DE180803C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

* 180803 KLASSE 42 #. GRUPPE

HERMANN UNDEUTSCH in FREIBERG i. S.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 15. Juni 1905 ab.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf eine selbsttätige Messung von in senkrechter Richtung oder in anderen Neigungswinkeln auftretenden Stoßwirkungen.

Sie wird im nachstehenden zur Ausführung gebracht an einem Instrument, welches im besonderen zur experimentellen Prüfung und zur praktischen Regelung der bei der Schachtförderung im Bergwerksbetriebe, bei Personenaufzügen usw. benutzten Fangvorrichtungen bestimmt ist. Das zu diesem Zwecke angewendete Instrument bildet ein Mittel zur Prüfung bezw. zur dauernden Überwachung der Fallbremsen des Erfinders.

Der gemäß der vorliegenden Erfindung gebaute Indikator ist sowohl ein Ergebnis der Fanglehre des Erfinders, nach welcher der nach einem Seilbruch innerhalb des Fangprozesses auf die fahrende Mannschaft wirkende Stoß unabhängig von der Endgeschwindigkeit des Fallens ist als auch ein Ergebnis der bekannten Dortmunder Schachtförderseilstatistik.

Er dient in erster Reihe bei den von dem Erfinder eingeführten Frei fall-, Fang- und Indikatorversuchen zur praktischen Bestätigung der theoretisch vorausgesagten Fanggesetze und deshalb, nach geeigneter Verschraubung mit dem Fördergestell, zur selbsttätigen Messung der Stöße, oder zum selbsttätigen Messen der je einem Kilogramm der abzufangenden Last in dem ungünstigsten Augenblick des Fangprozesses entzogenen Energie 1 · h_g kgm, kürz zur selbsttätigen Messung der neu eingeführten gefährlichen Fallhöhe h_g. Der Indikator ermöglicht auf diese Weise die Regelung der Fangwirkung der vorerst noch unfertigen Fänger, speziell der schlanken, einfachen, begrenzt eindringenden Messerfänger des Erfinders. In gleicher Weise sind die Energie-Indikatoren zur experimentellen Ermittelung jener Stoßbeanspruchung verwendbar, welche Schachtförderseile, Gestänge und andere Elemente während ihres normalen Betriebes erfahren.

Die erwähnte gefährliche Fallhöhe h_g, welche im allgemeinen einen größeren oder einen kleineren Teil der Freifallhöhe des Fördergestelles bildet, ist, wie die Rechnung lehrt, ein Ausdruck, welcher der über einen Weg Sg herrschenden Maximalverzögerung der abzufangenden Last und deshalb auch der. Größe der stärksten Stoßwirkung direkt proportional ist; man kann daher die gefährliche Fallhöhe h_g oder, was das Gleiche ist, die gefährliche Energie 1 · h_g kgm für je ein Kilogramm der abzufangenden Last, als ein sicheres Vergleichsmittel der dynamischen oder Stoßwirkungen verwerten, nachdem dasselbe auf dem Wege des Experimentes ermittelt ist.

Der nach einem Ausführungsbeispiel auf beiliegender Zeichnung veranschaulichte Energie-Indikator dient Versuchen solcher Art,

Für seine Einrichtung sind folgende, auf Grund der vom Erfinder aufgestellten Theorie*) und der einschlagenden Versuche gewonnene Konstruktionsbedingungen maßgebend:
i. Unter allen, innerhalb des Fangprozesses bezw. des Bremsweges auftretenden, im allgemeinen verschieden großen Stoßwirkungen ist die im gegebenen Falle größte Stoßwirkung zur genauen, selbsttätigen, graphischen Darstellung zu bringen.

2. Zur Erreichung dieses Zieles dient eine vorzügliche, begründeterweise auf Verlängern beanspruchte Schraubenfeder, welche, mit einem Versuchsgewicht G ausgestattet, im untätigen Zustand des Instrumentes bereits eine der doppelten Größe des Versuchsgewichtes, also 2 G kg, entsprechende Anspannung besitzt, letzteres zur Vermeidung schädlicher geradliniger Schwingungen.

