DE50569C - Geschwindigkeits-Anzeiger mit Schreibwerk für Weilen - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT

Der neue Geschwindigkeits-Anzeiger zeigt an und vermerkt, wenn nöthig, in jedem Augenblick die Geschwindigkeit irgend welcher umlaufenden Maschine und ist zugleich einfach, empfindlich und sicher in seinen Angaben.

Zwischen zwei excentrisch gelagerten Planscheiben befindet sich ein Discusrad, dessen Achse zwischen den Lagerpunkten der Planscheiben so gelagert ist, . dafs es aufser der Drehungs- auch noch eine Bogenbewegung um eine zur.ersteren senkrechten Achse ausführen . kann. Bei gleicher Umdrehungszahl der Scheiben erfährt nun das Discusrad nur eine Drehung um seine eigene Achse, es beschreibt dagegen bei verschiedenen Umdrehungszahlen der Planscheiben, noch ein mit dem Unterschied der Geschwindigkeit wachsendes Bogenstück. Der Ausschlagwinkel der Discusradachse wird auf einer Kreisscala gemessen und giebt den Geschwindigkeitsunterscliied zwischen der von dem zu untersuchenden Motor angetriebenen Scheibe und der von einem Elektromotor mit gleichmäfsiger Geschwindigkeit bewegten Vergleichsscheibe an.

Die Fig. 1 und 2 zeigen die beiden Seitenansichten des Apparates. Fig. 3 stellt den Grundrifs und Fig. 4 einen Verticalschnitt dar. Die beiden gleichgrofsen Planscheiben P und P¹ sind excentrisch zu einander gelagert und drehen sich im entgegengesetzten Sinne. Durch sie wird das Discusrad G, welches durch das Gegengewicht H im Gleichgewicht gehalten wird, mittelst Reibung in Drehung versetzt. Die Achse α des Discusrades G bildet den Zeiger, der die Geschwindigkeitsdifferenzen der Scheiben P und P¹ angiebt. Treten solche Unterschiede ein, so erhält das Discusrad aufser seiner Rotations- noch eine Bogenbewegung um den in der Mitte zwischen den Achsen der Scheiben P und P¹ liegenden Mittelpunkt C. Die eine Planscheibe P wird mittelst einer verschieden abgestuften Rolle A durch den Motor, dessen Geschwindigkeit man prüfen oder beobachten will, in Umdrehung versetzt, so dafs P also eine der des Motors proportionale Geschwindigkeit aufweist.

Die andere controlirende Scheibe P¹ wird durch einen Elektromotor, ' welcher ihr eine stetige, durchaus regelmäfsige Bewegung ertheilt, angetrieben. Die Scheibe P¹ mache z. B. 180 Touren pro Minute. Der Durchmesser der Rollen, welche die Scheibe P antreiben, wird so gewählt, dafs letztere ebenfalls eine mittlere Tourenzahl gleich 180 aufweist. Das Schreibwerk, welches seitlich angeordnet ist, wird durch denselben Elektromotor in langsame, genau regelmäfsige Bewegung gesetzt..

Eine Verbindung von Hebeln setzt die Achse, auf welcher sich der Zeiger α des Reibungsrades G befindet, mit dem in einer Parallelogrammführung angeordneten Zeichenstift c in Verbindung.

Diese drei Hauptbestandteile, die beiden Kreisscheiben mit dem Discusrade, der Elektromotor und das Schreibwerk, machen das Wesen des neuen Apparates aus. Die Angabe der Geschwindigkeitsunterschiede geschieht durch den Zeiger α auf der Kreisscala b. Wenn die beiden Kreisscheiben P und P¹. mit gleicher Geschwindigkeit, aber im entgegengesetzten Sinne laufen, so findet das Discusrad nur die beiden Punkte /' und 7¹, in welchen es in

Ruhe bleiben kann, denn die beiden Kreisscheiben geben ihm nur in diesen beiden Stellungen einen gleichen entgegengesetzt gerichteten Antrieb, wodurch die Achse α des Reibungsrades unbeweglich bleibt. Der Zeiger giebt dann also ein Geschwindigkeitsverhältnifs gleich ι : ι an. Wenn hingegen die Scheibe P mehr oder weniger als 180 Touren macht, so wird das Rad entweder nach vorwärts oder rückwärts mit fortgenommen und es würde unaufhörlich im Kreise herumlaufen, wenn die Scheiben concentrisch angeordnet wären.

