Titel: Mohr, über eine neue freie Hemmung in Pendeluhren.
Autor: Mohr, Karl Friedrich
Fundstelle: 1844, Band 91, Nr. XCIV. (S. 349–355)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj091/ar091094

XCIV. Ueber eine neue freie Hemmung in Pendeluhren, Halbsecundenpendel mit ganzen stehenden Secunden; von Dr. Mohr in Coblenz.

(Patentirt auf 6 Jahre für das Königreich Preußen am 4. Januar 1844.)

Mit Abbildungen auf Tab. V.

Die vorliegende Verbesserung der Hemmung in Regulatoren ist eine Folge der Untersuchungen, die ich bei mehrmaliger Ausführung der im polytechnischen Journal Bd. LXXXI S. 38 beschriebenen Construction zu machen Gelegenheit hatte.

Im Wesentlichen bestand die am angeführten Orte beschriebene Construction darin, daß ich die bewegende Kraft am untersten Ende des Pendels angreifen ließ, daß das Pendel ungemein schwer war und sich in sehr kleinen Bögen bewegte.

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Die Methode, die erhaltende Kraft am untersten Ende des Pendels angreifen zu lassen, bewährt sich vollkommen, und ich bin auch jezt nicht davon abgegangen. So wie aber an dieser Stelle die bewegende Kraft am vortheilhaftesten angreift, eben so macht sich hier jede schädliche Reibung, von der ein ruhendes nicht freies Echappement nie frei seyn kann, am nachtheiligsten geltend, und zwar um so mehr, je kleiner das Moment des Pendels ist, d. h. je kleiner sein Gewicht und seine Schwingungsbögen sind.

An einer schwarzwälder Uhr wurde das Steigrad herausgeworfen und ein anderes mit Stiften eingesezt. Das dazu berechnete Pendel hatte 40 1/5 Zoll Länge. Es trug eine Linse von 8 Pfd.

Bei diesem leichten Pendel konnte man mit bloßem Auge eine unregelmäßige Bewegung wahrnehmen, nämlich eine sichtbare Beschleunigung, wenn der Stift über die Hebung ging, und ein plözliches Stillstehen, wenn er auf die Ruhe kam.

Durch vermehrtes Gewicht konnte die Uhr zum Stillstehen gebracht werden. Dieß zeigte genügend, daß die bewegende Kraft einen viel zu großen Einfluß über das Pendel hatte, und daß lezteres unmöglich die Zeit richtig messen konnte, wie wenn es sich frei bewegt hätte.

Es wurde nun an der Stelle der 8pfündigen Kugel eine andere von 33 Pfd. Gewicht angebracht, und die Uhr wieder in Bewegung gesezt. Hierbei konnten die angeführten Uebelstände der Bewegung nicht mehr bemerkt werden, oder doch nur sehr schwach, wenn das Zuggewicht bedeutend vermehrt oder an der Kette mit Gewalt gezogen wurde. Das Pendel konnte durch vermehrtes Ziehen an der Schnur nicht mehr zum Stillstehen gebracht werden, dagegen konnte die Uhr auch nicht mehr stehen bleiben, denn wenn man das Pendel mit der Hand in der Verticalen festhielt, so sing die Uhr von selbst wieder an zu gehen, wenn man das Pendel losließ.

Aus diesen Resultaten zog ich die Schlüsse, daß wenn ein Pendel sehr kleine Bögen schwingen soll, es eine solche Masse erhalten müsse, daß dieselbe bei der praktischen Ausführung höchst unbequem werden dürfte; daß ein Pendel, welches durch die bloße Kraft der Uhr ohne Anstoß in Bewegung gesezt wird, keine Garantie für eine zuverlässige Zeitmessung darbiete; daß ein und dasselbe Pendel um so sicherer regulire, abgesehen vom Widerstande der Luft und den Differenzen größerer und kleinerer Bögen, je größere Bögen es schwingt, weil es alsdann ein größeres Moment repräsentirt.

Mein Bestreben ging nun dahin, die erhaltende Kraft am untersten Ende des Pendels, als dem vortheilhaftesten Punkt, wie vorher, angreifen zu lassen, dagegen das Pendel in der Art mit der |351| Uhr in Verbindung zu sezen, daß es nur während eines sehr kurzen Zeitraums von derselben berührt werde, und einen ganzen Hin- und Hergang außer aller Verbindung mit dem Werke zurüklege, mit einem Worte eine verbesserte sehr einfache sogenannte freie Hemmung zu construiren.

