Verstärkte Schleifscheibe Die vorliegende Erfindung betrifft eine verstärkte Schleifscheibe aus einem Schleifmaterialkörper mit einem darin eingebetteten Verstärkungsnetzwerk, wel ches eine Anzahl sich von einer konzentrisch zum Aussenumfang der Schleifscheibe .angeordneten inneren ringförmigen Begrenzung nach aussen erstreckende Ver stärkungselemente aufweist.
Verstärkte Schleifscheiben werden vorzugsweise für grobe Schleifarbeiten eingesetzt, z. B. zum Putzschlei fen, Vorschleifen von Stahl oder dergleichen. Bei sol chen Schleifarbeiten werden die Schleifscheiben mit verhältnismässig hoher Geschwindigkeit betrieben, und für gewöhnlich finden dabei keinerlei zusätzliche Kühl flüssigkeiten Verwendung.
Infolge der verhältnismässig grossen Abmessungen derartiger Schleifscheiben und der an sie gestellten ausserordentlich hohen Anforderungen besteht für das im Bereich der Schleifmaschine arbei tende Bedienungspersonal stets die Gefahr einer Ver letzung, oder aber es kann die Schleifmaschine selbst infolge eines Brechens oder Reissens derartiger Schleif scheiben beschädigt werden. Meist macht sich das Nach lassen der Festigkeit derartiger Schleifscheiben zunächst einmal dadurch bemerkbar, dass sich eine Reihe von radial verlaufenden Rissen bildet, die vom Aussenum fang der Scheibe nach innen verlaufen.
Die Folge dieser Rissbildung ist naturgemäss eine wesentliche Vermin derung der Festigkeit und der Beanspruchsfähigkeit des Schleifkörpers. Es war deshalb bislang üblich, derartige Schleifscheiben unmittelbar nach dem Auftre ten solcher radialer Risse und Sprünge wegzuwerfen, obwohl mit in einem derartigen Zustand befindlichen Schleifscheiben durchaus noch eine Zeitlang zur Zu friedenheit hätte weitergearbeitet werden können.
Trotz dieser Vorsichtsmassnahmen kam es jedoch immer wie der vor, dass solche Schleifscheiben brachen, was in manchen Fällen ernsthafte Verletzungen des Bedienungs personals und häufig auch nicht unerhebliche Beschä digungen der Schleifmaschine zur Folge hatte.
Um nun die Festigkeit derartiger Schleifscheiben zu erhöhen und die Gefahr eines Reissens zu ver- mindern, wurden bereits zahlreiche Verbesserungsvor schläge gemacht. So wurde in diesem Zusammenhang beispielsweise vorgeschlagen, Metallringe, Gewebe der verschiedensten Zusammensetzung, wahllos angeordnete Textil- und Glasfasern sowie unter der Bezeichnung Metallwolle bekannte, kurze Metallfasern in das Schleifscheibenmaterial einzubetten, um die Festigkeit der Schleifscheibe zu erhöhen.
Fast durchwegs war es dabei jedoch so, dass die bisher in Schleifscheiben zur Verwendung gebrachten Verstärkungselemente stets in einem beträchtlichen Abstand von der Aussenumfangs fläche der Scheibe angeordnet waren, um zu verhindern, dass diese Elemente aus der Schleiffläche heraustreten und so deren Schleifwirkung beeinträchtigen.
So sind beispielsweise bei Verwendung von Ver stärkungsringen diese Ringe typischerweise im Bereich der Befestigungsbohrung oder Welle der Schleifscheibe angeordnet, während der restliche, radial dazu liegende Teil der Scheibe unverstärkt bleibt.
Die Folge davon ist, dass in der Scheibe radiale Sprünge und Risse ent stehen, die sich immer weiter radial nach innen ver längern, bis sie etwa den Bereich der äussersten Stellen des Verstärkungsnetzwerkes erreichen; von dort aus verlängern sie sich dann tangential weiter um die Schleif scheibe herum, bis sich schliesslich der äussere nicht verstärkte Teil der Schleifscheibe in einz-;lnen Segmen ten ablöst und im Betrieb abspringt.
Die dadurch ent stehende Unsymmetrie hat unangenehme Schwingungs erscheinungen zur Folge, die wiederum zu einer Be schädigung der Schleifmaschine führen, ganz abgesehen davon, dass sich schliesslich auch die übrigen Teile des Schleifscheibenmaterials voneinander lösen.
Der Erfindung liegt dementsprechend die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Schleifscheibe mit einem darin eingearbeiteten verbesserten Verstärkungsnetzwerk zu schaffen.
Die erfindungsgemässe verstärkte Schleifscheibe zeichnet sich dadurch aus, dass die Verstärkungselemente aus hochwertigem Stahldraht oder aus Glasfasersträngen oder aus miteinander verwobenen Kombinationen der selben bestehen.
Die Erfindung wird nachstehende anhand einiger Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeich nungen näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine typische verstärkte Vorschleifscheibe in perspektivischer Darstellung, Fig. 2 eine Seitenansicht einer Schleifscheibe mit einer Ausführungsform eines Verstärkungsnetzwerkes, teilweise im Schnitt, Fig. 3 eine Seitenansicht einer Schleifscheibe mit einer anderen Ausführungsform des Verstärkungsnetz werkes, ebenfalls teilweise im Schnitt, Fig. 4 eine Seitenansicht einer Schleifscheibe mit einer weiteren Ausführungsform des Verstärkungsnetz werkes, ebenfalls teilweise im Schnitt,
Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie 5-5 der Fig. 4, Fig. 6 eine Teilperspektivansicht eines inneren ring förmigen Elementes mit daran befestigten, gegen den Scheibenumfang verlaufenden Verstärkungselementen, Fig. 7 eine perspektivische Teilansicht eines Ver stärkungsringes, welcher anstelle des aus einem festen Stab gebildeten Verstärkungsringes der Fig. 2 und 3 aus einer Vielzahl von aus einem hochwertigen getem- perten Stahldraht gebildeten Schleifen besteht, in ver grössertem Massstab,
Fig. 8 eine Seitenansicht einer Schleifscheibe mit einem Verstärkungsnetzwerk, bei dem sich überlappende, im wesentlichen in der Rotationsebene liegende Ver stärkungsschlaufen mit dem Verstärkungsring verwoben und mechanisch an diesem verankert sind, teilweise im Schnitt, Fig. 9 eine Ausführungsform in einem Schnitt ent sprechend der Linie 11-11 der Fig. 8, mit zwei Netz werken mit spiralförmig gewundenen Schlaufen, Fig. 10 eine Seitenansicht einer Schleifscheibe gemäss einer weiteren Ausführungsform, bei der ein Verstär kungsnetzwerk mit spiralförmig gewundenen Schlaufen Verwendung findet,
die im wesentlichen parallel zur Welle der Schleifscheibe angeordnet und an einem um die Bohrung der Schleifscheibe gelegten Verstärkungs ring mechanisch verankert sind, Fig. 11 einen Schnitt nach der Linie 13-13 der Fig. 10, Fig. 12 bis 15 Teilperspektivansichten typischer Drahtausbildungen, wie sie für die Verstärkungselemente der Netzwerke Verwendung finden, mit über die Länge derselben vorgesehenen Oberflächenunregelmässigkeiten, deren Zweck es ist, die Verstärkungseinlage fester in dem Schleifwerkstoff zu verankern, in den sie einge bettet werden soll, Fig. 16 eine Draufsicht auf ein Verstärkungsnetz in einer eine geometrische Dreiecksunterteilung aufwei senden Ausführung,
welches zusätzlich mit einem oder mehreren Verstärkungsnetzwerken nach Fig. 2 bis 11 verwendet werden kann, Fig. 17 eine Draufsicht auf ein anderes zusätzlich verwendbares mit geometrischer Dreiecksunterteilung, bei dem jedoch die Zahl der Scheitelpunkte kleiner ist als bei dem in Fig. 16 gezeigten Netzwerk, Fig. 18 eine schematische Draufsicht auf eine an dere Ausführungsform des in Fig. 16 gezeigten zu sätzlich verwendbaren Verstärkungsnetzes, das aus einem Dreiecksgebilde der in Fig.16 gezeigten Art und aus zwei Dreiecksmustern der in Fig. 17 gezeigten Art besteht,
Fig. 19 eine schematische Draufsicht auf eine wei tere Ausführungsform eines zusätzlich verwendbar, -n Verstärkungsnetzes mit geometrischer Dreiecksuntertei lung, aus der der Verlauf der Versteifungselemente bei einem kleineren Durchmesser der Mittelbohrung her vorgeht, Fig. 20 eine Teilperspektivansicht eines aus ver schiedenen Bestandteilen zusammengesetzten geflochte nen Kabels, bei dem kontinuierliche Glasfaserstränge mit kontinuierlichen hochwertigen getemperten Stahl drähten verflochten sind, teilweise im Schnitt,
Fig. 21 eine perspektivische Darstellung einer zur Herstellung eines Verstärkungsnetzwerkes der in Fig. 2 gezeigten Art verwendeten Vorrichtung, mit deren Hilfe auch die Einbettung in das Harzbindemittel erfolgt, Fig. 22 eine Draufsicht auf eine typische Aufspann- vorrichtung mit Bolzen, mit deren Hilfe ein Verstär kungsnetz von der in Fig. 16 gezeigten Art hergestellt werden kann, Fig. 23 eine Perspektivansicht zweier unterschied lich ausgebildeter Verstärkungsnetzwerke,
die im Ab stand voneinander parallel zueinander liegen und in ein und derselben Schleifscheibenkörper eingebettet wer den; Fig. 24 einen Schnitt durch eine Formanordnung zur Herstellung einer erfindungsgemässen verstärkten Schleifscheibe, aus der auch ersichtlich ist, wie das Verstärkungsnetzwerk in diese Form eingebracht ist und Fig. 25 einen Schnitt durch die in Fig. 24 gezeigte Formanordnung, aus der weiter hervorgeht, wie die Schleifkörner, das Verstärkungsnetzwerk und das Bin demittelgemisch vor der Anlegung eines Vakuums an der Unterseite der Form zueinander liegen.
