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Diese Erfindung bezieht sich auf
einen modularen Förderriemen,
und genauer auf thermoplastische Verbindungsstifte zur Verwendung
bei dem Aufbau von modularen Förderriemen.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Modulare Förderriemen sind über die
Jahre hoch entwickelt worden. Die Riemenglieder, die den Förderer bilden,
weisen typischerweise eine Mehrzahl von beabstandeten Gliedenden
auf, welche mit komplementären
Gliedenden ineinander greifen, die aus einem Glied oder aus Gliedern
einer benachbarten Reihe herausragen. Ein Verbindungsstift läuft durch
die eingreifenden Gliedenden, um gelenkige Bewegung der benachbarten
Glieder zu erlauben, derart, dass die benachbarten Glieder in einer
gelenkartigen Konfiguration verbunden sind. Typischerweise enthalten
die Verbindungsstifte Enden an jeder Seitenkante des Förderriemens
und weisen die Enden einen Kopf auf, der verhindert, dass der Verbindungsstift
sich transversal relativ zu dem Förderer bewegt. Der Kopf auf
einem Ende des Verbindungsstifts kann vorgeformt werden, aber die
Köpfe können ebenfalls
durch Wärme
und Druck ausgebildet werden, nachdem der Stift in Position gebracht
wurde. Alternativ können
Stopfen in die Öffnungen
in den Gliedenden an jeder Seitenkante des Förderriemens eingesetzt werden.
Diese Stopfen halten die Stifte innerhalb der Gliedenden zurück.
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Die einzelnen Glieder, welche modulare
Förderriemen
umfassen, sind typischerweise in der Breite ähnlich und sind in mauerartiger
Konfiguration angeordnet. Während
des Betriebs können
die Glieder Kräften
ausgesetzt sein, die dazu neigen, seitlich benachbarte Glieder zu
trennen. Die Verbindungsstifte sind örtlichen Querspannungen infolge
der Zugbelastung der Kettenglieder ausgesetzt.
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Die Verbindungsstifte neigen ebenfalls
zum Biegen zwischen den Gliedenden der Fördermodule. Dieses Stiftbiegen
bewirkt einen Punktkontakt zwischen den Verbindungsstiften und den
inneren Kanten der Gliedenden. Dort wo Punktkontakt zwischen den
Gliedenden und dem Verbindungsstift ist (anstelle des bevorzugten
Oberflächenkontakts
zwischen dem Stift und der inneren Lageroberfläche der Gliedenden), neigen
der Verbindungsstift und die Gliedenden zu erheblichem Verschleiß.
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Konventionelle Verbindungsstifte
werden typischerweise aus Thermoplasten (z. B. Acetal, Polyester,
Nylon und Polypropylen) hergestellt. Die Auswahl des Thermoplasts,
welches für
den Verbindungsstift verwendet wird, hängt üblicherweise von den physikalischen
Eigenschaften ab, welche erwünscht
sind (d. h. hohe Festigkeit, niedrige Reibung und/oder Eignung für die Verwendung
unter extremen Zyklustemperaturen, chemische Widerstandsfähigkeit).
Die Festigkeit des Stifts ist insbesondere wichtig, weil ein festerer
Stift mit verbesserten mechanischen Eigenschaften, wie Scherfestigkeit,
Zugfestigkeit, Zugmodul der Elastizität, Biegemodul der Elastizität, die mechanischen
Eigenschaften des modularen Förderriemens
verbessert, und Dehnung infolge Belastung reduziert.
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Eine andere wichtige Überlegung
bei der Auswahl des Materials für
einen Verbindungsstift ist das Erfordernis, die Expansion des modularen
Förderbandes
unter extremen Zyklustemperaturen und hoher Zugbelastung zu kontrollieren.
