DE653453C - Verfahren zur Aufnahme von UEberbeanspruchungen bei miteinander verbundenen Teilen, insbesondere fuer Luftschiffe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nebst Vorrichtung zur Aufnahme von Überbeanspruchungen bei miteinander verbundenen Teilen, insbesondere für Luftschiffe u. dgl., mittels Werkstoffverformung, indem Querschnitte durch gegenseitige Reibung oder gegenseitigen Druck der Teile verändert werden.

Bed bisher bekannten auf Werkstoffverformung beruhenden Einrichtungen wird der verformbare Teil auf Zug beansprucht. Dies hat den Nachteil, daß, wenn die höchstzulässige Belastung erreicht ist und der dehnbare Körper sich zu strecken beginnt, nicht nur kein Widerstand gegenüber noch steigender Belastung möglich ist, sondern daß der Dehnungskörper den auftretenden ' Überbeanspruchungen sogar nur einen abnehmenden Widerstand entgegensetzt. Ferner ist vor-

ao geschlagen worden, Einrichtungen dadurch gegen Bruch zu sichern, daß Querschnitte durch gegenseitige Reibung oder gegenseitigen Druck der Teile verändert werden.

Demgegenüber werden gemäß dem Verfahren nach der Erfindung zwei Körper verschiedenen Querschnitts durch gegenseitige Reibung oder gegenseitigen Druck verformt. Dies hat den wesentlichen Vorteil, daß es z. B. möglich ist, die Belastungsaufnahmefähigkeit der Vorrichtung mit fortdauernder Belastung den jeweiligen Verhältnissen entsprechend in bestimmtem Maße steigen oder abnehmen oder auch erst bis zu einer gewissen Höhe anwachsen und dann sinken zu lassen.

Die Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach der Erfindung kennzeichnet sich dabei dadurch, daß der eine Körper mit einer Wulst ausgestattet ist, die auf einer Verengung des anderen Körpers aufliegt. Gemäß einer vorteilhaften Ausführung der Vorrichtung kann der verformbare Teil derselben aus einem in einem festen Hohlkörper, z. B. einem Stahlzylinder, angeordneten Hohlkörper bestehen, in den ein das Verformen während seines Durchgangs durch diesen Hohlkörper bewirkender Kolben o. dgl. eingebracht ist.

Diese Anordnung zeichnet sich durch ihre Eignung zur zuverlässigen und genauen Mengenherstellung und durch die Möglichkeit aus, bestimmte oder leicht zu überwachende Hubabmessungen zu erzielen sowie die Größe

*) Von dem Patentsucher sind als die Erfinder angegeben worden:

Wolf gang B. Klemperer und Paul D. Pfield in Akron, Ohio, V. St. A.

der Anfangs- und Endkraft zu bestimmen. Weitere Vorteile der Einrichtung bestehen neben den damit verbundenen geringen Gajj stehungskosten in ihrejr leichten, kleinen unff gedrängten Ausbildung und dem hierdurch bedingten geringen Gewicht, wodurch sie besonders zur Befestigung von Schottwänden am Gerüst von Luftschiffen Verwendung finden kann.

ίο Zur Bildung geeigneter Zwischenräume zwischen dem äußeren Hohlkörper und dem Innenkörper kann z. B. entweder die Innenseite des äußeren Hohlkörpers oder die Außenseite des Innenkörpers vieleckig gestaltet sein. Die Anordnung einer Sechskantbuchse innerhalb eines Zylinders bietet den Vorteil einer einfachen Herstellung und hat sich bei Versuchen gut bewährt. Um ein vorzeitiges Nachgeben der Vorrichtung nach der Erfindung z. B. während der werkstattmäßigen Zusammenstellung, während der verschiedenen Prüfmaßnahmen oder beim Einbau und nach demselben infolge Auftretens ungewöhnlicher Bedingungen vor dem Eintreten der normalen Betriebsverhältnisse zu verhüten und die Gewähr für einen bestimmten Anfangszustand der Vorrichtung zu haben, kann dieselbe mit einer zweckmäßig wieder leicht lösbaren Sicherung ausgerüstet sein, die vor dem Unterwerfen der Vorrichtung unter die eigentlichen Betriebsbedingungen unwirksam gemacht oder entfernt werden kann.