Die Fig. 1 bis 15 zeigen eine Reihe wahlweiser Ausführungsformen von Verstärkungsnetzwerken, die entweder einzeln oder aber auch in einer Mehrzahl von Schichten parallel und im Abstand voneinander in eine Schleifscheibe eingebettet werden können, um deren Festigkeit ganz wesentlich zu erhöhen.
Die Fig. 1 zeigt eine typische Hochleistungsschleif- scheibe 30 mit einer zylindrischen Aussenfläche 32, welche die eigentliche Schleiffläche darstellt. Des wei teren weist die Schleifscheibe eine Mittelbohrung 34 (Fig. 2) auf, die axial durch die Mitte der Scheibe hindurchgeführt ist und zur Aufnahme einer Welle 36 dient, welche ihrerseits zur drehbaren Halterung der Scheibe mit entsprechenden Klemmflanschen 38 ver sehen ist. Die Klemmflansche 38 übergreifen die Seiten flächen der Scheibe 30 meist derart, dass sie von der Mittelbohrung 34 bis zu einer Höhe verlaufen, die etwa ein Drittel der radialen Höhe der Schleifscheibe beträgt.
Mit dem Begriff der radialen Höhe ist hier der entlang eines Radius zwischen der Oberfläche der Mittel bohrung und der Umfangsfläche der Scheibe gemessene Abstand gemeint.
Der zwischen der Mittelbohrung und einer radial nach aussen konzentrisch dazu etwa auf einem Drittel der radialen Höhe der Schleifscheibe befindliche Be reich der Schleifscheibe ist derjenige Bereich, in dem das Schleifscheibenmaterial infolge der durch die auf die Aussenumfangsbereiche der Schleifscheibe einwir- kende Zentrifugalkraft ausgeübte, nach aussen gerich@ tote radiale Kraft am meisten beansprucht wird.
In die Schleifscheibe ist deshalb ein kreisförmiges Ver stärkungselement, beispielsweise ein in Fig. 2 gezeigter Ring 40, konzentrisch zur Bohrung 34 eingebettet; der Durchmesser dieses Ringes liegt dabei zwischen dem jenigen der etwa auf einem Drittel der radialen Höhe der Schleifscheibe, von der Bohrung nach auswärts gemessen, liegenden angenommenen Zylinderfläche und demjenigen der Mittelbohrung.
Die Belastungen, denen das Schleifscheibenmaterial bei hohen Umdrehungsgeschwindigkeiten ausgesetzt ist, wirken jedoch nicht nur in radialer Richtung, sondern schliessen auch eine tangential wirkende Komponente mit ein; diese letztere ergibt sich unter der Einwirkung der auf die Schleifscheibe wirkenden Zentrifugalkräfte.
Zwar steht der innere, an der Mittelbohrung befind liche Bereich der Schleifscheibe unter der Wirkung einer Belastung, die fast ausschliesslich radial ist, jedoch greift mit grösser werdender Entfernung von der Mittelboh rung die resultierende Belastung in einem immer stär keren Grade auch tangential an, und zwar in zuneh mendem Masse bis zur Aussenumfangsfläche der Schleif scheibe, an der die Belastungen ausschliesslich in tan- gentialer Richtung wirken.
Dieser Belastungsgradient ist schematisch in Fig. 3 gezeigt, in der ein mit 42 angegebener Radius einer auf das Schleifscheibenma- terial einwirkenden, ausschliesslich radialen Kraft ent spricht.
Es ist festzustellen, dass im inneren, dem kreis förmigen Verstärkungselement benachbart liegenden Be reich der Schleifscheibe eine im wesentlichen ausschliess lich radiale Belastung vorliegt, dass jedoch, je weiter man auf dem Radius 42 nach aussen kommt, die Rich tung der sich ergebenden Belastung entlang der mit 44 bezeichneten Belastungslinien verläuft, die in einer bogenförmigen, im wesentlichen parabolischen Krüm mung nach aussen verlaufen und schliesslich am Umfang der Schleifscheibe tangieren, woraus sich erkennen lässt, dass hier ausschliesslich tangentiale Belastungen vorlie gen.
Die Grösse der durch diese Kennlinien dargestellten Belastungen richtet sich dabei jeweils nach dem Durch messer der Mittelbohrung 34, dem Aussendurchmesser der Schleifscheibe, dem spezifischen Gewicht bzw. der Dichte des die Schleifscheibe bildenden Schleifmaterials und nach der Umdrehungsgeschwindigkeit der Schleif scheibe, die sich entweder durch Angabe der Umdre hungszahl pro Minute oder aber in der üblichen Weise durch Angabe der Aussenumfangsgeschwindigkeit, aus gedrückt durch pro Minute zurückgelegten Oberflä cheneinheiten des Aussenumfangs, angeben lässt.
Infolge der durch das kreisförmige Verstärkungs element, beispielsweise den in Fig. 2 gezeigten Ring 40, gegebenen Verstärkung ist der innerhalb dieses Ringes liegende Teil der Schleifscheibe im wesentlichen einer ausschliesslich tangentialen Belastung ausgesetzt, wäh rend die ausserhalb des Ringes zur Wirkung gelangenden Belastungen im wesentlichen rein radialer Art sind.
Um nun auch den radial ausserhalb des Ringes 40 liegenden kreisförmigen Bereich der Schleifscheibe zu verstärken, weisen die Verstärkungsnetzwerke entweder ein kontinuierliches Verstärkungselement oder eine Viel zahl von Verstärkungselementen auf, die im wesentli chen radial verlaufend in dem in Rede stehenden kreis förmigen Bereich angeordnet sind und mechanisch mit dem kreisförmigen Verstärkungselement verbunden und an diesem verankert werden können; diese weiteren Verstärkungselemente verlaufen dabei radial vom kreis förmigen Verstärkungselement nach aussen bis etwa zur Umfangsfläche der Schleifscheibe.
In jedem Falle ver laufen jedoch die Verstärkungselemente so weit, dass ihre Enden infolge der allmählichen Abnutzung der Aussenumfangsfläche 32 der Schleifscheibe 30 an der Schleiffläche nach aussen durchtreten. Es hat sich näm lich gezeigt, dass, obwohl diese Verstärkungselemente an der Schleiffläche der Schleifscheibe frei hervortreten, durch entsprechende Ausbildung und Anordnung dieser Elemente erreicht werden kann, dass die Schleifwirkung der Schleifscheibe dadurch im wesentlichen nicht be einträchtigt wird.
Sowohl die kreisförmigen Verstärkungselemente als auch die im ringförmigen Randbereich der Schleif scheibe angeordneten anderen Verstärkungselemente können aus hochwertigen Stahlstäben und -drähten, aus einem Glasfaserstrang oder -kabel, bestehend aus einer Vielzahl von wiederum aus einer Vielzahl von dünnen kontinuierlichen Glasfäden gebildeten, mitein ander verwobenen Glasfasergespinsten oder aber auch aus einer Kombination von miteinander verflochtenen Glasfasersträngen und Draht bestehen.
