DE1051792B - Zusammengesetzte umlaufende Buerste mit mindestens zwei Buerstenelementen sowie Verfahren zum Herstellen einer derartigen Buerste - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf umlaufende Bürsten und insbesondere auf maschinell angetriebene rotierende Bürsten mit im allgemeinen sich radial erstrekkenden Borstenbüscheln in gedrehter Form aus Bürstenmaterial, welches in der Regel aus Draht besteht.

Bürsten mit diesen allgemeinen Merkmalen sind in dieser Art an sich bekannt; sie werden gewöhnlich für solche Zwecke wie Reinigung von Schweißstellen, ferner Entfernen von Zunder bei Metallerzeugnissen und zum Verrichten ähnlicher Arbeitsgänge dort verwendet, wo ein relativ rauhes Bürsten erwünscht ist.

Neuerdings hat sich der Bedarf an aus gedrehten Borstenbüscheln bestehenden Umlaufbürsten von relativ kleinem Durchmesser von beispielsweise etwa7,6 cm ergeben; es hat sich jedoch herausgestellt, daß die Herstellung einer kleinen Bürste dieser Art mit geeigneten Betriebseigenschaften äußerst schwierig ist. Insbesondere im Hinblick darauf, daß die Borstenbüschel des Bürstenmaterials von dem mittigen Träger oder der Nabe strahlenförmig ausgehen, sind ihre äußeren Enden in einem erheblichen Abstand getrennt voneinander räumlich angeordnet, wenn ihre inneren Enden an dem Träger als sich einander anschließend angebracht sind, wie es tunlich der Fall ist.

Die verwendete gebräuchliche Konstruktion besteht in der Regel aus einer ringförmigen Scheibe mit einer Reihe von an ihrer Außenperipherie befindlichen angrenzenden Durchbrechungen, durch welche die Büschel aus Bürstenmaterial hindurchgeführt und dann völlig umgebogen und an ihnen selbst zusammengewunden sind; es wurde gefunden, daß es nicht möglich ist, derartige Büschel an ihren Stützpunkten im wesentlichen dicht aneinander anzuordnen, um eine Bürstenfläche von gewünschter Dichtigkeit zu erzielen, indem hierbei eine nur etwa halb so dichte Bürstenfläche erreicht werden konnte. Während dieses Problem bei allen rotierenden Bürsten dieser allgemeinen bzw. Hauptbauart auftritt, spielt ein solches Problem bei Bürsten kleiner Abmessungen eine besonders große Rolle.

Die Erfindung betrifft in erster Linie eine Umlaufbürste mit Büscheln aus Borstenmaterial, das sich im allgemeinen radial davon erstreckt, indem eine dichtere Außenarbeitsperipherie oder -bürstenfläche gewährleistet wird, als es früher zu erreichen möglich war.

Ein anderer allgemeiner Lösungsgedanke nach der Erfindung besteht in der Schaffung einer solchen rotierenden Bürste, bei welcher das Bürstenmaterial in der gewünschten Lage gut abgestützt und festgehalten wird, um während des Betriebes bei hoher Geschwindigkeit fortdauernd das genaue Gleichgewicht zu gewährleisten.

Ein weiterer Erfindungsgegenstand besteht darin, eine solche neuartige Bürste von einem relativ ein-Zusammengesetzte umlaufende Bürste
mit mindestens zwei Bürstenelementen
sowie Verfahren zum Herstellen
einer derartigen Bürste

Anmelder:
The Osborn Manufacturing Company,
Cleveland, Ohio (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. R. K. Lübbecke, Patentanwalt,
Berlin-Zehlendorf, Neue Str. 6

Ruben Olof Peterson, University Heights, Ohio,
und Brooks Edward Nelson, Chagrin Falls, Ohio
(V. St. A.),
sind als Erfinder genannt worden

fachen und nicht kostspieligen, für eine direkte Montage auf einer Welle od. dgl. geeigneten Aufbau bzw. Zusammenbau zu schaffen.

Weitere Vorkehrungen nach der Erfindung sowie deren Vorteile gehen aus der nachstehenden Beschreibung hervor.

