DE65467C - Seil-Differentialflaschenzug - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Die nachstehend beschriebene Erfindung bezweckt, einen Differentialflaschenzug anstatt mit Ketten durch ein Seil in Thätigkeit zu setzen, also Lasten zu heben oder zu senken und in einer beliebigen Höhe in Schwebe zu halten, und erreicht dies durch die ganz beliebige Vermehrung der Seilreibung durch mehrmalige Umwickelung des endlosen Seiles auf die Umfange von mehrfach combinirten Differentialrollen. Hierdurch wird die Wirkung der Verzahnung an den Differentialrollen durch jene der Reibung des mehrfach umwickelten Seiles ersetzt, jedoch ohne dafs hierbei das mehrfach umwickelte Seil eine axiale Schraubenbevvegung erhält, wie solche bei den bekannten Differentialwinden vorkommt, bei welchen Hebemaschinen man genöthigt ist,'eine grofse Trommellänge und viel Seil für verhä'ltnifsmäfsig geringe Hubhöhen zu verwenden.

Die das Seil aufnehmenden Differentialrollen, welche in zwei verschiedenen Gröfsen, mit gleicher Anzahl in jeder Gröfse, vorkommen, können entweder auf einer gemeinsamen Achse in zu einander parallelen Ebenen bei gleichzeitiger Verwendung besonderer, die schraubenartige Verschiebung des Seiles aufhebender, in der Achsrichtung verschiebbarer Leitrollen oder ohne letztere auf mehrere parallele Achsen derart vertheilt angebracht werden, dafs auf jede Achse eine gröfsere und eine kleinere Rolle und die gröfseren in eine Ebene und die kleineren in eine zweite zu der ers"teren parallele Ebene zu liegen kommen.

Auf beiliegender Zeichnung ist der Seil-Differentialflaschenzug mit verschieden combinirten Differentialrollen dargestellt, und zwar zeigen die Fig. 1 und 3 einen solchen mit drei und die Fig. 2 und 4 mit vier Differentialrollen, welche sich um eine gleiche Anzahl paralleler Achsen drehen, die entweder in den Ecken eines Polygons (Dreiecks, Fig. 1, Vierecks, Fig. 2, etc.) oder in einer Geraden (Fig. 3) oder in den Ecken eines Polygons (Dreiecks) und gleichzeitig auch in der einen oder anderen Seite des Polygons (Fig. 4) angeordnet sind.

Die Fig. 5 und 6 zeigen in Vorder- und Seitenansicht einen Differentialflaschenzug, bei welchem sä'mmtliche Differentialrollen in der Art einer Differentialtrommel auf einer gemeinsamen Achse in zu einander parallelen Ebenen angeordnet sind.

In den Fig. 7 bis 10 ist eine abgeänderte Ausführung des Flaschenzuges (Fig. 5 und 6) veranschaulicht.

Bei der Ausführung (Fig. 1 bis 4) sind in der Zeichnung die kleineren Rollen vor. den gröfseren liegend dargestellt, und es befinden sich die Rollen gleicher Gröfse, wie schon in der Einleitung bemerkt, in einer Ebene. Die Differentialrollen I, II, III, IV etc. drehen sich um parallele Achsen ABCD etc., welche in festen Lagern einer Gabel oder eines Gerippes G ruhen, welch letzteres durch einen gewöhnlichen Haken F bei / befestigt wird.

Zu den erwähnten Differentialrollen, deren Stellung relativ fest ist, gehört noch eine lose, d.h. auf- und abbewegliche· Rolle V, deren Achse H vermittelst einer Gabel K und eines Hakens L die mit Q bezeichnete Last trägt. Die mit je halber Last (Y₂ Q) gespannten Theile des über die Rollen laufenden endlosen

Seiles sind s und S₁. Der in der Zeichnung mit vollen Linien veranschaulichte Theil s läuft über die gröfseren und der punktirt gezeichnete Theil S₁ über die kleineren Umfange der Differentialrollen und münden in die herabgehenden Theile S₂ bezw. S₃, welche unten zu einem endlosen Bande vereinigt sind. "■· Die Wickelung des Seiles auf den Rollen ist in der Zeichnung durch Pfeile angedeutet und wird derart ausgeführt, dafs das Seil behufs Erhöhung der Reibungswirkung am ganzen oder nahezu am ganzen Umfang der Differentialrollen zu liegen kommt.

