XXVI. Gewisse Verbesserungen an Maschinen zu einer neuen umdrehenden oder endlosen Hebel-Wirkung, worauf Heinr. Burnett, Gentleman zu Arundel in Middlesex, sich, in Folge einiger Mittheilungen im Auslande wohnender Fremden, am 19. Hornung 1825 ein Patent ertheilen ließ. Aus dem Repertory of Patent-Inventions. Dec. 1826. S. 327. Mit Abbildungen auf Tab. II. Burnett's, Verbesserungen an Maschinen zu einer neuen umdrehenden oder endlosen Hebel-Wirkung. Meine Verbesserung besteht in einer neuen Anwendung und Verbindung mechanischer Grundsaͤze, die uͤberall benuͤzt werden kann, wo eine umdrehende Bewegung durch Zahn- oder Trieb-Raͤder, oder, wie man es technisch zu nennen pflegt, durch ein Getriebe oder Triebwerk erzeugt werden soll, sey es nun um mechanische Kraft zu gewinnen, und die Geschwindigkeit der Bewegung zu vermindern, oder umgekehrt, kleine Quantitaͤten der Bewegung zu vervielfaͤltigen, und Vermehrung der Geschwindigkeit zu erhalten. Auf diese Weise laͤßt sie sich sowohl bei dem zusammengeseztesten und verwikeltsten Raͤderwerke, als bei dem einfachsten, das man noch benuͤzen kann, anwenden. Eine der Haupteigenschaften meiner Verbesserung ist diese, daß, so zahlreich auch die Raͤder in einer nach meinen Grundsaͤzen eingerichteten Maschine seyn moͤgen, immer durch die ganze Maschine eine Gleichfoͤrmigkeit der Wirkung erhalten wird, die Alles weit uͤbertrifft, was durch die gewoͤhnliche Art Raͤderwerke vorzurichten, erhalten werden kann, und dieß zwar mit verstaͤrkter Kraft und sehr verminderter Reibung, indem jene Bewegung, die gewoͤhnlich ein Reiben ist, hier ein Rollen wird, und nur einzelne Puncte hier auf ein Mahl in Thaͤtigkeit kommen, und diese immer auf jener Linie wirken, welche die Mittelpuncte irgend eines sich drehenden Achsen- oder Zapfen-Paares verbindet. Der Wechsel in der Geschwindigkeit der Bewegung ist gleichfalls sehr vergroͤßert, so daß Wirkungen, welche ehevor große Raͤder mit einer bedeutenden Anzahl von Zaͤhnen forderten, durch meine Verbesserung mit viel kleineren Raͤdern und mit einer geringeren Anzahl von Zaͤhnen hervorgebracht werden koͤnnen, wodurch bei Errichtung der Maschinen viele Kosten erspart werden. Die Art, nach welcher ich diese vorteilhaften Wirkungen hervorbringe, ist folgende. Statt der Triebstoͤke und Raͤder von der gewoͤhnlichen Form und von dem gewoͤhnlichen Baue bediene ich mich Raͤder mit schiefen Zaͤhnen, wie a, c, in Fig. 17. sie zeigt, und statt daß ich diese Zaͤhne in Triebstoͤke oder in andere Raͤder eingreifen lasse, oder diese auf sie wirken lasse, lasse ich sie in spiralfoͤrmige Furchen, nach Art einer Schraube ohne Ende, wirken, oder diese auf sie wirken. Diese Schrauben ohne Ende sind auf die Achsen oder Spindeln geschnitten, welche mit diesen Raͤdern in Beruͤhrung kommen, wie man bei b, d, in der besagten Figur sieht. Nun ist es offenbar, daß, wenn a, ein Triebrad ist, oder ein Rad, an welchem eine Triebkraft angebracht ist, dieses, durch seine Umdrehung, der Achse oder Spindel, b, gleichfalls eine umdrehende Bewegung mittheilt, die dann das auf ihr befestigte Rad, c, umtreibt, welches Rad, c, auf dieselbe Weise, die Spindel, d, in Umtrieb sezen wird. Oder, wenn die Triebkraft statt an, a, an der Achse, d, angebracht waͤre, wird dem Rade, c, eine umdrehende Bewegung mitgetheilt werden, so wie der Achse desselben, b, welche, auf