Titel: Neuerungen im Wagenbau.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1904, Band 319 (S. 373–378)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj319/ar319105

Neuerungen im Wagenbau.

Von Dr. Kurt Arndt.

(Schluss von S. 361 d. Bd.)

Hatten alle die besprochenen Hilfsvorrichtungen das Ziel, die Bequemlichkeit des Wägens zu fördern, so wollen wir nun uns zu solchen wenden, die die Genauigkeit der Wägung erhöhen. Dasind Zunächst verfeinerte Ablesevorrichtungen zu nennen.

Textabbildung Bd. 319, S. 373
Textabbildung Bd. 319, S. 373
Textabbildung Bd. 319, S. 373

Nicht selten bringt man vor der Skala eine Lupe an, die die Teilung vergrössert, sodass Zehntel der Entfernung zwischen zwei Teilstrichen leicht geschätzt werden können. Die Lupe vergrössert aber auch bedeutend den Fehler, den eine nicht senkrechte, sondern schräge seitliche Teilung des Auges zur Skala beim Ablesen verursacht. Dieser Fehler der „parallaktischen“Ablesung ist viel verbreiteter als man gewöhnlich meint. Um festzustellen, ob man das Auge in die richtige Stellung gebracht hat, ist ein kleiner Spiegel zweckmässig, der dicht hinter der Zunge parallel ihrer Schwingungsebene angebracht wird. Deckt sich die Zunge mit ihrem Spiegelbilde, dann steht das Auge in der richtigen senkrechten Stellung. Empfindet man solche Spiegelung beim Wägen als störend, so kann der Spiegel leicht zum Zurückklappen eingerichtet werden. Die Skala selber als Spiegel einzurichten, wäre nicht ratsam, weil Ablesen einer auf Spiegelglas angebrachten Teilung das Auge ermüdet. |374| Den gleichen Zweck, das Auge in die rechte Lage zu bringen, würde eine Marke auf der Vorderwand des Gehäuses erfüllen.

Textabbildung Bd. 319, S. 374

Um die optischen Fehler eines gewöhnlichen Vergrösserungsglases zu vermeiden, bringt Bunge einen Linsenspiegel (achromatisches Objektiv mit Silberbelag) an, der eine in ⅕mm geteilte, über der üblichen Elfenbeinskala befindliche Milchglasteilung in ihrem ganzen Umfange ohne Verzerrung fünfmal vergrössert (Fig. 28). Bedeutend feiner ist die Ablesung durch ein Mikroskop (Fig. 29). An der Zunge ist unter einem Winkel von 45° ein weisses Glasmikrometer befestigt, auf dem 10 mm in 100 Teile geteilt sind und das durch ein zehnmal vergrösserndes Mikroskop mit Fadenkreuz betrachtet wird.

Textabbildung Bd. 319, S. 374

Eine Ablesung durch Fernrohr besitzt die Wage No. 8 des Bungeschen Preisverzeichnisses, dem auch die vorige Abbildung entstammt. Das Fernrohr kann seitlich angebracht werden (vergl. Fig. 23), wenn durch Spiegelung das Bild einer auf dem Balken angebrachten Marke auf eine im Fernrohr angebrachte Skala geworfen wird. Die Wage No. 8 (Fig. 30) ist auch deshalb bemerkenswert, weil sie die Gattung der feinen Wagen darstellt, die schwere Belastung, in diesem Falle 5 kg,ohne Schaden vertragen. Im Fernrohr entspricht ein Milligramm fünf Grad Ausschlag. Da man noch ein Zehntel Grad schätzen kann, so würde hier die Empfindlichkeit 0,02 mg, das ist 0,02 : 5000000 = 1 : 250000000 der Höchstbelastung betragen. Die üblichen chemischen Wagen haben meist eine Empfindlichkeit von 0,1 mg, das ist bei einer Tragfähigkeit von 200 g 0,1 : 200000 = 1 : 2000000 der Belastung. Schon auf einer solchen Analysenwage gibt ein Papierschnitzel einen überraschend grossen Ausschlag. Eine Wage, die 5 kg tragen soll, muss viel kräftiger gebaut sein; kann man an ihr noch Bruchteile der Zehntelmilligramme messen, so ist das eine ausgezeichnete Leistung menschlicher Erfindungsgabe und Geschicklichkeit.

