Titel: Arzberger's elektrische Uhr.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1870, Band 196, Nr. LXVI. (S. 211–217)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj196/ar196066

LXVI. Die elektrische Uhr von Prof. Arzberger.

Mit Abbildungen auf Tab. IV.

An der vorliegenden elektrischen Uhr ist die Contactvorrichtung an der Normaluhr, die Leitung mit dem Stromstärkenindicator, die Batterie, und das durch den Strom bethätigte Zeigerwerk zu besprechen.

Nachdem zuerst durch Vorversuche constatirt war, daß ein elektrisches Zeigerwerk mittelst abwechselndem Contacte und Stromunterbrechung, bei sehr verschiedenen Stromstärken verläßlich gehe, wenn die am Schlusse dieser Besprechung angeführten Rücksichten beobachtet werden, war es möglich geworden eine einfache Contactvorrichtung an der Normaluhr (ohne Anwendung einer Stromumkehrung) einzurichten.

In Bezug auf die Batterie und deren möglichste Schonung sollte der Strom nach einer längeren Zeitperiode nur kurze Zeit geschlossen bleiben, wobei es zweckmäßig erschien in jeder Minute den Strom durch eine Secunde geschlossen zu halten. Mit Rücksicht auf die Normaluhr sollten die durch den Contact bewirkten Hindernisse so vertheilt werden, daß dieselben bei jedem Pendelschlage in gleichem Maaße auftreten, somit keine Unregelmäßigkeiten im Gange bewirken. Bezüglich des Beobachtens an dem elektrischen Zeigerwerke sollte der Contact immer genau nach Verlauf einer Minute wiederkehren, so daß der Moment in welchem das elektrische Zeigerwerk überspringt, genau den Beginn der Minute präcisire. Und endlich sollte der Contact durch Berührung zweier Platintheile hervorgebracht werden, wie dieß bei den Telegraphentastern allgemein der Fall ist.

Die Normaluhr ist eine sehr genau gehende Secundenuhr mit Quecksilberpendel.

Die Wirkungsweise der einzelnen Theile an der Contactvorrichtung ist aus den nachstehenden Holzschnitten Figur 3, 4 und 5 zu ersehen, welche drei verschiedene Positionen der in allen drei Holzschnitten mit gleichen Buchstaben bezeichneten Theile darstellen.

An der Steigradwelle, welche zugleich den Secundenzeiger trägt, ist eine Schnecke s befestigt, welche, senkrecht auf die Zeichenfläche gemessen, so breit ist, daß die beiden Abfall-Lappen a₂ und b₂, ohne sich zu berühren, auf dem äußeren Umfange der Schnecke s gleiten können, während sich s nach der Richtung des Pfeiles dreht. Die beiden Lappen a₂ und b₂ bilden die Enden zweier Hebel, welche sich beziehungsweise um |212| a und b drehen. Der obere Hebel, welcher nahezu ganz gerade ist, trägt in a₁ ein Schräubchen, dessen unteres Ende mit einem Platinstift armirt ist. Der untere Hebel trägt oberhalb b₁ einen Platinknopf; zwischen b₁ und b₂ ist derselbe nach rückwärts gebogen, so daß b₂ hinter a₂ liegt, während a₁ und b₁ vertical über einander stehen. In dieser Biegung ist ein Elfenbeinstück so eingeschaltet, daß zwischen b₁ und b₂ keine elektrische Leitung stattfindet. Die Welle b ist ebenfalls isolirt, indem zwischen d und der Bohrung des Hebels ein kleiner Elfenbeinring eingeschoben ist. b₁ ist sonach bloß mit der Spiralfeder b₃ in leitender Verbindung, welche an ihrem unteren Ende mit einem vom Uhrwerk isolirten Klöbchen verschraubt ist, und mit einem Leitungsdrahte in Verbindung steht. Die Feder a₅ ist an ihrem oberen Ende an einem anderen Klöbchen befestigt, und steht elektrisch leitend mit dem zweiten Leitungsdrahte in Communication.

