DE69400502T2

DE69400502T2 - Zahnrad mit asymmetrischen Zähnen für Bergbauförderer

Info

Publication number: DE69400502T2
Application number: DE69400502T
Authority: DE
Inventors: Clarence L Bandy; William J Reid
Original assignee: American Longwall Face Conveyors Inc
Current assignee: American Longwall Face Conveyors Inc
Priority date: 1993-05-14
Filing date: 1994-04-26
Publication date: 1997-01-02
Anticipated expiration: 2014-04-27
Also published as: AU5785894A; AU669424B2; US5318483A; EP0624531B1; EP0624531A1; DE69400502D1

Description

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Kettenantriebssysteme und insbesondere auf ein Ketten- oder Zahnrad zur Verwendung bei schwerem Gerät, wie Panzerförderern und Auslegerladern.

Hintergrund der Erfindung

Es ist im Stand der Technik seit langem bekannt, eine Fördererkette wie sie beispielsweise bei einem Panzerförderer verwendet wird, mit Hilfe eines speziell aufgebauten Ketten- oder Zahnrades anzutreiben, das voneinander beabstandete Zähne zum Zusammenwirken mit den aufeinanderfolgenden horizontalen Kettengliedern der Kette aufweist. Während ein solches Antriebssystem effizient und für diesen oder jenen Zweck effektiv ist, kann ein schneller Verschleiß der Zähne zu einem ernsthaften Problem werden. Insbesondere die sehr harten Betriebsbedingungen der beim Einsatz im Bergbau sind die primäre Ursache für den Verschleiß der Zähne. Als Ergebnis der schweren Beladung, der relativ hohen Betriebsgeschwindigkeiten und des Vorhandenseins von aus vielen kleinen Teilchen bestehendem Material, einschließlich Feinkohle, Sand und kleinen Steinpartikeln, die zwischen der Antriebsverbindung zwischen den Kettenradzähnen und der Kette eingeschlossen sind, wird der Verschleiß bzw. die Abnutzung sehr beschleunigt. Dementsprechend wird die Lebensdauer des Zahnrades drastisch reduziert.
Als ein Ergebnis hiervon wird die Produktivität durch die Notwendigkeit der relativ häufigen Außerbetriebnahme zu Reparaturzwecken verringert. Zu einem geringeren Teil sind auch die Antriebsketten des Förderers gegen diesen Verschleiß anfällig und müssen in periodischen Abständen repariert oder ersetzt werden. Insbesondere dann, wenn die Antriebsfläche oder -flanke der Kettenradzähne verschleißt, kann es vorkommen, daß die Mitnehmer des Förderers, die jeweils einen Querbügel und eine Klemme aufweisen, die in bestimmten, horizontal voneinander beabstandeten Kettengliedern zum Vorwärtsbewegen der Kohle oder von anderem abgebauten Material angeordnet sind, in Kontakt mit den Zähnen kommen. Dies kann zu Störungen und einem Verklemmen des Förderers führen. Dieser störende Eingriff ergibt sich zwischen der hinteren Fläche oder Flanke jedes Mitnehmers und der vorderen oder führenden Flanke des nächsten Zahnes. Wenn dies auftritt, ist gewöhnlich der Ausbau des gesamten Zahnrades erforderlich, was nicht nur sehr zeitaufwendig, sondern auch sehr kostenintensiv ist.
Beim Stand der Technik sind die Zahnräder üblicherweise mit Zähnen mit einem symmetrischen Profil versehen, wobei jeder Zahn zentrisch im Hinblick auf seinen Fuß und seinen Körper ist. Hierbei ist im wesentlichen ein gleicher Zwischenraum zwischen den Mitnehmern an dem Punkt vorgesehen, wo sie sich durch die horizontalen Kettenglieder erstrecken, und den beiden Flanken der Zähne. Hierbei ergibt sich ein maximaler Abstand zwischen den Mitnehmern und den Zähnen in beiden Richtungen für einen effizienten doppelseitigen oder bidirektionalen bzw. in beiden Richtungen möglichen Betrieb des Förderers.
