DE47209C - Schwungrad mit straff aus Draht gewickeltem Schwungring und stab- oder rohrförmigen Speichenstützen - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

KLASSE 47: Maschinenelemente.

Speichenstützen.

Patentirt im Deutschen Reiche vom 12. August 1888 ab.

Die bisher ausschliefslich benutzten Schwungräder bestehen aus einem massiven Schwungring, welcher durch Arme mit der Nabe des Rades verbunden ist. Der beim Drehen des Schwungrades in dem Schwungring auftretenden Fliehkraft wird durch den Zusammenhang der Massentheilchen des Schwungringes und der Arme das Gleichgewicht gehalten, indem jene Kraft die fraglichen Massentheilchen von einander zu. trennen sucht, Schwungring und Arme, sowie deren Verbindungen unter einander und mit der Nabe also auf Zug beansprucht werden.

Die Grenzen, bis zu welchen diese Beanspruchung gehen kann, und die daher die gröfste zulässige Umfangsgeschwindigkeit bestimmen, sind sehr eng gezogen, sobald man, wie dies fast ausnahmslos geschieht, Schwungring und Arme aus Gufseisen herstellt, dessen Zugelasticitätsmodul verhältnifsmäfsig gering ist. Hierzu kommt aber noch, dafs bei der Bestimmung der Mafsverhältnisse von Schwungring und Armen niemals darauf Bedacht genommen wird oder werden kann, dafs die Verbindungen zwischen Schwungring und Armen sowie zwischen Armen und Nabe den durch die Fliehkraft bedingten Relativbewegungen dieser Theile. Rechnung tragen. Es bilden daher jene ₍festen Verbindungen ungemein gefährliche Stellen, welche einer beständigen Lockerung und Zerstörung ausgesetzt sind und erfahrungsgemäfs Veranlassung zum Springen des Schwungrades geben, sobald eine gewisse Geschwindigkeit desselben überschritten ist.

Aus diesen Erwägungen ergiebt sich, dafs ein einfaches Bewickeln des Schwungringes mit Draht oder die theilweise Herstellung des Schwungringes aus Draht nicht zur Beseitigung jener Mängel dienen kann, denn es wird auf diese Weise wohl der im Schwungring auftretenden Fliehkraft infolge des günstigeren Zugelasticitätsmoduls das Gleichgewicht besser gehalten, aber die Gefahr an den Verbindungsstellen zwischen Schwungring und Armen sowie Armen und Nabe wird gleichzeitig erhöht.

Jenen gefahrdrohenden Uebelständen soll nun dadurch abgeholfen werden, dafs der Schwungring aus Draht oder Bandeisen in solcher Weise hergestellt wird, dafs nicht nur auf Zug beanspruchte Arme, sondern vor allem auch jegliche auf Ueberwindung von Zugkräften berechnete Verbindungen des Schwungringes mit den zwischen dem Schwungring und der Nabe'befindlichen Gliedern des Schwungrades völlig vermieden werden können. Das dargestellte Schwungrad ist dadurch gekennzeichnet, dafs um eine Nabe, und zwar mit oder ohne Einschaltung loser, lediglich Druckkräften Widerstand leistender Zwischenglieder Draht oder drahtähnliche Gebilde mit einer so hohen Spannung aufgewickelt sind, dafs bei der für das Schwungrad bestimmten Umfangsgeschwindigkeit die beim Aufwickeln dem Draht ursprünglich ertheilte Zugspannung einschliefslich der durch die Fliehkraft in der Bewickelung

erzeugten Zugspannung noch eben unter der zulässigen höchsten Beanspruchung des Drahtes verbleibt. Die zwischen Nabe und Schwungring befindlichen Zwischenglieder sind daher nur so zu gestalten, dafs sie die durch die Wickelung erzeugten Druckspannungen auszuhalten vermögen. Alle auf Zug berechneten Verbindungsstellen zwischen der Nabe und jenen Gliedern einerseits und dem Schwungring und jenen Gliedern andererseits können daher fortfallen, und beim Betriebe des Schwungrades nimmt die Beanspruchung jener Glieder in dem Mafse ab, als die Fliehkraft und demgemäfs die Umfangsgeschwindigkeit des Schwungringes zunimmt. Infolge dieses zweckentsprechenden Aufbaues des Schwungrades, den man zweckmä'fsig als »Straffbau« bezeichnen kann, ist es möglich, die Umfangsgeschwindigkeit des Schwungrades mehr als doppelt so grofs zu nehmen, als . dies bisher für möglich gehalten wurde.

