DE4335115A1 - Elastisches Element, insbesondere Übertragungselement für Kupplungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein elastisches Element, insbesondere Übertragungselement für Kupplungen, das im wesentlichen synthetische oder natürliche Elastomere aufweist sowie dessen Verwendung.

Elastische Elemente finden in den verschiedensten Anwendungsgebieten ihren Einsatz - bspw. als Dämpfer, Federelemente, etc. Nachfolgend wird das elastische Element anhand einer Anwendungsform derselben, nämlich als Übertragungselement für Kupplungen, beschrieben, wobei die Erfindung aber keineswegs nur auf diesen Einsatzzweck beschränkt ist.

Ausgleichskupplungen, insbesondere auch allseits nachgiebige Ausgleichskupplungen, besitzen üblicherweise dynamisch hoch beanspruchte Kunststoffelemente. Meist handelt es sich dabei um körperelastische Übertragungselemente für allseits nachgiebige Ausgleichskupplungen. Die Übertragungselemente bestehen meist aus einem elastischen Elastomeren, wie bspw. Polyurethan oder Gummi. Ein Problem bei diesen Übertragungs­ elementen bestand darin, daß sie Verschleißteile sind und daher ausgewechselt werden. Es ist daher erwünscht, Übertragungselemente mit möglichst langer Standzeit zu erhalten. Ferner ist es erwünscht, die mechanischen Eigenschaften derartiger Übertragungselemente zu verbessern - bspw. durch Einsatz eines hochwertigeren Kunststoffes, Veränderung dessen Zusammensetzung u.s.f.

Ein weiteres Problem bei der Verwendung von Kunststoff in Anwendungen, bei denen dieser Reibung unterworfen wird, ist dessen Aufladung, insbesondere dann, wenn die Teile in trockener Umgebung laufen. Insbesondere Kunststoffe mit Polyamid- oder auch Harnstoffcharakter - also polaren Gruppen - neigen dazu, erhebliche Ladungen auf ihrer Oberfläche anzusammeln. Diese können zu elektrischen Stromschlägen bis zu Funkenüberschlägen mit Brand- oder Explosionsfolgen führen. Es wurde bereits versucht, diese Aufladung durch Erdung der bewegten Teile zu verhindern.

Dieses war aber nicht immer erfolgreich und hatte noch dazu den Nachteil, daß die Erdungsmaßnahmen beim Endabnehmer durchgeführt werden mußten und diesem zusätzliche Kosten verursachten. Ein geringes Restrisiko von Aufladungen blieb stets bestehen, da nicht sichergestellt werden konnte, daß Aufladungen vermieden werden.

Es ist ferner bereits bekannt, bei verschiedenen Anwendungen sog. faserverstärkte Kunststoffe einzusetzen, wie beispielsweise im Boots- oder Flugzeugbau. Durch die unter das Kunststoffmaterial gemischten oder als Matten eingelegten Fasern, häufig Glasfasern, wird die Festigkeit des Kunststoffes in günstiger Weise erhöht, wodurch eine leichtere Bauweise oder auch eine höhere Festigkeit des Bauteils ohne höhere Wandstärken ermöglicht wird. Bisher wurde die Technik der Faserverbundmaterialien für Anwendungen wie den Fahrzeugbau, bei denen es auf Leichtbauweise ankommt, eingesetzt.

Es ist demgegenüber Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes elastisches Übertragungselement mit/aus einem Polymeren zu schaffen, das die Nachteile des Standes der Technik vermeidet.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das elastische Element ein leitfähiges Material aufweist.

Dieses kann dadurch erzielt werden, daß das Elastomer leitfähig ist.

Es ist aber auch möglich, ein faserverstärktes Elastomer einzusetzen, das Fasern oder Fäden, auch in Form von Geflechten, Vliesen, aufweist, wobei zumindest ein Anteil der Fasern oder Fäden elektrisch leitfähig ist.

Es hat sich aber in überraschender Weise gezeigt, daß Fasern in Kunststoffelementen, die extremen Anforderungen genügen müssen, wie sie bei Kupplungen auftreten, das mechanische Verhalten des elastomeren Materials günstig beeinflussen und die Verbindung Polymer/Faser oder Faden trotz höchster mechanischer Belastung erhalten bleibt.

Durch diese Fasern kann der Oberflächenwiderstand des Elementes gesenkt werden und dadurch können Ladungen, die sich am Kunststoffkörper bilden, abfließen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das Elastomer Polyurethan, Nylon od. dgl. - es können aber auch andere Kunststoffe eingesetzt werden, wenn sie den Anforderungen an ein elastisches Element bei einer bestimmten Verwendung genügen.

Es ist günstig für die Lebensdauer des Übertragungselementes, wenn die leitfähigen Fasern oder Fäden biegungsfähig und elastisch oder inelastisch sind.

Beispielsweise können die leitfähigen Fasern Metall oder Kohlenstoff aufweisen.

Die Fasern und/oder Fäden - eingeschlossen die elektrisch leitfähigen Fasern - können unregelmäßig im Übertragungselement verteilt sein, bspw. nur an dessen Oberfläche, da hauptsächlich Oberflächenladungen abfließen müssen. Diese Ausgestaltung hab den Vorteil, daß weniger elektrisch leitfähiges teures Fasermaterial eingesetzt werden muß. Es ist aber auch möglich, wenn der Faserpreis von untergeordneter Bedeutung ist, die Fasern gleichmäßig im Polymeren - gerichtet oder ungerichtet - zu verteilen.

