DE3217539A1 - Spiralmotor - Google Patents

Description

Speer, Anton Λ 59ο9 Burbach-Holzhausen

Dipl.Ing. ■ Danzifrer Str. 1

5. Mai 1.982 | ·

SPIRALMOTOR·-

Antriebskräftesystem des Spiralmotors Die gewonnene potentielle Energie, welche durch die Spannung von zwei Biegeblättern (Feder) entsteht, ist vorhanden.

Die so gewonnene Energie wird nicht direkt für den Antrieb des Spiralmotors verwendet, da sie nur eine kurzzeitige Drehenergie des Spiralmotors durch Entspannung der Biegeblätter leisten könnte, sondern die potentielle Energie der gespannten Biegeblätter wird durch Antriebseinrichtung in eine Kräftesystem umgewandelt, dessen Wirkung auf die Drehscheibe des Spiralmotors und um die Drehachse, positive und negative Drehmomente hervorruft. Ziel dieser Antriebseinrichtung ist es, das Kräftesystem über die Drehscheibe um das Drehzentrum des Spiralmotors so wirken zu lassen, daß ein resultierendes Drehmoment vorhanden ist. Dadurch ist auch eine Rotation der Drehscheibe des Spiralmotors gewährleistet. Also, es handelt sich hier nicht um direkte Nutzung der gewonnenen Energie durch die gespannten Biegeblätter, welche durch Entspannung der Blätter nur eine kurzzeitige Drehbewegung des Spiralmotors hervorrufen könnte, sondern es handelt sich liier darum, die durch die Spannung der Biegeblätter gewonnenen Energie für die Gewinnung eines Kräftesystems auszunutzen, welches um die Rotationsachse des Spiralmotors wirkt. Dieses Kräftesystem wird durch eine spezielle Antriebseinrichtung des Spiralmotors vergrößert oder verkleinert und zum Antrieb des Spiralmotors genutzt. Das aus den gespannten Biegeblättern gewonnene Kräftesystem ist der Antrieb des Spiralmotors. Die Nutzung der potentiellen Energie der gespannten Biegeblättern auf herkömmliche Art, durch Entspannung der Blätter zu "Verrichtende Arbeit", hat mit dem Spiralmotor nichts zu tun, und es wird empfohlen sich von solchen Gedankengängen zu lösen.

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Es kann weiter nur noch das entstehende Kräftesystem, gewonnen durch Spannung der Biegeblätter, als Antrieb des Spiralmotors gesehen werden.

Zur Erläuterung des Vorganges wir ein einfaches Beispiel gezeigt.

Die potentielle Energie in einem Gespannten Zugband über die Umlenkrollen geführt ist vorhanden. Die potentielle Energie des Zugbandes wird umgewandelt in eine Kräftesystem, deren Kräfte um eine Drehachse positive und negative Drehmomente hervorrufen.

Ein einfaches Beispiel übersichtshalber ist aus Fig. 1 2. und 3 zu ersehen. Das gespannte Zugband Z überspannt die Umlenkrollen 1, 2, 3, 4 und 5 ( Fig. 1.). Die Umlenkrollen sind mit ihren Drehachsen auf eine Scheibe K mit einem beliebigen Abstand von der Drehachse O drehbar befestigt. Die Kompenenten - F' und F' (.Fig. 2 ) mit ihren Wirkungslinien senkrecht zur Wirkungslinie der resultierenden Fl bzw. F2, F3, FU, F5 heben sich immer gegenseitig auf und deshalb sind diese im rechnerischen Beispiel vernachlässigt. Also, die potentielle Energie des gespannten Zugbandes wird in einem Kräftesystem Fl, F2, F3, FM- und F5 mit dazugehörigen senkrechten Hebelarmen zur Drehachse o, rl, r2, r3, r¹+ und r5 umgewandelt. In solchem Fall entstehen um die Drehachse ο positive und negative Drehmomente.

Es handelt sich hier um ein geschlossenes Kräftesystem mit ihren Wirkungslinien, Größen und Richtungen um ein Drehzentrum "0".

Es ist möglich, das Drehzentrum "O" des geschlossenen Kräftesystems beliebig zu verschieben, ohne daß sich die Summe der Drehmomente ändert.

(Die Drehmomente einzelner Kräfte des Kräftesystems werden größer bzw. kleiner, aber die Summe der Drehmomente ist immer gleich 0).

In einem geschlossenen Kräftesystem ist die Resultierende aller Kräfte gleich 0, (R = 0).

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λ * «» «4 ftf) * * ■% η«« η « α ο

Av Man kann sich die gleichen Kräfte im Kräftesystem um die Drehachse ο auch in dazugehörigen Wirkungslinien mit von innen nach außen verschobenen Angriffspunkten denken. Siehe .Fig. 3._s und Westphal - Physik 197o Seite 19 § 13 Addition von Kräften. "Für die Wirkung einer Kraft kommt es einzig auf ihren Betrag und ihre Wirkungslinie an. Man darf also den Angriffspunkt einer Kraft bzw. den sie darstellenden Vektorpfeil längs dieser Wirkungslinie beliebig verschieben, ohne an der Wirkung der Kraft etwas zu ändern," In diesem Fall haben wir die Wirkung der "Außenkräfte" auf die drehbare Scheibe K, ohne daß sich dieses Kräftesystem ändert. Also, wie bei außenwirkenden Kräften auf die Drehscheibe mit ihren senkrechten Hebelarmen um Drehpunkt o. Siehe Fig, 3.

Die Scheibe wird nur deshalb nicht um ihre Drehachse in die Rotation gesetzt, da sich die positive und negative Drehmomente gegenseitig aufheben. Es handelt sich hier um einen geschlossenen Drehmomentsystem.

Daraus ist ersichtlich, daß es sich hier nicht um ein "Perpetuum mobile" handelt, da man annehmen kann, daß die entstandenen Antriebskräfte des Kräftesystems innerhalb der Drehscheibe des Spiralmotors die gleiche Wirkung wie ein Kräftesystem außerhalb der Drehscheibe des Spiralmotors hat. Also, wie die Wirkung eines Aussenkräftesystems auf die Rotationsscheibe des Motors. Siehe Abs. "A". In der Einrichtung des Spiralmotors entsteht ein Kräftesystem mit dazugehörigen Hebelarmen senkrecht zur Drehachse und infolgedessen sind auch positive und negative Drehmomente vorhanden, die sich nicht gegenseitig aufheben. In solchem Fall handelt es sich um ein offenes Drehmomentsystem um die Rotationsachse, in welchem auch ein resultierendes Drehmoment vorhanden ist. Dadurch entsteht auch die Rotation der Drehscheibe um die Rotationsachse. Daraus ist zu schließen, daß es möglich ist auch ein Kräftesystem wirkend auf die Rotationsscheibe um ihr Drehzentrum mit einem resultierenden Drehmoment durch eine spezielle Konstruktion der Antriebseinrichtung zu erreichen.

Die Wirkung der Kräfte im Antriebskräfesystem des Spiralmotors ist während der Drehbewegung konstant, bzw. nach Wunsch veränderlich, demnach hat das Antriebskräftesystem als Antrieb des Spiralmotors mit der Antriebsenergie der herkömmlichen Motoren nichts gemeinsam. Es ist darum notwendig ein solches Antriebskräftesystem des Spiralmotors vollkommen unabhängig zu betrachten.

Das auf Seite 2 beschriebene und auf Fig. 1 -3 gezeigte Beispiel eines geschlossenen Kräftesystems, ist nur ein Beispiel aus welchem ersichtlich ist, wie ein Kräftesystem überhaupt aus potentieller Energie eines gespannten Zugbandes ensteht. Dieses ist ein geschlossenes Kräfte- und Drehmomentsystem, ohne ein resultierendes Drehmoment; also: die wirkenden Kräfte um das Drehzentrum der Drehscheibe sind im Gleichgewicht, alles weitere ist ersichtlich aus der Beschreibung Seite 2.

Es ist schon vor erwähnt worden, daß es das Ziel sei, das Antriebskräftesystem um das Drehzentrum der Drehscheibe des Kraftmotors so wirken zu lassen, daß auch ein ständiges resultierendes Drehmoment um das Drehzentrum entsteht und die Drehscheibe in eine dauerhafte Drehbewegung setzt. Ein ständiges resultierendes Drehmoment existiert nur dann, wenn auch das ganze Antriebskräftesystem zusammen mit der Drehscheibe des Spiral- bzw. Kraftmotors um das Drehzentrum rotiert und zwar so, daß sich die Position der Kräfte zueinander im Kräftesystem während der Rotation nicht ändert. Es wird hier noch einmal der physikalische Satz aus Seite wiederholt.

"Für die Wirkung einer Kraft kommt es einzig auf ihren Betrag und ihre Wirkungslinie an. Man darf also den Angriffspunkt einer Kraft bzw. den sie darstellenden Vektorpfeil längs dieser Wirkungslinie beliebig verschieben, ohne an der Wirkung der Kraft etwas zu ändern." "Wirkungslinie einer Kraft ist eine gerade Linie mit der Richtung durch den Angriffspunkt." Diese Feststellung ist auch für jede Kraft des Antriebskraft esystems des Spiralmotors gültig.

Ein Vergleich zwischen einem äußeren und einem inneren Antriebskräftesystem um das gleiche Drehzentrum.

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Man kann sich zwei identische Antriebskräftesysteme um ein gemeinsames Drehzentrum der Drehscheibe denken, wovon das erste ein äußeres und das zweite ein inneres Antriebskräftesystem des Spiral- bzw. des Kraftmotors ist. Die Wirkungslinien des äußeren decken sich mit den Wirkungslinien des inneren Antriebskräftesystems. Da jeder Wirkungslinie des äußeren Antriebskräftesystems eine Kraft mit ihrem Betrag und ihrer Richtung entspricht, und das gleiche auch für das innere Antriebskräftesystem gilt, so liegen immer zwei Kräfte ( eine äußere Fa und eine innere Fi) gleichen Betrags und gleicher Richtung auf jeder gemeinsamen Wirkungslinie des äußeren und inneren Antriebskräftesystems. Fa = Fi ; Fla = FIi ; F2a = F2i usw. Siehe Fig. 8 und Abb. Fig. H - 7.

Unter einem Antriebskräftesystem des Spiralmotors oder Kraftmotors versteht mannimmer ein rotierendes Kräftesystem mit einem resultierenden Drehmoment um das Drehzentrum und der Drehwinkel ^f ist der gemeinsame Winkel für das Antriebskräftesystem als auch für die Drehscheibe des Spiralmotors bzw. Kraftmotors. Siehe Fig. 6 und 7 .. Der Winkel oL· ist ein Abstandswinkel zwischen zwei benachbarten Kräften im Antriebskräftesystem und immer konstant.

Es ist selbstverständlich, daß durch das rotierende Antriebskräftesystem, der "Plan (die Lage) der Wirkungslinien des Systems auch um den Drehwinkel Vj> während der Funktion des Spiralmotors oder Kraftmotors rotiert.

Eine nähere Verdeutlichung der Wirkung des Antriebskräftesystems um das Drehzentrum des Spiral- oder Kraftmotors wird an Fig. M· - 8 gezeigt.

Übersichtshalber werden nur zwei Kräfte des äußeren und inneren Antriebskräftesystems in Drehbewegung mit der Drehscheibe um das Drehzentrum des Spiral- oder Kraftmotors analysiert. Das gleiche gilt auch für Resultierende des äußeren bzw. inneren Antriebskräftesystems und auch für ein paralleles Kräftepaar mit entgegengesetzten Richtungen um das Drehzentrum der Drehscheibe des Spiral- bzw. Kraftmotors.

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D. Nach den Absätzen A, B und C wird jetzt die Wirkung des äußeren und inneren Antriebskräftesystems auf die Drehscheibe D um das Drehzentrum C des Kraftmotors getrennt analysiert.
Nach FiR. 4· und 6 ..

Das äußere Antriebkräftesystem wirkt auf die Drehscheibe D um das Drehzentrum C.

Das resultierende Drehmoment: Mra = Fla· rl + F2a · r2 Nach Fig. 5.· und 7

Das innere Antriebskräftesystem wirkt auf die Drehscheibe D um das Drehzentrum C.

Da das innere mit dem äußeren Antriebskräftesystem identisch ist, ist auch FIi = Fla ; F2i = F2a usw. Das resultierende Drehmoment:
Mri = FIi. rl + F2i· r2
Man kann auch schreiben Mri = Mra

Nach Absatz A, B, C, D und der danach folgenden Erläuterung ist festzustellen, daß die Kräfte des inneren Antriebskräftesystems, (entstanden innerhalb der Drehscheibe) wirkend um das Drehzentrum der Drehscheibe des Spiral- bzw. Kraftmotors, die gleiche Wirkung wie die Kräfte des äußeren Antriebskräftesystems auf die gleiche Drehscheibe um das Drehzentrum des Spiral- oder Kraftmotors haben.

Demnach wird eine Rotation der Drehscheibe des Spiral- oder Kraftmotors durch ein inneres Antriebskräftesystem genauso stattfinden, wie dieses auch durch ein äußeres Antriebskräftesystem geschehen könnte.

Die Drehscheibe des Kraftmotors wird nur dann ihre ruhige Position behalten, wenn das innere Kräftesystem, entstanden innerhalb der Drehscheibe, ein geschlossenes Kräftesystem ist, wo kein resultierendes Drehmoment vorhanden ist.

Durch die Umwandlung der potentiellen Energie in einepi Kräftesystem verliert die Energie in diesem Augenblick ihre ursprüngliche physikalische Erscheinungsform und geht in eine vollkommen anderem/physikalische Erscheinungsform über. Dieser physikalische Vorgang ist in der Tat vorhanden und verstößt gegen kein physikalisches Gesetz. Jede weitere Diskussion darüber, um diesen physikalischen Vorgang anders zu aeuten erübrigt sich und wäre vollkommen falsch. Ein solches Kräftesystem, als neue physikalische Erscheinungsform bleibt unverändert mit seiner Wirkung bestehen (mit konstanten Kraftgrößen des Systems) und schwindet erst dann, wenn der Entzug der

Blatt 7 '*' ** ** * '"

gespeicherten Energie aus dem Kräftesystem erfolgt. Es ist auch 4^s Ziel gewesen, diese andauernde Beständigkeit des Kräftesystems zum Antrieb des Spiralmotors zu nutzen.

Also, wir haben jetzt nicht mehr mit Entstehung und Verbrauch bzw. Nutzung der Energie, wie dieses unft aus der Physiklehre bekannt ist, zu tun, es ist notwendig, sich von solchen Gedankengängen zu lösen. Wir können jetzt nur noch von Kräftesystemen sprechen und die gibt es in der Tat zweierlei.

Die eine Gruppe der geschlossenen Kräftesysteme, die ohne einen resultierenden Drehmoment auch Nullkräftesystem genannt worden sind und zur zweiten Gruppe gehören die offenen Kräftesysteme mit einem resultierenden Drehmoment; wobei man immer an die Wirkung derer auf die Drehscheibe um das Drehzentrum des Spiralmotors denkt. Somit ist ein geschlossenes Kräftesystem für den Antrieb des Motors nicht geeignet. Ein offenes Kräftesystem aber, mit seinem resultierenden Drehmoment wirkend auf die Drehscheibe um das Drehzentrum des Spiralmotors, ist in der Lage dieseX in dauerhafte Rotation zu setzen und ist ein Antriebskräftesystem des Spiralmotors. Es ist schon immer die Aufgabe dieser zehnjährigen Studien gewesen ein solches zu finden.

Somit ist dieses Antriebskräftesystem ein neuer physikalischer Vorgang, welcher zum Antrieb und dauerhaften Rotation der Drehscheibe des Spiralmotors genutzt wird. Genau dadurch entsteht eine neue Art von Nutzung der Energie und zwar durch die Umwandlung derer in einem offenen Kräftesystem.

Demnach kann man nur noch von einem geschlossenen oder von einem offenen Kräftesystem sprechen. Jede weitere Diskussion über die Nutzung der entsprechenden Energie auf herkömmliche Art, die uns aus der Physiklehre bekannt ist, ist überflüssig.

Erläuterung zum Zusammenhang

Energie - Antriebskräftesystem - Antriebseinrichtung -

Drehmoment

des Spiralmotors

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E ) (nach Fig. 8)
Wenn die Rotationsscheibe um ihre feste Polachse drehbar ist und an der Rotationsscheibe greift eine Kraft F des Antriebkräftesystems an, deren Wirkungslinie in oder Parallel zur Ebene der Ro-

tationsscheibe liegt, und nich durch den Pol

(Polachse) geht, man kann den Angriffspunkt der Kraft F immer so längs ihrer Wirkungslinie verschoben denken, daß sie einen senkrechten Hebelarm e zum Pol (Polachse) hat. Sie sucht (die Kraft F) die Rotationsscheibe in ihre Richtung

zu beschleunigen.

Die einzige Bewegungsart aber, welche die feste Polachse zuläßt, ist eine Drehung, die jedoch nur durch ein Kräftepaar hervorgerufen werden kann. Ein solches ist nun in der Tat vorhanden; denn indem die Kraft F die Rotationsscheibe zunächst in ihrer Richtung zu verschieben sucht, ruft sie

in der Polachse eine Zwangskraft Fz hervor

(Fz = - F) die der Kraft F entgegen gerichtet und von gleichem Betrag wie diese ist und deren Wirkungslinie durch die Polachse geht. Die Kräfte F und Fz bilden also ein Kräftepaar. Ist e der Arm der Kraft F bezüglich der Polachse, so ist das von dem Kräftepaar erzeugte Drehmoment M = Fe welches in der Lage ist die Rotationsscheibe in Drehbewegung zu setzen. Vergl. ach die Beschreibung des Antriebskräftesystem des Spiralmotors von Seite 1-6 insbes. Seite My £ u/ut) C

(Wo die Kraft F der Querkraft Q des Antriebskräftesystems des Spiralmotors entspricht und der Kraftarm e = f (^ ) Exentrizitätskurbel der Spiralfunktion r = f ( ^f ) ist.)

Siehe dazu Westphal Physik 2 5/26 neubearbeitete Auflage von 197o Seite 55 - 6o.

^Um den Spiralmotor in eine Rotationsbewegung zu setzen, wird zunächst die notwendige Arbiet von außen des Spiralmotors zur Vorspannung der Antriebseinrichtung (Stahlbiegeband) nach der Spiralfunktion r = f ( V ) verrichtet.

