Titel: Harrison's Hemmung und Windfang für Thurmuhren.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1832, Band 44, Nr. VII. (S. 49–55)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj044/ar044007

VII. Hrn. Harrison's Hemmung und Windfang für Thurmuhren.

Aus dem Mechanics' Magazine. N. 423 und 424.

Mit Abbildungen auf Tab. I.

Das Princip, nach welchem diese Hemmung wirkt, ist das eines kleinen Gewichts, welches durch ein Rad gehoben wird, das beim Niedergange das Pendel treibt – daher das Pendel immer durch eine gleiche Kraft fortgeschoben wird. Da der Lappen, welcher das Rad höher stößt, schwerer ist, als er zur Erhaltung der Bewegung des Pendels zu seyn braucht, so wird ihm zum Theil durch ein kleines Gewicht entgegengewirkt, welches an dem Arme angebracht ist, der durch die Wirkung des Rades hinabsteigt, und dem Lappen, welcher |50| das Rad niedersenkt, wird ebenfalls durch ein kleines Gewicht entgegengewirkt, das an dem anderen Arm, der durch die Wirkung des Rades in die Höhe geht, angebracht ist. Durch diese kleinen Gegengewichte wird die unterhaltende Kraft so regulirt, daß das Pendel gehörig oscillirt.

Betrachten wir die Wirkung der kappen, so sehen wir, daß sie eine fast gleichförmige ist, obgleich die Kraft des Rades bedeutende Verschiedenheiten zeigt. Da sie, anstatt zu gleiten, ein- und ausrollen, so wird die Reibung bedeutend vermindert und folglich hat auch eine Veränderung der Kraft des Rades bei dem Austritt keine so große Wirkung. Da jedoch immer noch einige Reibung bleibt, so folgt, daß wenn die Kraft des Rades größer ist, der Widerstand bei dem Austritt auch etwas größer seyn muß, und umgekehrt. Dieser Unregelmäßigkeit wirkt aber ein ganz entgegengeseztes und fast gleichzeitiges Gegengewicht entgegen; denn da das Pendel durchaus die Lappen heben muß, um sie austreten zu lassen, so drüken die Enden der Zähne mehr oder minder stark unter die Rollen der Lappen und heben so im nächsten Augenblik das Pendel etwas mehr oder weniger; so daß es, obgleich es mehr oder weniger durch den Austritt gehemmt ist, doch im nächsten Augenblik im Heben des Lappen mehr oder weniger unterstüzt wird. So wirken sich diese dermaßen entgegen, daß die bewegende Kraft bedeutend variiren kann, ehe das Pendel davon merklich angegriffen wird; davon kann man sich bei einer Uhr von meiner Einrichtung leicht überzeugen, wenn man das an dem Werke Hangende, treibende Gewicht vermehrt und den Bogen beobachtet, welchen das Pendel wenige Stunden darauf beschreibt.19)

Aber nicht bloß der von dem Pendel beschriebene Bogen bleibt fast derselbe, sondern auch die Zeit, in welcher die Schwingungen geschehen. Wenn irgend eine Veränderung bei dem Austritt (am Ende der Schwingung) durch eine Differenz in der treibenden Kraft am Anfange compensirt würde, so müßte die Zeit nothwendiger Weise auch verändert werden, wenn auch der Bogen noch immer derselbe wäre; dieß ist aber nicht der Fall, – der Stoß von dem Austritte und die geleistete Hülfe sind nicht allein beide von derselben Ursache verschieden und sind einander beinahe gleich oder |51| compensiren sich gegenseitig, sondern sie finden auch beide am Ende jeder Schwingung Statt, so daß sowohl die Zeit als auch der Bogen sich fast gleich bleiben.

Da Thurmuhren unvermeidlich viel größeren Temperatur-Veränderungen ausgesezt sind, als Hausuhren und außerdem oft große Zifferblätter haben, deren Getriebe sehr ausgesezt sind, so müssen auch sehr große Unregelmäßigkeiten in dem Gange des Stetgrades Statt finden, weil das Oehl durch den Wechsel der Temperatur entweder dünner oder diker wird. Die Lappen bei meiner Hemmung sind aber besonders geeignet diesen und anderen Unregelmäßigkeiten zu begegnen (die entweder durch das Blasen des Windes gegen lange Zeiger oder aus anderen Ursachen entstehen, und durch welche die Bewegung des Pendels gestört werden könnte). Und da sie nach dem Zurükfallungs-Princip wirken, ohne jedoch eine rükgängige Bewegung der Räder zu veranlassen, so wird jede Veränderung der Dichtigkeit des Mediums, durch welche die Pendelschwingungen mehr vermehrt oder vermindert werden könnten, als es der Fall seyn sollte, großen Theils compensirt und folglich werden die Schwingungen möglichst gleichmäßig.