In den Zeichnungen sind beispielsweise Ausführungsformen nach der Erfindung wiedergegeben, und zwar zeigt

Fig. 1 eine Stirnansicht der erfindungsgemäßen Umlaufbürste mit einer teilweise abgebrochenen Endplatte, aus der bestimmte Einzelteile des inneren Aufbaues hervorgehen;

Fig. 2 einen Querschnitt nach Linie 2-2 der Fig. 1; Fig. 3 einen Querschnitt, der im allgemeinen ähnlich dem nach Fig. 2 ist, der jedoch eine abgewandelte Konstruktion wiedergibt, welche auf Bürsten von einem größeren Durchmesser angewandt werden kann, und

Fig. 4 einen Querschnitt ähnlich einem solchen nach Fig. 3 durch eine Ausführungsform, die eine etwas breitere Bürstenfläche ergibt.

Der erfindungsgemäße Bürstenaufbau besteht nach den Zeichnungen aus zwei gleichen entgegengesetzt angeordneten, in einer solchen Weise eingebauten und zusammen befestigten Bürstenelementen, daß sie bei der Entstehung einer Einzelbürsteneinheit zusammenarbeiten, welche eine erhöhte Bürstenbüscheldichtigkeit besitzt bzw. ergibt. Es sind ringförmige Blechscheiben 1 und 2 mit einer Mehrzahl von auf dem Umkreis angeordneten Durchbrechungen bzw. Löchern, etwa 3 und 4, vorgesehen, durch welche Büschel 5 und 6 aus (normalerweise aus Draht bestehenden) Borsten

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der Bürste jeweils durchgeführt, dann völlig, d. h. um 180° umgebogen und an ihnen zusammengedreht sind, um einen im allgemeinen radialen Verlauf zu ihnen einzunehmen. Derartige Scheiben werden dann — wie am besten aus Fig. 2 ersichtlich ist — zu Scha-Ien verformt, um eine Bürste von kleinstem Durchmesser und Büschel mit einem gewünschten schrägen Verlauf zu erhalten. Der Umkreis-Zwischenraum zwischen den Büscheln ist nicht besonders wirksam, und solche Büschel sind natürlich noch immer relativ weit voneinander getrennt.

Bei dem Aufbau nach der Erfindung ist eines der oben beschriebenen Elemente, etwa das Element 1, über ein inneres Rohrglied 7 mit den Bürstenbüscheln passend geschoben, die sich radial von dem mittigen Bereich eines solchen Rohrgliedes erstrecken. Auf das Rohrglied 7 ist ebenfalls eine dünne rohrförmige Blechplatte oder -scheibe 8, deren Außendurchmesser etwas größer als der der schalenförmigen Scheibe 1 ist und auf der entgegengesetzten Seite zur Scheibe 1 ein anderes schalenförmiges Bürstenelement 2 genau passend aufgesetzt. Auf die äußeren Endteile des rohrförmigen Gliedes 7 sind gewölbte Stirnplatten 9 und 10 ebenso genau passend aufgebracht, welche den inneren Aufbau bzw. Zusammenbau umfassen; jedes der Enden des rohrförmigen Gliedes 7 ist, wie veranschaulicht, darauf aufgestaucht, um die gesamte fest zusammengebaute Einheit zu sichern.

Die äußeren Umkreisteile der Stirnplatten 9 und 10 sind, etwa wie bei 11 und 12 gezeigt, zurückgebogen; diese zurückgebogenen Umkreisteile bzw. Flansche bilden einen ringförmigen Hals oder Kanal, aus welchem die Büschel des Borstenmaterials der Bürste vorstehen. Die Stirnplatten haben vorteilhaft im wesentlichen denselben Durchmesser wie die innere Platte oder Scheibe 8; verschiedene Elemente werden gewöhnlich unter einem hinreichenden Druck zusammengefügt, um die Büschel zu veranlassen, die Außenperipherie der Scheibe 8 einzukerben und ihr einen etwas gewellten Umriß zu verleihen. Wie am deutlichsten aus Fig. 1 hervorgeht, sind die Büschel eines Elementes zwischengelegt und wechseln sich mit den Büscheln des anderen Elementes ab, um eine Bürstenfläche von zweimal so großer Dichtigkeit zu ergeben, wie dieses normalerweise der Fall wäre. Die Büschel eines jeden Elementes sind etwas nach dem gegenüberliegenden Werkzeugende hin geneigt; eine solche natürliche Neigung ist jedoch durch die zwischengelegte Scheibe 8 genau begrenzt.

