-
Elektromagnetische Uhr. Die Erfindung betrifft Verbesserungen an elektromagnetischen
Pendeluhren bekannter Art, in welchen das Pendel einen Magneten in Form eines Kreisbogens
trägt, dessen eines Ende bei jeder Schwingung periodisch mittels einer Batterie
und eines Unterbrechers gespeist wird, wobei der Unterbrecher von dem Pendel derart
betätigt wird, daß der Stromkreis während beinahe der Gesamtheit aller Bewegungen
dieses Pendels in einer bestimmten Richtung geschlossen ist.
-
Die im folgenden beschriebenen Neuerungen bezwecken, das Arbeiten
von Pendeluhren zu verbessern, wenn man besonders kleine, leicht zu transportierende
Pendeluhren herstellen will, bei welchen das Gewicht des Pendels auf weniger als
ungefähr 5o g herabgesetzt wird und die übrigen Teile mit möglichst geringer Raumbeanspruchung
gebaut werden, so daß das Pendeltriebwerk und die Batterie in einem wagerechten
zylindrischen Gehäuse eingeschlossen sind, dessen als Zifferblatt dienende Grundplatte
einen kleineren Durchmesser als ungefähr 13 cm hat, wobei die Länge des Gehäuses
weniger als ungefähr 8 cm beträgt.
-
Bei den alten elektromagnetischen Pendeluhren sind die Werkteile viel
zu umfangreich gehalten, so daß eine genaue Uhr von kleinen Abmessungen auf diesem
Wege nicht gebaut werden konnte, oder die Pendeluhren arbeiteten unter schlechten
Bedingungen, wenn man sich damit begnügte, die Abmessungen der Teile zu verringern,
ohne die relativen Verhältnisse zu ändern. Dies ist der Grund dafür,. daß die elektrischen
Pendeluhren der erwähnten Art sich wie elektromagnetische Motoren verhalten, deren
elektrische Leistung bei einem gegebenen Wert der erzeugten mechanischen Kraft um
so geringer ist, j e mehr man das Gewicht des Magneten und der Spule verringert.
-
Die Erfindung bezweckt, diesen Übelständen dadurch abzuhelfen, daß
die Veränderungen der Schwingungsweiten,welche durch die Veränderungen der Reibung
und durch andere mechanische Verluste und der Stromstärke der Batterie entstehen,
begrenzt werden.
-
Die Neuerungen bestehen hauptsächlich darin, daß die Verhältnisse
des Magneten und des Solenoids und ihre gegenseitige Stellung derart gewählt wird,
daß die kleinen Veränderungen der Punkte einer Pendelschwingung, an welchen das
Offnen und das Schließen des Stromkreises erfolgt, keinen wesentlichen Einfluß auf
den Wert der Kraftleistung des elektromagnetischen Motors und infolgedessen auf
die Schwingungsweite des Pendels haben, so daß es nicht mehr nötig ist, daß der
Unterbrecher sehr genau arbeitet. Dies ermöglicht, den Unterbrecher so auszuführen,
daß er mit geringerem Energieverlust arbeitet als in den bekannten Svstemen. Die
elektrische Leistung wird daher trotz des geringen Gewichtes der Spule und des -Magneten
verbessert.
-
Die Erfindung - besteht ferner darin, die Stabilität des Arbeitsganges
mit Hilfe einer elektromagnetischen Bremsung zu verbessern, die mit der Schwingungsweite
sehr schnell wächst, und ferner für die Einzelteile vorteilhafte Formen zu schaffen.
-
Eine Ausführungsform einer Pendeluhr ist beispielsweise in den Zeichnungen
dargestellt. Abb. r ist ein Schnitt nach einer senkrechten Ebene M N, die durch
die Gelenkachse des Pendels geht.
-
Abb. 2 ist eine Vorderansicht des Werkes mit fortgenommenem Zifferblatt.
-
Abb. 3 ist eine Ansicht, welche das Element und die Organe zeigt,
die zur Einstellung und zur Erleichterung des Transportes dienen, wobei der rückwärtige
Deckel der Pendeluhr fortgenommen ist.