dieselbe Weise, dem Rade, a, eine viel langsamere Bewegung ertheilen wird. Auf diese Weise wird eine Vermehrung an Kraft erhalten, die mit den respectiven Geschwindigkeiten, d und a, in Verhaͤltniß steht. Dieß gilt von allen anderen zu Maschinen noch hinzukommenden Raͤdern und Spindeln. Alls diesem erhellt, daß meine Verbesserung nur aus Raͤdern mit schiefen Zaͤhnen, und aus Schrauben ohne Ende besteht: keine dieser beiden Vorrichtungen ist neu an und fuͤr sich, oder kann von irgend einem Patent-Traͤger in Anspruch genommen werden; ich nehme sie daher einzeln auch gar nicht in Anspruch; allein, in der Verbindung, in welcher ich sie anwende, und welche wesentlich von der gewoͤhnlichen Methode abweicht, und Resultate liefert, die man bisher nicht erhielt, nehme ich sie in Anspruch. Das Rad mit schiefen Zaͤhnen wurde bisher so angewendet, daß es in andere Raͤder oder Triebstoͤke mit aͤhnlichen Zaͤhnen eingreift, und auf diese Weise dieselbe relative Geschwindigkeit der Bewegung, wie in anderen Raͤdern mit gewoͤhnlichen Zaͤhnen, hervorbringt, oder in eine Schraube ohne Ende auf gewoͤhnliche Weise eingreift. Nun ist aber die gewoͤhnliche Anwendung der Schraube ohne Ende diese, daß sie in der Richtung der Tangente (oder beinahe so) gegen das Rad angebracht wird, an welchem sie angewendet wird: dieses Rad mag treiben oder getrieben werden, die Richtung der Kraft, die dadurch erzeugt, oder darauf angewendet wird: faͤllt immer in die Richtung der Laͤnge der Achse, und ist nie die des Halbmessers derselben: daher hat bestaͤndig eine vollkommne Reibung zwischen den Faden der Schraube und den Zaͤhnen der Raͤder Statt, in welche jene eingreifen, und die Reibung ist nicht bloß außerordentlich an diesen Beruͤhrungspuncten, sondern auch auf den Widerstand leistenden Zapfen der Schraube. Obschon also die Schraube ohne Ende ein bequemes und gleichfoͤrmiges Umtriebs-Mittel ist, so kann es doch selten mit Vortheil angewendet werden, außer die Faden derselben laufen sehr weit, oder ein Flugrad kommt derselben mit seinem Momente zu Huͤlfe. Bei meiner Anwendung der Schraube ohne Ende ist die Achse derselben nicht eine Tangente auf das Rad, in welches sie eingreift, sondern sie steht jedes Mahl unter einem rechten Winkel auf die Flaͤche des Rades, oder ist parallel mit der Achse desselben, außer wenn das Getriebe schief ist, (bevel gear), oder wo die Achsen der Bewegung sich unter einander kreuzen; und dann tritt sie nur so weit aus dem Parallelismus, daß sie sich dem nothwendigen Winkel anschmiegt, unter welchem die Bewegung mitgetheilt werden muß. Die Folge dieser Vorrichtung ist, daß die Kraft der Schraube ohne Ende, so wie ich sie anwende, sie mag treiben oder getrieben werden, nicht mehr in der Richtung ihrer Laͤnge, oder Achse angewendet wird, sondern in der Richtung ihres Halbmessers. Sie kann folglich von dem Rade mit derselben Leichtigkeit getrieben werden, mit welcher sie das Rad treibt, (abgesehen von der Verschiedenheit der Hebelkraft ihrer verschiedenen Halbmesser), und wird aus einer Schraube ohne Ende ein Triebstok mit einem einzelnen Blatte, welches aber, insofern es um die ganze Achse laͤuft, nie den Zahn, den es ergriffen hat, ehe verlaͤßt, bis ihre Achse eine ganze Umdrehung gemacht hat, und waͤhrend dieser Zeit stellt sich ein anderer Zahn in Bereitschaft, um von ihr ergriffen werden zu koͤnnen, wodurch die ruhigste und gleichfoͤrmigste staͤtige Bewegung hervorgebracht wird. Abgesehen von diesem lezteren Vortheile, der durch den Umstand entsteht, daß die Achsen des Rades und der Schraube parallel sind, oder wenigstens beinahe parallel; daß nur ein einziger Punct derselben auf ein Mahl in Thaͤtigkeit ist, und zwar gleichfoͤrmig auf der Linie der Mittelpuncte, und daß diese Wirkung in gleichen Zeitraͤumen auf gleichen Raͤumen und in derselben Richtung Statt hat; wird die ganze schiebende Bewegung, die zwischen einem Rade und einer Schraube ohne Ende Statt hat, in eine vollkommen walzende oder rollende Bewegung umgewandelt, wodurch beinahe alle Reibung, die sollst Statt hat, beseitigt wird, und von der Schraube ohne Ende bloß das aͤußere Ansehen ohne irgend eine nachteilige Wirkung derselben mehr uͤbrig bleibt. Da ferner alle Puncte der Beruͤhrung in der Linie der Mittelpuncte seyn muͤssen, die eine Achse mit der anderen verbindet, ohne daß eine Abweichung hiervon moͤglich ist, so folgt, daß diese neue Einrichtung eines Getriebes die hoͤchste Aehnlichkeit mit einer endlosen oder ununterbrochenen Reihe von Hebeln hat, und daß ihre Wirkung mehr gleichfoͤrmig und regelmaͤßig, als an irgend einem anderen bisherigen Triebwerke, ist. Da der Zahn des Rades beinahe auf den Mittelpunct der Achse eingelassen wird, und auf diesen wirkt, oder wenigstens ohne Vergleich dem Mittelpuncte naͤher kommt, als wenn man einen Triebstok anwendete; so laͤßt sich ein großer Unterschied relativer Bewegung von einem Rade auf das aͤndere uͤbertragen, oder von einem Rade auf irgend eine Achse, wie es bei mehreren Raͤdern und Achsen an Uhrwerken und anderen Maschinen nothwendig ist. Durch diese Vorrichtung kann ferner eine große verhaͤltnißmaͤßige Vermehrung an Kraft oder Geschwindigkeit gewonnen werden; folglich taugt dieses Triebwerk auch dort sehr gut, wo eine schnelle und kraftvolle Bewegung erforderlich ist, und hat +die originelle und schaͤzbare Eigenschaft, daß man der Achse jede erforderliche Staͤrke ertheilen kann, ohne ihrer Kraft oder Schnelligkeit zu schaden. Dieß erhellt aus Betrachtung von Fig. 19., wo die aͤußeren Linien, e, e, und, f, f, die Durchschnitte zweier Achsen von sehr verschiedener Groͤße, und folglich auch von verschiedener Staͤrke, darstellen, waͤhrend ihre mechanische Wirkung durchaus aͤhnlich ist. Der Querdurchschnitt ist hier durch jenen Theil der Achse genommen, in welchem die spiralfoͤrmige Furche der Schraube ohne Ende, in die der Zahn eingreift, sich befindet, naͤmlich in g, wie man in beiden Durchschnitten sieht: man wird aber zugleich bemerken, daß, ungeachtet der Verschiedenheit in der Groͤße der beiden Durchschnitte, in beiden Figuren die Beruͤhrungs-Linie dieselbe, i, i, ist: und da die Kreise, welche dieselbe ausdruͤken, von gleichem Durchmesser sind, so folgt, daß die beiden Achsen in dasselbe Rad eingreifen koͤnnen, und daß Kraft und Geschwindigkeit bei beiden gleich seyn kann, obschon ihre Staͤrke verschieden ist, wodurch meine Einrichtung entschiedene Vortheile gewaͤhrt. Denn selbst, wenn der Zahn des Rades beinahe an den Mittelpunct der Achse kommt, was bei den gewoͤhnlichen wie bei den schiefzahnigen Raͤdern und Triebstoͤken beinahe unmoͤglich ist, habe ich, nach meinem Grundsaze, in der Achse immer soviel Staͤrke zu Gebothe, als fuͤr die Arbeit, die sie