Titel: | Ueber ein verbessertes System die Bewegung auf Maschinen mittelst Seilen und Spannrollen, mit dem geringsten Verlust an Triebkraft, auf jede Entfernung und nach allen Richtungen, so wie mit jeder beliebigen Geschwindigkeit fortzupflanzen; von Eduard L. Digaut. |
Fundstelle: | Band 81, Jahrgang 1841, Nr. XLVIII., S. 169 |
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XLVIII.
Ueber ein verbessertes System
die Bewegung auf Maschinen mittelst Seilen und Spannrollen, mit dem
geringsten Verlust an Triebkraft, auf jede Entfernung und nach allen
Richtungen, so wie mit jeder beliebigen Geschwindigkeit
fortzupflanzen; von Eduard L. Digaut.Bearbeitet nach der von Hrn. Alexander v. Sabloukoff herausgegebenen
französischen Uebersezung des russischen Originals, welche
den Titel führt: Manuel pour un
système funiculaire perfectionné: par E.
L. Digaut,
Ingénieur-mécanicien du
département des constructions du Ministère
de la marine à Saint-Pétersbourg
etc. Paris 1841.
Mit Abbildungen auf Tab. IV.
Digaut, über ein System zur Fortleitung der
Bewegung mittelst Seilen und Spannrollen.
Es sind ungefähr 40 Jahre, daß der unlängst verstorbene berühmte
Ingenieur Poidebard in der
Fortleitung der Bewegung auf Maschinen mittelst Seilen
Vervollkommnungen eingeführt hat, welche man mit Recht als
Erfindungen betrachten kann. Da sie aber niemals beschrieben
worden sind, so sind sie zur Zeit nur denen bekannt, welche
Gelegenheit hatten, Gebrauch davon zu machen.
Dieser Gegenstand, mit vielen anderen nicht minder wichtigen,
wurde mir durch Hrn. Poidebard
mitgetheilt, und da ich die Vortheile, welche diese
Verbesserungen des Systems der Seilfortleitung darbieten, den
Mechanikern mitzutheilen wünschte, so habe ich diese Abhandlung
verfaßt, und darin alle praktischen Operationen mit allen
Einzelnheiten beschrieben.
Ehe ich jedoch in der Beschreibung dieses neuen Systems
fortfahre, wird es nicht unnüz seyn, einen Blik auf die
verschiedenen Methoden zu werfen, welche bisher angewendet
wurden, um die Bewegung mitzutheilen oder auf Maschinen
überzutragen.
Gewöhnlich bedient man sich hiezu der Feld- oder
Schachtgestänge, der Riemen, Ketten, Zwischenwellen, Zahnräder,
Universalgelenke und der Seile ohne Ende. Jedes dieser
Mittel hat seine Vortheile und seine Nachtheile, und gewährt
unter verschiedenen Umständen mehr oder weniger Vortheile.
Um die Bewegung von dem Motor auf eine große Entfernung überzutragen, hat man am öftesten die
Feldgestänge benuzt, in der Art, wie man sie noch bei Salinen,
beim Bergbau und in Steinkohlengruben anwendet. Da diese Art der
Fortpflanzung nur eine abwechselnde hin- und hergehende
Bewegung darbietet, so sind folgende Erfahrungen um so
wichtiger. 1) So oft die Triebkraft von einem Wasserrade, einer
Windmühle oder einem durch Pferde oder Ochsen bewegten Göpel
oder überhaupt irgend eine rotirende Bewegung in eine
geradlinige verwandelt werden soll, was gewöhnlich durch
Anwendung eines Krummzapfens geschieht, verliert man 4/9 von der
Kraft des Motors. 2) Wenn eine durch Gestänge bewegte Maschine
aufs neue eine kreisförmige Bewegung erhalten soll, was so
häufig vorkömmt, so verliert man noch 4/9 der übrig bleibenden
Kraft, ohne den Verlust in Anschlag zu bringen, welcher noch
durch die Reibung der Zapfen und Bolzen entsteht, und der um so
größer ist, wenn die Entfernung zwischen der Maschine und der
bewegenden Kraft selbst sehr beträchtlich ist. Es ist daher
klar, daß bei Anwendung von Feldgestängen ein großer Theil der
Triebkraft rein verloren geht.
Um die Bewegung auf geringere Entfernungen überzutragen, bedient
man sich am häufigsten der Riemen. Ohne dieses System gänzlich
zu mißbilligen, ist dabei dennoch zu berüksichtigen: a) daß die Riemen im Allgemeinen
sehr kostspielig sind, b) daß sie
nur ungefähr die Hälfte der Trommel oder Rolle umfassen, und
deßhalb nothwendig sehr stark angespannt werden müssen, um nicht
zu gleiten, und daß man sie in dem Maaße, als die
fortzupflanzende Kraft größer wird, auch breiter machen muß; c) daß in Folge dieser starken
Spannung die Zapfen der Rollen um so viel mehr gegen die Lager
und Pfannen gedrükt werden; dieß verursacht eine Vermehrung der
Reibung, welche nicht mehr im Verhältniß zu dem Gewichte der
Maschinentheile, sondern zu der anspannenden Kraft des Riemens
steht.
Seit einiger Zeit hat man in England elastische Schnüre
eingeführt, um die Riemen zu ersezen; sie bestehen aus Fäden von
Hanf und Federharz, und sind schwach gedreht. Allerdings lassen
diese Schnüre keine so starke Spannung zu; da sie aber ebenfalls
nur den halben Umfang der Rolle umfassen, so veranlassen sie
nicht weniger eine Vermehrung des Druks und der Reibung in den
Zapfen.
Oft macht man auch von Ketten Gebrauch, welche in eine Art von
Zähnen am Umfange der Trommeln oder Rollen eingreifen. Bei
langsamer Bewegung sind sie den Riemen vorzuziehen; wenn aber
die Bewegung ziemlich schnell seyn soll, greifen sie nicht mehr
mit hinlänglicher Gleichförmigkeit in die Zähne ein, was dann
eine unregelmäßige und unvollkommene Bewegung verursacht;
übrigens drüken sie wie die Riemen stark auf die Zapfen, und
dieses, verbunden mit ihrem größeren Gewichte, hat auch eine
Vermehrung der Reibung zur Folge.
Zwischenwellen, entweder mittelst Kuppelungen oder durch
Universalgelenke etc. verbunden, können sehr gut die Bewegung
auf große Entfernungen übertragen, aber ihr zu großes Gewicht
verursacht eine außerordentliche Reibung, und es ist immer sehr
schwierig, sie mit Genauigkeit in eine gerade Linie zu legen;
übrigens ist dieses Mittel auch sehr kostspielig.
Die Zahnräder bieten gewiß ein gutes Mittel dar, um die Bewegung
nach allen Richtungen fortzupflanzen, jedoch nur auf geringe
Entfernungen.
Die Universalgelenke können ebenfalls die Bewegungen nach allen
Richtungen fortpflanzen, aber auch nur auf kurze Entfernungen;
die Unregelmäßigkeit in der durch diese Einrichtung übertragenen
Bewegung macht, daß sie sehr wenig angewendet werden.
Das neue System, die Bewegung mittelst Seilen fortzupflanzen,
welches ich hier vorschlage, zeichnet sich vor allen anderen
Einrichtungen durch seine Einfachheit und seine außerordentlich
leichte Construction, so wie durch die Leichtigkeit, es in gutem
Zustande zu erhalten, aus.
Hr. Poidebard und ich haben es bei
mancher Gelegenheit angewendet, und immer mit dem besten Erfolg
und den größten Vortheilen, wie man später sehen wird. Hr. Poidebard, welcher sich durch seine
tiefen Kenntnisse sowohl in der theoretischen als praktischen
Mechanik auszeichnete, und dieselben immer so glüklich für das
Beste der Industrie zu vereinigen und zu benuzen wußte, war der
erste, welcher sich der Seile bediente, um die Bewegung auf
mächtige Maschinen und mit großer Geschwindigkeit
fortzupflanzen. Es ist ihm gelungen, die wichtige Aufgabe zu
lösen, deren Zwek die Anwendung der Seile ist, indem er sie
mehreremal um die Trommeln oder Rollen schlug und über
Spannrollen gehen ließ, die zur Seite der Treibrollen angebracht
sind, um die Wirkung vollkommen zu reguliren und die
Ungleichförmigkeiten zu entfernen, welche durch den
verschiedenen Feuchtigkeitsgehalt der Luft entstehen, der die
Seile verlängert oder verkürzt. Die Spannrolle ist auf einem
Rahmen angebracht, welcher in Schlizen oder auf Leitschienen
gleitet; mit dem Rahmen ist eine Schnur
verbunden, welche über eine feste Rolle geht, und am Ende dieser
Schnur ist ein Gewicht aufgehängt, wodurch das Treibseil in
einer beständig gleichförmigen Spannung erhalten wird.