Während für den Zylinder zweckmäßig

z. B. Stahl als Werkstoff Verwendung findet, hat sich für die verformbare Buchse Kupfer vorzüglich bewährt, das vorteilhaft kalt bearbeitet und dann ausgeglüht wird. Die konische Bohrung dieser Buchse kann z. B.

dadurch billig erzeugt werden, daß die Buchse zuerst auf einen bestimmten Minimaldurchmesser durchbohrt und auf der Außenseite nahezu bis auf den endgültigen Durchmesser bearbeitet wird. Darauf wird die Buchse auf einen entsprechend ausgebildeten konischen Dorn o. dgl. getrieben, wodurch dieselbe clie gewünschte konische Form erhält. Dann wird die Außenseite auf das endgültige Maß gebracht und das Ganze, während es sich noch auf dem Dorn befindet, ausgeglüht. Nachdem wird die Buchse vom Dorn entfernt und zur Prüfung in den Zylinder eingebracht. Ebenso kann natürlich auch jeder andere geeignete Werkstoff, z. B. für die Buchse statt Kupfer

55. auch Aluminium, Blei, ausgeglühter weicher Stahl oder anderer weicher, seine physikali-" sehen Eigenschaften nicht ändernder Baustoff, Verwendung finden.
Es ist möglich und in gewissen Fällen auch vorteilhaft, jede Vorrichtung auf ihre Verhältnisse und Belastungsfähigkeit hin durch

einfaches Opfern eines nur kleinen Hundertsatzes des wirksamen Hubes der Vorrichtung .u prüfen. Dieses Verfahren läuft gleichzeitig f die Erreichung der Anfangslänge und en richtigen Sitz des Kolbens hinaus. Nach beendigtem Hub der Vorrichtung wird die verformbare Buchse entfernt und durch eine neue ersetzt. Dies wird jedoch nur-= selten vorkommen, da die Vorrichtung nur bei unvorhergesehenen Überbelastungen anspricht, denen gegenüber dieselbe als ein Sicherheitsglied vorgesehen ist.

Um auch denjenigen Fällen gerecht zu werden, in denen eine Längeneinstellung zwischen den zu verbindenden Teilen gefordert wir-d, kann z.B. der Zylinder oder die Kolbenstange \ der Vorrichtung nach der Erfindung mindestens als Teil eines Spannschlosses ausgebildet oder mit einer derartigen Einrichtung verbunden sein. Gemäß einer zweckmäßigen Ausführungsform ist die Kolbenstange an ihrem Ende mit Gewinde versehen, auf das der Schlüsselten eines an sich bekannten Spannschlosses aufgebracht ist, wobei dieser Schlüsselteil z. B. mit dem größten Teil seiner Länge in die verformbare Buchse eingebracht sein kann.

Auf der Zeichnung ist eine Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung beispielsweise dargestellt. Es zeigt

Abb. ι die Vorrichtung in Seitenansicht, Abb. 2 einen Längsschnitt durch die Vorrichtung nach Abb. 1,

Abb. 3 die Vorrichtung im Querschnitt nach der Linie A-B der Abb. 2,

Abb. 4 einen Querschnitt entsprechend der Abb. 3 durch eine andere Ausführungsform der Vorrichtung,

Abb. 5_t ein Belastungsdiagramm der Vorrichtung und

Abb. 6 in schematischer Darstellung als Verbindungsglieder zwischen einem Schott- vvandnetz und dem Hauptrahmen eines starren Luftschiffes dienende Vorrichtungen.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel besteht die gemäß Abb. 6 als Verbindungsglied zwischen einem Schottwandnetz α und dem Hauptrahmen b eines starren Luftschiffes dienende Vorrichtung c aus einem vorzugsweise aus Stahlrohr hergestellten Zylinder 1, der an seinem einen Ende zur Aufnahme einer z. B. mit einem Bügel ausgerüsteten Muffe 2 mit Außengewinde versehen ist und in seinem Innern eine Buchse 3 aus verformbarem Werkstoff aufnimmt. Zur Bildung von Hohlräumen zwischen dem Zylinder 1 und der Buchse 3 kann entweder — wie in Abb. 3 angegeben —■ die Innenwandung des Zylinders 1 im Querschnitt kreisförmig und die Außenfläche der Buchse 3 mindestens zu einem Teil ihrer Länge im Querschnitt als Viel- z. B. Sechseck ausgebildet oder ent-

sprechend Abb. 4 auch umgekehrt die Innenwandung des Zylinders i^a im Querschnitt als Vieleck und die Außenfläche der Buchse 3^a kreisförmig gestaltet sein.

Vor dem Einsetzen der Buchse 3 wird eine,. Kolbenstange 4 am weiteren Ende der gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Vorrichtung leicht konisch ausgebildeten Bohrung dieser Buchse 3 eingeführt, wobei der z. B. mit der Kolbenstange 4 aus einem Stück bestehende, vorzugsweise kugelförmig gestaltete Kolben 5 im !Durchmesser um ein gewisses Maß größer als die Innenbohrung der Buchse 3 gehalten ist. Bei konischer Buchsenbohrung könnte der Kolbendurchmesser auch etwa ihrem größten Durchmesser entsprechen. Die Kolbenstange 4 kann über den Kolben 5 hinaus verlängert und als Sicherung gegen ein vorzeitiges oder ungewolltes Nachgeben der Vorrichtung c ausgebildet sein. Die Verlängerung 6 ist zu diesem Zweck beispielsweise zur Aufnahme einer Mutter 7 mit Gewinde versehen, die sich über eine Unterlagscheibe 8 auf dem einen Ende des Zylinders 1 abstützt. In das andere Ende dieses Zylinders 1 ist ein z. B. mit einer kugelförmigen Ausnehmung versehener Ring oder Stopfen 9 eingeschraubt, der nach beendigtem Hub des Kolbens 5 diesem als Anschlag und mittels seiner Bohrung der Kolbenstange4 als Führung dient.

