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Seilwinde mit zwei Treibscheiben und einer Speichertrommel Die Erfindung
betrifft eine Seilwinde mit einem Paar achsparallel nebeneinander angeordneter,
kraftgetriebener, mehrrilliger Treibscheiben, um welche ein von einer Speichertrommel
abgezogenes, mit einer Last verbundenes Seil verläuft, wobei der Durchmesser der
Rillen der Treibscheiben von deren lastseitigen Ende zu dem mit der Speichertrommel
verbundenen Ende hin abnimmt.
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Unter hoher Belastung wird das Drahtseil gespannt, und wenn das Seil
aus der Anfangsrille, in der es einer hohen Belastung ausgesetzt ist, sich in einem
gespannten Zustand befindet und tief in seine Rille bzw. Nut eingekeilt ist, zu
nachfolgenden Nuten bewegt wird, in denen es geringeren Belastungen ausgesetzt ist
und in welchen eine geringere Spannung im Seil besteht und das Seil nicht zu tief
in die Nut eingekeilt wird, kriecht oder bewegt sich das Seil längs des Umfangs
der Zugtrommeln. Dieses Kriechen verursacht einen übermäßigen Verschleiß sowohl
des Seils als auch der Windentrommeln.
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Um die Abnahme der Seillängung von der Lastseite zur Speichertrommel
hin zu berücksichtigen, ist es bereits bekannt, den Umfang der Rillen der Treibscheibe
in Richtung Speichertrommel stetig zu verkleinem. Zu diesem Zweck hat man die Treibscheibe
zum Seilablaufende hin leicht konisch verjüngt ausgebildet oder die Rillen gegen
das Seilablaufende hin stetig vertieft.
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Durch die Erfindung -wird eine Treibscheibenanordnung geschaffen,
bei welcher der Verschleiß sowohl der Treibscheibe als auch des Seils gegenüber
einer Treibscheibe mit einem sich stetig verkleinernden Durchmesser noch weiter
verringert wird.
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Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Abnahme des Rillendurchmessers
nicht gleichmäßig erfolgt, sondern lediglich die ersten lastseitigen Rillen jeder
Treibscheibe einen abnehmenden Durchmesser aufweisen, während alle übrigen folgenden
Rillen jeder Treibscheibe konstanten Durchmesser besitzen.
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Dabei besitzen die Rillen in an sich bekannter Weise ein konkav gewölbtes
Profil und der Krümmungsradius des Profils nimmt von dem lastseitigen Ende
der Treibscheiben zu dem mit der Speichertrommel verbundenen Ende hin ab.
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Die Vorteile der erfindungsgemäßen Ausbildung werden durch folgende
Überlegungen deutlich.
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Bei Treibscheiben der betrachteten Art hängt das Antriebsvermögen
der Anordnung von der Ausgangsspannung zwischen der Speichertrommel und den Treibscheiben
ab und von der Reibung zwischen dem Seil und den Treibscheihen. Der Reibungskoeffizient
zwischen einem Stahlseil und einer mit Rillen versehenen Treibscheibe aus Stahl
beträgt etwa 0,12. Dabei steigt der Zug im Seil für ein vollständiges Angreifen
des Seils um 180' auf jeder Treibscheibe auf etwa den 2,1fachen Wert. Es
sei beispielsweise angenommen, daß zwischen der Speichertrommel und den Treibscheiben
eine Anfangsspannung von 55 kg
besteht, was etwa der erforderlichen Mindestspannung
entspricht, um ein Seil mit einem Durchmesser von 12 mm aufzuwickeln; dann
beträgt die Seilspannung etwa 115 kg, wenn das Seil die zweiten Rillen verläßt
und auf die ersten der Speichertrommel am nächsten liegenden Rillen übertritt. Eine
derartige Seilspannung wird bei einem Seil von einem Durchmesser von 12 mm keine
merkliche Dehnung hervorrufen. Ist jedoch der Durchmesser der zweiten Rillengruppe
größer als jener der ersten Rillengruppe und wurde das Seil nicht entsprechend dem
erweiterten Seilumfang gedehnt, dann tritt zwischen dem Seil und der Trommel ein
Schlupf auf. Dadurch entsteht Reibungswärme, und das Seil wie die Trommel unterliegen
einer erhöhten Abnutzung, durch welche die Lebensdauer des Seils und der Trommel
verkleinert wird.