Durch Berechnungen und seine praktischen Erfahrungen hat Hr. Poidebard gefunden, daß die
Entfernung, auf welche die Kraft fortgepflanzt wird, keinen
Einfluß auf den Verlust an Triebkraft hat, oder daß sie dieselbe
jedenfalls nur sehr wenig, selbst für Entfernungen von mehreren
hundert Toisen, vermindert. Dieser Verlust beträgt in der That
nur ungefähr 1/20 der Triebkraft, d.h. er ist geringer als bei
einem einzigen Paar Zahnrädern, wobei er bekanntlich 1/18 dieser
Kraft beträgt. In dieser Hinsicht besizt das System der
Fortleitung durch Seile einen entschiedenen Vortheil vor den
Feldgestängen, weil bei lezteren der Kraftverlust sich im
Verhältnisse der Entfernungen vermehrt. Der Hauptvortheil aber,
den das Seilsystem bietet, besteht darin, daß man den Maschinen
das Maximum ihrer Geschwindigkeit geben kann, ohne irgend etwas
zu riskiren, was mittelst Feldgestängen ganz unmöglich ist.
Andererseits hat die Erfahrung gezeigt, daß bei einer großen
Geschwindigkeit die Seile sogar noch besser wirken, und daß das
Spanngewicht im Verhältnisse der Vermehrung der Geschwindigkeit
vermindert werden kann.
Allerdings sind Seile ohne Ende schon seit sehr langer Zeit
angewendet worden, aber die Art sie nach der Methode, von
welcher hier die Rede ist, anzuwenden, bietet unstreitig
folgende Vortheile dar:
1) Auf die gewöhnliche Art angewendet, verlängern und verkürzen
sich die Seile so, daß man im ersten Falle, welcher durch die
Trokenheit veranlaßt wird, sich derselben nicht mehr bedienen
kann, wofern man ihre Enden nicht aufs Neue verbindet, und in
dem anderen Falle, welcher durch die Feuchtigkeit verursacht
wird, sind sie selbst dem Zerreißen ausgesezt; in allen Fällen
aber veranlassen sie eine große Zunahme der Reibung auf den
Zapfen, während nach der verbesserten Methode weder die
Veränderung des hygrometrischen Zustandes der Luft, noch die
Veränderungen in dem Widerstande der Maschinen einen Einfluß
haben, sondern die Bewegung immer gleich und gleichförmig
bleibt, wie auch die Quantität der fortgepflanzten Kraft.
2) Nach der älteren Methode konnte man von Seilen nur bei kleinen
oder höchstens mittleren Triebkräften Gebrauch machen, während
man nach der neuen Methode bis zu 15 Pferdekräften gehen kann,
und zwar mit einem Seile von nur einem Zoll im Durchmesser.
3) Bei der älteren Methode Riemen anzuwenden ist es eine
nothwendige Bedingung, daß die Treibrolle und die zu treibende
Rolle sich in einer und derselben Ebene befinden, außerdem muß
man andere Rollen zwischen sie sezen, welche
wegen der schiefen Richtungen und des vermehrten Druks einen
Kraftverlust verursachen, während die neue Methode die zwei
wirkenden Rollen in alle möglichen Stellungen zu sezen
gestattet, ohne daß irgend ein Zwischenstük nöthig wäre; es
genügt, daß die Richtung des Seiles eine Tangente zu den zwei
Rollen bildet.
Außerdem, daß das hier vorgeschlagene Mittel, um Maschinen selbst
auf 100 Toisen Entfernung in Bewegung zu sezen, nicht mehr
Schwierigkeiten und Unbequemlichkeiten bietet, als die Anwendung
von Wellbäumen und Rädern in demselben Local und auf kleine
Entfernungen, besizt es noch den Vortheil, daß wenn selbst die
Rollen auf den Achsen oder Wellen nicht vollkommen rund laufen
würden, oder wenn sie ein wenig krumm wären, oder es in der
Folge würden, dieses keine Folgen hätte, während bei der
Anwendung von Zahnrädern eine solche Unregelmäßigkeit sie völlig
unbrauchbar machen würde.
Die Einfachheit der Construction aller Theile eines ähnlichen
Seilsystems und die Leichtigkeit, mit der es immer in gutem
Zustande zu erhalten ist, sind nicht weniger Eigenschaften, die
zu seinen Gunsten sprechen. Jeder Tischler oder Zimmermann kann
eine gute Rolle machen, aber selbst ein sehr guter Tischler wird
kein gutes Zahnrad construiren können, ohne die dazu nöthigen
Kenntnisse zu besizen. Deßhalb ist diese Art, die Bewegungen
fortzupflanzen, besonders zur Anwendung für landwirthschaftliche
Verrichtungen empfehlenswerth, so wie zu allen industriellen
Zweken, wo einfache, leicht zu behandelnde und wenig
kostspielige Mechanismen nöthig sind.
Vielleicht wird die folgende Beschreibung Manchem ein wenig zu
sehr ins Einzelne und ins Kleinliche eingehend erscheinen; ich
glaubte aber die Sache so zergliedern zu müssen, wie ich es
gethan habe, um die Anwendung derselben Jedermann möglich zu
machen.
Anleitung zur
Construction des verbesserten Systems der Fortleitung der
Bewegung durch Seile.
Taf. IV, Fig.
1, 2 und
16,
a die Treibwelle mit breitem,
nach einer Curve geformtem Schnurlaufe. Sie pflanzt die Bewegung
durch das Treibseil ohne Ende fort, dessen gespannter oder
wirkender Theil durch b, b, und
dessen schlaffer oder zurükgehender Theil durch o, o bezeichnet ist. Dieses Seil
geht über die Widerstandsrolle c,
ebenfalls mit weitem gekrümmtem Schnurlaufe.
Bemerkung. Man nennt diese zwei Arten
von Rollen gewöhnlich Arbeits- oder wirksame Rollen
(Kraft- und Lastrollen).
d, e Spannrollen mit
halbkreisförmigem Schnurlaufe, um das Treibseil zu
spannen, den Druk auf die Achsen der Arbeitsrollen aufzuheben,
und die seitliche Reibung zu vermindern. Je nach der Localität
wendet man eine oder zwei an, aber immer sezt man sie an die
Seite der Arbeitsrollen. Diese Spannrolle ist an einem
beweglichen Rahmen n befestigt,
welcher in einer Leitung m gleitet.
Am äußeren Theile des Rahmens ist eine Schnur befestigt, welche
über eine feste Rolle y,
Gewichtsrolle genannt, geht; am anderen Ende der Schnur ist ein
Gewicht x aufgehängt.
f Leit- oder Führungsrolle.
Sie ist immer fest und hat einen halbkreisförmigen Schnurlauf.
Man bedient sich derselben statt einer Spannrolle, wenn die
Localität keine solche anzuwenden gestattet. Sie dient ebenso
wie die Spannrolle, um die seitliche Reibung zu vermindern und
das Treibseil zurükzuführen. Das Seil umspannt beide Arten von
Spann- und Leitrollen niemals mehr, als in einem halben
Umgang.
g Tragrollen mit halbkreisförmigem
Schnurlaufe. Sie dienen nur, das Treibseil auf seinem Wege
zwischen den Arbeitsrollen, wenn diese weit von einander
entfernt sind, zu unterstüzen und zu leiten.
Fig. 3, 4 und
36.
a eine Treibrolle, deren
Schnurlauf einen geradlinigen Winkel bildet. Man wendet diese
Rolle in besonderen Fällen an.
Bemerkung. Um die Geschwindigkeiten
zu berechnen, addirt man zum Radius der Rolle den halben
Durchmesser des Seiles.
NB. Alle Maaße sind hier in
englischen Fußen gegeben, wovon sieben eine russische Toise
(Sagene) ausmachen.
Treibrollen. Fig.
9. Für große Rollen, deren Durchmesser mehr als 6 Fuß
beträgt, verfertigt man zuerst zwei Felgen, welchen man zum
Durchmesser 6 Zoll mehr gibt, als die Rolle auf dem Grunde des
Schnurlaufes haben soll; sie werden so 8 bis 10 Zoll Breite
erhalten. Jede Felge a, b, c, d
besteht aus zwei Lagen, und jede von diesen aus acht Stüken,
welche nach einem Cirkelbogen ausgearbeitet sind, der dem
äußeren und inneren Durchmesser entspricht. Diese Felgenlagen
haben 1 1/4 bis 1 1/2 Zoll Dike, und werden mit ihren Stößen
genau aneinander gesezt; bei ihrer Vereinigung treibt man in die
an ihren Vereinigungsenden angebrachten Nuten Federn e ein, um zu verhindern, daß sie
sich werfen. Die so zubereiteten und aufeinander gelegten
Felgenlagen werden durch Nägel f von
ungefähr 1/2 Zoll Durchmesser vereinigt, welche aus demselben
Holze wie die Felgen gemacht sind; man muß die Nägel schräg und
einander entgegengesezt eintreiben.
