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Durch einen unbelebten Motor aufgezogener Gewichtsmotor Die Erfindung
betrifft eine Antriebsvorrichtung für solche Arbeitsvorrichtungen, welche möglichst
gleichförmig laufen sollen und die daher gegen Störungen des Antriebsmotors empfindlich
sind. Vorübergehende Störungen kommen bei Elektromotoren öfter vor, während durch
flüssige Brennstoffe getriebene Motoren, infolge der nicht zu vermeidenden Unregelmäßigkeiten
der Gemischbildung, ständigen kleineren Änderungen ihrer Drehzahl unterworfen sind.
Die vorliegende Antriebsvorrichtung wird zwischen dem eigentlichen Motor und der
eigentlichen Arbeitsvorrichtung eingeschaltet und gleicht die erwähnten Ungleichmäßigkeiten
im Laufe des ersteren aus. Elektrisch angetriebene große Uhren z. B. gehen, wenn
die den Erfindungsgegenstand bildende Vorrichtung eingeschaltet ist, ohne Störung
weiter, wenn die Störung des Elektromotors nicht allzulange andauert. Auch wenn
kinematographische Vorrichtungen mit selbsttätigen Musikwerken zusammenarbeiten
und die bildlichen und musikalischen Darbietungen nicht von einem einzigen Motor
beherrscht werden können, ist es wichtig, daß trotz etwaiger kurz dauernder Störungen
an dem einen oder anderen Motor die Darbietungen möglichst ungestört weiter richtig
zusammenarbeiten.
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Ein sehr gleichmäßiger Antrieb aller solcher Vorrichtungen wird durch
Gewichtsmotore erzielt, die fortgesetzt in kurzen Zeitabständen motorisch aufgezogen
werden. Während eines jeden Aufziehens erleidet aber der Antrieb eine Unterbrechung,
die eine Störung im Gefolge haben kann.
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Der Gegenstand der Erfindung ist nun ein Gewichtsmotor, bei dem eine
Anzahl Gewichte ständig wirksam sind, so daß bei dem Aufziehen eines Gewichts nicht
eine vollständige Unterbrechung des Antriebs, sondern nur eine Verminderung desselben
eintritt. Je größer demnach die Zahl der Gewichte ist, desto geringer ist die Antriebsverminderung
während des Aufziehens eines Gewichts. Bei dem vorliegenden Gewichtsmotor werden
die Gewichte durch eine Kurbelwelle aufgezogen, die durch einen elektrischen oder
durch flüssigen Brennstoff getriebenen Motor ständig im Umlauf erhalten wird. Die
Kurbelwelle hebt gewichtsbelastete Hebel, die sich lose um eine Welle drehen, auf
der ebenso.viele Schalträder als Hebel sitzen. Beim Fallen nehmen die Gewichtshebel
Klinken mit, die ihrerseits die Schalträder drehen.
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Die Verbindung der Kurbeln mit den Gewichtshebeln erfolgt durch Pleuelstangen,
die durch Prismenpaare mit den an den zugehörigen Gewichtshebeln sitzenden Mitnehmerzapfen
verbunden sind. Wenn eine Kurbel sich aufwärts bewegt, nimmt sie gewöhnlich nur
während des letzten Teils ihrer Aufwärtsbewegung den Gewichtshebel mit. Nach Überschreitung
des oberen Totpunktes bewiegt
sich aber die Kurbel und demgemäß
die Pleuelstange rascher abwärts, als sich der Gewichtshebel wegen des Widerstandes,
den die die Sperräder tragende Welle ``findet, abwärts bewegen kann. Die Pleuelstange
eilt also bei jedem Abwärtshube dem Hebel voraus. Der Kurbelhub ist erheblich größer
als die Senkbewegung, welche der an dem Hebel sitzende Zapfen bis -zu dem Zeitpunkt
ausführen kann, in welchem die Kurbel ihn erneut anhebt. Kommt die Kurbelwelle aus
irgendwelchem Grunde zum Stillstand, so gestattet die Mehrzahl der Kurbeln ihren
Hebeln noch eine nicht unerhebliche weitere Fallbewegung, und die anzutreibende
Vorrichtung läuft daher weiter. Wenn nun die Unterbrechung des Kurbelumlaufs nicht
zu lange währt, macht sie sich nach außen hin nicht bemerkbar.
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Die durch den etwaigen Stillstand der Kurbelwelle verursachte Änderung
der Bewegungsart der Gewichtshebel verliert um so mehr an Bedeutung, je mehr Kurbeln
und demgemäß je mehr Gewichtshebel vorgesehen sind, eine gleichmäßige Verteilung
der Kurbeln über den Kurbelkreis vorausgesetzt.
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Die Zeichnung veranschaulicht eine beispielsweise Ausführung.
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Abb. i ist ein Ouerschnitt durch die Vorrichtung nach A-B in Abb.
2. In dieser Abbildung ist nur eine der Kurbeln aus Deutlichkeitsgründen in einer
willkürlich gewählten Stellung dargestellt.
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Abb. 2 ist eine Ansicht eines Teils der Vorrichtung von oben.
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Abb. 3 ist ein Schema, welches nachstehend erklärt wird.
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Abb. 4 ist ein Schema des Antriebs, wenn das neue Getriebe motorisch
im Gange erhalten wird.
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Auf der Hauptwelle 9 des Motors sitzen bei der Ausführung nach den
Abb. i und 2 acht Hebel, von denen in Abb. 2 nur fünf, und zwar die Hebel i bis
5, dargestellt sind. Die Hauptwelle 9 ruht in Lagern io, von denen nur eins in Abb.
2 angedeutet ist. Jeder der Hebel trägt ein Treibgewicht i i, welches fest auf ihm
sitzt. Neben jedem Gewichtshebel sitzt fest auf der Welle 9 ein Schaltrad 13, in
welches eine Klinke 14 (Abb. i) eingreift. Die Klinke sitzt lose an einem Hebel
15, der durch die Nabe des zugehörigen Gewichtshebels mit diesem fest verbunden
ist. Jeder Gewichtshebel ist durch eine Pleuelstange 16 (Abb. i) mit einer der Kurbeln
I, II usw" (Abb. 2) verbunden. In Abb. 2 sind die Klinken 14 und die Hebel 15, da
sie dort nicht zum Verständnis beitragen, fortgelassen. Die Kurbelwelle 17, die
in Lagern 18 ruht, trägt das Schneckenrad i9, in welches die Schnecke 2o eingreift,
die durch einen nicht dargestellten Motor, z. B. Elektromotor, angetrieben wird.
In Abb.2 ist ebenfalls diese Schnecke fortgelassen. In ihrem mittleren Teil findet
die Welle 9 durch Lager 21 eine Unterstützung, in denen sich Naben der Schalträder
13 drehen. Jede Pleuelstange 16 hat einen Längsschlitz 16a, in welchem sich ein
Gleitklotz 22 verschieben kann, in den der an dem zugehörigen Gewichtshebel festsitzende
Zapfen 23 eingreift. Das untere Ende des Schlitzes 1611 ist, wie Abb. i zeigt, etwas
verengt, so daß sich die Auflageschultern 16b für den Gleitklotz 22 bilden. In dem
verengten Teil des Schlitzes 1611 befindet sich eine Feder 22a, die an dem Quersteg
16c festgemacht und in gewissem Grade gespannt ist, wenn der Gleitklotz 22 auf den
Schultern 16b ruht.
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Die Kurbelwelle 17 läuft beispielsweise in Richtung des Pfeiles 25
um. Ihre Umlaufsgeschwindigkeit wird so gewählt, daß sie einen Umlauf vollendet,
wenn die Gewichtshebel nur einen Teil des ihnen durch die Pleuelstange 16 überhaupt
ermöglichten Fallwegs durchlaufen haben. Dieser Teil ist in Abb. 3 gleich h gewählt.