Und diese Genauigkeit kann noch übertroffen werden, so dass die Wagen, deren Besprechung wir uns nun zuwenden wollen, ebenso bewundernswerte Werke sind wie die mächtigen Fernrohre, mit denen der Astronom den endlosen Weltraum durchforscht.

An solchen Wagen ist eine Vorrichtung angebracht, um bei geschlossenem Wagekasten die Wageschalen zu vertauschen. Trotz aller Sorgfalt bei der Herstellung und Ausrichtung ist ja eine Wage nie theoretisch genau gleicharmig. Vertauscht man die Belastungen der Endschneiden, so lässt sich dieser Fehler rechnerisch ausschalten. Wäre etwa der rechte Balkenarm länger als der linke, so würde man rechts weniger Gewichte aufzulegen brauchen, um Gleichgewicht mit der linken Belastung zu erhalten, weil rechts der Hebelarm länger ist. Vertauscht man aber die Belastungen, so tritt der Fehler doppelt hervor, da nun die kleinere Last auf den linken, kürzeren Arm wirkt, und man muss links Gewichte zufügen bezw. rechts fortnehmen, um wieder Gleichgewicht zu erhalten. Das Mittel beider Ablesungen ergibt dann für das Gewicht des gewogenen Körpers den richtigen Wert wie man ihn mit einer völlig gleicharmigen Wage erhalten würde. Fig. 31 zeigt eine solche Wage von Bunge für 500 g Höchstbelastung, Fig. 32 eine von Stueckrath für 25 kg. Wie aus den Abbildungen zu ersehen ist, wird die Vertauschung der Belastungen durch Zahnräder vermittelt.

Bei der eben besprochenen doppelten Wägung verraten sich auch kleine Temperaturunterschiede zwischen den beiden Hälften der Wage, da der wärmere Balkenarm länger ist. Von den feinsten Wagen sind deshalb alle Wärmequellen fernzuhalten; selbst der Beobachter muss einige Meter von der Wage entfernt sein, mit Gestängen die Wägungsoperationen aus der Ferne vornehmen und durch ein Fernrohr die Skala ablesen, da seine Körperwärme bei den feinsten Messungen empfindliche und unberechenbare Störungen verursachen würde.

Solche äusserst empfindlichen Wagen sind nötig, |375|

Textabbildung Bd. 319, S. 375
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um Normalgewichte zu eichen. Die Einheit der Masse bildet bekanntlich ein Stück Platiniridium, das zu Sèvres bei Paris im Institut international des poids et mésures aufbewahrt wird. Nach diesem Urkilogramm sind eine Reihe von Nachbildungen hergestellt worden, von denen in den einzelnen Ländern je eine aufbewahrt und zur Herstellung weiterer Kilogrammstücke benutzt wird, nach denen dann erst Stücke für allgemeineren Gebrauch angefertigt werden. Würde bei der Vergleichung aller dieser Gewichte nicht mit der äussersten Sorgfalt verfahren, so könnte sich ein Fehler leicht vergrössern und schliesslich auch für die Praxis bemerkbar werden. So bildet die Ueberwachung und Vergleichung dieser Normalgewichte eine ständige schwierige Arbeit, die z.B. für das Deutsche Reich von der Kaiserlichen Normal-Eichungs-Kommission geleistet wird.

Eine Wage, die von der Normaleichungskommission auf der Pariser Weltausstellung 1900 ausgestellt war, zeigt Fig. 33. Sie stammt von Stueckrath und dient zur Vergleichung von Gewichten von 200 bis 1000 g. Um die Schwankungen des Auftriebes in der Luft, die durch Aenderung des Luftdruckes bewirkt werden, auszuschalten, kann das Gehäuse, das die Wage umgibt, luftleer gepumpt werden. Die Wage steht deshalb auf einem dicken Messingteller, auf den eine luftdicht schliessende Kupferglocke mit Glasfenstern aufgesetzt wird. Durch den Teller reichen durch Stopfbüchsen abgedichtete Bewegungsstangen, die von einem 3 Meter entfernten Beobachter gedreht und hin- und hergezogen werden können; durch diese Bewegungen können mittels geeigneter Uebertragungsvorrichtungen alle nötigen Handlungen vorgenommen werden, wie Drehung, Hebung und Senkung der Vertauschungsvorrichtung, Auslösen des Balkens und der Gehänge, Aufsetzen der Zulagegewichte usw. Im Innern enthält die Wage zwei Thermometer und ein Haarhygrometer. Die Ablesung geschieht durch Prisma und Fernrohr mit Skala in der bekannten Weise, die als „Spiegelablesung“ vielfach bei feinen Messungen angewandt wird.

