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Vorrichtung zum Messen von Schwingungen Die Erfindung betrifft eine
Vorrichtung zum Messen von Schwingungen, und zwar eine weitere Ausbildung der in
dem Hauptpatent 553433 beschriebenen Vorrichtung. Diese besteht im wesentlichen
darin, daß ein Manometer, insbesondere ein Manometerrohr, an die in einem Gefäß
vorgesehene Verengung angeschlossen ist. Das Gefäß ist mit einer Flüssigkeit angefüllt,
die von 'den zu messenden Schwingungen beeinflußt wird.
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DieErfindung bezweckt nun, die imHauptpatent beschriebene Vorrichtung
derart auszubilden, daß sie in der Lage ist, die Druckdifferenzen zusammenzuzählen,
also dieWerte der in den aufeinanderfolgenden Augenblicken wirksamen Kräfte während
eines Zuges von Schwingungen zu integrieren.
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Dies geschieht gemäß der Erfindung dadurch, daß als Manometerrohr
ein waagerecht liegendes Rohr sehr geringen Querschnittes mit einem im Innern des
Rohres verschiebbaren Abtrennorgan verwendet wird.
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Unter der Annahme, daß der Unterdruck 1a an dem einen Ende des Rohres
eine gewisse Flüssigkeitsmenge in das Rohr eintreten läßt, gehorcht dieser Flüssigkeitsstrom
dem Gesetz von Poiseuille. Danach ist die Flüßgeschwindigk eit v proportional der
Druckdifferenz h, also v - k # h, wobei k eine- Konstante. Wenn man also während
der Zeiteinheit dt eine Flüssigkeitsverschiebung dx -beobachtet, so ist dx
- v # dt - k # h # dt. Hieraus folgt, daß, wenn die Flüssigkeit
während einer Zeit t einen Weg. durchlaufen hat, der gleich z ist, dieser Wrt dem
Integral
Oder aber dieses Integral, und somit der gemessene Weg x, gibt die Menge der Arbeit
an, welche durch einen Schwingungszug während der Zeit t geleistet wurde.
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In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen
Anordnung schematisch dargestellt, und zwar zeigt Fig. z eine Meßvorrichtung für
Schwingungen und Fig.2 die Abänderung eines Einzelteils dieser Vorrichtung in perspektivischer
Ansicht.
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Als Grundbestandteil dient eine der Vorrichtungen, die im Hauptpatent
beschrieben sind, d. h. also, es wird ein Behälter a vor=
gesehen,
in welchem eine Flüssigkeit sich unter dem Einfluß der zu messenden Schwi4-gungen
bewegen kann. @In diesem Behälter befindet sich eine Verengungsstelle a°-, an die
man ein Manometer anschließt. Das Manometer besteht vorzugsweise aus einem Manometerrohr,welches
durch eine biegsame oder starre Leitung a1 gebildet wird. Diese Leitung ist wenigstens
teilweise mit Flüssigkeit angefüllt und mündet mit dem einen ihrer Enden an der
Verengungsstelle a2 und mit dem anderen beispielsweise in einen Raum a°, der über
dem Behälter a vorgesehen ist. In diese Manometerleitung schaltet man ein Meßorgan,
das geeignet ist, die von der Vorrichtung zu messenden Druckdifferenzen zusammenzuzählen.
Dieses Meßorgan kann wie folgt aufgebaut sein. In die Leitung a1 schaltet man ein
waagerecht liegendes, durchsichtiges Rohr b ein, dessen Durchmesser so klein gewählt
ist, daß die Enden einer in ihm enthaltenen Flüssigkeitsmenge Menisken bilden. Dieses
Rohr b kann gestreckt ausgebildet sein oder kurvenförmig, beispielsweise U-förmig.
In diesem Rohr sieht man ein Anzeigemittel vor, das geeignet ist, sich unter dem
Einfluß der im Innern des Behälters a herrschenden Druckänderungen zu verschieben.
