Haspel
Die Erfindung betrifft eine Haspel für biegsame, langgestreckte Gegenstände, wie z. B. elektrische Leiter, Drähte oder Leitungen für flüssige oder gasförmige Medien.
Bekannte Haspel zum Auf- und Abwickeln von elektrischen Leitern oder Strömungsmittelleitungen benutzen Anordnungen, die relativ zueinander bewegliche, aneinander angrenzende Teile umfassen, wie z. B. Schleifringe und Bürsten für elektrische Stromkreise und drehbare Dichtungen für Strömungsmittelleitungen, um eine Verbindung zu einem stationären Anschlussstück zu schaffen, das zur Verbindung einer elektrischen Stromversorgung oder eines unter Druck stehenden Strömungsmittels mit dem Teil des Leiters oder der Leitung dient, das auf die Haspel aufgewickelt ist. Solche Anordnungen erfüllen jedoch nicht alle Wünsche, weil die beweglichen Teile der Abnützung unterworfen sind und im Falle von Schleifringen und Bürsten elektrische Lichtbögen hervorrufen können, die in manchen Umgebungen zu Unfällen führen können.
Bei Strömungsmittelleitungen treten statt dessen häufig Verluste an Strömungsmitteln auf, was bei bestimmten Arten von Strömungsmitteln ebenfalls gefährlich sein kann.
Bei anderen bekannten Anordnungen, die elektrische Leiter oder Strömungsmittelleitungen betreffen, wurden Schleifringe und Bürsten bzw. drehbare Dichtungen weggelassen, jedoch wurde dafür in Kauf genommen, dass die Leiter oder Leitungen jedesmal von der elektrischen Quelle oder der Strömungsmittelquelle abgetrennt werden müssen, wenn sie auf- oder abge- wickelt werden sollen.
Die vorliegende Erfindung bezweckt eine verbesserte Haspel für biegsame, langgestreckte Gegenstände mit zwei Enden zu schaffen, von denen das eine an der Haspel fest und das andere von der Haspel abziehbar ist, wobei eine durchgehende Verbindung zwischen dem abziehbaren Ende und dem festen Ende des langgestreckten Gegenstandes besteht.
Sie ist dadurch gekennzeichnet, dass der langgestreckte Gegenstand in zwei Abschnitte unterteilt ist, von denen ein gespeicherter Abschnitt bestimmter Länge zwischen dem festen Ende und einer Zwischenstelle auf einem feststehenden Teil der Haspel aufgewickelt ist, während ein abziehbarer Abschnitt zwischen der Zwischenstelle und dem abziehbaren Ende auf einem umlaufenden Teil der Haspel aufgewickelt ist, wobei der langgestreckte Gegenstand an dieser Zwischenstelle an dem umlaufenden Teil der Haspel so befestigt ist, dass bei einer Bewegung des abziehbaren Endes des langgestreckten Gegenstandes eine entsprechende Bewegung des umlaufenden Teils der Haspel die Windungsanordnung des gespeicherten Abschnittes des langgestreckten Gegenstandes ändert, ohne die Länge dieses gespeicherten Abschnittes zu ändern.
Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen und zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Haspel nach der Erfindung, teilweise in perspektivischer Ansicht, teilweise im Schnitt;
Fig. 2 bis Fig. 6 vergrösserte Querschnitte durch die in Fig. 1 gezeigte Haspel;
Fig. 7 bis Fig. 10 Querschnitte durch ein anderes Ausführungsbeispiel einer Haspel;
Fig. 11 und Fig. 12 explodierte perspektivische Ansichten der in den Fig. 7 bis 10 gezeigten Haspel;
Fig. 13 eine explodierte perspektivische Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Haspel;
Fig. 14 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Haspel;
Fig. 15 eine Abwandlung der Haspel nach Fig. 14, die aufwickelbares langgestrecktes Material mit kreisförmigem Querschnitt benützt, das mit gespeichertem, langgestrecktem Material mit flachem oder rechteckigem Querschnitt gekoppelt ist und eine Massnahme zur Verringerung des Gesamtdurchmessers der Anordnung darstellt;
Fig. 16 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Haspel mit stationären und drehbaren Trommelabschnitten, die nebeneinander auf einer konzentrischen Achse angeordnet sind, und
Fig. 17 eine Abwandlung der Haspel nach Fig. 16.
In Fig. 1 ist eine grundlegende Haspel 1 gezeigt, die die Merkmale der vorliegenden Erfindung aufweist. Die Haspel 1 umfasst ein zentrales, stationäres Speicherglied in Form eines Wickeldornes 3, der die Form eines Rohres haben kann und der einen Schlitz 5 aufweist, durch den das innere, stationäre Ende 7a eines flachen, biegsamen, langgestreckten Gliedes, das als flache, zwei Drähte aufweisende Stegleitung 7 dargestellt ist, hindurchgesteckt ist. Die Stegleitung 7 kann, wie gezeigt, aus dem Wickeldorn 3 durch dessen offenes Ende herausgeführt oder auf andere Weise angeschlossen sein.
Die Stegleitung kann an einem Ende mit einem üblichen, nicht dargestellten Zweipolstecker oder einer üblichen Steckbuchse versehen sein. Die Stegleitung 7 ist in Form eines ersten Wicklungsabschnittes 7b um den Wickeldorn 3 gewickelt und erstreckt sich durch einen nicht gezeigten, geeigneten Schlitz in der inneren Umfangsfläche eines Traggliedes oder einer Trommel 9, die so angebracht ist, dass sie sich in bezug auf den stationären Wickeldorn 3 drehen kann. Die Stegleitung 7 ist dann in Form eines zweiten Wicklungsabschnittes auf die Trommel 9 aufgewickelt. Um die radial konzentrische Anordnung nach der Abbildung zu erreichen, sind die Windungen des ersten Wicklungsabschnittes 7b zuerst in einer Richtung gewickelt, die derjenigen des zweiten Wicklungsabschnittes 7d entgegengesetzt ist.
Wenn bei dieser Anordnung am freien Ende 7e der Stegleitung 7 gezogen wird, so wird die Trommel 9 in der Ansicht nach Fig. 1, wie durch den Pfeil angedeutet, entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht. Die Drehung der Trommel 9 entgegen dem Uhrzeigersinn bewirkt ausser dem Abwickeln der Stegleitung von der Trommel, dass auch der erste Wicklungsabschnitt 7b abgewickelt wird. Wenn der erste Wicklungsabschnitt 7b abgewickelt wird, möchte er sich im Speicherhohlraum 3 ausdehnen, der zwischen der inneren Umfangsfläche der Trommel 9 und dem Wikkeldorn 3 vorhanden ist. Wie ersichtlich, ist der Speicherhohlraum 3 a nur teilweise durch die Windungen des ersten Wicklungsabschnittes 7b gefüllt, wenn dieser Abschnitt ganz aufgewickelt ist.
Gemäss einem Merkmal der Erfindung kann die Trommel 9 genügend Windungen des abziehbaren Teiles der Leitung aufnehmen, um die Windungen des ersten Wicklungsabschnittes 7b in entgegengesetzter Richtung wieder vollständig aufzuwikkeln. Nach dem Aufwickeln der Leitungswindungen des ersten Wicklungsabschnittes in der entgegengesetzten Richtung ist dann die ganze Länge der auf der Trommel 9 vorhandenen Leitung ausgegeben worden.
