Antriebseilscheibe. Bekannt sind Antriebseilscheiben mit Klemmbacken für den Betrieb von Seilbahnen, bei welchen das Seil etwa die halbe Scheibe umspannt und mittelst einer grösseren Anzahl an der Peripherie der Scheibe gleichmässig verteilter Backen geklemmt wird; die Klemm organe werden durch den Druck des Seils auf die Scheibe in Tätigkeit gesetzt. Diese Backen bestehen gewöhnlich aus zwei ein ander gegenübergestellten einarmigen Hebeln, von welchen sich entweder ein jeder um einen besonderen festen Zapfen dreht, oder sich beide um einen gemeinsamen festen Drehzapfen drehen.
Bei diesen Konstruktionen ist der Druck der Arme auf das Seil von dessen Durch messer abhängig. Es ist bekannt, dass sich das Drahtseil im Betrieb erheblich ausdehnt und sein Durchmesser ständig abnimmt. Die bisherigen Konstruktionen nehmen auf diesen Umstand keine Rücksicht, und da der Druck der Arme, bezw. Backen umgekehrt propor tioniert ist dem Durchmesser des Seils, wird das Seil ständig mehr und mehr zusammen gequetscht. Dieser Druck steigt aber auch infolge Abnutzung der Backen, und im Ver laufe einer verhältnismässig kurzen Betriebs dauer wird der Druck der Backen auf das Seil derart gross, dass das Seil Schaden nimmt und vorzeitig abgelegt werden muss. Ein weiterer Mangel besteht darin, dass die Aus wechslung der abgenutzten Backen um ständlich und zeitraubend ist.
Bei andern Konstruktionen werden in einem Stück federnd hergestellte U-förmig gebogene Zangen verwendet, welche in radialer Richtung verschiebbar sind und während der Verschiebung auf verschiedene Art ge schlossen werden, wodurch die feste Verbin dung des Seils mit der Scheibe bewirkt wird; bei diesen Konstruktionen besteht ausser der Schwierigkeit, alle zu einer Scheibe gehörigen Zangen mit gleicher Federkraft herzustellen, noch die umständliche Anwendung von ausser halb der Seilscheibe angebrachten Anschlägen, welche die innerhalb der Seilsebeibe gelegenen Zangen nach aussen in die offene Stellung -zu verschieben haben.
Den angeführten Mängeln schafft die vor liegende Erfindung Abhilfe. . Die Antriebscheibe ist mit Zangen ver sehen, deren Hälften zweiarmige Klemm organe bilden, die paarweise je um einen gemeinsamen Zapfen drehbar sind; sobald das Seil auf den Grund des Zangenmauls zu drücken beginnt, schliessen sich die äussern Arme der Zange, indem deren äussere Enden an konischen Flächen der keilförmig ge stalteten Rille der Seilscheibe nach innen gleiten und dadurch das Seil klemmen.
Diese Wirkung wird dadurch ermöglicht, dass der Zangenzapfen nicht fest gelagert ist, sondern beim Drucke des Seils auf den Boden des Zangenmauls in der Richtung zur Mitte der Seilscheibe nachgibt, wobei die äussern Arme der Zange bei diesem Nachgeben an den konischen Innenflächen des Scheibenkranzes derart geführt werden, dass sich bei der Bewegung der Zange gegen die Mitte der Scheibe zu, die Zange schliessen muss. Mittelst einer zwischen den innern Enden der Klemm arme eingespannten Feder wird die Zange in die Offenstellung zurückgeführt. Bei spe zieller Ausbildung der Klemmbacken und der Innenfläche des Scheibenkranzes, an Stelle der bisher bekannten Klemmarme, ist der Druck auf das Seil, wie später bewiesen wird, vom Durchmesser des Seils und von der Abnutzung der Zange unabhängig.
Ein besonderer Vorteil einer speziellen Ausbildung der Klemmbacken ist, dass sie mit einem Handgriffe durch Zusammendrücken aus der Seilscheibe herausgehoben und in gleicher Weise einfach und rasch in die Scheibe wiederum eingesetzt werden können.
Die eine Form der Verwendung dieses Erfindungsgedankens ist in den beiliegenden Abb. 1 bis 5 veranschaulicht.