In ähnlicher Weise können auch Stahlstäbe oder -drähte oder aber eine verflochtene Kombination derartiger Stäbe oder Drähte und Glasfaserstränge oder Schnüre zur Her stellung der in den Fig. 16 bis 19 dargestellten Ver stärkungsnetzwerke verwendet werden, die in Form eines jeweils in zahlreiche Dreiecke unterteilten geo metrischen Musters ausgeführt sind.
Grösse und Anzahl der kreisförmigen Elemente so wie der anderen in eine Schleifscheibe einzubettenden Verstärkungselemente und auch die Anzahl der in der Schleifmasse einer Schleifscheibe einzubettenden Ver stärkungsnetzwerke richtet sich einerseits jeweils nach dem Werkstoff, aus dem die einzelnen Verstärkungs elemente und die kreisförmigen Elemente bestehen, und hängt anderseits auch von den Eigenschaften des zu verstärkenden Schleifmaterials ab; ausserdem muss in diesem Zusammenhang auch berücksichtigt werden, wie hoch die Betriebsgeschwindigkeit einer derartigen Schleifscheibe liegen soll.
Zur näheren Bestimmung einer angemessenen Verstärkung für eine Schleifscheibe ge gebener Zusammensetzung, Grösse und Betriebsdreh zahl sei nachstehend noch beispielsweise eine entspre chende mathematische Analyse aufgestellt.
Das im Bereich der Schleifscheibenwelle radial von dieser nach aussen liegende Verstärkungselement, das von der Mittelbohrung in einem Abstand liegen kann, der bis zu einem Drittel der radialen Tiefe der Schleif scheibe beträgt, kann aus einem aus hochwertigem Stahl hergestellten Stab bestehen, dessen Enden bei spielsweise durch Schweissen starr miteinander verbun den sind. Es hat sich gezeigt, dass aus einem verhältnis mässig weichen Stoff hergestellte Ringe, wie sie her kömmlicherweise zur Verstärkung von Schleifscheiben verwendet werden, eine Zugfestigkeit bis zu annähernd 4920 kp/cm2 besitzen.
Werden derartige aus verhält nismässig weichem Stahl bestehende Ringe verwendet, so wird eine ausserordentlich grosse Anzahl derartiger Ringe benötigt. Um nun eine zufriedenstellende Ver stärkung der in Rede stehenden Schleifscheiben zu er zielen, mit deren Hilfe ermöglicht wird, Umfangsge- schwsndngkeiten bis zu 7320 m pro Minute zu erreichen., müssen ganz hochwertige Stähle mit einer maximalen Festigkeit von mindestens etwa 14100 kp/cm2 ver wendet werden.
Nun können zwar aus derartigem hoch wertigem Stahl bestehende Stäbe ohne weiteres zur Bildung der kreisförmigen Verstärkungselemente ver wendet werden, jedoch hat es sich gezeigt, dass beim Verschweissen der aneinanderstossenden Enden des den Ring bildenden Stahlbandes keine. ausreichend feste Verbindung erzielt wird, deren Festigkeit etwa derjeni gen der übrigen Ringteile entspricht; aus diesem Grunde wird bei Verwendung von Stahl für das kreisförmige Verstärkungselement vorzugsweise derart vorgegangen, dass anstelle eines einstückig ausgebildeten Ringes eine aus einer Vielzahl von Einzeldrähten 46 bestehende Spirale 45 entsprechend der Darstellung der Fig. 7 verwendet wird.
In diesem Falle ist es nämlich möglich, hartgezogene ölgetemperte Stahldrähte mit einer Zug festigkeit von mindestens 14100 kp/cm2 beliebig oft umeinanderzuwickeln, um auf diese Weise die erfor derliche Festigkeit zu erzielen. Die Enden des diese Spirale bildenden Drahtes können dann beliebig me chanisch miteinander verbunden werden, so dass ein Ring entsteht, der im wesentlichen über seine gesamte Länge ein und dieselbe Zugfestigkeit besitzt.
Für die im Randbereich der Schleifscheibe unter zubringenden Verstärkungselemente, die dann im Laufe der Zeit auch an der eigentlichen Schleiffläche der Scheibe hervortreten, können ebenfalls Stahldrähte von der Art verwendet werden, wie sie zur Herstellung der in Fig. 7 veranschaulichten Anordnung Verwendung finden. Es hat sich gezeigt, dass, um eine Beeinträchti gung der Schleifwirkung der Schleifscheibe infolge des Durchtretens der Enden der Drahtverstärkungselemente an der Schleiffläche der Schleifscheibe zu vermeiden, hartgezogene ölgetemperte Stahldrähte mit einem Durch messer zwischen etwa 0,76 mm und 3,3 mm unter Erzielung zufriedenstellender Ergebnisse verwendet wer den können.
Drähte, deren Durchmesser oder deren entsprechende Querschnittsfläche grösser ist als dies kreisförmigen Drähten mit einem Durchmesser von 3,3 mm entspricht, haben sich insofern als nicht zu friedenstellend erwiesen, als hier beim Abschleifen bzw. beim Abschmelzen der Enden derselben beim Hervor treten an der Schleiffläche deshalb Schwierigkeiten auf treten, weil sie die Schleifwirkung der Schleifscheibe beeinträchtigen.
Bei Drähten, deren Durchmesser klei ner als etwa 0,76 mm ist bzw. bei unregelmässig cyeformten Drähten mit entsprechender Querschnitts fläche hat sich gezeigt, dass diese Drähte einzeln genom men nicht die erforderliche Festigkeit besitzen, so dass eine ausserordentlich grosse Zahl derartiger Drähte in die Schleifscheibe eingebettet werden muss, um die ins gesamt erforderliche Verstärkung zu erzielen. Aus die sem Grunde erscheint es zweckmässig, den Durchmes ser des zur Bildung der an der Umfangsfläche der Schleifscheibe nach aussen tretenden Verstärkungsele mente verwendeten Drahtes zwischen etwa 0,76 und 3,3 mm zu wählen.
Statt, wie vorstehend beschrieben, aus Stahlstäben oder Stahldraht, können sowohl die ringförmigen Ver stärkungselemente als auch die im Randbereich der Schleifscheibe eingebetteten Verstärkungselemente aus einem Glasfaserstrang oder -kabel bestehen, der bzw. das seinerseits wiederum aus einer Vielzahl von mit einander verwobenen oder verschlungenen Schnüren ge bildet ist, die wiederum aus einer Vielzahl von konti nuierlichen feinen Faserglasfäden bestehen.
Es besteht aber auch die Möglichkeit, die Stahlverstärkungsele- mente mit solchen Glasfaserverstärkungselementen zu kombinieren. Nachgewiesenermassen haben feine Glas fäden mit einem Durchmesser von annähernd 0,005 mm eine Zugfestigkeit von etwa 31600 kp/cm2. <B>Dement-</B> sprechend besitzen Glasfaserkabel, die aus einer Viel- zahl von jeweils wieder aus einer ganzen Anzahl von einzelnen Fäden bestehenden Strängen oder Schnüren gebildet sind, eine ausserordentlich hohe Zugfestigkeit, die zwischen etwa 14100 kp/cm2 und<B>31600</B> kp/cm2 liegt bzw.
anders ausgedrückt, eine Nettozugfestigkeit von etwa 14l00 kp/cm2. Ein aus Glasfaser und Draht bestehender Strang 48 ist in Fig. 20 dargestellt. Dieser Strang besteht im einzelnen aus drei Glasfaser strängen oder Schnüren 50, die ihrerseits wiederum aus einer Vielzahl von zusammenhängenden, mitein ander verwobenen oder verflochtenen Glasfäden gebil det sind, in Verbindung mit drei aus hochwertigem Stahl bestehenden Drähten 52.
Bei einem zusammen gesetzten Strang oder Kabel 48 von der in Fig. 20 gezeigten Art, der bzw. das entweder nur aus Glas- fasersiträngen 50 besteht, in dem also keime Stahldrähte 52 eingearbeitet sind oder in den die Stahldrähte 52 mit eingearbeitet sind, wird gewöhnlich vorzugsweise derart vorgegangen, dass die einzelnen Stränge 50 mit einander verwoben oder verflochten werden, so dass ein Strang mit unregelmässiger Oberflächenausbildung und entsprechend unterschiedlicher Querschnittsfläche erhalten wird.