-
Abh. 4. ist ein Querschnitt nach Linie R-S der Abb.3 und zeigt in
Einzelheit, wie <las Element in Betrieb gesetzt wird.
-
Abb. 5 ist eine Einzeldarstellung in größerem Maßstahe der Aufhängung
des Pendels.
der Unterbrechervorrichtunr. welche von dein Pendel
gesteuert wird, und des Gesperres,welches den Antrieb des Rädergetriebes für die
Bewegung der Zeiger sichert.
-
A11. 6 ist ein Schnitt nach Linie U-Y der Abb. 5. .
-
Die Abb. 7 und 8 sind Ansichten -von zwei Teilen der Unterbrechervorrichtung.
-
Abb. 9 zeigt in Ansicht die Anordnung der Gelenkschlaufen des Pendels.
-
Abb. io ist eine schematische Ansicht, welche die Wirkti-ng der Aufhängung
zeigt. Abb. i i ist ein Schnitt nach einer durch die Gelenkachse des Pendels gehenden
Ebene und zeigt eine andere Ausfiihrungsforin des Unterbrechers. .
-
Abb.-12 ist ein Schnitt nach der Ebene 11 der Abb. i i und stellt
verschiedene in Abb. i r gezeigte Teile dar.
-
Abb. 13 -zeigt diese Teile in schaubildlicher Darstellung.
-
Abb. 14. ist ein senkrechter Schnitt, welcher die Anordnung der Teile
in einem Uhrgehäuse zusammen mit einer Einrichtung zur magnetischen Regelung zeigt,
welche auf der hinteren Tür angeordnet ist.
-
Abb. r5 ist eine Rückansicht der Pendeluhr, die in Abb. 1.4 im Schnitt
gezeigt ist.
-
Die Pendeluhr besteht aus einem z5-lindrischen Gehäuse t-, dessen
Vorderwand durch das Zifferblatt gebildet wird.
-
Das Pendel ist in den Abb. 1, 2. 5 und 6 gezeigt. Es besteht aus einem
lIetallband i, welches an seineirr unteren Ende einen Magneten 2 trägt, der die
Form eines Kreisbogens hat, dessen Mittelpunkt die Drehachse des Pendels ist. Dieser
-Magnet ist auf dem 1Ietallstreifen oder Band i mittels eines kleinen
1 1 z> Anfang 3 befesti-t. Der Metallstreifen i ist durch die
Schrauben 5 auf einem Teil 4 befestigt, welcher die Form eines umgekehrten [J hat.
Die Schraube 5 dient zugleich zum Halten einer Schlaufe 6 aus sehr hartem Stahldraht.
welche die in größerem Alaßstabe schaubildlich in Abb.9 gezeigte Form hat. Diese
Schlaufe hat zwei Teile a, die sich. genau in Löcher des Metallstreifens i derart
einlegen, daß die Schlaufe sehr sicher -befestigt ist und sich nicht verschieben
kann. Auf der anderen Seite des Pendels 4. ist eine Platte ; aus gehärtetem Stahldraht
mittels der Schraube 5 befestigt. welche ebenfalls eine Schlaufe 6' einklemmt. die
ebenso wie - die Schlaufe 6 ausgeführt ist.
-
Diese Schlaufen (i und greifen in zwei andere gleichartige Schlaufen
8 und 8' ein, die in einer zu der Ebene der Schlaufen Ei und <' lotrechten @üene
an" ordnet sind. Diese Schlaufen 8 und 8' sind zwischen zwei Winkeleisen 9 und 9'
mit Hilfe von Schrauben io und ro' eingeklemmt.. Diese Winkeleisen bilden den Träger
des Pendels, und sie sind auf. der Platte i i befestigt, welche die Vorderseite
des Gehäuses A bildet. Das Zifferblatt 12 ist auf dieser Platte i i befestigt, .welche
alle teile der Pendeluhr trägt.
-
Der auf-dem Pendel gelenkig befestigte, be-;vegache Finger des Unterbrechers
besteht aus der Schraube 13 (Abb.5 und 6), welche einen. kleinen Ring 14 aus nicht
leicht oxydierendein -Edelmetall trägt. Die Schraube 13 ist auf eine sich in den
Löchern des Teiles 4. drehende Achse 14 aufgeschraubt.
