Titel: Blackwell's Aneroid-Barometer.
Autor: Blackwell,
Fundstelle: 1865, Band 178, Nr. CI. (S. 361–367)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj178/ar178101

CI. Blackwell's verbesserte Aneroid-Barometer.

Nach dem Practical Mechanics's Journal, Juli 1865, S. 104.

Mit Abbildungen auf Tab. V.

Die unter dem Namen Metall- oder Aneroid-Barometer bekannten Instrumente, welche seit dem Beginn des vorigen Jahrzehntes zur Ersetzung des Quecksilber-Barometers in Gebrauch zu bringen versucht wurden, leisten bekanntlich das nicht, was man anfänglich von denselben erwartete. Die wesentlichsten Mängel dieser Instrumente bestehen wohl darin, daß die Elasticität ihres Hauptorganes, der evacuirten gekrümmten Röhre nämlich, sowohl bei den gewöhnlichen Temperaturänderungen der Atmosphäre, als auch bei den Variationen des Druckes, die an einem und demselben Orte vorkommen können, solche Veränderungen erleidet, daß das Gesetz, nach welchem diese erfolgen, nur in sehr schwieriger Weise zu bestimmen ist. Wenn es auch gelingen mag, durch längere Beobachtungsreihen, welche man durch Vergleichung der Angaben eines derartigen Instrumentes mit denen eines brauchbaren Quecksilber-Barometers gewonnen hat, die sogen. Constanten, nämlich den Temperatur-Coefficienten sowohl, als auch den richtigen Werth eines Scalatheiles zu bestimmen, so kann man sich dennoch überzeugen, daß bei fortgesetzten Beobachtungen diese Constanten wieder Umänderungen erfahren. Man hat überhaupt durch längeren Gebrauch derartiger Instrumente von kleineren sowie von größeren Dimensionen die Ueberzeugung gewonnen, daß man bei einem Aneroid-Barometer, wenn man von seinen Angaben |362| Gebrauch machen will, nicht bloß seinen Stand, sondern auch seinen Gang kennen muß, so daß also ein derartiges Instrument in dieser Beziehung den Chronometern nicht unähnlich ist. Von dem Gang eines Aneroid-Barometers weiß man aus den bisherigen Erfahrungen, daß derselbe sich nicht bloß von einem Exemplare zum anderen ändert, sondern auch selbst bei einem und demselben Instrumente niemals constant ist. Diese Aenderungen sind außerdem nicht unbedeutend, da man bei den besten Metall-Barometern Aenderungen im Gange gefunden hat, die im Laufe eines Jahres mehr als 1 Centimeter betrugen, während der Fehler eines Quecksilber-Barometers im Mittel nicht mehr als höchstens 1/10 Millimeter betragen darf, wenn dasselbe brauchbar seyn soll. Derlei Aenderungen befolgen übrigens auch nicht einmal eine gewisse Regelmäßigkeit und können sogar plötzlich auftreten, wenn das Aneroid raschen Aenderungen des Luftdruckes oder der Temperatur ausgesetzt werden muß. Beiden Einwirkungen ist ein Instrument dieser Art, wenn es zu barometrischen Höhemessungen verwendet wird, mehr oder weniger immer ausgesetzt; es können daher seine Angaben nur dann von Werth seyn, wenn man dasselbe oft genug mit einem guten Quecksilber-Barometer vergleicht, um die Aenderungen, welche in seinem Gange stattgefunden haben, in Rechnung bringen zu können. Beim Gebrauche des Aneroides als transportables Barometer bei Expeditionen der genannten Art zeigt dasselbe übrigens noch einen anderen wesentlichen Nachtheil. Wenn nämlich der Transport, die Aufstellung und Behandlungsweise des Instrumentes überhaupt, nicht mit der größten, und wir möchten sogar behaupten, mit einer noch größeren Sorgfalt gehandhabt wird als dieß selbst bei den gewöhnlichen Reise-Barometern geschehen muß, so kann der zusammengesetzte Mechanismus, welcher die Aenderungen in der Krümmung der baroskopischen Röhre oder des baroskopischen Röhrensystemes auf den Barometerzeiger zu übertragen hat, in der Art in Unordnung kommen, daß während des Gebrauches der Stand des Instrumentes in ganz unregelmäßiger Weise verändert wird. – Nach den bis jetzt mit Instrumenten der in Rede stehenden Art gewonnenen Erfahrungen kann man sagen, daß das Aneroid das gebräuchliche Quecksilber-Barometer bis jetzt nicht bloß noch nicht zu verdrängen im Stande war, sondern daß seine Brauchbarkeit von der gleichzeitigen Anwendung eines genauen Quecksilber-Barometers, mit dem es von Zeit zu Zeit verglichen werden muß, wenn man seinen Angaben eine sachgemäße Bedeutung beilegen will, wesentlich abhängig ist. Es läßt sich zwar nicht behaupten, daß ein selbstständiges Aneroid-Barometer nicht denkbar sey, aber mit Sicherheit kann man angeben, daß die bis |363| jetzt bekannt gewordenen Instrumente dieser Art einen gewissen Grad von Vollkommenheit und Selbstständigkeit noch nicht erreicht haben. Die einzige Eigenthümlichkeit, wodurch sie sich für manche Zwecke recht vortheilhaft auszeichnen, mag darin bestehen, daß ein Aneroid, namentlich ein in größerem Maaßstabe ausgeführtes Exemplar, die Aenderungen des atmosphärischen Druckes früher anzeigt als das gewöhnliche Barometer, und selbst noch so kleine Druckunterschiede wahrzunehmen gestattet, welche letzteres nicht mehr erkennen läßt.