Zur Gewährleistung einer Einstellmöglichkeit der Vorrichtung c kann die Kolbenstange 4 an ihrem dem Kolben 5 entgegengesetzten Ende mit Gewinde versehen sein, auf das der Schlüssel teil 10 eines an sich bekannten Spannschlosses aufbringbar ist. Der andere das Gegengewinde tragende Sperrschloßteil 11 kann dabei mittels einer Kugel 12 in einer z. B. im Hauptrahmen des Luftschiffes verschraubbaren. Buchse 13 gelagert oder in sonst geeigneter Form ausgestaltet sein. Der Innendurchmesser der verformbaren Buchse 3 sowie die Innenbohrung des An-Schlagringes 9 sind dem Außendurchmesser des Schlüsselteiles 10 entsprechend ausgebildet.

Die Vorrichtung c wird dabei zweckmäßig auf die Kraft oder Belastung geeicht, die für den Beginn ihres Nachgebens erforderlich ist.

Das Nachgeben beruht auf der Verformung der dehnbaren Buchse 3 gemäß der Gestalt der inneren Zylinderwandung oder des Kolbens 5. Nach der Eichung der Buchse 3, durch die nur ein verhältnismäßig kleiner Teil des Gesamthubes des Kolbens 5 verlorengeht, wird der Kolben gegen ein weiteres Nachgeben durch die Mutter 7 und Scheibe 8 gesichert. Durch richtige Einstellung des Spannschlosses vor oder auch nach Entfernung der Sicherheitsmutter 7 nebst Scheibe 8 kann die gewünschte Spannung auf die Schottwand a ausgeübt werden. Sobald nun die Spannung in der Schottwand α infolge Auftretens ungewöhnlicher Umstände einen gewissen und genau bestimmbaren Betrag übersteigt, kommt die im Betriebszustand entsicherte Vorrichtung c zur Wirkung und wird sanft und allmählich mit wachsendem Widerstand nachgeben.

Das Kräftediagramm nach Abb. 5 zeigt die bildliche Kurve der Belastung während eines vollständigen Nachgabehubes. Die Strecke s gibt dabei den für die Eichung und die Strecke S₁ den für das nutzbare Nachgeben oder wirksamen Hub des Kolbens 5 beanspruchten Kolbenweg an, während die hierzu erforderlichen Kräfte P senkrecht zum Hub aufgetragen sind. Hierbei bedeutet beim dargestellten Diagramm der Punkt 14 die Normalbelastung, 15 den Werkstoff ermüdungszeitpunkt und 16 die für den nutzbaren Hub der Vorrichtung c erforderliche Kraft. Von hier steigt die Belastungskurve infolge der leicht konischen Bohrung der verformbaren Buchse 3 geradlinig bis zum Punkt 17 an, der dem Anliegen des Kolbens 5 am Anschlagring 9 entspricht. Durch dieses Nachgeben ist beim Auftreten übergroßer Spannungen ein Durchbiegen oder Auswölben der Schottwand α gewährleistet, wodurch einer .Beschädigung des Hauptträgers b 9c vorgebeugt wird.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Vorrichtung wird also außer ihrer wirtschaftlichen Herstellungsmöglichkeit ein Verbindungsglied geschaffen, das auf das Ansprechen bei einer bestimmten Belastung geeicht und auf ein bestimmtes Maß zwischen den zu verbindenden Teilen eingestellt werden kann sowie gleichzeitig einen Spannungsausgleich zwischen den verbundenen Teilen gestattet. Die Vorrichtung zeichnet sich dem Bekannten gegenüber ferner durch ihre niedrigen Gestehungskosten und ihre einfache Durchbildung aus. Da die Schottwände α infolge ihrer 'großen Abmessungen gewöhnlich eine genügende eigene Durchfederung besitzen, erübrigt sich die Anordnung besonderer Federungen. Die Vorrichtung c selbst kann mit farbigen, eingeprägten oder sonstigen Zeichen zum Anzeigen des zurückgeleg- no ten oder noch zur Verfügung stehenden Hubes des Kolbens 5 versehen sein, um gegebenenfalls ein Auswechseln derselben oder ihrer verformbaren Buchse 3 leicht und rechtzeitig übersehen zu können.

