DE135432C

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Publication number: DE135432C
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KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMTPATENT OFFICE

Gegenstand der Erfindung ist eine Neuerung im Bau von Schwungrädern, die aber auch für Rietnscheiben, Zahnräder und dergl. nutzbar gemacht werden kann für den Fall, dafs letztere einen verhältnifsmäfsig bedeutenden Durchmesser besitzen. Insbesondere aber soll die Erfindung bei der Herstellung der grofsen Schwungräder für elektrische Centralanlagen Anwendung finden, welche Räder mit hohen Umfangsgeschwindigkeiten laufen und deren Hauptmasse beständig unter so grofsen Radien umläuft, dafs aufserordentliche centrifugale Bruchmomente entwickelt werden. Diese Bruchmomente resultiren in Drucke, die häufig Explosionen verursachen und dadurch Verlust an Gut und Leben im Gefolge haben.The subject of the invention is an innovation in the construction of flywheels, but also for reed disks, gears and the like. Can be used in the event that the latter have a comparatively important diameter. But especially should the invention in the manufacture of large flywheels for electrical central systems Find application which wheels run at high peripheral speeds and their The main mass constantly revolves under such large radii that it is extraordinarily centrifugal Breaking moments are developed. These breaking moments result in pressures, which are often explosions causing loss of property and life as a result.

Die Erfindung bezweckt, der Möglichkeit derartiger Unfälle durch eine Bauart zu begegnen, die allen auf eine Zertheilung hinwirkenden Kräften durch Spannungsglieder Widerstand leistet, die mit den Linien der betreffenden thätigen Kraftcomponenten zusammenfallen, und zwar in einer Weise, die gröfsere Sicherheitsfactoren gewährt, als bei Benutzung von Bauarten erreichbar sind, welche hauptsächlich Spannungen in der Querrichtung oder Biegungsmomenten unterworfen sind.The invention aims to counteract the possibility of such accidents by means of a design which offers resistance to all forces working towards a division through tension members, those with the lines of the relevant acting force components coincide, and indeed in a way that grants greater safety factors than with Use of designs are achievable, which mainly stresses in the transverse direction or are subject to bending moments.

Den angegebenen Zweck erreicht die in der Zeichnung dargestellte Vorrichtung. In dieser Zeichnung ist Fig. 1 eine Seitenansicht eines Segmentes eines gemäfs der Erfindung gebauten -Schwungrades. Fig. 2 ist ein senkrechter Schnitt gemäfs der Linie A-B der Fig. 1. Fig. 3 ist die Seitenansicht eines Segmentes eines gemäfs der Erfindung gebauten Zahnrades mit besonderem Zahnkranze. Fig. 4 ist ein Schnitt nach Linie C-D der Fig. 3.The device shown in the drawing achieves the stated purpose. In this drawing, Fig. 1 is a side view of a segment of a flywheel constructed in accordance with the invention. Fig. 2 is a vertical section along the line AB of Fig. 1. Fig. 3 is a side view of a segment of a gear built in accordance with the invention with a special ring gear. FIG. 4 is a section along line CD of FIG. 3.

Die mittels Keilen auf der Wellet befestigte Radnabe c besteht aus mehreren Scheiben (Fig. 2) mit mehrseitigem Umfange.. Die Umfangsfiä'chen d dienen als Sitz für die Fufsstücke e der Speichen f; zwischen die Seitenflächen der Nabenscheiben sind die radialen Fortsätze g der Speichen eingesetzt und durch Scheerbolzen h mit der Nabe verbunden (siehe Fig. 2). Die Fufsstücke e sind ebenfalls mittels Schraubbolzeii i mit der Nabe fest vereinigt. Die Bodenfläche der Fufsstücke e und die Seitenflächen der Fortsätze g schneiden sich unter rechtem Winkel, wie die Fig. 2 und 4 veranschaulichen. Die Nabe kann aus Graueisen gegossen und auf einer gewöhnlichen Drehbank abgedreht und gebohrt werden, um dann auf die Welle aufgebracht und durch die Bolzen h zusammengeschlossen zu werden. Dabei werden alle ihre Flächen d gleichzeitig in die gehörigen Ebenen zur Aufnahme der Fufsstücke e gebracht. The wheel hub c, which is fastened to the corrugation by means of wedges, consists of several disks (FIG. 2) with a multi-sided circumference. The circumferential surfaces d serve as seats for the foot sections e of the spokes f; The radial extensions g of the spokes are inserted between the side surfaces of the hub disks and are connected to the hub by shear bolts h (see FIG. 2). The foot pieces e are also firmly connected to the hub by means of screw bolts i. The bottom surface of the foot pieces e and the side surfaces of the extensions g intersect at right angles, as FIGS. 2 and 4 illustrate. The hub can be cast from gray iron and turned and drilled on an ordinary lathe, then fitted onto the shaft and locked together by the bolts h. In doing so, all of their surfaces d are brought into the appropriate levels for receiving the foot pieces e at the same time.