Zweck dieser Massnahme ist es, auf diese Weise eine verbesserte mechanische Befestigung oder Verankerung des Kabels oder Stranges im Schleif material der Schleifscheibe zu erreichen, in das die Verstärkung eingebettet werden soll.
Die Anzahl der die einzelnen Stränge 50 bildenden Glasfäden sowie die Anzahl der zur Herstellung des Glasfaserstranges verwendeten Einzelstränge kann je nach der gewünschten Zugfestigkeit des daraus herzu stellenden Kabels gewählt werden. In ähnlicher Weise kann auch die Anzahl und die Anordnung der mit den Glasfasersträngen 50 verwobenen oder verflochtenen Stahldrähte 52 je nach der gewünschten Gesamtfestig keit zwischen 0 und jeder anderen beliebigen Zahl liegen. Wie jedoch bereits vorstehend ausgeführt, muss bei Verwendung eines zusammengesetzten Kabels 48 von der in Fig. 20 gezeigten Art für ein Verstärkungsele ment, das an der Schleiffläche der Schleifscheibe her vortritt,
der Durchmesser und die Anzahl der verwen deten Drähte so gewählt werden, dass die Schleifwirkung der Schleifscheibe durch die Verstärkung nicht beein trächtigt wird. Glasfaserschnüre, die ausschliesslich aus einer Vielzahl der Stränge 50 bestehen oder aber aus Glasfasern und Draht zusammengesetzte Gebilde ent sprechend der Darstellung der Fig. 20, haben sich als zur Bildung der im Bereich der Mittelbohrung der Schleifscheibe angeordneten kreisförmigen Verstär kungsteile oder -ringe als ausserordentlich zweckmässig erwiesen.
Eine ganze Reihe typischer zufriedenstellender Ver stärkungsnetzwerke, die entweder einzeln, vielfach oder in Verbindung miteinander verwendet werden können, sind in den Fig. 2 bis 11 dargestellt. Die Fig. 2 zeigt ein Verstärkungsnetzwerk, bestehend aus dem kreis förmigen Verstärkungselement oder -ring 40, der kon zentrisch zur Bohrung 34 in der Schleifscheibe 30 ver läuft und an dem eine Vielzahl U-förmiger Verstärkungs elemente 54 mechanisch verankert ist, die von diesem Ring radial nach aussen bis zur Umfangsfläche 32 der Schleifscheibe verlaufen.
Die Verstärkungselemente 54 sind dabei in jeweils im wesentlichen gleichen Winkel abständen um den Ring 40 herum an diesem befestigt und weisen an ihren Schenkeln eine unregelmässige Aussenflächengestalt auf wodurch der mechanische Zu- sammenhalt mit dem Schleifmaterial der Schleifscheibe verbessert bzw. erleichtert wird.
Eine andere zufriedenstellende Ausführungsform eines Verstärkungsnetzwerkes ist in Fig. 3 dargestellt. Hier sind die Schenkel 56 der U-förmigen Verstärkungs elemente 58 jeweils mechanisch an einem Ring 57 verankert und verlaufen radial im Bogen in entgegenge setzter Richtung entlang einer Linie nach aussen, die im wesentlichen gemäss den Belastungslinien 44 verläuft, die in Fig. 3 gestrichelt angedeutet sind. Die Schenkel 56 der Verstärkungselemente 58 sind jeweils in ähnlicher Weise in ihrer Oberflächenform unregelmässig gestal tet, was die mechanische Verankerung im Schleifma terial verbessern bzw. erleichtern soll.
Eine weitere Ausführungsform eines Verstärkungs netzwerkes ist in den Fig. 4 und 5 dargestellt. Es handelt sich hierbei um einen Ring 60, der mit einer Vielzahl von Perforationen 62 versehen ist, wie es am deutlichsten aus Fig. 5 hervorgeht. Durch diese Perfo rationen 62 sind radial verlaufende Verstärkungsele mente 64 hindurchgeführt, die an dem Ring, beispiels weise unter Zuhilfenahme eines an den Innenenden der Elemente 64 ausgebildeten verbreiterten Kopfstük- kes 66 mechanisch befestigt sind.
Der Ring 60 verläuft dabei konzentrisch zu der Bohrung 34 in der Schleif scheibe 30, befindet sich jedoch in einem ausreichen den Abstand von dieser, so dass die verbreiterten Kopf teile 66 innen noch Platz finden.
Eine ähnliche Ausführungsform ist in Fig. 6 bruch stückweise dargestellt. Bei dieser Ausführungsform ist ein mit einer Vielzahl von Perforationen 70 versehener Ring 68 mit einer Vielzahl von radial verlaufenden U- förmig ausgebildeten Verstärkungselementen 70 ver bunden, die ihrerseits derart angeordnet sind, dass der gekrümmte Verbindungsteil an der Innenfläche des Rin ges entlanggeführt ist.
Eine weitere der Ausführungsform ist in den Fig. 8 und 9 dargestellt. Hier ist ein kontinuierlich ausgebil detes Verstärkungselement 78 vorgesehen, das aus einer Vielzahl von einander überlappenden, in einer zur Drehachse der Schleifscheibe senkrechten Ebene an geordneten Schlaufen besteht. Die inneren Enden des Elements 78 sind mechanisch mit einem Ring 80 ver bunden, der konzentrisch zur Bohrung 34 in der Schleif scheibe angeordnet ist. Der Umstand, dass sich die einzelnen Schlaufen des Verstärkungselementes 78 ge genseitig überlappen, ist am deutlichsten aus der Fig. 9 ersichtlich. Diese Figur zeigt nämlich eine typische Ausführung einer Schleifscheibe 30 mit zwei Verstär kungsnetzwerken, die entsprechend axial im Abstand voneinander im wesentlichen parallel zueinander liegen.
Wie aus den Fig. 8 und 9 weiter hervorgeht, sind die einzelnen, das Verstärkungselement 78 bildenden Schlau fen unterschiedlich gross ausgebildet, so dass die jeweils äussersten Punkte der Verstärkungselemente bei der allmählichen Abnutzung der Umfangsfläche 32 der Schleifscheibe jeweils an unterschiedlichen Stellen her vortreten.
Eine weitere Ausführungsform eines Verstärkungs netzwerkes ist in den Fig. 10 und 11 dargestellt. Es handelt sich hierbei um einen konzentrisch zur Bohrung 34 in der Schleifscheibe 30 geführten Ring 82 und ein spiralförmig gewundenes kontinuierliches Verstärkungs element 84, das seinerseits aus einer Vielzahl von jeweils im Winkel gegeneinander versetzten Schlaufen besteht, die jeweils im wesentlichen in einem gleichen Winkelabstand voneinander angeordnet sind und radial im ringförmigen Randbereich der Schleifscheibe ver laufen. Die durch das Verstärkungselement 84 gebilde ten Schlaufen liegen jeweils in einer zu den Seiten flächen der Schleifscheibe im wesentlichen quer ver laufenden Ebene in zur Drehachse im wesentlichen paralleler Richtung.
Die einzelnen Spiralschlaufen kön nen dabei im wesentlichen kreisförmig oder aber auch, entsprechend der Darstellung der Fig. 11, ellipsenför mig ausgebildet sein. Der innere Teil der einzelnen Schlaufen der Verstärkungselemente 84 wird unter der Innenfläche des Ringes 82 hindurchgeführt, so dass damit eine mechanische Verbindung erreicht ist. Im übrigen verlaufen die Schlaufen von diesem Punkt aus radial nach aussen bis zu jeweils von der Umfangsfläche 32 der Schleifscheibe 30 unterschiedlich entfernten Stel len. Um nun die Verstärkungselemente in dem die Schleifscheibe bildenden Schleifmaterial mechanisch zu verankern, sind die einzelnen Verstärkungselemente mit entsprechenden Oberflächenunebenheiten versehen.
Diese Unregelmässigkeiten erstrecken sich über die ge samte Länge der Elemente, so dass sich die Querschnitts fläche dieser Elemente jeweils entsprechend ändert und dadurch zusätzlich zu der Haftwirkung zwischen den Verstärkungselementen und dem Schleifmaterial auch noch eine mechanische Halterung und Verankerung der Verstärkungselemente in der Schleifscheibe gegeben ist. Bestehen beispielsweise die Verstärkungselemente aus einem Glasfaserkabel oder aus einem zusammen gesetzten Gebilde von der Art des in Fig. 20 gezeigten Kabels 48, so sind die einzelnen Stränge des Kabels derart miteinander verwoben oder verflochten, dass da durch entlang der gesamten Länge desselben entspre chende Oberflächenunregelmässigkeiten entstehen.