In Fig. 3 sind die von den Differentialrollen kommenden losen Seiltheile S₂ S₃ über kleine Rollen 11 seitlich abgeleitet.

Wird der Halbmesser der gröfseren Rollen mit R, jener der kleineren mit r bezeichnet, so bewirkt die über die gröfseren Rollen geführte Umwindung durch die Spannung Y₂ Q, in s wirkend, eine Drehung aller Differentialrollen mit dem Moment Y₂ Q, R, die über die kleineren Rollen geführte Umwickelung durch die gleiche Spannung '/₂ Q, in S₁ wirkend, eine entgegengesetzte Drehung mit dem Moment Y₂ Q. r. Abgesehen also von den Achsenreibungen ist die Tendenz der Drehung des ganzen Systems (da ¹Z₂QR y ¹J₂ Qr ist) mit dem Moment M= Y₂ Q R — Y₂ Qr = ^l/₂ Q (R — r). Will man nun ein statistisches Gleichgewicht bei dieser Maschine haben bezw. die Last Q. in die Höhe heben, so mufs man am Seilstück S₂ eine Kraft P anwenden, welche auf die gröfsere Rolle mit dem Moment P R wirkt. Für das statistische Gleichgewicht ist also P R = Y₂ Q. (R — r), woraus folgt, dafs die bewegende oder die Last Q hebende Kraft

Die Differenz R — r ist die Breite des Ringes der Differentialrollen und 2 R ist der Durchmesser der gröfseren Rolle; folglich ist, wenn man R — r mit /\ und 2 R mit D bezeichnet,

P= Q-^—, welches dieselbe Gleichung ist,

wie sie für die bekannten Kettendifferentialflaschenzüge besteht.

Dieselbe Gleichung gilt auch für die später noch zu beschreibende Construction (Fig. 5 bis 10).

Damit die umwickelten Seile nicht selbst abrutschen durch Abwärtswirkung der Last Q, ist an dem nicht gespannten Theile S₂ und s_s des endlosen Seiles eine Kraft ρ nothwendig, welche in S₂ und S₃ durch die Bandbremsen E O₁ b_x bezw. E b₂ b₂ erzeugt wird, von denen erstere auf den kleinen, letztere auf den grofsen Umfang der Differentialrollen sich legt und die dort befindlichen Seiltheile bremst. Wenn man nun die Summe der von dem endlosen Seil bedeckten Bögen aller Differentialrollen, kleine für sich und grofse für sich, mit 2T₁ und J-T₂ bezeichnet und 2T₁ = cT₂ setzt, den Seilreibungscoefficienten mit φ bezeichnet, so

ist, wie bekannt, ρ = ^, wo e die Basis

2 ß?«

des natürlichen Logarithmensystems ist und = 2,718 . . .

Ist z.B. φ = 0,3 und ei = 3,277, so wird

ρ = , und wenn man Q = 1000 kg

1063

annimmt, so kann das Abrutschen des Seiles schon mit einer Kraft p, die kleiner ist als ι kg, verhindert werden, woraus man den grofsen Vortheü erkennen kann, welcher mit der Anwendung mehrerer Differentialrollen und dadurch ermöglichter mehrmaliger Umwindung des Seiles erreicht wird. Die kleine Kraft ρ wird durch die genannte Bandbremse erzeugt, deren eines Ende bei E befestigt und deren anderes mit einem Gewicht g belastet ist. Das Anpressen kann statt mit Gewicht auch durch eine Feder bewirkt werden.

Diese Bremse dürfte jedoch selten nothwendig werden, da den zu hebenden Lasten entsprechend die Anzahl Differentialrollen genommen wird, so dafs nur wenige Kilogramm zur Verhinderung des Abrutschens des Seiles erforderlich sein werden, und diese reichlich durch das Eigengewicht der herabhängenden losen Seiltheile überwogen werden.

