-
Elektrische Uhr Die Erfindung bezieht sich auf elektrische Uhren mit
einem vom Uhrwerk oder Zeitzeiger mechanisch getrennten Pendel und mit einem aus
einem polarisierten und einem nichtpolarisierten Element bestehenden Hilfsunterbrecher,
dessen nichtpolarisiertes Element durch den Strom eines von dem Pendel oder einem
anderen takthaltenden Element überwachten Stromkreises erregt wird. Das -Neue an
derartigen Uhren besteht gemäß der Erfindung darin, daß das nichtpolarisierte Element
aus einem Paar entgegengesetzt gewickelten Spulen besteht, von denen zur gegebenen
Zeit immer nur eine in den Stromkreis eingeschaltet wird, so daß kein Umpoler erforderlich
ist und zum Betrieb eine Batterie vollkommen ausreicht.
-
Ein weiteres Kennzeichen der Erfindung ist, daß der Hilfsunterbrecher
mit--einein beweglichen Teile versehen ist, welcher Kontaktfedern besonderer Konstruktion
dermaßen beeinflußt, daß die Schwingungsweite des Pendels durch periodische Pendelanstöße
konstant gehalten wird. Die soeben erwähnten Kontaktfedern werden in parallel angeordneten,
seitlich ausgeschnittenen Röhrchen vorgesehen, und zwar so, daß sie die Ausschnitte
überbrücken, wobei die Federn zusammen mit ihren röhrenförmigen Trägern zweckmäßig
verstellbar angeordnet werden.
-
Auf beiliegenden Zeichnungen' stellen dar: Abb. i eine elektrische
Uhr gemäß der Erfindung in mehr oder weniger schematischer Darstellung, von vorn
gesehen, Abb. z die gleiche Uhr, von der Seite gesehen, Abb. 3 das Schaltungsschema
der Uhr, Abb. d. die Konstruktion des Federkontaktes in größerem iVIaßstabe, Abb.
5 das gleiche im Schnitt, Abb. 6, 6a bis einschließlich io,. ioa verschiedene Stellungen
des Pendels und dei Federkontakte innerhalb einer ganzen Schwingung des Pendels.
-
Zunächst soll ganz allgemein auf die Schaltung (Abb. 3) eingegangen
werden. Das Pendel bzw. irgendein anderes takthaltendes Element i ist bei 2 schwingbar
aufgehängt, trägt zwei Kontakte 3, 4., j e einen auf einer Seite, und bildet mit
diesen abwechselnd Kontakt an den Federn 3', 4.', die durch Leitungen 5, 6 mit den
Spulen 7, 8 eines Hilfsunterbrechers und mit dessen festen Kontakten 9, io verbunden
sind. Eine leichte, am polarisierten Anker 12 sitzende Kontaktfeder i i wird abwechselnd
unter leichter Durchbiegung gegen den Kontakt 9 oder io gelegt, je nachdem, welche
der Spulen 7 oder 8 erregt- wird. Die Kontaktfeder i i ist in Verbindung mit dem
einen Pol einer Batterie 13, während der andere Pol der Batterie durch eine Leitung
14 mit dem Zeitzeiger 15 und weiter durch eine
Leitung 16 mit der
Aufhängung des Pendels in Verbindung gebracht ist. Über die Pendelaufhängung wird
auf irgendeine Weise eine elektrische Verbindung mit den Kontakten 3 und q. hergestellt.
Angenommen, die Kontaktfeder i i des Hilf sunterbrechers befände sich in Berührung
mit Kontakt 9 und das Pendel i schwinge von links nach rechts. Solange sich die
Kontakte 3 und 3' miteinander berühren, wird ein Stromkreis geschlossen, der von
der Batterie 13 über die Kontaktfeder i i, weiter über den Kontakt 9, die
Magnetspule 7, die Leitung 5, über die Kontakte 3', 3, über die Leitung 16, über
den Zeitzeiger 15 und schließlich über die Leitung 14 zur Batterie zurückführt.
