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Kunststoffrollen mit Innenbelüftung halten erhöhter Belastung stand

14.09.2009
Kunststoffrollen zeigen Schwächen bei hohen Drehzahlen unter Belastung. Bei diesen Bedingungen besteht wegen der hohen Walkarbeit die Gefahr der Kunststoffüberhitzung und -zerstörung. Die Faigle Kunststoffe GmbH sieht die Lösung daher in einer Innenbelüftung zur Bauteilkühlung.

Aus diesem Grunde hat der österreichische Halbzeug- und Bauteilhersteller aus Hard innenbelüftete Rollen am Markt eingeführt. Das Anwendungsspektrum von Tragrollen aus Kunststoff ist breit gestreut. Man findet sie zum Beispiel in Kaufhäusern, Bahnhöfen, Flughäfen. In der Industrie haben sie sich unter anderem in Förder-, in Fertigungs- und Montageanlagen etabliert. So spezifisch dort deren Belastung ist, so unterschiedlich sind die konstruktiven Varianten.

Thermische Überlastung eines Bauteils werden zeitberzögert sichtbar

Ein Ergebnis dieser Analyse sind Rollen, die aus zwei Kunststoffen hergestellt werden. Dadurch lässt sich einerseits eine hohe Tragkraft, andererseits eine bestmögliche Laufruhe erreichen. So hat Faigle Rollen mit Innenkörpern aus glasfaserverstärktem Polyamid und äußeren, geräuschdämpfenden Laufflächen aus weichem Polyurethan im Programm. Unter Belastung wird die bodenberührende Lauffläche etwas zusammengedrückt. Es entsteht eine Abplattung, die bei Rotation der Rolle um diese herum wandert. Die dabei verrichtete Walkarbeit wird in Wärme umgewandelt. Der Lauffläche aus Kunststoff erwärmt sich.

Je schneller sich die Rolle dreht, umso stärker ist die Erwärmung. Daraus ergibt sich laut Faigle das Dilemma, dass weichere Kunststoffe zwar Vibrationen und Geräusche besser dämpfen, doch einer stärkeren Erwärmung ausgesetzt sind. Wird diese Wärme nicht mehr abgeführt, steigt die Gefahr der Überhitzung und der Rollenzerstörung.

Weil die Erwärmung im Rolleninneren beginnt, ist eine thermische Überlastung des Bauteils in der Regel erst mit Zeitverzögerung sichtbar: durch Blasenbildung oder Aufplatzen der Lauffläche. In dieser Phase hat die Überhitzung die Rolle bereits zerstört.

Innenbelüftung wirkt der Überhitzung entgegen

Eine Innenbelüftung wirkt der Überhitzung entgegen. Vom Prinzip her funktioniert sie wie ein Radialventilator: Die kühlende Luft wird durch einen Bohrungskranz bei der Nabe angesaugt und durch Kanäle im Inneren der Rolle radial nach außen in Richtung der Lauffläche gefördert. In der Mitte der Lauffläche verläuft eine Nut um die Rolle herum. In dieser Nut mitten im Laufflächenkörper münden die Kühlluftkanäle.

Bei konstanten Drehzahlen weichere Kunststoffe für die Laufflächen verwendbar

Aus Testläufen in simulierter rauer Umgebung – so der Hersteller – resultierten zielführende Erkenntnisse für Anwendungen in der Praxis: Bei höheren Drehzahlen können Rollen mit demselben Laufflächenwerkstoff verwendet werden. Bleiben die Drehzahlen jedoch gleich, besteht die Möglichkeit, weichere Kunststoffe für die Laufflächen zu verwenden.

Das Kühlungsprinzip ermöglicht eine Reihe konstruktiver Ausführungen. Weil Kunststoffe schlechte Wärmeleiter sind, ist jedoch darauf zu achten, dass die Kühlluft möglichst nahe am Entstehungsort der Wärme geführt wird, also in den Laufflächenkörper. So lässt sich bei einem entsprechenden Gegenlaufpartner statt der Nut ein Kranz von Bohrungen oder Schlitzen in die Lauffläche einarbeiten.

Josef-Martin Kraus | MM MaschinenMarkt
Weitere Informationen:
http://www.maschinenmarkt.vogel.de/themenkanaele/konstruktion/konstruktionselemente/articles/229460/

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