Man erkennt, daß dadurch ein neuartiges Bürsten- bzw. Reinigungswerkzeug geschaffen wurde, welches einen minimalen Durchmesser aufweisen und trotzdem stabil sowie mit einer hohen Büscheldichtigkeit hergestellt werden kann. Während die Erfindung bei Bürsten mit kleinem Durchmesser besonders nützlich ist, sei hervorgehoben, daß sie in gleicher oder ähnlicher Weise auf eine Bürste irgendeiner gewünschten Größe angewandt werden kann, um eine wirksame Steigerung in der Bürstenbüscheldichtigkeit zu erreichen. Ferner brauchen die Scheiben 1 und 2 nicht unbedingt, wie gezeigt, schalenförmig ausgebildet zu werden, obgleich diese Vorkehrung einen günstigen Weg zur Erreichung eines herabgesetzten Bürstendurchmessers und sowohl die erhöhte bauliche Festigkeit als auch die des Gehäuses der beiden Büschelsätze gewährleistet, um sie gegeneinander mit ihren Enden in dieselbe gemeinsame Ebene zu neigen.

Die fertige Einheit ist gut ausbalanciert und läßt sich auf einer Welle od. dgl. für eine Rotation mit hoher Betriebsgeschwindigkeit bequem aufmontieren.

Das Bürstenmaterial ist fest angebracht und abgestützt, und das Werkzeug zeichnet sich durch eine hohe Lebensdauer aus. Die leichte und einfache Herstellung machen das Werkzeug bzw. die Einrichtung relativ nicht kostspielig.

Gewünschtenfalls kann das rohrförmige Glied 7 natürlich in abweichender Gestalt, z. B. etwa sechseckig, ausgebildet oder es kann mit einem Innengewinde versehen werden, um eine getrennte Mutter zum Halten der Bürste in Betriebsstellung auf einer Welle einzusparen. Es ist erwünscht, daß das rohrförmige Glied 7 sehr dicht in das Innere der anderen Elemente eingepaßt ist, um eine relative Drehung oder ähnliches eines solchen Gliedes mit einem vorzugsweise nicht rundem Umriß zu verhindern. Bei einigen Ausführungsformen kann natürlich vorgezogen werden, an Stelle des rohrförmigen Gliedes einen Schaft oder Kern aus vollem Material vorzusehen.

Die in Fig. 3 der Zeichnungen veranschaulichte Bauart stellt eine im allgemeinen gleichartige Ausführungsform dar, welche die vorstehend erörterten Maßnahmen vorteilhaft auf Bürsten von gewünschtenfalls größeren Durchmessern anzuwenden gestattet. Bei dieser Abart sind zwei flache ringförmige Blechscheiben 13 und 14 auf eine rohrförmige Nabe 15 aufgesetzt; diese Blechscheiben weisen die gleiche Anzahl von dicht in Abständen auf der Peripherie angeordneten öffnungen auf, durch welche die Bündel 16 und 17 aus Borstenmaterial hindurchgeführt und an diesen, wie vorstehend erläutert wurde, gedreht sind. Zwischen derartigen Scheiben 13 und 14 ist eine ringförmige, relativ dünne Blechscheibe 18 eingelegt, die ebenfalls auf die Rohrnabe 15 mit Abstandsscheiben 19 und 20 aufgesetzt ist, die zwischen der Scheibe 18 und zwei Büschellagerscheiben 13 und 14 eingefügt sind. Auf die Rohrnabe werden dann genau passende, aus Blech bestehende Stirnplatten 21 und 22 aufgesetzt, um sich gegen die äußeren Seiten der Scheiben 13 und 14 abzustützen und die inneren Endteile von Büscheln 16 und 17 zu umschließen; diese Stirnplatten 21 und 22 sind bei 23 und 24 ausgebaucht, um solche inneren Endteile der verdrillten Büschel zu umfassen und dann bei 25 abschüssig einzuhalten bzw. zuzuziehen, damit dort ein verengter Hals entsteht, durch den die Büschel im allgemeinen radial hervorstehen. Solche Stirnplatten besitzen im wesentlichen denselben Durchmesser wie die Innenscheibe 18. Die Enden der Rohrnabe 15 sind bei 26 und 27 angestaucht, um den gesamten Aufbau bzw. Zusammenbau fest zusammenzuhalten.

