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Reibungsbelag für den mehrteiligen eisernen Grubenausbau Beim eisernen
Grubenausbau, z. B. bei zweiteiligen eisernen Grubenstempeln, ist es bekannt, zwischen
dem Unterstempel und dem Oberstempel bzw. zwischem letzterem und den Schloßteilen
einen Reibungsbelag aus Aluminium zu verwenden, der auf Grund der Eigenschaften
dieses Werkstoffs gegenüber einer Anlage Eisen auf Eisen den Vorteil hat, daß einmal
an der Einspannstelle eine größere Reibung zu erzielen ist und andererseits ein
Fressen der unter dem Hangendendruck eine Relativbewegung gegeneinander ausführenden
Körper vermieden wird. Letzteres ist insofern von besonderer Bedeutung, als damit
beispielsweise das Einsinken des Oberstempels in den Unterstempel auch gleichmäßig
und geräuschlos vor sich geht.
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Bei der Benutzung von Aluminium für den in Rede stehenden Zweck tritt
aber insofern ein Nachteil auf, als unter den in Frage kommenden hohen Flächenpressungen
das Aluminium nicht standfest genug ist und zu fließen beginnt, so daß die vorstehend
aufgeführten guten Eigenschaften nicht ausgenutzt werden können; vielmehr tritt
mit der Verformung des Aluminiums eine ungünstige Veränderung der Reibungsverhältnisse
ein.
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Man hat schon versucht, diesen Übelstand dadurch zu beseitigen, daß
man statt Beinaluminium Legierungen benutzte, bei denen man bezüglich der Grenzen
der Anteile der zuzusetzenden weiteren Metalle auf große Sorgfalt angewiesen war.
Es erscheint überhaupt zweifelhaft, ob Legierungen des Aluminiums denjenigen Grad
an Festigkeit erreichen können, der erforderlich ist, damit die einzelnen Teile
des Schlosses praktisch unabhängig wirken.
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Die Erfindung bezieht sich auf einen bei mehrteiligem eisernen Grubenausbau
zu verwendenden Reibungsbelag, und es liegt ihr der Gedanke zugrunde, die für den
in Rede stehenden Zweck vorteilhaften
Eigenschaften des Aluminiums;
nämlich dessen hohe Reibung sowie die Tatsache, daß eintretende Relativbewegungen
gleichmäßig und geräuschlos vor sich gehen, dadurch praktisch ausnutzbar zu machen,
daß als Grundkörper des Reibungsbelages ein genügend standfestes Eisen benutzt wird
und in kammerförmige Aussparungen dieses Grundkörpers Nichteisenmetalle, vornehmlich
Aluminium bzw. Aluminiumlegierungen, eingesetzt werden, und zwar derart, daß an
der Reibfläche gleichzeitig Eisen und Aluminium wirksam sind.
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Der Reibungsbelag nach der Erfindung weist den großen Vorteil auf,
daß bei eintretender Relativbewegung und dem Abrieb der Reibungsfläche durch Kaltauftragen
von Aluminiumteilchen auf die Eisenflächen eine Mischung von Eisen und Metall entsteht,
,bei der der Reibungswert der Bewegung dem der Ruhe praktisch gleich ist und ferner
ein gleichmäßiges und geräuschloses Aneinandervorbeigleiten der wirksamen Flächen
gewährleistet ist, wie andererseits durch die durch den eisernen Grundkörper gebildete
Bewehrung des Nichteisenmetalls dessen und damit auch die Standfestigkeit des gesamten
Belages ausreichend hoch wird. Abgesehen davon, daß bei dem Reibungsbelag nach der
Erfindung eine weit geringere Menge teuren Metalls benötigt wird, besteht bei ihm
auch in bezug auf die Zusammensetzung des Metalls bzw. einer Legierung eine weit
größere Freiheit.
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Die Erfindung soll an Hand der Zeichnung näher beschrieben werden.
In Abb. i ist ein Grubenausbau in Form eines Grubenstempels in Ansicht und teilweisem
Schnitt wiedergegeben, während Abb. --
und 3 sowie Abb. 4 und 5 zwei verschiedene
Ausführungsbeispiele in Ansicht und Längsschnitt erkennen lassen.
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Nach Abb. i handelt es sich. beispielsweise darum, bei einem aus einem
Unterstempel io und einem Oberstempel i i bestehenden Grubenstempel an der Einspannstelle
des Oberstempels i i, nämlich zwischen den beiden Keilen 12, 13, einen Reibungsbelag
einzuschalten, und zwar soll ein solcher in die Keile 12 und 13 eingesetzt werden.