Die Speichen/werden mit Längs- und Querrippen 5 und t versehen. Die Fufsstücke e bilden zusammenfallende Flächen mit den Seiten der Fortsätze g, . wie aus den Schnittansichten und den Seitenansichten der Flantsche zu erkennen ist. Die Flantsche k sind rechtwinklige Körper und bestehen mit den Enden der Flantschen aus einem Stück. Die Fortsätze g sind so gebaut, dafs der doppelte Scheerzug der Bolzen h durch den Boden der Fortsätze längs mit der Speiche conaxial verlaufenden Linien genau von der Doppelscheerung derThe spokes / are provided with longitudinal and transverse ribs 5 and t . The foot pieces e form coincident surfaces with the sides of the extensions g,. as can be seen from the sectional views and the side views of the flanges. The flanges k are right-angled bodies and consist of one piece with the ends of the flanges. The extensions g are constructed in such a way that the double shear pull of the bolts h through the bottom of the extensions along lines running conaxially with the spoke exactly differs from the double shear of the

Bolzenschenkel ausgeglichen sein soll und so den vollen Werth der Fortsätze g unter Zugspannung aufnehmen. Die Fufsstücke e der Speichen sind auf den betreffenden Flächen der Nabe durch die Zugbolzen i befestigt (Fig. ι bis 3) in der Weise, dafs der Spannungswerth der Bolzen dem Scheerungsdruck der Theile gleichkommt, die ihre Bohrungen durch die Fufsstücke parallel stellen. Die vereinigle Wirkung der beiden letzteren Befestigungssätze hat im Gefolge, dafs die Verbolzungen h i bezüglich jeder Speiche die ä'ufserste Spannkraft des gröfsten Schnittmodulus der Speichen/ aufnehmen. Letztere besitzen einen wesentlich reducirten Drehungsradius an ihren ä'ufseren Enden, wie bei solchen Constructionsformen üblich; im vorliegenden Falle ist die Reduction in Uebereinstimmung mit der einzigen Kraft, die die Arme an diesem Punkte erreichen kann. Der ganze Zug der Flantsche k mit dem entsprechend reducirten Schnittmodulus der Speiche wird bezüglich der Spannung durch die Verbolzungen aufgenommen, deren Aufgabe es ist, den Kranz mit den Plantschen k in der in Fig. 1 und 4 dargestellten Weise zu verbinden.Bolt legs should be balanced and so absorb the full value of the extensions g under tensile stress. The foot pieces e of the spokes are fastened to the respective surfaces of the hub by the tension bolts i (Figs. 1 to 3) in such a way that the tension value of the bolts equals the shear pressure of the parts which parallel their bores through the foot pieces. The result of the unified effect of the latter two fastening sets is that the bolts hi with respect to each spoke absorb the outermost tension force of the largest sectional modulus of the spokes /. The latter have a substantially reduced radius of rotation at their outer ends, as is usual with such forms of construction; in the present case the reduction is in agreement with the only force which the arms can reach at this point. The entire tension of the flange k with the correspondingly reduced sectional modulus of the spoke is absorbed with respect to the tension by the bolts, the task of which is to connect the rim to the splash k in the manner shown in FIGS.

