DE48721C - Elektrische Vorrichtung zur Messung der durch Belastung verursachten Dickenverminderung einer zwischen festen Flächen befindlichen Flüssigkeitsschicht - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

KLASSE 42: Instrumente.

JAHNS in KÖLN.

Untersuchungen haben ergeben, dafs die Gröfsen der inneren Reibungswiderstände einer zwischen festen Flächen bewegten Flüssigkeitsschicht bei verschieden grofsen Einheitsbelastungen der Fläche in gleichem Verhältnifs stehen wie die Gröfsen der durch die Wirkung der Belastung hervorgerufenen Verminderungen der Höhe der Flüssigkeitsschicht..

Sollen die Widerstände für ein Vielfaches η einer Einheitsbelastung 1 für eine Flächeneinheit ι auf Grund vorangegangener Bestimmung der Gröfse der Widerstände für die .Einheitsbelastung ermittelt werden, so ist also erforderlich, das Verhältnifs der Verminderung der Schichtenhöhen bei den Belastungen 1 und η durch unmittelbare Messung festzustellen.

Als kleinste Theile der Gröfsen der Verminderung müssen, wie es die Bestimmungszwecke fordern, noch Unterschiede von 0,00001 mm gemessen werden können.

Es ist also eine Vorrichtung erforderlich, welche die wirklichen Gröfsen der Annäherung der die Schicht begrenzenden Flächen für verschiedene Belastungen um so viel vervielfacht anzeigt, dafs noch die Gröfse von 0,00001 mm auf einer Theilung leicht abgelesen werden kann.

Auf einem gufseisernen Klotz W, Fig. 1, 2 und 3, steht ein Hebelwerk, dessen Drehpunkt bei α und dessen Druckpunkt bei b liegt, Fig. 3.

Durch verschiedene am Ende des Hebels T aufzuhängende Gewichte G kann ihr Moment bei b so weit vergröfsert werden, dafs die Belastung auf die 2 qcm gröfse Berührungsfläche ccc zwischen dem Stück e und der Erhöhung der Fufsplatte 100 kg beträgt, also 50 kg pro qcm.

Das Stück e hat einen Ansatz h, Fig. 1, 2, 4 und 5 , dem gegenüber das Ende i der Schraube k steht. Diese befindet sich am Ende des zweiarmigen Hebels T¹, welcher sich mit seinem anderen Ende mit der Schraube Z auf eine senkrecht stehende Schraube 0 legt, auf welche eine kleine Glasplatte aufgekittet ist.

Auf der Achse von 0 befindet sich ein grofses Zahnrad m (punktirt), in welches ein kleines Stellrad eingreift.

Auf der rohrförmigen Achse dieses Rades ist eine schmiedeiserne Scheibe befestigt, welche, mit ihrer unteren Fläche auf den Polen eines einen galvanischen Strom aufnehmenden Elektromagneten j^- schleifend, dessen Bestimmung nachfolgend erläutert wird, drehbar ist.

Die Ganghöhe der Schraube 0 beträgt 1 mm und das Verhältnifs der Hebelarme des Doppelhebels T¹ ist ι : 50.

Eine Umdrehung der Schraube 0 und der an ihr befestigten Kreisscala -s entspricht somit einer Beweguung eines Punktes des Endes der Schraube k bei i in Bezug auf einen Punkt der Fläche des ruhenden. Ansatzes h des Stückes e von 0,02 mm.

Die neben der mit der Sehraube ο verbundene Kreisscala s aufrechtstehende Theilung t gestattet das Ablesen bis auf 0,00001 mm einer Bewegung des Berührungspunktes bei i.

Eine andere kleine, durch Schnur f angetriebene Kreistheilung 5 ¹ zeigt ferner die Anzahl der Umdrehungen der gröfseren, und entspricht jede Einheit ihrer Theilung 0,01 mm der Bewegung des Punktes i.