3. Vor allem ist die Reibung nach praktischer Möglichkeit einflußlos zu machen, eine Forderung, welche bei der Bauart, Ausführung und Anwendung der Vorrichtung an die Spitze zu stellen ist. Da der Theorie und dem Versuche nach die »Reibung für je ein Kilogramm des Versuchsgewichtes«,

f= jr, in Betracht kommt und nach praktischer Möglichkeit zum Verschwinden zu bringen ist, so muß nicht nur das Versuchsgewicht G verhältnismäßig groß, sondern auch die absolute Größe F der Reibung des ganzen Systems außerordentlich klein bemessen bezw. erzielt werden.

4. Um den Empfindlichkeitsgrad, d. i. die Genauigkeit des Registrierens des Instrumentes, möglichst günstig zu gestalten, ist ebenfalls das Versuchsgewicht G verhältnismäßig groß zu bemessen; außerdem ist hierzu noch die Federkonstante Cf (d. i. die Anzahl Kilogramm, die nötig ist, damit die Feder um die Längeneinheit verlängert werde) möglichst klein zu machen; denn in diesem Falle wird die Indikatorkonstante k (d. i. diejenige Verlängerung der Feder, welche die Versuchslast G ohne Reibungseinfluß in dem Ruhe-

zustand hervorbringt) groß, da k = -^—

'-f

5. Die Einstellung und Regulierung der Federvorspannung 2 G fordert eine besondere Einstellungs- und Regulierungseinricntung.

6. Zur Kontrolle des Erfordernisses, daß der · Indikator den geraden Federweg bis in die tiefste Lage registriert, ist eine besondere Einrichtung notwendig, vermöge deren der

' *) H.Undeutsch,Theorie,Konstruktion,Prüfung und Regelung der Fallbremsen und Energie-Indikatoren, einschließlich der Beanspruchung und Prüfung der Schachtförderseile auf Stoß. Freifall-, Fang- und Indikator-Versuche. Leipzig und Wien. Franz Deuticke, 1905.

Indikator auch eine im Tiefsten schließende Kurve aufzuzeichnen imstande ist.

7. Sowohl dem Indikatorgehäuse, als auch dessen Unterbau, ist eine Widerstandsfähigkeit zu verleihen, auf Grund deren eine Federung dieser Körper möglichst ausgeschlossen wird.

8. Bei der baulichen Einrichtung des Instrumentes ist betreffs der Wahl des wünsehenswert großen Versuchsgewichtes und der kleinen Federkonstanten, also der wünschenswert großen Indikatorkonstanten, Rücksicht auf die Transportfähigkeit und auf einen nicht zu schwierigen Einbau der Vorrichtung zu nehmen, wobei zwar die besonderen Forderungen des gegebenen speziellen Falles zu beachten sind, aber die Sicherheit, die Genauigkeit des Registrierens, immer ausschlaggebend sein muß.

9. Mit Rücksicht auf jeweilige Forderungen sind große schwere und kleine leichtere Energie-Indikatoren zu unterscheiden, welche nach den gleichen Grundsätzen zu konstruieren sind; wird jedoch ein verhältnismäßig kleines, bis etwa 4 kg zulässiges Versuchsgewicht G gefordert, dann sind jene Größen ganz besonders vorteilhaft (Reibung F und Federkonstante Cf sehr klein) zu bemessen, welche unter solchen Umständen die Reibung für 1 kg des Versuchsgewichtes noch sehr klein und den Empfindlichkeitsgrad, den Genauigkeitsgrad des Registrierens, noch vorteilhaft gestalten.

