DE52442C - Verbundrad für Eisenbahnfahrzeuge - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Verbundrad für Eisenbahnfahrzeuge.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Rad für Eisenbahnfahrzeuge und Lokomotiven, das nicht allein die Zug-, Torsions- und Biegungsfestigkeit eines gewöhnlichen Stahlgufsrades, sondern auch eine ungewöhnliche Härte an der Lauffläche und am Spurkranz besitzt. Es ist eine bekannte Thatsache, dafs, um bei Eisenbahnfahrrädern die nöthige Widerstandsfähigkeit gegen Abnutzung zu erreichen, es für unumgänglich erachtet wurde, solche Räder aus Hartgufs herzustellen, da bei dem Giefsen des Rades derjenige Theil des Gufseisens, welcher mit der Hartgufsform in Berührung kommt, eine derartige Härte annimmt, dafs eine äufserst harte Lauffläche erzeugt wird, so dafs manche Jahre hindurch solche Fahrräder in fast allgemeinem Gebrauch gewesen sind. Indessen stellen sich bei diesen Rädern doch sehr erhebliche Uebelstände heraus, denn der Hartgufs ist Brüchen sehr leicht ausgesetzt, und da nicht nur die¹ Radnabe aus solchem Material besteht, sondern auch der Radreifen einschliefslich des Spurkranzes, so ist es häufig der Fall, dafs, wenn das Rad sehr starken Stöfsen oder Schlägen ausgesetzt wird, ein Bruch am Reifen bezw. am Spurkranz entsteht. Namentlich ist der letztere Brüchen leicht ausgesetzt, da er nicht sehr dick hergestellt werden darf, und wenn er aus weichem Gufseisen hergestellt ist und starken Schlägen oder Stöfsen ausgesetzt wird, so kann er selbst bei den kleinsten Unregelmäfsigkeiten der Strecke oder aus anderen Gründen abbrechen, häufig Unfälle herbeiführen und das Rad gebrauchsunfähig machen.

Der wesentlichste Punkt in der Anwendung dieser Hartgufsräder also liegt in dem Umstände, dafs der Radreifen und der Spurkranz nicht die nöthige Stärke besitzen. Es sind deshalb Räder vollständig aus Stahl hergestellt .worden, und während diese Räder die nöthige Widerstandsfähigkeit haben, um die verschiedenen Beanspruchungen zu ertragen, so haben sie den groisen Nachtheil, dafs sie sich viel schneller abnutzen und schneller unbrauchbar werden als die Hartgufsräder.

Das den Gegenstand der Erfindung bildende Rad soll eine groise Zähigkeit und Widerstandsfähigkeit gegen Stöfse und starke Schläge haben, die auf den Reifen, den Spurkranz oder den Radstern sich übertragen und sich aufserdem an den Laufstellen weniger abnutzen. Das Rad erhält einen Kranz bezw. Reifen und Spurkranz aus Stahl, mit einer über die Laufstelle und einen Theil des Spurkranzes sich erstreckenden Schicht aus Hartgufs.

Die Fig. 1 und 2 der Zeichnungen zeigen zwei verschiedene Ausfuhrungsarten eines solchen Eisenbahnrades; Fig. 3 zeigt einen Reifen für ein Lokomotivrad und Fig. 4 eine hierfür passende Giefsform im Schnitt.

Bei dem Scheibenstahlrad (Fig. 1) steht die Nabe α mit dem Radkranz b durch eine Scheibenwand in Verbindung, die am Kranz bei f einwandig und nach der Nabe zu bei d doppelwandig ist. Mit dem Stahlkranz b besteht auch ein Theil des Spurkranzes g aus Stahl. Ein kohlenstoffarmer und weicher Stahl wird zu einem solchen Rade verwendet, um

die nöthige Zug-, Torsions- und Biegungsfestigkeit zu erhalten und den Radkörper widerstandsfähig gegen Stöfse und Schläge zu machen, die auf denselben übertragen werden können.