Gemäß der Erfindüng besteht der Reibungsbelag aus einer eisernen Grundplatte 14,
die in einen Schwalbenschwanz 15 des Keilkörpers 12 auswechselbar eingesetzt ist,
und einer in eine Aussparung 16 des Grundkörpers 14 eingesetzten Einlage 17 aus
einem Nichteisenmetall, vorzugsweise Aluminium bzw. einer Aluminiumlegierung. Der
eiserne Grundkörper 14 wird erfindungsgemäß in einer solchen Härte ausgeführt, daß
unter den hohen Flächenpressungen eine Verformung der durch die kammerförmige Aussparung
16 gebildeten rahmenartigen Umfassung nicht eintreten kann, vielmehr dient die rahmenartige
Umfassungzur Armierung der Einlage 17, so daß auch diese keine Verformung durch
den Anpressungsdruck erfährt.
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Die Erfindung sieht auch vor, statt den Grundkörper 14 mit einer kammerartigen
Aussparung mit mehreren solcher zu versehen. In Abb. 4 und 5 sind beispielsweise
zwei solcher Aussparungen 16' und 16" vorgesehen, in die ebenfalls Einlagen 17'
und 17" aus einem Nichteisenmetall eingesetzt sind. Die zwischen den einzelnen kammerförmigen
Aussparungen stehenbleibenden Stege 18 stellen eine Versteifung der Längsseiten
des Grundkörpers 14 dar, wie sie andererseits eine gewisse Entlastung für die Einlagen
17', 17" bilden. Eine solche kann besonders dann wünschenswert sein, wenn statt
Einlagen aus Metall solche aus anderen Stoffen benutzt werden, wie dies unter Umständen
angebracht sein kann.
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Beim Durchrutschen des Oberstempels i i zwischen den Reibungsbelägen
findet ein Abrieb sowohl an den rahmenartigen Umfassungen der einzelnen Einlagen
17', 17" als auch an den Einlagen selbst statt, und zwar werden dabei fortlaufend
Teile der Einlagen unter hohem Druck auf die eisernen Reibflächen aufgetragen, so
daß ein Fressen dieser Flächen an dem Oberstempel hintangehalten wird, wie damit
auch ein ruhiges und geräuschloses Arbeiten gewährleistet ist. Wesentlich ist dabei
vor allem die Tatsache, daß unter der dabei eintretenden Mischung zwischen dem Abrieb
des Grundkörpers und dem der Einlagen die Reibungswerte des Belages praktisch den
Reibungswerten entsprechen, die die zur Anwendung kommenden Einlagen besitzen.
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Die Erfindung sieht ferner vor, in besonderen Fällen in die einzelnen
kammerförmigen Aussparungen des Grundkörpers Einlagen verschiedener Härte und Zusammensetzung
einzusetzen, um vornehmlich bei einseitig auftretenden Drücken einen Ausgleich herbeizuführen.
Um nun von vornherein ein Auftragen des Werkstoffs ,der Einlagen 17 auf die rahmenartige
Umfassung des Grundkörpers 14 zu erzielen, können die Einlagen 17 so ausgeführt
werden, daß sie anfänglich um einen geringen Betrag aus der Ebene des Grundkörpers
14 vorstehen; beim Unterdruckgeraten des Reibungsbelages tritt dann ein Verquetschen
dieses überstandes der Einlagen 17 ein, und zwar weicht der Werkstoff nach den Seiten
aus, so daß er .bei eintretender Bewegung auf die rahmenartige Umfassung aufgerieben
wird.
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Als sehr brauchbar hat sich aber auch eine Ausführungsform der Erfindung
herausgestellt, wonach man das Nichteisenmetall von vornherein bereits in dünner
Schicht auch auf der rahmenartigen Umfassung vorsieht. In diesem Falle trägt bei
Beginn der Benutzung die rahmenartige Umfassung anfangs nicht mit, sondern bewirkt
zunächst ein Auftragen des Nichteisenmetalls auf die Gegenfläche, was sich als besonders
vorteilhaft erwiesen hat. Ist auf diese Weise die auf der rahmenartigen Umfassung
liegende Leichtmetallschicht abgerieben, so hat jetzt der Reibbelag die gemäß der
Erfindung vorgesehene Gestalt angenommen. Das Übergreifen des Nichteisenmetalls
auf die rahmenartige Umfassung wird zweckmäßig in der Weise erzeugt, daß beim Eingießen
des Nichteisenmetalls in die kammerförmige Aussparung der Übertritt des Metalls
auf die Ränder ermöglicht wird.
Einer Reihe weiterer Ausführungsformen
dei Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, die eine Art Fassung für die aus Nichteisenmetall
bestehenden Teile des Reibungsbelages bildende eiserne Grundplatte derart gitterförmig
auszubilden, daß, gesehen in der Richtung der Relativbewegungen, in jeder Ebene
abwechselnd Eisen und Nichteisenmetall hintereinanderliegen, um an jeder Stelle
eine Mischung des Abriebs beider Körper zu gewährleisten bzw. einen Überzug der
Eisenteile mit Nichteisenmetallen mit der bekannten Wirkung zu erzielen.