Auf den beiliegenden Zeichnungen stellt Fig. ι eine Ansicht der Vorrichtung dar; Fig. 2 und 3 sind graphische Darstellungen, während Fig. 4 und 5 den obersten Teil in Ansicht und Grundriß im vergrößerten Maßstabe zeigen. ■

Im Indikatorgehäuse α ist ein aus verschiedenen Teilen (aus den Körpern m, b, d, f, g, g', h, h' und einem Teil von c) zusammengesetztes Versuchsgewicht G mittels einer Zugfeder c und der ab- und aufbewegbaren Stange b an dem Gehäusedeckel f aufgehängt. Die Gewichtsstange b ist in den zweckmäßig weit auseinander stehenden Rollengruppen b' und b" geführt, wodurch die aus dieser Führung entspringende Reibung auf ein Mindestmaß herabgesetzt wird. Die Stange b geht willig durch durchbohrte Kugeln hindurch, deren obere an dem Gehäusedeckel/ und deren untere bei f an der Stange b befestigt ist, und an denen die entsprechend kugelig ausgedrehten Federfassungen g und g' zwanglos angreifen. Sonach ist die Feder c zwischen h und W kugelgelenkartig erfaßt.

Begründet ist diese Einrichtung in der Eigentümlichkeit der Schraubenfeder, daß diese sowohl bei dem Verkürzen als auch — wie das Schachtförderseil ^- bei dem

Verlängern Verwindung um die Längsachse erfährt. Wird diese Verwindung durch eine starre oder durch kräftige Reibung hervorgebrachte Verbindung auf ein an besondere Führungseinrichtungen angepreßtes Versuchsgewicht G übertragen, so entsteht an diesen Führungen eine große Reibung, welche die Versuchsergebnisse um so mehr und um so gefährlicher fälscht, je größer der Federweg

ίο und je kleiner das Versuchsgewicht G ist. Würde jene Verwindung der Feder auch auf die mit der Schreibeinrichtung d verbunden gedachte Gewichtsstange b übertragen, so würde der Schreibstift, je nach der^v Anordnung desselben, von der Schreibtrommel e abgewendet oder kräftig, unter Umständen das Registrierpapier zerreißend, auf diese aufgepreßt.

Bei der veranschaulichten Einrichtung kön-

nen der Gewichtskörper m und die Stange b während der Federverwindung stehen bleiben oder ■ sich drehen, ohne eine schädliche Reibung zu erzeugen, und da auch das an der Gewichtsstange b. in vertikaler Richtung einstell- und feststellbare Schreibzeug d in jeder, bei den Versuchen vorkommenden Lage auf jener Stange drehbar und mittels einer, an einem größeren Hebelarm sitzenden Rolle zwischen den zylindrischen Stängelchen i, i parallel zur Gewichsstange b geführt ist, so erfährt auch der Schreibstift keinerlei Zwang und keine, die Genauigkeit des Registrierens schädigende Beeinflussung, und um so weniger, als der Schreibarm zur Verhütung ungünstiger Massenwirkung bezw. etwaiger Abwendung von der Schreibtrommel bei sehr geringer Masse aus einer Blattfeder hergestellt worden ist. ' -

Behufs der Ermöglichung einer feineren Regelung der Federvorspannung auf die Größe 2 G besteht der unten an der Stange b angeordnete Gewichtskörper m aus mehreren Teilen. Ein schmiedeeiserner Körper n, welcher auf seinem mittleren Teil Regulierungsgewinde trägt und nach oben in einen schwächeren Zylinder ausläuft, ist durch Preßschrauben 0 und andere Mittel derart mit der Gewichtsstange b verbunden, daß er mit dieser als ein Ganzes erscheint. Über das Regulierungsgewinde ist der mutterartige Teil ρ aufgeschraubt, welcher mit seinem Kopf gegen den mit Vulkanfiber k gefütterten Boden k^x des Gehäuses preßt und bei gelockerten Preßschrauben q vermöge des geriffelten Vorsprunges p^l in Drehbewegung, versetzt werden kann.