Die Schultern 16b jeder Pleuelstange legen sich also gegen den zugehörigen Gleitklotz
22, wenn der entsprechende Gewichtshebel beispielsweise nur erst um die Höhe h (Abb.
3) gefallen ist. Da die Pleuelstange im Augenblick des Anlegens der Klötze 22 gegen
die Schultern 16b sich in Aufwärtsbewegung, die Gewichtshebel aber in Abwärtsbewegung
befinden, so sind, wie erwähnt, an den Querstangen 16c die Federn 22a befestigt,
deren obere Enden sich früher als die Schultern 16b an die Gleitklötze 22 anlegen.
Die Gleitklötze 22 legen sich also sanft gegen die Schultern 16b an. Während der
Aufwärtsbewegung der Gewichtshebel bewegen sich die Klinken 14 leer über die Zähne
der Schalträder 13 hinweg. Sobald eine Kurbel den oberen Totpunkt überschritten
hat und sich demgemäß abwärts bewegt, gleitet der geschlitzte Teil ihrer Pleuelstange
an dem Gleitklotz 22 entlang abwärts, wodurch der betreffende Gewichtshebel frei
wird und daher mittels dieser Klinke 14 und des Schaltrads 13 antreibend auf die
Welle 9 einwirken kann. Der Gewichtshebel sinkt nun langsam abwärts, während die
Kurbel ihre Umlaufbewegung mit solcher Geschwindigkeit macht, daß die Feder 22a
und die Schultern 16b der Pleuelstange den Gleitklotz 22 wieder erreichen, wenn
der Hebel etwa um das Maß h gefallen ist.
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Der Zweck der vorbeschriebenen Verbindung der Pleuelstangen mit den
Gewichtshebeln ist der folgende: Wird der zum Antriebe der Kurbelwelle 17 dienende
Motor aus einem Netz gespeist, so kann es vorkommen,
daß die Energielieferungszentrale
vorübergehend versagt, der Klotor also stehenbleibt. Wenn die Zahl der zum Antriebe
der Vorrichtung dienenden Kurbeln nun z. B. acht beträgt und die normale Senkbewegung
der Zapfen 23 entsprechend der Fallbewegung der Gewichte gleich 1z ist, so können,
wie sich aus Abb. 3 ergibt, im ungünstigsten Falle nur zwei Kurbeln, z. B. V und
VI, das Fallen der zu ihnen gehörigen Gewichtshebel verhindern. Die Pleuelstange
der Kurbel IV ist dem zugehörigen Gleitklotz 22 bereits vorausgeeilt. Die Kurbeln
III, II und- I sind dem entsprechenden Gleitklotz 22 weit vorausgeeilt, während
die Kurbeln VII und VIII die entsprechenden Gleitklötze noch nicht erreicht haben.
Der zur Kurbel IV gehörige Gewichtshebel kann also, auch wenn die Kurbelwelle sich
nicht dreht, noch ein gewisses Maß fallen. Die zu den Kurbeln II, III, VII, VIII
gehörigen Gewichtshebel können noch erheblich fallen, und der zur Kurbel I =gehörige
Hebel kann, um den vollen Kurbelhub vermindert, um den bereits durchlaufenden Teil
der gewöhnlichen Hubhöhe h fallen.
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Erfolgt der Antrieb der Kurbelwelle i7 etwa so, daß sie innerhalb
16 Sekunden einen Umlauf vollendet, und wirkt jede Kurbel nur während 2 Sekunden
hebend auf einen Hebel ein, so läßt sie ihn 14 Sekunden unbeeinflußt. Die zu den
Kurbeln III, VII gehörenden Hebel können daher, wenn die Welle 17 zum Stillstand
gelangt ist, nachdem sie die Höhe h bereits durchfallen haben, noch zweimal so lange
fallen, als die erstere Fallbewegung Zeit beansprucht hat, also etwa 28 Sekunden.