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Ein Stahlseil von 12 mm Durchmesser erfährt keine merkliche Dehnung,
bevor die auftretenden Spannungen etwa 1800 bis 2250 kg betragen.
Legt man eine Anfangsseilspannung von 55 kg zugrunde und einen Spannungsanstieg
um das zweieinhalbfach-e für jede Rillengruppe, so wird eine derartige Spannung
nicht erreicht, bevor das Seil fünf Rillengruppen
umfaßt. Erst zu
diesem Zeitpunkt ist es notwendig, daß der Rillendurchmesser zunimmt, um die Seildehnung
aufzunehmen und einen gleichbleibenden Reibungswert zwischen dem Seil und der
Trommel
sicherzustellen.
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Aus diesem Grunde wird durch erfindungsgemäße Unterteilung der Rillendurchmesser
in einem Bereich gleichbleibender Rillendurchmesser und einem weiteren Bereich veränderlichen
Rillendurchinessers eine optimale Lösung hinsichtlich der Verschleißfestigkeit der
Anordnung erzielt.
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In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Ausbildung gemäß
der Erfindung dargestellt. Es zeigt F i g. 1 eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen
Seilwinde, bei welcher bestimmte Teile der übersichtlicheren Darstellung halber
weggelassen sind, F i g. 2 eine Draufsicht der in F i g. 1 dargestellten
Winde, wobei wiederum bestimmte Teile weggebrochen gezeigt sind, um den Aufbau besser
darzustellen, F i g. 3 eine Endansicht der Seilwinde, F i g. 4 in
vergrößertem Maßstab eine Teilansicht im Schnitt, welche'die Rillenanordnung in
einer der Treibscheiben zeigt, F i g. 5 eine Draufsicht des Schneckengetriebegehäuses
und der Treibscheiben teilweise im Schnitt. Es sei zunächst auf die F i
g. 1 und 2 Bezug genommen, in welchen ein Längsrahmen dargestellt ist, der
aus zwei voneinander in Abstand beImdlichen parallelen Gliedern 10 und
11 * besteht und die verschiedenen Bauelemente der Winde trägt. An seinem
einen Ende trägt der Rahmen das Gehäuse 12 für den Schneckentrieb der Treibscheiben
bzw. der Antrie i bstrommeln 13 und 14, während er an seinem anderen
Ende zwei senkrecht angeordnete Stützen 15
und 16 zur Lagerung der
Speichertrommel 17 trägt, wie nachstehend beschrieben wird.
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Der Aufbau des Schneckentriebes für die Antriebs-trommeln
13 und 14 ergibt sich am besten aus F i g. 5,
wobei das Verhältnis"der.
Elemente in diesen beiden Figuren zueinander in F i g. 1 gezeigt ist. Das
Gehäuse 12 (F i g. 2) dient zur drehbaren Lagerung einer Schneckenwelle
18, die ein Antriebsende 20 aufweist und die mit zwei getrennten, jedoch
ähnlichen Schraubengewinde- oder Schneckenbereichen versehen ist, welche sich in
Längsrichtung voneinander in Abstand befinden und mit Schneckenrädern 21 und 22
zusammenwirken (P i g. 5). Die Schneckenräder sind in einer Erweiterung .12
a des Gehäuses 12 auf Wellen 23 und 24 angeordnet, welche in geeigneten Lagern
gelagert sind und in Querrichtung voneinander in Abstand befindliche parallele Achsen
aufweisen, die zur Achse der Schnecke 18 senkrecht sind, so daß die Verzahnung
des Schneckenrades 21 mit dem ersten Gewindebereich der Schnecke im Eingriff steht,
während die Verzahnung des Schnekkenrades 22 mit dem zweiten Gewindebereich der
Schnecke kämmt. Die Schneckenräder 21 und 22 sind auf ihre Wellen durch geeignete
Keile 25 aufgekeilt, so daß bei einer Drehung der Schnecke 18
über
die Schneckenräder 21 und« 22 deren Wellen zur Drehung angetrieben werden.