Allerdings besteht ein Nachteil dieses bekannten Zahnrades darin, daß der Großteil des Verschleißes an den Zähnen eines Zahrirades in Bergbauförderern und in anderen ähnlichen Anwendungen in der überwiegend verwendeten Vorwärts-Antriebsrichtung auftritt. Da die Zähne des Zahnrades einen symmetrischen Aufbau haben, der an den in beiden Richtungen möglichen Betrieb angepaßt ist, beeinträchtigt dies die Gesamtlebensdauer des Zahnrades. Es ist kein Ausgleich für den ungleichmäßigen Verschleiß vorhanden, der üblicherweise auftritt. Es ist festgestellt worden, daß überraschenderweise, wenn ein üblicher bidirektionaler Zahn bis zu einem solchen Punkt verschlissen ist, wo sich ein Zusammenwirken bzw. Störungen mit dem Mitnehmer ergeben, noch eine genügende Festigkeit in dem Zahn verbleibt, so daß noch eine längere Zeit gearbeitet werden kann. Der Förderer könnte also noch für viele weitere Produktionsstunden auch nach dem Auftreten der vorgenannten Störung arbeiten, bevor er zu Reparaturzwecken außer Betrieb genommen werden muß.
Ein aus dem Stand der Technik bekanntes Verfahren, das sich mit dem generellen Verschleißproblem beschäftigt, ist in dem US-Patent 4,095,478 von Rynik beschrieben. Das Rynik-Patent beschreibt ein Antriebskettenrad für Bergbaumaschinen, wobei jeder zweite Zahn entfernt ist. Die zugrundeliegende Theorie sieht derart aus, daß ein Teil der Last auf die Zähne durch die Reibung beim Zusammenwirken der Kette mit der Zahnradnabe abfällt und dabei der Verschleiß auf die verbleibenden Zähne reduziert wird. In der Praxis hat sich diese Lösung allerdings als unbefriedigend herausgestellt. Die Reibkraft beim Zusammenwirken ist einfach nicht ausreichend, um die direkte Antriebskraft beim Zusammenwirken, die durch die Entfernung der Zähne verloren wird, auszugleichen. Insbesondere in modernen Förderern mit Antriebsleistungen von mehreren hundert PS arbeitet diese bekannte Lösung nicht gut und aus diesen Gründen ist dieses Konzept in der Industrie auch nicht aufgegriffen worden. Außerdem ist im Stand der Technik keine andere Anordnung bekannt, die eine durchführbare Lösung für dieses Problem zur Verfügung stellt.
Ein weiterer Stand der Technik ist in der US - A - 4,473,364 beschrieben, in der es um ein Kettenrad zum Antrieb und/oder zur Führung einer Antriebskette für einen Scraper-Kettenförderer oder eine Mineral-Gewinnungsmaschine geht, wobei die Zähne des Kettenrades asymmetrisch sind derart, daß der Fuß der vorderen Antriebsfläche jedes Zahnes einen unterschiedlichen Kurvenradius gegenüber dem Fuß der hinteren Fläche desselben Zahnes hat, wobei allerdings das Zentrum des Zahnes zentrisch relativ zu der vorderen und hinteren Fläche oder Flanke bleibt.
Es besteht daher ein Bedarf für eine neue Lösung des Verschleißproblems bei Ketten- oder Zahnrädem und insbesondere danach, eine längere Lebensdauer für Kettenräder zur Verfügung zu stellen, die insbesondere bei schwerem Gerät und harten Einsatzbedingungen, wie beispielsweise bei Bergbauförderern, verwendet werden können.