Im Kranze der Antriebscheibe A ist eine grössere Anzahl Zangen angebracht, deren die Klemmorgane bildenden, zweiarmigen Hälften a, b mit dem Zapfen c verbunden sind. Der Zapfen c ist in den Nuten p, r radial geführt. Die äussern Armenden e, f ruhen bei geöffneter Zange entsprechend der Stellung I des Zapfens c in den Nuten i, k und stützen sich auf die nach innen, das heisst nach der Rille ragenden Vorsprünge des Seilscheibenkranzes l, m. Die Zange wird durch die Feder d, welche auf die innern Enden der innern Arme der Hälften a, b drückt, offengehalten. Beide Seiten der Zange sind parallel bearbeitet und in den gehobelten Flächen n, o geführt.
Abb. 1 zeigt die geöffnete Zange, das ist entsprechend der Stellung I des Zapfens c. Die Feder d öffnet die Zange und drückt die Armenden gegen die Vorsprünge l, m, wodurch ein Herausfallen der Zange aus dem Kranze verhindert wird. Bei weiterer Drehung der Scheibe legt sich das umlaufende Seil auf den Grund des Zangenmauls und drückt die Zange zufolge der Radialkomponente P (siehe später) seiner Spannung gegen die Mitte der Scheibe. Durch die Bewegung der Zange gegen die Mitte der Scheibe zu ver lassen die Armenden e, f die Nuten i, k, die Zange schliesst sich und das Seil wird ge klemmt. Abb. 2 veranschaulicht die Zange in dem Momente, wo sich die Backen an das Seil angelegt haben; der Zapfen c befindet sich dabei in der Stellung II. In dieser Stellung befinden sich die Enden e, f der Klemmarine am Anfangspunkt der schrägen Gleitflächen g, h.
Steigt der Druck des Seils auf den Boden des Zangenmauls noch mehr, so gibt die Zange weiter gegen die Mitte der Scheibe nach, die Klemmarme der Zange gleiten noch weiter auf den schrägen Flächen g, h und das Seil wird entsprechend stärker geklemmt.
Gibt bei weiterer Drehung der Scheibe das Seil die Klemmbacke frei, so bringt die Feder d die Zange in die ursprüngliche Lage zurück.
Die Stellung III des Zapfens c ist bereits jene, bei welcher die Zangen infolge zu starker Abnutzung oder zu dünnen Seils durch neue ausgewechselt werden müssen. In diese Stellung würde der Zapfen erst dann kommen, wenn die Backen weit über das gebräuchliche Mass abgenutzt wären, oder wenn ein unverhältnismässig schwächeres Seil eingelegt wäre, als für welches die Scheibe bestimmt ist. Da der Druck der Zange auf das Seil der Zugkraft des Seils proportional ist, könnte es bei zufälligen unverhältnismässig starken Stössen geschehen, dass das Seil über das zulässige Mass gepresst und dadurch defor miert würde.
Um dies zu verhindern, ist die Bewegung der Zange gegen die Mitte der Scheibe zu, durch die Stellschraube s begrenzt, welche mit dem Vierkant x und der Mutter u so eingestellt wird, dass beim normalen Be trieb zwischen der Zange und dem Kopfe t noch ein kleiner Spielraum verbleibt.
In Abb. 4 sind zwei zusammengehörige Zangenhälften in axonometrischer Projektion dargestellt.
Die Einwirkung der Kräfte auf die Zange und das Seil erhellt aus den Abb. 5 und 6. In Abb. 5 bedeuten: P der vom Seil auf die Zange ausgeübte Druck, N die an den Enden der Zange wirkenden Reaktionen, Q die in den beiden Zangenhälften an der Berührungsstelle mit dem Seil wirkenden Klemmkräfte, d ist der Seildurchmesser, Winkel P ist gleich dem Neigungswinkel der Flächen g, h (Abb. 1) gegen die Vertikale, Winkel r ist der, dem Reibungskoeffizienten entsprechende Reibungswinkel zwischen Zan genenden und den Gleitflächen. B sind die am Zapfen wirkenden Leibungsdrücke und D die durch den Leibungsdruck erzeugte Reibungskraft am Umfange des Zapfens.
Die Kraft P zerlegt sich in die beiden Komponenten N, deren Richtung um den Reibungswinkel r von der Normalen abweicht. Diese Komponenten bewirken eine Drehung der Zangenarme um den Zapfen und klemmen das Seil mit den beiden Kräften Q. Wenn das System im Gleichgewicht sein soll, müssen die auf eine Zangenhälfte wirkenden Kräfte N, Q und B durch einen Punkt den Kräftepol hindurchgehen.