Dieselbe ist in Fig. 25 und 26 in zwei verschiedenen Momenten abgebildet, aus denen man die ganze Bewegung während des Durchganges eines Stiftes erläutern kann.

Das Steigrad a ist ein Stiftenrad von derselben Form und Anzahl der Stiften wie bei andern Uhren. Der Haken b oder Anker hat 2 Pallets so geformt, daß sie in einer Linie liegen, und dadurch, wie aus Fig. 25 zu ersehen, einen geschlossenen Kreisausschnitt darstellen. In dieser Form würden allerdings die Stifte des Steigrades gar nicht passiren können, wenn ihnen nicht ein Pallet Luft machte und dem Stifte einen Weg öffnete, den es passiren könnte.

Der Haken bewegt sich um die Achse in c und ist aufwärts über das Gehäuse der Uhr d verlängert, wenn das Pendel in freier Luft schwingen soll. An seinem Ende trägt er ein flaches Blättchen e, gegen welches das Pendel mit einem Röllchen anschlägt. In der Mitte der senkrechten Verlängerung des Hakens ist eine horizontale Stange f angebracht, welche ein verschiebbares Gewichtchen trägt. Dieses Gewicht bewirkt, daß der Haken beständig nach der Seite der Stange f umzufallen strebt, welcher Bewegung jedoch durch die stellbare Schraube g eine Gränze gesezt ist.

Der Haken selbst hat ein festes Pallet bei b und ein bewegliches h, welches durch die kleine Feder i, die unter einen seitlichen Stift greift, aufgehoben wird, sobald es nicht heruntergedrükt gehalten wird.

Nach dieser Darstellung wird es leicht seyn, den Vorgang bei dem Durchgang eines Stiftes in allen seinen Momenten zu verfolgen.

Fig. 25 stellt den Haken im Zustand der Ruhe dar.

Die senkrechte Stange des Hakens liegt an der Schraube g, und es kann also das Gewicht auf f nicht weiter sinken. Das Steigrad a drükt mit der ihm inwohnenden Kraft mittelst eines Stiftes das bewegliche Pallet h auf das feste b, das Pendel hängt senkrecht über der Uhr, und berührt diese im Zustande der Ruhe nirgendwo.

Wird nun dem Pendel der erste Anstoß gegeben (Fig. 26), so daß er mit seiner kleinen Frictionsrolle an die mit dem Haken festverbundene Stange anschlägt, so schiebt es diese Stange hinweg, |352| und vermöge der Beweglichkeit um den festen Punkt c wird der Haken in der entgegengesezten Richtung bewegt. Der Stift, der eben noch auf dem beweglichen Pallet h ruhte, wird auf das feste b geschoben, und da dieser Kreis, auf dem der Stift gleitet, aus dem Drehpunkte c gezogen ist, so bleiben die Zeiger vollkommen ruhig. Sobald der Stift das bewegliche Pallet h verlassen hat, hebt sich dieses vermöge der kleinen Feder i in die Höhe. Daß es sich nicht zu hoch hebe, wird ebenfalls durch einen Stift, oder sonst wie begränzt.

Wenn nun das Pendel zurükfällt, so folgt ihm der ganze Hakenapparat vermöge der seitlichen Belastung auf f ebenfalls nach; dadurch gelangt der Stift auf die schiefe Ebene des festen Pallets, und ertheilt diesem, indem er sie seitwärts drükt, einen Schlag, der sich durch die senkrechte Stange an das Pendel fortpflanzt, und diesem den nöthigen Ersaz an Kraft ertheilt. Sobald der Stift die schiefe Ebene verlassen hat, so drükt das Steigrad vermittelst des nächsten Stiftes das bereits wieder in den Stiftenkranz hineingefahrene bewegliche Pallet herunter auf das feste, und es wird dadurch das Werk in Ruhe gehalten. Der Hakenapparat würde aber unter dem Stifte noch weiter gleiten, wenn er nicht durch die stellbare Schraube g arretirt würde; diese sezt seiner Bewegung eine Gränze und das Pendel schwingt allein fort, bis es nach einem vollkommenen Hin- und Hergang wieder bei e anschlägt, dort auslöst und von neuem einen Schlag empfängt. Die jedesmal ertheilte Kraft muß hinreichend seyn, um den Luftwiderstand, die Beugung der Aufhängungsfeder und die Reibung der nächstfolgenden Auslösung zu bestreiten.

Bei der Ingangsezung ist noch zu bemerken, daß der Stift im Zustand der Ruhe auf der äußersten Spize des beweglichen Pallets h ruhe, welches ganz leicht durch die Schraube g regulirt wird, weil sonst ein größerer Theil der Kraft durch gleitende Reibung verzehrt würde, ehe die Auslösung und dadurch der sichere Fortgang der Uhr garantirt wäre.