Handelt es sich bei der feineren Regulierung darum, die Federspannung noch etwas zu erhöhen, um die erforderliche Vorspannung 2 G zu erreichen, so ist der Körper derart umzudrehen, daß der Körper η samt der Gewichtsstange b sinkt. Würde hingegen die Spannung der Feder gegenüber 2 G schon überschritten worden sein, dann wäre der Körper ρ dem früheren Drehsinn entgegengesetzt zu bewegen, so daß der Körper η samt der Gewichtsstange b aufwärts steigt. Nach erzielter vorgeschriebener Vorspannung werden die vier kräftigen Preßschrauben q mittels eines Schraubenschlüssels so stark angezogen, daß nunmehr auch der Körper ρ mit dem Körper η als ein einziger erscheint und Stoß dem Regulierungsgewinde nicht zu schaden vermag.

Der untere Teil des Gehäuses α und ein kräftiger gußeiserner Untersatz nehmen den Rückprall des Versuchsgewichtes G auf, und aus diesem Grunde ist auch der erstere sehr kräftig erbaut worden.

Der Rückprall könnte vermieden werden; man könnte das Gewicht, in dem Augenblick des stärksten Niederganges, trotz der Veränderlichkeit dieses Maßes, mit Leichtigkeit fangen, hierauf entsprechend erfassen, auslösen und ohne Stoß sanft zurückgehen lassen.

Freilich wäre aber bei solchem Vorgehen ganz besonders Bedacht darauf zu nehmen, daß keine die Genauigkeit der Registrierung störende Reibung entstehe.

Was die Richtigkeit der selbsttätigen graphischen Darstellung des Indikators anbetrifft, so soll aus der vom Schreibstift aufgezeichneten Kurve stu (Fig. 2 gibt eine solche) nicht nur die Größe der dynamischen Wirkung bezw. des Stoßes, sondern auch, wenigstens ab und zu zur Kontrolle, daraus ersehen werden, ob der am Arm d befindliche Schreibstift, d. i. ein rundlich geschliffener, auf passendem Indikatorpapier zeichnender Metallstift, bis in die erforderliche Tiefe t wirklich registriert.

Je nach der Einstellung kann der Schreibstift des Indikators entweder nur eine senkrechte Linie A (Fig. 1) zeichnen, oder die Kurve SiM (Fig. 2).

In beiden Fällen wäre es nicht undenkbar, daß infolge sehr kräftiger Erschütterungen der Schreibarm d solcher Weise in Schwingungen gerate, daß er sich mit dem Schreibstift nahe dem untersten Teil etwas von der Trommel abwende und dieselbe erst bei dem Rücklauf wieder erreiche. In dem ersten Fall wäre diese Tatsache nicht erkennbar, in dem zweiten jedoch die Kurve unten nicht geschlossen.

In dem ersten Fall stellt man die Trommel e für jeden Versuch durch einen Steckstift w fest, und da in dem unteren Rande der Trommel viele zugehörige Bohrungen vorhanden sind, so kann man auf ein einziges Papier, welches durch eine bequem zu

handhabende Feder auf der Trommel^ festgehalten wird, viele Versuchsergebnisse darstellen lassen.

In dem zweiten Fall wird die genannte Steckvorrichtung ausgeschaltet und folgende Einrichtung zur Tätigkeit gebracht. Unterhalb der Trommel e wird eine mit einer Spiralfeder ausgestattete Dose derart angeordnet, daß bei einer durch die Hand zu erzeugenden Umdrehung der Trommel von der Feder so viel Arbeit aufgenommen wird, um die sich selbst überlassene Trommel in rückläufige Bewegung zu versetzen. Es gehört zu dieser Einrichtung die auf der feststehenden Stange χ aufwärts verschiebbare Hülsey, welche durch die im Bilde zusammengepreßte Federy^l aufwärts geschnellt werden kann. Jene Hülse trägt an ihrem oberen Rand, diametral gegenüberstehend, zwei Nasen 1, 2 (Fig. 4 und 5); die eine derselben greift in eine an dem Rande \ der aufgezogenen Trommel befindliche abgedeckte Lücke 3, die andere hingegen an einen an dem Schreibzeug befindlichen Vorsprung 4. In dem

