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.Verfahren zum Antreiben und Synchronisieren von Nebenpendeln. Der
Gegenstand der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Antreiben und Synchronisieren
von Nebenpendeln, insbesondere für elektrische Uhrpendel, und zwar für solche, deren
Schwingungen mit Hilfe eines periodisch von der Hauptuhr und von einer Stromquelle
angetriebenen Unterbrechers unterhalten werden. Das Synchronisieren wird dadurch
ausgeführt, daß der Unterbrecher jedes Nebenpendels in Reihe mit dem Unterbrecher
der Kontrolluhr und der Unterhaltungsspule dieses Pendels geschaltet ist und das
Nebenpendel so angeordnet ist, daß es, nicht angetrieben, eine mit der Schwingungsweite
veränderliche Schwingungsdauer aufweist, so daß jede Veränderung in der Schwingungslage
des Empfängerpendels in der Kontrolluhr eine Veränderung der Zeitdauer bewirkt,
während welcher die beiden in Reihe geschalteten Unterbrecher gleichzeitig geschlossen
sind, woraus sich eine Änderung der Schwingungsweite des Nebenpendels ergibt, welche
das Bestreben hat, Schwingungsgleichheit zu erzielen.
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Auf beiliegender Zeichnung zeigen die Abb. i und i a schematisch eine
Zentraluhrenanlage unter Verwendung von entsprechend der Erfindung synchronisierten
Pendeln. Abb. 2 ist das Diagramm der Schwankungen der Eigenperiode des Pendels,
welches man mit der Amplitüde der Schwingungen zu synchronisieren beabsichtigt.
Nach Abb. i besteht die Zentrale aus einem elektrischen Element S und einem Stromunterbrecher
11,
welcher von der Zentraluhr, die in der Zeichnung nicht dargestellt ist,
so betätigt wird, daß in Zeitabschnitten T elektrische Kontakte hergestellt werden,
deren Dauer kleiner ist als
und beispielsweise ungefähr
betragen kann. Das Arbeitsorgan jedes Empfängersystems besteht bei dem dargestellten
Beispiel aus einem Pendel mit elektromagnetischem Antrieb. Letzterer besteht aus
einem Magneten A, der mit dem Pendel fest verbunden ist, und einer Spule B. Diese
Spule steht durch Leitungsdrähte F1 und F2 mit der Zentrale in Verbindung. Ein Stromunterbrecher
1" der von dem Pendel o gesteuert wird, ist in der Leitung so eingeschaltet,
daß die Spule nur Strom erhält, wenn die Kontakte Il und 1, gleichzeitig geschlossen
sind. Der Unterbrecher 1, besteht aus einer Blattfeder r, die mit der Stange
des Pendels bei jeder halben Schwingung nach links von der Vertikalen in Berührung
kommt.
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Zum besseren Verständnis der nachfolgenden Ausführungen wird angenommen,-daß
die Stellung der federnden Lamelle in der Ruhe derart ist, daß der Kontakt in dem
Augenblicke eintritt, in dem das Pendel durch die Senkrechte hindurchtritt. Im weiteren
Verfolg wird man sehen, daß es von Vorteil ist, den Kontakt ZZ während einer Dauer,
die größer ist als
eintreten zu lassen. Es sei betont, daß dieser Kontakt stattfinden kann, ohne daß
irgendeine nennenswerte Hemmung in der Pendelbewegung entsteht, da jedesmal, wenn
die Feder r in ihre ursprüngliche Stellung zurücktritt, die zum Heben der Feder
r aufgewandte Energie zurückerstattet wird. Als Verlust kommt lediglich die Reibung
zwischen den in gegenseitige Berührung tretenden Teilen in Frage. Es ist nun aber
möglich, das gegenseitige Schleifen dieser Teile dadurch zu vermindern, daß man
den Träger der Feder dem Drehpunkt o des Pendels nähert. Bei der in Frage kommenden
Ausführung erzeugt die Schwere ein Kraftmoment, welches das Pendel in die Senkrechte
zurückzubringen bestrebt ist. Dieses Kraftmoment ist proportional dem Winkel, so
lange dieser Winkel klein ist. Wenn aber das Pendel nach links von der Senkrechten
ausschlägt, wie dies in Abb. i a gezeigt ist, so übt die Feder r ein zusätzliches
Kraftmoment aus, welches sich zu dem der Schwere addiert. Dieses zusätzliche Kraftmoment
in bezug auf den Winkel a' würde den Wert Ka' annehmen, wenn es sich um eine einfache
Biegung bei schwachem Bogen
handelte (K ist die Konstante); man
kann aber diesen Wert ändern, wenn man den Träger c so einrichtet, daß die freie
Länge der Feder abnimmt, wenn der Winkel a' wächst. Man kann auf diese Weise das
das Pendel in die Vertikale zurückziehende Kraftmoment rascher wachsen lassen als
in einfachem proportionalen Verhältnis. Bekanntlich hören in diesem Falle die freien
Pendelbewegungen auf, isochron zu sein. Ihre Dauer ist geringer, wenn die Amplitüde
der Pendelschwingung größer wird.