Danach entsteht im gebogenen gespannten Stahlbiegeband

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gespeicherte Energie, welche in einem Antriebskräftesystem des Spiralmotors umgewandelt und zur Rotationsbewegung des Spiralmotors genutzt wird. Nach entnahme der gespeicherten Energie in der Antriebseinrichtung wird die Rotationsscheibe des Spiralmotors zum Stillstand kommen. Also, solange die Arbeit an der Vorspannung nicht verrichtet ist, ist auch kein Energie - Antriebskräftesystem vorhanden und die Rotationsscheibe des Spiralmotors wird ihre ruhige Position behalten. Demnach, ohne verrichtete Arbeit und damit ohne gespeicherte Energie in der Antriebseinrichtung wird sich in der Rotationsscheibe des Spiralmotors nichts tun.

Somit hat ein Spiralmotor mit seinem Energie - Antriebskräftesystem und Einrichtung mit einem Perpetuum mobile nichts zu tun.

(G) Die Wirkung eines antiparallelen Kräftepaares, oder eine exentrisch vom Drehzentrum der Rotationsscheibe, angeordnete Resultierende ist schon innerhalb einer

Rotaionsscheibe erprobt worden. Die Rotation ist

vollkommen wirkungsvoll und beeindruckend (überzeugend). Also liegt es nicht daran„ daß dies nicht möglich ist, · sondern es ist vielmehr die Aufgabe gegeben, ein solches Antriebskräftesystem., wirkend innerhalb der Rotationsscheibe j zu finden, welches eine resultierende Kraft oder ein resultierendes Drehmoment um das Rotationszentrum bildet, und so die Rotationsschebe in dauerhafte Drehbewegung setzt.

Man kann weiter nach Absatz (E), (F) und (G) feststellen, daß die gespeicherte Energie umgewandelt in einem Antriebskräftesystem um die Polachse der Rotationsscheibe des Spiralmotors, unter Voraussetzung das ein Resultierendes Drehmoment vorhanden ist, in der Lage ist, die Rotationsscheibe in dauerhafte Rotationsbewegung zu setzen.

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Der Vorgang Energie - Antriebskräftesystem und Antriebskräftesystem - Drehmoment des Spiralmotors, verstößt gegen kein physikalisches Gesetz; er ist viel mehr an eines der Physikalischen Gesetze zurückzuführen.

Wie schon in der Beschreibung des Antriebskräftesystems von Seite 1-6 erwähnt wurde, hat der Spiralmotor mit seinem Energie - Antriebskräftesystem, mit den herkömmlichen Motoren nichts a - gemeinsam.

Deshalb ist es notwendig den Spiralmotor als solchen für sich zu betrachten.

Der gesamte Zusammenhang, Energie - Antriebskräftesystem - Antriebskräftesystem - Drehmoment - Antriebseinrichtung des Spiralmotors ist durch lange Forschungsstudien und durch experimenteHe Bestätigung der Theorie in der Praxis vollzogen worden. Siehe auch Nachweisanalyse der Funktion des Spiral- ■ motors.

In fas Io - jähriger Forschungsarbeit und Suche nach einem solchen Antriebskräftesystem des Motors sind tausende von Varianten und Beispielen, die auf den ersten Blick aussichtsvolle Möglichkeiten boten untersucht worden, welche sich aber zuletzt immer als geschlossene Kräftesysteme ohne die dazu notwendigen resultierenden Drehmomente um das Drehzentrum der Rotationsscheibe erwiesen haben.

Also es ist notwendig gewesen, das schwer erreichbare Antriebskräftesystem mit einem resultierenden Drehmoment um das Drehzentrum der Rotationsscheibe des Motors zu finden.

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If

Spira"! motor

Die Erfindung bezieht sich auf einen universell verwendbaren Antriebsmotor¹,

Aufgabe der Erfindung ist es, einen umweltfreundlichen Antriebsmotor zu schaffen, der sich durch eine hohe Leistung und eine neue unerschöpfliche Antriebsenergie auszeichnet.

Diese Aufgabe wird duch einen Spiralmotor gelöst, der auf einer drehbar gelagerten, als Hohlwelle ausgebildeten Antriebswelle mit achsialem Abstand fest angebrach te Trommel aus 2 Scheiben aufweist und zwischen den Scheiben im Hohlraum der Trommel angeordnete Antriebseinrichtung des Spiralmotors in eine lotrechte Querebene der Antriebswelle angeordnet ist. Die Antriebseinrichtung ist aus einem Stahlbiegeband mit je einer Klammer am Anfang und am Ende (Stahlbiegebandspanneinrichtung) beweglich oder drehbar in den Trommelscheiben des Spiralmotors eingebaut, so daß eine Spannung und Biegung des Stahlbiegebandes nach der Kurve der Spiralfunktion r = f (f ) möglich ist, außerdem ist in der Trommel und in der Hohlwelle des Spiralmotors eine dazugehörige Spanneinrichtung eingebaut. Durch die Spannung (Biegung des Stahlbiegebandes) wird ein Kräftesystem um die Rotationsachse hervorgerufen, wo ein resultierendes Drehmoment die Rotationsscheibe in dauerhafte Bewegung setzt. Die Antriebseinrichtung ermöglicht, daß die wirkenden Kräfte ein offenes Drehmomentsystem hervorrufen und um das Drehzentrum (Antriebswelle) des Spiralmotors ein resultierendes Drehmoment auf die Antriebswelle ausübt.

Der erfindungsmäßige Spiralmotor zeichnet sich durch eine hohe Leistung, ruhige Laufeigenschaften, geringen Platzbedarf, sowie durch eine universelle Verwendbarkeit aus. Außerdem ist der Spiralmotor umweltfreundlich.

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Es zeigen:

Fig. 9 Die Vorderansicht des auf einer

Bodenplatte befestigten Motors.

Fig. Io Eine Draufsicht des Motors nach Fig. 1 Fig. 11 Die Rückansicht des Motors nach Fig. 1

bei abgenommener vorderer Scheibe.

Fig. 12 Einen horizontalen Schnitt nach Fig.

Fig. 13,14 Stahlbiegeband des Spiralmotors

mit konstanter Breite b und veränderlicher Höhe y = f (^" ) nach der Spiralfunktion r = f ("f ) oder mit veränderlicher Breite χ = f (^ ) und konstanter Höhe d.

Fig. 15,16 Biegeblattklammer 12,13 bzw. 24,25 für

die Befestigung des Stahlbiegebandes

Fig. 17 Trommelscheibe 5,6 mit Lagerschlitzen

der Spannklammer des Stahlbiegebandes.

Fig.18,19 Spannklammer des Stahlbiegebandes mit

verzahnten Antriebsrollen 16,2o des Spiralmotors.

Fig. 2o Spanneinrichtungsantriebsaggregat,

Elektromotor 28 auf die Hohlwelle 1 befestigt, mit Spannrollen für die Zugseile.

Fig. 21 Umdrehungsgeschwindigkeitsregler elektronisch gesteuert in der Verlängerung der Hohlwelle 1.

Fig. 22-25 Hohlwelle 1 mit Umlenkrollen der Zugseile zur Spanneinrichtung.

Fig. 26 - 2 8 Mechanische Spanneinrichtung des Spiralmotors , als Variante zur elektronischen Spanneinrichtung.

Der Spiralmotor nach den Figuren 9 bis 12 weist eine als Hohlwelle ausgebildete Antriebswelle 1 auf, die mittels Kugellagern in 2 Lagerböcken 3,4 drehbar gelagert ist,

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die auf einer Bodenplatte 7 befestigt sind. Auf die Antriebswelle 1 ist eine Trommel mit einer vorderen und hinteren Kreisscheibe 5,6 mit achsialem Abstand fest auf die Hohlwelle angebracht, zwischen denen um Antriebswelle 1 eine Antriebseinrichtung zusammengesetzt ist aus folgenden Teilen:

Stahlbiegeband 11 aus speziell gehärtetem Federstahl mit konstanter Breite b und veränderlicher Höhe y = Of), oder mit konstanter Höhe d und veränderlicher Breite χ = f (γ ), (Fig. 13,14 ZbI. 5) und mit Biegelänge zwischen Einspannlängen a am Anfang und am Ende des Stahlbiegebandes.

Durch die veränderliche Höhe y = f (^), bzw. veränderliche Breite χ = f (*p ) wird sich das Stahlbiegeband 11 bei Biegespannung genau nach der Spiralfunktion r = f C^ ) biegen. Durch die Biegung des Stahlbiegebandes nach der Spiralfunktion r = f (f ) wird ein offenes Antriebskräftesysteim um das Drehzentrum (Hohlwelle 1) hervorgerufen, welches zum Antrieb des Spiralmotors genutzt wird, und so die Trommelrotationsscheibe in dauerhafte Drehbewegung setzt. Die Spannklammer am Anfang und am Ende des Stahlbiegebandes. (Ersichtlich aus Fig. 11,15,16 ZbI. 4,5) und jeweils aus zwei Blättern zusammengestzt. Ein längeres Spannblatt 12 ,,25 mit einer Achse am Ende für die drehbare Aufhängung der Druckgabel 17,21 außerhalb der Breite der Spannblätter, sowie an beiden Enden der Achse mit drehbaren Rollen passend in die Bewegungsschlitze 18,22 der Trommelscheiben 5,6. Zwischen dem langen und dem kurzen Spannblatt 12,13 bzw. 25,24 wird das Stahlbiegeband 11 befestigt oder eingepresst. Die Spannklammer 12,13 ist im Bewegungsschlitz 18 und die Spannklammern 24,25 im Bewegungsschl. 22 der Trommelscheiben drehbar gelagert, und zwar so, daß die Achse mit drehbaren Rollen 14, 15 der Spannklammer beim eingespannten Stahlbiegeband nach der Spiralfunktion r = f (f ) genau im Schnittpunkt der

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Tangenten am Anfang und am Ende der Spiralfunktion r = f (^ ) und Tangenten der Entspannungskurve des Stahlbiegebandes liegen. (Siehe Fig. 11) Die inneren kurzen Spannblätter 13,24 haben je eine öse zur Aufhängung der Zugseile 29,3o.

Die Druckgabel 17,21 (Siehe Fig. 11,18,19 ZbI. 4,6) haben eine U-Form bzw. Α-Form, um den Einbau der Spannklammern zu ermöglichen. Am Ende der Gabeln 17,21 sind drehbare Lager für die Achse der Spannklammer 14,15 angeordnet und im inneren Teil sind die Druckgabeln verzahnt. Durch die Gabelverzahnung und den verzahnten Rädern der elektrischen Antriebsaggregate welche auf der Hohlwelle 1 befestigt sind wird die Druckgabel und 21 zum Zentrum gezogen bzw. vom Zentrum nach außen geschoben und somit bewegen sich auch die Spannklammern rollend in den Schlitzen 18,22 der Trommelscheiben 5,6 nach innen zum Zentrum bzw. nach außen vom Zentrum.

Diese Einrichtung ermöglicht eine gute Biegespannung bzw. Entspannung des Stahlbiegebandes 11 und zwar auf folgende Weise: (Ersichtlich aus Fig. 11) Bei Spannung des Stahlbiegebandes drehen die Elektromotoren 19,23 (auf Hohlwelle 1 befestigt) ihre Zahnräder so daß die Druckgabeln 17 und 21 sich nach außen bewegen und damit verschieben die Spannklammern sich in ihren drehbaren Punkten 14 und 15 auch nach außen. Gleichzeitig aber ist auch der Elektromotor 2 (auch auf die Hohlwelle 1 befestigt) in Bewegung und mit seinen verzahnten Scheiben an beiden Enden der Elektromotorrotationsachse, dreht die Spannrolle 26,27 (drehbar um die Hohlwelle 1) der Zugseilen 29,3o nach links in Spannrichtung.

Das Stahlbiegeband 11 muß so weit durch die Zugseile 29,3o nach innen zum Zentrum gezogen werden und die Spannklammer unten in den Schlitzen 18,22 der Trommelscheiben durch die Druckgabeln 17,21 nach außen ge-

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schoben werden, bis das gebogene gespannte Stahlbiegeband genau die Spiralkurve der Spiralfunktion r = f (*f ) einnimmt.

Dieser vor beschriebene Vorgang gilt für die Spannung, Biegung des Stahlbiegebandes und umgekehrt für die Entspannung des Stahlbiegebandes.

In vollgespanntem Zustand des Stahlbiegebandes entstehen positive und negative Biegemomente um wirken um das Drehzentrum als Drehmomente welche sich mit gleichzeitig entstandenen orbitalen Drehmomenten durch das gebogene gespannte Stahlbiegeband um das Drehzentrum gegenseitig aufheben. Da aber durch das gebogene gespannte Stahlbiegeband auch Querkräfte entstehen und ihre äußere Wirkung am Anfang und am Ende des Stahlbiegebandes mit ihren Angriffslinien in Zugseilen 29,3o haben und exzentrisch von innen nach außen vom Drehzentrum des Spiralmotors wirken, rufen Drehmomente um das Rotationszentrum des Spiralmotors hervor. Die Drehmomente, entstanden durch die Querkräfte am Anfang und am Ende des gebogenen gespannten Stahlbiegebandes mit ihren Hebelarmen zum Drehzentrum des Spiralmotors sind Antriebsdrehmomente welche die Rotationstrommelscheibe des Spiralmotors mit gespannter innerer Einrichtung in ständige Rotation setzt. Die Funktion r = f (^f ) ist eine mathematisch definierte Spiralfunktion des Spiralmotors nach welcher sich das Stahlbiegeband bei Spannung biegt; verursacht Biegemomente als Drehmomente um das Drehzentrum sowie orbitale negative Drehmomente, wobei aber aus den Querkräften entstandene Drehmomente ein resultierendes Drehmoment bilden, welcher zum Antrieb und ständigen Rotation der Rotationsscheibe (Trommel) des Spiralmotors führt.

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Die elektrische und elektronische Spanneinrichtung

Fig. 9,lo,12,2o ZbI. 3,4,7

Mit einem Elektromotor 28 der auf die Hohlwelle 1 befestigt ist und auf beiden Enden der Drehachse des Elektromotors, sind zwei Zahnräder mit Verriegelungseinrichtung befestigt. Fig. 2o (ZbI. 7) Die drei Kompaktscheiben 2 6,2 7, 2 7.1 befinden sich in einem Abstand der Zugseile 29,3o Fig. 12 (ZbI. 4) und um die Hohlwelle 1 drehbar gelagert. Die große Scheibe 26 wickelt das Zugseil 29 in Linksrichtung drehend, da auch das Stahlbiegebandende mit der Spannklammer 24,25 einen größeren Weg bei Spannung hat und die kleinere Scheibe 2 7 wickelt das Zugseil 3o linksumdrehend, mit kürzerem Biegeweg des Stahlbiegebandes (Spannklammer 12,13) sowie eine Zahnradscheibe 2 7.1. Die drei Scheiben 2 6,27,27.1 sind aufeinander befestigt und bilden eine Kompaktscheibe welche um die Hohlwelle 1 drehbar gelagert ist. Die Zahnradscheibe 2 7.1 der Kompaktscheibe und das Zahnrad des Elektromotors 28 greiben ineinander ein. Bei einer Rechtsdrehung des Zahnrades des Elektromors 2 8 haben die Kompaktscheiben eine Linksdrehung und Spannen dadurch die Stahlbiegebandenden, bzw. Stahlbiegeblätter ein. Bei einer Linksdrehung der Zahnräder des Elektromotors 2 8 drehen sich die Kompaktscheiben rechtsum und die Spannung im Stahlbiegeband bzw. in den Stahlbiegeblättern läßt nach. Für die Elektromotoren 19,23 befestigt auf die Hohlwelle 1. zur Bewegung der Druckgabel 17,21 nach innen oder nach außen dienen, sollen auch so ausgestattet sein, daß die Linksumdrehung sowie die Rechtsumdrehung ermöglichen, und die Elektromotoren 19,2 3,2 8 müssen immer gleichzeitig in Betrieb, beim Anlassen, DrehmomentStärkeänderung bzw. beim Anhalten des Spiralmotors, gesetzt werden. Die Umdrehungsgeschwindigkeit der Zahnräder der Elektromotoren muß dem Verhältnis der

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erforderlichen Bewegung der Spannklammer bzw. der Spannseile angepasst werden.

Durch eine elektronische Verriegelungseinrichtung werden die Achsen und Zahnräder der Elektromotoren an Stelle bei der gewünschten Spannungskraft des Stahlbiegebendes bzw. Stahlbiegeblätter angehalten, wodurch ein Antriebskräftesystem erreicht ist, welches eine Rotation des Spiralmotors hervorruft. Durch Entriegelung der Zahnräder der Elektromotoren und durch entsprechende Drehung der Zahnräder wird die Spannung im Stahlbiegeband vergrößert, damit auch das Drehmoment und durch erneute Verrriegelung ist die ständige Rotation des Spiralmotors mit größerem Drehmoment durchgeführt worden. Beim beibehalten der Position des gespannten Stahlbeigebandes bzw. Stahlbiegeblätter, ist auch das Drehmoment während der ständigen Rotation konstant. Wie vor beschrieben kann auch die Änderung von kleinerer Drehmomentstärke bis zu max. Drehmomentstärke während der Rotation des Spiralmotors erfolgen. Durch umgekehrte Reihenfolge ist es möglich die Drehmomentstärke während der Rotation des Spiralmotors zu verringern bzw. den Spiralmotor anzuhalten. Es ist ersichtlich, daß man Intensität des Drehmoments auch in ununterbrochenen fortlaufenden, kontinuierlicher Rotation des Spiralmotors ändern kann. Weiterhin wird der Spiralmotor einen konstanten Drehmoment bei andauernder Rotation durch Spannung des Stahlbiegebandes bzw. Stahlbiegeblätter beibehalten.

Die Elektroinstallation wird aus dem Trommelhohlraum durch die öffnungen 19 in Hohlraum der Hohlwelle 1 geführt bis zu den Isolierscheiben 8 am Ende der Hohlwelle 1 und dort jede Leitung (Pol) an die entsprechende Scheibe von innen befestigt. Die Isolierscheiben sind auf die Hohlwelle 1 befestigt und rotieren mit der Hohlwelle 1 während der Rotation des Spiralmotors. Die gleitenden Kontaktblätter 9 (Siehe Fig. 12 ZbI. 4) als Federblätter ausgeführt drücken leicht jedes gegen

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die entsprechende Isolierscheibe. Die Isolierscheiben sind aus Kunststoff und haben orbital einen Metallring eingepreßt, welcher durch eine Kunststoffdüse durch die Wand der Hohlwelle 1 geht und mitten drin eine Metallverbindung - orbital - Metallring - inneres Kabel in dem Hohlraum der Hohlwelle 1 schafft. So ist es möglich, von außen Stromenergie nach innen bis zum Elektromotor und dazu erforderliche elektronische Einrichtung zu führen.

