DE66203C - Arbeitsmesser - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Die Arbeitsmesser bezwecken gewöhnlich die Ermittelung des Druckes am Umfang der Welle. Hieraus sowie aus der auf irgend eine Weise ermittelten Umdrehungszahl wird die Arbeitsleistung für einen bestimmten »Augenblick« berechnet.

Der Grundgedanke meines Kraftmessers ist folgender:

Ich schalte in die Transmission von der Maschine irgend einen Kraftübertrager in Gestalt eines Luft- oder hydraulischen Druckcylinders ein. Aufserdem ordne ich einen von derselben Transmission aus getriebenen Regulator an, dessen Spiel von der Umdrehungsgeschwindigkeit der Transmissionswelle abhängig ist. Die Zusammenwirkung des eingeschalteten Kraftübertragers und des Regulators giebt nun, wie beschrieben werden soll, in jedem Augenblick das Product aus Kraft und Geschwindigkeit, also die geleistete Pferdekraft an und verzeichnet aufserdem das Diagramm der geleisteten Arbeit.

In den Fig. 1 bis 5 ist der Kraftübertrager in seiner Verbindung mit der Transmission dargestellt. Die Fig. 6 bis 10 zeigen die Zusammenwirkung des Kraftübertragers und Regulators, deren Resultat die jederzeitige Angabe der verbrauchten Pferdekräfte und die Aufzeichnung des Arbeitsdiagrammes ist. In den Fig. 11 und 12 ist eine andere Anordnung der Verbindung des Kraftübertragers mit der Transmission veranschaulicht. Die Fig. 13 bis 15 zeigen im gröfseren Mafsstabe einige Einzelheiten der Fig. 6, 8 und 10.

Auf der Welle W, Fig. 1 bis 4, sitzt lose die Riemscheibe H, welche die Arbeitskraft zu übertragen hat; von dieser Welle aus wird auch der Regulator (s. Fig. 6 bis 10) betrieben. Mit ihr fest verbunden ist der Arm H, während der Cylinder C mit dem Riemscheibenarm A starr zusammenhängt. Die Pleuelstange h ist einerseits in α mit dem Arm, H, andererseits in b mit dem Kolben K gelenkig verbunden. Mit Rücksicht auf die Wirkung der Centrifugalkraft wird das Gewicht des Cylinders sammt Gestänge zweckmäfsig durch ein Gegengewicht ausgeglichen. Hinter dem Kolben K befindet sich ein elastisches oder tropfbar flüssiges Fluidum, z. B. Luft, welche an ihrem etwaigen Austritt nach vorn infolge von Undichtheiten des Kolbens durch die Oelschicht O verhindert ist. Die Aufnahme der Arbeitskraft von der Welle und ihre Uebertragung auf die Riemscheibe geht folgerrdermafsen vor sich.

Durch die rotirende Welle wird zunächst nur der Arm H mitgenommen und dann durch Vermittelung der Pleuelstange h der gelenkig mit ihr verbundene Kolben K vorwärts getrieben. Dadurch wird die hinter ihm befindliche Luft zusammengeprefst, und zwar entspricht ihre jeweilige Pressung genau dem auf den Umfang der Antriebswelle ausgeübten Druck der Kraftleistung. Zugleich bildet aber auch diese zusammengeprefste Luft die Verbindung zwischen dem Cylinder C und dem Arm H. Die Folge davon ist, dafs nun auch der Cylinder C und, da er mit dem Arm A der Riemscheibe fest verbunden ist, auch die Riemscheibe H selbst an der Umdrehung Theil nimmt, also die durch die Pressungshöhe der Luft in ihrem einen Factor ausgedrückte

Arbeitsleistung der Welle weiter überträgt. Bei Kraftmaschinen wird natürlich der geschilderte Vorgang der umgekehrte sein, d. h. die Kraft wird von der Riemscheibe auf die -Welle übertragen. Die jeweilige Pressung der Luft könnte nun mit einem eingeschalteten ■: Manometer abgenommen werden, aus derselben sowie aus der Tourenzahl der Maschine während der Arbeit liefse sich die jeweilig wirkliche Arbeitsleistung jederzeit berechnen.

Diese Berechnung wird durch nachstehende Einrichtung unmittelbar in Zahlen angegeben oder nach Art der Indicatoren von Dampfmaschinen graphisch dargestellt.