Bei Herstellung derartiger Schwungräder ist in erster Linie darauf zu achten, dafs der Draht oder die drahtähnlichen Gebilde mit der entsprechenden Spannung gleichmäfsig aufgewickelt werden, was zweckmäfsig nach einem besonderen, später zu beschreibenden Verfahren zu geschehen hat.

Ein Schwungrad der angedeuteten Art ist in den Fig. ι und 2 dargestellt. Die Welle A trägt eine in Hohlgufs hergestellte Nabe B, an welcher zwei Blechscheiben D befestigt sind. Diese Scheiben bilden zwischen sich eine Rinne, welche sowohl zur Aufnahme der den Schwungring stützenden Zwischenglieder F als auch des Schwungringes G selbst dient. Die Zwischenglieder F bestehen hier aus V-förmig gebogenen starken Blechstreifen von einer Breite gleich dem Abstande der beiden Scheiben D von einander. Diese Streifen stützen sich mit ihren beiden Enden gegen entsprechend gestaltete Flächen α des Umfanges der Nabe B, während ihre nach dem Umfange des Schwungrades gerichteten Spitzen b den Drahtwindungen G als· Stütze dienen. Die Stützen F sind an den den Scheiben D zugekehrten Kanten durch Winkeleisen d verstärkt und durch diese mit den Blechscheiben D verschraubt.

Diese Verbindung dient indessen nur dazu, die Stützen F während der Bewickelung an ihrem Platze zu halten, so dafs die Stützen sonst weder mit der Nabe noch mit dem Schwungringe G aus Draht durch solche Verbindungen zusammenhängen, welche bei der Drehung infolge der im Schwungring auftretenden Fliehkraft auf Zug oder Abscheerung beansprucht werden·. Die Stützen sollen vielmehr der Hauptsache nach nur den nach dem Mittelpunkt des Rades gerichteten Druck der Bewickelung auszuhalten vermögen.

Die Fig. 5, 6 und 7 zeigen eine weitere Abart dieses Straffbauschwungrades. Hier werden die Drahtwindungen G von einem aus Blech genieteten U-förmigen Kasten D¹ aus Blech aufgenommen, welcher durch rohrförmige Zwischenglieder F¹ gegen die Nabe B abgestützt ist. Auch hier dienen die Rohre F¹ nur dazu, den Kasten Z)¹ an seinem Platze zu halten und Tangentialkräfte zwischen Nabe und Schwungring zu übertragen.

Die Anzahl der Windungen des Drahtes richtet sich nach der Masse, welche das Schwungrad erhalten soll. ; Die Windungen selbst können in mehreren Lagen, welche durch Zwischenstücke f von einander getrennt sind, aufgelegt werden.

Der Wicklungsstoff ist am besten Draht, jedoch können auch Bänder verwendet werden.

Am besten eignet sich, zur Bewicklung Draht von etwa 4 mm Durchmesser, da solcher Draht noch gerade die nöthige Durchbiegungsfähigkeit besitzt, um die Wicklung ohne erhebliche Schwierigkeit und mit der erforderlichen Spannung zu bewirken. Stärkerer Draht würde die Wicklung ungemein erschweren, schwächerer Draht aber sehr viel Zeit erfordern, da schon bei einem Schwungringe von 40 Tonnen die erforderliche Länge des 4 mm starken Drahtes etwa 410 Kilometer beträgt und die Aufwicklung etwa 80 bis 90 Arbeitsstunden in Anspruch nimmt, wenn die Bewicklung ohne Störung vor sich geht.

Das Aufwickeln selbst erfolgt zweckmäfsig nach dem Zusammenbauen der betreffenden Maschine, für welche das Schwungrad bestimmt ' ist, indem man durch den Betrieb der Maschine unter Bremsung der Schwungradwelle das vorbereitete Schwungrad in Drehung setzt und den Draht sich aufwickeln läfst, welcher zuvor durch ein Richtwerk und dann durch einen Spannungsregulator geht.

Fig. 3 zeigt schematisch diese zum Aufwickeln dienende Vorrichtung. Der Draht i wird zunächst zwischen die Walzen r und s des Richtwerks hindurch und dann über eine Rolle t geleitet, welche durch ein Gewicht Q oder eine Feder abwärts gezogen wird.