Aus vor angeführter Beschreibung der Funktion der elektrischen Spanneinrichtung ist auch ersichtlich, daß die Spanneinrichtung immer nur kurze Zeit in Betrieb ist und zwar nur bei Inbetriebsetzung des Spiralmotors, bzw. Drehmomentstärke-Änderung während Rotation des Spiralmotors, sowie beim Anhalten des Spiralmotors. Also, durch entsprechende Schaltung außerhalb des Spiralmotors ist es möglich den Spiralmotor in Betrieb zu setzen, die Drehmomentstärke zu vergrößern oder verkleinern während der Funktion des Spiralmotors sowie anhalten des Spiralmotors.

Ein Vorteil der elektrischen Spanneinrichtung zur mechanischen ist folgende; Die Druckkraft, welche vom gespannten Stahlbiegeband über Zugseile, den Hebel 46, Druckstange 47, Achse 48 und danach auf das Gehäuse 49 mittels Kugellager ausübt und Reibung erzeugt entfällt. Umdrehungsgeschwindigkeitsregler (ersichtlich aus Fig.21 ZbI. 7)

Im Lehrlauf des Spiralmotors, oder beim nicht ausreichend ausgelasteten Spiralmotor, wo z. B. das Drehmoment stärker ist als es sein sollte für eine Arbeitsleistung, könnte es zu ständiger Zunahme an der Umdrehungsgeschwindigkeit kommen. Um dieses zu verhindern ist es möglich einen Umdrehungsgeschwindigkeitsregler auf die Rotationsachse, Hohlwelle 1 zu befestigen, welcher aus folgenden Funktionsteilen besteht:

Ringscheibe 31 befesxigt auf die Hohlwelle 1 mit drei gelenkigen Lagern für die Stangen mit Schwungkugeln 32.

/Blatt

Auf die Schwungkugelstangen. sind Zugstäbe 3 3 gelenkig aufgehängt wie auch auf die Ringscheibe 24 welche leichtgleitend über eine Rippe an der Hohlwelle 1 auf die Hohlwelle 1 aufgezogen ist. Die Ringscheibe 3^!4 hat einen schmalen herausragenden Ring nässend in Schlitz des Ziehblattes 38 welcher· sich parallel zu Hohlwelle 1 hin und her ziehen läßt. Dieses Ziehblatt 38 gleitet in eine Konsole 3? die auf das Gestell des Spiralmotors befestigt- ist. Zwischen Ringscheibe 31 und Ringscheibe 34 ist eine Spiralfeder 35 um die Hohlwelle 1 eingebaut _t die die Ringscheibe 3H von Ringscheibe 31 der Schwungkugeln schiebt. Bei zunehmender Umdrehungsgeschwindigkeit des Spiralmotors und uner S^WSsaiaikraft werden die Schwungkugeln zu einer auf die Hohlwelle 1 senkrechte Ebene durch die gelenkige Aufhängung der Schwungkugeln in der Ringscheibe 31 zu Verschiebung versuchen, ziehen dabei die Zugstäbe 33 und damit auch die Ringscheibe 34 achsial der Hohlwelle 1,· zu Ringscheibe 31. Die Ringscheibe 34 zieht das Ziehblatt 36 in gleicher Richtung welche automatisch die Spanneinrichtung zur Verkleinerung der Drehmomentstärke schaltet. Umgekehrt ist es, wenn die Drehmomentstärke nicht ausreicht für eine erforderliche Arbeitsleistung. Die Umdrehungszahl der Rotation des Spiralmotors ist nicht ausreichend, die Schwungkraft (Zentripetalkraft) in den Schwungkugeln wird kleiner die Spiralfeder drückt achsial die Ringscheibe 34 von der Ringscheibe und das Ziehblatt 36 verschiebt in gleicher Richtung. Das Ziehblatt 36 schaltet dabei die Spanneinrichtung zur Verstärkung des Drehmoments ein, bis ein Ausgleich der Drehmomentstärke - Umdrehungsgeschwindigkeit des Spiralmotors mit erforderlicher Arbeitsleistung übereinstimmt.

Diese Einrichtung ermöglicht immer eine Anpassung des rotierenden Spiralmotors auf die erforderliche Arbeitsleistung und wirkt als automatische Steuerung des Spiralmotors.

/Blatt BAD ORIGINAL

Die Rotationsachse, Hohlwelle 1 hat einen relativ großen Innendurchmesser, welcher den Einbau von Spanneinrichtungsteilen wie Umlenkrollenhalter 38 ermöglicht. Weiter dient der Hohlraum der Hohlwelle zur Führung der Spannseile 29,3o zur Außenspanneinrichtung 43 bzw. für Elektroinstallationen. Die Hohlwelle 1 enthält in der Wand 4 öffnungen 41 wodurch die Spannseile 29,3o aus dem Trommelraum in die Hohlwelle 1 eingeführt sind, bzw. für Elektroinstallationen (ZbI. 7,8). Die Umlenkrollenhalter 38 sind so geformt, daß man sie in den Hohlraum der Hohlwelle 1 einbauen kann und dienen zur Führung des Zugseils aus dem Trommelraum in den Hohlraum der Hohlwelle 1 und zur Spanneinrichtung 43 an einem Ende der Hohlwelle. Die Spanneinrichtung 4 3 hat zur Hohlwelle 1 eine passende Form um in den Hohlraum der Hohlwelle befestigt zu werden. Die Spanneinrichtungsscheibe -43 enthält ein Rad 45 mit orbitaler Rinne für das Zugseil und auf dem Rad 45 ist ein Zylinderzahnrad mit kleinerem Durchmesser befestigt. Das Zahnrad 44 hat auch ein Rad mit orbitaler Rinne (kleinerer Durchmesser) für das Zugseil 3o und das Zahnrad 44 und Zylinderzahnrad 45 greifen ineinander ein. Die Zahnräder 44 und sind drehbar gelagert in der Scheibe 43. Mit Verschiebung des Hebels 46 (auf dem Zahnrad 45) von der Achse der Hohlwelle nach aussen drehen sich die Zahnräder 44 und 45 voneinander und spannen somit gleichzeitig die Zugseile 29,3o. Da hier das Zugseil einen kleineren Spannungsweg hat ist dementsprechend auch der Durchmesser des Rades 44 mit orbitaler Rinne kleiner als der Durchmesser des Rades mit orbitaler Rinne 45. Das Verhältnis der Durchmesser ist so zu wählen, daß beim Bewegen des Hebels 46 (Spannung bzw. Entspannung) der kleinere Weg des Stahlbiegebandes 11 proportional dem größeren Weg des Stahlbiegebandes 11 in Zusammenhang steht, d.h. die Wege des Endstahlbiegebandes 11 während Spannung bzw. Entspannung müssen gleichzeitig von Anfang

/Blatt

<■ 21

bis Ende durchgeführt werden; Weg A und B (Siehe Fig.11). Für das Inbetriebsetzen des Spiralmotors dient eine kleine Einrichtung mit T-förmiger Gleitschiene 5o, dem Gehäuse 49 eine Achse 48 drehbar gelagert im Gehäuse 49 mit einer kugelgelagerten Druckscheibe auf der Stirnwand des Gehäuses 49 und ein Druckstab 47 gelenkig mit dem Hebel 46 und der Achse 48 verbunden. Die Achse 48 liegt genau in der Verlängerung der Achse der Hohlwelle 1. Mit Verschiebung des Gehäuses 49 (mit aAchse 48) von C nach D bewegt die Druckstange 47 den Hebel 46 in Spannrichtung der Antriebseinrichtung des Spiralmotors und nach erwünscht erreichter Kraftspannung des Spiralmotors wird das Gehäuse 49 auf die Gleitschiene befestigt. Der Spiralmotor wird dauerhaft in Rotation gesetzt mit einem erwünscht erreichten konstanten Drehmoment. Der stärkste max. Rotationsmoment entsteht dann, wenn der Hebel 46 den Punkt D erreicht (volle Spannungskraft). Beim Entriegeln des Gehäuses 49 von Gleitschiene 5o wird das Gehäuse 49 durch die Druckstange 47 in Punkt C zurückgedrückt, die Spannkraft in Antriebseinrichtung schwindet, da das gebogene Stahlbiegeband 11 bzw. die gebogenen Stahlbiegeblätter ihre ursprüngliche Position erreichen und der Spiralmotor bleibt stehen. Während Rotation des Spiralmotors dreht sich auch die Druckstange 47 mit Achse 48. Es ist ersichtlich, daß man durch kleineren bzw, größeren Verschiebungsweg des Gehäuses 49 im Intervall C₉D dementsprechend ein kleineres bzw. größeres Drehmoment während dauerhafter Rotation des Spiralmotors entsteht; was auch in der Fharzeugxndustrie erwünscht ist. Diese mechanische Spanneinrichtung ist möglich nur dann zu verändern wenn die Spannklammer 12,13 bzw.24.,.25 ihre nicht verschiebbare aber Drehbare Punkte im Schnittpunkt der Anfangs und Endpunkte der Spiralfunktion r = f Cf ) des gespannten gebogenen Stahlbiegebandes und Tangenten des entspannten Stahlbiegebandes haben.

/Blatt

Die Funktion des Spiralmotors ist auch in solchem Fall vollkommen möglichj dabei müssen die Zugseile 29,30 auf der Höhe der normalen Anfangs- und Endtangenten der Spiralfunktion r = f (^f) liegen, also in der Angriffslinie der Querkräfte des gebogenen gespannten Stahlbiegebandes, und mit jeweils einer Umlenkralle an entsprechenden Stellen um die Rotationsachse drehbar gelagert sein, (Achsen der Umlenkrollen werden senkrecht auf die Trommelscheiben 5 und 6 befestigt). So ist es möglich die Zugseile 29,3o über diese Umlenkrollen und durch entsprechende Öffnungen (Löcher) in der Hohlwelle 1 in den inneren Raum der Hohlwelle zu führen und weiter zur mechanischen Spanneinrichtung. Die Achsen der Umlenkrollen bilden dann mit ihren Abständen von Hohlwelle 1 die Hebelarme zum Rotationszentrum und die wirkenden Querkräfte in den Zugseilen 29,3o verursachen das ständig resultierende Drehmoment um das RotationsZentrum des Spiralmotors. Dadurch wird die Rotationstrommelscheibe des Spiralmotors in ständige Rotations gesetzt.

Es ist auch möglich mit den nicht beweglichen, aber drehbaren Spannklammern 12 - 13, 24 - 25 in den Punkten IM· und 15 die Vorspannung des Stahlbiegebandes 11 nur mit einem Elektromotor 2 8 (befestigt auf die Hohlwelle 1) auszuführen, so daß die Spannung des Stahlbiegebandes nur mit den Zugseilen 29,3o erfolgt, sonst gilt alles wie vor beschrieben.

Die Wirkungsweise des Spiralmotors ist folgende:

Das Gehäuse 49 mit drehbar gelagerter Achse 48 wird auf der Gleitschiene 5o achsial zum Spiralmotor verschoben bis die gewünschte Antriebskraft erreicht ist. Die Kraft wird auf den Hebel 46 der Spanneinrichtung übertragen, dann auf die Zugseile 29,3o geführt durch die Hohlwelle 1 und in Hohlraum der Trommel aufgehängt auf das Stahlbiegeband 11 bzw. auf die Stahlbiegeblätter, biegen die gleichen, wodurch aus potentieller En ergie des gebogenen Stahlbiegebandes ein Kräftesystem um

/Blatt

die Rotationsachse entsteht, also rufen ein Kräfte-System in der Trommelscheibe um die Drehachse, Hohlwelle hervor. Die so entstandenen Kräfte wirken exzentrisch im Bezug auf das Rotationszentrum (Drehachse) und dabei entsteht ein resultierendes Drehmoment, welcher die ganze Rotationsscheibe (Trommel) mit Hohlwelle 1 in Rotationsbewegung setat.

Das Gehäuse 49 wird dann in dieser Position auf die Gleitschiene 5o verriegelt und behält die Position während der Funktion des Spiralmotors. Die Verschiebung des Gehäuses 49 kann auch während Rotation des Spiralmotors durchgeführt werden um ein kleineres bzw. größeres Drehmoment zu erreichen, also kann durch Entriegelung, Verschiebung und erneute Verriegelung die Stärke des Drehmoments ändern auch während der Rotation des Spiralmotors.

Nach Entriegelung und loslassen des Gehäuses 49 wird das Gehäuse 49 achsial vom Spiralmotor entfernt,· das Stahlbiegeband bzw. die Stahlbiegeblätter nehmen ihre ursprüngliche Form zurück, ziehen damit die Zugseile 29,30^Cr Hebel 46 dreht sich zur Achse der Hohlwelle und der Spiralmotor bleibt stehen.

Auf die Schwungkugelstangen sind Zugstäbe (33jgelenkig aufgehängt wie auch auf die Ringscheibe? 34j welche leicht gleitend über eine Rippe an der Hohlwelle 1 auf die Hohlwelle 1 aufgezogen ist. Die Ringscheibe 3 4 hat einen schmalen herausrager.den Ring passend in Schlitz des Ziehblattes (.36) welcher sich parallel zu Hohlwelle 1 hin und her ziehen läßt. Dieses Ziehblatt 3 6 gleitet in eine Konsole (37j die auf das Gestell des Spiralmotors befestigt ist. Zwischen Ringscheibe 31 und Ringscheibe 3H ist eine Spiralfeder 35 um die Hohlwelle 1 eingebaut, die die Ringscheibe 34 von Ringscheibe 31 der Schwungkugeln schiebt. Bei zunehmender Umdrehungsgeschwindigkeit des Spiralmotors und uner feenaiaikraft werden die Schwungkugeln zu einer auf die Hohlwelle 1 senkrechte Ebene durch die gelenkige Aufhängung der Schwungkugeln in der Ringscheibe 31 zu Verschiebung versuchen, ziehen dabei die Zugstäbe 33 und damit auch die Ringscheibe 34 achsial der Hohlwelle 1, zu Ringscheibe 31. Die Ringscheibe 34 zieht das Ziehblatt 36 in gleicher Richtung welche automatisch die Spanneinrichtung zur Verkleinerung der Drehmomentstärke schaltet. Umgekehrt ist es, wenn die Drehmomentstärke nicht ausreicht für eine erforderliche Arbeitsleistung. Die Umdrehungszahl der Rotation des Spiralmotors ist nicht ausreichend, die Schwungkraft (Zentripetalkraft) in den Schwungkugeln wird kleiner die Spiralfeder drückt achsial die Ringscheibe 34 von der Ringscheibe und das Ziehblatt 36 verschiebt in gleicher Richtung. Das Ziehblatt 3 6 schaltet dabei die Spanneinrichtung zur Verstärkung des Drehmoments ein, bis ein Ausgleich der Drehmomentstärke - Umdrehungsgeschwindigkeit des Spiralmotors mit erforderlicher Arbeitsleistung übereinstimmt.

Diese Einrichtung ermöglicht immer eine Anpassung des rotierenden Spiralmotors auf die erforderliche Arbeitsleistung und wirkt al ^5 automatische Steuerung des Spiralmotors .

Die Rotationsachse, Hohlwelle 1 hat einen relativ großen Innendurchmesser, welcher den Einbau von Spanneinrichtungsteilen wie Umlenkrollenhalter (38) ermöglicht. Weiter dient der Hohlraum der Hohlwelle zur Führung der Spannseile 29,3o zur AußenspanneinrichtungCuSy bzw. für Elektroinstallation?.™., Die Hohlwelle 1 enthält in der Wand 4 Öffnungen[^i) wodurch die Spannseile 29,3o aus dem Trommelraum in die Hohlwelle 1 eingeführt sind, bzw. für Elektroinstallationen (ZbI. 7,8). Die Umlenkrollenhalter 3 8 sind so geformt, daß man sie in den Hohlraum der Hohlwelle 1 einbauen kann und dienen zur Führung des Zugseils aus dem Trommelraum in den Hohlraum der Hohlwelle 1 und zur Spanneinrichtung 43 an einem Ende der Hohlwelle. Die Spanneinrichtung 43 hat zur Hohlwelle 1 eine passende Form um in den Hohlraum der Hohlwelle befestigt zu werden. Die Spanneinrichtungsscheibe -43 enthält ein Rad(45jmit orbitaler Rinne für das Zugseil 29 und auf dem Rad 45 ist ein Zylinderzahnrad mit kleinerem Durchmesser befestigt. Das Zahnrad (54) hat auch ein Rad mit orbitaler Rinne (kleinerer Durchmesser) für das Zugseil 3o und das Zahnrad 44 und Zylinderzahnrad 45 greifen ineinander ein. Die Zahnräder 44 und 45 sind drehbar gelagert in der Scheibe 43. Mit Verschiebung des Hebels ^46^ (auf dem Zahnrad 45) von der Achse der Hohlwelle nach aussen drehen sich die Zahnräder 44 und 45 voneinander und spannen somit gleichzeitig die Zugseile 29,3o. Da hier das Zugseil·3o einen kleineren Spannungsweg hat ist dementsprechend auch der Durchmesser des Rades 44 mit orbitaler Rinne kleiner als der Durchmesser des Rades mit orbitaler Rinne 45. Das Verhältnis der Durchmesser ist so zu wählen, daß beim Bewegen des Hebels 46 (Spannung bzw. Entspannung) der kleinere Weg des Stahlbiegebandes 11 proportional dem größeren Weg des Stahlbiegebandes 11 in Zusammenhang steht, d.h. die Wege des Endstahlbiegebandes 11 während Spannung bzw. Entspannung müssen gleichzeitig von Anfang

•aar-

bis Ende durchgeführt werden; Weg A und B (Siehe Fig.11). Für das Inbetriebsetzen des Spiralmotors dient eine kleine Einrichtung mit T-förmiger Gleitschiene 5o, dem Gehäuse 49 eine Achse 48 drehbar gelagert im Gehäuse 49 mit einer kugelgelagerten Druckscheibe auf der Stirnwand des Gehäuses 49 und ein Druckstab 47 gelenkig mit dem Hebel 46 und der Achse 48 verbunden. Die Achse 48 liegt genau in der Verlängerung der Achse der Hohlwelle 1. Mit Verschiebung des Gehäuses 49 (mit aAchse 48) von C nach D bewegt die Druckstange 47 den Hebel 46 in Spannrichtung der Antriebseinrichtung des Spiralmotors und nach erwünscht erreichter Kraftspannung des Spiralmotors wird das Gehäuse 49 auf die Gleitschiene befestigt. Der Spiralmotor wird dauerhaft in Rotation gesetzt mit einem erwünscht erreichten konstanten Drehmoment. Der stärkste max. Rotationsmoment entsteht dann, wenn der Hebel 46 den Punkt D erreicht (volle Spannungskraft). Beim Entriegeln des Gehäuses 49' von Gleitschiene 5o wird das Gehäuse 49 durch die Druckstange 47 in Punkt C zurückgedrückt, die Spannkraft in Antriebseinrichtung schwindet, da das gebogene Stahlbiegeband 11 bzw. die gebogenen Stahlbiegeblätter ihre ursprüngliche Position erreichen und der Spiralmotor bleibt stehen.