Einzelheiten dieses Vorganges bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung sind in den Fig. 2 bis 6 dargestellt, die unterschiedliche Beziehungen zwischen dem ersten und dem zweiten Wicklungsabschnitt des langgestreckten Gliedes zeigen. Die Fig. 2 bis 6 stellen Querschnitte einer Vorrichtung nach Fig. 1 dar, in denen die Stegleitung 7 als einfacher Strich dargestellt ist.
Die Stegleitung 7 steht stellvertretend für irgendwelche langgestreckten Glieder, die in der dargestellten Weise auf- und abgewickelt werden und geeignete Verbindungen für beliebige Zwecke, einschliesslich der Übertra- gung von elektrischer Energie, Gasen oder Flüssigkeiten, zwischen einem beweglichen freien Ende 7e und einem stationären Ende 7a herstellen. Die besondere Form des zweiten Wicklungsabschnittes rührt von der Verwendung eines langgestreckten Gliedes 7 her, das etwa die Elastizität einer Uhrwerksfeder hat. Die jeweiligen Durchmesser sind zu Zwecken der besseren Erläuterung sehr übertrieben dargestellt.
Gemäss Fig. 2 ist das langgestreckte Glied 7 vollständig auf der drehbaren Trommel 9 aufgewickelt. Die Trommel 9 ist konzentrisch zu dem als Speicherglied dienenden Wickeldorn 3 angeordnet und hat einen Schlitz 9a, der in Verbindung mit dem Speicherhohlraum 3a steht, der zwischen der inneren Umfangsfläche der Trommel 9 und dem Wickeldorn 3 liegt. Das innere Ende des zweiten, auf der Trommel 9 angeordneten Wicklungsabschnittes der Stegleitung 7 ist durch den Schlitz 9a hindurchgeführt und in Form eines Wicklungsabschnittes 7b auf den Wickeldorn 3 in einer Richtung aufgewickelt, die der Wicklungsrichtung des Abschnittes 7d entgegengesetzt ist. Das innere Ende 7a der Stegleitung 7 ist durch den Schlitz 5 des Wickeldornes 3 hindurchgeführt, wonach dem Ende eine halbe Drehung erteilt und das Ende, wie gezeigt, durch das offene Ende des Wickeldornes herausgeführt worden ist.
Das innere Ende desjenigen Teiles der Stegleitung, das den zweiten Wicklungsabschnitt 7d darstellt, kann, obwohl es nicht gezeigt ist, an der äusseren Umfangsfläche der Trommel 9 an einem Punkt in der Nähe des Schlitzes 9a zur Verhinderung von Bewegungen befestigt sein. Zur Vereinfachung der Zeichnung und Beschreibung zeigen die Fig. 2 bis 6 drei Windungen der Stegleitung, die den ersten Wicklungsabschnitt 7b darstellen, und sechs Windungen der Stegleitung, die den zweiten Wicklungsabschnitt 7d darstellen.
Die Fig. 3 und 4 zeigen die Haspel in Stellungen, in denen jeweils eine Windung und zwei Windungen der Stegleitung von der Trommel 9 abgewickelt sind. Demgemäss ist von dem ersten Wicklungsabschnitt 7b in Fig. 3 eine Windung abgewickelt, während in Fig. 4 zwei Windungen abgewickelt sind. Diese Figuren zeigen jeweils die ungefähren Anordnungen des Teiles der Stegleitung, das den ersten Wicklungsabschnitt bildet und etwa die Federeigenschaften einer Uhrwerksfeder in den verschiedenen Stufen ihres Ablaufes hat. Hieraus erkennt man die Tendenz der Stegleitung, sich auszudehnen und den Speicherhohlraum 3 a auszufüllen, wenn der Abwickelvorgang stattfindet, und sich in der entgegengesetzten Richtung auf den Wickeldorn 3 wieder aufzuwickeln, wie in Fig. 4 gezeigt.
Die Fig. 5 und 6 veranschaulichen, dass beim weiteren Abwickeln der Stegleitung von der Trommel 9 derjenige Teil der Stegleitung, der den ersten Wicklungsabschnitt 7b bildet, in der entgegengesetzten Richtung aufgewickelt wird, während das Abwickeln des zweiten Wicklungsabschnittes 7d Windung um Windung fortgesetzt wird. Die Fig. 5 zeigt die Trommel 9 mit nur noch einer Windung und in Fig. 6 sind alle Windungen abgewickelt. Wie die Fig. 3 und 4 zeigen die Fig. 5 und 6 den ungefähren Verlauf der Windungen der Stegleitung in dem ersten Wicklungsabschnitt 7b, wenn er in der entgegengesetzten Richtung aufgewickelt wird. Es sei erneut betont, dass der dargestellte Verlauf für ein besonderes Federmaterial gilt, das etwa die Elastizität einer Uhrwerksfeder hat, wie schon oben bemerkt worden ist.
Der Aufwickelvorgang, der nicht im einzelnen darge stellt ist, kann aus der anhand der Fig. 3 bis 6 vermittelten Lehre abgeleitet werden.
Die Fig. 7, 8, 9 und 10 zeigen einen abweichenden Verlauf des ersten Wicklungsabschnittes des langgestreckten Gliedes bei einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung. Fig. 7 zeigt den ersten Wicklungsabschnitt 7b eines langgestreckten Gliedes, der sich voll ausgedehnt hat, nachdem etwa 8 bis 9 Windungen von dem zweiten, auf der Trommel 9 angeordneten Wicklungsabschnitt abgewickelt worden sind. Es ist zu beachten, dass die Windungen des ersten Wicklungsabschnittes sich im Inneren des innerhalb der Trommel 9 vorhandenen Speicherhohlraumes im wesentlichen vollständig ausgedehnt haben und bei dieser Stellung sich das innere Ende des ersten Wicklungsabschnittes in einer Lage befindet, in der das Aufwickeln in der entgegengesetzten Richtung auf den Wickeldorn 3 gerade beginnt, wenn die Trommel 9 in Uhrzeigerrichtung weitergedreht wird.
Fig. 8 zeigt einen fortgeschritteneren Zustand des Abwickelvorganges, bei dem zusätzliche Windungen des zweiten Wicklungsabschnittes von der Trommel 9 abgewickelt worden sind. Wie man hieraus sieht, ist die Anzahl der Windungen des ausgedehnten Teiles des ersten Wicklungsabschnittes, der am inneren Umfang der Trommel 9 anliegt, auf etwa vier reduziert worden und es sind nun etwa sechs Windungen auf dem Wickeldorn 3 in einer Richtung aufgewickelt, die den Windungen des ausgedehnten Teiles des ersten Wicklungsabschnittes entgegengesetzt ist. Während einer bestimmten Abwikkelperiode umfasst demnach der erste Wicklungsabschnitt zwei einzelne Wicklungsteile, die in einander entgegengesetzten Richtungen aufgewickelt sind.
Es bauen sich weiterhin Windungen in der entgegengesetzten Richtung auf dem Wickeldorn 3 auf, bis die Windungen des zweiten Wicklungsabschnittes vollständig abgewikkelt worden sind. Zu dieser Zeit ist das langgestreckte Glied vollständig von der Trommel 9 abgewickelt und der erste Wicklungsabschnitt 7b ist vollständig in der entgegengesetzten Richtung aufgewickelt. Dieser Zustand ist nicht dargestellt worden, da er ohne weiteres aus den Abbildungen und der Beschreibung abgeleitet werden kann.