Zusammenfassung der Erfindung

Dementsprechend ist es eine primäre Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein neues und verbessertes Zahnrad zur Verfügung zu stellen, das einen neuen unidirektionalen bzw. in einer Richtung wirkenden Zahnaufbau hat, um eine größere bzw. längere Abnutzung zu ermöglichen und eine längere Lebensdauer zu gewährleisten.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Zahnrad zur Verfügung zu stellen, das eine Reihe von asymmetrischen Zahnradzähnen hat, von denen jeder eine nach vorn gerichtete Versetzung hat (d. h. jeder Zahn ist in Antriebsrichtung nach vorn bewegt), wobei der Abstand zwischen den Mitnehmern des Förderers und der vorderen Flanke jedes angetriebenen Zahnes vergrößert ist. Dies vergrößert proportional die Lebensdauer des Kettenrades, wodurch die Reparatur- und Instandhaltungsintervalle größer werden, was schließlich in einer Vergrößerung der Gesamtproduktivität des Förderers resultiert.
Noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein verbessertes Kettenrad mit Kettenradzähnen zur Verfügung zu stellen, die eine erhöhte oder angehobene vordere und eine abgesenkte hintere Landungsfläche aufweisen und wobei diese Landungsflächen von benachbarten Zähnen einen geteilten Kettensitz bilden. Wenn sich ein Kettenglied in dem Kettensitz befindet, stellt die erhöhte vordere Landungsfläche zusätzliches Material zur Verfügung, das erst abgenutzt werden muß, bevor die Mitnehmer mit den vorderen Flanken der Zähne in Eingriff kommen und hierdurch Störungen während des Betriebes des Förderers verursachen. Hierdurch wird also die Nutzungsdauer eines Kettenrades weiter erhöht.
Weitere Ziele, Vorteile und andere neue Merkmale der Erfindung ergeben sich einerseits aus der folgenden Beschreibung und andererseits für einen Fachmann beim Nachvollziehen des folgenden oder können von einem Fachmann beim Ausführen der vorliegenden Erfindung ohne weiteres nachvollzogen werden. Die Ziele und Vorteile der Erfindung können erreicht und erhalten werden durch die Merkmale und Kombinationen, die insbesondere in den folgenden Ansprüchen angegeben sind.
Zur Erzielung der vorgenannten und weiterer Ziele und in Übereinstimmung mit der vorliegenden, hier beschriebenen Erfindung wird ein verbessertes Zahnrad zur Verfügung gestellt, das insbesondere dazu vorgesehen ist, mit einer Kette in einer neuen Art und Weise zusammenzuwirken, um eine verlängerte Gesamtlebensdauer zur Verfügung zu stellen. Das Kettenrad weist eine Nabe zur Anordnung auf einer Antriebswelle eines Antriebssystems auf. Eine Reihe von Kettenradzähnen sind einteilig auf der Nabe ausgebildet und erstrecken sich radial nach außen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die Zähne in Zwillingsbereiche aufgeteilt, um so mit den Seiten der horizontalen Kettenglieder zum Antrieb zusammenzuwirken. Die zwischen den horizontalen Kettengliedern befindlichen vertikalen Kettenglieder erstrecken sich nach unten und sind in dem Zwischenraum zwischen den Bereichen aufgenommen. Die Zähne bilden einen Wälzkreis, der sich direkt auf den Zwischenraum zwischen dem Mitnehmer und der vorderen Flanke des benachbarten Zahnes für einen akzeptablen Betrieb bezieht oder auswirkt. In einer typischen Installation und gemäß der bevorzugten Ausführungsform, die in den Zeichnungen lediglich zu illustrativen Zwecken gezeigt ist, trägt eine 38 x 126-Kette einen Mitnehmer von ungefähr 45 mm Dicke an dem Wälzpunkt und die Kette greift in ein Kettenrad mit sieben Zähnen und mit einem Wälzkreisdurchmesser (PCD) von 568 mm. Vorzugsweise ist in dieser Darstellung der effektive Mitnehmer / Flanken-Abstand von 18,62 mm bei einem bekannten bidirektionalen Zahnrad auf 30 mm erhöht, also eine einundsechzigprozentige (61 %) Steigerung bei dem unidirektionalen Zahnrad der vorliegenden Erfindung. Dies wiederum bedeutet, daß eine einundsechszigprozentige Erhöhung der Lebensdauer des Zahnrades erzielt wird.
Jeder der Zähne des Zahnrades weist einen Fuß am Verbindungspunkt mit der Nabe auf, einen sich radial erstreckenden, geteilten Körper und zwei sich nach außen erstreckende Punkte am distalen oder äußeren Ende. Vorderseitige oder rückwärtige Flanken erstrecken sich von dem Fuß radial nach außen, während vordere und rückwärtige Flächen oder Kopfflanken sich von dem Wälzkreis radial nach innen erstrekken.