Der Kranz wird vorzugsweise aus Stahl hergestellt und kalt gebogen, ist daher weniger dem Bruch ausgesetzt als krystallinisches Metall, wie Gufseisen; er kann aber auch aus Gufseisen, dann aber in stärkerer Querschnittsbemessung, hergestellt werden. Die zusammengesetzten Stege / sollen die Zugspannung, die sie unter der Fliehkraft durch die Segmente, auf die jeder Arm central bezogen ist, erleiden, in ihre natürlichen Seitenkräfte auflösen, die beziehungsweise und gleichmäfsig längs den Schenkeln der Stege übertragen werden, von ihren äufsersten Befestigungspunkten durch die Bolzen m zu den Speichen/ zum Kranze an Punkten zwischen den Befestigungen der Speichen. Die Wirkung dieser Construction ist, die centrifugalen Bruchkräfte zu hindern, den Kranz zwischen den Speichen in unrunde Form zu biegen, die nach Ansicht der Fachleute der Explosion des Rades stets vorangehen soll. Erreicht wird diese Wirkung dadurch , dafs die Spannungen im Kranze in genau die doppelte Anzahl Punkte getheilt werden, mit denen man sie bei einer einfachen Speichenconstruction aufnehmen könnte, und dadurch, dafs bei jeder Lage, wo das Bruchmoment den normalen Widerstand des Rades übertrifft, jenes sofort aufgelöst und längs des nächsten Steges auf die benachbarten Arme und Stege übertragen wird, und so fortlaufend in unmittelbarem Kraftlauf auf das ganze Rad vertheilt und dadurch gleichmäfsig in jeder Richtung aufgenommen wird, und zwar in allen Theilen zu gleicher Zeit. Es ist offenbar, dafs der Punkt des Ansatzes der Schenkel der Stege an die Rippen der Speichen allein durch den Winkelstand der Speichen bestimmt wird und dementsprechend verschieden ist; die Speichen ändern selbsttätig die Richtung der componenten Kräfte, mit deren Linien die Stegschenkel zusammenfallen. Diese Verbundstege Z bestehen wesentlich aus mehreren Armen auf gemeinsamer Fufsplatte n, die durch die Bolzen 0 und ρ mit dem Kranze verbunden ist, und Lappen q zur Verbindung mit den Speichen ebenfalls mittelst Schraubbolzen. Beim Bau eines Zahnrades gehen die Bolzen 0 und ρ mit versenkten Köpfen durch die Zahnsegmente hindurch, wie dies die Fig. 3 veranschaulicht.The rim is preferably made of steel and is cold-bent and is therefore less prone to breakage than crystalline metal such as cast iron; However, it can also be made of cast iron, but then with a larger cross-section dimensioning. The composite webs / should dissolve the tensile stress that they suffer under the centrifugal force through the segments to which each arm is centrally related, into their natural lateral forces, which are transmitted from their outermost attachment points or evenly along the legs of the webs the bolts m to the spokes / rim at points between the fastenings of the spokes. The effect of this construction is to prevent the centrifugal breaking forces from bending the rim between the spokes into an out-of-round shape, which, according to experts, should always precede the explosion of the wheel. This effect is achieved by dividing the stresses in the rim into exactly twice the number of points with which they could be absorbed in a simple spoke construction, and by the fact that in every position where the breaking moment exceeds the normal resistance of the wheel, that one is immediately dissolved and transferred along the next web to the neighboring arms and webs, and is thus continuously distributed in direct force flow over the whole wheel and thereby taken up evenly in every direction, and indeed in all parts at the same time. It is evident that the point of attachment of the legs of the webs to the ribs of the spokes is determined solely by the angular position of the spokes and is accordingly different; the spokes automatically change the direction of the component forces, with the lines of which the legs of the web coincide. These composite webs Z essentially consist of several arms on a common base plate n, which is connected to the rim by bolts 0 and ρ , and tabs q for connection to the spokes also by means of screw bolts. When building a gear, the bolts 0 and ρ go through the tooth segments with countersunk heads, as shown in FIG. 3.

Die Stege / bestehen aus Schmiedestahl oder besser noch aus gehämmertem Bessemerstahl. Dagegen erscheint Gufs mit Rücksicht darauf, dafs die Stegfiantsche ein hohes Druckmoment zu erfragen haben, hier nicht angebracht.The bars / are made of forged steel or, better still, hammered Bessemerstahl. On the other hand, Gufs appears with regard to the fact that the Stegfiantsche has a high compressive moment have to inquire, not appropriate here.