Die Vorrichtung nach der Erfindung kann natürlich trotz ihrer besonderen Eignung zur Verbindung von Schottwänden mit einem Luftschiffgerüst auch überall dort verwendet werden, wo eine nachgiebige Verbindung gefordert wird. Ebenso kann die konstruktive Ausbildung der Vorrichtung von der beschrie-

benen und zeichnerisch dargestellten abweichen, indem z. B. der Kolben und die innere Zylinderwandung von gleicher oder verschiedener vieleckiger, gezackter, runder oder jeder beliebigen anderen Form ausgebildet sind. Auch können die zwischen dem Zylinder und der verformbaren Buchse vorgesehenen Hohlräume durch geeignete Auswahl des Werkstoffes für die Buchse ganz in Fortfall kommen oder, gegebenenfalls bei entsprechender Ausbildung des Kolbens, zwischen Kolben und Buchse vorgesehen sein. Die Ausgestaltung der verformbaren Buchse und ihrer Bohrung kann den jeweils gewünschten Belastungsverhältnissen angepaßt sein. Auch können mehrere Vorrichtungen in Reihe oder parallel zueinander vorgesehen werden, derart, daß z. B. die nächste Vorrichtung nach beendigtem Nachgeben der ersten oder vorhergehenden anspricht.

Claims (13)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Aufnahme von Überbeanspruchungen bei miteinander verbundenen Teilen, insbesondere für Luftschiffe u. dgl., mittels Werkstofrverformung, indem Querschnitte durch gegenseitige Reibung oder gegenseitigen Druck der Teile verändert werden, dadurch gekennzeich-

Jj₀ net, daß zwei Körper verschiedenen Querschnitts durch gegenseitige Reibung oder gegenseitigen Druck verformt werden.

2. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Körper mit einer Wulst ausgestattet ist, die auf einer Verengung des anderen Körpers aufliegt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der verformbare Teil aus einem in einem festen Hohlkörper, z.B. einem Stahlzylinder (i), angeordneten Hohlkörper (3) besteht, in den ein das Verformen während seines Durchgangs durch diesen Hohlkörper (3) bewirkender Kolben o. dgl. (5) eingebracht ist.

4. Vorrichtung nach Ansprüchen 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem festen (1) und dem verformbaren Hohlkörper (3) Hohlräume vorgehe, sehen sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlräume durch im Querschnitt verschiedenartige Gestaltung der Innenwandung des äußeren Hohlkörpers (1) und der Außenfläche des inneren Hohlkörpers (3) gebildet sind.

6. Vorrichtung nach Ansprüchen 2 oder 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (5) bzw. der mit dem verformbaren Hohlkörper, z. B. einer Buchse (3), in Berührung kommende Teil desselben (5) kugelförmig ausgeführt ist.

7. Vorrichtung nach Ansprüchen 2 oder 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der feste Höhlkörper (1) an seinem einen Ende durch einen der Kolbenstange (4) zur Führung, dem verformbaren Körper (3) als Widerlager und nach beendigtem Hub dem Kolben (5) als Anschlag dienenden Stopfen, Ring o. dgl. (9) abgeschlossen ist.

8. Vorrichtung nach Ansprüchen 2 oder 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (4) am dem Kolben (5) entgegengesetzten Ende als Teil eines an sich bekannten Spannschlosses (10, 11) ausgebildet ist.

9. Vorrichtung nach Ansprüchen 2 oder 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlüsselteil (10) des Spannschlosses zur Verkürzung der Baulänge im Betriebszustand der Vorrichtung mindestens zu einem Teil seiner 'Länge innerhalb des verformbaren Hohlkörpers (3) vorgesehen ist.

1.0. Vorrichtung nach Ansprüchen 2 oder 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine ein vorzeitiges Nachgeben verhindernde, vorzugsweise leicht lös- bzw. entfernbare Sicherung angebracht ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherung aus einer Verlängerung (6) der Kolbenstange (4) über den Kolben (5) hinaus besteht, auf die eine sich auf dem festen Hohlkörper (1) abstützende und z. B. durch eine Mutter (7) festlegbare Scheibe (8) aufgebracht ist.

12. Vorrichtung nach Ansprüchen 2 oder 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (4) bzw. damit verbundene Einrichtungen, Verlängerungen

o. dgl. mit zur Überwachung des zurückgelegten bzw. noch zur Verfügung stehenden Hubes des Kolbens (5) dienenden Färbungen, Strichen, Einkerbungen o. dgl. Zeichenmalen versehen ist.

13. Vorrichtung nach Ansprüchen 2 oder 3 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß dieselbe auf die ein Ansprechen der Vorrichtung bewirkende und gegebenen- H₀ falls auch auf die bis zum Hubende erforderliche Beanspruchung geeicht ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen