DE4232734A1 - Verschleißgefährdetes Werkstück - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein verschleißgefährdetes Werkstück mit

• a) einem inneren Tragelement aus einem verhältnismäßig weichen, duktilen Material;
• b) einer Vielzahl von Verschleißschutzsegmenten aus hartem, hochlegiertem Material, die am radial äußeren Rand des Tragelementes befestigt sind.

In der Baumaschinen- und Baustoffindustrie gibt es eine Vielzahl von Werkstücken, die insbesondere an ihren Kanten einem hohen Verschleiß unterliegen. Dazu zählen etwa Rotoren, Mischelemente und ähnliche Bauteile. Bekannte Werkstücke der eingangs genannten Art, wie sie derzeit im Gebrauch sind, weisen ein innenliegendes Tragelement aus duktilem Material, im allgemeinen aus Stahlguß, auf, welches der Befestigung dient. Auf dem außenliegenden Randbereich dieses Tragelementes sind einzelne Verschleißschutzsegmente aus hochlegiertem Hartguß angeschraubt. Die nach außen zeigende Fläche des Tragelementes kann zusätzlich durch einen Winkel­ ring, der in die Verschraubung einbezogen wird, gegen Verschleiß geschützt werden. Gleichwohl bleiben sowohl der Kopf des Befestigungsbolzens als auch die mit die­ sem zusammenwirkende Mutter im wesentlichen ungeschützt, so daß die Verschleißschutzsegmente an dem Tragelement nicht diejenige Standzeit erreichen, die eigentlich vom zum Ver­ schleiß zur Verfügung stehenden Material her erreichbar sein müßte.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine verschleiß­ gefährdetes Werkstück der eingangs genannten Art so auszu­ gestalten, daß bei leichter Auswechselbarkeit der Verschleiß­ schutzsegmente höhere Standzeiten erzielt werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß

• c) die Verschleißschutzsegmente eine innere Ausnehmung auf­ weisen, die sich zu der dem Tragelement zugewandten Fläche hin öffnet und in welche der äußere Randbereich des Tragelements unter Formschluß eingeführt ist.

Erfindungsgemäß wird also der äußere Randbereich des Trag­ elements, das, wie oben erwähnt, aus verhältnismäßig weichem Material besteht, so in die Verschleißschutzsegmente einge­ führt, daß er allseits von dem verschleißbeständigen Hart­ gußmaterial der Verschleißschutzsegmente umgeben ist. Die Befestigung und Verriegelung der Verschleißschutzsegmente an dem Tragelement erfolgt durch einen verriegelnden Form­ schluß; Befestigungsbolzen und -muttern, welche der Schleiß­ wirkung ausgesetzt sein könnten, sind nicht mehr vorgesehen. Auf diese Weise kann das in den Verschleißschutzsegmenten bereitgestellte Schleißmaterial vollständig ausgenutzt werden; die Standzeiten werden erheblich vergrößert. Die erfindungsgemäß eingesetzten Formschlüsse zwischen Verschleiß­ schutzsegmenten und Tragelement lassen sich im Bedarfs falle zum Auswechseln der Verschleißschutzsegmente auch wieder leichter lösen als die bekannten Schraubverbindungen, die während des Einsatzes leicht verbacken oder sonst beschädigt werden.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfin­ dung sieht der Formschluß so aus, daß das Tragelement für je­ des Verschleißschutzsegment zwei Schlitze aufweist, in wel­ che jeweils ein die Wände der Ausnehmung des Verschleiß­ schutzsegmentes verbindender Materialbereich einführbar ist.

Dabei ist wiederum von Vorteil, wenn jeder Schlitz einen Einführungsschlitz mit einer radialen Erstreckungskomponen­ te und einen im wesentlichen in Umfangsrichtung verlaufen­ den Verriegelungsschlitz aufweist. Die Befestigung des Ver­ schleißschutzsegmentes an dem Tragelement erfolgt dann in zwei aufeinanderfolgenden Bewegungsphasen: Die erste Bewe­ gungsphase ist eine Aufschiebbewegung, bei welcher der Materialbereich des Verschleißschutzsegmentes durch den Einführungsschlitz bewegt wird, bei welcher also das Ver­ schleißschutzsegment im wesentlichen auf den äußeren Rand­ bereich des Tragelementes aufgebracht wird. In der zweiten Bewegungsphase erfolgt dann die Verriegelung des Verschleiß­ schutzsegmentes am Tragelement, indem der Materialbereich des Verschleißschutzsegmentes in den Verriegelungsschlitz eingeführt wird.