Die Walzen s des Richtwerks sind unter Anwendung von Federn gelagert, welche mehr oder weniger anspannbar sind, so dafs man die Durchbiegung, welche der Draht zwischen je zwei Walzen erfährt, regeln kann. Je mehr die Walzen oder Rollen einander genähert werden, desto gröfser wird die Durchbiegung und der Widerstand, welchen der Draht dem Durchgange zwischen den Walzen entgegensetzt. Um das Richten gleichmäfsig zu bewirken, ist es vortheilhaft, die ersten Walzen näher an einander zu stellen als die letzten. Der aus dem Gewicht Q oder einer anspannbaren Feder und der Rolle t bestehende

Regulator dient dazu, die Spannung des auf das Schwungrad M zu wickelnden Drahtes zu regeln und insbesondere die Ungleichmäfsigkeiten, welche beim Hindurchgehen der Verbindungsstellen der einzelnen Drahtlängen durch das Richtwerk auftreten, auszugleichen.

Die im Handel vorkommenden Drahtringe enthalten in der Regel 30 kg Draht, und es ist daher erforderlich, die einzelnen in solchen Ringen enthaltenen Drahtlängen an ihren Enden mit einander so zu verbinden, dafs ein ununterbrochenes Aufwickeln des Drahtes erfolgen kann.

Bei Schweifseisendraht kann die Verbindung der Enden durch Schweifsen erfolgen, bei Stahldraht jedoch, welcher sich sowohl wegen seiner gröfseren Festigkeit, als auch seines geringen Preises wegen besonders für den vorliegenden Zweck eignet, empfiehlt sich das Anschweifsen der damit verbundenen Gefahr des Brüchigwerdens des Drahtes halber nicht; die Enden des Drahtes werden daher hier zweckmäfsig seilartig in einander gedreht (Fig. 4). Diese Verbindung läfst sich genügend schnell herstellen, und zwar in der gleichen Zeit, während welcher das Aufwickeln eines Drahtringes mit der gewünschten Spannung erfolgt. Die zur Bewicklung dienenden Drahtringe L und R, Fig. 3, werden demgemäfs mit ihren Enden bei ν in der beschriebenen Weise verbunden, so dafs das Bewickeln ohne Unterbrechung vor sich geht.

Beim Durchgang einer Verbindungsstelle durch das Richtwerk rs wird natürlich der Widerstand', den der Draht der Durchbiegung entgegensetzt, plötzlich bedeutend gröfser, und es würde, da das Schwungrad sich beständig dreht, also auch die Spannung unzulässiger Weise wesentlich erhöht werden. Diesem Uebelstande beugt der Regulator vor, indem beim Durchgang der Verbindungsstelle das Gewicht oder die Feder nachgiebt, die Geschwindigkeit des Durchganges des Drahtes durch das Richtwerk und damit auch der Widerstand an dieser Stelle also geringer wird, ohne dafs die Spannung des Drahtes sich übermäfsig erhöht.

Das Richten und Spannen des Drahtes ermöglicht ferner auch eine regelmäfsige Aneinanderreihung der einzelnen Drahtlagen, wobei noch bei m eine Führung in Form eines Auges vorhanden sein kann, welches durch bekannte Mittel gleichmäfsig hin- und herbewegt wird, so dafs der Draht sich genau aufwickelt und die einzelnen Lagen desselben sich regelmäfsig an einander reihen.

Das Aufwickeln des Drahtes kann kalt oder warm erfolgen. In letzterem Falle läfst man den Draht vorher durch glühende Kokskörbe oder sonstige Heizvorrichtungen gehen.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Schwungräder, deren Schwungring ganz oder doch im wesentlichen aus Draht oder drahtbezw. bandähnlichen Metallen. in der Weise durch Wicklung unter Spannung des Drahtes hergestellt ist, dafs die Verbindung des Schwungringes mit der Nabe B durch Stützen F, Fig. 1 und 2, Rohre F¹, Fig. 5 bis 7, oder andere stabförmige Körper erfolgt, welche gegen die Nabe B des Rades sich nicht verdrehen können und mit ihrer Grundfläche gegen die Nabe durch die Wicklung des Schwungringes so geprefst werden, dafs eine auf Zug zu beanspruchende Verbindung nicht erforderlich ist.

   Hierzu 3 Blatt Zeichnungen.