Gemäß einem wichtigen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist jeder der Zähne des Kettenrades asymmetrisch mit einer vorderseitigen oder nach vorn gerichteten Versetzung. Hierdurch ist der Punkt in Antriebsrichtung zur vorderen Kopfflanke und Flanke hin verschoben und von der rückwärtigen Kopfflanke und Flanke weg verschoben. Jeder der Zähne weist außerdem eine vorderseitige Landungsfläche auf, die oberhalb der vorderseitigen Flanke ausgebildet ist, und außerdem eine rückwärtige Landungsfläche, die oberhalb der rückwärtigen Flanke ausgebildet ist. Zusammen bilden die vorderseitigen und rückwärtigen Kopfflanken und Landungsflächen von benachbarten Zähnen eine geteilten Kettengliedsitz zum Zusammenwirken mit der angetriebenen Kette.
Vorzugsweise sind sowohl die vorderseitige Landungsfläche und die rückwärtige Landungsfläche langgestreckt oder verlängert, wobei die rückwärtige Landungsfläche länger ist als die vorderseitige Landungsfläche. Hierdurch ergibt sich, daß der Kettengliedsitz ebenfalls mit dem Punkt nach vorn verschoben ist. Zusätzlich ist die vordere Landungsfläche durch hinzugefügtes Material relativ zur rückwärtigen Landungsfläche angehoben.
Die einzigartige Anordnung der beschriebenen Zähne stellt eine Reihe von signifikanten Vorteilen zur Verfügung, die insbesondere einen ruhigen und effizienten Betrieb ermöglichen, während gleichzeitig die Wirkungen des Verschleißes reduziert werden und sich hierdurch eine effektive Erhöhung der Lebensdauer ergibt. Dementsprechend können die Serviceintervalle vergrößert und die Ausrüstung kann daher in produktiverer Art und Weise ausgenutzt werden.
Es darf betont werden, daß die vorderseitige Versetzung des Punktes eines jeden Zahnes und das hinzugeführte Landungsmaterial (3 bis 5 mm in der Dicke), das an der Zwischenfläche zu jedem Kettenglied vorgesehen ist, eine signifikante Erhöhung der Lebensdauer des Kettenrades bewirkt. Insbesondere wird durch den vorderseitigen Versatz der Abstand zwischen jedem Mitnehmer, der von der Kette getragen wird, und der sich vertikal erstreckenden vorderen Flanke / Kopfflanke von benachbarten Zähnen vergrößert, wodurch die Menge an verfügbarem Material, das abgenutzt werden muß, ebenfalls erhöht wird. Das hinzugefügte Material der vorderseitigen Verschiebung an der Flanke und der Kopfflanke von jedem Zahn ist derart berechnet, daß ein ausreichender Zahnaufbau verbleibt, um den erforderlichen Kräften und Festigkeiten an dem Förderer noch zu entsprechen, wenn dieses Material vollständig abgenutzt worden ist; d.h., daß es zu einer Störung bzw. einem Kontakt mit dem Mitnehmer dann kommt, wenn der Zahn noch einen genügenden Festigkeitswert hat, um den erforderlichen Anforderungen zu entsprechen.
Das hinzugefügte Material am Kettenrad, das die vordere Landungsfläche effektiv anhebt, vergrößert die Oberfläche, die abgenutzt werden muß, bevor etwaige Störungen zwischen dem Mitnehmer und dem benachbarten Zahn auftreten. Vorzugsweise wird dadurch, daß innerhalb desselben Aufbaus sowohl ein größerer Abstand, als auch zusätzliches Material an dem Kontaktpunkt mit der Kette vorhanden ist, die Lebensdauer in einer neuen Art und Weise erhöht. Bei einer Beschreibung der Erfindung mehr im Detail im Hinblick auf die oben beschriebene typische Ausbildung liegt das Verhältnis der Längen zwischen der rückwärtigen und der vorderseitigen Landungsfläche gemessen an dem Wälzkreis zwischen etwa 1.5:1 bis 2.0:1. Insbesondere beträgt das Verhältnis 1.7:1.
Zusätzlich darf hervorgehoben werden, daß die vordere Flanke in Richtung auf den Punkt an dem Wälzkreis zwischen etwa 22 bis 38 mm eingestochen ist bzw. zurückspringt. Im Gegensatz dazu springt die rückwärtige Flanke gegenüber dem Punkt an dem Wälzkreis um 44 bis 60 mm zurück bzw. ist um diesen Betrag beabstandet.