Wenn man mit dem Aufwickeln beginnt, nachdem der zweite Wicklungsabschnitt teilweise abgewickelt worden ist und sich der erste Wicklungsabschnitt etwa in einem Zustand gemäss Fig. 8 befindet, bei dem einzelne gegensinnig gewickelte Wicklungsteile den ersten Wicklungsabschnitt bilden, so hat nach dem Aufwickeln von etwa vier Windungen auf die Trommel 9 der erste Wicklungsabschnitt bei dem angegebenen Spielraum und bei einem bestimmten verwendeten Material etwa die in Fig. 9 gezeigte Gestalt. Hier sind die Windungen des ersten Wicklungs abschnittes in entgegengesetzten Richtungen umgeschlagen und, wie gezeigt, durch die eine Windung getrennt, die zwischen den im entgegengesetzten Sinn umgeschlagenen Windungen verläuft.
Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass der radiale Spielraum am besten so gross gemacht wird, dass er die Bildung von Windungen dieser Art beim Aufwickeln nach teilweisem Abwickeln des zweiten Wicklungs abschnittes gestattet, ohne das langgestreckte Glied bleibend zu verformen. Dieser Punkt wird noch später besprochen.
Fährt man im Aufwickeln fort, so erhält man etwa einen Verlauf gemäss Fig. 10, bei der die Umschläge beieinanderliegen und die Zwischenwindung nicht mehr besteht. Beim weiteren Aufwickeln werden die entgegengesetzten Biegungen zu einem kleinen S reduziert, das nicht gezeigt ist und sich in dem vorgesehenen Spielraum aus streckt, so dass dann die Windungen des ersten Wicklungsabschnittes alle in einer Richtung liegen.
Bei einer praktischen Ausführungsform der Erfindung, von der die Fig. 7, 8, 9 und 10 eine etwa massstabgerechte schematische Darstellung sind, wird eine flache Stegleitung verwendet, die zwei flache, umsponnene, sehr weiche Leiter mit 14 Ampere Nennstrom aufweist, die nebeneinander in einem Plastikband von etwa 12 mm Breite eingebettet sind. Ein geeignetes Plastikband kann aus einem Kunststoff bestehen, der unter dem Warenzeichen Mylar bekannt ist. Der Raum, der zwischen dem Aussenumfang des voll aufgewickelten ersten Wicklungsabschnittes der Stegleitung und dem Innenumfang der Trommel 9 vorhanden und in den Fig. 7 bis 10 dargestellt ist, ist grösser als der Raum, der benötigt wird, um die Bildung von s-förmigen Biegungen ohne bleibende Deformationen des Kabels zu ermöglichen. Diese Anordnung stellt daher nicht eine optimale Konstruktion dar.
In dieser Hinsicht wird auf Versuche verwiesen, die mit mehradrigem Flachkabel durchgeführt worden sind, das etwa in der Form einer Sinuskurve zwischen axialbeweglichen, in gewissen Grenzen hin- und herschwingenden Haltern eingespannt worden ist. Beim kleinsten Abstand der Halter betrug der Abstand zwischen einander entsprechenden und nebeneinanderliegenden Maxima der Sinuskurve etwa 4,6 mm.
Beim maximalen Abstand der Halter betrug der Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Maxima etwa 25 mm.
Diese Versuche, die mit einem flachen 8adrigen Poly vinylfluorid-Kabel und einem flachen lladrigen Fluor äthylenpropylen-Kabel, die beide unter Strom standen, durchgeführt wurden, zeigten nach mehr als 500 000 Schwingungen keine Anzeichen eines mechanischen Versagens.
Bei einer optimalen Konstruktion der Anordnungen nach den Fig. 7 bis 10 müsste man zwischen den radial gegeneinander versetzten, einander gegenüberliegenden Flächen, z. B. zwischen der äusseren Fläche des ersten Wicklungsabschnittes, wenn er voll aufgewickelt ist, und der inneren Umfangfläche der Trommel 9, etwa 4,5 mm für ein Kabel der beschriebenen Art vorsehen. Man kann auch einen etwas grösseren Spielraum vorsehen, um eine von Störungen freie lange Lebenserwartung zu erreichen.
Materialien, die auf eine Haspel der beschriebenen Art aufgewickelt werden können, erstrecken sich im wesentlichen von sehr weichen, insbesondere ausgeglühten Materialien bis zu Materialien, die die Elastizität von Uhrwerksfedern haben. Im Hinblick auf die Tatsache, dass ein gewisses Gleiten zwischen aufeinanderliegenden Windungen des langgestreckten Gliedes, das den ersten Wicklungsabschnitt bildet, während des Auf- und Abwickelns auftritt, ist eine geringe Oberflächenreibung zwischen benachbarten Windungen wünschenswert.
Wenn weiterhin das langgestreckte Glied eine gewisse Federkraft hat, so ist diese Kraft bestrebt, die Windungen des ersten Wicklungsabschnittes zu trennen und bringt zugleich Vorspannungen mit sich, die die Tendenz haben, die Windungen des ersten Windungsabschnittes aufzuweiten und voneinander zu trennen, wenn das Abwickeln erfolgt. Wenn über eine genügende Län ge eine Drucksteifigkeit vorhanden ist, so werden jedoch auch bei Materialien mit Eigenschaften, die denjenigen von extra weich eingestuftem Material nahekommen, beim Antrieb des freien Endes des langgestreckten Gliedes, das den ersten Wicklungsabschnitt bildet, Kräfte eingeleitet, die eine Ausdehnung des ersten Wicklungsabschnittes während des Abwickelns zur Folge haben.
Obwohl oben die Erfindung in Anwendung auf langgestreckte Materialien flachen Querschnittes beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht notwendigerweise auf solche Materialien beschränkt. Man kann auch Materialien nehmen, die irgendwelchen Querschnitt einschliesslich eines kreisförmigen Querschnittes haben. Aus obigem geht hervor, dass der erfolgreiche Betrieb von Vorrichtungen nach der Erfindung mindestens zum Teil von einem ordentlichen Auf- und Abwicklungsvorgang desjenigen Materials abhängt, das den ersten bzw. gespeicherten Wicklungsabschnitt bildet. Wie aus den im Zusammenhang mit diesem Problem besprochenen Figuren hervorgeht, durchläuft der erste Wicklungsabschnitt 7b einen ordentlichen Abwickelvorgang und Aufwickelvorgang und umgekehrt, wenn das Material von der Trommel 9 abläuft oder wieder auf sie aufgewickelt wird.
Dies kann auf dem einen oder auf beiden von zwei Wegen geschehen. Der erste Weg besteht in der Verwendung eines gespeicherten Teils des langgestreckten Materiales, der den ersten Wicklungsabschnitt bildet und von sich aus zur Seite hin oder in Querrichtung stabil ist. Flache Kabel und Leitungen zeigen diese Eigenschaft auf Grund ihrer Struktur. Wenn Materialien kreisförmigen Querschnittes verwendet werden, so benötigen sie, auch wenn sie bei im Verhältnis zu ihrem Durchmesser relativ kurzen Längen eine seitliche Stabilität aufweisen, in Anbetracht der gespeicherten Längen, die normalerweise in dem ersten Wicklungsabschnitt 7b benötigt werden, eine äussere seitliche Führung, damit die Windungen nicht untereinandergeraten.
Die äussere Führung kann leicht, wie es später noch beschrieben wird, durch die Verwendung von Platten erzielt werden, die die seitliche Abmessung des Speicherhohlraumes 3 a etwa in der Art gemäss Fig. 1 begrenzen, in dem die Windungen der Stegleitung 7 untergebracht sind.