Unter den bis jetzt bekannt gewordenen Verbesserungen von Aneroid-Barometern verdienen wohl die von Blackwell ausgeführten Constructionen, welche am 5. December 1862 für England patentirt worden sind, und die in der oben citirten Quelle der Hauptsache nach erläutert werden, besondere Erwähnung. Man kann sogar sagen, daß diese Constructionen als ein wesentlicher Fortschritt auf diesem Gebiete (der bekanntlich, zum Theil in ähnlicher Weise auch von Goldschmidt in Zürich in den letzten Jahren angestrebt worden ist) bezeichnet werden dürfen. Die wesentlichen Verbesserungen, welche Blackwell dem Bourdon'schen Metall-Barometer gegenüber dem Aneroid beigebracht hat, bestehen beiläufig darin, daß nicht bloß statt einer einzigen evacuirten Röhre, die bekanntlich bei jenem das baroskopische Organ ausmacht, ein System eigenthümlich geformter evacuirter Gefäße dieser Art benutzt wird, sondern daß auch durch die Verbindung von solchen Röhrensystemen mit Systemen von Spiralfedern, welche ihre Volumveränderungen in entgegengesetztem Sinne erfahren wie jene, den zufälligen Aenderungen der Elasticität des baroskopischen Systemes entgegenzuwirken gesucht wird. Nach diesem Principe hat auch Blackwell Differenzial-Instrumente dieser Art construirt, welche jede Aenderung über oder unter dem normalen Stande anzugeben befähigt seyn sollen.

Von einigen Constructionen seiner Systeme gibt der Erfinder nähere Erläuterungen, die wir im Nachstehenden vorführen wollen. Ein Instrument, welches im Allgemeinen wie ein gewöhnliches Aneroid-Barometer eingerichtet ist, ist in Fig. 29 von der vorderen Seite, in Fig. 30 (unter Wegnahme der Bodenplatte) von der Rückseite, und in Fig. 31 in einem horizontalen Durchschnitte dargestellt, vorausgesetzt, daß das Instrument vertical aufgehängt gedacht wird. An dem metallenen Bügel a, a sind die einzelnen Theile des Instrumentes festgemacht; auf dem unteren Querstabe befindet sich das Baroskop b, b, bestehend in einem evacuirten Röhrensysteme, das in einem Verticalschnitte beiläufig die in Fig. 32 angegebene Gestalt hat. Bei dieser Anordnung besteht das Baroskop aus zwei Röhrensystemen; bei anderen seiner Instrumente nimmt Blackwell |364| mehrere solche unter sich verbundene Systeme, von denen jedes wenigstens aus vier röhrenartigen Zellen zusammengesetzt ist. Die beiden Systeme sind bei dem in Rede stehenden Instrumente durch ein Stäbchen c verbunden, das in seiner Mitte mit einem in Fig. 32 angedeuteten zugespitzten Ansatze versehen ist, so daß durch die Aenderungen in der Lage dieser Spitze die Veränderungen angezeigt werden, welche das evacuirte Röhrensystem bei eintretenden Schwankungen des Luftdruckes u.s.w. erfährt. Durch das Gelenk d wirkt das Baroskop auf den drehbaren Hebel e, der mittelst einer Art Kurbel f, die, wie in Fig. 30 und 31 angedeutet, verstellbar ist (auch vermuthlich mittelst der bei f' angedeuteten Schraube arretirt werden kann), und auf das Hebelsystem g, g¹ einwirkt, das an einem Ende mit dem gezahnten Sector oder Rechen g², an seinem anderen Ende mit einem kleinen verstellbaren Gegengewichte versehen ist. Der Rechen g² greift wie bei den bekannten derartigen Instrumenten in ein kleines Getriebe ein, an dessen Welle der Barometerzeiger J so angebracht ist, daß dieser den Bewegungen des ganzen Hebelsystemes folgen muß. Der an dem vordersten Ende derselben Achse angesteckte Zeiger q kann bekanntlich mit der Hand gedreht werden, da er bloß als Index beim Ablesen und zur Bezeichnung des zuletzt beobachteten Standes des Barometerzeigers zu dienen hat. An den Enden des Verbindungsstäbchens c sind nun die Röhrensysteme mit den Spiralen j, j verbunden, welche letztere, durch einen Querbügel gehend, an ihren oberen Enden an dem gekrümmten Stücke k befestigt sind, das mit der durch eine Nuß gehenden Schraube l (Fig. 33) in Verbindung steht, so daß hierdurch nämlich durch das Lüften oder Anziehen der Schraube l die Spiralen j, j schwächer oder stärker gespannt werden können. Da aber jede Veränderung, welche auf diese Weise den beiden Spiralen beigebracht wird, auf das evacuirte Röhrensystem so übertragen werden muß, daß bei jeder Comprimirung der Spiralen einer Volumenvergrößerung und bei jeder Ausdehnung derselben einer Volumenverkleinerung des baroskopischen Röhrensystemes gleichsam entgegengewirkt wird, so ist letzteres durch die Spiralen mit einer Art Compensation versehen, durch welche auch der Gang des Baroskopes regulirt werden kann.