Eine typische Anwendung, in welcher ein modularer Förderriemen extremen
Zyklustemperaturen und hoher Zugbelastung ausgesetzt ist, liegt
vor, wenn Dosen oder Flaschen durch Pasteurisierer transportiert
werden, die in Brauereien verwendet werden. Die hohen Temperaturen
in einem Pasteurisierer und die langsame Bewegung der Dosen oder
Flaschen durch den Pasteurisierer bewirken, dass sich die Kette
derart dehnt, dass der Bodenabschnitt einer endlosen Förderkette durchhängt. Die
Kette dehnt sich ebenfalls beträchtlich
infolge von Zugbelastung. Dieses Kettendehnen beeinflusst die Arbeit
des Antriebszahnrads und das Zusammenwirken der Förderglieder.
Desweiteren kann in Doppeldecker-Fördersystemen
das Durchhängen
so stark werden, dass der Bodenabschnitt eines endlosen Förderriemens
auf Flaschen, die auf der Oberseite eines unteren Förderriemens
angeordnet sind, schlagen kann.
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Wie zuvor bemerkt wurde, verschleißen die Verbindungsstifte
und Gliedenden während
des Betriebs des Förderers.
Dieser Verschleiß wird
durch Abrasion zwischen den Verbindungsstiften und den Gliedenden
bewirkt. Einige der konventionellen Verbindungsstifte sind mit reibungsarmen
Thermoplasteigenschaften hergestellt, die Verschleiß zwischen den
Verbindungsstiften und den Gliedenden minimieren. Jedoch fehlen
reibungsarmen Thermoplasten typischerweise andere Eigenschaften,
welche bei einem Verbindungsstift erwünscht sind.
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Ein typischer Verbindungsstift ist
in US-Patent Nr. 4 240 605 offenbart. Dieses Patent offenbart einen
flexiblen Gelenkstift zum Verbinden von Riemenbefestigern. Der Stift
weist mehrere metallische Drahtseile auf, welche den zentralen verseilten
Kern bilden. Die Seile sind dann mit einem metallischen Band eingehüllt und
die Anordnung ist mit einer flexiblen Nylonbeschichtung umhüllt. Der
offenbarte Stift soll hohe Flexibilität bereitstellen.
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Ein anderer Verbindungsstift ist
in US-Patent Nr. 4 230 239 offenbart. Dieses Patent offenbart einen
flexiblen Kopplungsbolzen zum Verbinden der Enden eines Förderriemens.
Der Kopplungsbolzen umfasst einen flexiblen Kern und aufgedrückte Verriegelungs-Metallhülsen.
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Ein weiterer bekannter Verbindungsstift
ist in US-Patent Nr. 5 461 852 offenbart. Dieses Patent offenbart
eine Kette und einen Verbindungsstift, der aus faserverstärktem thermoplastischen
Kunststoff hergestellt ist. Der Stift ist durch Spritzgießen von glasfaserverstärktem Polyamid
gebildet.
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Ein weiterer bekannter Verbindungsstift,
wie er im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannt ist, ist in dem US-Patent
Nr. 4 932 927 offenbart. Der offenbarte Stift umfasst einen gehärteten Thermostat-Kunststoff,
der durch längsgerichtete,
kontinuierliche Glasfilamente verstärkt und durch einen Pultrusionsvorgang
hergestellt ist. Dieser Kern ist durch eine Hülse aus Kunststoffmaterial
umschlossen, welches separat spritzgegossen und um den Kern herum
platziert ist, während
dieser heiß ist,
um so beim Abkühlen
auf hautenge Passung zu schrumpfen.
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Ein weiterer derartiger Verbindungsstift
ist in US-Patent Nr. 5 125 874 offenbart. Der offenbarte Verbindungsstift
umfasst rechteckige Gelenkstreifen, die aus einem flexiblen Material
zur Verwendung mit einem modularen Förderriemen hergestellt sind,
der für
abrasive Umgebungen geeignet ist.
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Die Gelenkstreifen sind typischerweise
aus thermoplastischem Kunststoff hergestellt, welcher extrudiert
ist, um die Kornstruktur genau auszurichten.