zu leisten hat, nothwendig ist; alles, was hierbei zu geschehen hat, ist, daß man den aͤußeren Theil der Achse kreisfoͤrmig so wegschneidet oder wegfeilt wie die punctirte Linie bei, h, zeigt, naͤmlich so weit, daß die zwei zunaͤchst stehenden Zaͤhne frei werden, ehe sie in Thaͤtigkeit kommen, wie man in Fig. 20. sieht, wo ein Theil eines Rades mit schiefstehenden Zaͤhnen gezeichnet ist, das in eine Achse mit einer Schraubenfurche ohne Ende eingreift, wie man auch im Durchschnitte in Fig. 19. sieht. Die Puncte oder Linien dieser Achse, in welche der Zahn des Rades greift, muͤssen auf folgende Weise berechnet werden. Nachdem die Kraft und Geschwindigkeit, die man zu erlangen wuͤnscht, bestimmt wurde, und auch die Mittel aufgefunden wurden, durch welche man zu derselben gelangen kann, wird die Achse hinlaͤnglich dik gemacht, um jene Staͤrke zu gewaͤhren, die sie zum Widerstande der Last, welche sie tragen muß, braucht. Dann muß die Entfernung des Beruͤhrungs-Punctes oder der Beruͤhrungs-Linie von dem Mittelpuncte der Achse bestimmt werden, und diese kann nach Belieben angenommen werden: nur darf der Zahn, der auf dieselbe wirken soll, nicht so lang seyn, daß sie dadurch geschwaͤcht wuͤrde; wo jedoch eine groͤßere Laͤnge, als gewoͤhnlich nothwendig ist, kann der Zahn am Grunde zugerundet, oder auch so, wie in Fig. 20., gestaltet seyn. Der Winkel, welchen die Zaͤhne des Rades mit der Achse desselben bilden, sollte etwas stumpf seyn, wenn das Rad getrieben wird, und etwas spizig, wenn das Rad treibt; diese Abwechselung in den Winkeln hat auf die Kraft des Triebwerkes keinen Einfluß, indem dasselbe immer im Verhaͤltnisse zu den Durchmessern der respectiven in einander wirkenden Beruͤhrungs-Linien ist, und die Zahl der Zaͤhne dadurch nicht leidet. Um die Groͤße des Rades zu bestimmen, muß man nicht vergessen, daß die Achse mit ihrer spiralfoͤrmigen Furche, wie oben bemerkt wurde, fuͤr jeden Zahn des Rades, mit welchem sie in Beruͤhrung kommt, eine ganze Umdrehung macht; folglich muß das Rad so viele Zaͤhne bekommen, als die Achse der Schraube ohne Ende Umdrehungen machen muß, waͤhrend das Rad sich ein Mahl dreht, und der Zwischenraum zwischen zwei und zwei Zaͤhnen auf dem Rade muß drei Mahl so groß seyn, als der Durchmesser der Beruͤhrungs-Linie, oder des Umkreises der Achse. Wenn daher diese Beruͤhrungs-Linie, wie oben gesagt wurde, vorlaͤufig bestimmt ist, so ergibt sich hieraus die Groͤße des Rades, in welches die Schraube ohne Ende eingreifen, und welches sich mit irgend einer bestimmten Geschwindigkeit bewegen soll, indem man dann nur den Durchmesser der Beruͤhrungs-Linie mit drei, und dieses Product mit der Zahl der Zaͤhne oder der Umdrehungen zu multipliciren braucht, um die Laͤnge oder den Umfang der Beruͤhrungs-Linie des gesuchten Rades zu erhalten. Oder, wenn, im Gegentheile, die Groͤße und die Zahl der Zaͤhne des großen Rades gegeben ist, so muß die Beruͤhrungs-Linie der Schraube ohne Ende ein Drittel der Entfernung zwischen zwei und zwei Zaͤhnen, von ihrem Mittelpuncte an gerechnet seyn. Bei dem Baue meiner Raͤder ist es offenbar, daß der Winkel, welchen die Zaͤhne mit der Achse des Rades bilden, abgeaͤndert werden kann, ohne daß die Zahl der Zaͤhne abgeaͤndert werden muß; in diesem Falle muß aber die Breite der Vorderflaͤche oder des Umfanges geaͤndert werden, indem in jedem Falle