Die Richtung der Aufschiebbewegung des einzelnen Verschleiß­ schutzsegmentes ist genau definiert, wenn alle Ränder der Einführungsschlitze in einem Verschleißschutzsegment para­ llel verlaufen. Die Breite der Einführungsschlitze ent­ spricht dabei der entsprechenden Dicke der Materialbereiche der Verschleißschutzsegmente. Die Richtung der Aufschieb­ bewegung stimmt in diesem Falle exakt mit der Richtung der Ränder der Einführungsschlitze überein.

Mehr Spielraum bei der Montage der Verschleißschutzsegmente am Tragelement ermöglicht jedoch diejenige Ausgestaltung, bei welcher die Ränder der Einführungsschlitze in radialer Rich­ tung nach innen konvergieren. Die Richtung der Aufschiebbe­ wegung der Verschleißschutzsegmente ist dabei nicht so ge­ nau festgelegt; erst am Ende der Aufschiebbewegung nehmen die konvergierenden Ränder der Einführungsschlitze die Füh­ rung der Verschleißschutzsegmente auf. Dies ist insbesonde­ re beim letzten zu montierenden Verschleißschutzsegment an einem allseits mit einem Kantenschutz zu versehenden Werk­ stück, welches den vollständigen Ring schließt, von Vorteil.

Bei einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung sind die geradlinigen seitlichen Ränder der Verschleißschutz­ segmente unter einem Winkel zur radialen Richtung ange­ stellt. Dies hat zur Folge, daß die einzelnen, fertig mon­ tierten Verschleißschutzsegmente im Ring sich auch in ra­ dialer Richtung etwas verzahnen und ihre Radialbewegung nicht mehr unabhängig voneinander erfolgen kann.

Wenn sich der äußere Randbereich des Tragelements radial nach außen in der Dicke verjüngt, ist das Aufschieben der Ver­ schleißschutzsegmente leicht zu bewerkstelligen.

Bei größeren Werkstücken ist im allgemeinen das Tragelement in einzelne Segmente aufgeteilt, die jeweils mehrere Ver­ schleißschutzsegmente tragen und erst bei der Montage in der entsprechenden Maschine zu einem vollständigen Tragele­ ment geschlossen werden. Hier ist das Anbringen der einzelnen erfindungsgemäßen Verschleißschutzsegmente verhältnismäßig unproblematisch, da dies am ausgebauten Tragelementsegment erfolgen kann. Insbesondere ist es hier möglich, daß jedes Verschleißschutzsegment einzeln auf ein Trägersegment auf schiebbar und an diesem durch eine Relativbewegung fixierbar ist. Die Bewegungen, welche die Verschleißschutz­ segmente dabei ausführen, unterliegen nur wenigen geometri­ schen Beschränkungen, da sich der vollständige Ring erst bei der Montage der einzelnen Tragelementsegmente in der Maschine schließt.

Kleinere Werkstücke sind jedoch so ausgestaltet, daß der Tragelement einstückig ist. Hier sind die Bewegungen, welche bei der Befestigung der Verschleißschutzsegmente durchgeführt werden können, aus geometrischen Gründen einge­ schränkt, wenn der Kantenschutz allseitig angebracht werden soll. Dies gilt insbesondere für runde Werkstücke. In diesem Falle empfiehlt es sich, wenn alle Verschleißschutzsegmente zunächst einzeln auf das Tragelement aufschiebbar und danach durch eine gemeinsame Relativbewegung gegenüber dem Trag­ element an diesem befestigbar sind.

Vorteilhaft ist ferner, daß mindestens eines der Verschleiß­ schutzsegmente eine Verdrehsicherung gegenüber dem Tragele­ ment aufweist. Die anderen Verschleißschutzsegmente sind dann ebenfalls durch seitliche Anlage gegen eine unbeabsichtigte Bewegung in Umfangsrichtung gesichert, so daß sich die Verschleißschutzsegmente nicht lösen können.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend an­ hand der Zeichnung näher erläutert; es zeigen

Fig. 1 die teilweise Draufsicht auf ein erstes Ausfüh­ rungsbeispiel eines kreisrunden Werkstücks;

Fig. 2 einen Schnitt gemäß Linie II-II von Fig. 1;

Fig. 3 eine teilweise Draufsicht auf ein zweites Aus­ führungsbeispiel eines kreisrunden Werkstücks, ähnlich der Fig. 1.