Nun hat aber die excentrische Lagerung der Scheiben zur Folge, dafs der eine Berührungspunkt des Discusrades mit der einen Scheibe sich (während des Fortschreitens des ersteren) von dem Mittelpunkt der Scheibe entfernt, während der Berührungspunkt mit der zweiten Scheibe sich dem Mittelpunkt derselben nähert. Hieraus ergiebt sich eine fortwährende Aenderung in der Wirkung der Scheiben auf das Discusrad, so dafs in einem bestimmten Moment das letztere eine Lage findet, in welcher ihm von beiden Scheiben aus die gleiche Drehungsgeschwindigkeit ertheilt wird. Dies tritt dann ein, wenn sich die Abstände der Berührungspunkte des Reibungsrades von den Scheibenmittelpunkten umgekehrt verhalten wie die Geschwindigkeiten oder die Umdrehungszahlen. In dieser neuen Stellung hört die Achse α des Reibungsrades auf, ihre Stellung zu ändern und der Zeiger giebt durch seine Entfernung von der Anfangsstellung den Geschwindigkeitsunterschied der beiden Scheiben an. Der Ausschlagwinkel des Zeigers α hängt ab von dem Verhältnifs zwischen Armlänge des Reibungsrades und der Excentricität; der Ausschlagwinkel wächst mit diesem Verhältnifs, so dafs dem Apparat eine unbegrenzte Empfindlichkeit beigelegt werden kann. Bei dem vorliegenden Mechanismus ist das Verhältnifs gleich 10:1 gewählt, und man kann Geschwindigkeitsunterschiede gleich Y₄₀₀₀ ablesen. Eine eben so grofse Empfindlichkeit wäre fruchtlos, wenn die zum Vergleich dienende Bewegung nicht von einer genügenden Regelmäfsigkeit wäre.

Vor allem mufs die Bewegung der Vergleichungsscheibe eine gleichbleibende sein; letztere mufs in gleichen Zeittheilen die gleiche Tourenzahl aufweisen. Man begreift die Schwierigkeit der Erzeugung einer diesen Bedingungen, genügenden Bewegung. In folgender Weise wird eine solche Bewegung erhalten.

Die zum Vergleich dienende Scheibe P¹ wird durch einen kleinen Elektromotor E, welcher aus einem System von zusammen einen Ring bildenden Elektromagneten zusammengesetzt ist, angetrieben. Diese.Elektromagnete, deren vier Pole sich in Form eines Andreaskreuzes zeigen, sind mit zwei Drähten gewickelt. Das eine Ende eines jeden Leitungsdrahtes ist mit der Batterie verbunden, während das andere des einen die Verbindung mit der Contactfeder R, das des anderen die Verbindung mit der Contactfeder R¹ herstellt. Bei dieser Anordnung kann der Batteriestrom zwei verschiedene Wege nehmen, nämlich entweder durch die Feder R oder durch JR¹. Eine Gabel D, welche durch eine Spule B in Bewegung gehalten wird, berührt abwechselnd die Contactstellen R und JR¹; sie steht in Verbindung mit dem anderen Pol der Batterie. Zwei Umschalter M und N dienen zum Oeffnen und Schließen der Ströme. Hat man den Strom 'durch den Commutator TV zur Spule B der Gabel geleitet, so genügt ein erster Anstofs, um letztere in den Zustand einer permanenten Vibration zu versetzen, welche einen einförmigen Ton erzeugt. Das allmälige Schwächerwerden der Batterie ändert nur die Stärke des Tones, nicht aber seine Tonhöhe. Durch den zweiten Commutator M leitet man den Strom in die Spulen des Ringes, welcher durch die Influenz abwechselnd im Sinne der einen und dann im Sinne der anderen Diagonale Pole bildet. Die Armatur beginnt dann im Ringe zu oscilliren, aber nichts bestimmt noch eine Rotationsbewegung im einen oder anderen Sinne.

Wenn man aber die Armatur mit einer passenden Geschwindigkeit in Umdrehung versetzt, dann bleibt die Drehbewegung bestehen, und die Vorrichtung wird ein Motor. Der Sinn der Drehung ist gleichgültig. Die Stärke der treibenden Batterie bestimmt die des Motors, aber sie hat gar keinen Einflufs auf die Geschwindigkeit, da ja die Geschwindigkeit nur von der Zahl der pro Secunde in den Ring geschickten Ströme abhängt (Gramme). Die treibende Batterie kann also schwächer werden, ohne die Geschwindigkeit zu beeinflussen, bis zu dem Augenblick, in welchem die Batterie nicht mehr genügt, und der Motor mit einem Mal stillsteht. Die so erhaltene gleichmäfsige Bewegung ist unabhängig von der Veränderlichkeit in der elektromotorischen" Kraft der Batterie.

Der Schreibmechanismus wird mit Hülfe einer Schraube ohne Ende T von der Achse der Vergleichsscheibe P¹ aus bewegt. Eine Reihe von Rädern F überträgt die Bewegung mit passender verlangsamender Uebersetzung auf die Trommel Q, um welche das zur Aufnahme der Angaben bestimmte Papier festgelegt ist. Andererseits durchdringt die kleine Achse, an welcher der Zeiger α schwingt, excentrisch den Zapfen der Motorscheibe P und trägt einen Hebel Z, welcher den Stift c auf dem Papiermantel der Trommel Q hin- und herführt. Der Stift c wird in irgend einer bekannten Weise geführt.