Die Spule 7 wird demzufolge erregt, so daß der Anker 12, angezogen oder, mit anderen
Worten, von der Spule 8 abgerissen wird. Die weitere Folge ist die, daß die Kontaktfeder
i i den Stromkreis am Kontakt 9 unterbricht, und zwar nach einer gewissen Zeit,
deren Dauer abhängt von der Trägheit des Ankers und vom Grade der Durchbiegung der
Feder i i. Schließlich legt sich die Kontaktfeder gegen den Kontakt io, so daß ein
anderer Stromkreis geschlossen wird, der, ausgehend von der Batterie 13, über die
Kontakte i o, i i, über die Spule 8, die Leitung 6 zu den Kontakten q.', d. (sobald
diese durch das schwingende Pendel in Berührung kommen), weiter über die Leitung
16 zum Zeitzeiger 15 und über die Leitung 1q. zurück zur Batterie führt. Die Schließung
der Stromkreise durch das Pendel bzw. durch die Kontakte 3, 3' oder q., d.' bewirkt,
daß der Hilf sunterbrecher abwechselnd aus der einen in die andere Stellung sich
bewegt, da jedesmal ein Strom durch die eine oder die andere Spule des Hilfsunterbrechers
geschickt wird. Da bei jeder Pendelschwingung die Kontakte 3, 3' bzw. 4., q.' in
bezug auf die Dauer einer Schwingung des Pendels verhältnismäßig lange miteinander
in Berührung bleiben, so folgt, daß sie (die Kontakte 3, 3' bzw. q., 4.') selbst
in dem Augenblick noch miteinander in Berührung stehen, in welchem der Hilfsunterbrecher
aus der einen Stellung in die andere umgesteuert wird, und daß folgerechtlich der
Stromkreis niemals am Pendel bzw. dessen Kontakten 3, 3' oder q., q.', sondern immer
am Hilfsunterbrecher unterbrochen wird.
-
In der Leitung 5 wird auf der Zeichnung ein Solenoid 17 dargestellt,
welches von einem Strom durchflossen wird, sobald die Kontakte 3, 3' miteinander
in Berührung kommen. Das Solenoid soll auf einen am Pendel i befestigten Arm 17'
wirken. Der Arm ist aus magnetischem Material bzw. teilweise aus magnetischem Material
gefertigt und in bezug auf das Solenoid i7 so angeordnet, daß er, sobald das Pendel
nach rechts schwingt, während eines Teiles dieser Schwingbewegung in den Wirkungsbereich
des Solenoides kommt und dadurch das Pendel zur Erhaltung der Schwingungsweite einen
gewissen Anstoß bekommt. Magnetische Mittel irgendwelcher Art mögen verwendet werden,
um zu verhindern, daß das Solenoid die Schwingungsweite des Pendels vergrößert.
So könnte z. B. nur das vordere Ende des Armes 17' mit einem magnetischen Material
versehen werden, oder es könnte der Querschnitt bzw. die magnetische Permeabilität
des Armes so abgerichtet werden, daß die Wirkung des Solenoides 17 sich umkehrt,
sobald das schwingende Pendel bei der Auswärtsbewegung in eine bestimmte Lage kommt.
Das Solenoid 17 kann im übrigen so angeordnet werden, daß es den Anstoß im günstigsten
Augenblick erteilt, d. h. wenn das Pendel seine größte Geschwindigkeit hat; auch
könnte die Anordnung so geschehen, daß der Anstoß erteilt wird, nachdem schon die
der größten Geschwindigkeit des Pendels entsprechende Stellung überschritten ist.
In solchem Falle wäre zwar zum Anstoß eine etwas größere Energie erforderlich, jedoch
hat speziell diese Anordnung den Vorteil, daß das Solenoid immer das Bestreben zeigt,
abnehmende oder zunehmende Schwingungsweiten automatisch zu kompensieren.
-
Wenn der erforderliche Anstoß dem Pendel elektrisch, entweder durch
ein Solenoid, wie oben beschrieben, oder mittels irgendeines Stromes, zuteil wird,
der periodisch zu irgendeiner bestimmten Zeit auf das Pendel wirkt, 8o dürfte es
besonders zweckmäßig sein, wenn derartige Anstöße des Pendels von der Konstanz irgendeiner
elektrischen Stromquelle unabhängig gemacht werden. Eine Möglichkeit hierfür soll
im folgenden und unter Bezugnahme auf die Abb. 6 bis io a -beschrieben werden.
-
In Abb. i und 2 sind alle Teile, soweit sie mit den in Abb. 3 schon
dargestellten Teilen übereinstimmen, mit genau den gleichen Bezugszeichen versehen.
Wie in Abb. i und 2 dargestellt, ist das Pendel i mit einem Stahlblättchen
18 o. dgl. aufgehängt, und zwar ist das Stahlblättchen in einer Klemme i9
fest eingespannt. Mit Hilfe einer besonderen Einstellvorrichtung, z. B. mittels
eines geschlitzten und im Schlitze das Stahlblättchen 18 festhaltenden Hebels 2o,
und außerdem mit Hilfe einer Stellschraube :2i kann die Stellung des Blättchens
18 genau reguliert werden. Zwecks Einstellung des Blättchens 18 ist die Klemme i9
zu lockern; nach bewirkter Einstellung ist sie natürlich wieder gehörig fest anzuziehen.