Daß eine Veränderung des an einer Uhr Hangenden Gewichts sowohl auf den Gang als auf die Zeit der Pendelschwingungen Einfluß hat, ist eine bekannte Thatsache, allein bei meiner Uhr kann man noch die Hälfte des Gewichts hinzufügen, ohne daß die Schwingungen des Pendels, und wenn es auch sehr leicht ist, verändert würden.20)

Beschreibung der Figuren.

Fig. 17 ist eine perspectivische Ansicht der Hemmung; a das Steigrad, b der rollende Lappen. Fig. 18 ist eine Vorderansicht, bei welcher man das Rad in Verbindung mit dem anderen rollenden Lappen c sieht. Diese Lappen rollen in Rahmen d und e, welche bei f und g mit den Aermen h und i an den zwei Achsen j und k verbunden sind; diese Achsen führen besondere krükenförmige Stangen l und m, zwischen welchen die Pendelstange nn hängt; sie haben auch Aerme o und p, an welchen die Ajustirgewichte q und r angebracht sind; an der Pendelstange ist eine Rolle s, gegen welche die krükenförmigen |52| Stangen wirken. Hier hat der Zug nichts mit dem Impuls auf das Pendel zu thun, er ist so weit getrennt; aber der Zug hebt zum Theil die Rahmen d und e, während ein Zahn weiter geht, und auch die Impuls-Gewichte q und t wechselsweise, wenn ein Zahn auf den kappen drükt, denn wenn das Pendel die Rolle geöffnet hat, schiebt sie der Zahn weg, indem er darüber weggeht; in diesem Falle bewegen sich aber die Rahmen d und e bloß an ihren Gelenken f und g. In Fig. 17 verläßt das Pendel gerade die Krüke m, durch welche es den Impuls von dem Gewicht r erhielt und die Rolle o ist in einen vorherigen Zahn gefallen, welcher bereit ist, sie einzuschließen; das Pendel geht durch die Krüke l vorwärts, um die Rolle b zu öffnen; es wird nun durch das Gewicht q aufgehalten, das es ebenfalls während des Oeffnens heben muß; da dieses aber auch ein Impuls-Gewicht ist, so muß man ihm nach dem Oeffnen mehr Bewegung gestatten, weil es sonst keinen Impuls mehr geben könnte. Dieses Uebergewicht wird durch die Einrichtung der Rollrahmen hervorgebracht und gemessen; der Rahmen d hat eine Stange u, welche an dem Haken v hängt und das Rad hebt, wenn es auf die Rolle b herabgesunken ist; in dem Rahmen e hingegen ist die Projection der Stange w dem Theil x entgegengesezt; die Stange darf lezteren nicht auf einen halben Zahn berühren. Wenn nun die Hemmung durch den von der Rolle b sinkenden Zahn bewirkt ist, wird der Zug von der Rolle c unterstüzt, wodurch die Stange w gegen den Theil x hinauf gelangt, wie in Fig. 18; die Rolle b ruht dann auf der Spize des Zahnes und das an dem Pendel hängende Gewicht q gibt den Impuls, nicht nur um so viel als sie das Pendel hob, sondern um einen halben Zahn weiterer Bewegung, oder bis die Rolle b nach Aufwärts und in den unteren Theil des Zahnes zurükgekehrt ist. Wenn daher der Zahn auf die Rolle b niedersinkt, sieht man das Gewicht q in die Höhe springen, weil der an der Rolle b hängende Zug das Gelenk f zwischen ihr und der Achse j in eine gerade Linie zu bringen sucht und daran nur durch die von dem Haken v aufgehaltene Rahmenstange u gehindert wird. Daher hebt der Zug das Stoßgewicht und die Stange l von dem Pendel, auf einen Theil des Weges bei jedem Hinabsinken des Lappens; auf gleiche Weise muß die Rolle o hinabgehen oder zurükkehren um einen halben Zahn und bis auf den untersten Theil des Zahnes, während die Stange m dem Pendel einen Stoß gibt, worauf unmittelbar das Gewicht t so weit gehoben wird, daß es den Stoß geben kann. Das Ajustirgewicht q ist das Stoßgewicht auf der einen Seite und wirkt mehr oder weniger, je nachdem es in größerer oder geringerer Entfernung von der Achse j angebracht ist; das Gewicht v aber ist bloß ein ausgleichendes Gegengewicht des Armes i und Rahmens e: t ist das Stoßgewicht |53| auf dieser Seite. Fig. 19 ist eine Ansicht von Oben von einem Theil der Achse h und zeigt das ausgleichende Gegengewicht r, den Arm i und den Rollrahmen e.