Die Vorzüge dieses Echappements, die sich bei der praktischen Ausführung bestätigt haben, sind folgende:

1) die Construction ist höchst einfach und leicht auszuführen.

2) Der richtige Gang der Uhr ist ganz unabhängig von der Güte des Werkes, von der Schönheit der Triebe, der Richtigkeit der Theilung der Räder und ähnlichen Vorzügen guter und theurer Uhren. Die Auslösung kann nur am Ende zweier Schwingungen geschehen, und zwar entweder zur richtigen Zeit oder gar nicht. Denn wenn durch irgend ein hinzugetretenes Hinderniß der Bewegung des Pendels |353| ein Widerstand erwüchse, so kann es denselben nicht auf Kosten der Zeitmessung durch das ihm inwohnende Bewegungsmoment überwinden, sondern da die Auslösung jedesmal kurz vor der völligen Erschöpfung des Bewegungsmomentes geschieht, würde es vor der Auslösung umkehren und die Uhr zum Stillstehen kommen. Diesen Punkt halte ich für sehr wichtig, daß die Auslösung im Aufsteigen des Pendels und im lezten Augenblik der Bewegung geschehe und nicht wie bei allen ruhenden Hemmungen in der Mitte der Schwingung, wo die Bewegung am größten ist. Außerdem ist die Umkehr des Pendels der günstigste Augenblik, ihm den neuen Anstoß zu geben, daß es nicht durch eigene Bewegung sich dem Bewegungsmechanismus entzieht, sondern den ganzen Druk aushalten muß.

Sobald die Uhr geht, so geht sie sicher richtig, und es ist besser daß sie stille stehe, als daß sie unbewußt einen fehlerhaften Gang angenommen habe. Die vollkommene Unabhängigkeit von der Güte der Arbeit spricht zu Gunsten der Construction; die schlechteste schwarzwälder Uhr mit dieser Hemmung versehen, geht so gut wie der vollkommenste Regulator. Die Erfahrung hat hierüber ausgesprochen.

3) Die Uhr hat einen vollkommen gleichen Abfall; bei allen zweihakigen Uhren wird die Gleichheit des Abfalls durch das Gehör regulirt; dieß findet hier nicht statt, da je zwei Pendelschwingungen zusammengenommen zwei andern gleich seyn müssen. Damit ist denn auch verbunden, daß die Uhr bei schiefer Stellung gleich abfällt, wie ich dieß bei Steigungen bis zu 10 Graden bewährt gefunden habe. Jede Schwierigkeit der geraden Aufstellung fällt also von vorn weg.

4) Man kann beliebig große Schwingungen ausführen lassen, indem man das in einer Nuth verschiebbare Pendel vom Bewegungsmechanismus entfernt, oder es demselben nähert. Bei größeren Schwingungen würde zulezt ein Punkt eintreten, wo die bewegende Krast des Gewichts dem Mehraufwand an Kraft für Luftwiderstand und Federbeugung nicht mehr gewachsen wäre. Man müßte alsdann das Gewicht vermehren oder die Excursion beschränken. Bei meiner Uhr kann ich jeden Augenblik durch einen Fingerdruk den Schwingungsbogen von ½–6 Zoll Länge verändern, ohne daß im Gange eine andere Veränderung einträte, als die mit der größeren Elevation nothwendig verbundene Retardirung. Gewöhnlich lasse ich 3 Zoll schwingen.

An der freien Schwingung des Stiftes über die Ruhe des festen Pallet sieht man genau, ob die Uhr einen Ueberschuß an Kraft hat oder nicht, oder ob Gefahr ist, daß sie bei der kleinsten Reibungszunahme zum Stillstehen komme.

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5) Die Vorzüge großer Schwingungen sind beibehalten, ihre Nachtheile, mit Ausnahme des wechselnden Luftwiderstandes, aliminirt.