Ein dünnes Röhrchen r führt einen kleinen-Theil dieser im Verhältnifs zur Arbeitsleistung zusammengeprefsten Luft in die Bohrung d der Antriebswelle W, deren Anordnungsweise in Fig. 4 in gröfserem Mafsstabe gezeichnet ist, und von da durch das Verbindungsröhrchen d¹ vor den in dem Cylinder D, Fig. 9, geführten Plunger ρ mit der Kolbenstange k. Der Plunger steht unter der Einwirkung einer Feder Q., welche ihn entgegengesetzt dem Druck der geprefsten Luft zurückzutreiben sucht. An die Kolbenstange k ist drehbar die Verbindungsstange Z, Fig. 6 bis 10 und 13 bis 15, angeschlossen, welche in die Hülse Z¹ des Drehzapfens oder Wellenstückes e ^l eingreift. Das andere Ende des Drehzapfens e¹ trägt eine fest aufgekeilte Schiene e, die in gleicher Richtung wie die Hülse I¹ läuft und nach beiden Seiten über die Welle e¹ hervorragt. Auf der Schiene e läuft ein mittelst vier Räder geführter Wagen S¹, Fig. 14 und 15, der eine um den Zapfen g·¹ drehbare Schiene g trägt. Diese Schiene g wird von den Führungsrollen g" eines in geeigneter Weise horizontal verschiebbar angeordneten Rahmens 5 stets in senkrechter Richtung geführt und gehalten. Wird nun der Plunger mit seiner Kolbenstange k durch die durch d^l eingedrückte Luft aus der Ruhelage (Fig. 6, 7 und 13, 14) nach links bewegt, so dreht die Stange /, indem sie sich gleichzeitig aus der Hülse Z¹ herauszieht, die Welle e ¹ und .die damit verbundene Schiene e nach rechts. Diese schiebt nun infolge der soeben erläuterten Verbindungen die senkrecht gehaltene Schiene g und ihren Rahmen S in horizontaler Richtung nach rechts.

Die Horizontalbewegung ist demnach bei unveränderter Tourenzahl porportional der Bewegung der Kolbenstange bezw. dem Druck der Luft, also dem Druck, der auf den Umfang der Welle W ausgeübt wird.

Die Geschwindigkeit dieser Welle wird durch den Regulator R \ der ebenfalls von Welle W aus betrieben wird, in der Form einer Verticalbewegung auf die Schiene g durch das Mittelglied/, Fig. 6, 8 und 13, 14, übertragen. Die Schiene/, mit welcher die Schiene g durch Rollen g'" verbunden ist, läuft der Oberkante des Rahmens S parallel und vermag sich um die der Schiene gegenüberliegenden Punkte /' und f" auch in dieser horizontalen Lage aufünd abwärts zu bewegen. Die anderen Enden der die Schiene/ tragenden und um/¹ und /" drehbaren Winkelhebel sind durch das Glied m mit einander verbunden. Mittelst des vom Regulator bethätigten Winkelhebels η und der Coulisse i können die die Schienen / und m zu einer Art Parallellineal verbindenden Winkelhebel um 9O^C gedreht werden. Da die Verticalbewegung der Schiene g proportional der Tourenzahl sein mufs, die Hülsenbewegung am Regulator aber nach ganz anderen Gesetzen erfolgt, und da ferner die Schiene/ sich nicht unmittelbar senkrecht bewegt, sondern um die Punkte/¹/" sich dreht, so mufs ein Zwischenglied eingeschaltet werden, welches eine solche Bewegung vermittelt, und hierzu dient eben die Coulisse i. Wird also die Geschwindigkeit der Welle W der Regulatorwelle mitgetheilt, so bringt das bekannte Spiel des Regulators dessen Kugeln, unter Ueberwindung des Gegendruckes einer Feder, von der Ruhestellung der Fig. 6 in die der gröfsten Geschwindigkeit entsprechende Lage der Fig. 8.

Dieser Bewegung folgt auf die soeben beschriebene Weise die Schiene/, also auch die von ihr getragene Schiene g. Aendert sich die Tourenzahl, so bewegt sich die Schiene^· vertical, gleitet aber dabei mittelst der vier Führungsröllchen an dem Arm e entlang. Infolge der mehr oder weniger schrägen Stellung dieses Armes erhält die Schiene g also auch noch eine zweite horizontale Bewegung. Die gesammte Horizontalbewegung entspringt demnach aus zwei Ursachen:

1. aus der Einwirkung des Druckes, wobei der Arm e die Schiene g mittelst ihres Laufwagens S¹ horizontal bewegt;

2. aus der Einwirkung der Tourenzahl, wobei, wie geschildert, mittelbar ebenfalls eine Horizontalbewegung erzeugt wird.

Diese aus beiden Einwirkungen sich ergebende Horizontalbewegung ■ ist es nun. welche allein für das Indiciren der Pferde kräfte benutzt wird. Da der Rahmen S die Horizontalbewegung, nicht aber auch die Verticalbewegung der Schiene g mitmacht, eignet er sich vorzüglich zur Anbringung eines Zeigers (Fig. 6). Man kann ihn auch auf seiner oberen Kante mit einer Zahnstange versehen und darin ein kleines Getriebe eingreifen lassen, dessen Welle einen Zeiger ähnlich dem eines Manometers oder einer Wanduhr trägt (Fig. 8).