Wünschenswerth für diesen Theil des Rades ist, dafs das Material so zähe und fest wie nur möglich ist. Es wird deshalb eine Stahl- oder Eisensorte verwendet, die so arm an Kohlenstoff ist, wie nur zulässig, um noch mit Erfolg in eine Form gegossen werden zu können. Sowohl der Laufkranz b als auch der Spurkranz g sind von einer Schicht h aus Hartgufs überdeckt und diese Schicht wird auf dem Radkörper bezw. dem Lauf- und Spurkranz beim Gufs selbst vereinigt, so dafs sie mit diesen eine zusammenhängende feste Masse bildet. Die Hartgufsschicht h wird für den beregten Zweck passend dick, etwa 1,5 cm dick, hergestellt, und diese Schicht wird von dem zähen und festen Stahl des Kranzes, .mit dem sie ein zusammenhängendes Ganzes bildet, getragen. Auf diese Weise wird ein Rad erhalten, das, obschon es eine ungewöhnlich harte und nur durch die Anwendung von Hartgufs zu erhaltende Lauffläche hat und somit der Abnutzung ebenso gut widersteht wie ein gewöhnliches Hartgufsrad, zugleich die Widerstandsfähigkeit eines Stahlrades gegen Stöfse und starke Schläge hat.

In einem solchen Rade wird die Hartgufsschicht vom Stahl des Kranzes bezw. des Spurkranzes getragen, so dafs in Wirklichkeit alle Gefahr vor einem Bruch des Kranztheiles des Rades beseitigt ist und zugleich der ganze Radkörper aufserhalb der Lauffläche aus festem und zähem Material besteht, wodurch er widerstandsfähig gegen Beanspruchungen wird, bei welchen ein gewöhnliches Hartgufsrad sehr wahrscheinlich Bruch erleiden würde.

Bei dem Ausführungsbeispiel Fig. 2 ist die Nabe α mit dem den Spurkranz g tragenden Radkranz b durch eine einwandige gewellte Scheibe e verbunden, und die Lauf- und Anlaufflächen des Radkranzes und Spurkranzes werden auch hier wieder durch eine mit dem Stahlkörper des Rades im Gufs vereinigte Hartgufsschicht h gebildet. Fig. 3 stellt einen mit einer solchen Lauf- und Anlauffläche aus Hartgufs versehenen Radreifen dar, der in der bekannten Weise mit Schrumpfmafs auf ein Rad aufgezogen wird, wie es bei den meisten Lokomotivtreib- und Kuppelrädern und vielen Fahrrädern der Wagen der Fall ist. Wegen der starken Schläge und Stöfse, welche namentlich die Treibräder der Lokomotiven auszuhalten haben, werden die Radreifen für diese ausschliefslich aus Stahl hergestellt, und diese Reifen werden, wenn sie durch die starken Schläge und Reibungswiderstände zu sehr abgenutzt sind, durch neue Reifen aus Stahl ersetzt. Auch bei diesen Reifen besteht wieder der innere Kranz b und d.er Spurkranztheil g aus kohlenstoffarmem weichen Stahl und die Lauf- und Anlauffläche derselben wird von einer Hartgufsschicht h gebildet. Dadurch wird für die Radreifen der Treibräder nicht nur die erforderliche Stärke erreicht, sondern die Räder erhalten zugleich eine sehr harte Lauf- und Anlauffläche und werden dadurch weit weniger abgenutzt, so dafs solche Radreifen im Durchschnitt zwei- bis dreimal länger brauchbar bleiben als gewöhnliche Lokomotivradreifen.

Bei der Herstellung der Eisenbahnfahrräder nach vorliegender Erfindung wird von dem Umstände Gebrauch gemacht, dafs der Stahl ein gröfseres specifisches Gewicht hat als das Gufseisen, und es wird beim Giefsen der Räder die gewöhnliche, nur etwas abgeänderte Hartgufsform benutzt. Bei einer solchen Form sind die Theile in irgend einer passenden Weise angeordnet, die Form selbst hat eine zweckentsprechende Gestalt.

Die in Fig. 4 als Beispiel dargestellte Form' für ein Waggonrad besitzt einen Kasten k und von diesem wird der Abschreckring m getragen, der aus Gufseisen bestehen kann und dessen Innenfläche der Umfläche des Rades entspricht. Die Formhöhlung η entspricht dem übrigen Radkörper, und zwei Giefskanäle ρ münden von unten in die Höhlung ein, während aus dem oberen Theile der Höhlung die Kanäle r abführen, durch welche ein Theil des vom schwereren flüssigen Stahl vertriebenen Gufseisens austreten kann.

