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Elektrische Neigungswaage Gegenstand des Hauptpatents ist eine elektrische
Neigungswaage zur Auswiegung einer von einer beliebigen zu messenden Größe ausgeübten
Kraft gegen eine mit dem Ausschlag der Waage veränderliche Gegenkraft, die statt
von der Erdanziehung von einer durch die Waage veränderlichen - elektrischen Größe
ausgeübt @ wird, die gleichzeitig zur Fernanzeige, Fernregistrierung oder Fernzählung
der Meßgröße oder zur Betätigung von Signalen. oder Fernsteuerungen dient. Die elektrische
Größe, z. B. Stromstärke oder Spannung, die von der Waage selbsttätig verändert
wird, ist hierbei eine stetige Funktion des Ausschlages der Waage und wird bei Veränderungen
der von der Meßgröße ausgeübten Kraft so mit dem Ausschlag der Waage verändert,
daß eine neue Gleichgewichtslage erreicht wird. Die Waage selbst ist indifferent'
in bezug auf die Erdanziehung, da sie von dieser nicht beeinflußt werden soll. Die
von der elektrischen Größe ausgeübte Gegenkraft wird insbesondere durch stromdurchflossene
Spulen hervorgebracht, die auf dem einen oder anderen Arm des Waagebalkens befestigt
sind und mit konstanten Magneten oder anderen stromdurchflossenen Spulen in elektromagnetischer
Wechselwirkung stehen. Durch die von der elektrischen Größe erzeugte Gegenkraft
wird ein Drehmoment in der einen oder anderen Richtung auf die Waage ausgeübt, gleichzeitig
aber auch eine abwärts, aufwärts oder seitwärts .wirkende Kraft. Im einen Falle
wird der Auflagerdruck des Waagebalkens vergrößert, im anderen Falle verkleinert.
Es kann sogar, da eingeringes Gewicht der Waage zwecks Verringerung der Reibung
und Massenträgheit erforderlich ist, der Waagebalken in unerwünschter Weise vom
Auflager abgehoben werden. Ferner werden durch die unvermeidliche Erwärmung der
stromdurchflossenen Spulen entsprechend dem Stromdurchgang wechselnde Längenänderungen
hervorgerdfem, die die Indifferenz der Waage gegenüber der Erdanziehung aufheben..
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Durch die vorliegende Erfindung werden diese Nachteile beseitigt und
gleichzeitig wird die Aufgabe gelöst, der elektrischen Neigungswaage eine einfache,
raumsparende und für Serienherstellung geeignete Form zu geben. Dies wird dadurch
erreicht, daß die elektrische Neigungswaage als indifferente Drehwaage ausgebildet
wird, indem mittels eines auf der im Raum beliebig gerichteten Waagenachse symmetrisch
angeordneten., richtkraftlosen
elektrischen Drehinstruments, z.
B. eines Drehspulinstruments ohne Richtkraft, die von der elektrischen Größe ausgeübte
Gegenkraft nur als Drehmoment auf die in bezug auf die Erdanziehung indifferente
Waage wirkt. Zweckmäßig wird ferner zur Übertragung der von der veränderlichen i\ießgröße
ausgeübten Kraft auf die Waage mit deren Drehachse ein zweites, nur ein Drehmoment
auf die Waagenachse ausübendes Drehinstrument, z. B. ein zweites richtkraftloses
elektrisches Drehspuleninstrument oder eine hydrostatische Ringwaage, verbunden.
Auf diese Weise werden alle störenden Einflüsse ausgeschaltet. die von den die zu
messende Kraft oder die Gegenkraft übertragenden Einrichtungen ausgehen könnten.
Zur vollständigen Erreichung des Erfindungszweckes muß ferner auch die mit der Waage
in Verbindung stehende Einrichtung zur stetigen Veränderung der elektrischen Größe
in Abhängigkeit vom Ausschlag der Waage so ausgebildet sein, daß nachteilige, -zur
Störung der Indifferenz führende Längenänderungen, Veränderungen der Auflagerdrücke
oder sonstige schädliche Rückwirkungen auf die Waage ausgeschlossen sind.