die Neigung der Zaͤhne so vorgerichtet seyn muß, daß Linien, die parallel mit der Achse des Rades und gegen einander gezogen werden, die Central-Linien zweier neben einander stehenden Zaͤhne an ihren entgegengesezten Enden beruͤhren oder verbinden, indem eine solche Linie parallel mit der Achse des Rades ist, wie in Fig. 17., und zugleich das untere Ende des Zahnes, m, und das obere Ende des Zahnes, n, beruͤhrt; die Absicht hiervon ist, daß, sobald ein Zahn durch die Spiral-Furche in der Achse der Schraube ohne Ende durch und auf dem Puncte ist, aus derselben auszutreten, der darauf folgende Zahn bereit steht in dieselbe einzutreten, und in sie einzugreifen. Die spiralfoͤrmige Furche an der Achse der Schraube ohne Ende muß fuͤr jeden Fall von correspondirender Laͤnge mit der Breite des Rades seyn, in welches dieselbe einzugreifen hat, und wenn diese Achse fuͤr jeden Jahn des Rades sich ein Mahl zu drehen hat, so muß diese Furche genau ein Mahl um die Achse ganz herumlaufen. Wenn aber die Achse zwei oder mehrere Mahle fuͤr jeden Zahn des Rades sich umdrehen muß, so muß diese Furche zwei oder mehrere Mahle um die Achse laufen. Leztere Vorrichtung empfehle ich aber nicht, indem, wenn man etwas Geschwindigkeit mehr erhalten will, es immer besser ist, die Groͤße und Zahl der Zaͤhne an dem Triebrade zu vermehren, und, wenn die Achse der Schraube ohne Ende sich langsamer bewegen soll, ist es besser sie waͤhrend einer Umdrehung mit zwei oder mehreren Zaͤhnen eingreifen zu lassen. Die Kruͤmmung, welche man der spiralfoͤrmigen Furche auf der Achse der Schraube zu geben hat, laͤßt sich dadurch bestimmen, daß man die Kante des Rades mit einem Streifen duͤnnen Papieres bedekt, und die Abdachung eines Zahnes auf demselben zeichnet, wo dann die Ausdehnung dieses Zahnes abgeschnitten, und um die Achse der Schraube geschlagen werden kann. Dieß gibt die Form der Spiral-Linie, die man zeichnen und einschneiden kann. Diese Methode ist jedoch nur eine Annaͤherung. Ich empfehle diese Furche in einer regelmaͤßigen und gehoͤrigen Maschine zum Schrauben-Schneiden einzuschneiden: eine Arbeit, die zu bekannt ist, als daß sie hier beschrieben zu werden brauchte: nur muß ich bemerken, daß die Feinheit und Guͤte meines Raͤderwerkes, so wie eines jeden Raͤderwerkes uͤberhaupt, von der Genauigkeit abhaͤngt, mit welcher die Zaͤhne und die Schraubenfurchen geschnitten und vollendet sind. Ich muß ferner hier noch im Allgemeinen bemerken, daß, da bei diesem Raͤderwerke ein Seitendruk auf die verschiedenen Achsen oder Spindeln Statt hat, die Reibung der Zapfen dadurch bedeutend vermindert werden kann, vorzuͤglich an kleinen und leichten Maschinen, daß man sie um Central-Puncte laufen laͤßt, statt daß man sich der Zapfen mit Schultern bedient, die in Loͤchern sich drehen, indem auf diese Weise viel kleinere Bewegungs-Flaͤchen mit einander in Beruͤhrung kommen. Bisher war bloß von Triebwerken die Rede, in welchen die verschiedenen Achsen und Spindeln parallel mit einander sind; dieselbe Vorrichtung laͤßt sich indessen auch anwenden, wo dieß nicht der Fall ist, oder bei den sogenannten schiefen Getrieben (bevel gears). Der einzige Unterschied in diesem Falle ist, daß, statt daß die Raͤder und Achsen wahre Cylinder sind, was sie bei parallelen Achsen allzeit seyn muͤssen, sowohl die Raͤder als die Achsen in gleichem Maße