Wenn die einzelnen Bestandteile auf diese Weise zusammengebaut sind, wird der Druck auf gedrehte Büschel normalerweise wohl ausreichen, um den äußeren Umkreisrandteil der Scheibe 18 annähernd zu einer Welle oder zu einem gewellten Profil zu deformieren; diese Maßnahme hilft die Büschel in ihrer Lage zu halten und sorgt dafür, daß sie während des Betriebes in der genau ausgerichteten Stellung verbleiben. Die Scheibe 18 lenkt die Büschel in eine im allgemeinen nach außen radial gerichtete Richtung ab, um die gewünschte dichte Bürstenfläche zu gewährleisten; die Büschel 16 der Scheibe 13 wechseln mit den Büscheln 17 der Scheibe 14 ab.

Bei der in Fig. 4 veranschaulichten Ausführungsform besitzt eine rotierende Bürste mit Büscheln in gedrehter Form eine etwas breitere Bürstenfläche. Auf der Rohrnabe 31 sind drei ringförmige Metallscheiben 28, 29 und 30 mit dicht zwischen denselben zwischengefügten ringförmigen Blechscheiben 32 und 33 dicht passend aufgesetzt. Die Scheiben 28,29 und 30 besitzen denselben Durchmesser; die dazwischenliegen-

Claims (4)

den Scheiben 32 und 33 haben einen etwas größeren, und zwar im wesentlichen denselben Durchmesser wie Blechendplatten 34 und 35. Zwischen solchen Scheiben sind Abstandsscheiben 36, 37, 38 und 39 zwischengefügt, um ihre inneren Umkreisteile dort, wo sie auf die Nabe 31 aufgesetzt sind, nahezu um denselben Betrag auseinanderzuhalten, damit solche Scheiben an ihren äußeren Peripherien durch die Stärke des Borstenmaterials der Bürste im Abstand voneinander gehalten werden können. Die Büschel der mittleren Scheibe 29 erstrecken sich in radialer Richtung, während die Büschel 41 und 43 der äußeren Scheiben 28 und 30 aufeinander zu, auf die dazwischenliegenden, aufeinanderfolgenden Büschel 40, geneigt sind. Die äußeren Umkreisrandteile der *5 Scheiben 32 und 33 können durch den auf die zusammengebauten Bürstenelemente zugleich ausgeübten Druck etwas deformiert werden, um auf diese Weise mehr oder weniger mit den Büscheln übereinstimmende, wellenförmige oder gewellte Ränder zu bilden, welche dazu beitragen, daß die Büschel in ihrer Lage und Richtung gehalten werden. Im Hinblick darauf, daß die Büschel 41 und 42 jeder Außenreihe zwischen den sich radial erstreckenden Büscheln 40 eingeschoben sind, sind sie nicht nur durch die dünnen Blechscheiben 32 und 33 radial nach außen abgelenkt, sondern werden selbst auch paarweise getragen. Bei jeder der veranschaulichten Bauarten stützen sich die Endplatten gegen solche Büschel in einer Art ab, die normalerweise das Bestreben hat, die letztgenannten aus einer Querebene, senkrecht zur Bürstenachse (d. h. besser gesagt gleich einer Schalenbürste), in eine schräge Lage zu überführen; die Büschel werden jedoch von den zwischengefügten Scheiben bzw. der eingeschobenen Scheibe, welche jenseits der äußeren Umkreise der büscheltragenden Scheiben verlaufen bzw. verläuft, in die gewünschten, etwas geneigten, jedoch im wesentlichen radialen Lagen abgelenkt, damit eine Umkreisbürstenfläche der maximal möglichen Dichtigkeit gebildet wird. Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 sind die Büschel der äußeren Umkreisgruppen natürlich im gewissen Grade in den Zwischenräumen zwischen den Büscheln 40 der mittleren Gruppen gegeneinander verspannt bzw. ausgespreizt. Die durch die erfindungsgemäße Bauart entstehende dichtere Bürstenfläche gestattet, eine erheblich größere nützliche Arbeit in derselben Zeitperiode zu verrichten und verlängert die Lebensdauer der Bürste, weil die Bürstenbüschel einander besser tragen und der schädlichen Erschütterung sowie der Deformation unter den rauhen Betriebsbedingungen nicht unterworfen sind. Die äußeren Umkreisränder der Stirnplatten sind im wesentlichen dicht getrennt angeordnet, um die Büschel in ihren relativen Lagen, wie oben erörtert wurde, zu halten. Patentansprüche:

1. Zusammengesetzte umlaufende Bürste mit mindestens zwei auf einer Nabe angeordneten rotierenden Bürstenelementen und von der Nabe aus radial nach außen verlaufenden Büscheln aus Borstenmaterial, dadurch gekennzeichnet, daß zum gegenseitigen Anlegen des Borstenmaterials (5, 6 bzw. 16, 17 bzw. 40, 41, 42) jedes Elements (1, 2 bzw. 13, 14 bzw. 28, 29, 30) Bauteile (9,10,11,12 bzw. 21, 22, 23, 24, 25 bzw. 34, 35) und zwischen den inneren Teilen des Borstenmaterials (5, 6 bzw.