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Die entgegengesetzten Enden der Wellen 23 und 24 ragen aus
der Gehäuseerweiterung 12a heraus und tragen die in Querrichtung voneinander in
Ab-
stand befindlichen Antriebstrommeln 13 und 14, die auf ihre
Wellen durch Keile 26 - aufgekeilt sind. Geeignete Verschlüsse 12
b und 12 c dichten die Gehäuseerweiterung 12a an den Antriebstrommelwellen
23 und 24 ab.
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Wie aus F i g. 5 ersichtlich ist, wird die Antriebstrommel
14 auf der Welle 24 durch einen,einteiligen Zylinder gebildet, der eine Reihe von
Umfangsrillen 14a bis 14g aufweist. Bei der dargestellten Ausführungsform
sind es sieben Rillen bzw. Nuten, jed ' Och können auch mehr oder weniger
Nuten je nach der Art der Winde und deren Erfordernissen vorgesehen sein.
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Die Antriebstrommel 13 hat einen zusammengesetzten Aufbau und
besteht aus einem Haupttrommelteil 27, der auf die Welle 23 aufgekeilt
ist, wie bei 26 gezeigt, und aus einem überholscheibenteil 28,
der
zum Hauptteil 27 gleichachsig, jedoch auf dem Ende der Welle 23 gesondert
gelagert ist. Diese überholscheibe 28 wird von einem mittigen Kurvenelement
29 getragen, das bei 30 auf das Ende der Welle 23
aufgekeilt
ist, wobei zwischen der Scheibe und der Welle geeignete Kugellager 31 angeordnet
sind. Der Umfang des Kurvenelementes 29 ist mit einer Reihe von ringförmig
in Abstand voneinander befindlichen geneigten Ausnehmungen versehen, welche, wenn
sich die Welle 23 und das Kurveneleinent 29 in der einen Richtung
drehen, eine Verkeilungswirkung einer Reihe von Rollen 32 verursachen, die
zwischen den Kurverieleinentausnehraungen und einer äußeren Laufbahn 33 angeordnet
sind, welch letztere an der Scheibe 28 bei 34 befestigt ist. Wenn die Welle
23
und das Kurvenelement 29 in der entgegengesetzten Richtung gedreht
werden, wird die Verkeilungsberührung aufgehoben und kann sich das Kurvenelement
frei innerhalb der Scheibe 28 drehen. Die Scheibe 28 wird auf der
Welle 23 durch eine Sicherungsmutter 35 gehalten.
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Wie aus F i g. 5 ersichtlich ist, ist die zusammengesetzte
Trommel 13 mit Bezug auf die einteilige Trommel 14 geringfügig nach vom versetzt,
so daß der überholende Scheibenteil 28 sich geringfügig vor dem benachbarten
Ende der Trommel 14 befindet. Die Trommel 13 ist mit einer entsprechenden
Anzahl von Umfangsnuten 13 a bis 13 g versehen, wobei die Nuten
13 a bis 13 f am Umfang des Hauptteils 27 der Trommel vorgesehen
sind, während die Nut 13g am Umfang der überholscheibe 28 ausgebildet
ist.
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Wie sich aus F i g. 2 ergibt, tritt, wenn das Seil
C
auf die Trommeln 13 und 14 aufgewickelt wird, dieses in die Nut 14
a der Trommel 14 ein, von wo aus es zur Nut 13 a der Trommel
13 verläuft usw., bis es die Trommeln über die Nut 13g am Umfang der
überholscheibe 28 verläßt. Wenn das Seil C keine oder eine zu niedrige
Spannung aufweist, gleiten die genuteten Trommeln lediglich innerhalb der Seilwindungen.