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Ein Verbindungsstift ist ebenfalls
in US-Patent Nr. 4 903 824 offenbart. Das Patent offenbart einen
Kohlenstoff- oder Keramik-Förderriemen,
der mit Verbindungsstiften aus demselben Kohlenstoff- oder Keramikmaterial
gelenkig verbunden ist. Die Verbindungsstifte sind unter Verwendung
der Kohlenstoff oder Keramikfasern hergestellt, die an Kohlenstoff-Klebstoff
verdrillt und durch diesen versteift sind, um gerade Drähte zu bilden.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung ist ein
thermoplastischer Verbindungsstift für einen modularen Förderriemen.
Der Verbindungsstift umfasst einen extrudierten Kern und eine extrudierte
Schale, die um den Kern herum angeordnet ist. Ein hochfestes Polymermaterial
ist für
den Kern des Verbindungsstifts verwendet und verleiht dem Verbindungsstift
verbesserte mechanische Eigenschaften (d. h. verbesserte Zugfestigkeit,
Scherfestigkeit, Zug- oder Biegemodul der Elastizität und Druckfestigkeit).
Die äußere Schale
ist aus reibungsarmem Polymermaterial für eine verbesserte Verschleißbeständigkeit
des Verbindungsstifts gegenüber
Standardstiften hergestellt, die derzeit im Stand der Technik verwendet
werden. Die äußere Schale
ist erforderlich, weil das hochfeste Kernmaterial sehr abrasiv sein
kann und übermäßigen Verschleiß der modularen
Glieder und des Verbindungsstifts bewirken kann. Der Kern enthält eine zentrale
Bohrung (75), welche sich durch den Kern entlang einer
Längsachse
des Kerns erstreckt.
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Der Verbindungsstift der vorliegenden
Erfindung wird verwendet, um ein erstes modulares Förderglied
an einem zweiten modularen Förderglied
zu befestigen. Das erste Förderglied
weist typischerweise ein Ende auf, welches eine erste Reihe von Augen enthält, die
voneinander beabstandet sind. Die Augen enthalten Öffnungen,
welche axial miteinander ausgerichtet sind. Das erste Förderglied
ist ebenfalls so konstruiert, dass sie mit einem ähnlichen
zweiten Förderglied
ineinander greift, welche normalerweise ein Ende aufweist, welches
eine zweite Reihe von Augen, die voneinander beabstandet sind, umfasst, um
eine Reihe von Räumen
zu begrenzen. Die Räume
in dem zweiten Förderglied
sind ebenfalls geeignet, die Augen des ersten Fördergliedes aufzunehmen. Des
weiteren erstrecken sich die Augen des zweiten Fördergliedes in die Räume zwischen
den Augen des ersten Fördergliedes.
Das zweite Förderglied
enthält
des weiteren Öffnungen,
die axial bezüglich
einander und den Öffnungen
in den Augen des ersten Fördergliedes
ausgerichtet sind. Der Verbindungsstift der vorliegenden Erfindung
erstreckt sich durch die Öffnungen
in den Augen der beiden Glieder, um die Glieder miteinander zu verbinden.
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Eine Aufgabe dieser Erfindung ist
es, einen Verbindungsstift für
einen modularen Förderriemen bereitzustellen,
der die Festigkeit des modularen Förderriemens erhöht. Eine
Erhöhung
der Festigkeit von modularen Förderriemen
ist entscheidend bei vielen Anwendungen, in welchen ein hochfester
modularer Förderriemen
erforderlich ist.
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Eine andere Aufgabe dieser Erfindung
ist es, einen Verbindungsstift für
einen modularen Förderriemen
bereitzustellen, der die Festigkeit und Stabilität des modularen Förderriemens über einen
Bereich von Temperaturen erhöht.
Eine Erhöhung
des Verwendungsbereichs von Betriebstemperaturen, in welchen ein
Förderriemen
effektiv funktioniert, erlaubt den modularen Förderriemen in einer größeren Anzahl
von Anwendungen zu verwenden.
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Eine andere Aufgabe ist es, einen
modularen Förderriemen
bereitzustellen, welcher eine Dehnung in Folge mechanischer Belastung über verschiedene Umgebungsbedingungen
widersteht, einschließlich hoher
Temperaturen und korrosiver Umgebungen. Eine weitere Aufgabe der
Erfindung ist es, einen Verbindungsstift für einen modularen Förderriemen
bereitzustellen, welcher die Art von Anwendungen vergrößert, bei
welchem ein modularer Förderriemen verwendet
wird. Eine solche Anwendung ist es, einen modularen Förderriemen
zu verwenden, um Flaschen oder Dosen durch Pasteurisierer zu transportieren,
die in Brauereien verwendet werden.
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Eine noch weitere Aufgabe der Erfindung
ist es, einen Verbindungsstift für
einen Förderriemen
bereitzustellen, der eine reibungsarme äußere Schale aufweist, um Verschleiß zwischen
den Gliedenden und den Verbindungsstiften zu minimieren.
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Eine noch weitere Aufgabe der Erfindung
ist es, einen Verbindungsstift für
einen modularen Förderriemen
bereitzustellen, der erhöhte
Verschleißbeständigkeit
aufweist, indem eine Verbindungsstiftdurchbiegung minimiert wird,
um eine größere Lageroberfläche zwischen
der Innenseite der Gliedenden und den Verbindungsstiften zu schaffen.
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Andere Merkmale und Vorteile der
Erfindung werden für
Fachleute ersichtlich, indem sie die nachfolgende genaue Beschreibung,
Ansprüche
und Zeichnungen inspizieren.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine perspektivische Ansicht in teilweiser Explosionsdarstellung
eines typischen Förderriemens,
der den Verbindungsstift der vorliegenden Erfindung enthält.
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2 ist
eine vergrößerte Schnittdarstellung,
die entlang der Linie 2-2 von 1 genommen ist
und zeigt den Verbindungsstift, der innerhalb der Gliedenden positioniert
ist.
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3 ist
eine vergrößerte perspektivische Ansicht,
die von dem Verbindungsstift genommen ist, der in 1 gezeigt ist, und wobei Abschnitte aus Klarheitsgründen weggebrochen
sind.
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4 ist
eine Ansicht, die ähnlich
zu 3 ist, und eine alternative
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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GENAUE BESCHREIBUNG
DES ZEICHNUNGSABSCHNITTS
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Die 1 und 2 zeigen einen Abschnitt
eines typischen modularen Förderriemens,
der einen Verbindungsstift 17 der vorliegenden Erfindung
verwendet. Der modulare Förderriemen
enthält
ein erstes Förderglied 13 und
ein benachbartes zweites Förderglied 15.
Der Verbindungsstift 17 verbindet das erste Glied 13 mit
dem zweiten Glied 15. Der Verbindungsstift 17 der
vorliegenden Erfindung ist auf jede Art von modularem Spurzusammenbau
oder modularem Förderer
anwendbar, und die Förderglieder
können
jede konventionelle Form annehmen.
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Das erste Förderglied 13 kann
aus jedem geeigneten, im Wesentlichen festen Material (typischerweise
thermoplastisches Material) hergestellt sein, und enthält ein Ende 23,
das eine Reihe von Augen oder Gliedenden 25 umfasst, die
transversal voneinander beabstandet sind, um dazwischen eine Reihe von
Räumen 27 zu
begrenzen. Die Reihe von Augen 25 enthält Öffnungen 33, die axial
bezüglich
einander ausgerichtet sind. Die Öffnungen 33 in
der Reihe von Augen 25 können zylindrisch oder länglich in
der Bewegungsrichtung des modularen Förderriemens sein.
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Das zweite Förderelement 15 ist
ebenfalls aus jedem geeigneten, im Wesentlichen festen Material
hergestellt und enthält
eine Reihe von Augen oder Gliedenden 65, die voneinander
axial beabstandet sind, um dazwischen eine Reihe von Räumen 67 zu
begrenzen, die zur Aufnahme der Augen des benachbarten ersten Fördergliedes 13 geeignet
sind. Die Augen 65 erstrecken sich in die Räume 27 zwischen
den Augen 25 des benachbarten ersten Fördergliedes 13. Die
Augen 65 enthalten Öffnungen 69, die
axial bezüglich
einander ausgerichtet sind und axial bezüglich der Öffnungen 33 des benachbarten ersten
Fördergliedes 13 ausgerichtet
sind. Die Öffnungen 69 können zylindrisch
oder länglich
in der Bewegungsrichtung der modularen Förderriemen sein.