Wenn die Felgen so vorbereitet sind, bringt man sie auf den
Radstuhl und zieht einen Kreis 1 oder 1 1/2 Zoll vom äußeren
Umfang entfernt; zwischen diesen Kreis und
den inneren Umfang der Felge sezt man Holzstüke g, g ein, so daß sie in der Richtung
des Radius und 8 bis 12 Zoll von einander entfernt stehen; für
Rollen von 18 Fuß Durchmesser und darüber ändert man diese
Entfernung auf 15 bis 18 Zoll. Diese Holzstüke werden auf die
hohe Seite gestellt, die Fasern in der Richtung des Radius. Ihre
Dike ist 2 1/2 bis 3 Zoll, und ihre Breite n, m ist 1 1/2 Zoll größer als die,
welche der Schnurlauf der Rolle haben soll. Diese Holzstüke
haben am inneren Ende einen Absaz q, o,
p von 1/2 Zoll Höhe, welcher ihre Breite in o, o vermindert, so daß sie noch 1/2
Zoll mehr als die des Schnurlaufes beträgt. Der breitere Theil
des Holzstükes o, p, o, q ist 1/2
Zoll tief in die Felge eingelassen; der Absaz bewirkt, daß das
Holzstük dem Druk gegen den Mittelpunkt widerstehen kann. Wenn
alle Holzstüke so in der ersten Felge befestigt sind, bedekt man
sie mit der zweiten Felge, in welcher man sie ebenfalls
eingelassen hat, und nachdem alles gut zusammengepaßt ist,
vereinigt man die beiden Felgen mit Schrauben und Muttern x, y, indem man darauf achtet, daß
diese durch die Holzstüke selbst gehen. Für Rollen, welche große
Kräfte fortpflanzen sollen, ist es rathsam, durch jedes Holzstük
eine Schraube gehen zu lassen; im anderen Falle genügt es die
Hälfte zu nehmen und zwischen den Holzstüken abzuwechseln. Wenn
die Rolle so weit vollendet ist, bleibt nichts mehr übrig, als
die Arme anzubringen, in der Art, wie man sie bei Wasserrädern
macht, und endlich den Schnurlauf zu formen, wie es später
angegeben werden wird.
Fig. 5, für Rollen von 6 bis 3 Fuß Durchmesser macht
man die Felgen auf dieselbe Art wie bei den großen, aber nur von
1 1/4 Zoll diken Brettern ohne doppelte Lage. Einen Zoll vom
äußern Rande beschreibt man einen Kreis, von diesem Kreise bis
zum inneren Rande paßt man Holzstüke b,
b in Form von Keilen auf die Fasern des Holzes nach der
Richtung des Radius. Die Dike dieser Keile ist gleich der Breite
des Schnurlaufes. Diese Keile sind durch Zapfen zusammengefügt
und verbunden; sie sind nicht nur mit diesen, sondern auch mit
den Felgen verleimt.
Wenn die Rolle auf einem eisernen Wellbaume befestigt werden
soll, so bringt man ein Kreuz an, welches mit den Keilen
zusammengefügt wird; dieses geschieht, indem man die zwei Arme
übereinander plattet, so daß sie sich senkrecht durchkreuzen;
man gibt ihnen zur Länge den ganzen Durchmesser der Rolle. Wenn
aber diese Rolle auf einem hölzernen Wellbaum angebracht werden
soll, so wendet man statt des Kreuzes vier übereinander
geplattete Querarme an, welche man zwischen die den Schnurlauf
bildenden Holzkeile einsezt; man gibt dem Quadrat, welches
durch die vier Arme gebildet wird, die Dimensionen des
Wellbaumes, der die Rolle aufnehmen soll. Nachdem alle Stüke so
zubereitet sind, vereinigt man sie mit Leim und mit hölzernen
Nägeln c, c, die man ebenfalls
verleimt und in schiefer Richtung einsezt, wobei man Sorge
trägt, daß die Felgen an den Stößen gut aneinander passen. Um
die Rolle zu vollenden, braucht man nur noch den Schnurlauf zu
formen.
Fig. 12 und 13.
Um Rollen von kleinerem Durchmesser als 3 Fuß zu verfertigen,
beginnt man damit, ein Kreuz von zwei Holzstüken zu machen,
welche man in der Mitte übereinanderplattet; die Dike dieser
Holzstüke nimmt man gleich der Breite des Schnurlaufes. Alsdann
füllt man die Winkel des Kreuzes durch Holzkeile aus, deren
Fasern in der Richtung des Radius stehen. Alle Stüke werden mit
Leim und durch Feder und Nuth vereinigt. Nachdem man die Scheibe
gerundet hat, leimt man auf die beiden Flächen andere Scheiben,
welche man aus Brettern von 3/4 Zoll Dike macht, deren äußerer
Durchmesser 2 Zoll über denjenigen des äußeren Theiles des
Schnurlaufes vorsteht. Aber für eine Rolle von 2 Fuß Durchmesser
und darüber ist es rathsam, auf die für den Schnurlauf bestimmte
Scheibe Kränze von 5 bis 6 Zoll Breite, deren Theile aus
Bogenstüken bestehen, aufzuleimen, statt sie aus dem Ganzen zu
machen.
Bemerkung. Das beste Holz für alle
diese Rollen ist das am wenigsten dichte, und dessen Fasern dem
Seile die meiste Reibung verursachen; besonders muß solches zu
den Theilen des Schnurlaufes verwendet werden, weil diese sehr
leicht glatt werden.
Regel zur Bestimmung der Breite des
Schnurlaufes. Fig.
14. Die Breite des Schnurlaufes soll den Durchmesser
des Seiles so vielmal enthalten, als das Seil um die Rolle
geschlungen ist, und noch um den dreifachen Durchmesser des
Seiles mehr. Wenn z.B. ein Seil von 1 Zoll im Durchmesser einmal
um die Rolle gelegt werden soll, so wird die Breite des
Schnurlaufes 4 Zoll, und wenn das Seil dreimal herumgelegt wird,
6 Zoll seyn müssen. Macht ein Seil keine ganze Zahl von
Umwindungen um die Rolle, so wird der Bruchtheil als eine volle
Umwindung gerechnet; z.B.: 2 1/4, 2 1/2, 2 3/4 Umwindungen
werden für 3 gerechnet.
Bemerkung. Eine etwas größere Breite
schadet nicht, wenn aber im Gegentheil der Schnurlauf schmäler
wäre, als er seyn muß, so würde dieß dem Effect schaden und zur
schnelleren Abnüzung des Seiles beitragen.
Regel, um die Form des Schnurlaufes zu
zeichnen. Fig.
14. Man theile die Linie A,
B, welche gleich der gefundenen Breite des
Schnurlaufes ist, in 3 gleiche Theile durch die Punkte a und x;
im Punkte a errichte man die
Senkrechte ay. Auf die Linie
AB, vom Punkte a aus, trage man 1/4 des
Durchmessers des Seiles, um den Punkt c zu erhalten. Aus dem Punkte c als Mittelpunkt ziehe man den Bogen Ab, d.h. bis an die Senkrechte
ay. Aus den Punkten bB beschreibe man die Bogen
ef und gh mit einem Radius, welcher
gleich der directen Entfernung dieser Punkte ist, und aus dem
Durchschnittspunkte d dieser Bögen
ziehe man mit derselben Cirkelöffnung den Bogen bnB. Diese Curve AbnB ist die Form, welche man
dem Schnurlaufe geben muß. Um den Schnurlauf auszuarbeiten, was
immer am besten auf der Drehebank geschieht, macht man sich eine
der erwähnten Curve entsprechende Lehre.
Treibseil. Die Länge des Seiles hängt
ab von der Entfernung zwischen den beiden Arbeitsrollen, von
ihrem Durchmesser, von der Anzahl der Windungen, die das Seil um
dieselben macht, und von der Länge der Leitungen, worin sich die
Spannrollen bewegen; die Dike hängt von der fortzuleitenden
Kraft ab. Die Erfahrung hat gezeigt, daß für eine Kraft von 6
Pferden ein Seil von 3/4 Zoll Durchmesser und für eine Kraft bis
zu 15 Pferden von 1 Zoll Durchmesser genügt.
Die besten Seile hiezu sind die aus weißen, mittelmäßig oder
lieber ziemlich schwach gedrehten Striken, und zwar dreidrähtig
verfertigten. Vor ihrer Anwendung ist es rathsam, sie gut
auszustreken.
Fig. 15. Man verbindet das Seil, indem man die beiden
Enden so vereinigt, wie es auf den Schiffen geschieht, indem man
sie nämlich an so vielen Punkten zusammenspizt, als das Seil
Drähte hat. Man sieht dieß bei a, b,
c. Jedes Ende soll wenigstens auf 4 Fuß Länge
eingeflochten werden, und die Dike an dieser Stelle darf nicht
größer werden, als bei den übrigen Theilen des Seiles.