Einzelheiten der Konstruktion des Ausführungsbeispieles der Erfindung, das in den Fig. 7 bis 10 gezeigt ist und das zum Auf- und Abwickeln eines flachen, langgestreckten Materials dient, wie z. B. der Stegleitung 7, ist in der explodierten Darstellung der Fig. 11 und 12 von entgegengesetzten Enden aus gezeigt. Bei dieser Ausführungsform umfasst ein zweiteiliges Gehäuse 10 kreisförmige Abschnitte 10a und 10b, die die ganze Haspel einschliessen. Sie weisen einander entsprechende Schlitze lla und 1 1b auf, durch welche die Stegleitung 7 zu der Trommel 9 hin- und von ihr weglaufen kann.
Die Trommel 9 umfasst Endflansche 9b und 9c, die die Stegleitung 7 seitlich führen, wenn sie auf die Trommel aufgewickelt wird. Die Endflansche 9b und 9c sind drehbar auf dem feststehenden Glied 3 gelagert, das hier als Rohr mit kreisförmigem Querschnitt dargestellt ist und einen Schlitz 5 hat, durch den das innere Ende 7a der Stegleitung 7 wie oben beschrieben hindurchgeführt ist. Wie aus der Fig. 12 hervorgeht, ist das Ende 7a der Stegleitung 7 mit einem normalen Stecker 12 verbunden, der am Ende des als Wickeldorn 3 dienenden stationären Gliedes befestigt ist und sich in dessen Axialrichtung erstreckt. Diese Anordnung ist nur eine von vielen und es braucht beispielsweise der elektrische Stecker nicht am Wickeldorn 3 befestigt zu sein, sondern kann auch nur mit dem Ende 7a der Stegleitung verbunden sein. Die Spule 9 kann sich auf dem Wickeldorn 3 frei drehen.
Der Endflansch 9c ist mit einem rohrförmigen Lager 9d versehen, das sich seitlich von ihm erstreckt. Sind die explodiert dargestellten Teile fertig montiert, so ragt das Lager 9d durch eine kreisförmige Öffnung 1 0c des Gehäuseteiles 1 0a hindurch und steht mit einer geeigneten Kurbel 14 in Wirkverbindung, die einen rohrförmigen Abschnitt 1 4a aufweist, der auf das rohrförmige Lager 9d aufgeschoben und an dem Lager beispielsweise mittels einer Klemmschraube 1 4b befestigt ist.
Bei dieser Anordnung ist wie bei den anderen, oben beschriebenen Anordnungen gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die Anzahl der Windungen des ersten Wicklungsabschnittes auf dem Wikkeldorn 3 normalerweise in der Grössenordnung der halben Anzahl der Windungen, die auf die Trommel 9 aufgewickelt sind. Hieraus erhellt, dass der Unterschied zwischen der Nutzlänge des Kabels oder des Leiters, das bzw. der von der Trommel 9 abgewickelt werden kann, und der gespeicherten, den ersten Wicklungsabschnitt 7b bildenden Länge desto grösser ist, je grösser der Unterschied im Durchmesser zwischen dem Wickeldorn 3 und der Trommel 9 ist.
Die Kurbel 14 kann weggelassen werden, wenn eine Feder 11 der in Fig. 12 gezeigten Art verwendet wird.
Die Feder 11 ist eine übliche Spiralfeder, deren inneres Ende im Schlitz 5 des Wickeldornes 3 befestigt ist und deren äusseres Ende mit einem Stift 9e am Endflansch 9c verbunden ist. Die Feder nimmt normalerweise eine solche Lage ein, dass sie aufgezogen wird, wenn die Stegleitung von der Trommel 9 abgewickelt wird. Sie erhält dadurch in der Aufwickelrichtung eine Spannung, so dass die Stegleitung wieder aufgewickelt wird, wenn die Abwickelkraft nachlässt oder wegfällt. Es kann ein geeignetes, nicht dargestelltes Gesperre üblicher Bauart vorgesehen werden, das ausserhalb des Gehäuses 10 von Hand auslösbar ist und die Trommel in jeder beliebigen Winkelstellung fixieren kann. Da solche Anordnungen nicht Teil der Erfindung sind, wurden sie nicht gezeigt.
Die Vorrichtung nach Fig. 13, die ebenfalls vom Prinzip der Erfindung Gebrauch macht, das im Zusammenhang mit den Fig. 1 bis 12 besprochen wurde, ist mit einer Trommel von einer Art versehen, die von der oben erläuterten Art abweicht. Es wird hier eine Trommelanordnung 19 benutzt, die ein Band 19a als bewegliche Oberfläche umfasst, auf der das langgestreckte Glied 7 aufgewickelt wird. Wie die anderen, so umfasst auch diese Haspel ein stationäres Glied 3, auf das derjenige Teil des langgestreckten Gliedes 7 aufgewickelt ist, der den ersten Wicklungsabschnitt 7b darstellt.
Das freie Ende des ersten Wicklungsabschnittes 7b durchquert einen Schlitz 19f in dem Band 19a und ist danach mit der benötigten Anzahl von Windungen in entgegengesetzter Richtung auf das Band 19a aufgewickelt.
Das Band 19 umschlingt vier Sprossenräder, von denen nur zwei, nämlich die Räder 19b und 19c gezeigt sind.
Die Sprossenräder sind drehbar auf Achszapfen 1 9d und 19e gelagert, die ihrerseits zwischen Seitenplatten 30a und 30b befestigt sind, so dass die Stegleitung zwi schen den Sprossenrädern hindurchlaufen kann. Eines oder mehrere der Sprossenräder können je nach Bedarf durch eine Kurbel oder einen geeigneten motorischen Antrieb wie z. B. einen Elektromotor, angetrieben werden, um das Band zu bewegen. Die Stegleitung 7 kann von der Haspel wie in den früheren Ausführungsbeispielen dadurch abgewickelt werden, dass einfach an seinem freien Ende 7e gezogen wird, und es kann durch irgendeine Antriebsvorrichtung aufgewickelt werden, die auch eine Kurbel umfassen kann und mit irgendeinem der Sprossenräder verbunden ist.
Die Wirkungsweise dieser Vorrichtung ist anhand der Vorgänge bei den vorher beschriebenen Ausführungsbeispielen verständlich. Diese Vorrichtung hat gewisse Vorteile, weil sie durch die Verwendung eines beweglichen Bandes als Abwickeltrommel eine wesentliche Verkleinerung der Vorrichtung in einer Dimension gestattet. Dadurch wird beispielsweise ihr Einbau zwischen Anschlägen in Wandhohlräumen ermöglicht. Man kann die Länge vergrössern, um den Verlust in der Umfangsabmessung aufzufangen, der davon herrührt, dass man von einer Kreisform auf eine ovale Form übergegangen ist.
Fig. 14 zeigt eine Anwendung des Prinzips der Erfindung in einer Vorrichtung, die das Auf- und Abwickeln einer biegsamen Leitung oder eines Leiters kreisförmigen Querschnittes gestattet. Es sei angenommen, dass eine biegsame Leitung 17 verwendet werde.
Das stationäre Glied 3 ist nur mit scheibenförmigen Flanschen 3b und 3c versehen, die die Seitenwände des Speicherhohlraumes 3a des stationären Gliedes bilden.