Das Adjustiren des Barometers nimmt Blackwell dadurch vor, daß er unter Benutzung eines Quecksilber-Normalbarometers den Stand des Barometerzeigers J beobachtet und mittelst der Regulirungsschraube l die Spiralen j, j so einstellt, daß die beiden federnden Systeme, nämlich das Spiral- und das evacuirte Röhrensystem, gerade das Gleichgewicht sich halten, so daß nämlich letzteres weder eine Tendenz zur Volumenvergrößerung, noch zur Volumenverkleinerung zeigt, und bei dem normalen |365| Luftdrucke (und wohl auch der gleichzeitig herrschenden Temperatur) die Spitze bei c (Fig. 32) eine bestimmte normale Stellung annehmen muß, welche bloß diesem Luftdrucke und keinem anderen entspricht. Auf diese feste Stellung kann also die Spitze bei c wieder zurückgeführt werden, wenn der Gang des Instrumentes sich ändern sollte. Wird daher diese Stelle, welche die genannte Spitze bei dem normalen Luftdrucke einnimmt, fix bezeichnet, so läßt sich der veränderliche Gang des Instrumentes, wenn auch hier ein solcher eintreten sollte, eliminiren. Daß die Adjustirung bei verschiedenem Stande des Quecksilber-Barometers und gleichbleibender Temperatur vorgenommen werden kann, und verschiedene fixe Marken zum Zwecke der Fehlerbestimmung des Instrumentes bei späteren Beobachtungen ermittelt werden können, versteht sich von selbst.