Zur Ausübung eine§ Zuges am Seil muß daher eine Reibung zwischen dem Seil und den
Antriebstrommeln bestehen. Bis zu etwa 1800 kg
(4000 lbs), je nach
der Art des verwendeten Seils, besteht keine wesentliche Streckung iin Seil, während
darüber hinaus das Seil eine Streckung erfährt. Unter diesen Bedingungen würde bei
einem gestreckten Seil, wenn dieses in die Trommelnuten 14 a und 13 a eintreten
würde und wenn alle Nuten den gleichen Durchmesser haben würden, zwischen diesem
und den Trommeln eine verringerte Reibung bestehen, was zur Folge haben würde,
daß die An-triebstrommeln sich lediglich frei innerhalb der Seilspulen drehen
würden. Zum Au sgleich für diese Streckung wurde im Rahmen der Erfindung
festgestellt,
daß durch eine Vergrößerung des Laufflächendurchmessers der Nuten 14a und 14b der
Trommel 14 sowie der Nuten 13 a und 13 b der Trommel 13 in
geringem Grade ein Ausgleich für die Streckung des Seiles und für die erforderliche
Reibung erzielt werden kann. Wie in F i g. 4 gezeigt, ist der Laufflächendurchmesser
der Nut 13 a geringfügig größer als der Laufflächendurchmesser der Nut
13 b, der seinerseits geringfügig größer ist als der Laufflächendurchmesser
der Nut 13 c. Die Nuten 13 c bis 13 g
haben gleiche Laufflächendurchmesser.
Der Laufflächendurchmesser der Nut 14 a der Trommel 14 ist gleich dem der
Nut 13 a der Trommel 13, und alle übrigen Nuten haben ein vergleichbares
Verhältnis. Die in F i g. 4 gegebenen Abmessungen sind lediglich beispielsweise
angegeben.
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Zur Erläuterung der Aufgabe der überholscheibe 28 der Trommelanordnung
13 sei erwähnt, daß auf den Hauptnuten der Trommel 13 das Seil
180' umschlingt, während auf der Nut 13 g der Scheibe
28 das Seil 2701 oder drei Viertel der Scheibe umschlingt. Beim Ziehen
oder Aufwickeln hat die überholscheibe 28 keine andere Aufgabe, als wenn
sie ein fester Bestandteil der Haupttrommel 27 wäre, während, wenn die Winde
in umgekehrter Richtung betrieben wird und kein Zug am Seil besteht, das Ausmaß
seines Eingriffs mit der Nut 13 g, wenn die letztere mit dem Hauptteil der
Trommel 27 aus einem Stück bestehen würde, eine Zerspanung der Nutenbegrenzungen
zur Folge haben würde, wenn das Seil die Nut verläßt. Bei der dargestellten Anordnung,
bei welcher die überholscheibe 28 bei der umgekehrten Drehung der Welle
23 unter der Wirkung der Kurvenelement-Kupplungseinrichtung 29 bis
33 im Stillstand bleiben kann, wird jedoch eine relative Bewegung
der Scheibe in bezug auf das Seil verhindert. Mit anderen Worten, es verursacht
das Kurvenelement 29 während des Wickelvorganges eine Verkeilwirkung mittels
der Rollen 32, was zur Folge hat, daß sich die Scheibe 28
mit dem Trommelhauptteil
27 dreht. In der umgekehrten Richtung wird jedoch die Wirkung des Kurvenelementes
aufgehoben, so daß die Scheibe 28 im Stillstand bleiben kann, während sich
der Hauptteil 27 der Trommel in der umgekehrten Richtung dreht.
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Die Speichertrommel 17 wird unter Zwischenschaltung einer Freilaufkupplung
42 durch den gleichen Schneckentrieb angetrieben> welcher die Antriebs-oder Arbeitstrommeln
antreibt.
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Wie aus den F i g. 2 und 3 ersichtlich ist, trägt ein
Kettenrad 53 auf einer Welle 45 der Freilaufkupplung 42 eine Gelenkkette
62 für den Antrieb der Speichertrommel 17. Diese Trommel ist an jedem
Ende durch Zapfen 63 gelagert, die in den Stützen 15
und
16 drehbar angeordnet sind. Die Gelenkkette 62
ist um das Kettenrad
53 auf der Welle 45 und um ein größeres Kettenrad 64 (F i g. 1) gelegt,
das auf der Speichertrommelwelle bzw. auf deren Zapfen befestigt ist. Daher wird
gleichzeitig mit dem Antrieb der Arbeitstrommeln 13 und 14 durch die Schneckenwelle
18 und die zu dieser gehörende Anordnung die Speichertrommel 17 über
die Freilaufkupplung 42 in Drehung versetzt. Das Kettenrad 53 ist dabei mit
einer Einstellkopfschraube (55) versehen.