Während Rotation des Spiralmotors dreht sich auch die Druckstange 47 mit Achse 48. Es ist ersichtlich, daß man durch kleineren bzw. größeren Verschiebungsweg des Gehäuses 49 im Intervall C,D dementsprechend ein kleineres bzw. größeres Drehmoment während dauerhafter Rotation des Spiralmotors entsteht; was auch in der Fharzeugindustrie erwünscht ist.

Diese mechanische Spanneinrichtung ist möglich nur dann zu verändern wenn die Spannklammer 12,13 bzw.24,25 ihre nicht verschiebbare aber Drehbare Punkte im Schnittpunkt der Anfangs und Endpunkte der Spiralfunktion r = f ( ) des gespannten gebogenen Stahlbiegebandes und Tangenten des entspannten Stahlbiegebandes haben.

.'UJiI₁ .Il I

Die Funktion des Spiralmotors ist auch in solchem Fall vollkommen möglich, dabei müssen die Zugseile 29,30 auf der Höhe der normalen Anfangs- und Endtangenten der Spiralfunktion r = f (^) liegen, also in der Angriffslinie der Querkräfte des gebogenen gespannten Stahlbiegebandes, und mit jeweils einer Umlenkrolle an entsprechenden Stellen um die Rotationsachse drehbar gelagert sein, (Achsen der Umlenkrollen werden senkrecht auf die Trommelscheiben 5 und 6 befestigt). So ist es möglich die Zugseile 29,3o über diese Umlenkrollen und durch entsprechende Öffnungen (Löcher) in der Hohlwelle 1 in den inneren Raum der Hohlwelle zu führen und weiter zur mechanischen Spanneinrichtung. Die Achsen der Umlenkrollen bilden dann mit ihren Abständen von Hohlwelle 1 die Hebelarme zum Rotationszentrum und die wirkenden Querkräfte in den Zugseilen 29,3o verursachen das ständig resultierende Drehmoment um das Rotationszentrum des Spiralmotors. Dadurch wird die Rotationstrommelscheibe des Spiralmotors in ständige Rotations gesetzt.

Es ist auch möglich mit den nicht beweglichen, aber drehbaren Spannklammern 12 - 13, 2 4 - 2 5 in den Punkten 14 und 15 die Vorspannung des Stahlbiegebandes 11 nur mit einem Elektromotor 2 8 (befestigt auf die Hohlwelle 1) auszuführen, so daß die Spannung des Stahlbiegebandes nur mit den Zugseilen 29,3o erfolgt, sonst gilt alles wie vor beschrieben.

IMachiueisanalysE der Funktion des Spiralmotors

DaB Stahlbiegeband ist aus gehärtetem Federstahl mit zulässiger Spannung = 7500 kp/cm .

Elastizitätsmodul - 2,1 χ 10⁶ kp/cm².

Stahlbiegebandbreite b = 100,00 cm.

Spiralfunktion r = f

a = 10,00 cm

Spiralfunktion r » f (f ) = ·■■

Für eine Spiralkurve r = f sind folgende Angaben gültig:

Krümmungsradius:

P a

Krümmung:

K =

- Ι

touvvt » —
^{U b} (äJt Tangente

_f den die positive Tangente mit der positiven Richtung des Leitstrahles bildet

6Δ I / ΟόΌ

ür Q bzw. K gilt ferner:

<ty«4r·. "?"

ic

Für die Exentrizitätskurve e = f (Entfernung des Krümmungsradius vom Pol.

vas)

_ 4-

t =

S5?

Das vor aufgeführte ist auch aus Fig. 29 ersichtlich.

^?17539

Das Stahlbiegeband bzw. die Stahlbiegebänder 11 (nach Fig. 13, 1^, ZbI 5) haben einen Rechteckquerschnitt mit relativ kleiner Höhe U= f (^f) im Verhältnis zum zugehörigen Krümmungsradius C^ , mit einer Steigerung der Höhe ^ » f ("f ) um ca. 3 o/oo bzw. 1,1 o/oo; demnach wird die Ermittlung des Biegemoments M der % - wert in einem Betrachtungsteil da als U = konstr. angesehen. Siehe Fig. 32, 33 (ZbI. 10).

Die Neutralachsen der Stahlbiegeblätter werden bei.der Durchbiegung als parallel zur Funktion r » f (^f ) angenommen und die halbe Höhe ^/ 2 der Stahlbiegeblätter ist im Verhältnis zum Krümmungsradius^* immer klein, so daß man die Höhe in der weiteren Rechnung vernachlässigen kann.

Um den Biegemoment genauer zu ermitteln, ist es mög lieh die Funktion r » f (M" ) entsprechend auf r' =· f zu vergrößern und so die Funktion der Neutrolachse der Stahlbiegeblätter mit dem gewünschten Krümmungsradius zu erreichen.

Da auch zuei eng benachbarte Krümmungsradien ψ und sehr kleine Längendifferenzen aufweisen, kann man also auch ^ir^ schreiben, die auch tangential auf die Exzentrizitätskurve e rs f(*f ) gerichtet sind, kann man auch den Winkel «£C dty zwischen ^ und Q als ausreichend genau betrachten.

Demnach kann man nach Fig. 32 und 33 folgende Ableitung der Formel ausführen!

Denkt man sich dann nach Fig. 32 und 33 ein kleines Teilchen von der Länge -öee· aus einem Stahlbiegeblatt herausgeschnittenen, in dem der Biegemoment M wirkt, so erfährt die obere Zone infolge der dort wirkenden Biegespannung J j;» /<M ,UA / Γ\ eine Verlängerung dl

Z I / O

Wenn Stahl bis zum Bereicherter Proportionalitätsgrenze, die immer über der zulässigen Spannung liegt und auf Zug beansprucht wird, gilt das Haokesche Gesetz: "Die Dehnungen verhalten sich wie die Spannungen." Die Dehnung E, das Verhältnis der Längenänderung Al zur rusprünglichen Länge \o ist nur von dem Elastizitätsmodul E des betreffenden Materials und von der Größe der Spannung abhängig (siehe auch Fig. 3*+, ZbI 10)

Die Längenänderung t\l (V/erlMngerung bzw. Verkürzung) eines axial gezogenen bzui. gedrückten Stabes von der Länge 1 und dem Querschnitt F im Bereich des Hookeschen Gesetzes iet > ^

Ai- £ D * — ^" ^ ö —+ JL

ΙΛΛ. "■" ^- le> g. Ld ■«■ —

? fc

(vergleiche Fig

Weiter nach Fig. 3k,

Die Dehnungseigenschaften der Werkstoffe kommen durch den sogenannten Elastizitätsmodul E zum Ausdruck. Seine Bedeutung geht aus der Spannungs- Dehnungs- Linie in Fig. 3h hervor. Dort sind in einem rechtwinkeligen Koordinatensystem die Versuchsergebnisse für einen Zugstab von der Länge Io und dem Querschnitt F dargestellt. Die auf die ursprüngliche Stablänge Io bezogenen Dehnungen £ - Δΐ/1θ| wobei Δΐ die tatsächliche Längenänderung bedeutet, ist als Abszi^e, die zugehörige Spannung als Grdinate aufgetragen. für Io = ds

3«/

(Vergleiche Seite S^

Die durch Versuche gut bestätigte Annahme von Bernoulli, nach der ursprünglich ebene Querschnitte bei reiner Biegungsbeanspruchung eben bleiben und nur mit einem kleinen Winkel um die neutrale Querschnittachse gedreht werden, führte in Verbindung mit dem Hookeschen Gesetz zum Navierschen Beradliniengesetz, von der geradlinigen Verteilung der Biegspannungen über den ganzen Querschnitt. Die Biegespannungen bilden ein inneres Moment Mi, das mit dem an der gleichen Stahlbiegeblattstelle durch die äußere Kräfte erzeugten äußeren Moment Ma im Gleichgewicht sein muß. Man erhält mit dem an irgendeiner Stahlbiegeblattstelle s auftretenden Biegemoment Ms in einem beliebigen Punkt des zug ehörigen Querschnitts mit. dem Abstand J /2 von der Spannungslinie-Neutralachse des Querschnitts des Stahlbiegeblattes (gebogen)

[^Spiralfunktion r = f (*f ) die Größte der Biegespannung aus der Gleichung

Die Biegespannung ist über die ganze Querschnittsbreite konstant.

Die Biegelinie oder elastische Linie eines Stahlbiegeblattes ist die Kurve nach der sich seine Achse unter der Einwirkung der gegebenen äußeren Biegekräfte bzw, Biegemamente infolge der Elastizität seines Baustoffes verformt.

Nach der Annahme von Bernoulli bleiben die Stahlbiegeblätterquerschnitte bei der Biegeverformung eben und stehen nachher wieder senkrecht zur verformten Stahlbiegetilattachse. Die beiden eng benachbarten Querschnitte eines Stahlbiegeblatteilchens von der unendlich kleinen Länge ds schließen dann miteinander einen kleinen Winkel ctA^ ein, der gleich der Neigungsänderung der Biegelinie auf dieser Strecke ds ist und sich im Bogenmaß zu

CIS _ M Λ Q^ ergibt.

Dieser Dinkel d>fujird identisch mit dem tdinkel der Spiralfunktion r = f (^ ) durch den veränderlichen Querschnitt der Stahlbiegeblätter; mit konstanter Breite, aber veränderlicher Höhe 'M = f ( ^f ) , bzw. mit konstanter Höhe und veränderlicher Breite. ^ Λ

Das Biegsmoment des Stahlbiegebandes! Das Stahlbiegeband ist am Anfang und am Ende in Spannklammern befestigt. Durch die Spanneinrichtung wird das Stahlbiegeband nach der Spiralfunktion r = f (^ ) gespannt/ gebogen. Durch die Zugspannkräfte sowie Biegemamente, welche das Stahlbiegeband um den Uinkel ^ bzw. ^₀ in die Form eines Abschnitts der Spiralfunktion r = f (*f ) biegen, ist es möglich, folgende Ableitung auszuführen. Die Ableitung der Formel für die Krümmung — nach Fig. und 33 und der Dehnungsformel dl aus Seite ^

₁ 52, 33

Al

I ί

Krümmung

Trägheitsmoment für Rechteckquerschnitt

: Widerstandsmoment

Biegemoment

üJerkstoff-ElastizitStsmodul E

uieiter ist es

Krümmung

M=

Biegemoment:

M,

8b

er«.

■z.

IH -

Die wirkenden Querkräfte Q im gebogenen, gespannten Stahlbiegeblatt!

Querkraft Q ist demnach die erste Ableitung des Moments nach ds

= K

Nach Fig. 36, 37 (ZbI. 11)

Das herausgeschnittene Stahlbiegeblattstück byds muß unter der Wirkung aller dieser Schnittkräfte und der Mußeren Biegung weiterhin im Gleichgewicht bleiben, das heißt, es müssen hier die Gleichgewichtsbedingungen

erfüllt sein.

Die Bedingung Summe^.M = ο in Bezug auf den rechten Querschnittschwerpunkt L ergibt unter Beachtung der Vorzeichenregel für Drehmomente folgende Bleichung :

M - (M + d M) + (Q + dQ) ds = α
M - M - dM + Qds + dQds = α

Hier treten unendlich kleine Größen erster Ordnung auf, sowie unendlich kleine Größen zweiter Ordnung - nämlich dQds, die gegenüber der -zt*eiHr genannten ohne Beeinträchtigung der Genauigkeit vernachlMssigt uaßrden können.

Man erhält somit in weiterer Vereinfachung - dM + Qds = ο und daraus die wichtige Beziehung

dM h

Weiterhin besteht auch folgende Beziehung zwischen dem Biegemoment, der Querkraft Q und dem Tangens des Winkels O bzw. O , der Tangente auf die Biegemomentlinie Ύμ\. ³^ }^ W bzw. Tu^βyCY} ^{und des} Leitsti\ahles Fig. 35 (ZbI. 11).

S =

&Γ *

Die steigende veränderliche Höhe \*ϊΓτ(τ) des des Rechteckquerschnittes des Stahlbiegebandes 11 verursacht bei einer Biegung auch steigende Biegemomente mit zunehmender Funktion der Spiralkurve r = f (^ ). Siehe Fig. 35 rm - f ( Vf ). (ZbI. 11)

Die Querkräfte Q haben ebenso steigende Tendenz mit zunehmender Spiralfunktion r = f ( ^f )_f und der Tangensuert deB Winkel c> zwischen dem Leitstrahl und Tangente t auf die Biegemomentlinie rm « f ( *f ) hat ein positives Uorzeichen.

Wie aber schon vor erwähnt murde, sind die Querkräfte in einem gebogenen gespannten Stahlbiegeband nach der Spiralfunktion r s f (*f ) mit ihren Angriffslinien, die immer Tangenten auf die Exzentrizitätskurve e = f (^f") sind und diese sind die normalen dei entsprechenden Tangenten

der Spiralfunktion r = f ( die Formel Q Siehe Fig. 39, ZbI. 12.

); dementsprechend kann man

ableiten.

-— ueiter nach dem Winkel

Für die Beziehung zwischen dem

dann ist auch

dJH

——

ist die erste Ableitung νσπ M nach

it- * Λ

Die Querkraft Q :

Die Biegemomente der S-Sahlbiegebiätter mit kontinuierlichem konstantem Rechteckquerschnitt (^= konst.) haben eine fallende, abnehmende Tendenz, bei zunehmender Spiralfunktion r = f (¹^ ). (für gebogene Stahlbiegeblätter).

kL ! D =

(Siehe Biegemomentlinie

, Fig. 35)

Die Querkräfte Qf haben genau so fallende, abnehmende Tendenz, hei zunehmender Funktion der Spiralkurve r = f

..4/J /a«

Das negative Vorzeichen des Tangenswertes des Winkels zwischen dem Leitstrahl und Tangente t¹ auf die Biegemomentlinie rn » f ( *-f ), zeigt die fallende Funktion rn = f (^) der Biegemomentlinie an, bei wachsender Spiral funktion r = f (¹^ ). (Fig. 35).

Die Querkräfte Q im Punkt 1 und 2 (vergl. Fig. 29, ZbI. 9) entsprechen mit ihren Größen und Richtungen den AktionskrMften an gleichen Stellen der Spiralfunktion r = f (*γ) mit ihrer exzentrischen Uirkung (Exzentrizitätskurve β = f (^) ) um das Rotationszentrum, Hohlwelle 1, Pol P.

Die Aktionskräfte, alle Querkräfte Q und auch in Punkt 1 und 2 haben immer ihre Richtung tangential von der Exzentrizitätskurve ε «s f (^f) nach außen und senkrecht auf die entsprechende Tangente der Spiralfunktion r = f Nach Fig. 3D (ZbI. 9).

Um im Schnitt a - a des Stahlbiegeblattes bzw. Stahlbiegebandes auch weiterhin das gespannte Stahlbiegeblatt bzw. Stahlbiegeband im gebogenen Zustand der Form der Spiralfunktion r = f (^f) zu hallten, ist die Uiirkung eines äußeren Biegemomentes Ma = Mi (Mi = das innere Biegemoment) erforderlich und weiter hat im gleichen Schnitt auch die

..22.17533

dazugehörige Querkraft Qi (innere Querkraft) ihre Wirkung. Wie das äußere Biegemoment Ma das Gleichgewicht mit dem inneren Biegemoment Mi im gespannten, gebogen Stahlbiegeband bzw. Stahlbiegeblatt hält, so hält auch die MuBere Kraft Qa das Gleichgewicht mit der inneren Querkraft Qi. Demnach ist die äußere Kraft Qa gleicher Größe wie die innere Querkraft Qi, aber mit entgegengesetzter Richtung und beide liegen auf einer gemeinsamen Ulirkungslinie, die ihren Uerlauftangential auf die Exzentrizitätskurve e β f ( ^ ) und senkrecht auf die Tangente der Spiralfunktion r = f (^P) hat.

Für alle Querkräfte Q gilt folgendes:

Die Querkraft Q haben immer ihre Angriffslinie als Tangenten auf die Exzentrizitätskurve e = f (¹^ ) und die sind zugleich Senkrechte auf die Tangenten der Spiralfunktion r = f (^f) des gespannten, gebogenen Stahlbiegeblattes bzw. Stahlbiegebandes.

Die Richtung der Querkräfte Q ist immer von Exzentriziäifcskurve e = f (¹^f) nach außen der Spiralfunktion r = f (^ gerichtet· Dadurch, daß die innere Biegemomente Mi im gespannten, gebogenen Stahlbiegeband bzu. Stahlbiegeblatt mit wachsender Spiralfunktion r = f (¹^f) immer größer werden, (siehe Fig. 35, ZbI. 11), so sind auch die dazugehörigen Querkräfte Qi vorhanden und haben eine steigende Ten-ώηζ, wie auch die Biegemomente Mi.

Zu abnehmenden Biegemomenten Mi und Querkräften Qi wird es nur bei einem Stahlbiegeband bzw. Stahlbiegeblatt mit konstanter Breite und konstanter Höhe vorkommen, mit wachsender Spiralfunktion r = f (^ ).

Also müssen gemäß den oben angeführten Beschreibungen in jedem Schnitt a - a des gespannten, gebogenen Stahlbiegeband bzw. Stahlbiegeblatt auch hier die statischen Gleich-

SV

geiuichtsbedingungen Summe Q=D : Summe M = D erfüllt a ein.

Mi - Ma = ο : Qi - Qa = σ

Die äußeren Biegemomente Ma und die äußeren Kräfte Qa uerden für den Antrieb des Spiralmotors benutzt und gehören zum Antriebskräftesystem des Spiralmotars.

Die oben aufgeführte Feststellung, daß das Biegemoment Ma = Mi und die Querkraft Qa = Qi in einem gebogenen, gespannten Stahlbiegeblatt bzw. Stahlbiegeband mit veränderlicher Höhe y = f (^) und konstanter Breite, oder konstanter Höhe und veränderlicher Breite nach Spiralfunktion r = f (^), gleichzeitig ihre Wirkung in einem beliebigen Schnitt des Stahlbiegeblattes haben, ist durch eine spezielle Versuchseinrichtung am 30.06.1980 bestätigt worden.