Diese Anzeigemittel können auf beliebige Weise erhalten werden, z. B. mit Hilfe
einer Luftblase d (Fig. i) oder, insbesondere bei Verwendung eines U-förmig gebogenen
Rohres gemäß Fig. 2, mit Hilfe einer Flüssigkeitsmenge c, die sich mit der anderen
in der Vorrichtung enthaltenen Flüssigkeit nicht mischen kann und beispielsweise
eine von dieser abweichende Färbung besitzt. Die Flüssigkeit kann in die Leitung
a1 z. B. mit Hilfe einer Zuführungsleitung e eingebracht werden.
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Schließlich sieht man längs des Rohres b eine geeignete Gradeinteilung
vor, um die Verschiebungen der Anzeigemittel ablesen zu können. Bei Verwendung eines
U-Rohres gemäß Fig. 2 kann diese Gradeinteilung doppelt ausgeführt sein, derart,
daß sie auf beide Zweige des U-Rohres anwendbar ist.
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Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgende: Nimmt man an, daß
der Querschnitt des Rohres b so klein gewählt ist, daß die Fließgeschwindigkeit
der Flüssigkeit durch das Rohr hindurch proportional den entstehenden Druckdifferenzen
ist, so wird, wenn der ganze Apparat einem Schwingungszuge unterworfen wird, die
Meßvorrichtung so beeinflußt, wie es im Hauptpatent beschrieben ist. Folglich wird
die in dem Rohr b enthaltene Flüssigkeit sich verschieben und gleichfalls eine bestimmte
Verschiebung des Anzeigemittels d bzw. c erhalten werden. Bedingung hierfür ist,
daß erstens `die Druckdifferenzen sich nur in denjenigen Grenzen halten, für welche
die manometrische Vorrichtung in ihrer Größe bemessen ist, zweitens, daß das Rohr
b so eng ist, daß die Flüssigkeit in Menisken ohne ebene Teile endet und drittens,
daß die Flüssigkeit in dem Behälter a und gegebenenfalls auch die Hilfsflüssigkeit
c so ausgewählt sind, daß sie die Behälterwand vollkommen befeuchten, um das Entstehen
von Kapillarkräften zu vermeiden.
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Liest man, nachdem ein Zug von Schwingungen vorüber ist, die Gesamtlänge
ab, um welche sich das Anzeigemittel verschoben hat, so gibt diese Länge den Wert
aller Drücke an, die während der Zeit entstanden sind, in welcher derApparat von
den Schwingungswellen erregt würde. Wie die Theorie und praktische Versuche gezeigt
haben, sind in Apparaten, wie z. B. nach dem Hauptpatent, die von den manometrischen
Vorrichtungen angezeigten Druckdifferenzen in jedem Augenblick genau proportional
der von den Schwingungen erzeugten mechanischen Kraft. Hieraus folgt, daß das festgestellte
Maß die Summe der Grundkräfte angibt und daß die Vorrichtung folglich gestattet,
die einem Schwingungszuge entsprechende Gesamtarbeit anzugeben. Dies Ergebnis war
mit ähnlichen Vorrichtungen bisher nicht zu erhalten. Die erfindungsgemäße Vorrichtung
bietet also zahlreiche Vorteile in bezug auf die bereits bestehenden Vorrichtungen
dieser Art, und zwar außer den Vorteilen, welche im Hauptpatent bereits beschrieben
sind, insbesondere die Möglichkeit, die Beeinflussungen von Schwingungen kleinster
Amplitude zusammenzuzählen, welche sich außerdem innerhalb einer sehr kurzen Zeitspanne
.auswirken.
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Selbstverständlich ist' die hier beschriebene Zusammenzählvorrichtung
finit dem Rohr b und einem Anzeigemittel zusammen mit jedem der im Hauptpatent beschriebenen
Apparate verwendbar, derärt, daß es möglich wird, jederzeit den Augenblickswert
der Druckdifferenz festzustellen. Das Rohr b kann z. B. mit einem Nebenweg ausgestattet
sein, uni gegebenenfalls die Zusammenzählvorrichtung außer Betrieb setzen zu können.
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Die Erfindung ist nicht auf die hier dargestellten und beschriebenen
Ausführungsbeispiele beschränkt; vielmehr scheintmanche Abänderung denkbar, ohne
den Bereich des Erfindungsgegenstandes zu verlassen.