Diese Flansche haben Mittelöffnungen, die über den rohrförmigen Abschnitt 3d passen und in geeigneter Weise an ihnen befestigt sind. Die biegsame Leitung 17 ist durch eine Öffnung 3e des rohrförmigen Abschnittes 3d hindurchgeführt und um diesen Abschnitt in einem Wicklungsabschnitt 1 7b herumgelegt, der eine Lage über der anderen aufweist und seitlich durch die Flansche 3b und 3c begrenzt ist. Bei dieser Darstellung umfasst der erste Wicklungsabschnitt 1 7b vier Windungen. Das freie Ende der Leitung des ersten Wicklungsabschnittes erstreckt sich, wie gezeigt, durch die Öffnung 9a in der Trommel 9 nach oben. Die Endflansche 9b und 9c der Trommel sind drehbar auf dem rohrförmigen Abschnitt 3d gelagert.
Die Leitung 17 ist in dem in der Trommel 9 vorgesehenen Raum als Wicklungsabschnitt 1 7d mit dem abziehbaren Ende 1 7e in einer Richtung aufgewickelt, die der Richtung des ersten Wicklungsabschnittes 1 7b entgegengesetzt ist. Die Anzahl der Windungen ist gemäss einem Merkmal der Erfindung etwa zweimal so gross wie die Anzahl der Windungen des ersten Wicklungsabschnittes. Es ist auf der Trommel Raum für die Aufnahme von acht Windungen vorgesehen. Abstandshalter 9f und 9g, die an den Innenflächen der Endflansche 9b und 9c befestigt sein können, halten die Trommel im Abstand von dem stationären Glied 3, insbesondere von den Flanschen 3b und 3c.
Eine Torsionsfeder 15 kann beispielsweise zwischen dem Abstandshalter 9g und dem äusseren Rand des stationären Flansches 3c befestigt sein, um die Aufwickelkraft für die Leitung 17 zu erzeugen. Die Anordnung kann von einem zweiteiligen Gehäuse 10 beliebiger Gestalt umgeben sein.
Fig. 15 zeigt eine Abwandlung der Anordnung nach Fig. 14, mit der der Durchmesser der Anordnung herabgesetzt wird, indem man ein langgestrecktes Material verwendet, das zwei Abschnitte aufweist, die miteinander durch ein geeignetes Übergangsstück 20 verbunden sind. Bei dieser Anordnung ist beispielsweise eine Leitung 27 mit einem abziehbaren Ende 27e vorgesehen, die einen aufwickelbaren Abschnitt 27d kreisförmigen Querschnittes, der den zweiten Wicklungsabschnitt darstellt, und ausserdem einen gespeicherten Abschnitt aufweist, der den ersten Wicklungsabschnitt 27b bildet und einen relativ flachen Querschnitt hat, wie beispielsweise den hier dargestellten Rechteckquerschnitt. Die Verwendung einer Leitung mit relativ flachem Querschnitt verkleinert den Bedarf an Führungseinrichtungen für den gespeicherten Abschnitt der Leitung, wie sie z.
B. die Flansche 3b und 3c gemäss Fig. 14 darstellen.
Solche Flansche sind in Fig. 15 nicht gezeigt. Es kann jedoch, wie gezeigt, eine seitliche Führung beliebigen Ausmasses durch die Endflansche 9b und 9c auf der Trommel 9 vorgesehen werden.
Man kann den Durchmesser der Spulenanordnung noch weiter herabsetzen, wenn man eine Anordnung verwendet, die axiale konzentrische Verhältnisse im Gegensatz zu radialen konzentrischen Beziehungen zwischen dem stationären Glied 3 und der Trommel 9 vorsieht. Wie in Fig. 16 gezeigt, erstreckt sich der rohrförmige Abschnitt 3d des stationären Gliedes in axialer Richtung und die Trommel 9 ist auf der axialen Fortsetzung gelagert. Ein Führungsflansch 3c kann zwischen dem ersten Wicklungsabschnitt 7b und der Trommel 9 vorgesehen sein. Bei der Verwendung eines flachen Leiters, wie er hier gezeigt ist, ist jedoch eine solche Führung nicht besonders notwendig. Bei der dargestellten Vorrichtung verbindet ein Abschnitt 7f der Leitung das freie äussere Ende des ersten Wicklungsabschnittes 7b mit dem inneren Ende des zweiten Wicklungsabschnittes 7d.
Es sei daran erinnert, dass dieses innere Ende mit der Trommel verbund Vorrichtung verbunden ist, das in dieser Anordnung das stationäre Glied bildet. Der erste Wicklungsabschnitt 7b ist nunmehr um eine Röhre 9h herumgewickelt, die bei diesem Ausführungsbeispiel einen Teil der Trommel 9 darstellt und mit dieser sich dreht. Das innere Ende des ersten Wicklungsabschnittes 7b durchdringt einen Schlitz 9i in der Röhre 9h und wird durch die Drehung der Röhre 9h um ihre Achse herumbewegt. Die Windungen des Leiters, die den zweiten Wicklungsabschnitt 7d bilden, sind an einer gegenüber den Windungen des Abschnittes 7b versetzten Stelle wie dargestellt auf das Rohr 9h aufgewickelt. Der fortlaufende Leiter durchquert zu diesem Zweck einen Schlitz 9j. Die Flansche 9b und 9c sind bei diesem Ausführungsbeispiel mit der Röhre 9h verbunden und stellen die Seitenwände der Trommel dar.
Bei dieser Anordnung sind im Gegensatz zu den oben besprochenen Ausführungsbeispielen die Windungen des ersten und des zweiten Wicklungsabschnittes 7b und 7d in der gleichen Richtung um die Röhre 9h gewickelt. Wird am freien Ende 7e der Stegleitung 7 gezogen, wodurch die Trommel 9 im Sinne eines Abwickelns der Stegleitung gedreht wird, so dreht sich die Röhre 9h und treibt das innere Ende des ersten Wicklungsabschnittes 7b in einer solchen Richtung an, dass dieser Windungsabschnitt abgewickelt wird. Die Vorgänge zu diesem Zeitpunkt ergeben sich aus den obigen Ausführungen. Wiederum ist gemäss dem einen Merkmal dieser Erfindung die Anzahl der Windungen des ersten Wicklungsabschnittes 7b vorzugsweise etwa halb so gross wie die Anzahl der Windungen des zweiten Wicklungsabschnittes 7d.
Obwohl die Erfindung im Zusammenhang mit langgestreckten Gliedern zur Leitung von Elektrizität und strömenden Medien besprochen worden ist, so kann sie doch auch auf jedem anderen Gebiet angewendet werden, auf dem eine Verbindung irgendwelcher Art zwischen zwei Enden eines auf einer Trommel angeordneten langgestreckten Gliedes gefordert wird, von dessen Enden das eine mit einer stationären Quelle gekoppelt bleiben und das andere abwickelbar sein muss. In dieser Hinsicht können auch Materialien verwendet werden, die Wärme oder Licht leiten.
Obwohl die obigen Ausführungen mit Ausnahme von Fig. 15 sich auf die Verwendung eines fortlaufenden ununterbrochenen Stückes des langgestreckten Gliedes zwischen dem stationären und dem abziehbaren Ende beziehen, so können trotzdem geeignete Verbindungen, Anschlüsse und ähnliche Vorrichtungen verwendet werden, die eine feste Verbindung zwischen verschiedenen Teilen des langgestreckten Gliedes herstellen und einen Teil der Haspel bilden, ohne dass man von dem Erfindungsgedanken abgeht.
Es sei hier noch einmal darauf hingewiesen, dass der Ausdruck langgestrecktes Glied alle solche Anordnungen umfasst, ob sie nun aus einem durchlaufenden Stück bestehen oder eine Vereinigung integrierter gleichartiger oder verschiedener Teilstücke darstellen, bei denen über die ganze Länge die Kontinuität bewahrt ist.
Ausserdem sei darauf hingewiesen, dass der hier gebrauchte Ausdruck Trommel jede Vorrichtung bezeichnet, die langgestrecktes Material in Form von Wicklungsabschnitten trägt, enthält, unterstützt oder beherbergt, und daher kreisförmige Trommeln, Trommeln vom Bandtyp und auch solche Anordnungen umfasst, die keine fortlaufenden Oberflächen haben, auf die oder innerhalb derer dieses langgestreckte Material aufgewickelt werden kann.
reel
The invention relates to a reel for flexible, elongated objects, such as. B. electrical conductors, wires or lines for liquid or gaseous media.
Known reels for winding and unwinding electrical conductors or fluid lines use arrangements which comprise mutually movable, mutually adjacent parts, such. B. Electrical circuit slip rings and brushes and rotating fluid line seals to connect to a stationary fitting used to connect an electrical power supply or pressurized fluid to the portion of the conductor or conduit that is on the reel is wound up. However, such arrangements do not meet all requirements because the moving parts are subject to wear and tear and, in the case of slip rings and brushes, can cause electric arcs which can lead to accidents in some environments.
Instead, fluid lines often lose fluid, which can also be dangerous with certain types of fluid.
In other known arrangements involving electrical conductors or fluid lines, slip rings and brushes or rotatable seals have been omitted, but it has been accepted that the conductors or lines must be disconnected from the electrical source or the fluid source each time they are opened. or are to be processed.
The present invention seeks to provide an improved reel for flexible, elongate objects having two ends, one fixed to the reel and the other being removable from the reel, with a continuous connection between the peelable end and the fixed end of the elongate object consists.
It is characterized in that the elongate object is divided into two sections, of which a stored section of a certain length is wound between the fixed end and an intermediate point on a fixed part of the reel, while a peelable section is wound between the intermediate point and the peelable end a circumferential part of the reel is wound, wherein the elongated object is attached to the circumferential part of the reel at this intermediate point so that when the peelable end of the elongated object moves, a corresponding movement of the circumferential part of the reel the winding arrangement of the stored portion of the elongated Object changes without changing the length of this saved section.
The invention is explained in more detail using exemplary embodiments and associated drawings. In the drawing show:
1 shows a first embodiment of a reel according to the invention, partly in perspective view, partly in section;
FIGS. 2 to 6 enlarged cross-sections through the reel shown in FIG. 1;
7 to 10 show cross sections through another embodiment of a reel;
Figures 11 and 12 are exploded perspective views of the reel shown in Figures 7-10;
13 is an exploded perspective view of another embodiment of a reel;
14 shows a further exemplary embodiment of a reel;
FIG. 15 shows a modification of the reel according to FIG. 14, which uses windable elongated material with a circular cross-section, which is coupled to stored, elongated material with a flat or rectangular cross-section and represents a measure for reducing the overall diameter of the arrangement;
16 shows another embodiment of a reel with stationary and rotatable drum sections which are arranged next to one another on a concentric axis, and
FIG. 17 shows a modification of the reel according to FIG. 16.
Referring to Fig. 1, there is shown a basic reel 1 incorporating the features of the present invention. The reel 1 comprises a central, stationary storage member in the form of a winding mandrel 3, which can be in the form of a tube and which has a slot 5 through which the inner, stationary end 7a of a flat, flexible, elongated member, which as flat, two Ribbon line 7 having wires is shown, is pushed through. As shown, the web 7 can be led out of the winding mandrel 3 through its open end or connected in some other way.
The ribbon cable can be provided at one end with a conventional two-pole plug (not shown) or a conventional socket. The web 7 is wound in the form of a first winding section 7b around the winding mandrel 3 and extends through a suitable slot, not shown, in the inner peripheral surface of a support member or a drum 9 which is mounted so that it is in relation to the stationary winding mandrel 3 can rotate. The web 7 is then wound onto the drum 9 in the form of a second winding section. In order to achieve the radially concentric arrangement according to the figure, the turns of the first winding section 7b are first wound in a direction which is opposite to that of the second winding section 7d.
If in this arrangement the free end 7e of the web 7 is pulled, the drum 9 is rotated counterclockwise in the view according to FIG. 1, as indicated by the arrow. The counterclockwise rotation of the drum 9 has the effect, in addition to unwinding the webbing from the drum, that the first winding section 7b is also unwound. When the first winding portion 7b is unwound, it wants to expand in the storage cavity 3 which is present between the inner peripheral surface of the drum 9 and the winding mandrel 3. As can be seen, the storage cavity 3a is only partially filled by the turns of the first winding section 7b when this section is completely wound up.
According to a feature of the invention, the drum 9 can accommodate enough turns of the peelable part of the line to completely rewind the turns of the first winding section 7b in the opposite direction. After the winding of the line turns of the first winding section in the opposite direction, the entire length of the line present on the drum 9 has then been output.
Details of this process in one embodiment of the invention are shown in Figures 2-6 which show the different relationships between the first and second winding portions of the elongate member. FIGS. 2 to 6 show cross-sections of a device according to FIG. 1, in which the web 7 is shown as a single line.
The web 7 is representative of any elongated members that are wound up and unwound in the manner shown and suitable connections for any purpose, including the transmission of electrical energy, gases or liquids, between a movable free end 7e and a stationary end 7a. The special shape of the second winding section is due to the use of an elongated member 7, which has approximately the elasticity of a clockwork spring. The respective diameters are shown very exaggerated for purposes of better explanation.
According to FIG. 2, the elongated member 7 is completely wound onto the rotatable drum 9. The drum 9 is arranged concentrically to the winding mandrel 3 serving as a storage element and has a slot 9 a which is in communication with the storage cavity 3a which lies between the inner circumferential surface of the drum 9 and the winding mandrel 3. The inner end of the second winding section of the web conductor 7 arranged on the drum 9 is passed through the slot 9a and wound onto the winding mandrel 3 in the form of a winding section 7b in a direction opposite to the winding direction of the section 7d. The inner end 7a of the web 7 is passed through the slot 5 of the winding mandrel 3, after which the end has been given a half turn and the end, as shown, has been led out through the open end of the winding mandrel.
The inner end of that part of the web which is the second winding portion 7d, although not shown, may be attached to the outer peripheral surface of the drum 9 at a point near the slit 9a to prevent movement. To simplify the drawing and description, FIGS. 2 to 6 show three turns of the ribbon cable, which represent the first winding section 7b, and six turns of the ribbon cable, which represent the second winding section 7d.
3 and 4 show the reel in positions in which one turn and two turns of the ribbon cable are unwound from the drum 9. Accordingly, one turn is unwound from the first winding section 7b in FIG. 3, while two turns are unwound in FIG. 4. These figures each show the approximate arrangements of the part of the web that forms the first winding section and has approximately the spring properties of a clockwork spring in the various stages of its sequence. This shows the tendency of the web to expand and to fill the storage cavity 3 a when the unwinding process takes place, and to wind up again in the opposite direction on the winding mandrel 3, as shown in FIG.