Orbitale Kräfte:

Nach Fig. 31 (ZbI 9) wird ein einfaches Beispiel der Entstehung der orbitalen Kräfte gezeigt.

Das Stahlbiegeblatt ist im Rechteckquerschnitt mit der Höhe und Breite y = b =» konstant und ist auf einen um das Drehzentrum P drehbar, gelagerten starren Hebel befestigt. Da3 Stahlbiegeblatt uird gebogen, (gespannt um Winkel ^ ) durch die Kraft F1.

Durch die Spannung des Stahlbiegeblattes entsteht -tut Biegemoment M, das konstant von Anfang bis zum Ende des Stahlbiegeblattes ist.

Die orbitale Kraft

_F2 . M

Der Drehmoment um das Rotatianszentrum P der orbitalen Kraft F2 ist der Biegemoment M am festen Knotenpunkt des Stahlbiegeblattes und der um das Drehzentrum P beweglichen starren Hebels. Am anderen Ende des Stahlbiegeblattes uiirkt der Biegemoment - M auf den Kragarm f und dadurch entsteht ein Kräftepaar mit entgegengesetzten Richtungen F und F'.

Da in diesem Beispiel der Rechteckquerschnitt des Biegeblattes durchweg konstand ist, ist dementsprechend auch der Biegemoment M und auch der Krümmungsradius konstant, somit erhält das Biegeblatt genau eine Kreisbogenform ohne Anlehnung auf eine Kreisscheibe gleichen Durchmessers. Also, das gebogene Stahlbiegeblatt erhält genau den Abschnitt eines Kreisbogens, ohne Pressung gegen eine Kreisscheibe.

Um eine Durchbiegung der Stahlbiegeblätter passend zur Spiralkurve r = f ('V ) zu erreichen, ohne die Spiralscheibe zu berühren, ist der Rechteckquerschnitt mit veränderlicher Höhe y = f (^) vorgesehen, (siehe Fig. 11, ZbI. Ό

Aus Fig. 29, 30 , ZbI. 9) ist zu sehen, daß die Krümmung K und der Krümmungsradius eine veränderliche Größe darstellen und man kann schreiben k = f Of ) : ^ = f (f ).

Demnach weisen die Biegemomente sowie die Querkrä'fte eine verschiedene und im Bereich der Durchbiegung der Stahlbiegeblätter immer eine steigende Größe an, mit zunehmender Größe der Kurve der Funktion r = f (^).

Die orbitalen Elementarkräfte dF des gebogenen, gespannten Stahlbiegebandes mit veränderlicher Höhe y = f (^ ) und

konstanter Breite b, bzw. konstanter Höhe y = ü und veränderlicher Breite χ = f (^), nach der Spiralfunktion r = f (**f ) gebogen, entstehen durch den ständig zunehmenden Biegemoment mit wachsender Spiralfunktion r = f und zuar durch die Differenz zwischen zuei eng benachbarten Biegemomenten M und M + dM mit einem sehr kleinen Zuischenabstand da. (vergl. Fig. 39, ZbI. 12).

c3K = dM : oder, die gesamte orbitale Kraft, welche entlang des gebogenen, gespannten Stahlbiegebandes entsteht

Der BiegeujinkHl:

_ dU lCcls"

(
UfJ

Nach Fig. 39, ZbI.12

a*.

Für die archimedische Spirale gilt folgendes:

- IOO ^c

gLS -=

Krümmungsradius:

T'

ο _β

OL

-= ο

Krümmung:

— \

-■νια:-

•Cf- 47

SS- ...32.17533

K. oLs ■ (

M^-^

V-JdH*-

vl> «s

Die Exzentrizitätskurue

V « · t* Hf W <» · W .w

* V * V W *«· ^. ^ ,2^SC

■e-

•e

I^

Q>f

Funktion y = f (f), veränderliche Höhe der Stahlbiege blätter bzw. des Stahlbiegebandes:

Biegemoment:

4tE*- > ALE

Querkraft Q nach

OL I t

tf V # tf

5 V H¹ =

ι ., _ uV-υν

la V¹-

- Λ τ

Ik_

on-

— /j

-λ

inn RQ λ η ο »β . ¹^

οη

"Ä. i.

/Viv-

-^l<fe

4- 4, ^.

3217533

■* it

Λ. - β

λ ft ο β λ

Biegemamente mit konstanter RechtHCkquerschnittshöhe y der StahlbiegeJalätter:

Vl =

Querkräfte Q im" Renhteckqusrschnitt der StahlMsgeb.litter mit konstanter Höhe yj

Ia! -

; Y

T/¹

Oil Cxi —■ /1 + /uv^LJr /.

ll·.^ 13+ c^^k I..

•ν α »

Λ*

χ.

OL I I DOO

tan V für y = f (^P) mit veränderlicher Rechteckquerschnittshöhe der Stahlbiegeblätter bzui. des Stahlbiegebandes (üJinkelo zuischen dem Leitstrahl und Jengente auf die Biegemomentlinie
nach Seite

(siehe Fig. 35, ZbI. 11)

/I¹LE

X Ht

(8

tanö » für y = konstant mit unveränderlichem Rechteckquerschnitt der Stahlbiegeblätter. (Winkel δ' zwischen dem Leitstrahl und Tangente t¹ auf diE Biegemcmentlinie -r_n » f

" (Vi)

Die ueitere Erläuterung zur Querkraftformel Q in einem gebogenen,'gespannten Stahlbiegeband mit konstanter Breite und unveränderlicher Höhe y = f

Nach Fig. 38, 39, ZbI. 12, wird die abgeleitete Formel zur Errechnung der Querkraft Q in einem beliebigen Schnitt oder am Anfang und am Ende eines gebogenen, gespannten Stahlbiegebandes auch durch folgende Ableitung gezeigt:

Nach Fig. 38, 39

Durch Differentiation von Funktionen in Polarkoordinaten.

ΔΜ-f

M ' ist die erste Ableitung nach

ft β ff

Ι» β

is * ο., β

Weiter gilt folgendes:

) Wn al.. (tLm'

•^?

(Siehe auch Seite )

Zunächst die Ableitung aus Seite

ü-

Es gilt auch folgende Korrektur zur Ermittlung der Querkraft Q in einem kontinuierlich konstanten Querschnitt des gebogenen, gespannten Stahlbiegebandes.

oLS

χ.

= M

Die Ableitung aus Seite

■to

s -

et

Ik * m λ α	3217539 »ft 9 A )k >« I W ft fi> «β " -t*
	* 0 a «9 ^0*!fS^lr/iq
O m <Λ Φ

~i

^β % I K +■

^ A

=? j(ν<ΐτ)

= /I

•!-1

Für den inneren Biegemoment M^ gilt folgendes:

Am Anfang, bzuj. rechts von einem beliebigen Schnitt des gebogenen, gespannten Stahlbiegebandes ist das Biegemoment immer negativ, und links vom Ende bzw» eines beliebigen Schnittes ist das Biegemoment immer rechtsdrehend, positiv.

Für das Stahlbiegeband mit konstanter Breite und ver änderlicher Höhe y = f (V£> )

Für das slahlbiegeband mit kontinuierlich, konstantem Querschnitt bzw» konstanter Höhe und veränderlicher Breite χ = f (Y )

Die Stahlbiegeblätter haben einen kontinuierlich, konstanten Querschnitt (Höhe y = konstant^. Brei te, b = konstant), deshalb erhalten sie im Bereich der Durchbiegung eine Kreisbogenform, vergl. Seite -45 bis Λ9 Nach Fig. 31, also'durch die nicht erreichte DurchbiegungsfDrm der Spiralfunktion r = f (^f) der Spiralscheibe, entstehen Pressungen gegen die Spiralscheibe und damit exzentrisch wirkende Kräfte um das Rotationszentrum 1 (Pol). Solche Kräfte rufen zur Exzentrizitätskurve ε = f (^ ) gerichtet, negative Drehmomente um das Rotationszentrum hervor, welche das resultierende Drehmoment wesentlich verkleinern. Demnach kann man feststellen, daß die Stahlbiegeblätter mit kontinuierlich, konstantem Querschnitt für den

Antrieb des Spiralmotors nicht geeignet sind. Man könnte wieder einen veränderlicher Querschnitt der Stahlbiegeblätter mit veränderlicher, statt konstanter Breite und mit konstanter Höhe y wählen, um die veränderlicher Querachnittsuierte passend zur Spiralfunktion r = f (^ ), ohne eine Pressung solcher Stahlbiegeblätter gegen die Spiralscheibe 12 zu erreichen und damit die gleiche Biegung wie mit Stahlbiegeblättern konstanter Breite und veränderlicher Höhe y = f C^-P ) zu gewinnen.

Es ist noch zu vermerken, daß die entstehenden Spannungen in den Stahlbiegeblättern durch Biegung mit konstanter Höhe y, entlang der Stahlbiegeblätter unterschiedlich sind, auch mit veränderlicher Breite und zwar immer abnehmend mit steigender Spiralfunktion r = f ( ^ ).

Diese Feststellung gilt nicht für die gebogene Stahlbiegeblätter mit konstanter Breite und veränderlicher 'Höhe y = f (steigende Höhe nach Spiralfunktion r = f (^). Hier sind die Spannungen in den Stahlbiegeblättern bei Biegung durch die Gesamtlänge immer konstant.

Zum Beispiel für konstante Höhe d und Breite b

hier ist ersichtlich, daß die Spannung, die Funktion von k - Krümmung bzw. vom - Krümmungsradius ist, also mit wachsendem Krümmungsradius ^¹ « f (^) für die Spiralfunk '· tion r β f (f ) werden die Spannungen immer kleiner.

Für die veränderliche, wachsende Höhe y = f (^>) mit zunehmender Spiralfunktion r = f

35"

Nach Seite

Ξτ-t

ist die max. zugelassene Spannung in kp/cm des gewählten Materials für die Stahlbiegeblätter. Diese Gleichung zeigt an, daß die Spannungen in gebogenen Stshlbiegeblättern kontinuierlich durch die Gesamtlänge konstante Größe haben.

Es besteht folgende Beziehung zwischen einem Stahlbiegeblatt mit konstanter Breite b und veränderlicher Höhe y = f C^f) -und einem Stahlbiegeblatt mit konstanter Höhe d und veränderlicher Breite x:

Mil -1

wo ist d^a <s> max β konstant
b - konstant (gewählt)

ο L ι / ο ο υ

Es wird hier anhand der Fig. kü und 41 (ZbI. 13) die Wirkung der negativen orbitalen Drehmomente um das Drehzentrum, entstanden durch die Wirkung der inneren Biegemomente in einem gebogenen, gespannten Stahlbiegeband, deutlicher gemacht.

Nach Fig. 4G, 41.

In einem gebogenen eingespannten Stahlbiegeband mit konstanter Breite und veränderlicher Höhe y = f (^f ), oder mit konstanter Höhe und veränderlicher Breite χ = f (¹^f), welches sich ohne Anlehnung an die Spiralscheibe entsprechende Form nach der Spiralfunktion r = f (^f) biegt. Zunächst im Sektor vom Pol ( f *= 0; ^f = ^f ^ ) betrachtet.

Im gleichen Sektor mit zunehmender Spiralfuktion r = f ••durchläuft" das Biegemoment M ^a mi t ständig zunehmender Größe in diesem Sektor von Anfang bis zum Ende. '

Das Biegemoment Mvp = Mj beinhaltet somit alle wachsenden Werte des durchlaufenden Biegemoments H^ im Sektor von ^= 0; ^ S^, mit zunehmender Spiralfunktion r = f (^ ). Die Biegemomentlinie ist eine steile Spiralfunktion <γ «. 4-(^p] , dargestellt auf Fig. kQ. Somit ist das größte innere Biegemoment Mv^ = M2 a^m Ende des gebogenen, gespannten Stahlbiegebandes im Sektor 0-f = 0; ^f = ^ 1- ) mit zunehmender Spiralfunktion r » f (^ ), das positive, um das Drehzentrum, rechtsdrehende Drehmoment. Das innere Biegemoment Μφ zeigt aber zugleich durch die ständige Zunahme im Sektor (T = D; ^ = Y^ ), das größte entstandene negative orbitale Drehmoment - M₀ = - j M₂J an.

Das größte negativ entstandene orbitale Drehmoment - M_D und das positive rechtsdrehende Drehmoment NUi beide um das Rotationszentrum wirkend, heben sich gegenseitig auf,

<* m Λ <■ ■* ·

da die gleiche Größe mit entgegengesetzter Wirkung im oben genannten Sektor aufweisen. - M₀ + M2 = 0.

Die Wirkung des inneren Biegsmornents im Sektor (M¹ ^i j vom Punkt IM-1 bis Ng, der 5piralfunktion r = f

Im oben genannten Sektor hat das innere Biegemoment M^f mieder ständig zunehmende Tendenz mit wachsender Spiralfunktion r = f (H¹ )t ^ωί^Ξ auch im ersten Beispiel, ersichtlich aus der Biegemomentslinie Hf _m= f (^)₅ Fig. ^Q, kl»

In einem gebogenen, gespannten Stahlbiegeband mit dem Anfang ^f a^ und Ends ^> = ^f^ , durchläuft das innere Biegemament alle üJerte mit ständiger Zunahme von Mvp = M^ bis tA\ß, = Mjgevxst das größte innere Biegemoment am Ende des gebogenen, gespannten Stahlbiegebandes und somit das positive Drehmoment um das Rotatianszentrum. Wie aber das innere durchlaufende Biegemoment My alle vorherigen zunehmenden Biegemomentuerte beinhaltet, so zeigt zugleich das innere Biegemoment Mu auch dss negative orbitale Drehmoment -M_Q an, uielcher durch die Wirkung dss inneren Biegemoments entsteht und die gleiche Zunahme im aufgeführten Sektor ( M^ / Vt, ) hat. Das größte negative orbitale Drehmoment ist auch hier -Ma = -|m_z(.

Wie aber das innere durchlaufende Biegemomsnt Mv^ im Sektor (vf~O₍ ^l ^ ~^\ ) vom Pol zunehmende Biegemomentuerte beinhaltet und am Ende des Sektors M/j die GröSe des negativen Drehmoments -M₁ zeigt, (Fig. kü, M), so wirkt das negative Drehmoment -M«j als negatives orbitales Drehmoment des Sektors (Vf_Ä0 j ^J

Die entstandene Differenz des negativen orbitalen Dehmoments im betrachteten Sektor ist die Differenz zwischen dem größten negativen orbitalen Drehmoment -M₀ = -jMgj am Ende und dem negativen orbitalen Drehmoment - M₀-J am Anfang des Sektors. «AMo = - (M2 - M-i )· So stellt das negative

I I

orbitale Drehmoment -M₀1 » -| M1 j ujieder die Kontinuität des ersten und des zweiten Sektors dar.

Dementsprechend ist auch die Kontinuität des negativen orbitalen Drehmoments -Mo im Sektor vom Pol ^f = ο bis zum ¹^f = ^f* v/orhanden und definiert durch

-M*

im ersten Beispiel im Sektor (^Ojf*^) -M₀ = -

So gleicht das negative orbitale Drehmoment -Mo₁ mie auch das positive Drehmoment M2 immer dem größten inneren Biegemoment Hu am Ende eines gebogenen, gespannten Stahl biegebandes·

Dadurch ueist der negative orbitale Drehmoment -Mo die gleiche Größe uie auch das positive Drehmoment auf, da aber die immer entgegengesetzte Ulirkung um das Rotationszentrum haben, heben sie sich gegenseitig auf. Demnach wirken nur die QuerkrMfte Q1 und Q2 am Anfang und am Ende des gebogenen, gespannten Stahlbiegebandes mit ihrer Exzentrizität e * f (^ ) der Spiralfunktion r = f und rufen postive rechtsdrehende Drehmomente um das Rotationszentrum des Spiralmotors hervor.

Die orbitalen ElementkrMfte dj".

Uie in einem gebogenen, gespannten Stahlbiegeband, gebogen nach der Spiralfunktion r = f (^f ), mit veränderlicher Höhe y = f (vp) und konstanter Breite bzw. mit veränderlicher Breite χ » f (^ ) und konstanter Höhe, nimmt das Biegemoment M^ständig zu mit wachsender Spiralfunktion r = f (^ ), Infolgedessen entsteht zwischen zwei eng benachbarten Schnitten döB gebogenen Stahlbiegebandes im Abstand ds auch Biegemomentdifferenz Hu Lind M^ + dMu> .

Da die Gleichgewichtsbedingungen der angreifenden Querkräfte und Biegemomente auf ein herausgeschnittenes Teilchen ds des gebogenen, gespannten Stahlbiegebandes erfüllt sein müssen, kann man folgendes feststellen.

l> -. V

- CIH-I- <LIM) 4 As — ©

G^ cb

0ΜΛ

A\n

N CHI T( ^ f ItI

a ^

ze

Nach dieser abgeleiteten Formel und die orbitalen Elementarkräfte nSher zum Pol der Spiralfunktion r - F (.f ) grüSsr als dis dem Pal fsrnsrsn» Dieses ist such in dsr Praxis en Prü^sinrichtungen bastätigt worden.

Das elementare orbitale Drehmoment um das Orehzentrunu

BAD ORIGINAL

Das Biegemoment ***¥ ist durch den Krümmungsradius. ξ = -^(y) der Spiralfunktion 7 -""fCf) auch eine Funktion vom Winkel ^ sowie das Differentialbiegemoment dUM^ . Also M vf ** £ Cf) ,' öLMyf) Ler Krümmungsradius ^ »-££■£ j ^^a-t seine Verlaufslinie senkrecht auf die Tangente der Spiralfunktion Ύ ^"{-(N? und ist zugleich die Tangente auf die Exzentrizitätskurve ^ "⁵^yOi*) , wie auch die Wirkungslinie der Querkräfte. Demnach wäre es falsch die Qüerlrormel nur nach dem Winkel" d>£ abzuleiten. Um eine gültige Querkraftformel zu erreichen ist es notwendig gewesen, die nach dem Winkel ßt\p um die Exzentrizitaätskurve Ci =: "f"O*f) abzuleiten, und damit nach ds. (Siehe dazu Fig. 29 ZbI. 9 und Fig. 32 ZbI. Io sowie Fig. 39 ZbI. 12).

tr v

Die gesamte entstehende orbitale Kraft *) in einem gespannten, gebogenen Stahlbiegeband

Nach Fig. 29, 30 ; ZbI, 9

IL — T "" "ICf

OK,

7'

Beziehung zwischen ■*£ £A>-f und i^ -CQvi^ ; . _ψ-·[" J^

°Γ

ist Pie-

ableitumc macw

te) J

<f3

Orbitale Elementarkraft

3217533

rf

IDL¹E . £*?SA me ORBITALS VC&AFT

U\ LtH

Beispiel für die Archimedische φί^1ί^

o>f

/VlAA

I +-Τ)

» Ο«·* * Λ Q Λ ±Λ

Für die Inbetriebsetzung des Spiralmotors sind folgende Uorspannungskräfte erforderlich.