Bei dem dargestellten Schwungrade (Fig. 2) sind Doppelspeichen vorgesehen behufs sicheren Tragens des breiten Kranzes, wie für Riementrieb hoher Pferdestärke erforderlich ist, ohne dabei so schwere Speichen anwenden zu müssen, dafs dadurch die Benutzung einer Anzahl verboten wäre, die genügte, die centrifugalen Spannungen richtig aufzunehmen. Diese doppelte Parallelreihe eignet sich besonders für Räder, die die höchsten centrifugalen Spannungen erleiden, wenn nach vorliegender Erfindung gebaut, aus dem Grunde, weil der Innenwinkel jedes Speichenpaares mit Sicherheit auf das kleinste Mafs reducirt werden kann, begleitet von einer entsprechenden Reduction im Werthe des gröfsten Schnittmodulus des Armes, während die Zwischenstege so häufig die Kräfte in ihre Componenten auflösen, dafs praktisch der ganze Kranz sich im Zustande vollkommenen Spannungsgleichgewichts mit Bezug auf die tragende Construction befindet. Die Einzelspeichenform nach Fig. 4 erfordert schwerere Arme als die Einzelarme nach Fig. 2 und gröfsere Winkel, wie Fig. 3 zeigt, und stützt den Kranz an weniger Punkten. Daher ist diese Form (Fig. 4) nur für langsam laufende schwere Getriebe mit constanten Spannungen zu empfehlen, andernfalls die Doppelspeichenform (Fig. ι und 2) den Vorzug verdient. In the flywheel shown (Fig. 2) double spokes are provided for safety Wearing the wide rim as required for high horsepower belt drives without To have to use spokes so heavy that they use a number of them it would be forbidden that would suffice to properly absorb the centrifugal tensions. These double parallel row is particularly suitable for wheels that have the highest centrifugal tensions suffer, if built according to the present invention, for the reason that the interior angle of each pair of spokes is certain can be reduced to the smallest degree, accompanied by a corresponding reduction in the value of the largest sectional modulus of the arm, while the intermediate webs so often dissolve the forces into their components, that practically the whole ring is in a state of perfect equilibrium of tension with respect to the load-bearing construction. The single spoke shape according to FIG. 4 requires heavier arms than the individual arms according to FIG. 2 and larger angles, as in FIG. 3 shows and supports the wreath at fewer points. Therefore this form (Fig. 4) is only for slow Running heavy gears with constant voltages are recommended, otherwise the double-spoke shape (Fig. Ι and 2) deserves preference.

Bei der Herstellung grofser Schwungräder und Zahnräder gemäfs der Erfindung ist ein Nachbearbeiten von Hand nicht erforderlich; die Arbeitsvorgänge bestehen einfach im Abhobeln, Abdrehen und Ausbohren. Dadurch wird an Kosten gespart und nichtsdestoweniger ein Rad erzeugt, das in seiner Stärke vollkommener als alle bekannten Radbauarten ist.In the manufacture of large flywheels and gears according to the invention, a Post-processing by hand is not necessary; the operations simply consist of planing, Turning and boring. This saves costs and nonetheless produces a wheel that is more perfect in strength than all known types of wheel.

Die Erfindung stellt eine neue Lösung der Aufgabe dar, ein widerstandsfähiges Rad zu bauen, und erreicht den Zweck in vollkommenstem Mafse. Das' gemäfs der Erfindung ge-The invention represents a new solution to the problem of a durable wheel build, and achieve the purpose in the most perfect measure. The 'according to the invention

Claims

built wheel withstands all tension and pressure moments according to practical terms, which find their reason in a high number of tours, and is less expensive than the older constructions. The new wheel is also subject to wear and tear to the same extent less than the destructive forces which the operation in itself combined with centrifugal Create effects, keep more perfectly in balance.

Godfather NT-A ν Proverbs:

ι. Wheel, characterized in that for the purpose of resisting breakage at very "high speed and to maintain a safe balance of the wheel to the forces arising jointly from work and centrifugal force and acting on the destruction, the spokes or arms fg on and between the the hub-forming disks rest under a bolted connection.

2. Embodiment of the wheel characterized in claim ι, in which the spokes or arms (f gj directly with the rim and moreover by intermediate webs (I n) with each other and with the rim are rigidly connected, whereby the intended purpose is achieved even more perfectly.

For this purpose ι sheet of drawings.