Ein aus gutem Hanfe gehörig verfertigtes Seil, welches in einem
gut gestalteten, hinlänglich breiten Schnurlaufe geht, muß
gewöhnlich 4 bis 6 Monate dauern, wenn es vor Regen und
Sonnenschein geschüzt ist.
Fig. 1. Der gespannte oder wirkende Theil b, b des Seiles, d.h. derjenige
Theil, welcher sich eben von der Lastrolle abwikelt oder sie
verläßt und die Treibrolle a
umspannt, wird mit der ganzen, von dem Motor mitgetheilten Kraft
angespannt. Der schlaffe oder zurükkehrende Theil des Seiles
jedoch ist nur mit einer Kraft gespannt, welche der Hälfte der
Summe von den Gewichten an den Spannrollen gleich ist.
Der angespannte oder wirkende Theil des Seiles soll immer eine
gemeinschaftliche Tangente zu den beiden Arbeitsrollen bilden,
d.h. zur Last- und Kraftrolle.
Last- oder Widerstandsrollen. Fig.
16. Diese Rollen werden genau so wie die Treib-
oder Kraftrollen angefertigt.
Man soll die Arbeitsrollen immer in der Art anbringen, daß die
steilere Seite m des Querschnitts
von dem Schnurlaufe der einen Rolle mit der verlängerten Seite
n des Querschnitts der anderen
correspondirt. Man läßt das Seil auf die beiden Arbeitsrollen so
gehen, daß der Theil b, b des
Seiles, welcher auf der Rolle ankommt, sich auf der verlängerten
Seite n des Schnurlaufes aufrollt,
und daß der die Rolle verlassende Theil a, a des Seiles sich von dem steilen Theile m abwikelt.
Spannrollen. Diese Rollen kann man
von verschiedenem Durchmesser machen, indem man sich nach der
Localität richtet, selbst bis zu 30 Zoll; es ist aber immer
besser, ihnen einen größeren anstatt einen kleineren Durchmesser
zu geben, um die Reibung an den Achsen möglichst zu
vermindern.
Fig. 17, 18,
19,
20.
Diese Rollen werden aus zwei Brettern a,
b und c, d von ungefähr 1
1/2 bis 2 Zoll Dike und 5 bis 7 Zoll Breite gemacht, und von
einer Länge, welche um 2 Zoll größer als der Durchmesser ist,
den man der Rolle geben will; diese Bretter werden in Form eines
Kreuzes übereinander geplattet. An den Seiten der Winkel, welche
durch dieses Kreuz gebildet werden, bringt man Nuthen e, e an, um die Leisten der
Füllungsbretter h, h aufzunehmen,
welche von derselben Dike wie das Kreuz sind und deren Fasern
nach der Richtung des Radius stehen. Man verbindet sie alle mit
Leim. Hierauf rundet man diese Scheiben, wobei man ihnen 2 Zoll
mehr im Durchmesser gibt, als die Rolle auf dem Grunde des
Schnurlaufes haben soll. Auf die beiden Seitenflächen dieser
Scheibe leimt man andere n und m, welche bloß aus Brettern von 1/2
bis 3/4 Zoll Stärke bestehen, und deren Durchmesser noch um 2
Zoll größer als derjenige der mittleren Scheibe ist. Man nagelt
sie dann mit hölzernen Nägeln (mit Anwendung von Leim), welche
in zwei Reihen und schräg einander gegenüber gestellt werden;
zulezt dreht man einen halbkreisförmigen Schnurlauf k in der ganzen Dike der mittleren
Scheibe ein.
Für Rollen von größerem Durchmesser leimt man statt der dünnen
Scheiben, welche so eben beschrieben wurden, Kränge von 3/4 Zoll
diken Brettern auf und vernagelt sie mit zwei Reihen Nägeln
ebenso wie die vollen Scheiben.
Um die Rolle auf einer eisernen Achse zu befestigen, bringt man
seitwärts zwei eiserne Platten x, y
von 4 bis 6 Zoll Durchmesser und ungefähr
1/4 Zoll Dike an, welche ein vierekiges Loch haben, um die Achse
aufzunehmen. Diese Platten sind halb ins Holz eingelassen und
durch Bolzen o, o verbunden, welche
entweder eingenietet oder eingeschraubt werden.
Die eisernen Achsen haben in der Mitte einen vierekigen Theil,
welcher auf jeder Seite der Rolle etwas vorsteht und sie
mittelst kleiner eiserner Keile gut zu richten und zu befestigen
gestattet. Der rundgedrehte Theil der Achse soll so dünn als
möglich seyn, um eine unnüze Reibung zu vermeiden, aber doch von
hinlänglicher Dike, um der auf ihn wirkenden Kraft widerstehen
zu können; es ist jedoch gut, wenn der vierekige Theil etwas
diker ist.
Fig. 18. Bei einer verticalen Rolle sind die beiden
Enden der Achse v und z cylindrisch, und diese Zapfen
haben 1/4 bis 3/4 Zoll Länge; bei einer horizontalen Rolle, Fig. 19, ist der obere Zapfen p cylindrisch, der untere q aber endigt in eine eiförmige Spize und muß ein
wenig länger seyn.
Die verticale Rolle ist in einem beweglichen Rahmen angebracht,
der für starke Maschinen aus Brettern von ungefähr 2 Zoll Dike
auf 6 Zoll Breite gemacht ist.
Fig. 23 und 24.
Diese Rahmen sind mit Schwalbenschwänzen zusammengefügt; ihre
innere Länge ist 2 bis 3 Zoll größer als der Durchmesser der
Rolle, ihre Breite gleich der Länge des vierekigen Theiles der
Achse. Auf dem oberen Rande im Innern des Rahmens fügt man
Pfannen oder Lager n von hartem Holz
schwalbenschwanzförmig ein (wozu Guajakholz am besten ist) und
bedekt sie mit den halben Lagern m
(ebenfalls von Holz), welche auf dem Rahmen festgeschraubt
werden. In diese Dekel, unmittelbar über dem Zapfen, macht man
ein Loch von ungefähr 3/4 Zoll, um die Schmiere einzuführen; um
zu verhindern, daß kein Staub in dasselbe eindringt, was die
Reibung vermehren würde, verschließt man dieses Loch mit einem
kleinen Stöpsel von Holz, der an dem Rahmen mit einer Schnur
angebunden wird, damit er nicht herabfallen und verloren gehen
kann.
Fig. 21–22.
Die verticale Rolle ist ebenfalls mit einem beweglichen Rahmen
verbunden, mit dem einzigen Unterschiede, daß dieser Rahmen im
Innern um so viel breiter ist, als der Zapfen länger ist. Dieser
Zapfen dreht sich in einem Lager von Zink f, welches in der Mitte der Seitenwand um 3/4 Zoll
vorwärts gegen die Arbeitsrolle hin eingefügt ist, und für den
oberen Zapfen befestigt man ein Rohr von Messing in der
Seitenwand.
Diese beweglichen Rahmen sollen leicht in Schlizen oder
Leitschienen gleiten.
Fig. 28, 29
und 30.
Für verticale Rollen, welche horizontal gleiten sollen, sezt man
zwei Bretter a, b (von 1/2 bis 2
Zoll Dike auf 8 bis 9 Zoll Breite) auf ihre hohe Kante. Am
unteren Ende ihrer inneren Fläche befestigt man durch hölzerne
oder eiserne Nägel oder Schrauben zwei Latten c, d von 2 Zoll im Quadrat, auf
welchen der Rahmen gleitet. Die Entfernung dieser beiden
Leitungen soll dem Rahmen angemessen seyn, doch läßt man ein
wenig Spielraum, um die Bewegung nicht zu hindern.
Fig. 31, 32,
33,
34
und 35.
Bei verticalen Rollen, welche ebenfalls vertical oder je nach
der Localität in schiefer Richtung gleiten sollen, verbindet man
ebenso, wie es oben gesagt wurde, mit den zwei Brettern a, b, statt einer, zwei Latten c, d, von 2 Zoll im Quadrat, welche
so eine Nuth bilden, und an den zwei langen Seiten n des Rahmens bringt man Leisten x, y an, welche den Nuthen
entsprechen.
Fig. 25, 26
und 27.
Bei horizontalen Rollen, weche immer horizontal gleiten sollen,
macht man die Leitungen aus zwei Brettern von ungefähr 10 Zoll
Breite; die eine a bringt man unter
dem Rahmen g an, die andere b darüber. Mit den beiden inneren
Enden dieser Bretter verbindet man Leisten c, d, e, f, welche 2 Zoll im Quadrat
haben. Um den oberen Zapfen schmieren zu können, macht man in
der Mitte des oberen Brettes einen Spalt oder länglichen
Ausschnitt, so lang als der Weg, den der Zapfen in der Leitung
zu machen hat.
