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Druckmutter für hochbelastete Druckspindeln Bei Druckspindeln, wie
sie beispielsweise in Walzwerksanlagen, hydraulischen oder Spindelpressen, ferner
bei Schiffshebewerken und dergleichen in Frage kommen, treten zum Teil ganz außerordentlich
hohe Arbeitsdrücke auf. Man stellt daher sowohl die Spindeln als auch die Druckmutter
aus bestem Werkstoff, z. B. Stahl, her oder verwendet für die Anfertigung der Spindeln
Stahl und für diejenige der Druckmutter Bronze oder Messing. Bei Ausführung von
Druckmutter und Spindel in Metall zeigt sich jedoch zufolge der hohen Drücke häufig
ein Festfressen und, falls die Druckmutter nur selten zu verstellen ist und Feuchtigkeitseinwirkungen
auftreten können, auch die Gefahr des Festrostens. Eine Folge des sehr hohen Arbeitsdruckes
ist es ferner, daß sich das Schmiermittel aus den Gewindegängen herausprießt und
dann zwischen Spindel und Mutter reine metallische Reibung auftritt, die bekanntlich
sehr hoch ist. Man hat daher schon vorgeschlagen, als Baustoff für die Druckmütter
den bekannten Kunstharzpreßstoff zu wählen, der aus einem Kondensationsprodukt aus
Phenol oder Kresol mit Formaldehyd als Bindemittel und einem pulverigen, faserigen
oder sonstigen Füllstoff, gegebenenfalls auch einem solchen in Form von Gewebe-
oder Papierbahnen oder ebensolchen Schnitzeln besteht.. Zufolge der hohen Arbeitsdrücke
müßte eine ganz aus Kunstharzpreßstoff hergestellte Druckmutter recht große Abmessungen
annehmen, weshalb man auch schon dazu übergegangen ist, die Druckmutter aus einem
metallenen, z. B. stählernen 'Muttergehäuse mit eingesetztem Futter aus Kunstharzpreßstoff
herzustellen. Es bereitet aber große Schwierigkeiten, das Preßstoffutter so in das
Muttergehäuse einzusetzen, daß der Arbeitsdruck in ausreichendem -Maße auf das Muttergehäuse
übertragen wird.
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Bekannte Anordnungen von Druckmuttern
in metallener
Ausführung für hohe Arbeitsdrücke lassen sich so ohne weiteres bei Herstellung des
Futters aus Preßstoff nicht anwenden, weil der Preßstoff andere Eigenschaften als
beispielsweise Stahl oder Bronze oder Messing :aufweist. Vor allem ist zu berücksichtigen,
daß Preßstoff nur einen sehr geringen Elastizitätsmodul aufweist und die Gefahr
besteht, daß es unter der Einwirkung des Arbeitsdruckes zu Formänderungen kommt,
die eine ungleichmäßige Belastung der Gewindegänge des Preßstoffutters herbeiführt
und ein Reißen oder Ausbrechen der Gewindegänge zur Folge haben kann. So hat man
beispielsweise vorgeschlagen, eine metallene Druckmutter, die auf ihrem äußeren
Umfang treppenartig abgesetzt ist, in ein Pressengehäuse einzusetzen und durch eine
einfache Scheibe in ihrer Lage zu sichern. Eine solche völlig einteilige Druckmutter
aus Preßstoff würde den gestellten Anforderungen nicht gerecht werden können, da
die Gewindegänge der einteiligen Druckmutter zufolge des geringen Elastizitätsmoduls
ganz verschieden beansprucht würden.
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Man hat ferner vorgeschlagen, die Druckmutter in der Höhenrichtung
zu unterteilen und mehrere Gewindebüchsenteile in einem Abstand voneinander in das
Muttergehäuse einzusetzen. Man will auf diese Weise erreichen, daß die Mutter nur
auf Zug beansprucht wird. Die Gewindebüchsen werden, wie bekannt, in das Muttergehäuse
entweder eingeschraubt oder in Ausnehmungen an der Innenwandung des Muttergehäuses
so eingesetzt, daß die Gewindebüchsen an ihren beiden Stirnseiten an ringförmigen
Vorsprüngen anliegen. Im letzteren Falle sind die Gewindebüchsen noch in radialer
Richtung unterteilt, sie werden also von einzelnen Ringsegmenten gebildet. Auch
diese bekannten Anordnungen von mehreren Gewindebüchsen in einem umschließenden
Muttergehäuse sind dann unbrauchbar, wenn die Gewindebüchsen aus Kunstharzpreßstoff
bestehen. Bei diesen kommt es zufolge des geringen Elastizitätsmoduls und der bekannten
geringen Zugfestigkeit der Kunstharzpreßmasse gerade darauf an, das Preßstoffutter
nicht auf Zug, sondern möglichst nur auf Druck zu belasten. Man muß dafür sorgen,
daß das Preßstoffutter bereits beim Einsetzen in das :Muttergehäuse so weit zusammengepreßt
wird, daß bereits ein Teil der elastischen Formänderungsmöglichkeit vorweggenommen
wird und beim :auftreten der Nutzlast geringe Formänderungen eintreten. Hieraus
ist ersichtlich, daß bei der Herstellung eines Prelistoffutters für eine Druckspindel,
die hohen und höchsten Arbeitsdrucken gewachsen sein soll, ganz andere Gesichtspunkte
maßgeblich sind als bei der Anfertigung solcher Druckspindeln aus Metall.