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Trägt man beispielsweise auf die Abszisse die Geschwindigkeit v des
Magneten ein, wenn das Pendel durch die Senkrechte hindurchgeht, und auf die Ordinate
die Werte U für ein vollständiges Spiel (oder Eigenperiode) der Schwingung, so erhält
man eine Kurve, welche der ausgezogenen Linie der Abb. 2 entspricht. Um den Synchronismus
nach dem Verfahren der Erfindung aufrechtzuerhalten, wählt man die Länge des synchronisierten
Pendels derart, daß bei einer Geschwindigkeit v1, welche der Amplitüde der Pendelbewegungen,
die man erreichen will, entspricht, die Eigenperiode des Pendels der Peri-ode
T der Schließungen des Stromunterbrechers Il der Zentrale gleich ist. Die Ernpfängerpendel
setzen sich in schwingende Bewegungen, synchron mit den Stromsendungen der Zentrale;
es entsteht so eine sehr stabile Arbeitsweise, die darauf zurückzuführen ist, daß
die Entphasung zwischen der Bewegung des Ernpfängerpendels und den synchronisierenden
Impulsen derart ist, daß bei jeder Schwingung in Richtung des Pfeiles f der Strom
anfängt zu passieren, sobald der Stromunterbrecher 1Z sich schließt, und unterbrochen
wird, wenn der Unterbrecher 1, sich öffnet. Die Größe dieser Entphasung regelt
sich selbsttätig derart, daß die Kontaktzeiten genügend lang sind, um die Weite
der pendelnden Bewegungen so groß zu erhalten, daß die Eigenperiode des Empfängerpendels
gleich ist der Periode der synchronisierenden Impulse.
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Die Stromunterbrechungen treten an den Stromunterbrechern 1Z ein und
nicht an dem Kontakt der Zentraluhr Il. Dies ist von Vorteil zur Schonung des Kontaktes.
Der Verbrauch an Strom ist ein äußerst mäßiger, da die Empfängerpendel ohne künstliche
Hemmung schwingen, und weil sie, wenn die Geschwindigkeit des Magneten groß wird,
mit Strom gespeist werden, wodurch die elektrische Leistung sehr begünstigt wird.
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Zur praktischen Anwendung des Antriebes entsprechend derErfindung
behufs Unterhaltung der Bewegung des Pendels der Zentraluhr selbst, welches periodisch
den Kontakt Il zu schließen hat, kann in folgender Weise verfahren werden: Der durch
das Pendel der Zentraluhr gesteuerte Stromunterbrecher Il ist ähnlich eingerichtet
wie derStromunterbrecher 1z, derweiter oben beschrieben worden ist, zum Zwecke,
eine mittlere, sehr schwache mechanische Arbeit aufzuheben. Man verwendet ein synchronisiertes
Pendel, welches für geringe Ausschlagbogen eine etwas größere Eigenperiode besitzt
als die des Pendels der Zentraluhr. Sobald die Amplitfide dieses Pendels über eine
gewisse Grenze A wächst, trifft das Pendel auf einen elastischen Anschlag, wodurch
seine Eigenperiode vermindert und geringer wird als die des Pendels der Zentraluhr.
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Die bewegenden Teile werden so angeordnet, daß die auf das synchronisierte
Pendel einwirkenden elektromagnetischen Kräfte verhältnismäßig groß sind, so daß
bei normalem Gang die Durchgangszeiten des Stromes infolge der Stromunterbrechungen
durch den Unterbrecher 1, sehr kurz sind, wie dies im Beginn der vorliegenden
Beschreibung erwähnt wurde.