Zunächst wird in eine solche Form durch den mit den Giefskanälen ρ communicirenden Eingufs s das flüssige Gufseisen eingeführt, welches dann wie gewöhnlich die Form ausfüllt. Trifft dasselbe nun auf den Abschreckring m, so erstarrt es daran schnell und bildet die Hartgufsschicht h, etwa in einer Dicke von 13 bis 15 mm, wogegen das übrige Gufseisen noch flüssig bleibt. Gleich nach dem Eingiefsen des Gufseisens wird der flüssige Stahl durch denselben Eingufs s nachgegossen und dieser drängt dann vermöge seines gröfseren specifischen Gewichts das noch ,flüssige Gufseisen vor sich her und durch die Abführungskanäle r aus der Form hinaus, während er selbst die Form ausfüllt, bis auf die bereits erstarrte Hartgufsschicht h, deren noch mehr oder minder flüssige Innenschicht mit dem flüssigeren Stahl sich verschmilzt, so dafs Hartgufs und Stahl schliefslich ein Ganzes bilden.

Statt den Stahl durch dieselben Giefslöcher einzugiefsen wie das Gufseisen, könnte er auch an der Nabenstelle des Rades während der Zeit eingegossen werden, wo das Eingiefsen des Gufseisens an der Kranzstelle stattfindet, und mit dem Stahleingiefsen könnte dann nach dem

Aufhören des Eingiefsens des Gufseisens fortgefahren werden.

In diesem Falle wird das Gufseisen den Kranz ausfüllen, während der Stahl die inneren Theile der Form füllt, und indem der Stahl nach dem Kranz hinüberfliefst, nachdem das Eingiefsen des Gufseisens aufgehört hat, drängt er vermöge seines gröfseren specifischen Gewichts den noch flüssigen Theil des Gufseisens heraus.

Bei dem so gebildeten Rade besteht also nur die Lauffläche des Kranzes und die Anlauffläche des Spurkranzes aus Hartgufs, alle übrigen Theile dagegen sind Stahl. Da der geschmolzene Stahl das noch nicht erstarrte Gufseisen aus der Form verdrängt, so ist es völlig ausgeschlossen, dafs die innere Fläche des in der Form erzeugten Hartgusses sich oxydirt und infolge dessen mufs auch eine innige Verbindung zwischen . dem Stahl und dem Hartgufs eintreten.

Die Hartgufsschicht bildet somit mit dem Stahlkranz, der ihn trägt, ein Ganzes.

In ähnlicher Weise wird bei der Herstellung des in Fig. 3 dargestellten getrennten Radreifens verfahren, nur wird der Innenfläche des Reifens die für den festen Sitz auf dem Rad am besten geeignete Form gegeben.

Auf diese Weise also erhält man ein Eisenbahnfahrrad, das im Reifen bezw. Kranz mit einem Theil des Spurkranzes aus Stahl besteht und in allen Theilen widerstandsfähig- gegen Stöfse oder Schläge ist, und das an seiner Lauf- bezw. Anlauffläche eine Hartgufsschicht trägt, die mit dem Stahl völlig . vereinigt ist und von ihm getragen wird. Das Rad besitzt demnach bezüglich der geringen Abnutzung alle Eigenschaften eines bisher in fast allgemeinem Gebrauch stehenden Hartgufsrades und es hat aufserdem die Festigkeit des Stahlrades, vereinigt also die Vortheile beider Räder in sich. Von dem beschriebenen Giefsverfahren kann auch bei der Herstellung anderer Gegenstände Gebrauch gemacht werden, bei welchen es sich darum handelt, einen festen, widerstandsfähigen Hauptkörper mit harter Arbeitsfläche zu erhalten.

Claims (1)

1. Patent-Ansp.ruch:

   Verfahren zur Herstellung von Rädern für Eisenbahnfahrzeuge, welche in der Lauffläche des Kranzes aus Hartgufs, im übrigen' aber sowohl in Kranz, Scheibe und Nabe aus Stahl bestehen, durch Verdrängung, des nach Erstarren der äufseren Fläche noch flüssigen Gufseisens aus der Form mittelst nachgegossenen specifisch schwereren Stahles, derart, dafs nur eine Hartgufsschicht an der Lauffläche verbleibt und sich mit dem flüssigen Stahl durch Verschmelzung vereinigt.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.