-
In das eine -der Enden- dieser Achse- ist ein Stift 16 -eiri-gesetzt-gegen
_den sich eine Blattfeder 17 anlegt, die in der Richtung der Drehachse einen Druck
ausübt. Das andere Ende der Achse.i5 liegt auf der Platte 7 auf und hat eine solche
Form;_daß es Schiuieröl aufnehmen kann.: -Die-Reibung auf der Platte 7 erfolgt auf
einem verhältnismäßig großen Durchmesser. Eine kleine SchrauLeifedera7' (Abb. g)
dient- dazu, - das- Pendel elektrisch mit dem Träger- -9 zu verbinden. Diese Feder
17' ist so angeordnet, daß ihre Achse mit der Drehachse des Pendels übereinstimmt
und sie keinerlei Störung - -im. Gang des - Uhrwerkes verursacht.
-
. Da. -die Feder -17-. auf der Achse . in einem Punkt aufliegt, -
wo die lineare Geschwindiglceit gleich Null ist,- entsteht keine Reibung. Alle diese
Umstände gestatten daher,.den leitenden Finger elektrisch in vollkommener Weise
zu verbinden.
-
Der.Ring 14 ist zwischen zwei Stängelchen 18 und i9 (Abb. 6) angeordnet,
-die auf Platten 2o und 21 befestigt sind (Abb. 7 und- 8)-. Diese Platten sind auf
einem Winkeleisen -2-mittels Schrauben 23 uad 23' befestigt. Die Stange 19 ist vorteilhaft
aus wenig oxydierbarein Edelmetall hergestellt. Das Winkeleisen 22 ist auf der Grundplatte
i i befestigt.
-
Die Platte 20 ist durch .isolierende Platten 24 und 24' und durch
isolierende Unterlagscheiben 25 elektrisch isoliert. Auf der Platte i i ist ferner
eine Spule 26 (Abb. 2) befestigt, welche aus zwei Teilen 261 und 262 besteht, die
in Reihe geschaltet, aber in umgekehrten Richtungen gewickelt sind. Der Teil 261
umfaßt das eine der polaren Enden des Magneten 2, wenn -das Pendel senkrecht steht.
-
Die Weite der Halbspule 261 -ist verhältnismäßig gering, so daß, wenn
das Pendel auf normale Weite schwingt, der die Spule durchfließende magnetische
Fluß nur in -der Mihe der Senkrechten sich wesentlich verändert. Weiin das Pendel
amEnde der Schwingungen in der Richtung des Pfeiles (Abb. 2) ankommt, so befindet
sich das polare Ende außerhalb der Spule. Der Fluß, welcher--durch die Spule fließt,
ist gleich demjenigen des -Magneten und bleibt annähernd unahliängig von dem- durch
das
Pendel über einen gewissen Wert (3 bis 4.° nach der Abbildung) hinaus gebildeten
Winkel. Wenn das Pendel in der umgekehrten Richtung wie Pfeil f um den gleichen
Winkel über die Senkrechte hinaus schwingt, so geht das polare Ende völlig aus der
Spule heraus, und der magnetische Fluß, welcher durch sie fließt, ist annähernd
gleich Null. Hieraus folgt, daß, wenn die Spule während der ganzen Dauer ihrer Schwingung
in der Richtung von einem Strome durchflossen wird, nur in der 'Zähe der Senkrechten
eine elektromagnetische Wirkung entstehen kann. Die Spule 26- ist rechts von der
Spule 261. so angeordnet, daß bei geringen Schwingungsweiten die Spule
261'
außerhalb des magnetischen Feldes des Magneten liegt, und daß der Einfluß
dieses 'l-a-"nuten nur dann zur Wirkung kommt, wenn das Pendel genügend weit nach
rechts schwingt. Man kann ferner symmetrisch zur Spule 262 mit Bezug auf die Senkrechte
eine kurzgeschlossene Spule oder einfach ein Metallrohr 27 anordnen, welches
aus elektrolytischem Kupfer hoher Leitungsfähigkeit besteht.