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Der Aufbau und die Arbeitsweise wurden vorangehend hauptsächlich in
Verbindung mit dem Aufwinde- oder Ziehvorgang der Winde beschrieben. Es ist jedoch
auch wichtig, daß eine Bremseinrichtung zur selbsttätigen Steuerung des Seils beim
Abwickeln von der Speichertrommel vorgesehen ist. Bei der dargestellten Ausführungsforin
der Erfindung geschieht dies dadurch, daß in die Freilaufkupplung 42 eine zweite
Freilaufkupplung eingebaut ist.
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Um das richtige Aufwickelnd des Seils C auf der Speichertrommel
17 während de"r Zufuhr von den rbeitstrommeln 13 und 14 zu erleichtern,
ist eine Wickelsteuervorrichtung 69 vorgesehen. Diese weist zwei in stitlichem
Abstand voneinander angeordnete rme oder Träger 70 und 71 auf, die
zwischen sich zwei Rollen 72 und 73 tragen. Die Arme oder Träger sind
an ihrem einen Ende miteinander verbunden, an welchem sie durch in senkrechtem Abstand
voneinander angeordnete Zapfenlager 74 und 75 am Hauptgehäuse der Winde schwenkbar
gelagert sind, so daß die Träger 70 und 71 in einem Kreisbogen parallel
zur Achse der Lager 74 und 75 schwingen können. Eine dritte Rolle
76 ist drehbar und gleitbar auf einer Querachse 77 angeordnet, die
sich zwischen den Speichertrommel-Tragstützen 15 und 16 erstreckt.
Eine Spannrolle 78 ist drehbar am oberen Ende von zwei voneinander in Abstand
befindlichen Haltern 79
angeordnet, die an ihren unteren Enden zur senkrechten
Bewegung auf einem waagerechten Gelenkzapfen 80 (F i g. 1) angelenkt
sind, -der durch eine Verlängerung 81 geführt ist,. welche an den Gelenkenden
der Winkelsteuerarme oder -träger 70, 71 befestigt ist. Die oberen Enden
der Halter 79 tragen einen Querstift 82, mittels welchem eine Schraubenfeder
83 od. dgl. zwischen den Haltern 79 und einem Verankerungselement
84 angeordnet ist, das an den angelenkten Enden der Arme oder Träger 70, 71
befestigt ist.
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Daher verläuft das Seil C, wenn es die Nut 13
g
der überholscheibe 28 an der Arbeitstrommel 13
verläßt,
unter der ersten Rolle 72, welche durch die Wickelsteuerarme 70, 71
gelagert ist, von dieser nach oben über die Spannrolle 78, dann unter der
äußersten Rolle 73 der Wickelsteuerarme, sodann nach oben und über die gleitbare
Rolle 76 auf der Achse 77 und von dieser auf die Speichertrommel
17. Die Feder 83 hält einen nach oben gerichteten Zug an den Haltern
79 und an der Rolle 78 aufrecht, so daß jede Schlaffheit im Seil selbsttätig
aufgenommen wird. Die Wickelsteuerarme werden durch die Wirkung des Seils beim Aufwickeln
auf die Speichertrommel 17
in eine schwingende Bewegung versetzt, so daß in
den Wickelarmen immer ein Zug am Seil vorhanden ist. Die Länge des Seils von dem
Punkt, an welchem es in die erste Rolle der Winde eintritt, und dem Punkt, an welchem
es die Speichertrommel zu umschließen beginnt, verändert sich nur geringfügig während
einer vollständigen Umschlingung der Trommel, so daß das Seil zwangläufig glatt
auf die Trom-* mel aufgewickelt wird.