Die in Fig. 1 insgesamt mit dem Bezugszeichen 1 versehene kreisrunde Werkstück umfaßt in an und für sich bekannter Weise ein radial innenliegendes Tragelement 2, das an seinem inneren Rand an einem Bauelement einer Maschine (nicht dargestellt) befestigbar ist. Hierzu ist das Tragelement 2 mit Befestigungslöchern 3 für Befestigungsbolzen (ebenfalls nicht gezeigt) ausgerüstet. Beim dargestellten Ausführungs­ beispiel setzt sich das Tragelement 2 aus einzelnen Trag­ elementsegmenten 2a zusammen, deren Bogenlänge beispielsweise jeweils 90° betragen kann. Die Tragelementsegmente 2a sind Stahlgußteile.

Am radial außenliegenden Randbereich 6 sind an den Tragele­ mentsegmenten 2a Verschleißschutzsegmente 4 befestigt, die ebenfalls als Kreisringsegmente ausgestaltet sind. Die Bogenlänge der Verschleißschutzsegmente 4 ist kleiner als die Bogenlänge der Tragelementsegmente 2a, so daß also an jedem Tragelementsegment 2a mehrere Verschleißschutzsegmente 4 angeordnet sind.

Die Befestigung der Verschleißschutzsegmente 4 an den Trag­ elementsegmenten 2a geschieht durch einen Formschluß in folgender Weise (vgl. hierzu insbesondere auch Fig. 2):

Die Verschleißschutzsegmente 4 sind mit einer Ausnehmung 5 versehen, die sich zur inneren, also zum Tragelement 2 weisenden Mantelfläche hin öffnet. Die Querschnittsform der Ausnehmung 5 ist komplementär zum äußeren Randbereich 6a der Tragelementsegmente 2a und verjüngt sich beim dargestell­ ten Ausführungsbeispiel in radialer Richtung nach außen Die beidseits der Ausnehmung 5 verbleibenden Wände 7, 8 der Verschleißschutzsegmente 4 sind durch zwei zylindrische Materialbereiche 9, 10, die einstückig mit den Verschleiß­ schutzsegmenten 4 gegossen sind, miteinander verbunden.

Im äußeren Randbereich 6 sind die Tragelementsegmente 2a für jedes zu befestigende Verschleißschutzsegment 4 mit zwei ge­ winkelten Schlitzen 11, 12 versehen. Jeder dieser Schlitze 11, 12 ist aus einem sich zum Außenumfang hin öffnenden, eine radiale Erstreckungskomponente aufweisenden Einfüh­ rungsschlitz 11a, 12a und einem im wesentlichen in Umfangs­ richtung verlaufenden, sich hieran anschließenden Verrie­ gelungsschlitz 11b, 12b, zusammengesetzt. Die Einführungs­ schlitze 11a und 12a verlaufen jeweils parallel.

Die Montage des in den Fig. 1 und 2 dargestellten und oben beschriebenen Werkstücks 1 geschieht segmentweise auf folgende Art:

Zunächst werden außerhalb der entsprechenden Maschine, in welcher das Werkstück 1 eingesetzt werden soll, die einzelnen Werkstücksegmente, die aus einem Tragelementsegment 2a und mehreren Verschleißschutzsegmenten 4 zusammengesetzt sind, vormontiert. Die Befestigung des einzelnen Verschleiß­ schutzsegmentes 4 geschieht so, daß die zylindrischen Materialbereiche 9, 10 des entsprechenden Verschleißschutz­ segmentes 4 zunächst in die Einführungsschlitze 11a, 12a am äußeren Randbereich 6 des entsprechenden Tragelementseg­ mentes 2a eingeführt werden; sodann erfolgt eine Relativver­ drehung des Verschleißschutzsegmentes 4 gegenüber dem Tragelementsegment 2, bei welcher die zylindrischen Material­ bereiche 9, 10 in die Verriegelungsschlitze 11b, 12b einge­ führt werden, so daß sie in die in Fig. 1 gezeigte Position gelangen. Sind alle Verschleißschutzsegmente 4 an dem einzelnen Tragelementsegment 2a auf diese Weise montiert und ist so ein Werkstücksegment fertiggestellt, so kann dieses auf dem in der Zeichnung nicht dargestellten Bauteil der Maschine festgeschraubt werden. Die nacheinander montierten Werkstücksegmente ergänzen sich so zum vollstän­ digen Werkstück 1 in der Maschine. Abschließend wird eines der Verschleißschutzsegmente 4 gegen eine Rückwärtsverdrehung in Umfangsrichtung gesichert, beispielsweise durch eine Verklebung bzw. durch einen Schweißpunkt gegen das zugehörige Tragelementsegment 2a. Die übrigen Verschleißschutzsegmente 4 sind dann ebenfalls durch die gegenseitige Anlage an ihren radial verlaufenden geradlinigen Begrenzungsrändern gegen Verdrehung gesichert.

