfte wirken und somit die Biege- und Scherspannungen aus dem Biegemoment minimiert sind.

Aus dem großen Anlagewinkel resultiert allerdings eine geringere Gesamtdehnung der Kette, die in vielen Fällen erwünscht ist. So wirkt die Dehnbarkeit einer Kette zum Beispiel beim Anfahren eines Förderers praktisch als Puffer, der das abrupte Anziehen mildert. Dieses Problem kann jedoch dadurch gelöst werden, daß im Bedarfsfall eine inhomogene Kettenvergütung (Gelenkhärtung) eine Erhöhung der Dehnfähigkeit im Schenkelbereich erreicht.

Das erfindungsgemäße Profil wird folgendermaßen er­ zeugt:
Der Anlageradius der zum Kettengliedschwerpunkt weisenden Umrißlinie des Kettengliedprofils ist gleich der halben inneren Breite des Kettengliedes, wobei die innere Breite den Abstand zwischen den beiden Ketten­ gliedschenkeln angibt. Dieser Radius ist gleichzeitig auch identisch mit dem Radius der Innenkontur des Kettengliedbogens.

Um die räumliche Gelenkigkeit der Kette zu erhalten, muß ebenfalls ein minimales Spiel zwischen den einzelnen Kettengliedern vorgesehen werden. Daher wird um den Mittelpunkt des Anlageprofils (Radius gleich a/2) ein Halbkreis mit dem Radius gleich (a/2-s) geschlagen, wobei die Halbkreisbasis parallel zur Sehne liegt, die durch die beiden Endpunkte des Anlageprofils verläuft. An die Endpunkte der Halbkreisbasis werden nun Tangenten gelegt, die zum Anlageprofil verlängert werden. Auf diese Weise wird trotz des großen Auflagewinkels von etwa 120 Grad ein ausreichendes Minimalspiel (s) erreicht.

Ausgehend von dieser Grundkonstruktion kann nun das für den jeweiligen Einsatzzweck optimale Profil ermittelt werden.

Dabei weist das Profil gemäß Anspruch 2 einen Quer­ schnitt auf, der zu einer festgelegten inneren Breite (Abstand a) ein Maximum bildet.

Um nun einen maximalen Querschnitt bei einer minimalen äußeren Breite zu erhalten, wird gemäß Anspruch 3 am kleineren Halbkreis (Radius gleich a/2-s) ein Segmentabschnitt abgetragen. Durch Vergrößerung der inneren Breite (a) und gleichzeitiger Vergrößerung des abzutragenden Segmentabschnittes kann der maximale Quer­ schnitt zur minimalsten Breite gesucht werden.

Dabei ergeben sich eine Vielzahl von Profilvarianten, von denen die folgenden 4 sich durch besondere Eigen­ schaften hervorheben.

Da ist zunächst einmal das Ausgangsprofil, auch Voll­ profil genannt, bei dem ein maximaler Querschnitt bei minimaler innerer Breite erzielt wird.

Das zweite Sonderprofil ist das sogenannte Gleich­ heitsprofil, bei dem die Dicke des abgetragenen Seg­ mentabschnittes mit dem Spiel (s) übereinstimmt. Dieses Profil weist einen maximalen Querschnitt bei minimaler innerer Breite und minimaler äußerer Breite auf. Dieses Profil kann in vorhandene Kettenabmessungen übernommen werden.

Das dritte Sonderprofil, ist das sogenannte Optimal­ profil, bei dem die Dicke des abgetragenen Segmentab­ schnittes so gewählt wird, daß bei einer vorgegebenen inneren Breite und einer minimalen äußeren Breite ein maximaler Querschnitt erzielt wird.

Das vierte Sonderprofil wird als Halbprofil bezeichnet, da hierbei die Breite des abgetragenen Segmentabschnittes gleich dem Radius (a/2-s) ist. Ein solches Profil weist eine maximale Anlagefläche bei einer maximalen inneren Breite und einer vorgegebenen äußeren Breite auf.

Durch die Variation der Dicke des abgetragenen Segment­ abschnittes und der inneren Breite (a) kann somit eine Optimierung bezüglich äußerer Breite und Profilquer­ schnitt für den jeweiligen Verwendungszweck erreicht werden.