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In der Zeichnung ist zunächst in Abb. i das allgemeine Schema der
elektrischen Neigungswaage gemäß dein Hauptpatent dargestellt, während in Abb. 2
bis 13 eine Reihe von Ausführungsbeispielen der erfindungsgemäß verbesserten
elektrischen Neigungswaage dargestellt sind.
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In Abb. i ist i der Waagebalken. der auf einer Schneide 2 ruht. Auf
den `Waagebalken wirkt in der einen oder anderen Richtung die von der veränderlichen
Meßgröße ausgeübte Kraft 3. Ferner ist auf dem Waagebalken eine Spule 4 befestigt,
der durch.die Leitungen 5 und 6 ein elektrischer Strom zugeführt werden kann und
die so im Felde eines konstanten Magneten 7 angeordnet ist, daß beim Stromdurchgang
eine senkrecht zum Waagebalken gerichtete Kraft in der einen oder anderen Richtung
entsteht. 8 ist eine- Gleichstromquelle, die sowohl einen aus zwei Widerständen
9 und i o bestehenden Spannungsteiler mit Strom versorgt als auch einen zweiten
parallel dazu geschalteten Stromkreis, worin ein Widerstand i i und ein zweiter
veränderlicher Widerstand angeordnet ist. der aus zwei z. B. mit Quecksilber gefüllten
Gefäßen 12 und 13 und einem Bügel 14 besteht. Der Bügel 14 ist isoliert am Waagebalken
i befestigt. Je nach der Stellung des Waagebalkens tauchen die aus Widerstandsmaterial
bestehenden Schenkel des Bügels i.l mehr oder weniger tief in das Quecksilber der
Gefäße 12 und 13 ein, so daß ein kleinerer oder größerer `Widerstand zwischen diesen
Gefäßen liegt. Da die Leitung 5 zwischen dem Widerstand i i und den Gefäßen 12,
13 und die Leitung 6 zwischen den Widerständen 9 und io angeschlossen ist, besitzen
diese Leitungen eine Spannut- in der einen oder anderen Richtung gegeneinander.
3e nachdem ob der veränderliche Widerstand 1:2,13, i.i kleiner oder größer als der
Widerstand 9 ist. Wenn z. B. die Kraft 3 nach unten gerichtet ist und zunimmt, wird
der Bügel 14 tiefer in das Quecksilber der Gefäße 12 und 13 eingetaucht.
Dadurch wird der Spannungsunterschied zwischen den Leitungen 5 und 6 größer und
der Strom in der Spule .1 und die auf diese ausgeübte Kraft stärker, bis sie der
Kraft 3 wieder das Gleichgewicht hält. Parallel zur Spule 4 ist zur Einstellung
des Meßbereichs der Waage ein Justierwiderstand i 5 angeordnet. In die Leitung 6
sind an beliebig weit entfernten Stellen Anzeige- oder Regis-trierinstrumente, Zähler
o. dgl., 16, eingeschaltet, zu denen ein zweiter Justierwiderstand i7 parallel geschaltet
ist. Die Instrumente i6 zeigen, da die an ihnen liegende Spannung dem Stromdurchgang
durch die Spule 4 proportional ist, diesen Stromdurchgang und damit die von der
Meßgröße ausgeübte Kraft 3 an. Diese Ausführungsform der eleh-trischen Neigungswaage
ist noch mit den eingangs angeführten -Nachteilen behaftet.