Fig. 7 und 8.
Wenn der Mechanismus einen Theil einer Maschine von mittlerer
Kraft ausmacht, kann man ihn leichter machen. In diesem Falle
macht man die zwei schmalen Seiten des Rahmens aus Latten a, b, welche über seine äußere
Breite vorstehen. Man bringt daselbst Einschnitte an, in welche
man runde oder vierekige Holzstüke c,
d oder Eisenstangen einführt; für leztere genügt es,
Löcher in die vorspringenden Seiten des Rahmens zu bohren.
Um die Länge der Leitungen, worin der Rahmen gleiten soll, zu
bestimmen, muß man die ganze Länge des Treibseiles
berüksichtigen. Ein richtig vorbereitetes, das heißt gut
gestrektes Seil kann während der Arbeit sich um 1/80 seiner
Länge in Folge der Veränderung des Feuchtigkeitsgehalts der Luft
verlängern oder verkürzen.
Die Spannrollen so wie die Leitrollen sollen immer an den
schlaffen Theil des Treibseiles gesezt werden.
Das Gewicht, welches auf die Spannrolle wirkt, soll nur sehr
wenig schwerer seyn als dasjenige, welches nöthig seyn würde, um
das Treibseil an dem Gleiten auf den Arbeitsrollen zu
verhindern, und damit es sich nicht zwischen die
Tragrollen einschlägt, wenn es selbst eine gewisse Krümmung
annimmt.
Nachdem einmal die Größe des Gewichtes bestimmt ist, fügt man zur
größern Sicherheit und Regelmäßigkeit bei Maschinen von mittlern
Kräften 10 Pfd. hinzu, und bei den größten bis 20 Pfd., ohne
jemals dieses Gewicht zu überschreiten.
Um den Gang des Rahmens in den Leitungen sanfter zu machen und
dadurch die Reibung zu vermindern, überzieht man die sich
berührenden Theile mit Graphit.
Leit- oder Führungsrollen. Fig. 1
und 2.
Wenn die Localität es nicht gestattet, für jede Arbeitsrolle
eine Spannrolle anzubringen, so kann man sich auch mit einer
begnügen; in diesem Falle muß man aber an der Stelle der andern
eine Leitrolle f anbringen, sowohl
um die Reibung an der Achse dieser Arbeitsrolle zu vermindern,
als um die Richtung der Bewegung des Treibseiles umzukehren.
Bisweilen ist man sogar gezwungen, die Spannrolle nicht durch
eine Leitrolle zu ersezen; dieß ist aber wegen der überflüssigen
Reibung, welche in der Achse dieser Arbeitsrolle erzeugt wird,
immer nachtheilig.
Die Leitrollen werden auf dieselbe Art verfertigt wie die
Spannrollen.
Die Anordnung der Spannrollen, so wie die der Leitrollen, hängt
immer von den Localitäten, von der Länge des Treibseiles, von
der Richtung, welche man ihm geben muß, von der gegenseitigen
Stellung der Arbeitsrollen und der fortzupflanzenden Kraft
ab.
Damit man sich eine Vorstellung von der Verschiedenheit in der
Art der Anwendung dieses Seilsystemes machen kann, genügt es,
die Reihe der verschiedenen Stellungen in den Figuren
38 bis 49Fig. ist auf bezeichneter Tafel nicht vorhanden. zu studiren.
Tragrollen. Fig. 1
und 2. Die
Rollen g, g, welche das Seil auf
seinem Weg zwischen den Arbeitsrollen unterstüzen, sind auf
dieselbe Art construirt wie die Spann- und Leitrollen.
Ihr Durchmesser ist gewöhnlich 8 bis 12 Zoll. Die mittlere
Scheibe, deren Fasern in der Richtung des Radius stehen, ist
ungefähr 1 Zoll dik, und die zwei äußern 1 1/2 Zoll. Der
halbkreisförmige Schnurlauf wird nur in der mittlern Scheibe
ausgearbeitet oder ausgedreht, mit dem nöthigen Spielraum für
das Seil; die äußern Scheiben dienen bloß als Ränder der
Rolle.
Die Achsen sind wie die der andern Rollen eingerichtet und
ebenfalls mittelst zweier Eisenplatten befestigt; es genügt den
Zapfen 1/2 bis 3/4 Zoll Durchmesser zu geben, und die Lager
können ohne Nachtheil aus hartem Holze bestehen.
Es ist rathsam, die ersten und die lezten Tragrollen den
Arbeitsrollen so nahe wie möglich zu sezen, um dem
Treibseil seine passende Richtung bei der Ankunft und dem Abgang
von diesen Rollen zu sichern.
Obschon mittelst der Spannrollen die Wirkung des Treibseiles
gleichförmig ist und keine Nachtheile bei den verschiedenen
Zuständen der Atmosphäre, sie mag troken oder feucht seyn,
entstehen können, so ist es doch gut zum Schuze des Seiles,
dasselbe mit einem kleinen Dach zu bedeken, besonders wo es in
freier Luft geht; die Stüzen der Tragrollen lassen sich benuzen,
um diese Bedachung zu tragen.
Treibrolle mit ekigem Schnurlaufe.
Fig.
36. Die Rollen dieser Art sind gewöhnlich schmäler als
die Arbeitsrollen mit breitem Schnurlaufe; das Seil berührt nur
einen Theil des Umfanges. Man macht die mittlere Scheibe
höchstens 2 Zoll dik und immer voll; die Fasern des Holzes
folgen der Richtung des Radius. Für Rollen bis zu 2 1/2 Fuß
Durchmesser bringt man an jeder Seite eine Scheibe aus dünnen
Brettern an, welche als Rand dienen, und für Rollen von größerm
Durchmesser verfertigt man statt diesen vollen Scheiben Kränze
von 5 bis 6 Zoll Breite, die eben so genagelt und geleimt
werden, wie dieß bei den andern Arten von Rollen geschieht. Der
ekige Schnurlauf wird nur in der mittlern Scheibe angebracht;
die zwei seitlichen Scheiben dienen bloß als Ränder.
Die Tiefe des Schnurlaufes ist gleich dem Durchmesser des Seiles,
und die äußere Breite ist um 1/4 größer als dieser
Durchmesser.
Fig. 3 und 4.
Diese Art Rollen a, a ist besonders
vortheilhaft, wenn es sich darum handelt, Maschinen zu bewegen,
welche nur geringe Kraft erfordern, und hauptsächlich, wenn man
diese Rollen unter dem Fußboden anbringen kann; zum Beispiel für
Drehbänke und Bohrmaschinen, für Schleifsteine und Polirbänke,
für Kardätschen, Spinn- und Schermaschinen. Um ähnliche
Maschinen in Bewegung zu sezen, und ihnen die große
Geschwindigkeit mitzutheilen, welche sie erfordern, müssen aber
die Rollen, welche unmittelbar auf ihren Achsen sizen, einen
breiten, nach einer Curve geformten Schnurlauf erhalten, wie es
oben beschrieben wurde; denn auf diesen Rollen soll das
Treibseil nothwendig mehrere Umgänge machen. Diese Anordnung ist
um so vortheilhafter, als sie ein sicheres und leichtes Mittel
darbietet, jede Maschine für sich nach Belieben in Thätigkeit zu
sezen oder stillstehen zu machen, ohne den Gang aller anderen zu
hindern, welche ihre Bewegung von derselben Triebkraft erhalten.
Dieses wird bloß durch das Aufheben des Spannungsgewichtes x bewirkt; in demselben Augenblik
wird das Treibseil schlaff, verläßt die Rolle, und die Maschine
steht still; sobald man das Gewicht wieder
niedersinken läßt, kommt das Seil wieder in Angriff und die
Maschine geht von Neuem.
Allgemeine praktische Bemerkungen. Es
wird kaum glaublich scheinen, daß man mittelst eines einfachen,
ziemlich dünnen Seiles auf Maschinen Bewegungen von großer Kraft
und großen Geschwindigkeiten übertragen kann, und zwar ohne die
Veränderungen des Feuchtigkeitgehalts der Luft fürchten zu
müssen. Aber die Erfahrungen, welche sowohl Hr. Poidebard als ich selbst machten, und
die das Resultat einer langen Praxis und unausgesezter
Beobachtungen im Großen sind, berechtigen mich zu behaupten, daß
dieses vervollkommnete System der Fortleitung der Bewegung durch
Seile weniger Schwierigkeiten und Hindernisse darbietet, als
alle anderen Arten der Fortleitung, wie groß auch die Entfernung
zwischen dem Motor und den Maschinen seyn mag.