Be stehen die Verstärkungselemente dagegen aus einem hochwertigen hartgezogenen getemperten Stahldraht, so können entsprechende Oberflächenunregelmässigkeiten dadurch erhalten werden, dass der Draht in der in den Fig. 12 bis 15 dargestellten Weise verformt wird.
Die Fig. 12 zeigt in diesem Zusammenhange einen Draht 88 kreisförmigen Querschnitts, in dem eine Viel zahl von Wellen ausgebildet ist, aufgrund derer die mechanische Verankerung des Drahtes im Schleifma terial verbessert und gleichzeitig verhindert wird, dass sich Schleifscheibe und Verstärkungsteile voneinander lösen und das Verstärkungselement in der Schleifscheibe verrutscht. In ähnlicher Weise ist in Fig. 13 ein Draht 89 dargestellt, der mit einer Art Kräuselung versehen ist, durch die ebenfalls die mechanische Verbindung und Verankerung des Verstärkungselementes im Schleifma terial verbessert wird.
Die Fig. 14 schliesslich zeigt eine weitere Ausführungsmöglichkeit für die Drahtge staltung; es handelt sich hierbei um einen Draht 90, dessen einzelne Abschnitte wechselweise in sich ver formt sind, so dass sich jeweils Abschnitte 92 ellipti schen Querschnittes an Abschnitte 94 kreisförmigen Querschnittes anschliessen, mit denen sie einstückig zu sammenhänäen.
Eine weitere Möglichkeit besteht darin, Drähte mit unregelmässiger Quersch.nittsform, beispiels- weise verhältnismässig flach ausgebildete Drähte 96 zu verwenden, die dann entsprechend der Darstellung der Fig. 18 gekräuselt oder gekröpft sind.
Bei Verwendung von Drähten finit unregelmässiger Querschnittsform ist darauf zu achten, dass die Drahtgrösse stets derart ge wählt wird, dass die Querschnittsfläche des Drahtes der Querschnittsfläche von Drähten mit kreisförmigem Querschnitt mit einem Durchmesser zwischen '0,76 und 3,3 mm entspricht.
Eine Reihe von Ausführungsbeispielen von zusätzli chen Verstärkungsnetzen, die zusammen mit Verstär kungsnetzwerken nach den Fig. 2 bis 11 verwendet -wer den können, ist in dien Fig. 16 bis 19 gezeigt. Die hier dargestellten Verstärkungsnetze bestehen jeweils aus einem kontinuierlichen Verstärkungselement, das zu einem in Dreiecke unterteilten geometrischen -Gebilde geformt ist, bei dem der grösste Teil der einzelnen Drähte oder Stränge in einem Bereich verläuft, der zwischen der Mittelbohrung der Schleifscheibe und einer ausser halb der Mittelbohrung liegenden angenommenen zy lindrischen Fläche liegt,
die ihrerseits etwa bis zu einem Drittel der radialen Tiefe der Schleifscheibe einnimmt und konzentrisch zu der Mittelbohrung liegt. Die Schei telpunkte des Verstärkungsnetzes liegen dabei auf einer Höhe von mindestens etwa zwei Dritteln des raddalen Abstandes zwischen der Bohrung der Schleifscheibe und dem Umfang derselben, so dass ein Verstärkungs netz erhalten wird, das entweder einfach oder vielfach in Verbindung mit den vorstehend beschriebenen Ver stärkungsnetzwerken verwendet werden kann.
Um mit den dreieckförmigen, geometrisch unter teilten Verstärkungsnetzwerken eine maximale Nutzwir kung zu erzielen, wird eine Gestaltung bevorzugt, bei der mindestens etwa die Hälfte der Draht- oder Strang eleniente der Verstärkungsnetzwerke im Sehnenbereich verläuft. Bei dieser Anordnung liegt der durch die innerhalb des von der Mittelbohrung bis zu einer Höhe von etwa einem Drittel der radialen Tiefe der Schleif scheibe reichenden Teiles der Schleifscheibe liegenden Segmente bestimmte Sehnenbereich noch innerhalb der Klemmflansche 38, die entsprechend der Fig. 1 die Seitenflächen der Schleifscheibe übergreifen.
Ein weiteres Merkmal dieses Verstärkungsnetzwer kes besteht darin, dass der grösste Teil der ausserhalb des Sehnenbereiches liegenden Drähte oder Stränge in einem Winkel von weniger als 90 zu jedem Radius der Schleifscheibe liegt, so dass diese Teile niemals am Aussenumfang der Schleifscheibe tangieren und die Schleifwirkung der Schleifscheibe bei der allmählichen Abnutzung derselben während des Betriebs nicht be einträchtigen können.
Bei dem in Fig. 36 dargestellten Ausführungsbei spiel eines Verstärkungsnetzwerkes ist ein kontinuier liches Verstärkungselement 98 zu einem in zahlreiche Dreiecke unterteilten geometrischen Gebilde verformt.
Das Netzwerk besteht hierbei aus einer Vielzahl von Sehnenelementen 100, und die Scheitelpunkte 102 der Dreiecke ragen dabei radial nach aussen bis zu einem mit 104 gekennzeichneten, gestrichelt angedeuteten Kreis, der entweder dem Aussenumfang der Schleif- scheibe entsprechen kann oder eine zur Mittelbohrung der Schleifscheibe konzentrische zylindrische Fläche dar stellt, die vom Aussenumfang der Scheibe in einem Abstand bis zu etwa einem Drittel der radialen Höhe der Schleifscheibe liegt.
Um mit dem in Fig. 16 dargestellten Verstärkungs netzwerk die gewünschte Nutzwirkung zu erzielen, ist es nicht erforderlich, dass sämtliche Scheitelpunkte oder Spitzen 102 vom Mittelpunkt der Schleifscheibe in ein und demselben radialen Abstand liegen.
Gegebenenfalls können die Scheitelpunkte 102 auch innerhalb eines ringförmigen Bereiches gegeneinander versetzt sein, der zwischen dem Aussenumfang der Schleifscheibe und einer angenommenen zylindrischen Fläche liegt, die ihrerseits vom Aussenumfang etwa um ein Drittel der radialen Tiefe der Schleifscheibe entfernt liegt, so dass die verschiedenen Scheitelpunkte des Verstärkungsnetzes bei der allmählichen Abnutzung der Schleifscheibe an verschiedenen Stellen hervortreten.
Die Sehnenelemente 100 übergreifen bzw. überschneiden sich gegenseitig und verlaufen im wesentlichen tangential zu einer durch den gestrichelt angedeuteten Kreis 106 angezeigten zy lindrischen Fläche, die durch die einzelnen Sehnen be stimmt ist, so dass die einzelnen tangierenden Segmente 108 einen inneren Ring 110 bilden, wodurch das kreis förmige Verstärkungselement des gleichzeitig verwen deten Verstärkungsnetzwerkes nach Fig. 2 bis 11 schwä cher dimensioniert werden kann.
Bei dem in Fig. 16 gezeigten Verstärkungsnetzwerk verlaufen die Sehnen elemente 100 jeweils zwischen zwei Punkten auf dem gestrichelt gezeigten Kreis 104, wobei sie einen Kreis bogen von<U>1121/.1</U> abschneiden, und die einander be nachbarten Scheitelpunkte oder Spitzen 102 liegen in einem Winkelabstand von annähernd 221/2 vonen- ander entfernt.
Eine andere Ausführungsform eines geometrischen Dreieckmusters ist in Fig. 17 dargestellt. Hier ist ein kontinuierliches Verstärkungselement 112 in Form einer Vielzahl von Sehnenabschnitten 114 derart geformt bzw. gebogen, dass acht Scheitelpunkte 116 entstehen, die radial bis zu einer Stelle nach aussen ragen, an der sie alle etwa in ein und demselben Winkelabstand von einander entfernt auf einem mit<B>118</B> bezeichneten Kreis liegen.
Ein Sehnenteil 120 der einzelnen Sehnenab schnitte 114 liegt dabei jeweils tangential an einem punktiert angedeuteten inneren Kreis 122 an, so dass diese Teile 120 einen Sehnenring 124 bilden, der den gleichen Zweck besitzt wie der Ring 110 nach Fig. 16. Bei dem in Fig. 17 gezeigten besonderen geometrischen Dreiecksmuster eines Verstärkungsnetzwerkes sind die einzelnen einander benachbarten Scheitelpunkte 116 je weils um einen Winkel von 45' voneinander entfernt, und die Sehnenabschnitte 114 schneiden vom Aussen kreis 118 ein Kreissegment von 135'' ab.