In den Fig. 5 und 6 ist ein Seildifferentialflaschenzug mit parallel neben einander angeordneten Differentialrollen, welche ein festes System bilden und eine gemeinschaftliche Drehachse X haben, dargestellt. Diese Rollen sind hier eigentlich aus einer Differentialtrommel mit den zwei Durchmessergröfsen D und d gebildet, wobei D y d ist. Der Trommeltheil mit dem gröfseren Durchmesser D ist abgetheilt, der Zahl nach, in η (hier drei) Kreisrinnen I', II', III' etc. (für Q = 4 t genügen vier solche Rinnen) mit flachem Boden, welche parallel sind und die Umwickelungen des endlosen Seiles aufnehmen. Ebenso ist der Trommeltheil mit dem kleineren Durchmesser d in eine gleiche Anzahl (n bezw. drei) parallele Kreisrinnen I", II", III" etc. getheilt, in welchen sich gleichfalls das endlose Seil befindet. Um nun bei spiral- oder schraubenförmiger Umwickelung des endlosen Seiles um die Differentialtrommel eine axiale Schraubenbewegung dieses Seiles zu verhindern, sind auf einer gemeinschaftlichen Achse Y der Zahl nach 2 η lose und in axialer Richtung verschiebbare Leitrollen Z angebracht, welche ebenfalls mit Kreisrinnen versehen sind und von beliebigem Durchmesser sein können.

Auch zu dieser Maschine gehört noch eine lose Rolle V, an deren Achse H vermittelst

einer Gabel K und eines Hakens L die Last Q aufgehängt wird.

Die Führung des Seiles, dessen Theile gleiche Bezeichnung wie bei den bereits beschriebenen haben, ist aus den Fig. 5 und 6 ersichtlich, es läuft dasselbe abwechselnd über die Trommel und die losen Leitrollen.

Das Abrutschen der losen Theile s₂ S₃ des Seiles, wenn keine hebende Kraft (welche in der Berechnung mit P bezeichnet wurde) wirkt, wird durch die mit Federn /Ί/₂ angedrückten Bremsbacken b_i b₂ verhindert. Da aber die erforderliche Bremskraft geringer ist, als das Eigengewicht der lose herabhängenden Seiltheile s₂ S₃ beträgt, so kann diese Bremse auch vollkommen entfallen.

Der in den Fig. 5 und 6 gezeigte Differentialflaschenzug kann auch als eine Seil-Differentialwinde verwendet werden, wenn man die Differentialtrommel mit einer an die Achse X derselben angebrachte Kurbel in Thätigkeit setzt. In den Fig. 1 bis 4 und 6 sind die Ränder der Differentialrollen, welche eine seitliche Verschiebung des Seiles verhindern, der Deutlichkeit wegen weggelassen.

Die an einem Modell angestellten Versuche haben ergeben, dafs der Reibungscoefficient φ zwischen rauhem Gufseisen und dem Seil 0,5 beträgt, so dafs ρ in der Wirklichkeit noch geringer ausfallen wird, als dies nach der vorstehenden Rechnung erhalten wurde.

Versuche haben auch ergeben, dafs der Differentialflaschenzug (Fig. 5 und 6) praktische Mängel aufweist, welche darin ihren Grund haben, dafs in den Rillen Γ, II', IIP und I", II", III" gewickelte Seiltheile stets wachsende Spannungen bekommen, was zur Folge hat, dafs die Achse Y Y der Leitrollen ZZ so stark mit immer wachsenden Kräften angezogen ' wird, dafs das Getriebe zum Stillstand gebracht wird oder aber ein Rutschen des Seilsystems im entgegengesetzten Sinne der Bewegung stattfindet, wodurch das Seil abgenutzt wird und das Getriebe einen sehr geringen Wirkungsgrad ergiebt, oder endlich infolge gröfser gewordener Zugkraft P entweder bei IH' oder bei III" ein Reifsen des Seiles vorkommt.

Die Ursache hierfür liegt darin, dafs es sehr schwer hält, die Durchmesser der Rillen der kleinen Trommel unter sich und ebenso jene der grofsen Trommel unter sich vollkommen gleich herzustellen, da das Abdrehen jeder einzelnen Rille besonders erfolgen mufs. Beträgt die Differenz der Durchmesser z. B. bei den Rillen Ι", II", III" der kleinen Trommel nur ό,3 mm, so genügt dies schon, dafs in den Seilen, welche in diese Rillen gelegt sind, eine infolge der drehenden Bewegung stetig wachsende Zugspannung entsteht und schliefslich ein Gleiten, Stillstand oder gar Reifsen des Seiles erfolgt.

Diese nachtheiligen Wirkungen treten noch rascher ein, wenn zugleich auch P, IP, IIP der gröfseren Trommel verschieden im Durchmesser sind, wodurch eine nochmalige Anziehung der Achse Y Y erfolgt. In solchem Falle spielen die Rillen P, IP, IIP unter sich die Rolle eines Differentialflaschenzuges ; die Rollen ZZ... verhalten sich den Rillen gegenüber wie die lose Rolle V zum ganzen Getriebe, so dafs ein Anziehen dieser Rollen Z zur Achse XX erfolgt.