Die beschriebene Methode zur Fortpflanzung der Bewegung ist
unstreitig die einfachste, sowohl in der Ausführung als in der
Behandlung. Die erforderliche Sorgfalt beschränkt sich darauf,
daß die Rollen und das Seil gut eingerichtet sind, daß das
Spannungsgewicht der Kraft proportional ist, daß alle Achsen und
Zapfen, wenn sie fortdauernd in Gang seyn sollen, reinlich
gehalten und ein- oder zweimal täglich geschmiert werden,
und daß man ein Treibseil zum Auswechseln in Vorrath hat.
Diejenigen, welche dieses Seilsystem noch nicht in Anwendung
gebracht haben, könnten glauben, daß ein Seil, welches
mehreremale selbst bis viermal um eine Rolle geschlagen ist,
sich leicht verwirren, oder daß es, weil es die Form einer
Spirale annimmt, aus dem Schnurlaufe entweichen müßte; aber
nichts von diesem ereignet sich, denn durch die zusammengesezte
Curve des Schnurlaufes wird diesem vorgebeugt. Das Seil, welches
an der Rolle ankommt, tritt, wie oben gesagt wurde, in den
Schnurlauf von derjenigen Seite, die am meisten erweitert ist,
d.h. von derjenigen, die am wenigsten steil ist; es drükt nach
und nach auf das benachbarte Seil, dieses drükt das andere,
lezteres wieder das folgende, und dieser Druk dauert fort, bis
endlich das Seil die Rolle von der steilen Seite des
Schnurlaufes, dessen Höhlung mit dem kleinsten Halbmesser
beschrieben ist, verläßt. Es ist klar, daß diese seitliche
Bewegung des Seiles in der Rolle, so wie seine Reibung wenig
merklich ist, und daß dadurch die zu schnelle Abnüzung
verhindert wird, wie sie im Gegentheil bei den auf gewöhnliche
Art angewendeten Seilen stattfindet.
Wir haben beobachtet, daß während feuchten Wetters und selbst
während geringer Kälte mit Nebel begleitet, ein kleines Geräusch
oder Krachen, aber fast unmerklich, bei den beiden
Arbeitsrollen, um welche das Seil mehrere Umgänge
machte, hörbar wurde; während bei trokenem Wetter, bei großer
Hize oder großer Kälte dieses nicht der Fall war. Wir haben auch
gefunden, daß bei gleichen Wärme- und Kältegraden das
Seil sich in demselben Verhältnisse verlängert, und uns durch
genaue Beobachtungen überzeugt, daß die Wirkung des Seiles
unveränderlich dieselbe ist bei allen den verschiedenen
Zuständen der Atmosphäre.
Die Erfahrung hat gezeigt, daß auf eine Entfernung von 100 Toisen
zwischen den Arbeitsrollen, d.h. zwischen der Kraft- und
Lastrolle, ein Treibseil von 1 Zoll Durchmesser, welches
ungefähr 250 Toisen haben wird (indem es mehrere Umgänge um
diese Rollen machen und auch über die Spann- und
Leitrollen gehen muß), seine Länge bei den gewöhnlichen
Temperaturen um 20 Fuß verändert. Hienach ergibt sich, daß jede
Spannrolle, wenn man deren zwei anwendet, in den Leitungen um
ungefähr 5 Fuß spielen wird, und in dem Falle, wo man nur eine
Spannrolle anwendet, wird diese Verrükung ungefähr 10 Fuß
betragen.
Diese hin- und hergehende Bewegung der Spannrollen in
ihren Leitungen, welche der verschiedene Feuchtigkeitsgehalt der
Luft veranlaßt, wird noch ein wenig vermehrt durch die
Veränderungen, welche in dem Widerstande der Maschinen und der
bewegenden Kraft stattfinden. Diese Oscillationen finden
beständig statt, selbst bei einer vollkommen gleichbleibenden
Temperatur; sie sind gewöhnlich ungleich und wiederholen sich in
Zwischenräumen von einigen Minuten in den Gränzen von 2 bis 3
Zoll für jede Spannrolle. Wenn aber plözlich eine große
Veränderung in dem Widerstande eintritt, z.B. wenn eine Maschine
abgestellt oder in Gang gesezt wird, alsdann spannt sich der
wirkende Theil des Seiles augenbliklich und die Spannrollen
nähern sich gleichzeitig um eine dem augenbliklichen Uebermaaße
des Widerstandes proportionale Größe; löst man im Gegentheil
eine Maschine aus, so entfernen sich die Rollen in demselben
Verhältniß.
Der Umstand, daß sich die Spannrollen so ungemein leicht nach
allen Veränderungen des Widerstandes richten, trägt viel zur
guten Erhaltung der Fortleitung und der anderen Maschinentheile
bei, indem er heftigen Erschütterungen, welche oft bei anderen
Methoden stattfinden, vorbeugt. Endlich beugt diese
Nachgiebigkeit der Spannrollen auch vielen unangenehmen Zufällen
vor, was oft sehr wichtig werden kann, wie z.B. wenn sich irgend
ein Gegenstand mit dem Mechanismus verwikelt oder ein Mensch von
demselben ergriffen wird, so daß die Maschine selbst vollkommen
zum Stillstand kommt; in einem solchen Fall nähern sich die
Spannrollen augenbliklich, und das Seil, welches wegen der
Unzulänglichkeit des Spanngewichtes nicht mehr
verhältnißmäßig gespannt ist, fängt folglich an, auf einer der
Arbeitsrollen zu gleiten, wodurch dieselbe zum Stillstand kommt,
obwohl die Triebkraft zu wirken fortfährt; man hat daher Zeit,
ganz abzustellen und den Gegenstand, welcher den Unfall
veranlaßt, zu entfernen.
Wegen Umständen dieser Art ist es immer rathsam, das Spanngewicht
nicht zu überlasten, sondern es nur proportional dem Widerstande
zu nehmen, welchen es mittelst der Reibung des Seiles in den
Arbeitsrollen überwinden muß.
Man könnte vielleicht glauben, daß bei der Uebertragung der
Bewegung auf eine große Entfernung mittelst eines Seiles, eine
große Vermehrung des Widerstandes im Verhältnisse zu der
außerordentlichen Kraft, welche nöthig ist, um ein langes Seil
zu spannen, sich ergeben müßte; eine solche Vermehrung findet
aber bei der Anwendung dieses Systems nicht statt, denn eine
außerordentliche Spannung wird nicht nöthig, sie wird selbst
unnüz und schädlich seyn, indem es nichts schadet, wenn das Seil
schlaff ist, so daß es selbst Bogen zwischen den Tragrollen
machen kann, wenn es nur nicht schlägt und auf den Arbeitsrollen
nicht gleitet.
Erfordert die Bewegung, welche man übertragen will, eine sehr
bedeutende Kraft, so ist man manchmal genöthigt, das Seil
drei-, ja selbst viermal um die Arbeitsrollen zu
schlagen, indem sich dieses nach dem Durchmesser derselben und
nach der Geschwindigkeit richtet, welche man ihnen geben muß.
Ihre Leistung wird dadurch keineswegs erschwert, wenn nur die
Schnurläufe hinlänglich breit sind. Nichtsdestoweniger thut man
immer gut, die Anordnung so zu treffen, daß man das Seil nicht
mehr als zweimal umschlagen muß; dieses bezwekt man, indem man
die Verhältnisse oder die Geschwindigkeiten der Bewegung,
entweder mittelst der Durchmesser der Rollen selbst, oder durch
Zwischenrollen herstellt, welche zwischen der Kraft- und
der Lastrolle angebracht werden.
Fig. 1 und 2.
Leztere Anordnung bietet ferner den Vortheil, dünnere Seile
anwenden und die Spanngewichte vermindern zu können, was immer
eine sanftere Bewegung zur Folge hat.
Es ist im Allgemeinen zu beobachten, daß wenn die Arbeitsrollen
von kleinem Durchmesser sind, und ihre Geschwindigkeit groß seyn
soll, es gut ist, die Seile nicht zu dik zu nehmen. Die
Erfahrung hat gezeigt, daß bei Maschinen, welche durch einen
oder zwei Menschen bewegt werden können, das Seil nur 1/4 Zoll
Durchmesser haben soll; daß für vier Menschen 3/8 Zoll, und für
acht Menschen (was einer Pferdekraft gleichkömmt) ein Seil von
1/2 Zoll mehr als hinreichend ist.
Die erst kürzlich in dieser Hinsicht gemachten Erfahrungen haben
diese Dimensionen bestätigt, und hauptsächlich auch die
Nothwendigkeit der Leitrollen in dem Fall gezeigt, wo nur eine
Spannrolle bei dem Treibseil angewendet werden konnte. Der Fall,
welcher Veranlassung zu diesen Versuchen gab, war von einiger
Wichtigkeit, weil er auf eine unbestreitbare Art die angegebenen
Resultate rechtfertigte, so daß ich ihn hier anführen zu müssen
glaube.