Bei größerer innerer Breite und kleinerer äußerer Breite liegt allerdings der Nachteil darin, daß Kettenräder, die das Horizontalglied antreiben eine geringer werdende Anlagefläche aufweisen. Dieses Problem kann aber da­ durch gelöst werden, daß das Vertikalglied angetrieben wird, weil hierbei die Anlagefläche der Kettenräder zur Kette verbessert ist und der Freiraum zwischen den vertikalen Gliedern vergrößert wird. Z.B. 3d-Kette, Freiraum = 1×d, Halbprofil 3d-Kette, Freiraum 2×d.

Gemäß dem Merkmal des Anspruchs 4 wird das Profil aus gewalzten oder gezogenen Stäben oder Drähten hergestellt, was den Vorteil gegenüber anderen, flachgebauten Sonder­ ketten hat, daß der normale, automatisierte Fertigungs­ ablauf von Rundstahlketten erhalten bleibt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Zeichnungen dargestellt und näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 in abgebrochener Darstellung ein bekanntes Rundstahlkettenglied,

Fig. 2 in Fig. 1 entsprechender Darstellung ein er­ findungsgemäßes Kettenglied (Vollprofil),

Fig. 3 in abgebrochener Darstellung ein erfindungs­ gemäßes Kettenglied (Optimalprofil),

Fig. 4 in abgebrochener Darstellung ein erfindungs­ gemäßes Kettenglied (Halbprofil),

Fig. 5 vier Profilvarianten,

Fig. 6 Querschnittszugewinn bei Erhaltung der Rund­ stahlkettenfunktion (Vollprofil) und

Fig. 7 Anlageflächen Zugewinn bei minimaler äußerer Breite des Kettengliedes (Optimalprofil).

In den Fig. 1 bis 4 ist jeweils in abgebrochener Dar­ stellung ein Kettengliedpaar dargestellt, wobei das Horizontalglied mit dem Bezugszeichen (1) und das Ver­ tikalglied mit dem Bezugszeichen (2) bezeichnet ist. Das Horizontalglied (1) ist zur Hälfte dargestellt, während das Vertikalglied lediglich durch den Profilquerschnitt angedeutet ist. In der Fig. 1 ist ein bekanntes Rund­ stahlkettengliedpaar dargestellt, was bedeutet, daß der Profilquerschnitt kreisförmig ist. Die minimale äußere Breite (b min) dieser Rundstahlkette bildet sich aus dem Nenndurchmesser (dn) des Vertikalgliedes (2), dem doppelten Nenndurchmesser (dn) des horizontalen Gliedes (1) sowie aus dem doppelten Abstand (s), welcher das minimale Spiel zwischen Vertikalglied (2) und Horizon­ talglied (1) darstellt. Somit beträgt die minimale innere Breite, d.h. der Abstand zwischen den parallelen Kettenschenkeln (3 und 4): a min = dn + 2s. Dadurch, daß der Radius des Profilquerschnitts a/2-s) beträgt, der Radius der Innenkontur des Kettengliedbogens (5) aber a/2, ist die Berührungsfläche zwischen Vertikal­ glied und Horizontalglied sehr klein. Der Anlagewinkel beträgt etwa 30 Grad.

Soll nun die äußere Breite minimiert werden, kann dies nur erreicht werden, indem der Profildurchmesser (dn) verkleinert wird, wodurch sich naturgemäß der tragende Querschnitt verringert.

Um bei einer bestimmten minimalen äußeren Breite die Querschnittsfläche zu vergrößern, unter Beibehaltung der räumlichen Gelenkigkeit der Kette, wird erfindungsgemäß das Querschnittsprofil modifiziert.

In der Fig. 2 ist das sogenannte Vollprofil dargestellt, ein Profil das die Rundstahlkettenfunktion beibehält. Bei diesem Profil ist eine maximale Querschnittsnutzung bei minimaler innerer Breite gewährleistet.