Die Wege eines Punktes des Umfanges der Scheibe ρ und des Berührungspunktes bei i stehen hier im Verhältnifs von 4 200 : 1. Vorausgesetzt, man drehe Scheibe p, um Punkt i einzustellen, im Umfang nur mit einer Kraft von z. B. 10 g, so würde Schraube k Punkt i bei der Berührung der Fläche bei h auf diese mit einer Kraft gleich 42 kg aufdrücken, was jede Messung allein deshalb unmöglich machen würde, weil der Druckkörper hierdurch einseitig angedrückt und die Schicht einseitig ausgedrückt werden würde. Die Berührung von i und der Fläche bei h mufs also ohne Druck geschehen und in dem Augenblick der Berührung.

Diese Berührung also kann nur allein benutzt werden, um die Bewegung der das Sinken des Punktes i bewirkenden Theile in demselben Augenblick selbsttätig zu unterbrechen.

Es wird dies folgendermafsen bewirkt:

Ein aus dem Element E, Fig. 2, fliefsender galvanischer Strom wird zunächst durch ein drehbares Gleitstück q geleitet, dessen Verschiebung Schlufs oder Oeffnung des Stromes herbeiführen kann.

Von q aus geht der Strom durch den Elektromagneten jr₇ dann um die Magnetnadel r und durch eines der Spitzenlager des durch eine Hartgummiunterlage bei Z isolirten Hebels T¹ bis zur Schraube bei i und bei der Berührung dieser mit dem Ansatz h in das Druckstück e über.

Dieses Stück trägt einen waagrecht vorstehenden Stift f\ an dessen Ende ein Platindraht, abwärts gerichtet, in ein von Hartgummi hergestelltes Quecksilbernäpfchen u hineinragt, von welchem durch einen Draht der Strom in das Element E zurückgeleitet wird.

Der Strom kann also bei i und q unabhängig von einander geschlossen oder geöffnet werden.

Wird der Stromschlufs bei q vorbereitet, so erfolgt er dann im Augenblick der Berührung von i und h und bewirkt in demselben Augenblick ein Festhalten der mit zwei Fingern gedrehten schmiedeisernen Ankerscheibe ρ am Stellrad n, also auch ein Aufhören der Drehung der Schraube 0 und der von dieser abhängigen Senkung des Berührungspunktes i, sowie einen Ausschlag der Magnetnadel.

Die Vorbereitung für die Messung und die Messung der Schichtenhöhe geschieht nun in folgender Weise:

Durch Auflegen irgend eines kleinen Gewichtes auf das Gegengewicht V des Hebels T ward dieser in erhobene Stellung bis zu seiner später erfolgenden Senkung gebracht, um das Stück e einsetzen zu können, nachdem das über demselben befindliche Zwischenstück g schwebend erhalten wird.

e und g berühren sich in einem ringförmigen Theil einer Kugelfläche, Fig. 5, und e trägt einen nach oben vorstehenden Stift, welcher genau im Mittelpunkt der Druckfläche steht und in eine Bohrung an der unteren Fläche des Zwischenstückes g hineinragt.

Die am Ende des Doppelhebels T¹ befindliche Schraube Z, Fig. 1, wird nun so weit in der Richtung des Pfeiles 1 herausgedreht, dafs das Ende des langen Hebelarmes bis auf einige Millimeter sich dem oberen Ende der Schraube ο genähert hat.

Die Schraube ο soll dabei in der tiefsten Stellung stehen und das Ende der Schraube k bei i genügend weit gehoben sein, um das Stück e frei aufsetzen zu können.

Nun wird ein Tropfen der zu untersuchenden Flüssigkeit auf die Druckfläche des Stückes e aufgetragen, Stück g in die Höhe geschoben, Stück e, ohne zu drücken, auf den Ansatz aufgesetzt, beide wieder herabgelassen, so dafs der an der oberen Fläche von e befindliche Stift sich in die untere in g befindliche Bohrung einsetzt.