-
Die Elektrizitätsquelle ist durch ein hinter dem Gehäuse A angeordnetes
Element gebildet, dessen Klemmen 29 und 3o in Berührung mit zwei Blattfedern 31
und 32 stehen. Diese Blattfedern sind auf der Grundplatte i i befestigt, und sie
sind elektrisch isoliert.
-
Das eine der Enden der Wicklungen 261 und 262 ist mit der Masse und
das andere Ende mit der Kontaktfeder 31 verbunden. Die Feder 32 ist an die isolierte
Platte 2o angeschlossen.
-
Das Pendel verursacht bei seinen Schwingungen in der Richtung des
Pfeiles f die Drehung eines Schaltrades 33 (Abb.6) mit Hilfe einer auf einer auf
dem Teil q, des Pendels drehbar angeordneten Achse 35 befestigten Schaltklinke 3¢.
Das Rad 33 treibt die Zeiger Al, A2, A3 durch Vermittlung eines Rädergetriebes
an (Abb. i).
-
Der Arbeitsgang ist -wie folgt: Bei jeder Schwingung des Pendels in
der Pfeilrichtung f kommt der leitende Finger 13 in Berührung mit der Stange i9,
so daß der Stromkreis über das Element und die Wicklungen 261 und 262 geschlossen
-wird, um eine elektromagnetische Kraft zu erzeugen. Die Wicklungen ebenso wie die
Richtung der permanenten Magnetisierung des Magneten 2 sind so eingerichtet, daß
diese Kraft in der Bewegungsrichtung gerichtet ist und claß die j erzeugte elektrische
:Arbeit griißer ist als die passiven Widerstände.
-
Unter diesen Bedingungen besteht das Bestreben, die Schwingungsweite
zu vergrößern: aber diese @'ergri*ßerlnig wird durch die Wirkung der Wicklung 2(i=
und des Rnlires 27 hegrenzt. Diese letzteren verursachen bei den großen Schwingungen
eine entgegengesetzte Wirkung, wodurch eine gleichbleibende Schwingungsweite gesichert
ist. Diese verzögerte Wirkung wird selbsttätig aufgehoben, sobald die Schwingungsweite,
infolge Schwächerwerdens des Elementes oder Erhöhung der Reibungen, abnimmt.
-
Es ist zu beachten, daß die Gelenkaufhängung für das Pendel sich verhält
wie eine gewöhnliche Aufhängung durch Messerschneide, bei welcher die Kante der
Messerschneide leicht abgerundet ist. Es tritt also Rollen, aber nicht Reibung auf
(Abb. io). Unter diesen Bedingungen erfolgt auch keine Abnutzung wie bei den gebräuchlichen
Drehachsen.
-
Bei der in den Abb. i, 2 und 3 der Zeichnung dargestellten Anordnung
sind alle Teile auf einem sehr kleinen Raum angeordnet.
-
Um die Schwingungszeit zu verändern und den Gang der Pendeluhr schneller
oder langsamer zu machen, sind- zwei Einrichtungen vorgesehen: i. eine Masse 36,
welche auf einer am Ende des Pendels (Abb. i) befestigten Stange 361 beweglich ist;
2. ein auf einem Hebel 38 befestigter Anschlag 37 (Abb. 2), welcher Hebel bei o
beweglich ist und wobei auf den Anschlag eine Blattfeder 39 -wirkt, welche auf dem
Pendel befestigt ist. Indem man den Hebel 38 dreht, verändert man die Stellung des
-Anschlages und folglich das Moment, welches infolge der Feder 39 auf das Pendel
wirkt.