Schließlich liegt die Höhe des Zahnes zwischen dem Fuß und der vorderen Landungsfläche zwischen etwa 70 bis 76 mm entlang der vorderen Kante und zwischen etwa 89 bis 92 mm am Wälzkreis. Im Gegensatz dazu liegt die Höhe des Zahnes zwischen dem Fuß und der rückwärtigen Landungsfläche zwischen etwa 57 und 64 mm entlang der hinteren Kante, und auch zwischen etwa 89 bis 92 mm zum Wälzkreis. Bei Herstellung der Zähne in der zuvor beschriebenen Art und Weise werden die beschriebenen Vorteile erreicht.
Noch andere Ziele und Aufgaben der vorliegenden Erfindung ergeben sich für einen Fachmann aus der folgenden Beschreibung, in der ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt und beschrieben ist und zwar einfach durch Darstellung einer Ausführungsform, die am besten geeignet ist, um die Erfindung zu verwirklichen. Es versteht sich, daß die Erfindung auch bei anderen Ausführungsformen und in verschiedenen Details und Änderungen realisiert werden kann, ohne vom Gegenstand der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Dementsprechend sind die Zeichnung und die Beschreibung lediglich als eine mögliche Darstellung und nicht restriktiv zu verstehen.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Die beigefügte Zeichnung, die einen Teil der Patentschrift bildet, zeigt verschiedene Aspekte der vorliegenden Erfindung und dient zusammen mit der Beschreibung dazu, die Prinzipien der Erfindung zu erläutern. In der Zeichnung ist dargestellt:
Fig. 1 ist eine Seitenansicht, in der eine bevorzugte Ausführungsform des Kettenoder Zahnrades der vorliegenden Erfindung gezeigt ist, wobei eine Kette eines Panzerkettenförderers angetrieben wird;
Fig. 1A ist ein Schnitt entlang der Linie 1A-1A aus Fig. 1 und zeigt die beiden oder Zwillings-Zahnbereiche und das Ineinanderschachteln bzw. -greifen der Kettenglieder;
Fig. 2 ist eine vergrößerte Seiten-Teilansicht, in der auch das Ineinandergreifen der Kettenglieder in einem Kettensitz dargestellt ist, der von den Zahnradzähnen gebildet wird; und
Fig. 3 ist eine vergrößerte Ansicht eines der Zwillings-Zahn-Bereiche entlang der Linie 3-3 aus Fig. 1A.
Im folgenden wird nun im Detail auf das vorliegende bevorzugte Ausführungsbeispiel der Erfindung eingegangen, von dem ein Beispiel in der beigefügten Zeichnung dargestellt ist.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Im folgenden wird auf die Fig. 1 und 1A Bezug genommen, in denen ein einseitig oder in einer Richtung wirkendes bzw. unidirektionales Ketten- bzw. Zahnrad 10 der vorliegenden Erfindung gezeigt ist, daß eine Nabe 12 und eine Mehrzahl von Zahnradzähnen 14 aufweist, welche auf der Nabe 12 ausgebildet sind. Die Zähne 14 sind radial angeordnet und in axial voneinander beabstandete Zwillingsbereiche 14a, 14b aufgeteilt. Die Zähne 14 bilden zusammen einen Wälzkreis P, der einen Radius hat, der der Entfernung von der Antriebsachse A zum Wälzpunkt einer Kette C, die angetrieben ist, äquivalent ist.
Zum Zwecke der vorliegenden Erfindung befindet sich das beschriebene Zahnrad 10 auf einer Antriebswelle (nicht gezeigt) eines Panzerförderers. Die gezeigten Zähne 14 befinden sich in Eingriff mit den horizontalen Kettengliedern L&sub1; der Antriebskette C des Förderers. Wie im Stand der Technik bekannt ist, weist die Antriebskette C alternierend vertikale Kettenglieder L&sub2; auf, die zwischen den Zahnbereichen 14a, 14b liegen. Klemmen M sind vorgesehen, um die sich seitlich erstreckenden Mitnehmer F auf den horizontalen Kettengliedern L&sub1; zu halten. Wie im Stand der Technik bekannt ist, bewegen diese Mitnehmer F die Kohle oder anderes Material, das abgebaut worden ist, entlang den Förderrinnen (nicht gezeigt) während des Fördervorganges.
Wie in den Fig. 2 und 3 gezeigt ist, weist jeder Zahn 14 des Zahnrades mit den voneinander beabstandeten Bereichen 14a, 14b einen Fuß 16 oder eine Wurzel an dem Verbindungspunkt mit der Nabe 12 auf. Ein sich nach außen erstreckender Punkt 18 bildet das distale oder äußere Ende jedes Zahns 14; das ist der Teil, der sich über den Wälzkreis P hinaus erstreckt. Vordere und hintere Flanken 20, 22 erstrecken sich jeweils von dem Fuß 16 nach außen. Vordere und hintere seitliche Kopfflanken 24, 26 erstrecken sich jeweils von dem Wälzkreis P radial nach innen.
Aus den Fig. 2 und 3 ergibt sich, daß jeder Zahn 14 des Zahnrades einen asymmetrischen Aufbau hat mit einem vorderen Versatz bzw. Versatz in Antriebsrichtung. Insbesondere ist der Punkt 18 und die Achse jedes Zahns 14 näher zu der vorderen oder frontseitigen Flanke 20 als zur hinteren oder rückwärtigen Flanke 22 hin angeordnet.
Zusätzlich weist jeder Zahn 14 eine vorderseitige Landungsfläche 28 auf, die oberhalb der vorder- oder frontseitigen Flanke 20 angeordnet ist, und eine rückwärtige oder hintere Landungsfläche 30, die oberhalb der rückwärtigen Flanke 22 angeordnet ist. Wie weiter unten noch im einzelnen näher beschrieben wird, bilden die vordere und hintere seitliche Antriebs-Kopfflanke 24, 26 und die Landungsflächen 28, 30 der Zahnbereiche 14a, 14b einen geteilten Sitz für die Kettenglieder, der allgemein mit dem Bezugszeichen 5 bezeichnet ist (siehe Fig. 1A). Der Sitz 5 nimmt das horizontale Kettenglied L&sub1; auf, um so das Ineinandergreifen mit und das Antreiben der Kette C zu ermöglichen (siehe insbesondere auch Fig. 2).
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung erstreckt sich die vordere Landungsfläche 28 von einer vorderen oder Führungsecke oder -kante 32 der vorderen Flanke 20 aus; die hintere Landungsfläche 30 erstreckt sich von einer hinteren oder Endecke oder -kante 34 der rückwärtigen Flanke 22 aus. Der Versatz des Punktes 18 und der Kopfflanken 24, 26 ergibt sich dadurch, daß die rückwärtige Landungsfläche 30 länger ist als die vorderseitige oder vordere Landungsfläche 28 (siehe Fig. 3).
Das Verhältnis der Verlängerung zwischen der rückwärtigen und der vorderseitigen Landungsfläche gemessen am Wälzkreis P liegt etwa zwischen 1,5:1 und 2,0:1 und beträgt vorzugsweise etwa 1,7:1. Hierdurch ergibt sich ein vorderer Versatz der Zahnbereiche 14a, 14b, wodurch sich wiederum ein vergrößerter Zwischenraum zwischen den Mitnehmern F / Klammern oder Klemmen M auf den horizontalen Kettengliedem L&sub1; und der Führungsecke 32 des folgenden Zahnes ergibt. Mit anderen Worten bedeutet dies, daß sich eine zusätzliche Abutzung bzw. entsprechend abzunutzendes Material in der Vorwärts-Antriebsrichtung ergibt, bevor der Mitnehmer F / die Klemme M mit der Flanke 20, die sich durch die Führungsecke 32 ergibt (siehe Zwischenraum X in Fig. 2), in störenden Kontakt kommt.
Mit dieser Anordnung ist das Kettenrad 10 zum einseitig wirkenden Antrieb des Förderers völlig verändert bzw. umgebaut. Wenn es erforderlich ist, eine momentane Störung am Förderer zu beseitigen, kann der Förderer jedoch auch in entgegengesetzter Richtung betrieben werden. Ein Hauptziel der Erhaltung der erforderlichen Abnutzung der Zähne in der Vorwärtsrichtung wird dabei erzielt.
Wie zuvor erwähnt, wird im folgenden von einem exemplarischen Kettenrad 10 zur Darstellung der spezifischen Dimensionen und Verhältnisse ausgegangen und zwar für die 38 x 126-Standardkette C mit dem Mitnehmer F von etwa 45 mm Dicke und einem Wälzkreis P mit einem PCD von 568 mm. Die vordere Antriebs-Kopfflanke 24 eines jedes Zahns 14 ist in diesem Beispiel nach vorne geschoben, so daß der Abstand der Führungsecke- oder kante 32 zwischen 22 und 38 mm auf dem Wälzkreis P beträgt und die rückwärtige Kopfflanke 26 ist ebenfalls nach vorn bewegt worden, um so 44 bis 60 mm von der hinteren Ecke oder Kante auf dem Wälzkreis P entfernt zu sein. Vorzugsweise ist jeder Zahn 14 zwischen der vorderen und der hinteren Kopfflanke 24, 26 auf dem Wälzkreis P etwa 38 mm dick.
Aus der Fig. 3 ergibt sich, daß die vordere Landungsfläche 28 angehoben ist oder weiter nach außen von der Achse A übersteht als die hintere Landungsfläche 30. Insbesondere beträgt der Abstand oder die Höhe der vorderen Flanke 20, also zwischen dem Fuß 16 und der vorderen Landungsfläche 28 an der Führungskante 32, etwa 70 bis 76 mm; während die Höhe der rückwärtigen Flanke 22 etwa 57 bis 64 mm beträgt.
Die Neigung der vorderen und hinteren Landungsflächen 28, 30 ist allmählich nach oben hin ansteigend. Das zusätzliche Material und die Neigung der Landungsflächen ist in Fig. 3 dargestellt und beträgt etwa 18 bis 27º im Hinblick auf eine Linie, die etwa parallel zum Wälzkreis P verläuft.