Um nun den Uebelstand zu beseitigen, welcher infolge der ungenauen Ausführung der Differentialtrommel entsteht, d. h. um die wachsenden Spannungen der Seile zu vermeiden, ist in den Fig. 6 bis 9 die Differentialtrommel dahin abgeändert, dafs sie aus zwei Cylindern gleicher Länge, jedoch verschiedenen Durchmessers hergestellt wird, welche Cylinder von vorstehenden Rändern α b bezw. b c begrenzt sind und ein zusammenhängendes Ganzes bilden, wie dies aus Fig. 9 im axialen Schnitt zu ersehen ist.

Jeder cylindrische Theil, also sowohl der zwischen ab, als auch jener zwischen bc liegende, ist durch je zwei Kreisrinnen A₁ k₂ bezw. k\ k\ in drei Ringe r_x r₂ r₃ bezw. JR₁ R₀ -R₃ getheilt, welche Ringe auf der Drehbank auf die entsprechenden, genau gleichen Durchmesser d bezw. D abgedreht werden können, so dafs dadurch der erwähnte Uebelstand vollständig beseitigt wird.

Um die seitliche Verschiebung des auf die relativ unverrückbaren cylindrischen Ringe gewickelten Seiles in der Richtung der Achse XX zu verhindern, werden zwischen die einzelnen Seilwindungen in die Kreisrinnen U₁ Ic₂ bezw. k\ k\ Ringlamellen ρ ρ fest oder drehbar eingesetzt, welche, wie in Fig. 10 gezeigt, aus je zwei gleichen Ringhälften bestehen, die an den Stofskanten vermittelst Laschen η η, Fig. 7 bis ι o, und eingesetzter Niet- oder Schraubenbolzen mit einander verbunden werden.

Claims (3)

1. Patent-Ansprüche:

   ι . Ein Seil-Differentialflaschenzug, gebildet aus mehreren Differentialrollen oder Ringen I, II, III . . ., Fig. ι bis 4, welche einzeln um ein festes System paralleler Achsen ABC... in einer gemeinsamen Ebene drehbar gelagert sind, und über welche ein endloses Seil ohne Verzahnung derart gewickelt ist, dafs es von der die Last tragenden, auf- und abbeweglichen Rolle V aus einerseits über die kleineren, andererseits über die gröfseren Umfange der Differentialrollen, die Umfange behufs Vermeidung des Abrutschens vollständig oder zum grofsen Theil berührend, läuft.
2. 2. Eine Ausführungsform des unter 1. ge-

   kennzeichneten Differenfialflaschenzuges, bei welcher die Differentialrollen auf einer gemeinsamen Achse XX, in verschiedenen parallelen JSbenen liegend, zu einer ein festes Ganzes bildenden Differentialtrommel mit cylindrisch abgedrehter Mantelfläche (Fig. 5 und 6) vereinigt sind, und das über diese Trommel mehrfach umwickelte Seil behufs Vermeidung der schraubenartigen Bewegung desselben abwechselnd über die Differentialtrommel und besondere Leitrollen ZZ geführt wird, welch letztere lose auf einer parallel zur Trommelachse XX angeordneten Achse Y Y, von einander unabhängig drehbar und in der Achsrichtung verschiebbar, angebracht sind, um selbstthätig den Bewegungen des um die Trommel gewickelten Seiles folgen zu können.
3. 3. Bei der durch Anspruch 2. gekennzeichneten Ausführungsform des Differentialflaschenzuges die Einrichtung (Fig. 7 und 8), dafs die Differentialtrommel aus zwei Cylindern verschiedenen Durchmessers gebildet wird, welche durch vorstehende Ränder abc begrenzt und zwischen diesen durch Kreisrinnen A₁ k₂ k \ k'₂ in gleiche Anzahl Ringe A ^ ^ F i d

   ^r2 ^r3

   lh

   ₂ \ ₂ g g

   ^2 -^SJ Fig. 9, getheilt sind, über i i l

   i 2 3 A 2 S g 9 g
   welche die einzelnen Seilwindungen laufen, wobei zur Vermeidung seitlicher Verschiebungen des Seiles in die Kreisrinnen abnehmbare Ringlamellen p, Fig. 10, eingesetzt werden.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.