Arbeitsmesser zur directen Anbringung an Treibriemen; von F. v. Hefner-Alteneck. Mit Abbildungen. v. Hefner-Alteneck's Arbeitsmesser. Im J. 1872 zeigte und erklärte ich in einer Sitzung des Vereines zur Beförderung des Gewerbefleiſses (Berlin) einen Arbeitsmesser, welcher sich an jedem Treibriemen anbringen läſst, um die durch den Riemen übertragene Arbeit in jedem Augenblick zu bestimmen. Seitdem wurde derselbe vielfach bei ausgedehnten Versuchen verwendet und auch in englischen, amerikanischen und deutschen Zeitschriften wiederholt erwähnt oder beschrieben, jedoch in veränderten Formen und mit Zuthaten, welche seine Einfachheit und allgemeine Verwendbarkeit verringern (vgl. 1880 237 * 434). Ich will darum denselben nochmals beschreiben und zwar zunächst in seiner älteren einfachsten und dann in derjenigen bisher noch nicht veröffentlichten Form, in welcher er seit mehreren Jahren bei der Firma Siemens und Halske zur Messung des Kraftverbrauches der dynamo-elektrischen Maschinen fast täglich benutzt wird. Fig. 1., Bd. 241, S. 254 Der ältere Apparat und die Art seiner Anbringung an einem Treibriemen ist in Fig. 1 schematisch dargestellt. Er besteht aus zwei fest mit einander verbundenen Rollen R1 und R2, zwischen welchen die beiden zwischen den Riemenscheiben N1 und N2 liegenden Riementheile, der ziehende und der gezogene, hindurchgeführt sind, wobei dieselben einander nahe gebracht werden. An einem Holzgestell o. dgl. ist der Arbeitsmesser derart befestigt, daſs die Rollen R1 und R2 und die beiden Riementheile eine zur Verbindungslinie der beiden Scheibenmitten o1, o2 genau symmetrische Figur bilden. Das Rollenpaar ist nach beiden Seiten hin senkrecht zu dieser Verbindungslinie um ein geringes beweglich. Sein Hub ist durch Anschläge begrenzt und seine genaue Mittellage durch eine Marke bezeichnet. In der Ruhe nimmt in Folge der gleichmäſsigen Spannung der beiden Riementheile das Rollenpaar seine Mittelstellung ein. Wird jedoch durch den Riemen eine Kraft übertragen, so weicht durch die stärkere Spannung des ziehenden Riementheiles das Rollenpaar in der Richtung nach diesem Theile hin aus. Es ist dann, wie leicht einzusehen ist, diejenige Kraft (Q), welche nöthig wird, um das Rollenpaar wieder in die mit der Marke bezeichnete Mittelstellung zurückzubringen, proportional der Differenz der Riemenspannung, d.h. der im gleichen Momente übertragenen Kraft. Dieselbe wird gemessen durch eine genau tarirte Feder g, welche mittels der Schraube v so weit gespannt wird, daſs sie das Rollenpaar wieder zum Einspielen auf die Marke bringt. An dem Grade ihrer Verlängerung, welcher an der Scale S abgelesen wird, läſst sich die zu messende Kraft erkennen. Mittels der nämlichen Feder wird auch das Eigengewicht des Rollenpaares vor Beginn der Messung tarirt. Die Kraft Q, welche die Feder anzeigt, dividirt durch die Summe der Sinus derjenigen beiden Winkel, welche die zu beiden Seiten einer Rolle liegenden Riementheile mit der Mittellinie o1 o2 bildet, ist gleich der Differenz der Riemenspannung, d.h. der übertragenen Arbeitskraft P, oder, was dasselbe ist: P=\frac{2\,c\,d\,Q}{d\,(b-a)+c\,(f-e)}, wobei a bis f aus der Fig. 1 erkenntliche Längen, darunter a, b, e und f senkrecht zur Mittellinie gemessen, c und d beliebig lang gewählt sind. Obwohl diese Längen nach einer damals von mir näher angegebenen Methode leicht zu messen sind, so ist doch von der Genauigkeit ihrer Bestimmung, sowie von der Richtigkeit der Aufstellung des Instrumentes der Werth der schlieſslichen Messung abhängig und darum können diese Arbeiten nicht Jedermann übertragen werden. Auch ist für jede veränderte Aufstellung des Instrumentes die Constante desselben neu zu berechnen. Fig. 2., Bd. 241, S. 255 Das neuere Instrument ist von diesem Uebelstande frei, indem es eine directe Ablesung der Riemenspannungsdifferenz ermöglicht und seine Aufstellung oder Anbringungsweise an dem Riemen keinen Einfluſs auf die Genauigkeit der Messung hat. Dasselbe ist in Fig. 2 der besseren Deutlichkeit wegen schematisch, in Fig. 3 im Aufrisse und in Fig. 4 im Grundrisse dargestellt. Es hat im Ganzen sieben Rollen mit parallel zu einander liegenden Achsen; sechs derselben (Rolle 1 bis 6, Fig. 2) sind in einem eisernen Rahmengestell fest mit einander verbunden. Die letzte in der Mitte des Systemes liegende Rolle 7 ist in einem um die Achse der Rolle 5 beweglichen Rahmen r gelagert, so daſs sie aus ihrer Mittelstellung nach beiden Seiten hin etwas ausweichen kann. Das Instrument wird auf einen Treibriemen an beliebiger Stelle zwischen den Riemenscheiben derart aufgebracht, daſs die Feder g auf die Seite des stärker gespannten Riemens zu stehen kommt und beide Riementheile das Instrument durchlaufen, wie aus Fig. 2 erkenntlich ist. Es gehen dabei die beiden Riementheile zu beiden Seiten jeder der Rollen 5, 7 und 6 so vorbei, daſs sie, nachdem sie durch die Rollen 1 und 2 bezieh. 3 und 4 einander genähert waren, durch die in der Mitte liegende Rolle 7 wieder nach auſsen gedrückt werden, wobei sie innerhalb des Instrumentes eine genau symmetrische Figur zur Mittellinie bilden. Die zwei kleineren Rollen 5 und 6 haben den Zweck, die Winkel dieser Figur stets gleich zu halten, auch wenn Riemen von verschiedener Dicke in Anwendung kommen. Die Winkel, unter welchen die Riementheile von auſsen her in das Instrument eintreten, können beliebig verschieden sein, da sie für die Messung nicht in Betracht kommen. Fig. 3., Bd. 241, S. 256 Fig. 4., Bd. 241, S. 256 Durch das Gegengewicht p, welches an einem besonderen doppelarmigen Hebel befestigt und durch eine kleine Zugstange mit dem Rahmen r verbunden ist, wird das Gewicht der Rolle und des Rahmens ausgeglichen, und zwar bei jeder Neigung des Apparates. Die Marke m, auf welche der Hebel des Gegengewichtes einspielt, bezeichnet die genaue Mittellage der Rolle 7. Wie bei dem vorher beschriebenen Apparate es bezüglich des Rollenpaares der Fall war, so ist hier die Kraft, mit der die Rolle 7 ihre Mittelstellung zu verlassen sucht, der zu messenden Differenz der Riemenspannungen proportional. Die Constante des Instrumentes ist aber unabhängig von den übrigen Verhältnissen der Riemenübertragung und für jede Lage des Instrumentes zwischen den beiden Riemenscheiben die nämliche. Die Feder g, welche durch die Schraube v so weit gespannt wird, daſs die Rolle stets in ihrer durch die Marke m bezeichneten Mittelstellung einspielt, und deren Verlängerung an der Scale S abgelesen wird, kann daher ein- für allemal tarirt werden. Bei den bisher gefertigten Instrumenten entspricht 1mm der Scale 1k Riemenspannungsdifferenz. Damit allzu heftige Schwankungen der Rolle 7 die Einstellung auf die Marke m nicht erschweren, ist zur Dämpfung derselben eine kleine Pumpe L angebracht, deren Stiefel mit Wasser gefüllt wird. Dieselbe kann nach der anderen Seite verlegt werden, wenn der Arbeitsmesser in umgekehrter Stellung entsprechend einer anderen Lage des ziehenden Riementheiles benutzt wird. Der Arbeitsmesser braucht nur in so fern irgendwie befestigt zu werden, daſs er nicht durch Umkippen den Riemen zum Ablaufen von den Scheiben bringt. Am bequemsten geschieht dies an einem Gestelle mit zwei parallel neben einander stehenden Balken mittels eines zwischen den beiden Balken hindurchgehenden Schraubenbolzens, der den Arbeitsmesser in beliebiger Höhe befestigt. Bei langsam gehenden Riemen und wenn die Messung nicht längere Zeit fortgesetzt werden soll, kann man den Arbeitsmesser auch auf irgend einer Unterstützung einfach mit der Hand festhalten und ihn so auch auf ausrückbaren Riemen anwenden. Um den Apparat auf einen Riemen bringen zu können, ohne diesen auftrennen zu müssen, ist die eine Seitenplatte leicht abnehmbar gemacht. Erwähnt sei, daſs die Riemenenden zusammengenäht sein müssen, da Riemenschnallen o. dgl. schlecht durch den Apparat gehen würden. Ist der Arbeitsmesser aufgebracht und der Riemen im Gange, so braucht man nur die Schraube v so lange zu drehen, bis der Zeiger auf die Marke m einspielt, und dann an der Scale S die Riemenspannungsdifferenz in Kilogramm abzulesen. Um die übertragene Arbeit zu erhalten, multiplicirt man diese Zahl mit der auf gewöhnliche Art bestimmten Umfangsgeschwindigkeit der getriebenen oder der treibenden Scheibe, je nachdem man die Arbeit mit oder ohne den durch die Gleitung des Riemens verursachten Verlust messen will. Ebenso einfach, wie der Gebrauch, ist auch die Prüfung des Instrumentes auf seine Richtigkeit. Um diese auszuführen, stellt man zunächst mittels der Schraube v den Zeiger der Feder auf den Nullpunkt der Scale S ein und überzeugt sich, indem man dabei durch fortgesetztes Klopfen mit einem Holzhammer die kleinen Reibungswiderstände des Instrumentes löst (was bei dem Gebrauche ohnedem auftretende Erschütterungen von selbst thun), ob gleichzeitig, und zwar bei jeder Neigung des Instrumentes, der andere Zeiger auf die Marke m genau einspielt. Ist dies nicht der Fall, so berichtigt man es durch Verschieben des Zeigers an der Feder (nöthigenfalls auch des Laufgewichtes p). Alsdann bringt man das Instrument in eine ungefähr senkrechte Lage und zieht zwei Schnüre oder dünne Riemenstücke durch dasselbe, ebenso wie beim Gebrauche die beiden Riementheile das Instrument durchlaufen würden. Die Schnüre werden oberhalb des Instrumentes an der Decke oder sonstwo befestigt und an ihren unteren Enden mit verschiedenen Gewichten belastet, und zwar diejenige Schnur, welche entsprechend dem stärker gespannten Riemen auf der Seite der Feder liegt, mit dem schwereren Gewichte. Der Zeiger der Scale S muſs dann stets, wenn gleichzeitig der andere Zeiger, durch Drehen der Schraube v und leises Klopfen am Apparate, auf die Marke m zum Einspielen gebracht ist, die Differenz der beiden Gewichte in Kilogramm anzeigen. Findet man hierin keine Uebereinstimmung mehr (was aber nur durch Abnutzungen nach jahrelangem Gebrauche entstehen kann), so muſs durch den Mechaniker Abhilfe geschaffen oder der gefundene Fehler bei späteren Messungen in Rechnung gebracht werden. Zu aller Sicherheit wurde auch bei Siemens und Halske der vorbeschriebene Arbeitsmesser direct auf die Richtigkeit seiner wirklichen Angaben geprüft, indem er zur Bestimmung der Reibungsarbeit eines Prony'schen Zaumes, welche gleichzeitig an diesem selbst gemessen wurde, benutzt war. Es ergab sich dabei nicht nur volle Uebereinstimmung, sondern auch feinere Anzeige bei ersterem. Dieses gute Ergebniſs ist dadurch erklärlich, daſs die im Arbeitsmesser selbst zu überwindenden Widerstände gering und vor Allem so vertheilt sind, daſs sie ohne jeden merklichen Einfluſs auf die Messung bleiben, was bei den anderen Dynamometern, die so zu sagen selbst Kraft brauchende Maschinen sind, oft nicht entfernt der Fall ist. Ein Arbeitsmesser, wie er in Fig. 3 und 4 etwa in 0,1 n. Gr. dargestellt ist, wird zu Messungen von bis zu 12e benutzt, allerdings bei der hohen Riemengeschwindigkeit von etwa 8m in der Secunde. Einer Verstärkung der Feder oder einer noch viel gröſseren Ausführung des Apparates steht aber nichts im Wege. (Aus der Elektrotechnischen Zeitschrift, 1881 S. 229.)