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In Abb. 2 ist im Längsschnitt und in Abb. 3 in Draufsicht halb -schematisch
eine verbesserte Ausführungsform der elektrischen Neigungswaage gemäß vorliegender
Erfindung dargestellt. In einem Rahmen 18 ist auf Schneiden ig die Drehachse 2o
der Waage gelagert. Auf dieser Drehachse ist konzentrisch eine hydrostatische Rin,
vaage 21 bekannter Bauart befestigt, die aus einem ringförmigen Hohlkörper besteht,
der an der höchsten Stelle durch eine Querwand 22 unterteilt und dessen untere Hälfte
mit einer Flüssigkeit, z. B. Quecksilber, gefüllt ist. Der zu messende Druckunterschied
wird durch zwei sehr leicht biegsame Leitungen a3 über zwei Anschlußstutzen 2.4
beiderseits der Querwand 22 auf die Ringwaage und die in deren unterer Hälfte befindliche
Flüssigkeit übertragen, und zwar entweder mittels eines Gases oder mittels einer
leichteren Flüssigkeit, z. B. Wasser oder Öl. Änderungen des zu messenden Druckunterschiedes
bewirken lediglich proportionale Änderungen des von der Ringwaage auf die Drehachse
ausgeübten Drehrnoments, ohne sonst die Indifferenz der Waage oder die Auflagerdrüeke
zu beeinflussen. Zur Erzeugung der von der elektrischen Größe ausgeübten Gegenkraft
ist auf der Drehachse 2o konzentrisch die Drehspule 2; eines elektrodynaini:chen
eisengeschlossenen Strommessers 26 befestigt. Die Drehspule
25
besitzt keine Richtkraftfedern oder sonstige Richtkraft, sondern ist in allen Stellungen,
die sie beim Betriebe der Waage einzunehmen vermag, völlig indifferent. Auch wirken
die zwischen ihr und dem festen Elektromagneten entstehenden Kräfte infolge der
symmetrischen und, konzentrischen Anordnung so, daß auf die Drehachse nur ein Drehmoment
ausgeübt wird, ohne daß sonst die Indifferenz der Waage oder die Auflager= drücke
verändert werden könnten. Zur Dämpfung von Schwingungen ist mit der Drehachse 2o
mittels eines Armes 27 ein in einem gekrümmten Zylinder 28 spielender Dämpfungskolben
29 verbunden. Zur genauen Einstellung völliger Indifferenz gegenüber der Erdanziehung
dienen zwei mit der Drehachse 20 verbundene einstellbare Ausgleichgewichte 3o. Zur
Veränderung der die Gegenkraft erzeugenden elektrischen Größe dienen, wie bei der
in Abb. t dargestellten Ausführungsform, Tauchwiderstände, die jedoch zwecks Vermeidung
von Störungen der Indifferenz ringförmig, ähnlich den bekannten Ringrohrwiderständen,
ausgebildet sind. Auf der Drehachse 20 sind zwei ringförmige Rohre 31 und 32 aus
Isoliermaterial befestigt, deren 'Untere Hälften mit Quecksilber gefüllt sind und
die je zwei Widerstandsdrähte enthalten, zwischen denen und an deren Enden sehr
leicht biegsame Zuleitungen 33 angeschlossen sind, die über Federn 34 mit Anschlußklemmenpaaren
35, 36 verbunden sind. Mit dem Klemmenpaar 35 ist eine Gleichstromquelle
37 verbunden. Von dem Klemmenpaar 36 wird der durch die Tauchwiderstände entsprechend
dem Ausschlag der Waage veränderliche Strom abgenommen und über ein Klemmenpaar
38, Federn 39 und .sehr leicht biegsame Zuleitungen 4o durch die Drehspule :25,
danach über ein Klemmenpaar 41 und Zuleitungen 42 durch den festen Elektromagneten
des Strommessers 26 und schließlich. durch einen Justierwiderstand 43 geleitet.
Parallel zum Widerstand 43 sind Instrumente 44 zur Fernanzeige o. dgl. geschaltet,
die die Quadratwurzel aus dem auf die Waage einwirkenden Druckunterschied anzeigen.