Die Ungleichheit der Zeitmessung bei großen Schwingungen und bei möglichen Veränderungen der Elevation ist ganz vermieden, da eine ungleiche Elevation nicht eintreten kann. Die Bewegung des Stifts auf dem festen Pallet hat kaum ½ Linie Toleranz. Wenn demnach das Pendel ½ Linie kürzer schwingt, so löst es gar nicht mehr aus, und die Uhr steht stille. Bei starkem Gewichte kann es aber auch nicht viel weiter schwingen, weil alsdann die Reibung des Pallets am Stifte die Bewegung beschränkt. Demnach haben alle Schwingungsbögen gleiche Größe, und es würde bei vollkommener Wärmecompensation ein absolut richtiger Gang der Uhr eintreten können. Auf diese Weise ist die große Schwierigkeit, womit Stampfer so ruhmvoll gerungen, und die er dennoch nicht ganz besiegen konnte, vollkommen beseitigt. Hierdurch werden zugleich die sehr schweren Pendel mit den kleinen Schwingungen, durch leichtere Pendel in größeren aber gleichbleibenden Schwingungsbögen ersezt. Bei dieser Gelegenheit ist es passend, daß die Vorzüge der Aufhängung des Pendels über der Uhr hervorgehoben werden.

Da nämlich jede Uhr mit einem gewissen Uebergewicht gehen muß, und demnach die Bewegung des Stiftes auf der Ruhe ein gewisses Spiel hat, innerhalb dessen die Uhr gehen kann, so findet dieses Spiel oder die Toleranz des Ausschlags bei meiner Uhr ebenfalls statt. Wenn nämlich der Stift des Steigrades ½ Linie auf dem Haken gleitet, so wird, im Falle der Haken und seine senkrechte Stange gleich lang sind, die Bewegung des Pendels um ½ Linie weiter oder enger seyn können, ohne daß die Uhr aufhört zu gehen; wenn hingegen der Haken oben das Pendel mit einer Gabel angreift, wie bei gewöhnlichen Uhren, so ist die Verschiedenheit der Pendelschwingungen sovielmal größer als die unsrige, als die Länge des Hakens in der Länge des Pendels enthalten ist. Gesezt nun der Haken sey 1½ Zoll lang, das Pendel 38 Zoll, so ist die mögliche Differenz der Bewegung 25mal so groß, als bei meiner Aufhängungsart. Da nun die Toleranz auf beiden Seiten des Hakens stattfindet, so wird sie zu ½ Linie angenommen, im ganzen Schwingungsbogen 1 Linie Differenz betragen, dagegen nach der alten Aufhängungsmethode möglicherweise 2 Zoll 1 Linie; und daß solche Differenzen in der That sich ereignen, zeigt die Lemberger Uhr,71) an der die Schwingungen vom 23. Dec. bis zum folgenden 9. Jan. von 8¼ |355| Grad auf 4 Grad herabgekommen waren. Selbst durch die Anwendung cycloidischer Schwingungsbaken konnte der Fehler nicht ganz gehoben werden. Eine solche Störung kann bei der vorliegenden Construction gar nicht vorkommen, und es zeigt sich eben so stark der Nuzen der freien Hemmung als des Anstoßes des Pendels an seinem untersten Ende. Es steht übrigens kein mechanisches Hinderniß entgegen, die vorliegende freie Hemmung auch oben an dem Pendel anzubringen.

6) Diese Hemmung geht mit dem geringsten Gewicht und der kleinsten Reibung im Werke. Da während zwei Schwingungen des Pendels in der Uhr gar keine Bewegung statt findet, so wird auch keine Kraft consumirt. Die Auslösung geschieht nach je 2 Schwingungen in einer unendlich kurzen Zeit, während auch die Zeiger und Räder fortrüken, darauf aber findet bis zur nächsten Wiederkehr des Pendels keine Bewegung statt. Während mit dem gewöhnlichen Gange das 8pfündige Pendel kaum ¾zollige Schwingungsbögen zurüklegte, konnte ich bei der neuen Einrichtung das 33pfündige Pendel in 3 Zoll große Schwingungen versezen. Man ersieht daraus, daß bei weitem der größte Theil der erhaltenden Kraft auf die Ueberwindung der Reibung des Steigrades gegen den Anker verbraucht wird.

7) Endlich ist noch zu bemerken, daß man Regulatoren mit ganzen springenden Secunden mit dem Halbsecundenpendel, welches bekanntlich etwas über 9 Zoll lang ist, erhält. Da je zwei Schläge des Pendels einmal auslösen, so erhält man nothwendig bei zwei Schwingungen des Halbsecundenpendels eine Secunde als Intervall, und zwar die einzelnen Secunden einander vollkommen gleich, da ein ungleicher Abfall unmöglich ist.

Ein Regulator mit stehenden ganzen Secunden, an dem man das Zuggewicht an derselben Stange die das Pendel trägt, aufhängen kann, wird mit einer Glasgloke bedekt kaum die Höhe von 1½ Fuß erreichen, und alle Vorzüge eines großen Secundenpendels haben.

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Jahrbücher des polytechnischen Instituts zu Wien. Bd. XX S. 128.

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