Der Hebelarm der Spannungaklaamer 12, 13, vom Zuseil 30 bis zum Drehpunkt 14 = P und der Hebelarm dsr Spannklammer Zk₁ 25 vom Zugseil 29 bis zum Drehpunkt 15 = Die V/orspannungskraft F^ ₀

Die V/orspannungskraft

im Drehpunkt \k \-, _η
im Drehpunkt 15 \A,0

O L· I /

Ea steht feat, daß die Querkraftgröße vom ständig steigenden Biegemoment M\o des gebogenen, gespannten Stahlbiegebandes abhängig ist. Je steiler die Momentlinie l^==}^⁷) des gebogenen, gespannten Stahlbiegebandes der Spiralfuktion r = f (^ ) ist, desto größer sind auch die QuerkrSfte. Steigung der Momentlinie ist an dem Winkel O zwischen dem Leitstrahl "Cv^ und der Tangente t¹ auf die Momentlinie Ί(λμ = f (^f ) zu erkennen.

Dazu sind für den Antrieb des Spiralmotors die hyperbolische Spiralfunktion r » f (f ) = a» sDiuie die Logarithmische

far

Spiralfunktion r = f Cf) =oje^ mehr geeignet, ueil die gebogenen, gespannten StahlbiegebMnder vor &eM/>VjT¹CU Spiralfunktionen einen schnell hochuiachsenden Biegemoment M\p haben und dementsprechend ist auch die Momentlinie

OS/T IfAv^=S f (f ) wesentlich steiler als ote archimedische

Spiralfunktion r » a^ . (NieitCL. ψ\6> 44/ "tleL. Afi)

Es uird weiter zum Vergleich zu den Uerten die archimedische, wie auch die hyperbolische Spiralfunktion gezeigt.

JP-

Die hyperbolische Spiralfunktion:

τ=fGt) -ψ

^. UlV-(AV¹ _

_ α

I A β SI Λ A · « « »

• β O ■

OL

βττ

sr, 36,

(aus Seite

Veränderliche Höhe des Stahlbiegebandes:y

= f

-lip

Biegemoment

⁰L

V>

Vj?

\Ph \ ! i

4 =

a * -.t

t ί

C=. —1

(X-X.

ν« V.

dx

ZAö /

,o./f

\J ί_ I /

ΐΠ7

1 \ I

ft η «* *> *

Durch Substitution:

(L

Ί V

JZ I

"ta-ukIL ',

Ok, ft

S/T

t o

^ O)I₁Y(only.A·/) - Ak ¹i

co Ly -:,/lAA.l^ χ ^ 4f

. r

U - 1 1

N*. -" © — ■

"t -

OXP

Exzentrizitätskurve

v't,

Q.

CU

■1 4 ^-

Die Querkraft Q

.M_ )3

bi'

t,

JZ I / OJJ

Im rechnerischen Beispiel uird das gespannte, gebogene Stahlbiegeband mit konstanter Breite b und veränderlicher Höhe y ss f (^) berechnet.

Beispiel 1: nach der archimedischen Spiralfunktion r = a ^ a = 10 cm

Beispiel 2: nach der hyperbolischen Spiralfunktion r = qj a = Ul cm

^7

3,?7

7)

^ C-I rC, ^3^)^

' S

f v_, t—\ ,/ \ { , C

<vr

■'<L/'. ·' o-c a

ί *

'^L '^A

r -?ν^-λΐ. Ι

Ö/ ^ 7Scc

g 'AC¹^ A öö 'VS£<f O^JhMS-'ιc

,Λΐ-

Ö, L.

Fr

,55

5 0,1

Das gesamte negative orbitale Drehmoment hebt sich mit dem positiven max. Drehmoment aus Biegung des Stahlbiege bandes auf
-M₀ +M=O

Das resultierende rechtsdrehende Drehmoment

r +

Beispiel 2: hyperbolische Spiralfunktion = —

Um ein besseren Vergleich der liierte dieser Spiralfunktion mit den liierten der archimedischen Spiralfunktion, (Rotationstrommel des Spiralmotors gleicher Größe) ist a « kl cm geuählt worden.

b = 100 cm
<^ = 7500 kp/ cm²

Nach Formel (h1)

"BBS

,. ι

[Mach Formel (h2)

—

'ic?

Nach Formel (h3)

2?

-3¹A /tot,

gesamte positive rechtsdrehende orbitale Drehmoment hebt sich mit dem linksdrehenden max. Drehmoment aus Biegung des Stahlbiegebandes auf.

Das resultirende linksdrehende Drehmoment aus Querkräften.

ΔΜ «- ZxOS 79o_; ΔΗ « - to ?^V7_/ go

Nach merfach wiederholter Prüfung des Stahlbiegsbandes auf einer speziell vorbereiteten Prüfeinrichtung vom 2.8. - 9.8.8a und danach, ist festgestellt worden, daß die Theorie und die abgeleiteten Formeln aus der Nachweisanalyse der Funktion des Spiralmotors in der Praxis vollkommen Obereinstimmend sind.

Die orbitalen Elementarkräfte, welche die resultierende Fo ist (Fig. 29, ZbI. 9 und Fig_e 41, ZbI. 13 und Fig. 44, ZbI. 15 ) ruft das innere Biegemoment Mi des gebogenen, gespannten Stahlbiegebandes hervor. Das negative Drehmoment der orbitalen Elementarkräfte mit dem negativen Biegemoment am schmalen bzw. dünnen Ende des gebogenen, gespannten Stahlbiegebandes hat um das Drehzentrum eine genauso große Wirkung wie das größte Biegemoment am breiten bzuu dicken Ende des gebogenen, gespannten Stahlbiegebandes.

Nach Fig. 43 des orbitalen negativen Drehmoment Mo = Mio = Mao » M2 und nach Fig. 41, ZbI. 13, Mo = Mir,» Auf Fig. 40 ist die Biegemomentlinie des inneren Biegemoments Mi des gebogenen, gespannten Stahlbiegebandes mit seiner steilen Spiralkurve T₁^ ³JX^j gezeigt.

Allgemein kann man feststellen, daß das negative Drehmoment aus orbitalen Elementarkräften entstehenden, dem größten Biegemoment am breiten bzui. dicken Ende des gebogenen, gespannten Stahlbiegebandes im Sektor vom Pol (Drehzentrum) bis zum Ende des Stahlbiegebandes gleich. (Vergl. Fig. 40, 41, ZbI. 13). D. h. Mo = Mi₂ nach Fig. 40, 41. lüenn aber das Stahlbiegeband nach Fig. 41 im Sektor vom Punkt !\11 bis N2 der Spiralfunktion r = f (^), im Sektor vom Punkt N1 bis I\I2 gebogen, gespannt ist, dann gleicht das negative Drehmoment aus orbitalen Kräften entstanden, einer Differenz zwischen dem inneren Biegemoment am breiten bzw. dünnen Ende des gebogenen, gespannten Stahlbiegebandes und mit dazu

wirkenden negativen Drehmoment im Punkt IM1.

Nach Fig. h-\, M1 bzui. Mi1 im Punkt IM1 nach Fig. M.

Die inneren Biegetnamente M1 bzw. Mi1 stellen aber die

größten inneren Biegemomente vom PdI P bis zum Punkt IM1,

den Anfang des gebogenen, gespannten Stahlbiegebandes, nach Spiralfunktion "Ύ =■ "^(^."J dar.

So kann man auch hier die Kontinuität des vom Pol P steigenden negativen Drehmoment aus orbitalen Kräften feststellen.
Nach Fig. UD, M.

Die Biegemomentdifferenz

Mo = Mi2 - Mi1 nach Fig. 41 mit dazu negativen Drehmomenten M1 bzuj. Mi1·

Mo =*ΛΜα + Mil β Mi2 - Mi 1 + Mi 1 » MiZ.

Es ist weiter bei kürzeren Stahlbiegebändern auch folgender

Fall möglich nach Fig.ΛΑ .

Mo = Mil - Mi 1 + Mil = Mi bzui. Mo » Mil

Die resultierende der orbitalen Elementarkräfte am Ausgangs punkt, d.h., am entferntesten Ende des gebogenen, gespannten Stahlbiegebandes vom Pol P.

cot

Xf\/\^ Für das Stahlbiegeband mit konstanter Breite

- X

ViT \ ) und veränderlicher Höhe.

VA «

Ate

und für das Stahlbiegeband mit veränderlicher Breite x = f (^ ) und konstanter Höhe cL

= 13

Demnach gleicht das negative Drehmoment aus orbitalen Kräften entstanden, immer dem größten inneren Biegemoment am weitesten entferntesten Ende vom Pol P der Spiralfunktion r = f (*f*) des gebogenen, gespannten Stahlbiegebandes. Daraus ist zu schließen, daß das positive resultierende D^rehmoment /V₁M in rechnerischem Beispiel der Funktion der Nachweisanalyse des Spiralmotors nur aus Drehmomenten der Querkräfte Q mit ihrer Exzentrizität £, = f (^) zum Drehzentrum (Pol P besteht).

Nach Fig. M

. ΔΜ

Die Prüfung des gebogenen, gespannten Stahlbiegebandes nach der Spiralfunktion r = f (^) = a^ mit konstanter Höhe d und veränderlicher Breite

Die Länge des Stahlbiegebandes ist im Dektor von Tt bis 2 TT der Spiralfunktion τ = a^ gewählt worden. (Vergl. Fig. kZ, ZbI. 1*0

Die Längen b am Anfang und am Ende des Stahlbiegebandes sind Einspanntiefen.

Auf einer horizontalen Plattform mit dazu konstruierter Spiralfunktion r = a^f , wurde das Stahlbiegeband über der Plattform im Luftraum am schmalen und am breiten Ende mit entsprechend errechneten Biegemomenten nach der Formel aus der Nachweisanalyse der Funktion des Spiralmotors eingespannt. Also zunächst die Einspannung durch reine Biegemomente Ma = Mi und Mao = Mio (Siehe Fig. k3, ZbI.

L. I /

Das eingespannte Stahlbiegeband biegtE sich durch nach der Kurve "U", deutlich abweichend van der Spiralfunktian r = f

Die Fig. UJ, Uk, h5 zeigen die Spannklammern b).

Danach wurde das gespannte, gebogene Stahlbiegeband auch mit orbitalen Kräften Fai = Fi1 und Fa2 = Fi2 eingespannt. Durch die Wirkung der orbitalen Kräfte wurde das gebogene.· Stahlbiegeband aus der Kurvenposition "U" gezogen in die Kurvenpasition ⁿ\I". (Vergl. Fig. k3, ZbI. 15 und Fig. Uk, ZbI. 15).

Zuletzt uiurde das gebogene Stahlbiegeband mit entsprechend errechneten Querkräften Q nach der Formel der Nachweisanalyse der Funktion des Spiralmators, zusätzlich eingespannt, ωό ist Qa «= Qi und Qao = Qio.

(Die Bezeichnung der Mußeren Biegemomente, Drbitalkräfte und Querkräftel

Ma, Mao; Fa1, Fa2 und Qa, Qao

Die Bezeichnung der inneren Biegemomente, Qrbitalkräfte und Querkräfte

Mi, Mio; FH, Fi2 und Qi, Qio)

Erst nach vollkommener Einspannung durch äußere Biegemomente und Querkräfte, errechnet nach den Formeln aus der Nachweis analyse der Funktion des Spiralmators und im Fall 2 nach Fig. Uk der orbitalen Kräfte zog sich das gebogene, gespannte Stahlbiegeband vollkommen und genau auf die Kurve der Spiralfunktion r a f (*f ) = a^ zurück. (Uergl. Fig. k5, ZbI. 15)

Dabei ist festgestellt ujorden, daß die orbitalen Kräfte Fa1 = Fi1 bzw. Fa2 = Fi2 mit ihren Hebelarmen Kl und "X.2 um das Rotationszentrum (Pal) negative Drehmomente bilden, welche genau der Differenz zwischen dem Biegemoment am brei-

3217533

ten bzw. dicken Ende und dem Biegemoment am schmalen bzu. dünnen Ende des gebogenen, gespannten Stahlbiege bandes entspricht.

Die Differenz des negativen Drehmoments aus orbitalen Kräften

uo ist Ma - Mi und Mao = Mio

Demnach 4rS-t- die vor aufgeführte Forme I¹Vy(CU Sty) richtig, d.h., - Mo = -M2

Aus den Figuren 43, 44 und 45 ist ersichtlich, daß die inneren Biegemoente, innefe Orbitalkräfte und innere Querkräfte in einem gebogenen, gespannten Stahlbiegeband vorhanden sind und daß die mit äußeren entsprechenden Biegemqmenten, orbitalen Kräften und Querkräften,im Gleichgewicht stehen. (Fig.

Diese Feststellung besagt, daß der theoretische Teil und daraus die abgeleiteten Formeln aus der Machujeisanalyse, der Funktion des Spiralmotors mit der Praxis in Einklang stehen.

-ιμ

Am Ende dieser Studien wird das Wesentliche aus der Nachweisanalyse der Funktion des Spiralmotors noch einmal kurz zusammengefaßt um die Funktion des Spiralmotors mit dazugehörigem resultierenden Drehmoment des Antriebskräftesystems welches in der Lage ist die Drehscheibe (Trommel) des Spiralmotors in dauerhafte Rotation zu setzen. (Anhand der Fig. 47 ZbI. 17 gezeigt) Dazu ist der Hinweis an die folgen den Abschnitte der Unterlagen der Nachweisanalyse der Funktion des Spiralmotors erforderlich:

Text Absatz E Seite 8

und Fig. 8 ZbI. 2 sowie Fig. 47 ZbI. 17 Text nach Fig. 3o ZbI. 9 von Seite 48 - 5o, bis zum Absatz "Orbitale Kräfte" Seite 74 - 76 bis zum Absatz"Die orbitalen

Elementarkräfte"

dazu Fig. 29 ZbI. 9 sowie Fig. 4o,41 ZbI. 13.

rt'1 '

Nach Fig. 30 ZbI. 9

Um ein gebogenes gespanntes Stahlbiegeband in einem beliebigen Schnitt a - a im Gleichgewicht zu halten, ist es notwendig die Wirkung eines äußeren Biegemomentes Ma mit der entgegengesetzter Drehrichtung und gleicher Größe dem inneren Biegemoment Mi, wirken zu lassen. Weiter ist zum Gleichgewicht des gebogenen, gespannten Stahlbiegebandes im Schnitt a - a auch die Wirkung der äußeren Querkraft Qa erforderlich, welche die gleiche Größe, aber entgegengesetzte Richtung der inneren Querkraft hat.

Die äußere Querkraft Qa und die innere Querkraft Qi haben eine gemeinsame Angriffslinie.

Die Angriffslinie ist immer eine Tangente auf die Exentrizitätskurve ^. -"Jv^) und zugleich Normale auf die Tangente der Spiralfunktion T^y^j . So hat die äußere Querkraft Qa ihren Angriffspunkt um den Pol (RotationsZentrum, Hohlwelle 1) auf der Exentrizitätskurve

C ^ fCfA » ^wo diese auf die Rotationsscheibe (Trommelscheibe) aufgehängt ist und ihren Hebelarm zum Pol (Rotationszentrum) hat. Der Abstand Q der Funktion e =-f 6f)

Dieser Drehmoment Ql^-C ■=· Q₁QjC dient zum Antrieb des Spiralmotors .

Da ein gebogenes, gespanntes Stahlbiegeband einen Abschnitt im entsprechenden Sektor der Spiralfunktion Ύ ä-y (^fJ hat, sind demnach immer zwei Schnitte a - a und b - b am Anfang und am Ende des gebogenen, gespannten Stahlbiegebandes im Gleichgewicht zu halmen. Dadurch beinhaltet das Resultierende Drehmoment zum Antrieb des Spiralmotors folgenden Werte: (Q'al wirkend am Anfang und Q'a2 am Ende des gebogenen, gespannten Stahlbiegebandes)

Wie die Theorie besagt und in der Praxis mehrfach nachgewiesen wurde, daß sich die inneren und äußeren --ao sowie die orbitalen Drehmomente eines gebogenen gespannten Stahlbiegebandes vollkommen neutralisieren und wo nur noch die Querkräfte auf die Drehscheibe um das RotationsZentrum des Spiralmotors ihre Wirkung haben»ist aus den aufgeführten Figuren ersichtlich.

Die Querkraft Ql = QiI = Qa 1 und die Querkraft Q2 = Qi2 = Qa 2

Die Querkraft Ql und die Zwangskraft FzI, gleicher Größe, aber mit entgegengeseter Richtung und dem Abstand Hebelarm el, sowie die Querkraft Q2 und die Zwangskraft Fz2, gleicher Größe jedoch entgegengerichtet mit dem Hebelarm e2.

Die beiden Kräftepaare mit ihren Hebelarmen wirken als Drehmomente auf die Drehscheibe des Spiralmotors und das resultierende Drehmoment ΔΜ besteht aus der Summe der zwei Drehmomente.

AM= Ql- el + Q2 - e2

Die inneren und die äußeren Biegemomente, sowie die orbitalen Kräfte, d.h. orbitale Drehmomente f^ Άν| und TeV Αϊ*/ » welche sich gegenseitig in einem gebogenen Stahlbiegeband aufheben, sin in punktierter Darstellung aus Fig. 47 ersichtlich.

Weiter ist aus Fig. 47 ersichtlich, wie auch das Biegemoment Mil in eine« antiparallelen Kräftepaar zerlegt worden ist und zwar in die Kräfte FmI = Mil/p, sowie das Biegemoment MiCL in einen antiparallelen Kräftepaar Fm2 = Mi2/q. Der Hebelarm ρ der Spannklammer ist der Abstand vom Punkt 1 Of^ )bis zum Punkt 14 und q der Spannklammerhebelarm vom Punkt 2 (TO bist zum Punkt 15. Die Kragarme sind verlängerte Teile der Spannklammer. Die Kräfte FmI und Fm2 haben demnach ihre Wirkung auf die Drehscheibe in den Punkten 14 und 15. Im Punkt 1 ( HO und im Punkt 2 ( tt.) wirken die Kräfte FmI und Ql bzw. Fm2 und Q2 (QlJ Q 2 ', Quer kr äf te), auf die Drehscheibe um das RotationsZentrum P und im Abstand el bzw. e2 der Exentrizitätskurve e = f Cf ). Dieser Vorgang ist an den Prüfeinrichtungen bei Biegung und Spannung der Stahlbiegebander immer bestätigt worden.