16, 17 bzw. 40, 41, 42) der jeweiligen Elemente (1 und 2 bzw. 13, 14 bzw. 28, 29, 30) Zwischenglieder (8 bzw. 18 bzw. 32, 33) vorgesehen sind, wobei die freien Teile des Borstenmaterials (5, 6 bzw. 16,17 bzw. 40, 41,42) der Elemente (1,2 bzw. 13,14 bzw. 28,29, 30) abwechselnd nebeneinander gelegt und Vorrichtungen zum Befestigen der Elemente auf der Nabe (7 bzw. 15 bzw. 31) vorhanden sind.

2. Umlaufbürste nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente (1 und 2) auf ihrem Umfang Öffnungen (3 und 4) aufweisen, durch welche das Borstenmaterial (5 und 6) hindurchgeht, die Elemente aus dicht schließenden, anliegenden, schalenförmigen Scheiben (1 und 2) bestehen, deren konkave Flächen voneinander abgekehrt angeordnet und die jeweiligen Umkreisränder (11 und 12) der gleichen schalenartigen, ringförmigen Stirnplatten (9 und 10) zurückgebogen sind, so daß ihre Innenflächen das Borstenmaterial (5 und 6) berühren und es an den entsprechenden Punkten an den Außenflächen des Zwischengliedes (8) sichern.

3. Umlaufbürste nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Borstentrag- bzw. aufnahmeelemente aus mindestens zwei denselben Durchmesser besitzenden, dicht axial anliegenden, jeweils paarweise einen Zwischenraum einschließenden, flachen Scheiben (13,14 bzw. 28, 29, 30) mit einer gleichen Anzahl von gedrehten Büscheln aus Bürstenmaterial (16,17 bzw. 40, 41, 42) bestehen, die in den an dem Umkreis angeordneten periphären Öffnungen befestigt sind, und die Stirnglieder (21, 22, 34, 35) die Büschel halten und tragen und zwischen den Bürstenhaltescheiben (13, 14 bzw. 28, 29, 30) eine dünne Scheibe (18) oder Scheiben (32, 33) von größerem Durchmesser als dem der Bürstenhaltescheiben eingesetzt sind.

4. Verfahren zum Herstellen einer in den Ansprüchen 1 bis 3 angegebenen zusammengesetzten, umlaufenden Bürste, die aus mindestens zwei rotierenden Bürstenelementen besteht, welche auf einer Nabe befestigt sind und aus Borstenmaterial bestehende Büschel enthalten, die sich radial nach außen von der Nabe aus erstrecken, dadurch gekennzeichnet, daß eine gleiche Anzahl von dicht in Abständen angeordneten gedrehten Büscheln aus Drahtborsten an dem äußeren Randteil eines jeden Elements (1, 2 bzw. 13, 14 bzw. 28, 29, 30) gebildet wird, welche die Scheiben auf einer rohrförmigen Nabe (7 bzw. 15 bzw. 31) mittels einer dünnen, zwischen jedem Scheibenpaar eingefügten Blechscheibe (8 bzw. 18 bzw. 32, 33) zusammenfügen, derart, daß die Büschel einer jeden Scheibe und die auf der Nabe (7 bzw. 15 bzw. 31) angebrachten schalenförmigen Stirnplatten (9,10 bzw. 21, 22 bzw. 34, 35) mit ihren äußeren Umkreis-Randteilen dieBüschel fassen, sie an der zwischengefügten Scheibe oder den zwischengefügten Scheiben tragen und zugleich den Zusammenbau durch das Anflanschen der beiden Enden der Rohrnabe (7 bzw. 15 bzw. 31) über jeder der Innenperipherien der Stirnplatten (9, 10 bzw. 21, 22 bzw. 34, 35) festhalten.

In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschriften Nr. 2 740 148, 2 744 277.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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