Fig. 3., Bd. 196, S. 212
Fig. 4., Bd. 196, S. 212

Der Lappen a₂ (Figur 3) ist, von a gemessen, gerade um so viel kürzer, als b₂ von d gemessen, daß dann, wenn der Secundenzeiger von 59 auf 60 springt, a₂ abfällt, während b₂ noch auf jenem Punkte der Schnecke s aufruht, welche von der Drehungsachse am weitesten entfernt ist. Die Schraube a₁ ist so gestellt, daß in diesem Momente (Figur 4) a₂ nicht auf die Schnecke s auffällt, sondern um eine kaum mit dem freien Auge wahrnehmbare Strecke von s absteht. Es sitzt sonach a₁ auf b₁ und bewirkt den Contact zwischen a₅ und b₅; nun springt der Zeiger am elektrischen Zeigerwerk. Sobald der Secundenzeiger von 60 auf 1 |213| springt, fällt bab; während des Falles schlägt zuerst a₂ und sodann b₂ auf s auf, und der Contact ist wieder unterbrochen (s. Figur 5).

Fig. 5., Bd. 196, S. 213

Durch die weiter fortgesetzte Drehung von s werden die beiden Lappen a₂ und b₂ gemeinschaftlich gehoben, so zwar, daß zum Anheben während der 58 Secunden, die von 1 bis 59 verfließen, bei jedem Secundenschlage ein gleicher sehr kleiner Antheil der Gesammtarbeit consumirt wird. Schleift man nun die Enden von a₂ und b₂ beim Adjustiren so ab, daß das Abfallen erst während des Zeigerspringens, und nicht in jener Periode stattfindet, während welcher das Steigrad dem Anker den Impuls ertheilt, so bleibt auch in den beiden Bewegungsperioden 59 bis 60 und 60 bis 1 der Impuls, welchen das Pendel vom Steigrade empfängt, gleich groß.

Die beiden Figuren 7 und 8 auf Tab. IV zeigen die Ausführung in natürlicher Größe, wobei die einzelnen Theile mit denselben Buchstaben wie in Figur 3, 4 und 5 bezeichnet sind.

Es zeigt Figur 7 eine verticale Projection, nachdem Zifferblatt und vordere Platine der Uhr weggenommen sind; das Zwischenrad, durch welches das Steigrad betrieben wird, sowie der Graham'sche Anker, sind ebenfalls weggelassen.

Figur 8 zeigt einen Grundriß; p und p₁ die Platinen, w die Steigradwelle, welche bei z den Secundenzeiger trägt; unmittelbar hinter dem Getriebe ist an der Steigradwelle ein kleines excentrisches Gegengewicht w₁ angebracht, welches die ihrer excentrischen Form wegen einseitig schwere Schnecke s balancirt.

In Figur 8 ist der Anker, sowie der obere um a drehbare Hebel der Contactvorrichtung weggelassen; man sieht von diesem Hebel nur das äußerste Ende des Lappens a₂ punktirt. Der untere Hebel steckt auf der Welle b fest, indem auf dieser der Elfenbeinring e und wieder auf diesem der Hebel fest aufgepaßt und aufgekittet ist. e₁ ist das früher erwähnte Elfenbeinplättchen, welches einerseits an dem Messinghebel, |214| andererseits an den stählernen Abfall Lappen b₂ angeschraubt ist. Bei b₁ ist der Platinknopf, und unmittelbar neben dem Elfenbeinringe e sieht man ein kleines Schräubchen, mittelst dessen die Feder b₅ (Fig. 7) festgeklemmt wird.

Das andere, hier nicht sichtbare Ende der Feder b₅ ist ebenso eingeklemmt. Die feine Regulirung des Druckes von b₂ auf s wird durch das Einstellen des Gegengewichtes b₄ auf der Schraube b₃ hervorgebracht. Die Einrichtung des oberen Hebels ist ganz ähnlich; es fallen hier nur die beiden Elfenbeinbestandtheile weg, wogegen die untere mit Platin armirte Schraube a₁ hinzukommt.

Fig. 6., Bd. 196, S. 214

Der Taster T dient dazu, das Zeigerwerk zu richten, wenn es nöthig seyn sollte. Dieser Taster ist übrigens seit Aufstellung der Uhr noch nicht benutzt worden, und wird erst dann eine Anwendung finden, wenn es nöthig werden wird, die Uhr selbst einmal zu richten.

Die Batterie besteht aus Meidinger'schen Elementen, welche ohnedieß allgemein bekannt sind; damit jedoch das Nachgießen des verdunsteten Wassers selbstthätig erfolge, wurde ober jedes Element ein mit Wasser gefüllter Glaskolben mit der Mündung nach unten so aufgesetzt, daß der Rand der Kolbenmündung in jenem Niveau steht, in welchem die Flüssigkeit im Elemente erhalten werden soll. Sinkt das Flüssigkeitsniveau im Elemente, so steigt eine Luftblase in dem Glaskolben auf, |215| und etwas Wasser ergießt sich aus dem Kolben in das Element. Die Mündung des Kolbens muß circa 20 Millimet. weit seyn; engere Mündungen werden durch die Ausscheidungen aus der Salzlösung verklebt.

Der Indicator R ist ein Relais mit circa zwei Siemens-Einheiten Widerstand; dasselbe ist so gerichtet, daß es bei allmählicher Abnahme der Stromstärke früher zu schlagen aufhört, ehe das Zeigerwerk stecken bleibt. Will man sich überzeugen, ob der Strom stark genug ist, so braucht man nur zu warten, bis der Secundenzeiger der Uhr auf 60 kommt; schlägt das Relais, so ist der Strom noch stark genug, schlägt es einmal nicht mehr, dann geht das Zeigerwerk noch lange fort, ehe es stecken bleibt, und man hat Zeit, diesen oder einen der nächstfolgenden Tage die Batterie zu restauriren. Es wäre zwar einfacher gewesen, eine Boussole einzuschalten, und an dieser die Stromstärke abzulesen; bei dem kurz andauernden Contact hat sich jedoch die Boussole als sehr unverläßlich erwiesen.

Versuche, welche in dieser Hinsicht durch Einschalten eines Rheocordes mit verschiedener Stromstärke angestellt wurden, haben gezeigt, daß man das Schwächerwerden des Stromes am Relais bedeutend früher gewahr wird, ehe das Relais zu schlagen aufhört. Bei abnehmender Stromstärke werden die Schläge zuerst schwächer, dann aber tritt ein Zucken ein, welches besonders dann sehr charakteristisch wird, wenn man die Ankerbewegung thunlichst weit und die Federspannung entsprechend schwach stellt. Bei schwächerem Strome dauert es alsdann längere Zeit, bis der Anker sich niederbewegt, und nachdem der Strom nach einer Secunde wieder nachläßt, schnellt der Anker alsbald wieder auf. Vergleicht man nämlich den Schlag der Uhr mit jenem des Relais, so hört man, daß bei starkem Strome der 60. und 1. Secundenschlag der Uhr mit dem Zu- und Aufschlage des Relais zusammentrifft, bei schwächerem Strome kommt der Zuschlag des Relais später, als der 60. Secundenschlag der Uhr, und dieß gleicht jenem Zucken, von welchem oben die Rede war.

Bisher war diese Erscheinung nur bei den Vorversuchen wahrnehmbar, und es hat den Anschein, daß die Elemente bei dem Umstände, als die Kette nur eine Secunde geschlossen und hierauf 59 Secunden unterbrochen ist, sehr lange andauern werden.

Das Zeigerwerk wird durch einen einfachen Elektromagneten getrieben, dessen Drahtwindungen circa 8 1/2 Siemens-Einheiten Widerstand geben.

Das Abziehen des Ankers nach der Stromunterbrechung erfolgt durch ein Gewicht, das Vorschieben der Zeiger geschieht während des Anziehens des Ankers.

|216|

In Figur 9 sind die Haupttheile des Zeigerwerkes von rückwärts angesehen gezeichnet. Ein um c drehbarer Winkelhebel trägt bei c₁ den Anker und im Gelenke c₂ die Schiebklaue c₃. Das Schaltrad r hat 60 Zähne und wird durch die Klinke f gehalten, die durch die feine Feder f₁ gegen die Zähne des Schaltrades angedrückt wird.

Bei eintretendem Stromschluß wird c₁ gehoben und der Hub ist durch eine hier nicht gezeichnete Stellschraube begrenzt. Durch dieses Anheben wird die Schiebklaue c₃ nach links gerückt und das Schaltrad sammt Zeiger erhält einen Stoß, welcher so bedeutend ist, daß der Zeiger sammt dem Schaltrade um mehrere Zähne vorschnellen würde, wenn nicht die in dem festen Kloben d steckende Stellschraube d₁ dieses Vorschnellen hindern würde. Diese Schraube ist so gestellt, daß die Klaue c₃ nicht mit der ganzen Kraft des Elektromagneten gegen dieselbe anschlägt, sondern daß erst dann, wenn durch das Vorschnellen ein Weiterbewegen des Rades r veranlaßt wird, c₃ gegen d₁ stößt, wodurch eben das weitere Vorschnellen gehindert ist. Nach Beendigung des Stoßes drückt die Klinke f das Schaltrad ein wenig zurück, so daß nach erfolgter Stromunterbrechung die Klaue c₃ ohne Hinderniß wieder nach rechts rücken und in den nächsten Zahn des Schaltrades einfallen kann.