Von Stueckrath stammte auch die Wage, mit deren Hilfe im vergangenen Jahrzehnt in Spandau die Anziehungskraft der Erde mit der eines Bleiklotzes von 100000 kg Gewicht verglichen wurde. Die Wage besass zwei Paar Wageschalen, von denen ein Paar über dem Bleiklotz hing, das andere unter ihm an langen Stangen, die durch Kanäle im Bleiklotz gingen. Wird ein Gewicht auf eine obere Wageschale gesetzt, so wird es sowohl durch die Anziehungskraft der Erde als auch durch die des Bleiklotzes nach unten gezogen; auf ein Gewichtsstück in einer unteren Schale wirken Erde und Bleiklotz in entgegengesetzter Richtung. Um die hier sehr einflussreichen Wägefehler auszugleichen, wurden jahrelange Reihen von Messungen angestellt und dabei die Lage der zu wägenden Massen auf alle mögliche Weise gewechselt.

Um äussere Störungen auszuschliessen, wurden die Beobachtungen in einer Kasematte der Spandauer Zitadelle vorgenommen und die Wage samt Bleiklotz in einen Kasten mit doppelten Zinkblechwänden eingeschlossen. Alle Handgriffe an der Wage wurden aus der Ferne vorgenommen.

Solche genauen Messungen sind ein unsäglich mühsamer Kampf mit kleinen Fehlern der Instrumente und der Beobachtung. Bei den obigen Untersuchungen war z.B. nach Fortnahme der Gewichte noch lange eine Nachwirkung der Belastung auf die Wage zu spüren. Die Beleuchtung der Skala störte, da die auf den Spiegel am Wagebalken fallenden Strahlen ungleichmässige Erwärmung des Balkens verursachten, so dass das Licht abgeblendet und nur für die Ablesungen enthüllt wurde.

Erschütterungen sind natürlich einer solchen Wage, insbesondere den feinen Schneiden äusserst schädlich; man setzt sie deshalb auf einen gesondert aufgemauerten Pfeiler.

Bei den Spandauer Messungen ergab sich auch eine deutliche Abnahme der Empfindlichkeit mit steigender Temperatur. Als ihr Grund wurde ermittelt, dass die Oberseite und die Unterseite des Balkens durch die Wärme verschieden ausgedehnt wurden, so dass bei steigender Temperatur der Balken gekrümmt und sein Schwerpunkt gesenkt wurde. Die eine Seite ist vermutlich bei der Herstellung des Balkens stärkerem Drucke ausgesetzt worden.

Aus diesen emsigen Messungen ergab sich mit der „Gravitationskonstante“ auch ein neuer Wert für die mittlere Dichte der Erde, nämlich 5,505 ± 0,009. Er bestätigt das auffällige Ergebnis früherer Beobachtungen, dass die Dichte der Erde bedeutend grösser ist als die Dichte der Gesteine, die in dem uns zugänglichen Teil ihrer Kruste vorherrschen. Da bei festen und flüssigen Körpern durch hohen Druck das Volumen nur unwesentlich verkleinert wird, so könnte man vermuten, dass im Erdinnern riesige Massen geschmolzener Schwermetalle liegen.

Auch für chemische Zwecke sind solche haarspaltenden Messungen nötig geworden. Landolt, der bekannte Professor der Chemie an der Berliner Universität, fand, als er Lösungen von schwefelsaurem Silber und von Eisenvitriol aufeinander einwirken liess, trotz aller Vorsichtsmaassregeln eine unzweideutige Gewichtsänderung von 0,13 bis 0,17 Milligramm. Auch einige andere Forscher fanden in gewissen Fällen sehr kleine Gewichtsänderungen der gesamten chemisch aufeinander einwirkenden Massen, die nicht durch Beobachtungsfehler zu erklären waren.

Da nun solche Wahrnehmungen mit dem Grundgesetz der Chemie von der Unveränderlichkeit der Masse sich nicht ohne unsichere Hilfsannahmen vereinigen lassen, so sind zahlreiche äusserst genaue Messungen solcher fraglichen Vorgänge nötig, bevor weitere theoretische Folgerungen gezogen werden dürfen.