Das in Fig. 3 dargestellte Ausführungsbeispiel eines kreis­ runden Werkstücks 101 ist ähnlich demjenigen aufgebaut, welches oben anhand der Fig. 1 und 2 beschrieben wurde. Entsprechende Teile wurden daher mit demselben Bezugszeichen zuzüglich 100 gekennzeichnet.

Die wichtigsten Unterschiede des in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispieles gegenüber demjenigen von Fig. 1 sind folgende:

Während beim Ausführungsbeispiel von Fig. 1 das Tragelement 2 segmentartig aufgeteilt war, ist dies beim Ausführungsbei­ spiel von Fig. 3 nicht der Fall. Dies bedeutet, daß das Tragelement 102 ein einziges, durchgehendes Stahlgußteil ist. Dies hat zur Folge, daß die geometrischen Bedingungen bei der Montage der einzelnen Verschleißschutzsegmente 104 we­ niger freie Bewegungen zulassen, da auf die Montierbarkeit des zuletzt eingefügten Verschleißschutzsegmentes 104 geachtet werden muß.

Hieraus erklärt sich die im Ausführungsbeispiel von Fig. 3 etwas anders gestaltete Form der Befestigungsschlitze 111 im äußeren Randbereich 106 des Tragelementes 102. Wie Fig. 3 zu entnehmen ist, besitzen die Einführungsschlitze 111a, 112a nun nicht mehr parallele Ränder; vielmehr kon­ vergieren die Ränder dieser Schlitze in Richtung auf den Mittelpunkt des Tragelementes 102 zu. Die sich an die Einfüh­ rungsschlitze 111a, 112a anschließenden, in Umfangsrich­ tung verlaufenden Verriegelungsschlitze 111b und 112b sind jedoch wieder in derselben Weise wie beim Ausführungsbei­ spiel von Fig. 1 geformt.

Ein weiterer Unterschied beim Ausführungsbeispiel von Fig. 3 gegenüber demjenigen von Fig. 1 ist darin zu sehen, daß die seitlichen, geradlinigen Ränder der Verschleißschutzseg­ mente 104 nicht mehr exakt radial verlaufen sondern unter einem gewissen Winkel gegenüber der radialen Richtung angestellt sind. Hierdurch ergibt sich ein gewisser "Verzah­ nungseffekt" zwischen den einzelnen Verschleißschutzsegmenten 104, so daß deren Bewegung in radialer Richtung zusätzlich behindert ist.

Die Montage der Verschleißschutzsegmente 104 kann beim Ausführungsbeispiel von Fig. 3 auch innerhalb der ent­ sprechenden Maschine erfolgen, während das Tragelement 102 dort schon befestigt ist. Jedes einzelne Verschleißschutz­ segment 104 wird, ähnlich wie beim Ausführungsbeispiel von Fig. 1, auf den äußeren Randbereich 106 des Tragelements 102 aufgeschoben, wobei zunächst die zylindrischen Material­ bereiche 109 der Verschleißschutzsegmente 104 in die Einfüh­ rungsschlitze 111a, 112a des Tragelementes 102 eintreten. Wegen der nicht parallelen Wände dieser Schlitze 111a, 112a und deren verhältnismäßig großer Breite ist diese erste Phase der Aufbringung der Verschleißschutzsegmente 104 in vielerlei unterschiedlichen Relativpositionen zum Tragele­ ment 102 möglich. Die Einführung der Materialbereiche 109 der Verschleißschutzsegmente 104 erfolgt zunächst nur bis zu der Übergangsstelle zum Verriegelungsschlitz 111b, 112b. Auch das letzte Verschleißschutzsegment 104, welches den Ring schließt, kann unter den geschilderten geometrischen Verhältnissen problemlos radial von außen her eingeschoben werden.