Die Formung und der Aufbau der Stahlbiegebänder aus FedeTstahl mit konstanter Breite b und steinender Höhe y = f (^f ) mit zunehmender Spiralfunktion r = f (^f 1, nach welcher das Stahlbiegeband gespannt und gebogen werden soll, ist schrittweise mit entsprechenden Zuwac-is der wachsenden Höhe y = f (^f ) nach der Spiralfunktion r = f ( ^v^ ) immer nur in kleinen Intervallen aufzubauen« Kan kann ein solches Stahlbieseband nach einer in den Patentansprüchen aufgeführten Spiralfunktion anfertigen und dann die Spannung und Biegung nur noch nach der entsprechenden Spiralfunktion r = f (t durchführen.

Es ist dabei auf folgendes zu achten ; Pur die zulässige Spannung ^-^ des Pederstahls ist ein passender Krümmungsradius ? der Spiralfunktion r = f ( ^ ) zu wählen. Also, es iet zunächst am Anfang des Sektors die Höhe j zu wählen und durch die zunehmende Spiralfunktion r = f ( ^f ) im entsprechenden Sektor steigt dann ständig auch die Höhe y = f (^f ). Siehe dazu die '^Tachv/eisanalyse der Punktion des Spiralmotors. Bei Berücksichtigung der oben aufgeführten Beschreibung zum Aufbau des Stahlbiegebandes, wird das gebop;ene gespannte Stahlbiegeband im dazugehörigen Sektor die Werte der Biege— raomente, Querkräfte und orbitale Drehmomente, bzw. orbitale Kräfte in der Praxis liefern, welche durch die abgeleiteten Formeln der Nachweisanalyse des Spiralmotors errechnet worden sind. Durch die steigende Höhe y = f (f ) vom Anfang des Sektors nach der Ipiralfunktion, wird die max. zulässige Spannung <i-j. des ij;ebo£cenen gespannten Stahlbiegebandes vom .\_nfanfl: bis zum Ende konstante Größe behalten. Dieses bietet eine ortimale Futzung des

BAD ORfGINAL

gebotenen ire spannten Stahlbiegebandes und dainit auch ein optimales ^TrrM.f tesystem zum Antrieb des Sniralmotors. . *

Es ist möglich ein solches Stahl bie^e band mit optimaler konstanter opannune' durch die ganze gebogene Länge nach ,]eder ooiralfunktion, aufgeführt in den Patentansprüchen, aufzubauen.

"3in Stahlbiege band Mit konstanter '-To he d und wachsender ⁿreite χ = f (^f ), bietet nicht die Vorteile , wie das Stahl, biegeband mit konstanter Breite b und immer größeren Höhe y = f f^ ) mit zunehmender Spiralfunktion r ■=■ f (^ ) ..

13 s ist schon in der 'Kachwe is analyse des Spiral— motors erwähnt worden, daß ein gebotenes gespanntes Stahlbiegeband mit konstanter Höhe d, gebogen nach einer Spiralfunktion, am Anfan-r die volle zulässige Spannung «έ·^. im Stahl erreicht, oder sopar wesentlich überschreitet wo der ^T'riimmungsradiu;; <? noch klein ist, d. h. , wo die ^rummun^ ^ro'i i^t, und mi

zunehmender Spiralfunk'oion und dazu mit immerVgrö3erem Krümmungsradius, die ursprüngliche Spannung im Feder— stahl rasch nachläßt, schwindet. Dieses ist gerade die Ursache , daß die entstehenden ^iegemomente, Querkräfte und orbitale Drehmomente mit ihren Werten in der Praxis auchTabweichend kleiner sind, als nach den "Formeln der *^rachwe is analyse des Spiralmotors errechnet wurden.

"¹Ss sind bis 30.01.1982 durch mehrfach wiederholte Prüfungen der Stahlbiegebänder verschiedener Größe an speziellen Prüfeinrichtungen mit Erfolg durchgeführt worden.

Dieses bezieht sich insbesondere -vuf St- hlbiege — bänder angefertigt aus guter Stahlqualität, passend_; gebogen und gespannt nach der Spiralfunktion r = Es zeigte sich immer bei genauer und wiederholter Prüfung solcher gebogenen gespannten otahlbiege— bänder, daß die /er\-3 der '^iegemoraente, ).uerkräfte und orbitalen Drehmomente, errechnet nach den.

gegebenen ^ormeln aus der Fachweisanalyse der Funktion des Spiraliaotors, mit den Verten in der Praxis vollkommen übereinstimmen.

Diese "Hestäti^un^ zeigt an, daß die abgeleiteten Formeln sowie "heorie der TTachweisanalyse der ■funktion des Spiralmotors zutreffen.

Wenn es aber zu einer "Verzerrung" des gebogenen gespannten Stahlbiegebandes kommt, d.h. Abweichung von der Spiralfunktion "Y^TvO und zwar nach einer Kurve wl oder w2 wie dieses die Fig. 48 ZbI. 17 zeigt, dann ist entweder die Stahlqualität des Stahlbiegebandes nicht geeignet dazu.oder der zu der Stahlqualität gewählte Krümmungsradius der gewählten Spiralfunktion am Anfang des Stahlbiegebandsektors ist zu klein.

Im ersten, wie im zweiten Fall wird ein solches Stahlbiegeband nur zum negativen Ergebnis führen und ist nicht zum Antrieb des Spiralmotors geeignet. Dieses kann man genau feststellen nach der Biegung und Spannung des Stahlbiegebandes an einer Prüfeinrichtung und danach durch vollkommene Entspannung des Stahlbiegebandes.

Wenn das Stahlbiegeband nach Entspannung vollkommen seine ursprüngliche Lage wieder annimmt, d.h. Neutralachse A des Stahlbiegebandes muß dabei ihre geradlinige Form wieder annehmen. Siehe Fig. 49, 5o ZbI. 18.

Weicht das Stahlbiegeband nach Entspannung von der ursprünglich geradlinigen Achse A ab, wie dieses aus Fig. 51 und 52 ZbI. 18 ersichtlich ist, so ist ein solches Stahlbiegeband für den Antrieb des Spiralmotors nicht verwendbar. Mit solchem Stahl und Stahlbiegeband kann man keine positiven Ergebnisse erwarten.

Mit folgenden Unterlagen wird bezug auf die Prüfeinrichtungen der Stahlbiegebänder des Spiralmotors genommen. Zur genauen Prüfung der Stahlbiegebänder auf Biegung und Spannung um daraus die wichtigen und genauen Werte der Biegemomente, i^uerkräfte und orbitalen Drehmomente bzw. orbitalen Kräfte wirkend um das Drehzentrum des Spiralmotors Pol P, ist es erforderlich gewesen, entsprechende Prüfeinrichtungen aufzubauen. Dabei mußte man auf folgendes achten:

Es ist vor allem erforderlich den Verlauf der Prüfung des Stahlbiegebandes so vorzunehmen, wie das gebogene gespannte Stahlbiegeband nachher seine Position eingebaut in dem Spiralmotor aufnehmen wird.

Die Spiralfunktion T^yCi?) nach welcher das Stahlbiegeband angefertigt ist und getestet wird., ist die genaue Projektion deren mit ihren Tangenten ti und t2 am Anfang und am Ende des Sektors, sowie Ortogonalen (Senkrechten) Sl - Sl ; bzw. S2 - S2 der Tangenten auf ein Plan aufzutragen und diesen auf eine waagerechte Plattform befestigen. Die Biegemomente iMfy und π γ %> am Anfang und am Ende des Stahlbiegebandes, werden dmhach nicht mit einem Drehmomentmessgerät gemessen, sondern durch Zerlegung deren in Kräftepaare, da es sich hier um ein Antriebskräftesystem handelt, wie dieses in dem Spiralmotor vorkommt.

Also, in Verlängerung der Tangenten ti, t2 sowie der Ortogonalen (Senkrechten der o»a, Tangenten) Sl - Sl bzw. S2 - S2 (Siehe Fig. 53, 54 ZbI. 19) und zwar von der projezierten Spiralfunktion Ύ^-γΰ?) nach Außen am Ende der Kanten der Prüfplattform,werden senkrechte Spannkonsolen aufgebaut, um die Prüfung des gebogenen gespannten Stahlbiegebandes im Luftraum über der projezierten Spiralfunktion zu überprüfen.

Bei Spannung und Biegung des Stahlbiegebandes mit entsprechenden Querkräften, orbitalen Kräften, sowie mit entsprechenden Kräftepaaren der Biegemomente Y\\\ und IH^.j^eventuellen Kleinkorrekturen muß das gebogene gespannte Stahlbiegeband die Kurve der projezierten Spiralfunktion genau aufnehmen.

Kontrolle durch ein Visiergerät; visiert vom gebogenen
Stahlbiegeband senkrecht auf die Spiralfunktion
dessen Plan auf der waagerechten Prüfplattform Befestigt ist.

In solchem Fall wird das Stahlbiegeband in dem Spannungsgang verschiedene Positionen im Luftraum, hin und her über der Plattform schwebend aufnehmen, aber erst durch die
endgültige optimale zugelassene Spannung, welche den
Kräften der entsprechenden Spiralfunktion entsprechen, wird sich das gebogene gespannte Stahlbiegeband genau senkrecht auf die Spiralfunktion des waagerechten Planes projezieren, sowie alle Spannseile über den Tangenten und dessen Ortogonalen. Nur somit ist die Prüfung richtig durchgeführt. Es zeigte sich durch immer wiederholte Prüfungen, daß dabei das größte postitive Biegemoment rA'f'^am Ende des gebogenen gespannten Stahlbiegebandes die sämtlichen negativen Biegemomente und negativ wirkenden orbitalen Drehmomente neutralisiert.

d.h. M«?^-Κ^_Λ-Κ> =o

Wo das negative Biegemöment -nfjj am Anfang des Sektors der Spiralfunktion bzw. des gebogenen gespannten Stahlbiegebandes seine Wirkung hat und —Ho das orbitale negative Drehmoment wirkend tangential nach der Spiralfunktion
und in die orbitalen Kräfte FoI und Fo2 zerlegt ist.

also man kann auch

schreiben. J&^t^JgeW^MtSA/T" -Wo = -

Es sind bei sämtlichen wiederholten Prüfungen nur die
Querkräfte Ql und Q2 frei geblieben, wie schon aus der
Nachweisanalyse der Funktion des Spiralmotors zu ersehen ist. Damit besteht das Resultierende Drehmoment, wirkend um das Drehzentrum des Spiralmotors, aus zwei Kräftepaaren und zwar aus Querkraft Ql und Zwangskraft FzI (Drehachse) und Querkjfaft Q2 und Zwangskraft Fz2 Pol, Drehachse des Spiralmotors.

Siehe Fig. 47 ZbI. 17 und Text Seite

Die Spannklammern der STahlbiegebander müssen aus sehr

Material aufgebaut werden, so klein wie nur möglich zu halten, und damit die optimale Genauigkeit an Messung sämtlicher Kräfte zu erreichen. Also, in keinem Fall große oder schwere Spannklammern für die Biegung der Stahlbiegebänder verwenden.

Man soll die Spannklammer entsprechend dem Stahlbiegeband anpassen, d.h. nur mit der erforderlichen Größe und so leicht wie möglich aufbauen und verwenden. Weiter müssen sämtliche beweglichen Teile der Spannkonsolen der Prüfeinrichtung, sowie senkrechthaltende Tragkragarme der Spannklammer kugelgelagert werden, um die Reibung bei Beweglichkeit zu senken₉ damit es fast keinen Verlust an Messgenauigkeit der Kräfte des Antriebskräftesystems des Spiralmotors gibt. .

Die Messung aller Kräfte erfolgt durch Präzisions-Dynamometer (Kraftmesser), und zwar so, daß zu jedem Spannseil ein Dynamometer im Spannseil eingespannt (aufgehängt) ist.

Beispiel einer universalen Prüfeinrichtung des Stahlbiegebänder nach verschiedenen Spiralfunktionen angefertigt, aber mit immer dazu entsprechenden Spiralfunktionen r = f (f ) projezierte auf dazugehörigem Plan, welche austauschbar ist, ist auf Fig. 53, 54 ZbI. 19 gezeigt. 143 Gestell, 14o waagerechte Plattform des PrüfStandes mit Aufkantung 142 öffnung zur Einfahrt der Spannkonsolen und senkrecht haltenden Trag- Kragarmen der Spannklammer. Ho Spannkonsole, 111, 112 kugelgelagerte drehbare Spannachse, 113 Gewindestange durch 111 und auf das Dynamometer 115 des Spannseils 116 aufgehängt. 114 Gewindeloch für 113.

117 Justier und Befestigungsschrauben der Spannkonsolen auf die Prüfplattform.

118 öffnung der Spannkonsole für Plattformkante. 12o senkrechte Konsole für den senkrechthaltenden Trag-Kragarm der Spannklammer.

-ν?

121, 122 senkrecht kugelgelagerte Achse in Konsole. 3217539 12 3, 125 Trag - Kragarme in 124 und 127 auch kugelgelagert. 127 Hüllrohr für kugelgelagerte drechbare senkrechte Tragachse der Spannklanuner. 128 Justierschrauben wie bei Ho. 129 öffnung wei 118 bei Ho. 13o senkrechtes auf den Trag-Kragarmen bewegliches Visiergerät.

Nach Fig. 47 Zb. 17i/p Hebelarm des Biegemomentes rlHM , Φ. Hebelarm des Biegemomentes vif · 127 befindet sich immer in der Mitte des jeweiligen Hebelarmes tyLbzw. WlL 12, 13 und 24, 25 Spannklammer 14, 15 senkr. Hüllrohre in Spannklanuner η für die verschiebbaren senkrechten Stäbe dazu. Auf Fig. 55, 56 sind erforderliche Überbrückungsteile der Spannseile dargestellt auf Fig. 57 Spannklanuner. Auf Fig. 53 ist auch die projezierte Spiralfunktion T mit dem Pol P rt^ Λ"£, Hebelarme der orbitalen Kräfte FoI um Fo2, sowie Hebelarme der Querkräfte Ql und Q2Mnit dazugehörigen Tangenten ti, t2 und senkrehcten Sl - Sl ; S2 - S2 erkennbar.

Nach richtiger Biegung und Spannung des Stahlbiegebandes muß das Stahlbiegeband genau die Form der dazu passenden Spiralfunktion Γγ "» r6f) aufnehmen und in gebogenen gespannten Zustand senkrecht über dem Sektor der entsprechenden Spiralfunktion im Luftraum seine Position erhalten. Nur eine genaue Prüfung des Stahlbiegebandes mit dazugehörigen Ergebnissen, ist die Garantie für einen.funktionsfähigen Spiralmotor.

Es ist in der Nacnweisanalyse der Funktion des Spiralmotors bis jetzt zwar von orbitalen Drehmomenten und orbitalen Kräften des gebogenen gespannten Stahlbiegebandes nach Spiralfunktion Ύ^γΟΥ*) gesprochen worden, die aus Fig. 29, 39, 45 und 47 (ZbI. 9,12,15 und 17) auch ersichtlich sind, aber die Zerlegung des orbitalen Teildrehmomentes — Md in die orbitalen Kräfte FoI bzw. Fo2 und Errechnung ihrer Größen wurde nicht gezeigt.

Nach erfolgreichen Testproben der gebogenen gespannten Stahlbxegebänder entsprechender Spiralfunktion, ist an der Prüfeinrichtung folgendes festgestellt worden und auf den Fig. 58, 59 und 6o (ZbI. 21) gezeigt. Dieses entspricht auch der gezeigten Konstruktion und Einrichtung des Spiralmotors .
Nach Fig. 58 und 59, in einem gewählten Sektor der Spiralfunktion Hf —Y(T) , wo das orbitale Teildrehmoment -No in orbitale Kräfte FoI und Fo3 zerlegt worden ist und wo die orbitalen Kräfte mit ihren Angriffslinien in Abstand \ parallel zueinander verlaufen, d. h. mit den entsprechenden Winkeln ^l und ^f 3 des Sektors der Spiralfunktion im Punkt 1 und 3, (Tangenten ti und t3) wird folgendes erläutert:

Die orbitalen Kräfte FoI und Fo3 sind gleicher Größe., aber mit entgegengesetzter Richtung. Also; FoI = - Fo3 im Punkt 1 und Fo3 im Punkt 3. Das orbitale Teildrehmoment q umfaßt alle durchlaufenden Werte des innerern Bie

gemoments ^MM" des gebogenen gespannten Stahlbiegebandes nach entsprechender Spiralfunktion.in dem Sektor vom Winkel ¹^A bi^s Hx · Dazu kann man auch schreiben -Mo *= V\"S—M^ (Nach Fig. 59) bzw. —M₀ ¹³Ms-Mj_- nach Fig. 58. Die orbitalen Kräfte FoI und Fo3, erreichen dadurch ihre Größen durch folgende Ableitung j ρ / _ If= _ M£ MM

—z:—

Dabei soll man die Tangente t3, die zugleich die Angriffslinie der orbitalen Kraft Fo3, ?rr. Γ-nde de? gebogenen yjispannten Stahlbiegebandes mit stärkerem Querschnitt,

als Grundtangente zu betrachten, wo aber die Tangente ti, Angriffslinie der orbitalen Kraft FoI, auch Abweichungen vom Punkt 1 zeigen kann. Ersicntlich aus Fig. und 60 (ZbI. 21).

Es zeigte sich dabei, daß im Punkt 1, wo die Tangente ti bzw. Angriffslinie der orbitalen Kraft FoI verlauft, ein Grenzpunkt des gebogenen gespannten Stahlbiegebandes nach der entsprechenden Spiralfunktion darstellt. Vom Punkt 1 und ferner vom Pol P, z.B. im Punkt 2, wird die orbitale Kraft Fa2 kleiner als FoI, d.h. sie ist eine Kraftkomponente der orbitalen Kraft FoI geworden.

Die Kraftkomponente Fo2, wirkend parallel zur Querkraft Q2 und auf die Spannklammer des gebogenen gespannten Stahlbiegebandes,vergrößert die Wirkung der Querkraft Q2.

Die Ableitung der Formel zur Errechnung aes Winkels ^ ist auch in der Nachweisanalyse aer Funktion des Spiralmotors aus der Seite 3 3 ersichtlich.. _

In diesem Fall kann man die Wirkung cer Kraftkomponente Fo2 zu dem Antriebskräftesystem des Spiralmotors positiv sehen.