Für die zu den Kurbeln II und VIII gehörigen Hebeln beträgt die Fallzeit weitere
28 Sekunden, insgesamt also 56 Sekunden, und für die Kurbel I beträgt sie noch etwa
5 mal 14 gleich 7a Sekunden. Kurze Störungen im Netz sind also von untergeordneter
Bedeutung.
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Das Getriebe kann in der durch Abb.4 veranschaulichten Weise mit einem
Antriebsmotor in Verbindung gebracht werden. Dieser Motor 33 treibt die Schneckenwelle
34 an, wenn die Kupplung 35 eingerückt ist. Die Welle 34 treibt über das zweifache
Schnekkengetriebe 36 und 39 die Schneckenwelle 2o, die das auf der Kurbelwelle 17
sitzende Rad i9 im- Umlauf erhält.
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Sobald das Netz 40 stromlos wird, senkt sich der Gewichtshebel 41,
4ia, indem er eine Flüssigkeitsbremse 42 überwindet, so langsam, daß die beiden
Kupplungsklauen erst außer Eingriff kommen, wenn das Schwungrad 43 und der Motoranker,
die mit hoher Drehzahl laufen, ihre lebende Kraft an die Welle 34 abgegeben haben.
Die Gabel des Hebelarms q.ia bewegt sich dabei leer in der Nut des auf der Motorwelle
axial verschiebbaren, mit dem Schwungrad 43 fest verbundenen Kupplungsteils. Erst
wenn das Schwungrad und der Motoranker etwa zum Stillstand gekommen sind, legt sich
die Gabel des Hebelarms 41a gegen die andere Seite der Nut des in Abb.4 rechten
Kupplungsteils und rückt infolge der fortgesetzten Senkbewegung des Gewichtshebels
41 die Kupplung 35 schließlich aus; gleichzeitig wird auch dem Motor ein Anlaßwiderstand
45 vorgeschaltet.
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Sobald das Netz 4o wieder Strom erhält, zieht der Solenoid 44 den
Gewichtshebel, entgegen dein Widerstande der Bremse 42, wieder empor, wobei gleichzeitig
der Motor zunehmend Strom erhält. Dieser kann nun, indem seine Drehzahl auf die
eineinhalbfache bis doppelte steigt, in dem Schwungrad eine solche lebende Kra-it
aufspeichern, daß dieses unter allmählichem Sinken seiner Drehzahl, bis zur normalen,
sämtliche Gewichtshebel, die sich nicht in der Höchstlage befinden, bis in diese
heben kann. Da das Schwungrad anfangs wesentlich schneller als normal umläuft, so
erfolgt das Heben der Gewichtshebel auch verhältnismäßig schnell. Während der Aufwärtsbewegung
des Gewichtshebels 41 bewegt sich der Arm 4a zunächst wieder nur leer, so daß der
Motor lediglich seinen Anker und das Schwungrad 43 zu beschleunigen braucht. Da
der Strom während des Hebens der Gewichtshebels 41 stetig zunimmt, so erfolgt der
Eingriff des axial beweglichen Teiles der Kupplung 35 in den axial unbeweglichen
sehr schnell, Die Bremse 42 wird aber so bemessen, daß dieser Eingriff erst erfolgt,
sobald das Schwungrad die nötige gesteigerte Umlaufszahl angenommen hat. Während
des Ineinandergreifens der beiden Kupplungsklauen kann dem Solenoid -und dem Motor
nach Bedarf, wie auch in Abb. 4 angenommen, erneut Widerstand vorgehalten werden.
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Bei dem vorbeschriebenen Beispiel darf, wenn es sich um den Antrieb
von sehr langsam laufenden Einrichtungen, z. B. in 24 Stunden einmal umlaufenden
Uhrzeigern, gewissen astronomischen Apparaten usw., handelt, statt Sekunden auch
Minuten gesagt werden. Störungen im elektrischen Netz sind dann von noch geringerer
Bedeutung.