Der Drehung entgegen wirkt nur das durch den Leibungsdruck B am Zangen umfang hervorgerufene Reibungsdrehmoment
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Der resultierende Klemmendruck ist dann
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Dieser Wert Q ist für verschiedene Seil durchmesser praktisch als konstant anzu sprechen, wie aus folgendem Nachweis her vorgeht. Die Kraft
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ist ausser von der vom Seildruck abhängigen Kraft P von den Winkeln B und γ abhängig. Der Winkel ss ändert sich nicht, wenn der Seil durchmesser sich ändert, wie aus Abb. 6, in welcher die Kräfte und ideellen Hebelarme als dicke Linien dargestellt sind, hervorgeht.
Wird beispielsweise statt des dickeren Seils ein dünneres verwendet, so schliesst sich die Klemme entsprechend mehr, wobei der Klemm punkt am Seil E zum Klemmpunkt E' wird; der Punkt des obern Zangenendes F wan dert bei dem durch diese Schliessbewegung verursachten Abwärtsgleiten der Klemmzangen in die Stellung F', ohne dass der Winkel ss sich ändert. Da auch der von der Reibung herrührende Winkel γ von der Veränderung der Stellung der Klemmzangen praktisch un abhängig ist, ergibt sich, dass die Kraft N bei konstanter Kraft P in den verschiedenen, durch veränderte Seildurchmesser hervorge rufenen Stellungen der Klemmzangen nach Grösse und Richtung praktisch auch konstant bleibt. Es tritt nur eine Parallelverschiebung der Kraft N auf der dem Winkel ss ent sprechend geneigten Auflagerfläche ein.
Die Unveränderlichkeit des Hebelverhält nisses
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von welchem die Grösse von Q ausserdem abhängt, lässt sich aus der Abb. 6 erweisen.
Die Hebelarme q und q', welche den Tangenten 0E und 0E' an den Seilkreis entsprechen, ändern sich, wie aus der Abb. 6 ersichtlich ist, selbst bei erheblichen Unter scheiden in den Seildurchmessern nur ganz wenig, und zwar ist der dem kleineren Seil durchmesser entsprechende Hebelarm q' etwas kleiner als q. Der Hebelarm n würde für die beiden Seilstärken absolut gleich gross sein, wenn der Punkt b' so am Berührungspunkte eines um den Drehpunkt -0 an die Verlän gerung der Linie von N als Tangente gelegten Kreises angebracht wäre, dass der bei der Schliessbewegung der Klemmzangen infolge des kleineren Seils sich ergebende Winkel a von dem Lote auf N halbiert wird. Der Punkt F' würde dann sich von G nach G' bewegen und praktisch während des ganzen Weges als Berührungspunkt der Tangente an den Kreis anzusehen sein.
Da aber wie oben ausgeführt, etwas kleiner als q geworden ist, würde bei einer solchen Lage von F der Wert
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sein. Durch Ver legen des Zangenendpunktes F nach der in der Abb. 6 angegebenen Stelle wird bei der Schliessbewegung der Zange infolge dünneren Seils n auch etwas, und zwar auf n' ver mindert. Die Lage von F' kann, wie aus diesen Ausführungen hervorgeht, so gewählt werden, dass das Verhältnis der Verkleinerung von n auf n' demjenigen der Verkleinerung von q auf q' entspricht, also
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ist. Damit ist bewiesen, das der Wert
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prak tisch konstant bleibt, wenn der Seildurch messer in gewissen Grenzen geändert wird.
Das letzte Glied der Gleichung für Q,
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welches lediglich die von der Bolzen reibung herrührende Reaktion wiedergibt, ist so klein, dass es gegenüber dem Werte
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ohne Einfluss bleibt und vernachlässigt werden kann. Ausserdem ist aber, wie ohne weiteren Beweis ersichtlich ist, der Wert
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dem Werte direkt proportional und wie dieser für verschiedene
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Seilstärken konstant.
Die Grösse der Klemmkraft Q, welche den Druck der Zangen auf das Seil bedeutet, ist also lediglich von der radial wirkenden Kraft P abhängig. Vom Seildurchmesser oder der Abnutzung der Klemmbacken ist Q praktisch unabhängig und in bezug auf die Veränderung dieser konstant.
Einen weiteren unstreitigen Vorteil der Konstruktion bildet die ungewöhnlich leichte Demontage der Zange zum Zwecke der Rei nigung oder der Auswechslung. Durch ein einfaches Zusammendrücken der Armenden e, f kann die Zange sogleich und in gleicher Weise einfach und rasch wiederum einge setzt werden.