Eine Reihe signifikanten Vorteilen resultieren aus der asymmetrischen Zahnkonstruktion, die zuvor beschrieben worden ist. Wie oben bereits angegeben ist, bestimmen bzw. bilden die vorderen und hinteren Landungsflächen 28, 30 von benachbarten Zähnen 14 und die Zwillings-Antriebs-Kopfflanken 24 einen Kettensitz 5 zum Zusammenwirken mit jedem horizontalen Kettenglied L&sub1; der Kette C, die angetrieben wird. Wie in Fig. 2 gezeigt ist, wird durch die vordere Versetzung der Abstand zwischen dem Mitnehmer F / der Klemme M und der Führungskante 32 sowie der vorderen Flanke 20 des hinteren Zahns 14 vergrößert und zwar gegenüber dem Standard beim Stand der Technik von ungefähr 18,62 mm auf im wesentlichen 30 mm. Aufgrund der erhaltenen Abstandsdifferenz von etwa 11,38 mm ergibt sich eine wesentliche Erhöhung der Lebensdauer des Zahnrades 10, dies bedeutet, daß das Zahnrad um zusätzliche 11,38 mm in der Hauptantriebsrichtung verschleißen kann, bevor es ersetzt werden muß. Wie zuvor bereits dargelegt worden ist, ergibt sich hierdurch eine einundsechszigprozentige (61 %) Verbesserung der Lebensdauer gegenüber dem Stand der Technik. Dieser Vorteil wird erreicht, während eine ausreichende Festigkeit in den Zähnen 14 erhalten bleibt und während gleichzeitig ein ausreichender Abstand verbleibt, um den Betrieb des Förderers in entgegengesetzter Richtung zu ermöglichen, um Störungen oder Verklemmungen zu beheben, wenn dies erforderlich ist.
Weiterhin ergibt sich durch das zusätzliche Material (zwischen 3 und 5 mm), das hinzugefügt ist, um die angehobene oder erhöhte vordere Landungsfläche 28 an dem Kontaktpunkt des Kettengliedes L zur Verfügung zu stellen, eine erhöhte Verschleißfähigkeit. Dieses zusätzliche Material, das auf jedem Zahn 14 zum Zwecke der Abnutzung vorgesehen ist, erhöht ebenfalls die effektive Lebensdauer des Zahnrades 10. Außerdem wird diese zusätzliche Abnutzungsmöglichkeit zur Verfügung gestellt, ohne die relative Masse des Zahnrades 10 zu erhöhen, da die gleiche Menge an Material entfernt wird, um ein unteres Profil der rückwärtigen Landungsfläche 30 zur Verfügung zu stellen. Die vordere Verschiebung der Zähne 14 und das zusätzliche Material an der Landungsfläche 28 erhöhen ganz wesentlich die Lebensdauer der Zähne 14, da hierdurch das vorzeitige Zusammenwirken zwischen dem Mitnehmer F / der Klemme M und der vorderen Flanke 20 des hinteren Zahns 14 verhindert wird, wodurch sich im Ergebnis eine ungestörte Arbeitsweise des Förderers über lange Betriebsintervalle ergibt. Eine derartige Lösung zur Bewältigung des Verschleißproblems ist gegenüber dem Stand der Technik neu und stellt einen signifikanten Fortschritt gegenüber bekannten Ausgestaltungen von Zahnrädem dar.
Eine Vielzahl von Vorteilen sind im Ergebnis beschrieben worden, die sich bei Anwendung der Konzepte der vorliegenden Erfindung ergeben. Die vordere Versetzung oder der asymmetrische Aufbau der Zähne 14, die relativ angehobene vordere Landungsfläche 28 und die relativ abgesenkte hintere Landungsfläche 30 wirken zusammen, um die Arbeitseffektivität dadurch zu erhöhen, daß eine erhöhte Abnutzung möglich ist, bevor Störungen auftreten. Dementsprechend ist die Lebensdauer des Zahnrades 10 signifikant erhöht worden mit entsprechenden Einsparungen bei Reparatur- und Instandhaltungskosten und mit einem vorteilhaften Anstieg der Produktivität.
Die obige Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung diente lediglich zum Zwecke der Illustration und Beschreibung. Sie ist nicht dazu vorgesehen, abschließend zu sein oder die Erfindung auf die im einzelnen dargestellte Form zu beschränken. Naheliegende Modifikationen oder Variationen sind im Lichte der obigen Lehre möglich. Die Ausführungsform ist ausgewählt und beschrieben worden, um die Prinzipien der Erfindung und ihre praktische Anwendung am besten zu beschreiben, um es hierdurch einem Fachmann zu ermöglichen, die Erfindung in verschiedenen Ausführungsformen und mit verschiedenen Modifikationen auszuführen, die für den jeweiligen Einsatzfall geeignet sind. Alle derartigen Modifikationen und Variationen liegen innerhalb des Schutzbereichs der Erfindung, wie er durch die beigefügten Ansprüche bestimmt wird, wenn sie in der Breite verstanden werden, die ihnen gesetzlich zukommt.