Fig. 37. Es handelte sich darum, einen solchen
Mechanismus zu construiren, der durch eine Kurbel zu bewegen und
mit einem Dynamometer versehen war, wodurch die Stärke der
mitgetheilten Kraft während der ganzen Zeit der Wirksamkeit
aufgezeichnet wurde. Es sollte nämlich Wasser mittelst eines
Ventilators nach der (in diesem Bande des polyt. Journals S. 52
beschriebenen) Methode des Hrn. Generallieutenants v. Sabloukoff gehoben werden. Die Kurbel
und die Kraftrolle mußte 30 Umgänge in der Minute machen; die
Achse des fraglichen Apparates mit ihrer Lastrolle von sehr
kleinem Durchmesser, aber bis zu 1000 Umdrehungen in der Minute.
Um diese Geschwindigkeiten in einem Locale zu erzeugen, welches
bei 3 1/2 Fuß Breite und 2 Fuß Tiefe nur 7 Fuß hoch war, mußte
man zu einer Welle und zu Zwischenrollen Zuflucht nehmen,
wodurch zwei Treibseile nöthig wurden. Am Anfange versuchte man
die Leitrollen zu vermeiden; der Mangel an Plaz machte dieß
wünschenswerth, und man brachte nur eine Spannrolle für jedes
Seil an; aber der Mechanismus erforderte so viel Kraft wegen der
Reibung an den Achsen, die zu viel gegen einander gezogen
wurden, daß fast die ganze Kraft eines Menschen verbraucht
wurde, um die Geschwindigkeit von 1000 Umgängen zu erzeugen, und
zwar ohne daß Wasser in dem Apparate war. Man brachte daher
Leitrollen an, und der Erfolg war, daß die Maschine, leer wie
vorher, selbst mit der doppelten Geschwindigkeit, ohne merkliche
Anstrengung bewegt werden konnte.
Aufzählung der
Vortheile dieses Seilsystems.
Die Vortheile dieses neuen Systems der Fortpflanzung durch Seile
bestehen, wie schon oben gesagt wurde, in Folgendem:
Man kann 1) mittelst ziemlich dünner Seile die Bewegung vom Motor
bis zu 15 Pferdekräften nicht allein ohne Nachtheil, sondern
selbst mit Vortheil fortpflanzen; 2) die Bewegung auf große
Entfernungen übertragen und dabei den Verlust an Triebkraft
vermindern; 3) die Kraft eines einzigen Motors auf verschiedene
Maschinen, welche in verschiedenen Gebäuden aufgestellt sind,
übertragen, wie auch ihre gegenseitige Stellung seyn mag; dieser
Vortheil wird noch merklicher, wenn die Triebkraft
von einer Dampfmaschine kommt, welche immer beträchtliche
Unkosten verursacht, sowohl für Herstellung der Achsen und
Räder, als auch für ein räumlicheres Local; 4) die Kraft eines
feststehenden oder schwimmenden Wasserrades auf Maschinen
übertragen, welche an den Ufern oder selbst an höheren und
entfernteren Pläzen stehen, ohne die Communication zu hemmen,
weil die Seile durch Tragrollen auf passende Höhen erhoben oder
wohl auch durch unterirdische Galerien geleitet werden können.
Bei Anwendung schwimmender Motoren muß man den Spannrollen einen
Spielraum geben, der im Verhältnisse steht zu den Veränderungen,
welche der schwimmende Motor in seiner Stellung erleiden könnte;
5) dieses System läßt sich bei den zusammengeseztesten Maschinen
für alle Geschwindigkeiten anwenden wegen der Leichtigkeit,
womit die Fortpflanzung der Bewegung nach allen Seiten und allen
Richtungen geschehen kann; 6) man kann augenbliklich jede
einzelne Maschine abstellen oder wieder in Gang bringen, ohne
auf irgend eine Art den Gang der anderen zu stören; dieses ist
hauptsächlich vortheilhaft, wenn die Maschinen eine große
Geschwindigkeit und große Kraft besizen, denn unter solchen
Umständen leiden die Zahnräder immer sehr, während man hier nur
das Seil frei zu machen braucht, indem man das Spannungsgewicht
aufhebt; man kann alsdann die Kuppelung mit Leichtigkeit, ohne
Lärm und ohne den geringsten Stoß auslösen.
Der Hauptvortheil jedoch ist, daß man eine sanfte und
gleichförmige Bewegung erzeugen und die Stöße oder
Ungleichheiten der Bewegung, welchen gewisse Maschinen
unterworfen sind, mehr oder weniger vermindern oder schwächen
kann. Diese Eigenschaft des Seilsystems hat man sowohl der
Biegsamkeit und Elasticität der Seile, als auch den Wirkungen
der Spannrollen zuzuschreiben, welche das ganze System in einer
beständig gleichförmigen und im Verhältniß zu den Widerständen
stehenden Spannung erhalten.
Alle diese Eigenschaften machen das Seilsystem besonders
empfehlenswerth, um Maschinen zu treiben, welche für zarte
Fabricationen bestimmt sind, als: zum Spinnen und Abhaspeln von
Wolle, Baumwolle, Flachs, Hanf, Seide etc., oder für solche,
wobei Ungleichheiten in der Bewegung stattfinden müssen, wie
Bohr- und Drehmaschinen im Allgemeinen. Es empfiehlt sich
auch besonders für Arbeiten in den Bergwerken, wo man oft von
einem und demselben Hauptmotor die nöthige Kraft abzuleiten hat,
um Maschinen und Mechanismen in Bewegung zu sezen, welche in
verschiedenen Entfernungen und verschiedenen Richtungen entweder
auf der Oberfläche der Erde oder im Innern derselben aufgestellt
sind.
Verzeichniß einiger
Fälle, wobei dieses System in Rußland angewendet
wurde.
Diese Art die Bewegung fortzupflanzen wurde zum erstenmal durch
Hrn. Poidebard im Jahre 1796 bei
einer großen Mühle angewandt, welche er in Strelna, 17 Werste
von Petersburg entfernt, angelegt hatte; er bewegte damit die
Steine eines Koppganges, der auf dem Speicher aufgestellt war,
so wie Cylindersiebe, welche sich in der untersten Etage
befanden. Im folgenden Jahre benuzte der Erfinder dieses Systems
dasselbe auch zum Treiben von Drehbänken, Schleifwerken,
Bohrmaschinen etc.
Vom Jahre 1798 bis 1801, zur Zeit der Erbauung einer Mühle für
den Grafen Kantaïssoff in
Morshansk, am Flusse Tsna, im Gouvernement von Tamboff, welche
für die vollkommenste in Rußland gilt, wurde dieses Seilsystem
angewendet, um durch ein Wasserrad eine Archimed'sche Schraube zum Wasserschöpfen zu bewegen.
Diese Schraube hatte 35 Fuß Länge und 4 Fuß Durchmesser; sie
machte gewöhnlich 40 Umgänge in der Minute, ohne Unterbrechung
Tag und Nacht; nach starkem Regen aber steigerte man die
Geschwindigkeit bis auf 80 Umgänge, was ein bis zwei Tage
dauerte. Diese Schraube, welche nöthigenfalls versezt werden
konnte, befand sich oft 100 Toisen vom Wasserrad entfernt.
Im Jahre 1803 wurde ein ähnlicher Mechanismus in demselben
Gouvernement, in der Branntweinbrennerei des Obersten Lanskoy benuzt, um durch das
Wasserrad einer Mühle, welche 75 Toisen von der Brennerei
entfernt war, drei Archimed'sche
Schrauben zu bewegen. Zwei von diesen Schrauben lieferten das
Wasser für die Arbeiten in dem unteren Stokwerke und speisten
ein Reservoir, aus welchem die dritte Schraube das Wasser in die
im oberen Stokwerke befindlichen Siedkessel hob. Das Treibseil
hatte ungefähr 250 Toisen Länge und 1 Zoll Durchmesser. Das
Spannungsgewicht jeder der zwei Rollen betrug 240 russische Pfd.
Die Schraube, welche 26 Fuß lang war, 3 Fuß Durchmesser und nur
eine einzige Windung hatte, machte gewöhnlich 32 Umgänge in der
Minute; wenn man aber die beiden Läufer der Mühle still stehen
ließ und das Wasserrad die Schraube allein zu bewegen hatte, so
konnte sie über 70 Umdrehungen in der Minute machen. Bei dieser
Geschwindigkeit hoben die beiden unteren Schrauben 38,000
Kubikfuß Wasser in der Stunde auf 18 Fuß Höhe. Das Treibseil
hielt 5 bis 6 Monate aus, während die Arbeit Tag und Nacht
ununterbrochen fortdauerte.
Im Jahre 1805 benuzte Hr. Poidebard
dasselbe System, um alle Maschinen der kaiserlichen
Baumwollspinnerei in Alexandrowky zu treiben.
Das Treibseil war ebenfalls ungefähr 250 Toisen lang und hatte
auch 1 Zoll Durchmesser.