Vom Punkt 1 der Spiralfunktion näher zum Pol P, ist die orbitale Kraft genauso eine Kraftkomponente der orbitalen Kraft FoI, mit kleinerer Wirkung, und die Kraftkomponente parallel zur Antriffslinie der Querkraft Q, hat entgegengesetzte Richtung der Querkraft Q. Also verringert die Wirkung der Querkraft Q und damit aas Antriebskräftesystem des Spiralinotors.

Dieses ist gültig nur für kleinere Abweichungen des Winkels V,. vom ^f.^ , d.h. vom Punkt 1 der Spiralfunktion.

Für die größeren Abweichungen, wie bei kurzen Stahlbiegfcblättcrn :n ei:u-.;Ti kleineren Sektor der Spiral 'iunke! on wo z. B. Τ-?,— T^ "—; ■— ist, entsteht ein vollkommen anderes Verhältnis der orbitalen Kräfte mit ent-

'S

sprechenden Tangenten als Angriffslinien am Anfang und am Ende des Sektors der Spiralfunktion, wo aber die orbitale Kraft näher zum Pol ihre Richtung ändert und zwar entgegengesetzt vom Fo2, nach Fig. 58, 60. Demnach ist die Wirkungsgröße solcher orbitalen Kräfte in einem kleineren Sektor der Spiralfunktion nach welcher das Stahlbiegeblatt gespannt und gebogen wird, vollkommen anders zu berechnen.

Es wird hier noch einmal wiederholt, daß das orbitale Teildrehmoment — Mo nur die Biegemomentwerte M^ vom Anfang bis zum Ende des Sektorseiner Spiralfunktion beinhaltet, aber das ·*§&&&&&£&& orbitale Drehmoment — plo schließt auch den negativen Biegemoment ' " Ml mit ein. (Nach Fig. 59) - Mo =- Mo - Ml bzw. nach Fig. 5 8,60 - Mo = - Mo¹ - M2.

Dadurch gleicht das -«5®««^«*« orbitale Drehmoment IMo

i t dem größeren positiven Biegemoment | M31».

- Mo = - Mo - M2 = - (M3 - M2) - M2 = - M3 also Mo( = |M3j, wo aber - Mo immer entgegengesetzte Wirkung dem Biegemoment M3 hat.

Die weitere Wirkung des gesamten Antriebskräftesystems mit resultierenden Drehmoment der Rotationsscheibe des Spiralmotors ist aus der Beschreibung der Nachweisanalyse der Funktion des Spiralmotors ersichtlich.

Leerseite

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE

   ί 1. jSpiralmotor nach einem oder mehreren Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, daß nach den Fig. 9-12 eine Hohlwelle als ausgebildete Antriebswelle (1) aufweist, die mittels Kugellagern 2 in Lagerböcken (3,4) drehbar gelagert ist, die auf einer Bodenplatte (7) befestigt sind.

   2. Spiralmotor nach einem oder mehreren Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, daß ein Kräftesystem oder Kräftepaar, wirkend durch eine Antriebseinrichtung um das Drehzentrum einer Rotationsscheibe, ein resultierendes Drehmoment um die Rotationsachse hervorruft und die Rotations scheibe mit Antriebseinrichtung in dauerhafte Drehbewegung setzt.

   3. Spiralmotor nach einem oder mehreren Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, daß das Kräftesystem oder Kräftepaar welches durch Umwandlung potentielle Energie eines Zugbandes, Feder, Stahlbiegeblätter oder ähnliches, gewonnen wird und zum Antrieb des Kraftmotors genutzt wird.

   4. Spiralmotor nach einem oder mehreren Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, daß ein Antriebskräftesystem immer ein rotierendes Kräftesystem mit einem resultierenden Drehmoment um das Drehzentrum darstellt und der Drehwinkels ist der gemeinsame Winkel für das Antriebskräftesystem als auch für die Drehscheibe des Spiralmotors, wo auch der Plan (die Lage) der Wirkungslinien des Systems um den Drehwinkel *f zusammen und gleichzeitig mit der Drehscheibe während der Funktion des Spiralmotors oder Kraftmotors rotiert und wo ein inneres rotierendes Antriebskräftesystem, entstanden innerhalb der Rotationsscheibe, identisch ist, oder mit einem äußeren rotierenden Antriebskräftesystem identisch'sein kann.

   5. Spiralmotor nach einem oder mehreren Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, daß durch zwei auf einer drehbar gelagerten, als Hohlwelle ausgebildeten Antriebswelle (1) mit achsialem Abstand fest angebrachte Trommelscheiben (5,6)

   6. Spiralmotor nach einem oder mehreren Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung im Hohlraum der Trommelscheiben (5,6) ein Kräftesystem hervorruft, deren Kräfte um die Antriebswelle (Drehzentrum) Drehmomente bilden, wo der positive Drehmoment größer ist als der negative und so eine Rotation der Trommelscheiben verursacht mit der ganzen Antriebseinrichtung und mit der Antriebswelle mittels, Kugellagern, in 2 Lagerböcken (3,4) gelagert und die ganze Antriebseinrichtung um Antriebswelle (1).

   7. Spiralmotor nach einem oder mehreren Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, daß jede Form oder nur Teilform eine spiralförmige Scheibe welche durch eine mathematisch definierte Funktion festgelegt ist oder festgelegt werden kann; T = CUf ,' T « *£* \ T = ^ ', T = C&f - T=

   allgemein r = f (T ) ^;und welche für die exzentrische Bewirkung der Kräfte tangential und entlang der Exzentrizitätskurve e = f (*f ) einer vor aufgeführten Spiralfunktionen um die Rotationsachse eines Antriebskräftesystems geeignet ist, wodurch ein ständiges dauerhaftes resultierendes Drehmoment um die Rotationsachse des Spiralmotors entsteht und die Drehscheibe des Spiralmotors in dauerhafte Rotation setzt.

   Spiralmotor nach einem oder mehreren Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, daß ein Stahlbiegeband (11) aus speziell gehärtetem Federstahl mit konstanter Breite b und veränderlicher Höhe y = -^(f) oder mit konstanter Höhe d und veränderlicher Breite χ = f (^f ) (Fig. 13,14 ZbI.5) und mit Biegelänge zwischen Einspannlängen a am Anfang und am Ende des Stahlbiegebandes.

   Durch die veränderliche Höhe y = f (^ ) bzw, veränderliche Breite x= f (γ ) wird sich das Stahlbiegeband 11 bei Biegespannung genau nach der Spiralfunktion r s f (*f ) biegen. Durch die Biegung des Stahlbiegebandes nach der Spiralfunktion r = f (^iyf ) wird ein offenes Antriebskräftesystem um das Drehzentrum (Hohlwelle 1) hervorgerufen j welches zum Antrieb des Spiralmotors genutzt wird, umso die Trommelrotationsscheibe in dauerhafte Bewegung zu setzen.

   Die Spannklammer am Anfang und am Ende des Stahlbiegebandes (ersichtlich aus Fig. 11,15,16 ZbI. 4,5) und jeweils aus zwei Blättern zusammengesetzt. Ein längeres Spannblatt (12), (25) mit einer Achse am Ende für die ärehbare Aufhängung der Druckgabel 17,,2I außerhalb der Breite der Spannblätter, sowie an beiden Enden der Achse mit drehbaren Rollen passend in die Bewegungsschlitze 18,22 der Trommelscheiben 5,6. Zwischen dem langen und dem kurzen Spannblatt 12,13 bzw. (25),(24) wird das Stahlbiegeband 11 befestigt oder eingepresst. Die Spannklammer 12,13 ist im Bewegungsschlits 18 und die Spannklammern 24,25 im Bewegungssohlitζ 22 der Trommelscheiben drehbar gelagert, und zwar so, daß die Achse mit drehbaren Rollen 14,15 der Spannklammer beim eingespannten Stahlbiegeband nach der Spiralfunktion r = f (^f ) genau im Schnittpunkt der Tangenten am Anfang und am Ende der Spiralfunktion r = f (f ) und Tangenten der Entspannungskurve des Stahlbiegebandes liegen. (Siehe Fig. 11) Die inneren kurzen Spannblätter 13,24 haben je eine öse zur Aufhängung der Zugseile 29,3o.

   Die Druckgabel (17),(2 ^ (Siehe Fig. 11,18,19 ZbI. 4,5) haben eine U-Form bzw. A-Form, um den Einbau der Spannklammern zu ermöglichen. Am Ende der Gabeln 17,21 sind drehbare Lager für die Achse der Spanr.klammer 1^U.1S angeordnet und im inneren Teil sind die Druckgabeln verzahnt. Durch die Gabelverzahnung und den verzahnten Rädern der elektrischen Antriebsaggregate welche auf der Hohlwelle 1 befestigt sind wird die Druckgabel und 21 zum Zentrum gezogen bzw. vom Zentrum nach außen geschoben und somit bewegen sich auch die Spannklammern rollend in den Schlitzen 18,22 der Trommelscheiben 5,6 nach innen zum Zentrum bzw. nach außen vom Zentrum.

   Diese Einrichtung ermöglicht eine gute Biegespannung bzw. Entspannung des Stahlbiegebandes 11 und zwar auf folgende Weise: (Ersichtlich aus Fig. 11) Bei Spannung des Stahlbiegebandes drehen die Elektromotoren (I9j,(2 3j (auf Hohlwelle 1 befestigt) ihre Zahnräder so daß die Druckgabeln 17 und 21 sich nach außen bewegen und damit verschieben die Spannklammern sich in ihren drehbaren Punkten I¹+ und 15 auch nach außen. Gleichzeitig aber ist auch der Elektromotor (28J (auch auf die Hohlwelle 1 befestigt) in Bewegung und mit seinen verzahnten Scheiben an beiden Enden der Elektromotorrotationsachse, dreht die Spannrolle/26},(2 7y (drehbar um die Hohlwelle 1) der Zugseilen (29;,(3o) nach links in Spannrichtung.

   Das Stahlbiegeband 11 muß so weit durch die Zugseile 29,3o nach innen zum Zentrum gezogen werden und die Spannklammer unten in den Schlitzen 18,22 der Trommelscheiben durch die Druckgabeln 17,21 nach außen ge-

   -Γ-

   schoben werden, bis das gebogene gespannte Stahlbiegeband genau die Spiralkurve der Spiralfunktion r = f (^f) einnimmt.

   Dieser vor beschriebene Vorgang gilt für die Spannung, Biegung das Stahlbiegebandss und Uingskahrr für die Entspannung des Stahlbiegebandes,

   In vollgespanntem Zustand des Stahlbiegebandes entstehen positive und negative Biegemomente um wirken um das Drehzentrum als Drehmomente welche sich mit gleichzeitig entstandenen orbitalen Drehmomenten durch das gebogene gespannte Stahlbiegeband um das Drehzentrur; gegenseitig aufheben. Da aber durch das gebogene gespannte Stahlbiegeband auch Querkräfte entstehen und ihre äußere Wirkung am Anfang und am Ende des Stahlbiegebandes mit ihren Angriffslinien in Zugseilen 29,3o haben und exzentrisch von innen nach außen vom Drehzentrum des Spiralmotors wirken, rufen Drehmomente um das. Rotationszentrum des Spiralmotors hervor. Die Drehmomente, entstanden durch die Querkräfte am Anfang und am Ende des gebogenen gespannten Stahlbiegebandes mit ihren Hebelarmen zum Drehzentrum des Spiralmotors sind Antriebsdrehmomente welche die Rotationstrommelscheibe des Spiralmotors mit gespannter innerer Einrichtung in ständige Rotation setzt. Die Funktion r = f (f ) ist eine mathematisch definierte Spiralfunktion des Spiralmotors nach welcher sich das Stahlbiegeband bei Spannung biegt; verursacht Biegemomente als Drehmomente um das Drehzentrum sowie orbitale negative Drehmomente, wobei aber aus den Querkräften entstandene Drehmomente ein resultierendes Drehmoment bilden, welcher zum Antrieb und ständigen Rotation der Rotationsscheibe (Trommel) des Spiralmotors führt.

   -f-

   9. Spiralmotor nach einem oder mehrern Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, daß

   mit einen Elektrometer '? S} dar auf die: K-. .-.Iv; = 112 1 befestigt ist und auf beiden Enden der Drehachse des Elektromotors, sind zwei Zahnräder mit Verriegelungseinrichtung befestigt. Fig. 2o (ZbI. 7) Die drei Kompakt scheiben (2 6j,{2 7j, (2 7 . l) befinden sich in einem Abstand der Zugseile 29,3o Fig. 12 (ZbI. 4) und um die Hohlwelle 1 drehbar gelagert. Die große Scheibe 26 wickelt das Zugseil 29 in Linksrichtung drehend, da auch das Stahlbiegebandende mit der Spannklammer 24,2 5 einen größeren Weg bei Spannung hat und die kleinere Scheibe 27 wickelt das Zugseil 3o linksumdrehend, mit kürzerem Biegeweg des Stahlbiegebandes (Spannklarnmer 12,13) sowie eine Zahnradscheibe 27.1. Die. drei Scheiben 26,27,27.1 sind aufeinander befestigt und bilden eine Kompaktscheibe welche um die Hohlwelle 1 drehbar gelagert ist. Die Zahnradscheibe 2 der Kompaktscheibe und das Zahnrad des Elektromotors 2 8 greifen ineinander ein. Bei einer Rechtsdrehung des Zahnrades des Elektromors 2 8 haben die Kompaktscheiben eine Linksdrehung und Spannen dadurch die Stahlbiegebandenden, bzw. Stahlbiegeblätter ein. Bei einer Linksdrehung der Zahnräder des Elektromotors 2 drehen sich die Kompaktscheiben rechtsum und die Spannung im Stahlbiegeband bzw. in den Stahlbiegeblättern läßt nach. Für die Elektromotoren 19,23 befestigt auf die Hohlwelle 1₍ zur Bewegung der Druckgabel 17,21 nach innen oder nach außen dienen, sollen auch so ausgestattet sein, daß die Linksumdrehung sowie die Rechtsumdrehung ermöglichen, und die Elektromotoren 19,23,28 müssen immer gleichzeitig in Betrieb, beim Anlassen. Drehmomentstärkeänderung bzw. beim Anhalten des Spiralmotors, gesetzt werden. Die Umdrehungsgeschwindigkeit der Zahnräder der Elektromotoren muß dem Verhältnis der

   erforderlichen Bewegung der Spannklammer bzw. der Spannseile angepasst werden.

   Durch eine elektronische Verriegelungseinrichtung werden die Achsen und Zahnräder der Elektromotoren an Stelle bei der gewünschten Spannungskraft des Stahlbiegebendes bzw. Stahlbiegeulätter angehalten, wodurch ein Antriebskräftesystem erreicht ist, welches eine Rotation des Spiralmotors hervorruft. Durch Entriegelung der Zahnräder der Elektromotoren und durch entsprechende Drehung der Zahnräder wird die Spannung im Stahlbiegeband vergrößert;, damit auch das Drehmoment und durch erneute Verrriegelung ist die ständige Rotation des Spiralmotors mit größerem Drehmoment durchgeführt worden. Beim beibehalten der Position des gespannten Stahlbeigebandes bzw. Stahlbiegeblätter, ist auch das Drehmoment während der ständigen Rotation konstant. Wie vor beschrieben kann auch die Änderung von kleinerer Drehmomentstärke bis zu max. Drehmomentstärke während der Rotation des Spiralmotors erfolgen. Durch umgekehrte Reihenfolge ist es möglich die Drehmomentstärke während der Rotation des Spiralmotors zu verringern bzw. den Spiralmotor anzuhalten. Es ist ersichtlich, daß man Intensität des Drehmoments auch in ununterbrochenen fortlaufenden, kontinuierlicher Rotation des Spiralmotors ändern kann. Weiterhin wird der Spiralmotor einen konstanten Drehmoment bei andauernder Rotation durch Spannung des Stahlbiegebandes bzw. Stahlbiegeblätter beibehalten.

   Die Elektroinstallation wird aus dem Trommelhohlraum : durch die Öffnungen[kB] in Hohlraum der Hohlwelle 1 geführt bis zu den Isolierscheiben^8)am Ende der Hohlwelle 1 und dort jede Leitung (Pol) an die entsprechende Scheibe von innen befestigt. Die Isolierscheiben sind auf die Hohlwelle 1 befestigt und rotieren mit der Hohlwelle 1 während der Rotation des Spiralmotors. Die gleitenden Kontaktblätter(9) (Siehe Fig. 12 ZbI. 4) als Federblätter ausgeführt drücken leicht jedes gegen

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   zer

   die entsprechende Isolierscheibe. Die Isolierscheiben sind aus Kunststoff und haben orbital einen Metallring eingepreßt, welcher durch eine Kunststoffdüse durch die Wand der Hohlwelle 1 geht und mitten drin eine Metallverbindung - orbital - Metallring - inneres Kabel in dem Hohlraum der Hohlwelle 1 schafft. So ist es möglich, vor. außen Stromenergie nach innen bis zum Elektromotor und dazu erforderliche elektronische Einrichtung zu führen.

   Aus vor angeführter Beschreibung der Funktion der elektrischen Spanneinrichtung ist auch ersichtlich, daß die Spanneinrichtung immer nur kurze Zeit in Betrieb ist und zwar nur bei Inbetriebsetzung des Spiralmotors, bzw. Drehmomentstärke-Änderung während Rotation des Spiralmotors, sowie beim Anhalten des Spiralmotors. Also, durch entsprechende Schaltung außerhalb des Spiralmotors ist es möglich den Spiralmotor in Betrieb zu setzen, die Drehmomentstärke zu vergrößern oder verkleinern während der Funktion des Spiralmotors sowie anhalten des Spiralmotors.

   Ein Vorteil der elektrischen Spanneinrichtung zur mechanischen ist folgende; Die Druckkraft, welche vom gespannten Stahlbiegeband über Zugseile, den Hebel 46, Druckstange 47, Achse 48 und danach auf das Gehäuse 49 mittels Kugellager ausübt und Reibung erzeugt entfällt. Io. Spiralmotor nach einem oder mehreren Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, daß ein

   Umdrehungsgeschwindigkeitsregler (ersichtlich aus Fig.21 ZbI. 7)

   Im Lehrlauf des Spiralmotors, oder beim nicht ausreichend ausgelasteten Spiralmotor, wo z. B. das Drehmoment stärker ist als es sein sollte für eine Arbeitsleistung, könnte es zu ständiger Zunahme an der Umdrehungsgeschwindigkeit kommen. Um dieses zu verhindern ist es möglich einen Umdrehungsgeschwindigkeitsregler auf die Rotationsachse, Hohlwelle 1 zu befestigen, welcher aus folgenden Funktionsteilen besteht:

   Ringscheibe (3ly befestigt auf die Hohlwelle 1 mit drei gelenkigen Lagern für die Stangen mit Schwungkugeln (32)'