Es können aber auch leitfähige Kunststoffe eingesetzt werden, wodurch in ähnlicher Weise eine Aufladung vermieden werden kann.

Besonders geeignet ist Polyurethan mit einer Shore-Härte zwischen 60 bis 100 A, bevorzugt 65 bis 95 A und besonders bevorzugt 70 bis 90 A.

Die Erfindung bezieht sich auch auf die Verwendung eines elastischen Elementes nach der Erfindung zur Vermeidung elektrostatischer Aufladung des Übertragungselementes.

Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Durch die Herabsetzung des Oberflächenwiderstands ein Einsatz desselben in brand- bzw., explosionsgefährdeter Umgebung möglich.

Dabei wird hier unter herabgesetzter Oberflächenwiderstand insbesondere ein solcher verstanden, wie er gem. DIN 53482, Punkt 8 oder auch VDE 0303 Teil 3 definiert ist. Beispielsweise haben die erfindungsgemäßen Elemente bevorzugt die Bedingungen der DIN 22100 - Betriebsmittel und Betriebsstoffe aus Kunststoffen zur Verwendung in Bergwerken unter Tage zu erfüllen. Auf den Inhalt der o.g. Deutschen Industrie-Norm wird hiermit vollinhaltlich bezug genommen.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand des in den nachfolgen­ den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert, auf das der Schutzumfang aber keineswegs einge­ schränkt ist. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Teil-Ansicht eines Kupplungszwischenrings gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung

Fig. 2 eine weitere schematisch dargestellte Teil-Ansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kupplungszwischenrings; und

Fig. 3 eine weitere schematisch dargestellte Teil-Ansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kupplungszwischenrings.

Die in den Fig. 1-3 dargestellten Kupplungszwischenringe, wie sie sich insbesondere für Klauenkupplungen eignen, werden bevorzugt im Bergbau u. dgl. bei Förderproblemen eingesetzt.

Dabei ist in Fig. 1 eine Ausgestaltung eines faserverstärkten Kupplungszwischenrings im Querschnitt dargestellt, wobei hier Polyurethan (Handelsname "Vulkollan") als Elastomer eingesetzt wird. Der hier eingesetzte Vulkollan-Type besitzt eine hohe Rückprallelastizität, einen sehr niedrigen Abriebverlust, einen extrem geringen Druckverformungsrest und eine hohe Thermostabilität.

Die Shore-Härte eines für diesen Anwendungszweck geeigneten Polyurethans (Handelsname: Vulkollan) beträgt zwischen 65 und 80 A, seine Reißfestigkeit etwa 50 bis 60 MPa und die Reißdehnung etwa 800. Die Rückprallelastizität beträgt um 60%.

Selbstverständlich können auch andere, entsprechende Kunststoffe, wie sie dem Fachmann geläufig sind, dieses Elastomer ersetzen. Bei der Ausführungsform der Fig. 1 enthält dieses Elastomer Fasern, die alle oder teilweise elektrisch leitend sind. Bevorzugt werden Stahlfasern eingesetzt, da diese günstige mechanische Eigenschaften aufweisen. Es ist aber auch möglich, kohlegefüllte Fasern, wie Polyacrylfasern od. dgl. einzusetzen.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform handelt es sich um ein Elastomer, das partikelförmiges leitfähiges Material, wie Kohle oder Metallpartikel, enthält, wodurch die Leitfähigkeit des Elastomeren verstärkt wird.

In Fig. 3 ist wiederum eine Ausführungsform dargestellt, die lediglich an der Oberfläche leitfähige Fasern aufweist, wodurch der Oberflächenwiderstand beeinflußt wird.

Es ist aber auch möglich, leitfähige Kunststoffe einzusetzen, die den erfindungsgemäßen Zweck auch erfüllen können, wobei die Auswahl der Materialien gemäß den Einsatzbedingungen und den ökonomischen Randbedingungen erfolgt.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen sowie der Zeichnung, auf deren Offenbarung interpretiert durch das Fachwissen des Fachmanns, ausdrücklich bezug genommen wird, so daß die Erfindung keineswegs auf die beispielhaft dargestellten Ausführungsformen beschränkt ist, sondern Abweichungen und Änderungen, wie sie dem Fachmann geläufig sind, durchgeführt werden können, ohne vom Schutzumfang abzuweichen.

Claims (8)

1. Elastisches Element, insbesondere Übertragungselement für Kupplungen, das im wesentlichen synthetische oder natürliche Elastomere aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Element ein leitfähiges Material aufweist.

2. Elastisches Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Elastomer leitfähig ist.

3. Elastisches Element nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es Fasern oder Fäden, auch in Form von Geflechten, Vliesen aufweist.

4. Elastisches Element nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Anteil der Fasern oder Fäden elektrisch leitfähig ist.

5. Elastisches Element nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die leitfähigen Fasern oder Fäden biegungsfähig und elastisch sind oder inelastisch sind.

6. Elastisches Element nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die leitfähigen Fasern Metall oder Kohlenstoff aufweisen.

7. Elastisches Element nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern und/oder Fäden unregelmäßig im elastischen Element verteilt sind.

8. Verwendung des elastischen Elementes nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche zur Vermeidung elektrostatischer Aufladung des Übertragungselements.