Eine zweite Anordnung seiner Aneroid-Barometer stellt Blackwell in Fig. 34, 35 und 36 dar, worin die erste einen Verticalschnitt des ganzen Instrumentes, die zweite ein Stück der äußeren Ansicht des letzteren, und Fig. 36 die Anordnung des mikrometrischen Theiles, welcher an der oberen Seite des Instrumentes sich befindet, versinnlichen soll. Am Boden des cylindrischen Gehäuses a, a ist in der angedeuteten Weise das evacuirte Röhrensystem b befestigt; ein mit demselben in Verbindung stehendes Stäbchen geht durch den Bügel q und endigt bei c wieder in eine Spitze, durch welche, wie bei dem vorher berührten Instrumente, alle Aenderungen, welche das Volumen dieses Systems in Folge der Schwankungen des Luftdruckes etc. annimmt, dem Barometerzeiger übertragen werden. Mit dieser Spitze steht unmittelbar die Spirale j, j in fester Verbindung, die mit ihrem oberen Ende an der beweglichen Scheibe k befestigt ist, welche schraubenförmig ausgehöhlt, die hohle Schraube für die Schraubenspindel d, d bildet; letztere endigt in dem Schraubenkopfe und ist mit der Mikrometerscheibe n², welche auf der Platte g angebracht ist, verbunden. Die Zusammenwirkung des evacuirten Röhrensystemes b und der Spirale j, j ist hier wieder dieselbe, wie die für Fig. 30 erörterte. Mit der Spitze c kann durch Anziehen oder Lüften der Schraube d, d der kurze Arm i des bei f drehbaren Zeigerhebels e', e in Berührung gebracht werden; in der normalen Lage der Spitze c wird dann durch letztere der kurze Hebel i in eine solche normale Lage gebracht, daß die Spitze des Zeigers e, welche in eine Oeffnung des festen Stückes n ragt, die obere Fläche dieser Oeffnung an einer bestimmten Stelle berühren muß. Die Scheibe k wird, wie bereits erwähnt, beim Umdrehen des Kopfes des Mikrometers nach abwärts oder nach aufwärts verschoben, je nachdem die Schraube angezogen oder gelüftet wird, und kann sich deßhalb in zwei Rinnen und k² bewegen; an der Seite des Cylinders |366| bei k² ragt die Scheibe k mit einem Index außerhalb des Spaltes, welcher an dieser Stelle des cylindrischen Gehäuses sich befindet, hervor, und dieser Index kann so an der daneben befindlichen Längenscala des Barometers auf und abgeführt werden. – Das Instrument wird nun bei einem bestimmten Luftdrucke adjustirt, d.h. die Schraube d, d wird so weit gelüftet oder angezogen, bis die Spitze c den Zeigerhebel i, f, e in seine vorhin genannte normale Lage versetzt; die Stelle, welche der Index an der Scala bei k² zeigt, ist dann gleichsam der Nullpunkt des Instrumentes und entspricht dem normalen Barometerstande. Die Stelle der Kreistheilung n², welche der Zeiger des Mikrometers dabei angibt, wird mit Null bezeichnet. Beobachtet man nun das Instrument bei einem anderen Luftdrucke, so wird die Spitze c entweder einen tieferen oder einen höheren Stand, als bei dem vorigen Drucke annehmen, von dem man ausgegangen ist. Wenn man daher den Kopf so weit nach links oder rechts dreht, bis der Zeiger e wieder seine normale Lage annimmt, so wird die Anzahl der Umdrehungen, welche man hierbei vollführt hat, der Differenz beider Luftdrucke entsprechen. Hierdurch ist man also im Stande, den Werth eines Scalatheiles der Längenscala sowohl, als auch ihrer an dem Mikrometer abgelesenen Unterabtheilungen zu bestimmen, und man kann auch hiernach, wenn man will, die Scala so graduiren, daß der Luftdruck unmittelbar an derselben abgelesen werden kann. Ist das Instrument auf diese Weise adjustirt und graduirt, so kann man die Ablesung eines jeden Barometerstandes auf gleiche Weise vornehmen, indem man das Mikrometer so weit dreht, bis der Zeiger e seine normale Stellung erreicht hat, bei welcher die Spitze c die normale Lage des Hebelarmes i berührt; die Zahl der von dem Index der Scheibe k an k² durchlaufenen Scalatheile gibt dann an, um wie viel der herrschende Luftdruck größer oder kleiner als der normale ist, von welchem man ausgieng, und diese Differenz kann sogar mittelst des Mikrometers noch sehr genau abgelesen werden.

Die von Blackwell vorgenommenen Verbesserungen sind also mehrfacher Art: die Ungleichheiten der Elasticität der evacuirten Röhren werden bis auf einen gewissen Grad durch Gegenfedern compensirt; das angewendete Princip gestattet geringe Unterschiede noch durch große Winkel oder geradlinige Bewegungen wahrnehmbar zu machen; die Stelle, an welcher die Aenderungen des Druckes zur Wirksamkeit kommen, ist auf einen einzigen Angriffspunkt bei c reducirt, der gleichsam dem Gipfel der Quecksilberfäule im gewöhnlichen Barometer entspricht; endlich ist die Genauigkeit, welche die mikrometrische Einstellung und Ablesung zuläßt, auf den höchsten Grad gebracht, den man zu erreichen |367| beabsichtigt. Ob nun die von Blackwell construirten Instrumente auch den gewünschten Grad von Vollkommenheit besitzen und diesen durch längere Zeit beibehalten, muß durch die Erfahrung entschieden werden. Ein von Glaisher auf Grund seiner 3–4monatlichen (im Observatorium zu Greenwich) an zwei Instrumenten von Blackwell angestellten Beobachtungen ausgestelltes Zeugniß, das in der genannten Quelle abgedruckt ist, bestätigt zwar die große Empfindlichkeit und Genauigkeit dieser Instrumente, jedoch kann hieraus noch nicht auf das Verhalten der letzteren geschlossen werden, welches sie nach ein- oder mehrjährigem Gebrauche sowohl für stationäre Zwecke, als auch bei barometrischen Nivellements zeigen werden.

C. K.

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