Im Jahre 1810 und 1811 wurde dieses System in der Nähnadelfabrik
des Hrn. Poltoratski, im Gouvernement
von Riäsan, angewendet; man bewegte große und kleine Hämmer,
Walzwerke, Schleifsteine und Polirräder damit. Um dieselbe Zeit
sezte man auch in den Werkstätten des Kammerherrn Vsévolojsky, im Gouvernement
von Penza, Drehbänke, Bohrmaschinen, Schleifsteine, Polirräder,
Drahtzüge, Hämmer, Schraubenpressen u. dergl. damit in
Bewegung.
Im Jahre 1838 hatte ich Gelegenheit, einen Versuch mit diesem
Mechanismus zu machen, welcher den entscheidensten Beweis seiner
Zwekmäßigkeit lieferte. Es war in St. Petersburg, wo ich eine
Archimed'sche Schraube von großen
Dimensionen zu construiren hatte, um Erfahrungen im Schöpfen des
Wassers in sehr großer Menge zu machen. Die Triebkraft kam von
einer Dampfmaschine, welche 280 Fuß von der Schraube aufgestellt
war; die Schraube mit einer einzigen Windung war 35 Fuß lang und
hatte 4 Fuß 5 Zoll im äußern Durchmesser; sie war unter einem
Winkel von 45 Grad gegen den Horizont geneigt, ergoß das Wasser
auf 22 Fuß Höhe, machte dabei 23 Umdrehungen in der Minute und
hob in der Stunde 8232 Kubikfuß. Das Treibseil hatte 1 Zoll
Durchmesser und das Spannungsgewicht war nur 400 Pfd. Die Kraft,
um diesen Apparat in Wirksamkeit zu sezen, zeigte sich bei
genauer Messung wenig unter 12 Pferdekräften, obschon die
Localität es nicht erlaubt hatte, dem Seile die bestmögliche
Richtung zu geben, nämlich eine rein geradlinige; man mußte, um
ein Gebäude, welches in dieser Richtung stand, zu umgehen, das
Seil drei ziemlich bedeutende Winkel machen lassen, wodurch
nothwendig mindestens 1/7 des Nuzeffects verloren ging.
Fig. 37. Im Jahre 1839 construirte ich endlich den
oben erwähnten Mechanismus, wodurch in einem sehr engen Raume,
einem Ventilator zum Wasserheben, eine Geschwindigkeit von mehr
als tausend Umdrehungen in der Minute mitgetheilt wurde.
Erklärung der
Abbildungen.
Fig. 1 und 2,
Seiten- und Oberansicht eines Pferdegöpels, welcher
mittelst Uebersezung durch eine Zwischenwelle die Bewegung auf
eine Dreschmaschine überträgt.
a die Kraftrolle,
b der
gespannte o der schlaffe
Theil des Treibseiles,
c die Last- oder
Widerstandsrolle,
d, e Spannrollen,
f Leitrolle,
g Tragrollen mit ihren Stüzen,
n beweglicher Rahmen der
Spannrollen,
m Leitungen für den beweglichen
Rahmen,
x Seil mit dem Spannungsgewichte,
y eine feste Rolle.
Fig. 3 und 4.
Einrichtung für eine Kraftrolle mit ekigem Schnurlaufe, welche
unter dem Fußboden angebracht ist.
a Kraftrolle,
c Lastrolle,
d, e Spannrolle,
f Leitrolle,
b der gespannte, o der schlaffe Theil des
Treibseiles.
Fig. 5 und 6
zeigt die Verbindung der Arbeitsrollen von 3 bis 6 Fuß
Durchmesser.
a die Felgen oder der Kranz,
b Füllungen von Holz in Form von
Keilen,
c hölzerne Nägel,
d Tragarme, welche ein Kreuz
bilden.
Fig. 7 und 8 eine
Spannrolle mit ihrem beweglichen Rahmen und seiner Leitung.
a, b die kleineren Seiten des Rahmens
mit den Einschnitten,
c, d Latten oder Stangen, welche in
diese Einschnitte passen.
Fig. 9 zeigt die Verbindungsart einer Treibrolle von
größerem Durchmesser als 6 Fuß.
a, b, c, d der Kranz, welcher aus
zwei Felgenlagen besteht, deren jede aus 8 Bogenstüken
zusammengesezt ist.
e eine Feder, um die Stöße zu
vereinigen,
f hölzerne Nägel,
g Holzstüke, welche den Schnurlauf
bilden.
Fig. 11. n, m der breite
Theil, o, o der gerade Theil dieser
Holzstüke,
o, p, o, q Absäze derselben,
x, y Schrauben mit Muttern.
Fig. 12 und 13,
Verbindungsart für kleinere Treibrollen als von 3 Fuß
Durchmesser.
Fig. 14 Methode, um die Curve zu zeichnen, aus
welcher der Schnurlauf besteht.
A, B die
Breite a,
b die Tiefe
des Schnurlaufes.
Fig. 15 zeigt, wie die Seilenden zusammengeflochten
werden.
Fig. 16 die gegenseitige Stellung der beiden
Arbeitsrollen.
a, c die Arbeitsrollen,
m die
steile Seite n die verlängerte Seite
des Schnurlaufes,
b der Theil des Seiles, welcher sich
eben auf die Rolle aufrollt.
a der sich eben abrollende Theil
desselben.
Fig. 17 und 18,
Verbindungsart der verticalen Spannrollen.
Fig. 19 und 20 –
– horizontalen
–
a, b, c, d übereinander geplattete
Holzstüke, welche ein Kreuz bilden,
e Nuthen, um die schmalen Seiten
derselben zu verbinden,
h Füllungsstüke in der Form von
Keilen,
n, m die äußeren Scheiben,
f hölzerne Nägel,
k der halbkreisförmige
Schnurlauf.
Fig. 23 und 24,
ein beweglicher Rahmen mit der verticalen Spannrolle.
n Lager von hartem Holz,
m der Dekel des Lagers,
o ein Stöpsel, um das Schmierloch zu
verschließen.
Fig. 21 und 22,
ein beweglicher Rahmen mit seiner horizontalen Spannrolle.
Fig. 28, 29
und 30,
eine vollständige Zusammenstellung einer verticalen Spannrolle
mit ihrem Rahmen, ihren Leitungen und dem Spannungsgewichte.
a, b die Seitenbretter der
Leitung,
c, d Latten, um den beweglichen
Nahmen zu leiten,
n feste Rolle für das Gewicht,
m Seil mit dem Spannungsgewichte.
Fig. 25, 26
und 27,
Zusammenstellung der Leitung einer horizontalen Rolle.
a unteres Seitenbrett,
b oberes Seitenbrett,
c, d, e, f feste Latten zur Führung
des Rahmens g,
h, h ein langer Spalt, um das
Schmieren zu erleichtern,
n feste Rolle für das Gewicht,
m Seil mit dem Spannungsgewichte.
Fig. 31 und 32,
verticale Spannrolle, um ein Seil von Unten nach Oben
anzuspannen.
Fig. 33 und 34,
verticale Spannrolle, um ein Seil von Oben nach Unten zu
spannen.
Fig. 35, dieselbe von der Seite angesehen, mit einem
Durchschnitt der Leitung.
a, b Seitenbretter der Leitung,
c, d feste Latten zur Führung des
Rahmens,
x, y die kleinen Seiten des
Rahmens,
n Latten, welche an die langen
Seiten des Rahmens befestigt sind, und zwischen den Latten c, d gleiten,
m feste Rolle für das Gewicht,
z Seil mit seinem Spanngewichte.
Fig. 36, Treibrolle mit ekigem Schnurlaufe.
Fig. 45, 46,
47
und 48,
verschiedene Stellungen von Rollen, wenn die Arbeitsrollen einen
nach der angegebenen Curve geformten Schnurlauf haben.
a Kraftrollen,
b Lastrollen,
c Spannrollen,
d Leitrollen.
Fig. 43 und 44.
Stellungen, wenn die Kraftrolle einen ekigen Schnurlauf, die
Lastrolle aber einen breiten hat.
a Kraftrolle,
b Lastrolle,
c Spannrolle,
d Leitrolle.
Fig. 38, 39,
40,
41
und 42.
Andere Stellungen für Arbeitsrollen mit breitem Schnurlaufe.
a Kraftrolle,
b Lastrolle,
c Spannrolle,
d Leitrolle.
o der
gespannte Theil e der schlaffe Theil
des Treibseiles.
Fig. 37, Einrichtung eines Seilsystems, welches in
einem sehr engen Raum angebracht ist, so wie es angewendet
wurde, um einen Ventilator zu treiben, womit Wasser in einem
ununterbrochenen Strome gehoben werden sollte. Dieselben
Buchstaben bezeichnen, wie bei den vorhergehenden Figuren,
dieselben Theile.