2JJ Augenblick, in welchem bei einer stattfindenden Stoßwirkung der Vorsprung 4 mit der Stange b soeben niedergeht, verdreht sich, vermöge oben erwähnter Spiralfeder, die Trommel, wobei die gesuchte Kurve s t u auf die Trommel aufgezeichnet wird. Da nämlich der Vorsprung 4 mit der Stange b niedergegangen ist, also die Nase 2 freigegeben hatte, so drehte sich die Nase 1 zufolge Torsionswirkung der Dosen- oder Trommeldrehfeder aus der Lücke 3 heraus (s. gestrichelte Lage in Fig. 5), und die Hülsey schnellt zufolge Ausdehnung der Federy¹ mit ihren Nasen nach oben, damit der an dem Schreibzeug befindliche, genannte Vorsprung 4 bei dem Rücklauf der Stange nicht

gegen die Nasen der Hülse y stoßen kann.

Vor jedem Versuch wird, bei angesetztem

Schreibstift und durch Umdrehung der Trommel e, in bekannter Weise eine wagerechte Linie gezogen, von welcher aus die während des Versuchs entstehende Gerade A oder der tiefste Punkt t der Kurve s tu zu messen ist.

Trägt man die so gefundene Größe A in einen vom Erfinder angegebenen bezw. zeichnerisch und rechnerisch gewonnenen Maßstab (Fig. 3) ein, so kann daraus schnell und leicht die jeder registrierten Länge zugehörige gefährliche Fallhöhe h_g oder die gefährliche Energie von 1 kg, also 1 · h_g kgm, als Ausdruck der durch den Versuch gewonnenen dynamischen Wirkung abgegriffen werden.

Nach dem'erläuterten, für Bergwerksbetrieb geeigneten Ausführungsbeispiel bedarf die Anordnung des Indikators bei Fangvorrich-. tungen für anderweite Aufzüge und sonstige selbsttätige Stoßmessungen keiner besonderen Erläuterung.

Ist auch der Energie-Indikator in der geschilderten Form zunächst für die selbsttätige Ermittelung derjenigen Stöße bestimmt, welche in vertikaler Richtung auftreten, so ist er doch auch für andere Neigungswinkel einstell- bezw. verwendbar. Es empfiehlt sich nur, je flacher der Winkel α zum Horizonte wird, unter welchem er wirken soll, diejenigen Führungsrollen, welche die Last aufnehmen, im Durchmesser um so größer einzuführen. Es läßt sich der Indikator, z. B. für Lokomotiven, auch für veränderliche Neigungswinkel, und zwar unter selbsttätiger Einstellung der Federvorspannung 2G · sin a verwenden. Wird α = o, d. h. soll der Energie-Indikator Stöße, welche in horizontaler Richtung stattfinden, registrieren, so wird die Federvorspannung gleich Null.

Auch findet er nützliche Verwendung bei geeigneter Einrichtung und Anordnung zur Messung oder zum selbsttätigen Registrieren der dynamischen oder Stoßwirkung des Windes.

Claims (2)

Patent-Ansprüche:

1. Energie-Indikator zum selbsttätigen _go Messen von Stoßwifkungen durch ein vom Stoß entgegen der Wirkung einer Feder bewegtes Gewicht G, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des Gewichtes G als Stange (b) ausgebildet ist, die sowohl gegen die sie nach oben ziehende Feder (c) als auch gegen die den Gewichtsweg verzeichnende, von'ihr verschobene-Schreibvorrichtung (d) und gegen das sie führende Gestell (a) drehbar angeordnet ist, um Zwängungen infolge der durch die beim Dehnen der Feder eintretenden Drehungen zu vermeiden.

2. Energie-Indikator nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Regelungsvorrichtung für die Vorspannung der Feder, bestehend aus einem mit der Stange (b) verbundenen Körper (n), auf dessen Gewinde eine nach erfolgter Regelung feststellbare Schraubenmutter (p) sitzt, ver- no möge deren der Körper (n) im Bedarfsfalle aufwärts oder abwärts bewegt werden kann, behufs Verminderung oder Erhöhung der Federspannung.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.