Das zur Hebung des Belastungshebels T angehängte Gewicht wird sodann entfernt und der Hebel T ohne Stofs aufgelegt.

Als weitere Vorbereitung für die Messung der Einzelwerthe hat dann die Einstellung des Berührungspunktes i durch Drehen der am Ende des Doppelhebels T' befindlichen Schraube / in entgegengesetzter Richtung wie anfänglich, also in der Richtung des Pfeiles 2 derart zu geschehen, dafs sich das hier liegende Ende des Doppelhebels aufwärts bewegt.

Es hat dies eine Senkung des Berührungspunktes bei i zur Folge. Die Drehung hat zu erfolgen, nachdem der Stromschlufs durch Verschieben des vorher erwähnten Gleitstückes bei q vorbereitet worden ist. Die Magnetnadel ist dabei fortgesetzt zu beobachten.

In dem Augenblick, in welchem sie ausschlägt, wird das Drehen in dieser Richtung unterbrochen und dann in entgegengesetzter Richtung (Pfeil 1) fortgesetzt, bis das Zurückgehen der Nadel das Öeffhen des Stromes anzeigt. Sodann wird die Ankerscheibe des Elektromagneten in der Richtung des Pfeiles 2 gedreht, welcher einer Annäherung der Punkte i und h entspricht, Fig. 4. In dem Augenblick, in welchem die Magnetnadel wieder schwingt, wird die Drehung der Ankerscheibe durch Angriff des Elektromagneten unterbrochen, und werden sodann die Werthe, welche die Stel-

lungen der beiden Theilungen zeigen, abgelesen und vorgemerkt.

Nachdem dies geschehen, wird der Strom durch Verschiebung des Schleifstückes q wieder geöffnet und die Ankerscheibe p, welche nunmehr frei bewegt werden kann, in entgegengesetzter Richtung (Pfeil ι) um etwa go ° zurückgedreht, um dem Berührungspunkt bei h Raum zur Bewegung zu lassen.

Soll der zweite Werth genommen werden, so erfolgt durch Ueberschieben des Schleifstückes bei q zunächst wieder der Schlufs des Stromes und dann erst die Drehung der Ankerscheibe ρ in der Richtung des Pfeiles 2.

Die Belastung der Schicht mit 1 kg pro qcm wird dadurch erzielt, dafs der die später in Anwendung kommenden Gewichte für höhere Belastungen tragende Teller am Ende des Belastungshebels eingehakt wird. .

Das Moment seines Gewichtes entspricht einem Druck bei c c von 1 kg pro qcm.

Die Oefmung des Stromes bei q schützt die Berührungspunkte bei i und h vor der Einwirkung der Oeffnungsfunken.

Die Messungen für andere Belastungen geschehen in der gleichen Weise, wie vorher angegeben, unter Benutzung der entsprechenden Gewichte.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Eine elektrische Vorrichtung zur Messung der durch Belastung verursachten Dickenverminderung einer zwischen festen Flächen befindlichen Flüssigkeitsschicht, bei welcher Vorrichtung die Gröfse der Verminderung durch Messung der Gröfse des Weges bestimmt wird, den ein über dem auf der Schicht ruhenden Druckkörper angebrachter, von einer 'mikrometrischen Mefsvorrichtung bewegter Contact in der Richtung der Bewegung der drückenden ■ Fläche nach Belastung derselben zurücklegen mufs, um den Druckkörper, mit welchem er vor der Belastung in Berührung war, wieder zu berühren, und durch den bei der Berührung erfolgenden Schlufs eines galvanischen Stromkreises einerseits mittels eines in denselben eingeschalteten elektrischen Zeigerwerks die Berührung selbst erkennbar gemacht ist, andererseits mittels eines in den gleichen Stromkreis eingeschalteten Elektromagneten eine Hemmung des als Anker ausgebildeten Antriebs der Mefsvorrichtung bewirkt wird.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.