Zur Fortführung dieser Arbeit hat sich Landolt eine besonders geeignete Wage von Rueprecht herstellen lassen. Bei dieser Wage ist der Gewichtsunterschied zwischen zwei etwa 500 g schweren, gleichen Raum einnehmenden (um den Einfluss des Auftriebes in der Luft auszuschalten) zugeschmolzenen Glasgefässen (in deren einem die chemische Umsetzung vollzogen wird, während das andere zum Vergleich dient), aus drei bis vier Einzelwägungen auf einige Tausendstel Milligramme sicher zu bestimmen. Der Beobachter sitzt drei Meter von der Wage entfernt. Fig. 34 und 35 zeigen die Einrichtung einer solchen Wage, des Gestänges und der Ablesevorrichtung.

Auf eine Wage von ähnlicher Empfindlichkeit, die Bunge auf die Pariser Weltausstellung schickte, singt Professor Dziobek in seinem Berichte „Ueber den heutigen Stand der Präzisionstechnik ein begeistertes Loblied4):

„Mit unheimlichem Scharfsinn sind hier alle Teile ausgebildet, so dass die Wage ihre Funktionen verrichtet, als ob sie Leben und Seele hätte und wüsste, was von ihr erwartet wird.“

Um die Tatsache, dass bei einer solchen Wage der mittlere Fehler einer Wägung unter ein Hundertstel Milligramm bleibt und bei Verrechnung einer Reihe von Wägungen eine Genauigkeit von zwei Tausendstel Milligramm |378| erreicht wird, in das rechte Licht zu setzen, macht Dziobek die Annahme, dass ein Gewichtsstück von zwei Kilogramm mit zwei Gewichtsstücken von je ein Kilogramm und vier Zentimeter Höhe zu vergleichen war und dass bei einer ersten Reihe von vollständigen Wägungen die beiden 1 Kilogrammgewichte nebeneinander, bei einer zweiten Reihe dagegen übereinander auf die Wageschale gestellt worden seien. Dann muss diese Kontrollwägung die Summe der beiden Kilogrammgewichte, verglichen mit dem Gewichte des 2 Kilogrammstückes etwas geringer angeben, weil – es klingt lächerlich, ist aber durchaus richtig – das obere Kilogrammstück etwas weiter vom Erdmittelpunkt entfernt war und daher etwas weniger wog. Wer dies „weniger“ berechnen kann, wird es etwa gleich ein Hundertstel Milligramm finden, und wenn, wie gesagt, eine Genauigkeit von zwei Tausendstel Milligramm erzielt wird, so muss es eben durch die Wägungen angezeigt werden“.

Schliesslich möchte ich noch eine besondere Einrichtung erwähnen, mit der Rueprecht eine gute Analysenwage ausgerüstet hat, um sie zur Wägung von Gasen besonders geeignet zu machen. Wegen des geringen Gewichtes der Gase muss man grosse Volumina wägen und zur Ausschaltung des Auftriebes zwei gleichgrosse Glasballons an die Wageschalen hängen. Die in Fig. 36 dargestellte Wage hat 1 kg Tragkraft und besitzteine besonders gestaltete Arretiervorrichtung – Durchwiegevorrichtung –, die es gestattet, Drähte oder Zwischengehänge durch den Boden des Wagekastens und durch die Schalenarretierung an der Unterseite der Wageschale aufzuhängen; diese Drähte tragen die Glaskugeln. Die Oeffnungen im Boden des Wagengehäuses und des Tisches sind soweit abgedichtet, dass keine Luftströmung die Schwingungen der Wage stören kann.

Wie wir sehen, stellt uns an guten Wagen für alle Zwecke und alle möglichen Ansprüche die deutsche Feinmechanik heute eine reiche Auswahl zur Schau; sie ist stets bemüht, zu verfeinern und zu verbessern, soweit es überhaupt in der Macht des Menschen steht.

Eine gute Wage muss aber auf das peinlichste gehütet und möglichst wenig berührt werden. Ein geschickter Beobachter wird auch auf einer billigen Wage recht genau wägen können; in unkundiger, schwerer Hand leistet die beste Wage nichts gescheutes. Leider wird bei der Behandlung oft viel gesündigt, besonders wird durch unvorsichtiges Arretieren die arme Wage manchmal so gestossen, dass es dem teilnahmsvollen Zuschauer in der Seele weh tut. Solch rohes Verfahren stelle ich fast auf eine Stufe mit Tierquälerei.

Charlottenburg.

Dr. Kurt Arndt.

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Mitteilungen des Vereins zur Beförderung des Gewerbefleisses, 1900, S. 298.

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