Parallel zur Drehspule 25 ist ein Justierwiderstand 45 geschaltet, durch den die
Größenordnung des von der Drehspule 25 ausgeübten Gegendrehmoments in ziemlich weiten
Grenzen verändert werden kann. Mit Rücksicht auf die Leichtigkeit und Empfindlichkeit
der Waage ist es jedoch nicht angängig; sehr große Druckunterschiede oder Unterschiede
sehr hoher Drücke unmittelbar durch die Waage zu messen. Aus diesem Grunde ist mit
der Waage ein Druckwandler verbunden, der aus zwei auf einer gemeinsamen Drehachse
46 befestigten Ringwaagen 47 und 48 besteht. Die Ringwaage 47 hat einen mehrfach
größeren Querschnitt wie die Ringwaage 48 und ist durch sehr leicht biegsame Leitungen
49 mit den Anschlußleitungen 23 der Ringwaage 21 verbunden. Von der Ringwaage 47
kann, wie dargestellt, der obere Teil fortgelassen werden, da die Sperrflüssigkeit
dieser Ringwaage sich im Betriebe nur wenig verschiebt. Die durch die Leitungen
49, 23 verbundenen Räume über den Sperrflüssigkeiten beider Ringwaagen werden zweckmäßig
mit einer leichteren Flüssigkeit gefüllt, um Volumenänderungen infolge wechselnder
Drücke zu vermeiden. Auf die Ringwaage 48 wirkt über die biegsamen Anschlußleitungen
5o der zu messende Druckunterschied unmittelbar ein. Er ruft einen Ausschlag der
beiden Ringwaagen 47 und 48 hervor, durch den an der Ringwaage :2i ein proportionaler
kleinerer Druckunterschied erzeugt wird. Der Proportionalitätsfaktor läßt sich durch
Wahl des Querschnitts- und Durchmesserverhältnisses und der Sperrflüssigkeiten der
Ringwaagen 47 und 48 beliebig wählen. Auf diese Weise kann jeder zu messende Druckunterschied
in einen proportionalen, im Meßbereich der elektrischen Neigungswaage liegenden
umgewandelt werden. . Eine Einheitsausführung der Waage kann daher für alle vorkommenden
Druckunterschiedsmessungen verwandt werden. An Stelle zweier gekuppelter Ringwaagen
kann zur Druckwandlung auch ein Membrandruckwandler, wie in Abb. 4 dargestellt,
dienen. An Hand dieser Abbildung wird das Prinzip der Druckwandlung noch besser
verdeutlicht. 51 ist eine Dampfleitung, in der ein Staurand 52 eingebaut
ist. Vor und hinter dem Staurand 52 sind an die Leitung 5 i zwei Druckentnahmeleitungen
53 und 54 angeschlossen, die mit zwei Membranen 55 und 56 verbunden sind. Diese
Membranen sind im Randteil leicht biegsam, so daß sie einer geringen axialen Verschiebung
keine Gegenkraft entgegensetzen. Die auf den Membranen 55 und 56 lastenden Drücke
werden als proportionale Kräfte auf einen Waagebalken 57 übertragen, der auf einer
Schneide 58 ruht. Das dem Druckunterschied am Staurand 52 proportionale Drehmoment
des Waagebalkens 57 wird von diesem auf zwei ähnliche, jedoch größere und am größeren
Hebelarm befestigte Membranen 59 und 6o übertragen, deren Druckräume, in denen ein
proportionaler, jedoch wesentlich kleinerer Druckunterschied entsteht. mit der Ringwaage
2i der elektrischen Neigungswaage verbunden sind. Durch die Zwischenschaltung der
Druckwandler zwischen den zu messenden Druckunterschied und die elektrische Neigungswaage
wird nicht nur der Vorteil der Druckwandlung erzielt, sondern es werden auch alle
Entlüftungsschwierigkeiten
der in der elektrischen Neigungswaage
befindlichen Ringwaage 2i nebst Zuleitungen 23 vermieden.