Eine weitere Ausführungsform eines derartigen als Dreieckmuster ausgebildeten Verstärkungsnetzwerkes ist in Fig. 19 dargestellt. Hier sind die durch die Sehnen abschnitte 128 eines kontinuierlichen Verstärkungsele ments 130 gebildeten Scheitelpunkte 126 jeweils in einem Winkel von 221/2 zueinander angeordnet, ähnlich wie es auch bei der in Fig. 16 gezeigten Ausführungs form der Fall ist.
Die einzelnen Sehnenabschnitte 128 schneiden jedoch von einem äusseren punktiert ange deuteten und mit 132 bezeichneten Kreis einen Bogen von 1571,.Ä statt von 1121/21 ab. Infolge dieser An ordnung wird durch die Sehnenteile 136 ein innerer Sehnenkreis 134 gebildet, dessen Durchmesser kleiner ist als derjenige der Sehnenkreise <B>110</B> und 120 gemäss den Fig. 16 und 17.
Wie ersichtlich, kann das geome trische Dreiecksmuster jeweils derart gewählt werden, dass ein Sehnenkreis mit genau demjenigen Durchmesser erhalten wird, der dem Durchmesser der durch die Schleifscheibe verlaufenden Mittelbohrung entspricht, so dass die gewünschte Verstärkungswirkung erzielt wird, bei gleichzeitiger Entlastung des kreisförmigen Verstärkungsringes eines parallel verwendeten Netzes nach den Fig. 2 bis 11.
Es ist nicht notwendig, dass sämtliche Sehnenele mente entsprechend den Fig. 16, 17 und 19 tangential an einem Innenkreis entlang verlaufen. Voraussetzung für die Erzielung der gewünschten Verstärkungswirkung ist lediglich, dass sämtliche Sehnenelemente innerhalb des Bereiches liegen, der sich von der Mittelbohrung der Schleifscheibe bis zu einer Höhe von etwa einem Drittel der radialen Tiefe der Schleifscheibe erstreckt.
Die Scheitelpunkte dagegen sollten mindestens um einen Abstand nach aussen ragen, welcher etwa zwei Drittel der radialen Tiefe der Schleifscheibe entspricht, so dass sie in der Nähe des Umfanges oder am Umfang der Schleifscheibe zu liegen kommen. Die einzelnen Ver stärkungsnetze können dabei jeweils gesondert vonein ander oder in vielfacher Anordnung über- bzw. neben einander eingesetzt werden. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, aus ihnen ein zusammengesetztes Ver stärkungsnetz von der in Fig. 18 schematisch darge stellten Art herzustellen.
Das in Fig. 18 gezeigte, in Dreiecke unterteilte geometrische Gebilde besteht aus mehreren übereinandergelegten Einzelgebilden. Es han delt sich hierbei um zwei Gebilde von der in Fig. 17 gezeigten Art und um ein Gebilde von der Art gemäss der Fig. 16. Die drei Netze sind konzentrisch zuein ander übereinander angeordnet und sind aus einem einzigen kontinuierlichen Verstärkungselement 138 ge bildet.
Wie ersichtlich, bilden die Sehnenteile der Seh nenabschnitte 140 zwei zueinander konzentrisch ange ordnete Sehnenringe 110a und 124a, die den Sehnen ringen 110 und 124 der in den Fig. 16 und 21 dar gestellten Ausführungsformen entsprechen. Die durch die Sehnenabschnitte 140 gebildeten Scheitelpunkte 142 sind so weit radial nach aussen geführt, dass sie kurz unterhalb der Aussenumfangsfläche 32 der Schleifscheibe enden, die in gestrichelten Linien angedeutet ist.
Die Sehnenringe 110a und 124a liegen konzentrisch um die Bohrung der Schleifscheibe innerhalb desjenigen Bereiches, der von der Bohrung bis zu etwa einem Drittel der radialen Tiefe der Schleifscheibe reicht.
Die kontinuierlichen Versrärkungsielemente. aus denen das in den Fig. 16 bis 19 dargestellte geomnebrische Gebilde hergestellt ist, können jeweils aus einem zu sammengesetzten Kabel 48 von der in Fig. <B>26</B> gezeigten Art oder aber aus einem dem Kabel 48 ähnlichen Gias- faserstrang oder -kabel bestehen, bei dem jedoch die Drähte 52 wegfallen.
Die jeweils zweckmässigste Anordnung, Grösse und Anzahl der zur Verwendung gelangenden Verstärkungs elemente sowie auch die Anzahl der zur Verstärkung des Schleifscheibenmaterials eingesetzten Verstärkungs netzwerke lassen sich bei Zugrundelegung der folgen den mathematischen Analyse verhältnismässig genau be stimmen. Bei der Ermittlung der erforderlichen Ver stärkung bleibt bei den Berechnungen die Eigenfestig keit des Schleifmaterials selbst unberücksichtigt, die üblicherweise durchschnittlich mit einer Festigkeit von 422 kp/cm2 angenommen werden kann.
Es werden also die üblichen mathematischen Werte ermittelt, so dass ein bestimmter Sicherheitsfaktor gegeben ist. Die Querschnittsfläche eines kreisförmig ausgebildeten Ver stärkungselementes oder -ringes bzw. einer Vielzahl der artiger Ringe, die erforderlich sind, um der an der Schleifscheibe bei hohen Umfangsgeschwindigkeiten an greifenden Zugbeanspruchung zu widerstehen, lässt sich gemäss der folgenden Gleichung errechnen: F = 3,4 X 10-' bdr V2 (1- a3). Dabei ist:
F = die Kraft in Kilogramm, b - die Breite der Schleifscheibe in Zentimeter, d - das spezifische Gewicht der Schleifscheibe (g/cm3), V - die Aussenumfangsgeschwindigkeit der Schleif scheibe (m/min), r - der Aussenradius der Schleifscheibe in cm, a = das Verhältnis des Radius der Innenbohrung der Schleifscheibe zum Radius ihres Aussenumfanges.
Für eine typische Schleifscheibe mit einem Aussen durchmesser von 61 cm, einer Mittelbohrung mit einem Durchmesser von 30,5 cm, einer Dicke von 7,6 cm und einem spezifischen Gewicht von 3 g/cm3 sind die bei unterschiedlicher Aussenumfangsgeschwindigkeit an der Schleifscheibe angreifenden Berstkräfte in der nachstehenden Tabelle angegeben:
EMI0007.0053
Aussenumfangsgeschwindigkeit <SEP> Berstkraft
<tb> (Meter/min) <SEP> (kg)
<tb> 3660 <SEP> <B>7720</B>
<tb> 4520 <SEP> 12000
<tb> 5490 <SEP> <B>17250</B>
<tb> 7320 <SEP> <B>30900</B> Da die aus getempertem Stahl bestehenden Drähte und Stäbe der vorbeschriebenen Art sowie auch die aus einer Vielzahl von miteinander verwobenen oder verflochtenen Strängen hergestellten Glasfaserstränge oder -kabel, deren Einzelstränge wiederum jeweils aus einer Vielzahl von kontinuierlichen Glasfäden bestehen, einer Zugbeanspruchung von mindestens etwa 14 100 kp/ cm2 standhalten können,
würden ein oder mehrere kreisförmige Verstärkungselemente von der Art der in Fig. 2 bis 11 dargestellten Ringe oder Reifen und gegebenenfalls der Sehnenkreise oder -ringe der mit einer geometrischen Dreiecksunterteilung ausgebildeten Verstärkungsnetze von der in Fig. 16 bis 19 gezeigten Art, bestehend entweder aus Glasfasern oder aus Glas fasern in Verbindung mit Draht oder aus einem Draht oder einer Drahtwendel mit einer Gesamtquerschnitts fläche von annähernd 1,1 cm2 ausreichen, um eine gesprungene Schleifscheibe bei einer Umfangsgeschwin digkeit von 7620 m/rnin zusammenzuhalten. Daraus ergibt sich,
dass drei Windungen 45 von der in Fig. 7 gezeigten Art, die jeweils aus 23 Windungen eine-.s@ ge- temperten hochwertigen Drahtes mit einem Durchmes ser von 2 mm bestehen, eine gesprungene Scheibe mit den vorstehend angegebenen Abmessungen bis zu einer Umfangsgeschwindigkeit von mindestens 7600 m/min zufriedenstellend zusammenhalten können.