Von den Windfängen.

Die Windfänge dienen bekanntlich an den Thurmuhren dazu, die Bewegung der Maschinerie zu reguliren und dieß wird durch Flügel bewirkt, die an den Enden von Armen befestigt sind, welche, indem sie sich umdrehen, gegen die Luft schlagen und dadurch der Bewegung so viel Widerstand verursachen, daß sie nicht zu geschwind werden kann. Da nun aber die Bewegung nicht eher gehemmt werden soll, als wenn sie eine gewisse Geschwindigkeit erreicht hat, so folgt daraus, daß die bisherige Einrichtung der Uhrwindfänge dem Zwek nicht ganz angemessen ist, indem sie feste Flügel haben, die also immerwährend Widerstand leisten, – nicht bloß wenn die Bewegung zu sehr beschleunigt wird, sondern auch im Anfange derselben. Der Vorzug dieser verbesserten Windfange ist daher einleuchtend, weil bei ihnen so lange als ihre Bewegung die beabsichtigte Geschwindigkeit nicht übersteigt (und diese kann man ihnen nach Belieben durch Anziehen oder Nachlassen der Feder ertheilen), gerade so lange die Flügel mit sehr geringem Widerstande die Luft durchschneiden; in dem Augenblike aber, wo die Bewegung geschwinder wird, dehnen sich ihre Flügel aus und drüken gegen die Luft, indem die Centrifugalkraft die Kraft der Feder überwiegt.

Obgleich aber der Vorzug der nach diesem Princip construirten Windfänge vor den gewöhnlichen offenbar sehr bedeutend ist, so wird man ihn doch erst dann gehörig würdigen können, wenn wir einige flüchtige Bemerkungen darüber gemacht haben. Man kann annehmen, daß eine Oberfläche von einem Quadratfuß, wenn sie mit einer Geschwindigkeit von 100 Fuß in der Sekunde gegen die Luft drükt, bei mittlerer Temperatur und Dichtigkeit der Atmosphäre durch ungefähr 23 Pfund im Gleichgewicht erhalten wird; nun findet man durch Rechnung, daß das Schlagwerk einer Uhr mit Windfängen nach meiner Construction nur drei Viertel von dem Gewicht einer Uhr erfordert, die mit dem gewöhnlichen Windfang versehen ist.

Da die Bewegung der Windfänge die schnellste bei dem Gange einer Uhr ist, so ist ihr Einfluß auf die ganze Maschinerie nothwendiger Weise sehr groß. Ein Gewicht von zwei Unzen am Ende der Arme kann oft einem Gewicht von dreihundert, das an der Trommel hängt, und bisweilen noch weit mehr, das Gleichgewicht halten. Der Widerstand ist zwar am Anfang der Bewegung unbeträchtlich, da er aber viel schleuniger als die Bewegung zunimmt, so folgt, daß bei |54| den gewöhnlichen Windfängen ein viel größeres Gewicht nöthig ist der Maschinerie vor dem Heben des Hammers eine hinreichende Bewegung zu ertheilen. Meine verbesserten Windfänge hingegen fliegen oder öffnen sich nicht eher, als bis der Hammer das erste Mal gehoben wird, bleiben beim nachherigen Heben des Hammers immer geschlossen und öffnen sich nur für einen Augenblik, wenn bei einem Hammerschlag die Geschwindigkeit zunimmt; sie reguliren daher nicht nur die Bewegung viel besser, sondern brauchen auch nicht viel mehr Gewicht als nöthig ist, den Hammer zu heben und die Trägheit und Reibung zu überwinden.

Beschreibung der Figuren.