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In Abb. 5 und 6 ist das Schema der Stromveränderung mit dem Ausschlag
der Waage durch die ringförmigen Tauchwiderstände 31 und 32 dargestellt. Die Zahlen
25 bis 45, soweit vorhanden, haben die gleiche Bedeutung wie in Abb. 2 bis 4. Die
ringförmigen Tauchwiderstände bestehen aus je zwei Widerständen 61 und 62, die durch
je einen Leiter 63 verbunden sind. Die freien Enden der Widerstände 61 und 62 sind
mit dem Klemmenpaär 35, 35', wie dargestellt, verbunden, die Leiter 63 dagegen mit
dem Klemmenpaar 36, 36'. Bei der in Abb. 5 dargestellten Stellung befinden sich
die unteren Hälften der Widerstände 61 urid 62 und die Leiter 63 unter dem Spiegel
der Quecksilberfüllung, _ sind also kurzgeschlossen. An den Klemmen 36, 36' herrscht
infolgedessen die gleiche Spannung, und es fließt kein Strom durch die feste Spule
26, die Drehspule 25 und die Anzeigeinstrumente 44. Bei der in Abb.6 dargestellten
Stellung hat die Waage den größten Ausschlag nach einer Seite erreicht. Die Widerstände
62 - befinden sich ganz unterhalb und die Widerstände 61 fast ganz oberhalb des
Quecksilberspiegels. Infolgedessen herrscht bei der Darstellung nach Abb.6 an der
Klemme 36 die Spannung der Klemme 35 und an der Klemme 36' die Spannung der Klemme
35'. Der Spannungsunterschied zwischen den Klemmen 36, 36' ist also gleich der gesamten
Spannung der Gleichstromquelle 37. Infolgedessen fließt durch die Drehspule 25 und
die Anzeigeinstrumente 44 der größtmögliche Strom in der einen Richtung. In Abb.
6 ist ferner der Fall dargestellt, daß die Instrumehte 44 nicht die Quadratwurzel-
aus der Druckdifferenz, sondern die Druckdifferenz selbst anzeigen. Der veränderliche
Strom durchfließt daher nur die Drehspule 25, während durch die feste Spule des
Strommessers 26 ein durch eine Eisen-Wasserstoff-Lampe 64 konstant gehaltener Strom
fließt, dessen etwaige restliche Schwankungen außerdem durch entsprechend hoch gewählte
magnetische Übersättigung des Eisens der festen Spule ausgeglichen werden.-Mit Rücksicht
auf den Biegungswiderstand der Zuleitungen zur Drehspule 25 und zur Ringwaage 21
ist es zweckmäßig, den größten Ausschlag der elektrischen Neigungswaage so klein
wie möglich zu halten, also schon bei möglichst kleinen Ausschlägen die größte Änderung
der elektrischen Größe zu erreichen. In Abb. 7 ist eine Ausführungsform der elektrischen
Neigungswaage nach Abb.2 dargestellt, die dieser Forderung Rechnung trägt. Die Drehachse
2o mit der Ringwaage 21 und der Drehspule des Strommessers 26 macht nur sehr kleine
Drehbewegungen. Diese kleinen Drehbewegungen werden mittels eines Wärmestrahlsteuerwerks
rückwirkungslos in vielfach größere Drehbewegungen der Drehachse 65 übersetzt, die
die Tauchwiderstände 31, 32 trägt. Das Wärmestrahlsteuerwerk besteht aus einem Rahmen
66, der beiderseits eine schraubenförmige Bimetallfeder 67 trägt. Die beiden äußeren
Enden der Feder sind mittels je einer Scheibe mit der Drehachse 65 verbunden. In
der Längsachse der Bimetallfeder 67 ist ein Wärmestrahler 68 angeordnet,
z. B. ein elektrisch erhitzter Glühdraht auf einem über die Achse 65 geschobenen
feuerfesten Isolierrohr. Wenn die Stärke der Wärmestrahlung schwankt, tritt keine
Drehung der Achse 65 ein, da die beiden Enden der Bimetallfeder 67 die Achse entgegengesetzt
zu drehen suchen. Zwischen dem Wärmestrahler 68 und der Bimetallfeder 67 befinden
sich zwei zylindrische drehbare Schirme 69 und 70, die mit Längsschlitzen versehen
sind. Die Schlitze des einen Schirmes sind rechts und links von dem Rahmen 66 so
zueinander versetzt, daß bei einer Drehung eines der beiden Schirme die Bestrahlung
der Bitnetallfeder 67 rechts von dem Rahmen 66 zunimmt und links von dem Rahmen
66 abnimmt, oder umgekehrt. Die Längsschlitze der Schirme 69 und 70 sind
schmal, so daß schon bei kleinen Winkeldrehungen eines der Schirme starke Unterschiede
in der Bestrahlung und im Wärmezustand der beiden Hälften der Bimetallfeder 67 rechts-und
links vom Rahmen 66 eintreten. Der Schirm 69 ist über einen Arm 71 mit der Drehachse
2o der elektrischen Neigungswaage starr verbunden. Der Schirm 70 ist mit
einem lose auf der Drehachse 65 sitzenden Zahnrad 72 verbunden, das über ein an
der Säule 73 befestigtes Zwischenräderpaar 74 mit einem fest auf der Drehachse 65
sitzenden Zahnrad 75 verbunden ist.