Claims

1. Unidirektionales Kettenrad (10) zum Zusammenwirken mit einer Kette (C) während der Antriebsrotation und zur Gewährleistung einer verlängerten Standzeit, mit:

einer Nabe (12);

einer Reihe von Kettenradzähnen (14), die sich im wesentlichen radial von der Nabe (12) erstrecken und einen Wälzkreis (P) bilden; jeder Kettenradzahn (14) weist auf einen Fuß (16) an einem Verbindungspunkt mit der Nabe (12), einen sich nach außen erstreckenden Punkt (18), der ein distales Ende außerhalb Wälzkreises (P) nach außen hin bildet, eine vorderseitige Antriebs-Kopfflanke (24) und eine rückwärtige Kopfflanke (26), die sich von dem Wälzkreis (P) nach innen erstrecken, vorderseitige und rückwärtige Flanken (20, 22), die sich von dem Fuß (16) nach außen hin erstrecken, und vorderseitige und rückwärtige Landungsflächen (28, 30), die sich zwischen den Kopfflanken (24, 26) und den Flanken (20, 22) erstrecken;

wobei das Kettenrad (10) dadurch gekennzeichnet ist, daß die Kettenradzähne (14) asymmetrisch sind und mit einer vorderseitigen Versetzung in Richtung auf die vorderseitige Flanke (20) in der Richtung der Antriebsrotation, und mit Bezug auf den Fuß (16) angeordnet sind; wodurch eine vergrößerte Abnutzungsfähigkeit in der Vorwärtsrichtung erreicht wird, um die Lebensdauer des Kettenrades (10) zu vergrößern.

2. Kettenrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vorderseitigen und rückwärtigen Landungsflächen von benachbarten Zähnen einen Kettensitz zur Aufnahme und zum Zusammenwirken mit den horizontalen Gliedern der Kette bilden.

3. Kettenrad (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die rückwärtige Landungsfläche (30) länger ist als die vorderseitige Landungsfläche (28).

4. Kettenrad (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Längenverhältnis zwischen der rückwärtigen und der vorderseitigen Landungsfläche (28, 30) gemessen am Wälzkreis (P) zwischen etwa 1.5:1 und 2.0:1 liegt.

5. Kettenrad (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Längenverhältnis zwischen der rückwärtigen und der vorderseitigen Landungsfläche (28, 30) gemessen am Wälzkreis (P) etwa 1.7:1 beträgt.

6. Kettenrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Zahn (14) zwischen der rückwärtigen und der vorderseitigen Kopfflanke (24, 26) am Wälzkreis (P) etwa 38 mm dick ist.

7. Kettenrad (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die vorderseitige Landungsfläche (28) angehoben ist und sich radial weiter nach außen erstreckt, als die rückwärtige Landungsfläche (30) und zwar im wesentlichen um 3 bis 5 mm.

8. Kettenrad (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (1) zwischen dem Fuß (16) und der vorderseitigen Landungsfläche (28) an der vorderen Kante (32) zwischen etwa 70 bis 76 mm beträgt, und (2) zwischen dem Fuß (16) und der rückwärtigen Landungsfläche (30) an der hinteren Kante (34) zwischen etwa 57 bis 64 mm beträgt.

9. Kettenrad (10) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (1) zwischen dem Fuß (16) und der vorderseitigen Landungsfläche (28) an der vorderen Kante (32) etwa 73 mm beträgt; und (2) zwischen dem Fuß (16) und der rückwärtigen Landungsfläche (30) an der hinteren Kante (34) etwa 60 mm beträgt.

10. Kettenrad (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähne (14) geteilt sind und Zwillingszahnbereiche (14a, 14b) bilden, die mit den horizontalen Kettengliedern (L&sub1;) der Kette (C) zusammenwirken, während die alternierenden vertikalen Kettenglieder (L&sub2;) zwischen den Bereichen aufgenommen werden.