Die Erzeugung des Profils geschieht dabei auf folgende Weise:
Um einen gemeinsamen Mittelpunkt werden zwei Kreis­ bögen geschlagen. Der erste Kreisbogen weist den Radius a/2 auf, während der andere Kreisbogen den Radius (a/2-s) aufweist. Der Kreisbogen mit dem kleineren Radius bildet dabei einen Halbkreis, an dessen Basis­ endpunkte jeweils eine Tangente gelegt wird. Diese parallel zueinanderlaufenden Tangenten schneiden den Kreisbogen mit dem größeren Radius an Punkten, die einen Winkel von etwa 120 Grad aufspannen. Dieser Profil­ bereich mit dem größeren Radius bildet die Anlage­ fläche des Kettengliedes an die Innenkontur des Ketten­ gliedbogens (5) des benachbarten Kettengliedes. Es ist somit eine vollflächige Anlage in einem Winkelbereich von etwa 120 Grad verwirklicht. Trotzdem bleibt an den Seiten jeweils ein Spiel (s), das die räumliche Ge­ lenkigkeit der Kette gewährleistet.

Die Fig. 3 zeigt eine Weiterbildung des Profils gemäß Fig. 2. Hierbei ist von dem Halbkreisprofilabschnitt mit dem kleineren Radius ein Segmentabschnitt (y) abgetragen. Die Dicke des Segmentabschnittes ist dabei so gewählt, daß bei einer minimalen äußeren Breite (b) ein maximaler Querschnitt erreicht wird.

In der Fig. 4 ist ein sogenanntes Halbprofil darge­ stellt. Dabei fällt die Halbkreisbasis des kleineren Kreises mit der Sehne des abgetragenen Segmentab­ schnittes überein. Bei einer vorgegebenen äußeren Breite kann mit diesem Profil bei einer maximalen inneren Breite eine maximale Anlagefläche erzielt werden.

In der Fig. 5 sind das Vollprofil, das Optimalprofil und das Halbprofil noch einmal dargestellt. Zusätzlich zu diesen drei Profilen ist noch das Gleichheitsprofil dar­ gestellt, bei dem die Breite des abgetragenen Segment­ abschnittes dem Spiel (s) entspricht. Bei diesem Profil ergibt sich bei einer minimalen inneren Breite und einer minimalen äußeren Breite ein maximaler Profilquer­ schnitt. Dieses Profil kann in vorhandene Kettenab­ messungen übernommen werden. In den Fig. 5 und 6 sind anhand zweier erfindungsgemäßer Profile, nämlich dem Vollprofil und dem Optimalprofil die Querschnittszu­ gewinne sowie die Anlagezugewinne gegenüber einer normalen Rundstahlkette mit dem Durchmesser (dn) darge­ stellt.

Claims (4)

1. Profilkette, zum Beispiel Förderkette für den Bergbau oder Hebezugkette bestehend aus Vertikal- und Horizontalgliedern mit im Ab­ stand von (a) zueinanderverlaufenden paral­ lelen Kettengliedschenkeln und diese ver­ bindenden Kettengliedbögen, wobei ein Glied mit jeweils dem minimalen Spiel (s) zu den Schenkeln des anderen Gliedes in diesem Glied angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Kettengliedschwerpunkt weisende Um­ rißlinie des Kettengliedprofils den gleichen Radius a/2 aufweist, wie die Innenkontur des Kettengliedbogens (5), wobei die Umriß­ linie dann in parallel zueinanderlaufende Schenkel übergeht, die von Tangenten ge­ bildet werden, die von den Basisendpunkten eines Halbkreises ausgehen, dessen Mittel­ punkt mit dem Mittelpunkt des (a/2)- Radius- Kreisbogens übereinstimmt und dessen Radius (a/2-s) beträgt.

2. Profilkette nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die durch die Tangenten gebildete Umrißlinie in den Halbkreis mit dem Radius (a/2-s) übergeht.

3. Profilkette nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in Abhängigkeit von der äußeren Breite (b) und der inneren Breite (a) des Kettengliedes (1, 2) ein ent­ sprechendes Segment (y) von dem Halbkreis mit dem Radius (a/2-s) abgetragen wird, wobei die Sehne dieses Segmentes parallel zur Basislinie des Halbkreises verläuft.

4. Profilkette nach Anspruch 1 und 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ketten­ glieder aus gewalzten oder gezogenen Stäben oder Drähten hergestellt sind.