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Die Wirkungsweise ist folgende. Wenn sich die Achse 2o um einen kleinen
Winkel verdreht, wird der Schirm 69 um den gleichen Winkel mitgenommen. Hierdurch
wird die Bestrahlung der beiden Hälften der Bimetallfeder 67 entgegengesetzt verändert,
so daß die Achse 65 im gleichen Sinne gedreht wird wie die Achse 2o. Auch der Schirm
70 wird durch die Zahnradübersetzung 75, 74, 72 im gleichen Sinne
wie die Achsen 2o und 65 gedreht, jedoch infolge der Übersetzung um einen viel kleineren
Winkel. Durch die Drehung des Schirmes 70 wird die durch die Drehung des
Schirmes 69 bewirkte Veränderung der Bestrahlungsverteilung allmählich nahezu ausgeglichen,
so daß die Drehachse 65 wieder zum Stillstand kommt. Infolge der Übersetzung hat
sich dann jedoch die Drehachse
65 um einen vielfach größeren Winkel
gedreht als die Drehachse 20 und die Schirme 69 und 70.
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Das Wärmestrahlsteuerwerk kann aber auch, wie schon im Hauptpatent
angedeutet, unmittelbar zur Verschiebung der Quecksilbersäule der Tauchwiderstände
benutzt werden. Eine solche Ausführungsform ist in Abb. 8 und 9 in Ansicht und im
Schnitt dargestellt. Mit der Drehachse 2o der elektrischen Neigungswaage, die nur
teilweise dargestellt ist, ist vermittels eines Armes 76 ein Schirm 77 verbunden,
der sich zwischen einer von einem Sammelspiegel 78 teilweise umgebenen Strahlungsquelle
79 und zwei Öffnungen 8o und 81 befindet und je nach der Stellung der Drehachse
2o die eine oder andere Öffnung mehr oder weniger abdeckt. Unter den Öffnungen 8o
und 81 befinden sich vier Gefäße 82, die teilweise mit einer leicht siedenden Flüssigkeit
und teilweise mit einem permanenten Gas gefüllt und außen mit Kühlrippen versehen
sind. Je zwei gegenüberliegende von den Gefäßen 82 sind mit einem der Rohre 83 und
84 verbunden, deren untere Hälften mit Quecksilber gefüllt sind. In den Rohren 83
und 84 befinden sich die schon in Abb.5 und 6 dargestellten Widerstände 61 und 62,
die durch einen Leiter 63 verbunden sind. Je nach der Stellung des Schirms 77 werden
die Widerstände 61 oder 62 durch die Verschiebung der Quecksilbersäule, kurzgeschlossen.
Die Schaltung und Wirkungsweise ist die gleiche wie nach Abb. 2 und 5. Im Maße des
Ausschlages der Waage wird die Bestrahlung der gegenüberliegenden Gefäße 82 entgegengesetzt
verändert, und infolge der dadurch hervorgerufenen Temperatur-, Dampfdruck- undAusdehnungsänderungen
in den Gefäßen 82 werden die Quecksilbersäulen im gleichen Maße verschoben, wodurch
die Spannungsdifferenz zwischen den Leitern 63 in' entsprechendem Sinne verändert
wird.