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Um die Steuerung des Seils zu erleichtern, ist es zweckmäßig, eine
Seilverzögerungs- oder Bremseinrichtung zwischen den Arbeitstrommeln und der Speichertrommel
anzuordnen. Wie in F i g. 1 gezeigt, kann eine solche Bremseinrichtung aus
einem Block 85 bestehen, der zwischen den beiden Spannhaltern 79 befestigt
ist. Eine Bremsbacke 86 ist gleitbar auf vom Block 85 getragenen Bolzen
87 angeordnet und befindet sich mit seiner freiliegenden Fläche in Ausfluchtung
zur Auflage des über die Rolle 72 laufenden Seils C. Eine Stellschraube
88 dient zur Einstellung der Lage der Bremsbacke 86 mit Bezug auf
den Block 85, um hierdurch seinen Angriff am Seil C zu
regeln.
Daher werden durch die auf die Halter 79
durch die Feder 83 ausgeübte
Spannung die Arme oder Träger nach oben verschwenkt und mit ihnen der Block
85 und die Bremsbacke 86.
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Zur Lagerung der Wickelsteuervorrichtung und Stabilisierung in ihrer
Bewegung sind zwei Rollen 89
vorgesehen, die an Armen90 gelagert sind, welche
an den Außenseiten der Wickelsteuerarme 70 und 71
befestigt sind. Durch
diese Anne sind die Rollen 89
so drehbar gelagert, daß sie rollend gegen die
Unterseite einer Querplatte 91 anliegen, welche zwischen den unteren Enden
der Speichertrommelstützen 15
und 16 an den Rahmengliedem
10 und 11 befestigt ist. Wenn die Wickelsteuervorrichtung von der
einen Seite zur anderen schwingt, ergibt die Anlage der Rollen 89 an der
Querplatte 91 die erforderliche Ab-
stützung für die Wickelsteuervorrichtung.
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Benachbart der Eintrittsnut der Arbeitstrommel 13
ist eine Führungsscheibe
92 auf senkrechten Stützen 93 gelagert, die auf den Rahmengliedern
10
und 11 angeordnet sind, wie der F i g. 1 zu entnehmen ist,
und wenn das Seil in die Vorrichtung eingeführt wird, tritt es in diese Führungsscheibe
92 ein, von wo aus es nach unten um die Nut 14 a der Trommel 14 verläuft,
von dieser -über die Nut 13a der Trommel 13 und zurück zur Nut 14b
der Trommel 14, von dieser zur Nut 13 b der Trommel 13 usw., bis beide
Trommeln vollständig von dem Seil bedeckt sind. Das Seil verläßt die Nut
13 g der überholscheibe 28 und läuft über die Rollen
72, 78, 73 und 76 und wird schließlich auf die Trommel 17 aufgewickelt.
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Wie erwähnt, sind die Laufflächendurchmesser der Anfangsnuten jeder
der Arbeitstrommeln größer als die übrigen Nuten, wobei die Zunahme des Laufflächendurchmessers
dieser Nuten eine Streckung des Seils bewirkt und zu einem außerordentlich starken
Zugvermögen führt, wenn das Seil in die erste Nut 13a der Trommel
13 eintritt.
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Wenn auf das Seil beim Verlassen der Führungsscheibe kein Zug ausgeübt
wird, tritt keine Reibung zwischen dem Seil und den Trommeln auf, wenn das Seil
die Nut nur mit 180' umschlingt. Das Seil springt daher von der
Trommel weg, so daß sich diese frei unter dem Seil drehen kann. Wenn das
Seil eine größere Umschlingung als 1801 um die Nut hat, wie dies bei der
Nut 13 g der Trommel 13 der Fall ist, entsteht Reibung und Verschleiß,
wenn sich die Scheibe unter dem Seil dreht. Aus diesem Grunde ist, wie erwähnt,
diese Nut 13 g gesondert auf der überholscheibe 28 angeordnet, so
daß sie ira Stillstand bleiben kann, wenn -die Drehrichtung der Arbeitstrommeln
umgekehrt ist.
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In Verbindung mit der Wickelsteuervorrichtung ist zu erwähnen, daß
der Wickelkörper der Speicher-trommel 17 mit Nuten versehen sein kann,
damit das Seil zwangläufig gleichmäßig in der ersten Lage aufgewickelt wird, worauf
die schwingende Bewegung der Wickelsteuerstützen 70, 71 unter der Wirkung
des Seils das letztere gleichmäßig auf die Trommel aufwickelt.