-
Wenngleich es unter ge-,vissen Umständen ganz unwesentlich sein mag,
ob die Pendelkontakte
3, 4 starr und die Gegenkontakte 3', .4'
nachgiebig sind oder umgekehrt, so ist der ersterwähnten Anordnung jedoch der Vorzug
zu geben, da sie ein bequemes Mittel an die Hand gibt, dem Pendel mechanisch Anstöße
konstanten Wertes zu erteilen. Eine besondere Ausführung eines für den angegebenen
Zweck geeigneten federnden Kontaktes wird in Abb..I und 5 dargestellt. Es bezeichnet
24. ein Metallröhrchen mit einem oder mit mehreren länglichen Schlitzen auf der
Innenseite. Das Metallröhrchen ist auf einen Fortsatz 25 eines Winkelhebels 26 stramm
aufgezogen. Der Winkelhebel wird drehbar gelagert und auf irgendeine Art und Weise,
z. B. an der Lagerstelle, in den in Frage kommenden Stromkreis eingeschaltet. Im
Innern des Röhrchens 25 befindet sich eine Kontaktfeder 27 mit einer nichtoxydierenden
Kontaktstelle. Das äußere bzw. freie Ende der Kontaktfeder liegt in einem Ausschnitt
24.' des Röhrchens 24 frei, während das innere Ende im Röhrchen 24 auf irgendeine
Weise starr befestigt ist. Die Stellung der Kontaktfeder 27 kann in bezug auf das
Pendel durch Drehung des Winkelhebels 26 geändert werden. Der Winkelhebel wird zu
diesem Zwecke an dem in Abb. i mit 28 bezeichneten Ende erfaßt, richtig eingestellt
und danach selbstverständlich mit irgendwelchen Mitteln fest eingespannt.
-
Die am Pendel sitzenden Kontakte können durch starre Platindrähte
gebildet werden, die so anzuordnen wären, daß sie zu den Federkontakten 27 bzw.
3, 4. ungefähr unter rechtem Winkel stehen. Wenn das Pendel aus der Mittellage nach
der einen oder der anderen Seite ausschwingt, wird es abwechselnd Kontakt bilden,
so daß abwechselnd die Stromkreise zu den Spulen 7 und 8 geschlossen werden, wie
das bereits mit Bezug auf Abb. 3 bes schrieben wurde. Die Kontaktfeder 27 wird,
nachdem der Kontakt hergestellt ist, durch die restliche Auswärtsschwingung des
Pendels durchgebogen und bei der Rückwärtsschwingung in entsprechendem Maße auf
das Pendel= zurückwirken. Die in der gespannten Feder enthaltene Energie wird also
wieder an das Pendel abgegeben. Indem man die Anordnung nun so trifft, daß die gespannte
Feder 27 auf (las Pendel längs einer Strecke zurückwirkt, die größer ist als jene
Strecke, längs welcher das Pendel bei seiner Auswärtsschwingung auf die Feder wirkt
und dieselbe spannt, wird erreicht, daß dem Pendel bei der Einwärtsschwingung mehr
Energie zugeführt wird, als das Pendel vorher bei der Auswärtsschwingung an die
Kontaktfeder abgegeben hat. Mit Hilfe eines derartigen Energieüberschusses ist die
Möglichkeit gegeben, die der Bewegung des Pendels entgegenwirkenden Kräfte zu kompensieren
und die Pendelschwingungsweite konstant zu erhalten. Eigens zu diesem Zwecke wird
die Kontaktfeder 27 so angeordnet, daß sie durch einen beweglichen Körper. z. B.
durch einen am Anker des Hilfsunterbrechers befestigten Stift 29 (Abb. 6 bis io),
schon teilweise gespannt wird, sobald das Pendel bei seiner Einwärtsschwingung sich
von der Kontaktfeder abgelöst hat. Die verschiedenen Stellungen des Pendels und
der übrigen hier soeben erwähnten Teile ergeben sich aus Abb.6 bis ioa. In Abb.6
und 6a befindet sich das Pendel i in der Mittellage. Angenommen wird, daß die Schwingung
von rechts nach links gehe. Der Stift 29 ist in der Mittellage des Pendels unwirksam,
d. h. er hat in diesem Falle keinerlei Einfluß auf die eine oder die andere Kontaktfeder
27. In Abb. 6 und 7 a ist das Pendel nach links ausgeschwungen, so daß ein entsprechender
Kontakt hergestellt wird, ähnlich wie in Abb. 3 zwischen den Kontaktkörpern 4 und
4'. Der Elektromagnet 8 wird demzufolge erregt und bewirkt, daß sich der Anker 12
aus der einen Stellung in die andere bewegt. Infolge dieser Bewegung kommt nun der
am Anker starr befestigte Stift 29 mit der Kontaktfeder 27 in Berührung, d. h. letztere
wird bis zu einem bestimmten, mit geeigneten Vorrichtungen genau regelbaren Betrage
gespannt. Schwingt das Pendel nunmehr nach rechts zurück, so wird erst mit der bereits
vorgespannten Feder 27, so wie aus Abb. 8 und 8a ersichtlich, Kontakt gebildet,
wodurch wiederum einer der Elektromagnete 7 und 8 erregt, folgerechtlich der Anker
12 umgesteuert und dadurch der Stift 29 in eine unwirksame Stellung zurückgeführt
wird (s. Abb.9 und 9a). Das Pendel selbst hat aber in dem Augenblick, wo es die
betreffende Feder 27 berührt, noch das Bestreben, «-eiter auswärts zu schwingen,
d. h. es wird die Feder 27 noch etwas mehr spannen, bis schließlich die rechte Endlage
erreicht ist. Die Spannung der betreffenden Feder 27 hat jetzt ihr Maximum erreicht.