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Die beschriebenen Einrichtungen dienten alle dem Zweck, diejenigen
Einflüsse auszuschalten, durch die. die Indifferenz der elektrischen Neigungswaage
gegenüber der Erdanziehung gestört werden könnte. In vielen Anwendungsfällen der
elektrischen Neigungswaage ist nun eine besonders vollständige Ausschaltung jener
Einflüsse dadurch möglich, daß die Drehachse der Waage als senkrechte spitzengelagerte
Welle ausgebildet wird. Durch diese Anordnung wird es der Erdanziehung unmöglich
gemacht, . irgendein Drehmoment auf die Drehachse auszuüben. Diese Ausführungsform
ist besonders dann von Vorteil, wenn die von der zu messenden Größe auf die Waage
ausgeübte Kraft durch ein elektrisches oder sonstiges mit senkrechter Achse anzuordnendes
Instrument auf die Drehachse übertragen wird. Infolge der senkrechten Anordnung
der Drehachse ist die Benutzung von Tauchwiderständen zur Veränderung des elektrischen
Stromes höchstens in der Form des Wärmestrahlsteuerwerks nach Abb. 8 und 9 möglich.
Dagegen läßt sich mit der senkrechten Drehachse leicht ein Flüssigkeitswiderstand
verbinden, bei dem die Flüssigkeit selbst als Widerstand dient.
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In Abb. io und ii ist ein Ausführungsbeispiel dieser Anordnung dargestellt.
2o bedeutet die senkrechte Drehachse der elektrischen Neigungswaage, die in einem
Rahmen i8 in Spitzen gelagert ist. Auf der Drehachse 20 ist zur Erzeugung der Gegenkraft
die Drehspule eines elektrodynamischen Strommessers 26 und zur Übertragung der von
der zu messenden Größe ausgeübten Kraft die Drehspule eines zweiten elektrodynamischen
Strommessers 85 o. dgl. befestigt. Ferner sind mit der Drehachse 20 zwei voneinander
und gegen die Achse isolierte Arme 86 und 87 verbunden, die je eine Tauchelektrode
88 und 89 tragen. Diese Elektroden tauchen in zwei Rinnen 9o und 9i .ein, die mit
einer Widerstandsflüssigkeit gefüllt sind und an deren Enden sich vier weitere Tauchelektroden
92 befinden, von denen je zwei diametral gegenüberliegende und zwei in der gleichen
Rinne befindliche mit ungleichen Polen der Gleichstromquelle 37 verbunden sind.
Je nach. der Stellung der Drehachse 20 verändert sich die Spannung zwischen den
Armen 86 und 87 von einem Höchstwert über Null zum entgegengesetzten Höchstwert
schon bei kleinen Drehwinkeln. Durch zwei sehr leicht biegsame Leitungen 93, 94
wird die veränderliche Spannung von den Armen 86, 87 abgenommen und der Drehspule
des Strommessers 26 sowie den Instrumenten zur Fernanzeige usw. der -Meßgröße zugeführt.
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Die. Verwendung der elektrischen Neigungswaage mit Flüssigkeitswiderstand
wird allerdings eingeschränkt durch die Notwendigkeit des Flüssigkeitsersatzes infolge
Verdampfung und teilweiser Zersetzung sowie durch die Gefahr leichten Verspritzens
der Flüssigkeit bei Erschütterungen, die sich in vielen Fällen nicht vermeiden lassen.
Für solche Fälle, die die Verwendung von Flüssigkeits- undTauchwiderständen ausschließen,
gibt wiederum das Wärmestrahlsteuerwerk eine günstigeLösung, die zudem noch den
Vorteil bietet, daß die mit der Drehachse verbundenen Stromzuleitungen auf die Mindestzahl
beschränkt werden. Ein solches Ausführungsbeispiel ist in Abb. 12 und 13 dargestellt.
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Mit der senkrechten; im Rahmen 18 in Spitzen gelagerten Drehachse
2o sind wiederum
die Drehspulen der beiden Strommesser 26 und 85
verbunden. Ferner sind mit der Drehachse 20 mittels zweier Sektoren 95 und 96 zwei
aus Abschnitten eines zur Drehachse konzentrischen Ringrohrs bestehende, symmetrisch
;gleiche Gehäuse 97 und 98 verbunden, die am äußeren Umfang einen Schlitz 99 besitzen.