Zur Aufzeichnung des Arbeitsdiagrammes sind unterhalb des Apparates drei Rollen angeordnet. A¹, Fig. 10, dient zur Aufnahme eines Papierstreifens, der über B¹ und dann zwischen B¹ und C¹ durchgeführt wird. Die

Drehung der Rolle C¹ wird von der Regulatorwelle mittelst einer doppelten Schneckenübersetzung bewirkt (Fig. 9), giebt also die Geschwindigkeit oder die Tourenzahl ins Langsame übersetzt wieder, sie theilt ihre Bewegung auch der Rolle B¹ und damit dem Papierstreifen mit. Der Stift V der Führung Z", welcher auf der der Tourenzahl entsprechend bewegten Rolle B¹ das Diagramm aufzeichnen soll, wird durch die Pressung der Luft, d.h. den Druck der Arbeitskraft bewegt. Es ist zu dem Zwecke die Führung Z" mit der Verlängerung der Kolbenstange k verbunden. Wird also die Kolbenstange durch den Druck der Luft vorwärts getrieben, so bringt sie die Führung sammt Stift aus Stellung Fig. 7 in Stellung Fig. 9, während sie bei Verringerung des Druckes unter demEinflufs der Feder Q zurückgeht und beim gänzlichen Aufhören des Druckes ihre Ruhestellung wieder einnimmt. Hier ist es also die Vereinigung der Bewegungen der Rolle und des Stiftes, welche das der geleisteten Arbeit entsprechende Diagramm aufzeichnen. Sämmtliche Schienen, Hebel etc. des Apparates von Fig. 6 bis 10 müssen ausbalancirt werden, damit das Gewicht dieser Theile die Indicirung nicht beeinflussen kann. Eine andere Anordnung der Druckcylinder zeigt, wie schon erwähnt, Fig. 11 und 12. Die schädliche Einwirkung der Centrifugalkraft auf das Cylinder- und Gestängegewicht ist durch die Anordnung von zwei Druckcylindern, die, so weit es geht, in die Nähe der Achse gebracht sind, vermieden. Diese Anordnung läfst aber auch eine Aufhebung jener Wirkung der Centrifugalkraft zu, welche durch das hinter den Kolben und in den Röhren befindliche zusammengeprefste Fluidum hervorgerufen wird und das Indiciren der Pferdekraft schädlich beinflufst. Diese Ausgleichung erfolgt durch Ausbalanciren mittelst der Gewichte g. Die Druckübertragung vom Umfang der Welle W findet hier umgekehrt wie in der Anordnung Fig. ι bis 5 statt. In diesem Falle legt sich jeder Cylinder an ein Einbaustück und dieses wieder an die Welle an. Durch das Zusammenschrauben der beiden Cylinder werden die Einbaustücke fest an die Welle geprefst; ferner verhindert die vorher eingelegte Feder das Ganze am Drehen. Beim Beginn der Drehung nähern sich in dem angenommenen Falle die Cylinder in der Pfeilrichtung den Kolben K^] und K", wodurch jener Pressungszustand erzeugt wird, der die Cylinder durch Vermittelung der Pleuelstangen h' und h" in feste Verbindung mit den Hebeln H¹ und H" bringt. Infolge dessen legen sich die langen Arme der letzteren, welche sich vor der Verbindung der Hebel mit den Cylindern in den auf den Riemscheibenarmen befestigten Winkeln W verschieben konnten, an die entsprechenden Flächen der Winkel an und theilen dadurch der Riemscheibe die Drehbewegung mit. Natürlich wird die soeben geschilderte Kraftübertragung in der umgekehrten Weise erfolgen, wenn sie von der Riemscheibe ausgeht.

Hat die Rohrleitung mehrere Lager zu überschreiten, so kann man sie wie in Fig. 11 ■ angedeutet ausführen.

Es ist selbstverständlich, dafs die Anordnung des oder der Druckcylinder nicht nur in Verbindung mit einer Riemscheibe, sondern auch mit Zahnrädern oder an Stelle von Kupplungen bewerkstelligt werden kann.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Ein Arbeitsmesser, bei welchem eine der Kraftgröfse entsprechende Zusammenpressung eines Fluidums zur Drehung einer Schiene e verwendet wird, welche hierdurch einer auf ihr mittelst Laufwagens S¹ geführten und von einem Gleitrahmen S stets senkrecht gehaltenen Schiene g. eine der Kraftgröfse entsprechende horizontale Verschiebung ertheilt, während gleichzeitig die Geschwindigkeit des umlaufenden Maschinentheiles durch Vermittelung einer auf- und niederbewegbaren Parallelführungsschiene f auf die Schiene g übertragen wird, wodurch letztere sich hebt und infolge der geneigten Lage der Schiene e sich auch horizontal verschiebt, so dafs die Summe dieser Horizontalverschiebungen der Schiene g ein Mafs für die geleistete Arbeit abgiebt.

   Hierzu 3 Blatt Zeichnungen.