kegelfoͤrmig seyn muͤssen, und in demselben Verhaͤltnisse, wie bei den gewoͤhnlichen schiefen Getrieben, deren Einrichtung und Regeln bekannt sind. Was hinsichtlich der Bildung des schiefen Zahnes auf walzenfoͤrmigen Raͤdern gesagt wurde, gilt auch von Anlage derselben auf kegelfoͤrmigen Raͤdern, und die spiralfoͤrmige Furche muß auf dem kegelfoͤrmigen Theile der Achse eingeschnitten seyn. Es laͤßt sich aber eine rechtwinkelige Bewegung auch mittelst eines geraden Rades (contrate-or face wheel) mit schiefen Zaͤhnen hervorbringen, die in eine Achse eingreifen, die in derselben Flaͤche mit dem Rade liegt: in diesem Falle wird die Kegelform durch die beiden Halbmesser des Rades bestimmt, welches getrieben werden soll, und zwar so, daß der kleinste Durchmesser jenes Theiles der Achse, in welchen die spiralfoͤrmige Furche geschnitten werden soll, in demselben Verhaͤltnisse zu dem Durchmesser des Kreises steht, der von der inneren Seite der Zaͤhne gebildet wird, in welchem der groͤßte Durchmesser des Zapfens zu dem Durchmesser der Außenseite der Zaͤhne steht. Ein großer Vortheil bei meiner oben beschriebenen Einrichtung ist der, daß die Maschinen dadurch hoͤchst einfach werden, und folglich die Reibung sehr vermindert wird; denn, da jeder Zahn in dem Rade eine ganze Umdrehung der Achse der Schraube hervorbringt, so werden dadurch viele Raͤder erspart. Denn, wenn z.B. ein gewoͤhnliches Rad 100 Zaͤhne hat, und in einen Triebstok von 10 Blaͤttern eingreift, so laͤßt sich dieselbe Kraft oder Geschwindigkeit an meinem verbesserten Raͤderwerke durch ein Rad mit zehn Zaͤhnen erhalten, das in eine Spiral-Furche oder Schraube ohne Ende auf einer Spindel eingreift. Als Beispiel mag Fig. 17. dienen, wo der Regulator einer Pendel-Uhr von der Seite dargestellt ist: Fig. 18. zeigt ihn im Aufrisse. Er kann Stunden, Minuten und Secunden zeigen, und wird ein ganzes Jahr bei einmahligen Aufziehen und einem Gewichte von einigen Pfunden gehen. Mein Triebwerk erlaubt so verschiedene Kraft und Geschwindigkeit, daß, wenn auch die Raͤder groß sind und viele Zaͤhne enthalten, sie auch sehr klein und nur mit einem Zahne versehen, angewendet werden koͤnnen, so daß, wenn die Schrauben-Achse ein Mahl, wie eine Schraube, um das cylindrische Rad herumlaͤuft, dieses in die Schrauben-Furche einer anderen walzenfoͤrmigen oder kegelfoͤrmigen Achse eingreifen, und so jedes seine Umdrehung in derselben Zeit machen kann. Ich nehme nicht das Rad mit den schiefen Zaͤhnen, oder die Schraube einzeln als mein Patent-Recht in Anspruch, sondern die oben beschriebene Verbindung derselben, nach welcher die Kraft der Schraube in der Richtung des Halbmessers, statt in jener der Achse, wirkt, wodurch ich im Stande bin, meine Kraft naͤher an dem Mittelpunkte der Achse, als bei jedem anderen Raͤderwerke moͤglich ist, anzubringen, und dadurch groͤßere Kraft und groͤßere Geschwindigkeit mit viel geringerer Reibung zu erzeugen, indem die bisherige reibende Bewegung zur walzenden oder rollenden wird, und nur ein Punct in dem Rade oder in der Walze auf ein Mahl in Thaͤtigkeit ist, und dieß zwar in der Linie der Mittelpuncte, wodurch, zugleich mit der Moͤglichkeit meiner Schraubenspindel Staͤrke zu geben, ich ein ganz neues System von Triebwerk hervorbringe, das weniger Raum, weniger Material, weniger Schwere fordert, als jedes andere bisher bekannte.