5 and 6 illustrate that when the webbing is further unwound from the drum 9, that part of the webbing which forms the first winding section 7b is wound in the opposite direction, while the unwinding of the second winding section 7d is continued turn by turn. FIG. 5 shows the drum 9 with only one turn and in FIG. 6 all turns have been developed. Like FIGS. 3 and 4, FIGS. 5 and 6 show the approximate course of the turns of the web in the first winding section 7b when it is wound in the opposite direction. It should be emphasized again that the course shown applies to a special spring material that has approximately the elasticity of a clockwork spring, as has already been noted above.
The winding process, which is not shown in detail, can be derived from the teaching conveyed with reference to FIGS. 3 to 6.
7, 8, 9 and 10 show a different course of the first winding portion of the elongated member in another embodiment of the invention. Fig. 7 shows the first winding section 7b of an elongate member which has fully expanded after approximately 8 to 9 turns have been unwound from the second winding section arranged on the drum 9. It should be noted that the turns of the first winding section have expanded substantially completely inside the storage cavity present within the drum 9 and in this position the inner end of the first winding section is in a position in which the winding is in the opposite direction on the winding mandrel 3 just begins when the drum 9 is rotated further in a clockwise direction.
8 shows a more advanced state of the unwinding process, in which additional turns of the second winding section have been unwound from the drum 9. As can be seen from this, the number of turns of the extended part of the first winding section, which rests on the inner circumference of the drum 9, has been reduced to about four and there are now about six turns wound on the winding mandrel 3 in a direction that corresponds to the turns of the extended part of the first winding section is opposite. During a specific unwinding period, the first winding section accordingly comprises two individual winding parts which are wound in opposite directions.
Windings continue to build up in the opposite direction on the winding mandrel 3 until the windings of the second winding section have been completely unwound. At this time, the elongate member is completely unwound from the drum 9 and the first winding portion 7b is completely wound in the opposite direction. This state has not been shown, since it can be easily derived from the figures and the description.
If you start winding after the second winding section has been partially unwound and the first winding section is approximately in a state according to FIG. 8, in which individual winding parts wound in opposite directions form the first winding section, then after winding up about four turns on the drum 9 the first winding section with the specified clearance and with a certain material used approximately the shape shown in FIG. Here, the turns of the first winding section are turned over in opposite directions and, as shown, separated by the one turn that runs between the turns turned in the opposite direction.
It should be noted at this point that the radial clearance is best made so large that it allows the formation of turns of this type when winding after partial unwinding of the second winding section without permanently deforming the elongated member. This point will be discussed later.
If one continues in the winding process, a course according to FIG. 10 is obtained, in which the envelopes lie next to one another and the intermediate winding no longer exists. As the winding continues, the opposite bends are reduced to a small S, which is not shown and extends within the intended range, so that the turns of the first winding section then all lie in one direction.
In a practical embodiment of the invention, of which FIGS. 7, 8, 9 and 10 are a schematic representation approximately true to scale, a flat web is used, which has two flat, braided, very soft conductors with a nominal current of 14 amperes, which are next to each other in embedded in a plastic tape about 12 mm wide. A suitable plastic tape can consist of a plastic known under the trademark Mylar. The space which is present between the outer circumference of the fully wound first winding section of the web and the inner circumference of the drum 9 and which is shown in FIGS. 7 to 10 is larger than the space required for the formation of S-shaped bends without permanent deformation of the cable. This arrangement is therefore not an optimal construction.
In this regard, reference is made to tests that have been carried out with multi-core flat cable, which has been clamped in the form of a sinusoidal curve between axially movable holders that swing back and forth within certain limits. At the smallest distance between the holders, the distance between corresponding and adjacent maxima of the sinusoid was about 4.6 mm.
At the maximum distance between the holders, the distance between successive maxima was about 25 mm.
These tests, which were carried out with a flat 8-core polyvinyl fluoride cable and a flat, charged fluoroethylene propylene cable, both of which were energized, showed no signs of mechanical failure after more than 500,000 oscillations.
In an optimal construction of the arrangements according to FIGS. 7 to 10 one would have to between the radially offset, opposite surfaces, for. B. provide between the outer surface of the first winding portion, when it is fully wound, and the inner peripheral surface of the drum 9, about 4.5 mm for a cable of the type described. One can also provide a somewhat larger margin in order to achieve a long life expectancy free from disturbances.
Materials which can be wound onto a reel of the type described extend essentially from very soft, in particular annealed materials, to materials which have the elasticity of clockwork springs. In view of the fact that some sliding occurs between superposed turns of the elongate member which forms the first winding section during winding and unwinding, a low surface friction between adjacent turns is desirable.
If, furthermore, the elongated member has a certain spring force, this force tends to separate the turns of the first winding section and at the same time brings with it biases that tend to widen the turns of the first winding section and separate them from one another when unwinding . If compressive rigidity is present over a sufficient length, however, even in the case of materials with properties that come close to those of extra soft material, forces are introduced when the free end of the elongate member that forms the first winding section is driven, which causes expansion of the first winding section during unwinding.
Although the invention has been described above as applied to elongate materials of flat cross-section, the invention is not necessarily limited to such materials. One can also use materials that have any cross-section, including a circular cross-section. From the above it can be seen that the successful operation of devices according to the invention depends at least in part on a proper winding and unwinding process of the material which forms the first or stored winding section. As can be seen from the figures discussed in connection with this problem, the first winding section 7b undergoes a proper unwinding and winding process, and vice versa, when the material runs off or is rewound on the drum 9.
This can be done in one or both of two ways. The first way is to use a stored portion of the elongate material which forms the first coil section and which is inherently stable sideways or transversely. Flat cables and wires show this property due to their structure. If materials of circular cross-section are used, even if they have a lateral stability in relation to their length relatively short in relation to their diameter, in view of the stored lengths which are normally required in the first winding section 7b, an external lateral guide so that they the turns do not get together.
The outer guidance can easily be achieved, as will be described later, by using plates which limit the lateral dimensions of the storage cavity 3 a, approximately in the manner shown in FIG. 1, in which the turns of the web 7 are accommodated.
Details of the construction of the embodiment of the invention which is shown in FIGS. 7 to 10 and which is used for winding and unwinding a flat, elongate material, such as. B. the web 7 is shown in the exploded view of FIGS. 11 and 12 from opposite ends. In this embodiment, a two-part housing 10 comprises circular sections 10a and 10b which enclose the entire reel. They have corresponding slots 11a and 11b through which the web 7 can run towards the drum 9 and away from it.
The drum 9 comprises end flanges 9b and 9c which guide the web 7 laterally when it is wound onto the drum. The end flanges 9b and 9c are rotatably mounted on the stationary member 3, which is shown here as a tube with a circular cross-section and has a slot 5 through which the inner end 7a of the ribbon cable 7 is passed as described above. As can be seen from FIG. 12, the end 7a of the ribbon cable 7 is connected to a normal plug 12 which is attached to the end of the stationary member serving as winding mandrel 3 and extends in the axial direction thereof. This arrangement is only one of many and, for example, the electrical connector does not need to be attached to the winding mandrel 3, but can also only be connected to the end 7a of the ribbon cable. The bobbin 9 can rotate freely on the winding mandrel 3.
The end flange 9c is provided with a tubular bearing 9d which extends laterally therefrom. When the exploded parts are fully assembled, the bearing 9d protrudes through a circular opening 1 0c of the housing part 1 0a and is in operative connection with a suitable crank 14 which has a tubular section 1 4a which is pushed onto the tubular bearing 9d and is attached to the bearing for example by means of a clamping screw 1 4b.