Erst jetzt erfolgt die Verriegelung der einzelnen Ver­ schleißschutzsegmente 104 am Tragelement 102. Hierzu werden alle Verschleißschutzsegmente 104 gegenüber dem Tragelement 102 gemeinsam verdreht, wobei alle zylindrischen Materialbe­ reiche 109, 110 aller Verschleißschutzsegmente 104 in die zugeordneten Verriegelungsschlitze 111b, 112b des Tragele­ mentes 102 eintreten und in die in Fig. 3 dargestellte Position gelangen. Diese gleichzeitige Verriegelungsbewegung aller Verschleißschutzsegmente 104 kann mit Hilfe eines besonderen Werkzeuges durchgeführt werden, welches am Außenumfang der Verschleißschutzsegmente 104 ansetzt. Der Tragelement 102 wird dabei fixiert.

Bei beiden oben beschriebenen Ausführungsbeispielen von Werkstücken ist die Befestigungsstelle zwischen Tragelement und Verschleißschutzsegmenten allseits vom sehr gut verschleißbeständigen, hochlegierten Hartgußmaterial der Verschleißschutzsegmente umgeben. Die Verschleißprobleme, die bei Befestigungsschrauben bekannter Werkstücke aufgetre­ ten sind, finden sich bei dieser Befestigungsart nicht mehr.

Claims (10)

1. Verschleißgefährdetes Werkstück mit

• a) einem inneren Tragelement aus einem verhältnismäßig weichen, duktilen Material;
• b) einer Vielzahl von Verschleißschutzsegmenten aus hartem, hochlegiertem Material, die am radial äußeren Randbereich des Tragelementes befestigt sind,
  dadurch gekennzeichnet, daß
• c) die Verschleißschutzsegmente (4; 104) eine innere Ausneh­ mung (105) aufweisen, die sich zu der dem Tragelement (2; 102) zugewandten Fläche hin öffnet und in welche der äußere Randbereich (6; 106) des Tragelements (2; 102) unter Formschluß eingeführt ist.

2. Verschleißgefährdetes Werkstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragelement (2; 102) für jedes Verschleißschutzsegment (4; 104) zwei Schlitze (11, 12; 111, 112) aufweist, in welche ein die Wände (7, 8) der Ausnehmung (9) des Verschleißschutzsegments (4; 104) verbindender Ma­ terialbereich (9, 10) einführbar ist.

3. Verschleißgefährdetes Werkstück nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Schlitz (11, 12; 111, 112) einen Einführungsschlitz (11a, 12a; 111a, 112a) mit einer radialen Erstreckungskomponente und einen im wesentlichen in Umfangsrichtung verlaufenden Verriegelungsschlitz (11b, 12b; 111b, 112b) aufweist.

4. Verschleißgefährdetes Werkstück nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß alle Ränder der Einführungsschlitze (11a, 12a) in einem Verschleißschutzsegment (4) parallel verlaufen.

5. Verschleißgefährdetes Werkstück nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ränder der Einführungsschlitze (111a, 112a) in radialer Richtung nach innen konvergieren.

6. Verschleißgefährdetes Werkstück nach einem der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die geradlinigen seitlichen Ränder der Verschleißschutzsegmente (104) unter einem Winkel zur radialen Richtung angestellt sind.

7. Verschleißgefährdetes Werkstück nach einem der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich der äußere Randbereich (6; 106) des Tragelements (2; 102) radial nach außen in der Dicke verjüngt.

8. Verschleißgefährdetes Werkstück nach einem der vorher­ gehenden Ansprüche, bei welchem das Tragelement in einzelne Tragelementsegmente aufgeteilt ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jedes Verschleißschutzsegment (4) einzeln auf ein Tragelementsegment (2a) auf schiebbar und an diesem durch eine Relativbewegung fixierbar ist.

9. Verschleißgefährdetes Werkstück nach einem der Ansprüche 1-7, bei welchem das Tragelement einstückig ist, dadurch gekennzeichnet, daß alle Verschleißschutzsegmente (104) zunächst einzeln auf das Tragelement (102) auf schiebbar und danach durch eine gemeinsame Relativbewegung gegenüber dem Tragelement (102) an diesem befestigbar sind.

10. Verschleißgefährdetes Werkstück nach einem der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindes­ tens eines der Verschleißschutzsegmente (4; 104) eine Verdrehsicherung gegenüber dem Tragelement (2; 102) aufweist.