Fig. 20 ist eine Vorderansicht; Fig. 21 eine Seitenansicht; Fig. 22 eine Ansicht des mittleren Theiles (größer gezeichnet) von Hinten; und Fig. 23 ein Durchschnitt mit den einzelneu Theilen. a ist die Achse, b der Hals oder die Platte, worin sie sich dreht und durch die sie weit genug hervorragt um den Windfang aufzunehmen; cc die Arme; dd, die Flügel, welche mit den Armen bei ee durch Kreuzstangen, die in die Wangen ff der Flügel passen, verbunden sind. gg sind zwei Verbindungsstangen, mit den Flügeln bei hh und mit den Oehren ii der Federbüchse j verbunden, K, Fig. 23 ist die hohle Achse der Arme cc; sie geht über die Achse a und an ihr ist das Federgehäuse j und sein Dekel l befestigt. Die Röhre k bildet die Federgehäusewinde; sie ist an einer Seite so weit weggefeilt, daß sie nur einen Pfeiler in übrig läßt, welcher die Feder hält; ihr anderes Ende ist an dem Gehäuse befestigt. Die Platte mit den Oehren ii ist an dem Halse des Gehäuses befestigt und bei n schwach vernietet, so daß sie sich frei daran bewegt, o ist ein Ausheberad um das Gehäuse j: p ist ein Sperrkegel, an eines der Oehre i geschraubt. Ist nun das Federgehäuse auf den Windfangärmen befestigt und auf der Achse a angebracht, so kann sich Eines ohne das Andere drehen; ihm folgt dann das Sperrrad q, welches auf der Achse a durch ein vierekiges Stük und die Schraubenmutter t befestigt ist. Leztere ist mit dem Sperrkegel r verbunden, der durch die Feder s gedrükt wird; der Sperrkegel und die Feder sind an den Armen cc angebracht. Dreht man die Achse a in der Richtung der Pfeile in Fig. 20, so läuft das Sperrrad q um die Arme cc durch den Sperrkegel r herum; wird aber die Achse a plözlich angehalten, so können sich die Arme und die Flügel so lange allein bewegen, bis sie in Ruhe kommen; während sich die Arme umdrehen, suchen sich die Flügel dd zu öffnen, wie es durch die punktirten Linien dd angedeutet ist, werden aber durch das Federgehäuse j hinlänglich zurükgehalten. |55| Um die Feder aufzuwinden, dreht man das Gehäuse Fig. 22 um sich herum, welches durch den Sperrkegel p zurükgehalten wird. Sie drükt dann die Oehre i, i zurük und zieht an den Verbindungsstangen gg, wodurch sie die Flügel dd geschlossen hält, u, u, sind Hemmungen, welche sich an die Arme anlehnen und sie verhindern, daß sie in mehr als den Bewegungskreis gezogen werden. Die Feder kann man leicht so aufwinden, daß sie jeder gegebenen Geschwindigkeit angemessen ist, und wenn diese überschritten wird, so werden sich die Flügel öffnen und gegen die Luft drüken, indem sie die Oehre ii zu den punktirten Stellen ii Fig. 20 und 22 ziehen, die Feder um so viel mehr aufwinden als sie sich öffnen und in dem Verhältniß zurükgehen, in welchem die Bewegung nachläßt.

|50|

Ist das Pendelgewicht sehr leicht, so wird, es durch jede Vermehrung des Uhrgewichts oder durch jede Veränderung der Dichtigkeit der Atmosphäre oder durch die in seiner Nähe durch Menschengedränge bewegte Luft etc. weit leichter gestört, als wenn seine Schwere mehr mit der Hemmung in Verhältniß steht, also ungefähr vierzig Pfund beträgt.

Die Länge des Pendels ist von der Art, daß man die Uhr nur in einer gewissen Höhe anzubringen braucht, ohne auf eine besondere Schwingungszeit Rüksicht zu nehmen.

A. d. O.

|51|

In dem Mech. Mag. werden nun die Beobachtungen mitgetheilt, welche an einer Uhr von Hrn. Harrison's Einrichtung, die zu Hull aufgestellt ist, gemacht wurden; ihre tägliche Abweichung betrug 3/4 bis 1 Sekunde. Sie hat nur ein gewöhnliches hölzernes Stangenpendel und vier äußere Zifferblätter, deren Zeiger sowohl die Stunden als die Minuten angeben; das Werk enthält nicht weniger als vier und zwanzig Räder und drei und zwanzig Spindeln von verschiedener Länge, die dem Wechsel der Temperatur mehr ausgesezt sind, als die Uhr selbst, daher die größere oder geringere Flüssigkeit des Oehles nothwendiger Weise einen sehr großen Einfluß haben muß.

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