Die Verhältnisse des Mechanismus, welche man jedoch nach Bedürfnifs beliebig verändern kann, sind· folgende:

Tourenzahl der Trommel: Eine Umdrehung pro Stunde oder pro Viertelstunde, je nach Belieben. .

Abwickelung des Papiers: io oder 40 mm pro Minute.

Quergang des Stiftes: 4 mm für jedes Procent Geschwindigkeitsdifferenz.

Das Diagramm zeigt genau durch seine Form die Geschwindigkeitsänderungen.

Schliefslich ist noch die Handhabung des Apparates anzugeben.

Nachdem man die Uebersetzung zwischen dem zu untersuchenden Motor und der Scheibe P so berechnet hat, dafs letztere im Mittel 180 Umdrehungen macht, und nachdem man die Scheibe P mittelst der verschieden abgestuften Rolle A der Berechnung entsprechend in Umdrehung versetzt hat, dreht man den Commutator N und versetzt die Gabel DAn Schwingungen. Sodann hält man mit der Hand den Zeiger α in seiner lothrechten Stellung fest. Das Frictionsrad G ertheilt dann der Vergleichsscheibe P¹ angenähert eine Tourenzahl gleich 180; dann dreht man den Commutator M und überläfst. den Zeiger α zu gleicher Zeit sich selbst. Nun legt man den Stift c leicht aufs Papier und bringt die Räder F der Trommel Q zum Eingriff.

Zur Veranschaulichung der Wirkungsweise und Lagerung der beiden Planscheiben P P¹, sowie des Djscusrades G, diene die in gröfserem Mafsstabe beigefügte, schematische Fig. 5.

Zwischen den beiden Scheibenachsen χ und x¹ befindet sich die Achse c, um welche der das Discusrad tragende Zeiger Bogen beschreiben kann. Hat dasselbe die Stellung II*, so sind die von den Scheibenmitteln nach den Berührungspunkten des Dircusrades gezogenen Radien χ I und X¹I einander gleich, d. h. diese Stellung ist nur möglich, wenn beide Scheiben dieselbe Tourenzahl aufweisen. Dreht sich dagegen Scheibe P schneller als Scheibe P¹, so mufs das Discusrad G auf Scheibe P nach rechts rollen, bis zu einem Punkt G¹, für welchen die Proportion gilt:

v: v¹= G¹X¹ : G¹X,

wobei ν und ν ^J die Geschwindigkeiten der Scheiben P und P¹ bedeuten.

Für den Fall einer schnelleren Drehung der Scheibe P¹ würde sich das Discusrad nach links hin bewegen, bis zu einem Punkte G", für welchen die Proportion:

v: v¹ = G" x¹: G" χ
erfüllt sein mufs.

Claims (2)

1. Patent-Ansprüche:

   ι . Ein Geschwindigkeits-Anzeiger mit Schreibwerk für Wellen, bestehend aus zwei zu einander excentrisch gelagerten Planscheiben P und P¹ und einem zwischen ihnen befindlichen, durch das Gegengewicht H ausgeglichenen Laufrade G, dessen als Zeiger dienende Achse α zur Ermöglichung eines Ausschlages noch um eine zu ihr senkrecht angebrachte zweite Achse drehbar ist, wobei letztere, in der Mitte zwischen den Scheibenlagern angeordnet, ihr Lager excentrisch in dem hohlen, feststehenden, erweiterten Zapfen der Scheibe P findet und dem Laufrade gestattet, die ihm von den Planscheiben entsprechend deren Geschwindigkeitsunterschieden ertheilte Bogenbewegung auf der Kreistheilung b anzuzeigen.
2. 2. In Verbindung mit dem in Anspruch 1. gekennzeichneten eigentlichen Geschwindigkeits-Anzeiger :

   a) eine Vorrichtung zur Uebertragung der Bogenbewegung des oben beschriebenen Zeigers α auf den Zeichenstift c vermittels der zu α senkrecht angeordneten Drehachse und dem daran befindlichen Hebel /;

   b) eine Vorrichtung zur entsprechenden Uebertragung der gleichmä'fsigen Geschwindigkeit der Vergleichsscheibe P ^l auf die Trommel Q vermittels der Schraube ohne Ende T, des Schraubenrades O und des Räderwerkes F;

   c) die Anordnung des Elektromotors E und der durch die Spule B in gleiche (isochrone) Schwingungen versetzten Stimmgabel D, von welcher aus die gleichmäfsig umgeschalteten Ströme dem zum Antrieb von P dienenden Elektromotor E eine gleichmä'fsige Umdrehungsgeschwindigkeit ertheilen.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.