In this arrangement, as in the other arrangements described above, according to a preferred embodiment of the invention, the number of turns of the first winding section on the winding mandrel 3 is normally in the order of magnitude of half the number of turns wound on the drum 9. It is evident from this that the greater the difference in diameter between the winding mandrel, the greater the difference between the useful length of the cable or conductor that can be unwound from the drum 9 and the stored length forming the first winding section 7b 3 and the drum 9 is.
The crank 14 can be omitted if a spring 11 of the type shown in Fig. 12 is used.
The spring 11 is a conventional spiral spring, the inner end of which is fastened in the slot 5 of the winding mandrel 3 and the outer end of which is connected to a pin 9e on the end flange 9c. The spring normally assumes such a position that it is wound up when the ribbon cable is unwound from the drum 9. As a result, it receives tension in the winding direction, so that the ribbon cable is wound up again when the unwinding force decreases or ceases to exist. A suitable locking mechanism, not shown, of conventional design can be provided, which can be triggered by hand outside the housing 10 and can fix the drum in any desired angular position. Since such arrangements are not part of the invention, they have not been shown.
The device of Fig. 13, which also makes use of the principle of the invention discussed in connection with Figs. 1 to 12, is provided with a drum of a type different from the type explained above. A drum assembly 19 is used here which comprises a belt 19a as a movable surface on which the elongate member 7 is wound. Like the others, this reel also comprises a stationary member 3 on which that part of the elongated member 7 is wound which constitutes the first winding section 7b.
The free end of the first winding section 7b passes through a slot 19f in the tape 19a and is then wound onto the tape 19a with the required number of turns in the opposite direction.
The belt 19 wraps around four sprocket wheels, only two of which, namely the wheels 19b and 19c, are shown.
The sprocket wheels are rotatably mounted on axle journals 19d and 19e, which in turn are fastened between side plates 30a and 30b so that the web can pass between the sprocket wheels. One or more of the sprout wheels can be driven by a crank or a suitable motor drive such as B. an electric motor are driven to move the belt. The web 7 can be unwound from the reel as in the earlier embodiments by simply pulling on its free end 7e, and it can be wound up by any drive device which can also include a crank and is connected to any of the sprocket wheels.
The mode of operation of this device can be understood from the processes in the exemplary embodiments described above. This device has certain advantages because, by using a movable belt as the unwinding drum, it allows the device to be substantially reduced in size. This enables them to be installed between stops in wall cavities, for example. The length can be increased to accommodate the loss in circumferential dimension that results from going from a circular shape to an oval shape.
FIG. 14 shows an application of the principle of the invention in a device which allows a flexible line or a conductor of circular cross-section to be wound and unwound. Assume that a flexible line 17 is used.
The stationary member 3 is only provided with disc-shaped flanges 3b and 3c which form the side walls of the storage cavity 3a of the stationary member.
These flanges have central openings which fit over the tubular section 3d and are suitably attached to them. The flexible line 17 is passed through an opening 3e of the tubular section 3d and wrapped around this section in a winding section 17b, which has one layer above the other and is delimited laterally by the flanges 3b and 3c. In this illustration, the first winding section 1 7b comprises four turns. The free end of the line of the first winding section extends, as shown, through the opening 9a in the drum 9 upwards. The end flanges 9b and 9c of the drum are rotatably supported on the tubular section 3d.
The line 17 is wound up in the space provided in the drum 9 as a winding section 1 7d with the peelable end 1 7e in a direction which is opposite to the direction of the first winding section 1 7b. According to a feature of the invention, the number of turns is approximately twice as large as the number of turns of the first winding section. There is space on the drum to accommodate eight turns. Spacers 9f and 9g, which may be attached to the inner surfaces of the end flanges 9b and 9c, keep the drum spaced from the stationary member 3, in particular from the flanges 3b and 3c.
A torsion spring 15 can for example be fastened between the spacer 9g and the outer edge of the stationary flange 3c in order to generate the winding force for the line 17. The arrangement can be surrounded by a two-part housing 10 of any shape.
FIG. 15 shows a modification of the arrangement of FIG. 14 which reduces the diameter of the arrangement by using an elongate material having two sections which are connected to one another by a suitable transition piece 20. In this arrangement, for example, a line 27 is provided with a peelable end 27e, which has a windable portion 27d of circular cross-section, which is the second winding portion, and also a stored portion, which forms the first winding portion 27b and has a relatively flat cross-section, such as for example the rectangular cross-section shown here. The use of a conduit with a relatively flat cross-section reduces the need for guiding devices for the stored section of the conduit, as e.g.
B. represent the flanges 3b and 3c according to FIG.
Such flanges are not shown in FIG. However, as shown, a lateral guide of any size can be provided on the drum 9 through the end flanges 9b and 9c.
One can reduce the diameter of the coil assembly even further by using an assembly which provides axial concentric relationships as opposed to radial concentric relationships between the stationary member 3 and the drum 9. As shown in Fig. 16, the tubular portion 3d of the stationary member extends in the axial direction and the drum 9 is supported on the axial continuation. A guide flange 3c can be provided between the first winding section 7b and the drum 9. When using a flat conductor as shown here, however, such a guide is not particularly necessary. In the device shown, a section 7f of the line connects the free outer end of the first winding section 7b with the inner end of the second winding section 7d.
It will be recalled that this inner end is connected to the drum composite device which, in this arrangement, forms the stationary member. The first winding section 7b is now wound around a tube 9h which, in this exemplary embodiment, represents part of the drum 9 and rotates with it. The inner end of the first winding portion 7b penetrates a slot 9i in the tube 9h and is moved around its axis by the rotation of the tube 9h. The turns of the conductor, which form the second winding section 7d, are wound onto the tube 9h at a point offset with respect to the turns of the section 7b, as shown. The continuous conductor passes through a slot 9j for this purpose. In this exemplary embodiment, the flanges 9b and 9c are connected to the tube 9h and represent the side walls of the drum.
In this arrangement, in contrast to the embodiments discussed above, the turns of the first and second winding sections 7b and 7d are wound around the tube 9h in the same direction. If the free end 7e of the ribbon cable 7 is pulled, whereby the drum 9 is rotated in the sense of unwinding the ribbon cable, the tube 9h rotates and drives the inner end of the first winding section 7b in such a direction that this winding section is unwound. The processes at this point in time result from the above statements. Again, according to one feature of this invention, the number of turns of the first winding section 7b is preferably approximately half as large as the number of turns of the second winding section 7d.
Although the invention has been discussed in connection with elongated members for conducting electricity and flowing media, it can also be applied in any other field in which a connection of any kind between two ends of an elongated member arranged on a drum is required, one of the ends of which must remain coupled to a stationary source and the other must be developed. Materials that conduct heat or light can also be used in this regard.
Although the foregoing, with the exception of Figure 15, relates to the use of a continuous uninterrupted length of elongate member between the stationary and withdrawable ends, suitable connections, connectors and similar devices may be used which provide a fixed connection between various parts of the elongated member and form part of the reel without departing from the inventive concept.
It should be pointed out once again that the term elongated member encompasses all such arrangements, whether they consist of a continuous piece or represent a union of integrated identical or different sections in which the continuity is preserved over the entire length.
It should also be noted that the term drum as used herein refers to any device that carries, contains, supports or houses elongated material in the form of winding sections, and therefore includes circular drums, drums of the belt type and also those arrangements which have no continuous surfaces, on or within which this elongate material can be wound.