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Wie am klarsten in 3 gezeigt ist, ist der Verbindungsstift 17 aus
einem Kern 71, der aus einem Material hergestellt ist,
und einer Schale 73, die aus einem anderen Material hergestellt
ist, gefertigt.
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Der Kern 71 ist aus einem
hochfesten Polymer hergestellt. Dem Polymer kann eine Faser zugesetzt
werden, um wichtige mechanische Eigenschaften (d. h. Zugfestigkeit,
Scherfestigkeit, Zug- oder Biegemodul der Elastizität und Druckfestigkeit)
zu erhöhen.
Die Zugabe einer Faser zu dem Polymer kann die Steife eines Polymers
mit normaler Festigkeit bedeutend erhöhen. Eine bevorzugte Faser,
welche zu dem thermoplastischen Kern zugegeben werden kann, ist
Glas, jedoch kann auch eine Kohlenstofffaser oder Aramidfaser zugegeben
werden.
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Die äußere Schale 73 ist
um den Kern 71 des Verbindungsstifts 17 herum
angeordnet und ist aus einem reibungsarmen Polymer hergestellt.
Die reibungsarme Polymerschale 73 stellt eine glatte Bedeckung
für den
abrasiven, fasergefüllten
thermoplastischen Kern bereit. Die Schale 73 kann ein ungefüllter Kunststoff
sein.
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Der Kern 71 und die Schale 73 sind
vorzugsweise aus Materialien hergestellt, die sich chemisch miteinander
verbinden (z. B. ist der Kern 71 ein zu 40% mit Glas gefülltes Polypropylen
und die Schale 73 ein ungefülltes Polypropylen). Die Materialien
in dem Kern 71 und der Schale 73 sollten sich
derart miteinander verbinden, dass die Schale 73 sich nicht von
dem Kern 71 trennt.
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In einer anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung kann ein Schmiermittel in das reibungsarme
Polymer eingeleitet werden, welches die Schale 73 bildet.
Die Zugabe eines Schmiermittels zu der Schale 73 senkt
die Reibung des Verbindungsstifts 17 und führt sogar
ferner zu verringertem Verschleiß des Verbindungsstiftes 17,
des ersten Fördergliedes 13 und
des zweiten Fördergliedes 15 während des
Betriebs des modularen Förderriemens.
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Der Verbindungsstift 17 der
vorliegenden Erfindung ist typischerweise durch Koextrusion hergestellt.
Während
des Koextrusionsvorgangs wird der Kern 71 des Verbindungsstifts 17 aus
einem hochfesten Thermoplast extrudiert, und die reibungsarme, thermoplastische
Schale 73 wird um den Kern 71 herum extrudiert.
Der Verbindungsstift 17 kann auch durch Spritzguss hergestellt
werden.
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Gemäß der Erfindung (siehe 4) enthält der Verbindungsstift 17 eine
zentrale Öffnung
oder Bohrung 75, welche sich durch den Verbindungsstift 17 entlang
einer Längsachse
des Verbindungsstifts 17 erstreckt. Die Bohrung 75 ermöglicht eine
genaue äußere Größe des Verbindungsstifts 17,
welche während
des Koextrusionsvorgangs aufrecht zu erhalten ist. Zusätzlich vereinfacht
die Öffnung 75 die
Entfernung des Verbindungsstifts 17 von dem ersten Förderglied 13 und
dem zweiten Förderglied 15 unter Verwendung
eines Werkzeugs, das einen mit Außengewinde versehenen Kopf
aufweist. Das Werkzeug wird in die Bohrung 75 geschraubt,
um den Verbindungsstift aus den Gliedern 13, 15 zu
ziehen.