Des weiteren kann mathematisch nachgewiesen wer den, dass die infolge der Zentrifugalkräfte an einer Schleifscheibe angreifenden Belastungen radial vom Au ssenumfang nach innen zum Mittelpunkt der Schleif scheibe hin progressiv zunehmen. Dies kann dadurch bestimmt werden, dass die auf ein durch jeweils zwei vom Mittelpunkt der Schleifscheibe aus verlaufende und an der Aussenumfangsfläche derselben jeweils in einem Abstand von einem Zentimeter voneinander be findliche Radien bestimmtes Segment der Schleifscheibe einwirkende Kraft errechnet wird.
Die Berechnung der auf dieses Segment ausgeübten Kraft kann unter Zuhilfe nahme der folgenden Gleichung vorgenommen werden, die der vorstehend benutzten Gleichung ähnlich ist, bei der jedoch der Aussenradius r der Schleifscheibe nicht berücksichtigt wird: F = 3,4 X 10-' bd V2 (1-aj). Für eine Schleifscheibe, deren Abmessungen und Zusammensetzung derjenigen des vorstehend genannten Beispieles entspricht, lässt sich die Anzahl der ausser halb des kreisförmigen Verstärkungselementes oder -ringes im Sehnenbereich der Schleifscheibe erforder lichen Verstärkungselemente unter Zugrundelegung der vorstehenden Formel errechnen.
So sei beispielsweise zur Bestimmung der Anzahl der U-förmig ausgebildeten Verstärkungselemente 54, die bei Verwendung eines Verstärkungsnetzwerkes von der in Fig. 2 dargestellten Art erforderlich ist, angenommen, dass die einzelnen Elemente aus einem Stahldraht mit einem Durchmesser von 0,79 mm oder 3,3 mm und mit einer maximalen Zugfestigkeit von 14 100 und 17 600 kp/cm2 beste hen.
Die so errechneten Ergebnisse sind in der nach stehenden Tabelle jeweils für unterschiedliche Aussen umfangsgeschwindigkeiten der Schleifscheibe angegeben; es wird mit diesen Elementen eine zufriedenstellende Verstärkung des Schleifmaterials erzielt:
EMI0008.0005
Anzahl <SEP> der
<tb> Umfangsgeschwindigkeit <SEP> erforderlichen <SEP> U-förmigen
<tb> (m/min) <SEP> Verstärkungselemente
<tb> (14100 <SEP> kp/cm2) <SEP> (17 <SEP> 600 <SEP> kp/cm=)
<tb> 3660 <SEP> 163 <SEP> 142
<tb> 4520 <SEP> 255 <SEP> 221
<tb> 5490 <SEP> 365 <SEP> 316
<tb> 7320 <SEP> 6$0 <SEP> 567 Es sind hartgezogene, aus getempertem Stahl be stehende Drähte sowie Glasfaserstränge oder -kabel erhältlich,
deren Zugfestigkeit bis zu 14100 kp/cm2 beträgt. Bei Verwendung von Glasfaserkabeln, Stahl drähten oder von aus miteinander verwobenen Glas fasern und Drahtkabeln bestehenden Gebilden mit einer Zugfestigkeit von 17 600 kg/cm' kann eine entspre chende Verminderung der Gesamtzahl der für die ein zelnen in der Tabelle aufgeführten Umfangsgeschwindig keiten erforderlichen Verstärkungselemente erzielt wer den.
Die vorstehende mathematische Ermittlung kann ohne weiteres für jedes der einzelnen in den Zeichnun gen gezeigten und beschriebenen geometrisch ausgebil deten Verstärkungselemente angewandt werdien, so d@ass jeweils ein Netzwerk erhalten wird, das zur Verstärkung einer Schleifscheibe bestimmter Grösse und Zusammen setzung bei einer ganz bestimmten Sollbetriebsgeschwin- digkeit geeignet ist.
Die vorbeschriebenen Verstärkungs einlagen können dabei jeweils aus einer Vielzahl ein und desselben Typs eines Verstärkungsnetzwerkes be stehen oder aber auch abwechselnd aus Schichten unter schiedlicher Verstärkungsnetzwerke gebildet sein, die jeweils im Abstand parallel zueinander angeordnet sind. Ein typisches zusammengesetztes Netzwerk, das aus einem Netzwerk 141 der in Fig. 2 gezeigten Art und einem daneben angeordneten, in Dreiecke unterteilten Netz 143 der in Fig. 16 gezeigten Art besteht, ist in Fig. 23 gezeigt.
Die in Fig. 2 bis 11 dargestellten verschiedenen Verstärkungsnetzwerke können zweckmässigerweise zu einem zusammenhängenden Netzwerk geformt werden; dies geschieht dadurch, dass eine Vorrichtung der in Fig. 21 gezeigten Art verwendet wird. Diese Vorrich tung besteht aus einer Basis 144, die mit einer Viel zahl von Winkelstücken 146 bestückt ist. An den oberen Kanten dieser Winkelstücke sind Schlitze ausgebildet, die zur Aufnahme des inneren kreisförmigen Verstär kungsringes 40 eines Verstärkungsnetzwerkes von der in Fig. 2 dargestellten Art bzw. eines Aussenringes 148 dienen, auf dem eine Vielzahl von Klammern<B>150</B> unter Zuhilfenahme der Federn 152 federnd angebracht ist.
Die jeweils gewünschte Zahl U-förmiger Verstär kungselemente 54 wird mechanisch verankert, was bei spielsweise in der Weise geschieht, dass sie um den Verstärkungsring 40 herumgewickelt oder -gedreht wer den; dann werden sie radial nach aussen geführt, wo ihre Enden in einem entsprechenden radialen Abstand durch die Klammern<B>150</B> sicher festgehalten werden. Die Verstärkungselemente 54 sowie der Verstärkungs ring 40 können dann anschliessend mit einem entspre chenden Klebemittel besprüht oder bepinselt werden, so dass das Verstärkungselement sicher am Ring be festigt ist und mit diesem ein fest zusammenhängendes Verstärkungsnetzwerk bildet, das in einfacher Weise zu handhaben ist und zur Herstellung der Schleifscheibe in die entsprechende Form eingelegt werden kann.
Für diese Zwecke geeignete Klebemittel sind in Fachkreisen allgemein bekannt. Es kann sich hierbei um Bindemittel, wie beispielsweise Epoxy-Polyester- und Phenolharze handeln. Wahlweise besteht auch die Möglichkeit, an den einzelnen Kontaktstellen zwischen dem Verstär kungselement 54 und dem Ring 40 eine starre Verbin dung, beispielsweise durch Punktschweissen, Hart- oder Weichlöten oder dergleichen, herzustellen.
Verstärkungsnetze, die aus dem in einzelne Dreiecke unterteilten geometrischen Muster entsprechend der Dar stellungen der Fig. 16 bis 19 bestehen, können zweck mässigerweise unter Zuhilfenahme einer in Fig. 22 ge zeigten Vorrichtung hergestellt werden; diese besteht aus einer Basis 154, auf der eine Vielzahl von nach oben ragenden Zapfen oder Dübeln 156 befestigt sind, um welche ein kontinuierliches Verstärkungselement 158 derart herumgewickelt werden kann, dass das ge wünschte geometrische Dreiecksmuster entsteht.
Gege benenfalls kann ein derartiges Verstärkungsnetzwerk jedoch auch noch versteift werden, was insbesondere dann notwendig ist, wenn für das kontinuierliche Ver stärkungselement 158 Glasfaserkabel verwendet wer den. Die Versteifung wird dann in der Weise vorge nommen, dass ein entsprechendes, sich verfestigendes Harz auf das so durch Wickeln erhaltene Netzwerk auf gebracht wird. Auch hier wieder kommen Harze der vorbeschriebenen Art in Frage, wobei lediglich darauf zu achten ist, dass sich die entsprechenden Harze mit dem zur Herstellung des Schleifmaterials der Schleif scheibe verwendeten Bindemittel vertragen.
Bei Ver wendung von Glasfaserverstärkungselementen wird im allgemeinen vorzugsweise ein Schichtmittel auf die Ober fläche des Glasfaserstranges aufgebracht; für diesen Zweck geeignete Substanzen sind beispielsweise Epoxy- silane oder modifizierte Silane, die mit dem Bindemittel der Schleifscheibe gut verträglich sind und gleichzeitig eine bessere. Imprägnierbarkeit und Netzbarkeit der Bindeharze bedingen.
Das bzw. die so erhaltenen Verstärkungsnetzwerke, welche jeweils die gewünschte Gestalt besitzen und gegebenenfalls noch zusätzlich versteift sind, lassen sich ohne weiteres im Körper einer Schleifscheibe unter bringen. Es kann dies durch jedes beliebige, in Fach kreisen wohlbekannte Verfahren, beispielsweise durch Kaltpressen, Heisspressen oder vorzugsweise durch ein Verdrängungsformverfahren, geschehen.