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Die eiserne Grundplatte des Reibungsbelages wird erfindungsgemäß an
den Randzonen mit nach außen offenen Aussparungen versehen, die, bezogen auf die
wirksame Fläche des Reibungsbelages, sich nach dem Mittelpunkt zu erweitern, so
daß die in sie eingesetzten Teile des Nichteisenmetalls klauenförmig umfaßt und
gegen Herausfallen nach außen gesichert sind. Die Aussparungen können kreisrund,
oval oder eckig ausgestaltet sein.
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Ein weiteres Merkmal der Erfindung bezieht sich darauf, daß die Aussparungen
sich nach der Rückseite der gitterförmigen eisernen Grundplatte zu kegelig erweitern,
so daß beispielsweise durch Einspritzen oder Eingießen unter Druck eingebrachtes
Nichteisenmetall durch den Unterschnitt der Aussparungen gegen Herausfallen nach
außen gesichert ist; dabei können die Aussparungen auch die Form von Löchern aufweisen.
Schließlich ist es auch möglich, bei Verwendung von nach der Rückseite zu geschlossenen
Aussparungen in diesen Querbohrungen vorzusehen bzw. in der Rückwand sich nach hinten
erweiternde Löcher einzubringen, in die beim Eingießen oder Einspritzen des Nichteisenmetalls
dieses eindringt und sich so verankert, daß ein Herausfallen der Nichteisenteile
nach vorn vermieden wird.
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An Hand der Abb. 6 bis io soll die weitere Ausbildungsform der Erfindung
näher beschrieben werden. Abb. 6 gibt drei verschiedene Reibungsbeläge in Ansicht
wieder, während die Abb. 7 bis io Querschnitte derselben entsprechend den in die
Abb. 6 eingetragenen Schnittlinien wiedergeben.
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Auch bei diesen Ausführungsformen ist ein eiserner Grundkörper 14
vorhanden, der als Fassung für die Nichteisenteile dient, jedoch nunmehr derart
gitterförmig ausgestaltet, daß in jeder Richtung der auftretenden Relativbewegung,
nämlich von oben nach unten, abwechselnd Eisen- und Nichteisenteile hintereinander
liegen. Der Gitteraufbau des Reibungsbelages kann, wie die Abb. 6 erkennen läßt,
durch verschiedene Formen der zur Aufnahme des Nichteisenmetalls dienenden Aussparungen
9 gebildet werden. Wesentlich ist dabei nur, daß sie sich, in der Schubrichtung
gesehen, überschneiden. Die in den Randzonen liegenden Aussparungen 8 sind nach
außen offen, so daß das Nichteisenmetall bis in die Randzonen gelangen kann. Die
dargestellten Beläge lassen erkennen, daß die am Rande liegenden Aussparungen 8
nach dem Rande zu enger werden; sie bilden dort klauenartige Überstände 7. Dadurch
werden die Nichteisenteile 17 festgehalten, so daß ein Herausquetschen des Nichteisenmetalls
zur Seite vermieden wird. Die zwischen den Überständen 7 einer Aussparung verbleibende
Lücke ist dabei so klein gewählt, daß die frei tragende Länge des Nichteisenmetalls
eine nennenswerte Verformung nicht erfahren kann.
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Nach Abb. 7 erweitern sich die Aussparungen 9 nach der Rückseite der
Reibungsbeläge zu, so daß, im Querschnitt gesehen, eine Art Schwalbenschwanz entsteht,
durch den das eingegossene oder eingespritzte, Nichteisenmetall gegen Herausfallen
nach hinten gesichert ist.
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Nach Abb. 8 sind die Aussparungen 9 als den Grundkörper 14 ganz durchsetzende
Löcher ausgebildet, deren Wandungen sich ebenfalls nach hinten erweitern.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Abb. 9 werden in die Umrandungsflächen
der Aussparungen 9 Querbohrungen 6angebracht, während nach Abb.io die rückwärtige
Begrenzung der Aussparungen 9 mit einer bis zur Rückseite der Reibungsbeläge durchgehenden
Bohrung 5 versehen ist, die sich ebenfalls nach hinten keilförmig erweitert. Mit
dem Eingießen oder Einspritzen des Nichteisenmetalls tritt dieses in die Querbohrung
6 bzw. in die Bohrungen 5 ein und bildet somit eine Verankerung des Nichteisenmetalls
im Grundkörper 14. Schließlich ist es auch möglich, die Wandungen der Aussparungen
mit Riffelungen 4 zu versehen, mit denen sich das durch Gießen, Spritzen oder Einpressen
eingebrachte Nichteisenmetall entsprechend verkrallt und somit haftet.
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Die Verwendung des Reibungsbelages nach der Erfindung ist nicht nur
bei Grubenstempeln, sondern auch bei anderen mehrteiligen Ausbauelementen vorteilhaft.