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Die Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß das Futter,
das also in an sich bekannter Weise aus Kunstharzpreßstoff besteht, so in das metallene
Muttergehäuse eingesetzt wird, daß alle Teile des Preßstofffutters durch eine gemeinsame
Spannmutter gegen die ihnen zugeordneten ringförmigen Vorsprünge gepreßt «-erden.
Bei einer solchen Anordnung gelingt es, nicht nur den vom Preßstoffutter übernommenen
Arbeitsdruck völlig einwandfrei auf das metallene, z. B. aus Stahl bestehende Muttergehäuse
zu übertragen, es gelingt durch die Erzeugung einer Vorspannung in den Preßstoffutterteilen,eine
ungleichmäßige Beanspruchung und damit die Gefahr des Reißens oder Ausbrechens zu
vermeiden.
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Das Preßstoffutter besitzt naturgemäß ein Innengewinde zur Aufnahme
der Spindel. Dieses Gewinde läuft an den Enden des Preßstoffutters aus, und zwar
in allmählich messerscharf werdenden Gewindegangteilen. Diese immer schwachwandiger
werdenden Teile unterliegen naturgemäß in besonderem Maße der Gefahr einer Beschädigung
oder Zerstörung. Um diese Nachteile zu vermeiden, empfiehlt es sich nach der Erfindung,
den oder die ringförmigen Vorsprünge durch gesonderte, in das Muttergehäuse eingesetzte
Stützringe bilden zu lassen, in denen sich das Muttergewinde, jedoch unter Ausschluß
einer Berührung mit dem Spindelkern fortsetzt. Der Stützring dient dann nicht nur
dazu, den Arbeitsdruck von dem Preßstofffutter zu übernehmen, sondern auch zur mechanischen
Verstärkung der an dem Ende des Preßstoffutters dünnwandig auflaufenden Gewindegänge.
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Als Preßstoff können alle bekannten Arten von Kunstharzerzeugnissen
Verwendung finden, z. B. diejenigen von pule erförmiger Form, in denen sich der
Füllstoff in Form von fein zermahlenem Holzmehl oder dergleichen findet. Besser
sind naturgemäß solche Kunstharzpreßstoffe an sich bekannter Art, in denen sich
der Füllstoff in Form längerer, gegebenenfalls verfilzter Fasern findet. Brauchbar
sind z. B. Preßstoffe mit Gewebeschnitzeln oder mit Zellstoffschnitzeln als Füllstoff,
die mit einem Kunstharz als Bindemittel durchtränkt sind. Derartige Preßstoffe werden
bekanntlich in hochbeheizten Preßformen unter Druck geformt und zugleich endgültig
gehärtet. Als Kunstharzpreßstoffe eignen sich aber auch diejenigen, die aus Gewebe-
oder Papierlagen geschichtet sind. Die Schichtung kann sowohl senkrecht als auch
parallel zur Spindelachse verlaufen. Vberraschenderweise
hat es
sich gezeigt, daß ein Preßstoffutter mit einer Schichtung parallel zur Spindelachse
besonders günstige Ergebnisse mit sich bringt. Es scheint dies daran zu liegen,
daß die Weiterleitung der Druckkräfte, welche die einzelnen Gewindegänge aufzunehmen
haben, nicht mehr von Schicht zu Schicht erfolgt, sondern sich innerhalb einer Schicht
bewegt, bis sie auf die Abstützungsfläche abgeleitet werden. Besonders zweckmäßig
ist es, bei Herstellung des Preßstoffutters mit einer Schichtung parallel zur Spindelachse,
das Preßstoffutter in Ringsegmente zu unterteilen, wie dies an sich bei metallenen
Druckmuttern bekannt ist, aber diese Ringsegmente so anzuordnen, daß die Schichtung
im wesentlichen radial zur Spindelachse verläuft. Die Herstellung derartiger Ringsegmente
ist zwar etwas kostspieliger, aber die Erfahrung zeigt, daß bei einer derartigen
Ausbildung des Preßstoffutters sich besonders widerstandsfähige Druckmuttern ergeben.