Die beiden äußeren Drittel ioo jedes Gehäuses sind gut wärmeableitend und außen
mit Kühlrippen besetzt. Ihre Innenoberfläche ist durch Aufrauhung und Schwärzung
gut strahlungsaufnehmend gemacht. Die mittleren Drittel ioi der Gehäuse 97 und,98
bestehen dagegen aus wärmestauendem Baustoff mit wärmespiegelnden Innenflächen und
geringer Wärmekapazität. In jedes Gehäuse 97 und 98 ragen durch die Schlitze 99
drei aus Steatit oder ähnlichem feuerfestem Isolierstoff bestehende Stützen io2,
die sich innerhalb der Gehäuse zu je einer den Gehäusequerschnitt nahezu ausfüllenden
Scheibe erweitern. Zwischen den drei Stützen innerhalb jedes Gehäuses sind je zwei
hintereinandergeschaltete Glühdrähte 103 aus Platin oder ähnlichem Material
mit hohem Temperaturkoeffizienten des Widerstandes ausgespannt. Den Glühdrähten
103 wird von einer Gleichstromquelle 37 Strom zugeführt, und zwar so, daß je zwei
diametral gegenüberliegendeEnden der hintereinandergeschaltetenGlühdrähte, wie dargestellt,
an ungleiche Pole angeschlossen sind. Die Stromzuleitung erfolgt dabei durch die
hohlen Stützen io2. Zwischen den beiden Glühdrähten jedes hintereinandergeschalteten
Paares sind- zwei Drähte 10q. und io' angeschlossen, die die veränderliche Spannung
abnehmen. Die Wirkungsweise ist folgende. Beim größten Ausschlag der Waage nach
einer von beiden Seiten stehen die mittleren Drittel ioi -der Gehäuse über zwei
diametral gegenüberliegenden Glühdrähten 103, deren Temperatur und Widerstand durch
die Wärmestauung stark steigen, während die anderen beiden Glühdrähte
103 infolge der starken Wärmeabstrahlung kaum zum Glühen kommen und einen
entsprechend niedrigen Widerstand haben. Infolge dieser ungleichen Widerstandsverteilung
entsteht zwischen den Drähten 10g. und io5 in bekannter Weise eine Spannungsdifferenz.
In der Mittelstellung der Waage ist jeder Glühdraht zur Hälfte von wärmestauendem,
zur Hälfte von wärmeableitendem. Gehäuse umgeben.. Alle vier Widerstände sind dann
gleich, und die Drähte l o4. und tos haben keine Spannung gegeneinander. Von besonderem
Vorteil für die elektrische Neigungswaage ist außer der völlig symmetrischen 2@usbildung
der Gehäuse 97, 98, die auch bei waagerechter Drehachse 2o Störungen der Indifferenz
ausschließt, und außer dem Wegfall jeder mit derDrehachse verbundenen Stromzuführung
zu den veränderlichen Widerständen der Umstand, daß die Temperaturänderungen der
Glühdrähte nur durch Veränderung der Wärmeabstrahlung erfolgen und nicht, wie bei
den bekannten veränderlichen Glühdrahtwiderständen, durch Veränderung von kühlenden
Luftströmen, die auf die Waage störende, von Zufälligkeiten abhängige Drehmomente
ausüben würden. Ferner wird durch die Anordnung derwärmestauenden Gehäuseteileioi
als mittlereDrittel auch die thermische Trägheit stark vermindert, weil die wärmestauenden
Teile ioi zwischen beiden Endausschlagstellungen der Waage stets aufgeheizt bleiben,
während von den wärmeableitenden Gehäuseteilen ioo stets die Hiilfte ihrer Länge
völlig unbeheizt ist. Das in Abb. i2 und 13 dargestellte Wärmestrahlsteuerwerk
ist daher besonders gut als Teil der elektrischen Neigungswaage zur stetigen Veränderung
der elektrischen Größe in Abhängigkeit vom Ausschlag der Waage geeignet.