-
Das Element 28 ist auf einer Platte 4o befestigt, die mit der Grundplatte
i i durch Pfeiler 41 befestigt ist. Diese Platte hat einen Ausschnitt p (Abb. i
und 3), dessen Ränder in, n derart aufgebogen sind, daß sie als Führungen
für das Element dienen. Das Element wird durch einen um eine Achse 4.3 drehbaren
Arm 42 in seiner Stellung gesichert. -Auf der Platte 40 ist ein um eine Achse 44
schwingbarer Arm ¢3 angelenkt, welcher gestattet, das Pendel -während des Transportes
festzustellen, wie dieses. in Abb. 3 gezeigt ist. Das Uhrwerk kann durch eine Scheibe
46 und einen Deckel 47 geschützt werden. Die Befestigung der Teile in dein Gehäuse
A -wird durch Haken 4.8 gesichert (Abb. 3), -welche um Schrauben 49 drehbar sind,
die ebenfalls zum Befestigen der Platte .4o auf den Pfeilern 41 dienen. Die Enden
der E-Iaken greifen in Löcher (los Gehäuses.A ein. her Deckel 4; wird einfach durch
Federn ;o (Abb. i) testgehalten, und er kann sehr leicht "eiifttiet werden.
-
Alle empfindlichen Teile sind zwischen den Platten i i und .I0 gelagert.
Die Platte -.o hat i iftnungen 51, 52, durch welche der Regulier-
Nebel
38 und der Hebel 43 zum Feststellen des Pendels von der Rückseite des Uhrgehäuses
aus bewegt werden können, nachdem der Deckel 47 abgenommen ist. Das Element 23 wird
einfach dadurch angeschlossen, daß es in die Stellung (Abb. 4) gebracht wird.
-
Die Einrichtung zur Unterhaltung der Pendelbewegung kann verdoppelt
werden, und man kann zwei Unterbrecher vorsehen, welche zwei Betriebsstromkreise
speisen, um Impulse bei den Schwingungen in beiden Richtungen hervorzurufen. Man
kann auch die verschiedenen Elemente dieser beiden Stromkreise kombinieren, indem
man an StelleeinesStroinunterbrechers einen Umkehrei oder einen Umschalter verwendet.
An Stelle des schwingenden Pendels kann auch ein rotierendes Pendel verwendet werden.
-
Das System kann ferner durch Einrichtungen vervollständigt werden,
welche gestatten, die Wirkungen der Veränderungen des elektrischen Widerstandes
der Wicklungen je nach der Temperatur auszugleichen oder die Wirkung auszunutzen,
- um die Verlängerung .der Periode auszugleichen, welche durch die Verlängerung
des Pendels verursacht wird.
-
In den Abb. 11, 12 und 13 ist eine andere Ausführungsform des Unterbrechers
dargestellt, der dazu dient, den Strom bei den Schwingungen des Pendels in einer
einzigen Richtung einzuschalten. An Stelle des mit der Achse 15 -verbundenen Fingers
13 nach Abb. 5 verwendet man zwei kleine Stangen 53 und 54, die auf einem auf der
Achse 15 durch die Schrauben 56 befestigten Teil 55 befestigt sind. Die Stangen-18
und ig des feststehenden Kontaktes nach Abb. 6, 7 und 8 sind zwischen den Stangen
53 und 54 in geringem Abstand von diesen angeordnet.
-
Das Ende der Achse 15 hat die in den Abb. i i und 14 dargestellte
Form. Es greift in ein Loch des Teiles 4. ein, welches die in Abb. i i gezeigte
Form hat. Die Achse 15 stützt sich auf den Teil 4. Der Kontakt erfolgt auf einer
ringförmigen Oberfläche von verhältnismäßig großem Durchmesser, und die Form des
Loches sichert unter guten Bedingungen die Aufspeicherung des Schi Tieröles.
-
Der Arbeitsvorgang erfolgt unter ähnlichen Bedingungen wie bei dein
Finger 13. Bei .den Ausschlägen des Pendels in der einen Richtung stützt sich die
Stange 53 gegen die Stange ig, und der Strom fließt hindurch, während bei deni -
Schwingen in entgegengesetzter Richtung die Stange 15 sich gegen die Stante re aulel;t
und der `tron tititerbrochen wird. Die Abb. 14 und 15 zeigen die Anwendung des Hilfsmagneten
59, den man vor dem Zifferblatt 6o drehen kann und durch den die Pendeluhr leicht
geregelt «-erden kann, ohne daß es nötig wäre, irgendein Teil des Pendels zu verändern.