Schwingt das Pendel nun wieder von rechts nach links, so wird die Feder 27 voll
und ganz auf das Pendel zurückwirken, da ja der Stift 29 bereits zurückgenommen
worden ist und die Rückwirkung der Feder 27 in keiner Weise beeinträchtigt. Die
Feder 27 wird also, wie schon erwähnt und wie auch aus Abb. io, ioa und 6, 6a ersichtlich,
in vollem Maße auf das Pendel zurückwirken. Bei der Einwärtsschwingung des Pendels
wird die Energie der Feder 27 dem Pendel somit auf bzw. längs einer Strecke übertragen,
die weit größer ist als jene Strecke, längs welcher das Pendel bei der Auswärtsschwingung
auf die Feder wirkt.
Andererseits können die Anstöße dem Pendel
auch mit Hilfe einer leichten, am Anker des Hilfsunterbrechers befestigten Feder
erteilt werden, indem diese Feder gegen das Pendel geführt wird, sobald der Anker
des Hilfsunterbrechers aus der einen Stellung in die andere Stellung gebracht wird.
-
Werden die Schwingungen des Pendels in der soeben angegebenen Art
und Weise konstant gehalten, so geschieht dies, wie ersichtlich, gänzlich unabhängig
von etwaigen in den elektrischen Stromkreisen auftretenden Veränderungen. Die @Schvvingungsweite
kann ferner speziell in diesem Falle leicht reguliert werden, dadurch, daß man die
eine oder auch beide Grenzlagen der auf das Pendel wirkenden Feder den Erfordernissen
entsprechend verändert.
-
Der Anstoß des Pendels könnte auch durch Gravitation bewirkt werden,
indem eine hierzu geeignete Vorrichtung durch Ströme erregt wird, die, wie beschrieben,
durch das Pendel oder durch irgendein geeignetes elektromagnetisches Gerät gesteuert
werden. Wenn das Pendel nach obiger Beschreibung bei jedesmaligem Hingang einen
Anstoß erhält, so ist es wohl ganz selbstverständlich, daß die Anordnung auch so
getroffen werden könnte, daß dem Pendel jedesmal, sowohl beim Hingang als auch beim
Hergang, ein entsprechender Anstoß zuteil wird.
-
Um den Zeitanzeiger 15 oder andere mit ihm in Verbindung gebrachte
Zeitanzeiger einstellen zu können, wird der Anzeiger 15 in der mit strichpunktierten
Linien 46 in Abb.3 angedeuteten Weise kurzgeschlossen. Hierfür mag ein besonderer
Schalter vorgesehen werden. Ist der Kurzschluß hergestellt, so werden Pendel und
Hilfsunterbrecher auch weiterhin tätig bleiben, aber das Uhrwerk bzw. den Zeitanzeiger
15 in keiner Weise beeinflussen. Letzteres verharrt in der gegebenen Stellung
so lange, bis der Kurzschluß wieder aufgehoben wird. Damit sind Mittel gegeben,
eine Uhr richtig einzustellen. Um z. B. eine voreilende Uhr einzustellen, werden
die Pendelkontakte zum Pendel mittels eines besonderen Schalters kurzgeschlossen.
Die Leitungen 5, 6 sind dann unmittelbar durch die mit strichpunktierten Linien
eingezeichneten Leitungen 47, 48 (Abb. 3) verbunden. Ist dieser Kurzschluß hergestellt,
so geht der Stromunterbrecher 7 und 8 unabhängig vom Pendel in sehr schnelle Bewegung
über. Folgerechtlich wird das Uhrwerk 15 auch sehr schnell vorgestellt. Sobald die
richtige Einstellung erreicht ist, ist der Kurzschluß durch Leitungen 47, 48 zu
unterbrechen, damit die Uhr ihren normalen Gang fortsetzen kann.