Das Verdrän- gungsformverfahren besitzt den Vorteil, dass zur Her stellung des Schleifkörpers keine übermässig hohen Druckwerte erforderlich sind und dass ausserdem die Gefahr einer Verformung der Verstärkungsnetzwerke irfolge der Einwirkung der beim Heiss- und Kältpressver- fahren erforderlichen doch verhältnismässig hohen Druckwerte ausgeschlossen ist.
Eine mit einer aus einem oder mehreren Verstär kungsnetzwerken bestehenden Einlage versehene Schleif scheibe enthält im allgemeinen zwischen 40 und 64 VolA Schleifkörner und zwischen. etwa 36 und 60 VolA Bindesubstanz einschliesslich verschiedener Mengen von Harzen, Füllstoffen, Weichmachern der Verstärkungseinlage, Poren und anderer Zusätze. Die durch die erfindungsgemässen Verstärkungsnetzwerke erzielte Verbesserung wird dabei ganz unabhängig davon erreicht, welcher besondere Typ an herkömmlichen Schleifkörnern, Bindeharzen, Füllstoffen usw. Verwen dung findet.
Als Schleifkörner kommen beliebige be kannte Schleifmaterialien, beispielsweise Silikonkarbid, Borkarbid, Tantalkarbid, Wolframkarbid oder andere harte Metallkarbide sowie auch Aluminiumoxyd, Dia- mantsplitter, Glas, Quarz, Granat und dergleichen, in Frage.
Zusätzlich können auch noch die bekannten Füllsubstanzen, beispielsweise pulverisierter Kryolith- Feldspat, Eisenoxyd und andere Substanzen, zugegeben werden, die inert sind Ober aber die Schleifeigenschaf ten weiter verbessern. Bei Verwendung einer Furfural- dehyd enthaltenden Bindesubstanz wird für gewöhnlich vorzugsweise Kalk als Füllmittel zugegeben.
Unter die zur Herstellung des Schleifsch@eibenm materials zweckmässigerweise verwendbaren Bindemittel fallen u. a. auch die wärmehärtbaren Harze, d. h. die jenigen Harze, die unter der Einwirkung von Wärme erhärten und eine harte feste Bindung herstellen.
Es handelt sich hierbei u. a. um Phenolaldehydharze, Kre- solaldehydharze, Resorcinolaldehydharze, Harnstoffal- dehydharze, Melaminformaldehydharze, Furfurylalko- holharze und dergleichen sowie um deren Gemische. Von den vorgenannten Bindemitteln findet vorzugsweise das Kondensationsprodukt von Phenol selbst mit For maldehyd Verwendung.
Bei den zur Herstellung von Schleifscheiben ange wandten Heiss- oder Kaltpressverfahren werden die Schleifkörner im allgemeinen mit einem L7berzug aus einem entsprechenden Harz, beispielsweise Phenolal- dehydharz im A -Zustand, entweder in pulverförmiger oder in flüssiger Form versehen; zusätzlich dazu wer den ausserdem die gewünschten Mengen an Füllsub stanzen und Weichmachern zugegeben.
Die so erhal tenen, mit einem Überzug versehenen Schleifkörner wer den um ein Verstärkungsnetz herum angeordnet und mit einem Druck von mindestens 315 bis 450 kp/cm kaltgepresst. Anschliessend wird die so vorgeformte Schleifscheibe bei erhöhter Temperatur gehärtet. Wahl weise besteht jedoch auch die Möglichkeit, das Gemisch selbst auf eine bestimmte Temperatur zu erhitzen und es dann anschliessend heiss zu pressen, wobei das Harz zunächst teilweise in der Form aushärtet und sich die endgültige Aushärtung daran anschliesst.
Beim Verdrängungsverfahren wird mit Hilfe eines Druckunterschiedes eine vollständige Durchdringung. und Füllung der das Versroärkungsn!etzwerk einbettenden Schleifkornschicht erreicht; es kann hierbei in. der Weise vorgegangen werden, dass entweder an der aus Binde substanzen und Schleifkörnern bestehenden Schicht ein Druckunterschied angelegt oder aber die Zentrifugal- kraft zur Einwirkung gebracht wird.
Ein besonderes Ausführungsbeispiel einer geeigneten Form ist in Fig. 24 und 25 dargestellt. Es wird hierbei nämlich ein Vakuum angelegt, so dass auf die Schleifkornschicht ein Druck unterschied zur Einwirkung gelangt und die gesamte Schleifkornschicht vollständig von einem flüssigen Bin demittel durchdrungen wird. Wie aus den Zeichnungen hervorgeht, besteht die Vorrichtung aus einer Grund platte 160, die über einer Vakuumkammer<B>162</B> ange bracht ist, welche ihrerseits unter Zuhilfenahme einer um ihre obere Kante herumgelegten Dichtung 164 ab gedichtet ist.
An die Kammer 162 ist ein Rohr 166 angeschlossen, über das ein Vakuum an die Kammer 162 angelegt werden kann, so dass die Luft durch eine Vielzahl von Bohrungen 168 durch die Grundplatte 160 nach unten angesaugt wird. Ein äusserer, ringför miger, aufklappbarer Formteil<B>170</B> ist auf der Grund platte konzentrisch zu einem zylindrischen Kern 172 angebracht, der seinerseits vorzugsweise mit einer Fa serumhüllung 174 versehen ist, so dass das Bindemittel nicht an dem Kern festhaften kann.
Ein aus einem ziemlich grobmaschigen Drahtgebilde bestehender Haltering 176 ist oberhalb der Bohrungen 168 auf die Grundplatte aufgelegt, über der wiederum ein Sperring 178 liegt, der zwar luftdurchlässig ist, jedoch die Bindesubstanz nicht hindurchtreten lässt. Als Sperringe kommen zweckmässigerweise Ringe aus Presspappe, Filterpapier und dergleichen in Frage.
Wie aus Fig. 24 hervorgeht, wird die Form in der Weise aufgefüllt, dass zunächst einmal eine mit dem Bezugszeichen 180 gekennzeichnete dünne Schicht aus Schleifkörnern auf den Sperring 178 aufgebracht wird; auf diese Schicht wird dann ein Verstärkungsnetzwerk 141 und anschliessend ein Verstärkungsnetzwerk 143 sowie ein weiteres Verstärkungsnetzwerk 141 von der in Fig. 23 gezeigten Art aufgelegt. Daraufhin wird noch mals Schleifmaterial in die Form eingefüllt, bis die Verstärkungsnetzwerke vollständig in dieses Material eingebettet sind.
Die Schleifkörner können in der Form festgestampft werden, jedoch besteht auch die Möglich keit, die gesamte Formanordnung in eine Vibrations- bewegung zu versetzen, so dass die zwischen den einzel nen Verstärkungselementen verbliebenen freien Zwi schenräume vollständig ausgefüllt werden. Im Anschluss hieran wird zunächst ein Bindegemisch<B>182</B> unmittelbar auf. die Oberfläche der Schleifschicht 180 entsprechend der Darstellung der Fig. 25 aufgegeben und ein Vakuum an die Kammer 162 angelegt.
Dies hat zur Folge, dass das Bindegemisch 182 nach unten gesogen wird und die zwischen den Schleifkörnern und dem Verstärkungs netzwerk noch verbleibenden Zwischenräume durch dringt. Die Luft wird durch den Sperring<B>178,</B> die Bohrungen 168 in der Grundplatte und durch das Rohr 166 aus der Kammer 162 abgesaugt. Das Vakuum wird so lange angelegt, bis das Bindegemisch die poröse Masse der Schleifscheibe vollständig durchdrungen hat. Anschliessend wird .das Material erhitzt, so dass das Bindemittel aushärtet und sich versteift.
Die Viskosität des Bindemittels kann zwischen etwa 500 und 20000 cP liegen. Die Aufbringung bzw. Ein bringung des Bindemittels kann bei Raumtemperatur oder aber auch bei erhöhter Temperatur bis zu etwa 177 C in Verbindung mit einer Vorerhitzung des Schleifgemisches und der Verstärkungsnetze in der Form erfolgen. Nach Beendigung der Härtung des Bindege misches wird das äussere Formband 170 abgenommen und die so erhaltene, in sich feste Schleifscheibe vom Kern 172 gelöst, so dass nunmehr eine fertige Schleif scheibe vorliegt.