Was die Stellung des Ankers gegen den Elektromagneten anbelangt, muß bemerkt werden, daß die schädliche Wirkung des remanenten Magnetismus durch diese Stellung wesentlich vermindert werden kann.

Es sey die Entfernung des Ankers vom Elektromagneten vor der Anziehung x₁ derselbe Abstand nach der Anziehung sey x₂; ferner p₁ die Anziehungskraft des Magneten auf den Anker im Abstande x₁ nach dem Stromschluß, r die Zugkraft des remanenten Magnetismus auf den Anker im Abstande x₂ nach der Stromunterbrechung, und das auf den Anker reducirte Gewicht, welches nach erfolgter Stromunterbrechung den Anker zurückbewegt, sey p, so muß für alle vorkommenden verschiedenen Stromstärken

p₁ > p > r seyn,

damit einerseits beim Stromschluß p sammt allen Hindernissen über wunden wird, und andererseits nach erfolgter Stromunterbrechung p mit Sicherheit die Rückbewegung des Ankers bewirke.

Damit nun p₁ bei dem schwächsten vorkommenden Strome nicht zu klein wird, muß man x₁ so klein als möglich machen, und damit r nach erfolgter Unterbrechung des stärksten vorkommenden Stromes nicht zu groß wird, muß x₂ möglichst groß gewählt werden, woraus folgt, daß der Ankerweg (x₁–x₂) möglichst klein gegen x₂ seyn muß.

Um aber mit dem kleinen Wege (x₁–x₂) die nöthige mechanische |217| Arbeit zur Ueberwindung aller nützlichen und schädlichen Hindernisse zu effectuiren, muß eine entsprechend große Zugkraft angewendet werden. Die größere magnetische Zugkraft bedingt nun allerdings eine größere Anzahl Elemente; wenn man aber bedenkt, daß der Strom nur eine Secunde geschlossen und dann 59 Secunden unterbrochen bleibt, so ist leicht zu begreifen, daß der Materialverbrauch in den Elementen dennoch ein sehr geringer ist. Eine größere Anzahl von Elementen hat aber weiter noch den Vortheil, daß, im Falle das eine oder das andere in Unordnung geräth, die Gesammtstromstärke nicht so sehr alterirt wird, als wenn unter wenigen Elementen eines den Dienst versagt.

Es geht aus dem Gesagten hervor, daß für den Fall, als (x₁–x₂) gegen X₂ möglichst klein ist, die schädliche Wirkung des remanenten Magnetismus unschädlich gemacht werden kann, und ist auch weiter klar, daß hierdurch eine weit größere Schwankung in der Stromstärke zulässig wird, als wenn die erwähnte Vorsicht außer Acht gelassen wird.

Absolute Maaße lassen sich in dieser Beziehung schwer angeben, da ja jeder Elektromagnet für sich ein Individuum ist, und insbesondere in Bezug auf den remanenten Magnetismus seine individuellen Eigenschaften besitzt; es läßt sich aber diese Stellung versuchsweise sehr leicht ermitteln, wenn man den Gang mit den extremsten Stromstärken versucht, die man erwarten kann.

Um aber die Stellung des Ankers vollständig corrigiren zu können, braucht man drei Stellschrauben; zwei, welche die oberste und unterste Stellung des Ankers begrenzen, und eine, durch welche es möglich wird, den Anker an c₁ (Figur 9) höher oder niedriger zu stellen.

Gegenwärtig ist ein neues Zeigerwerk in Arbeit, dessen Zifferblatt 48 Centimeter Durchmesser bekommt, da das jetzt aufgestellte mit 24 Centimeter Durchmesser dem Beobachter zu wenig Deutlichkeit gewährt.

Ich werde mir erlauben, seiner Zeit eine Beschreibung zu liefern, wenn dasselbe längere Zeit gegangen seyn wird.

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