Man kann diese Ringsegmente ebenfalls aus entsprechend geschichteten, mit Kunstharz
getränkten Geweben oder Papieren oder z. B. auch aus Preßholz, das sind Teile aus
dünnen, mit Kunstharz als Bindemittel zusammengeschichteten und gehärteten Holzplatten,
herstellen.
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Die Zeichnung zeigt eine beispielsweise Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes,
und zwar in Abb. t einen Längsschnitt durch eine Druckmutter und in Abb. 2 einen
Querschnitt nach Linie A-B.
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Das Muttergehäuse a besteht z. B. aus Stahl. Es besitzt an seinem
oberen Ende eine Abstufung d .und etwa in seiner Mitte eine weitere Abstufung e.
Diese beiden Abstufungen bilden ringförmige Vorsprünge. Beim Ausführungsbeispiel
ist jedoch :die Anordnung so getroffen, daß der obere ringförmige Vorsprung d nicht
unmittelbar als Abstützung für das Preßstoffutter dient, es ist vielmehr in das
Muttergehäuse a ein besonderer Abstützring feingesetzt, der sich seinerseits auf
dem Vorsprung d abstützt. Das eigentliche Preßstoffutter besteht aus den beiden
Teilen b, c, die mit einem ineinander übergehenden Innengewinde r versehen sind.
Beim Ausführungsbeispiel ist also das Preßstoffutter in zwei Teile zerlegt; es wäre
ebenso möglich, das gesamte Preßstoffutter einteilig herzustellen oder aber in Richtung
quer zur Spindelachse in drei oder mehr Teile zu unterteilen. Der Preßstoffteil
b stützt sich an dem oberen Stützring f ab, der Preßstoffteil c hingegen an dem
ringförmigen Vorsprung e. Eine Spannmutter g, die in ein entsprechendes Innengewinde
des Metallgehäuses a eingesetzt wird, drückt mit Vorspannung die beiden Preßstoffutterteile
b, c gegen ihre Stützflächen, und zwar derart, daß der von den beiden Preßstoffutterteilen
b, c aufzunehmende Arbeitsdruck von den Teilen b und c unabhängig voneinander auf
das Gegehäuse a übertragen wird. Der Stützring f besitzt ebenfalls Innengewinde,
das eine Fortsetzung des Muttergewindes r darstellt. Es ist aber zwischen dem Stützring
f und dem Kern der Spindel so viel Spielraum gelassen (vgl. Abb, r), daß eine Berührung
zwischen dem Stützring f und dem Spindelkern nicht eintritt. Der Stützring f kann
ebenfalls aus Stahl, ebenso aber auch aus einem anderen metallischen Baustoff hergestellt
werden.
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Die beiden Preßstoffutterteile b, c sind beim Ausführungsbeispiel
aus aus geschichtetem Preßstoff hergestellten Ringsegmenten in, 7z, o, p, s und
t zusammengesetzt; -die, wie Abb. Z zeigt, so angeordnet sind, daß die parallel
zur Spindelachse verlaufende Schichtung im wesentlichen radial zur Spindelachse
liegt, wie dies die Schraffur der Segmentteile andeutet. Ein Keil h sichert eine
Verdrehung des Futters b, c gegenüber .dem Muttergehäuse a. In dem
Futter b, c findet sich noch eine Schmiernut i, der das Schmiermittel, also beispielsweise
Fettoder Öl, von außen durch eine 7uleitung k zugeführt wird.
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Es zeigt sich, daß eine Druckmutter aus Kunstharzpreßstoff nach der
Neuerung ganz außerordentlich hohe Arbeitsdrucke zu übertragen :in der Lage ist
und. außerdem eine sehr leichte Verstellung der Druckmutter gegenüber der Spindel
gestattet. Das bedeutet, daß sowohl die Abnützung der Spindel als auch her Druckmutter
sehr gering bleibt, also mit einer erheblich höheren Verwendungsdauer der Mutter
und der Spindel gerechnet werden kann, als eine solche erfahrungsgemäß bei Herstellung
dieser Teile aus bestem Stahl erzielbar ist. Es wird auch erheblich an Schmiermittel
gespart. Dieses wird im Gegensatz zur Ausführung derartiger Spindelmuttern aus Metall
nicht vollkommen aus den Gewindegängen herausgepreßt, sondern auch bei höchstem
Arbeitsdruck festgehalten. Der Preßstoff nimmt vielmehr geringe Schmiermittel auf.
Ganz abgesehen davon ist der Reibungskoeffizient von Preßstoff auch bei trockener
Reibung verhältnismäßig klein, je-
denfalls erheblich kleiner als bei Herstellung
von Spindeldruckmuttern aus Metall.