DE67286C - Apparat zur Aufzeichnung der Einbiegungen belasteter Metallconstructionen (Brücken und dergl.) - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMTS^

Diese Erfindung betrifft eine Anzeige- und Mefsvorrichtung für die Biegungen oder Einsehkungen bei Metaiiconstructionen, insbesondere bei Brückenträgern, einerlei, unter welchen Versuchsbedingungen die Beobachtungen durchzuführen sind.

Mein Apparat eignet sich selbst für lange Träger mit mehreren Unterstützungspunkten gut; er zeigt ebenso sicher die Biegungsgröfsen für ruhende Belastung, wie für rollende Belastung an, und läfst sich schon während der Ausführung brauchen.

Er stützt sich auf folgenden Grundgedanken:

Angenommen, es werde an beliebiger Stelle eines Brückenträgers ein Gefäfs A angebracht, . welches Wasser oder eine andere Flüssigkeit, Quecksilber, Petroleum u. dergl., bis zu gegebener Höhe enthält. Dieses Gefäfs stehe mittelst Rohres mit einem anderen Behälter B in Verbindung, dessen Standort aufserhalb der Brücke an einem festen Punkte ist. Nach dem Gesetze von den communicirenden Röhren wird sich nun jede Einsenkung des Balkens an der Stelle des Gefäfses A immer am Spiegel des Gefäfses B bemerkbar machen, so zwar, dafs jede Absenkung des ganzen Gefäfses A von einer Senkung des Spiegels in B begleitet sein wird, und dafs umgekehrt bei einem Aufsteigen des Behälters A der Flüssigkeitsspiegel in B sich um einen entsprechenden Betrag erheben wird.

Fig. ι auf beiliegenden Zeichnungen giebt ein Gesammtbild eines zur Beobachtung zweier Metallbalken bestimmten Apparates unter Darstellung nur eines der auf den Balken stehenden Gefäfse.

Fig. 2 ist eine zugehörige Seitenansicht,

Fig. 3 eine Draufsicht des oberen, die Zeiger tragenden Gestelltheiles.

Fig. 4 veranschaulicht im Grundrisse zwei feststehende Gefäfse aufserhalb der Brücke,

Fig. 5 einen Stromunterbrecher, wovon

Fig. 6 eine Seitenansicht giebt.

Fig. 7 stellt eine theilweise Abwickelung des Unterbrechercylinders dar,

Fig. 8 im Einzelnen den selbsttätigen Mechanismus zur Bewegung des Unterbrechers,

Fig. 9 ist ein Schnitt durch den Träger der beiden feststehenden Cylinder.

Fig. ι ο zeigt die betreffenden Theile getrennt.

Fig. 11 veranschaulicht den Elektromagneten zur Bewegung des die Beobachtungen beziffernden hin- und herschwingenden Zeigers, und

Fig. 12 die Zusammenstellung des den Cylinder bewegenden Elektromagneten mit dem Stromunterbrecher, welcher durch ein Uhrwerk bethätigt wird.

Das den Zeichnungen zu Grunde" liegende Ausführungsbeispiel weist zwei feststehende und zwei bewegliche Gefäfse auf; handelt es sich um Versuche an einer Construction mit mehreren Trägerbalken, so erhöht sich die Zahl der Gefäfse entsprechend.

Den Schwankungen des Flüssigkeitsspiegels in den Gefäfsen B B' folgen die Schwimmer b b\ deren Bewegungen mittelst zweier Hebel /1¹ auf zwei die Zeigerstifte haltende federnde Schienen sä¹ übertragen werden.

Die feststehenden und die beweglichen Gefäfse haben nicht die gleiche Querschnittsfläche; dies erweist sich als zweckmäfsig aus zweierlei Gründen: einmal kann man in dem Gefäfse B die Schwankungen des Flüssigkeitsspiegels vermehren, welche durch die Höhenveränderungen des Gefäfses A hervorgerufen werden (falls man den Querschnitt von B vermindert); zweitens lassen sich aber auch in "ähnlicher Weise die erwähnten Veränderungen vermindern (indem

man dem Gefä'fse B eine gröfsere Weite ■ giebt als dem Gefäfs A). Die Hebel /1\ an welche die Schwimmer angeschlossen sind, tragen auf der anderen Seite ihres Unterstützungspunktes ein Gegengewicht zur Ausgleichung des Schwimmergewichtes. JedeVerstellung eines Schwimmers in seiner Höhenlage ruft ersichtlicherweise eine entsprechende Schwingung des entsprechenden Zeigerhebels s um seine Drehachse hervor.

Gegenüber den Zeigerhebelstiften ist eine sich stets regelmäfsig um ihre Achse drehende Walze C gelagert, auf welche die Zeigerstifte ihre Aufzeichnungen machen. Die Drehbewegung dieser Walze wird mittelst eines Elektromagneten E hervorgerufen, welcher, indem er die an dem Hebel F befestigte Platte G anzieht, einen an F angeschlossenen Hebel H nach links verschiebt (Fig. i), so dafs dieser ein Sperrrad / um eine Zahntheilung verdreht. Eine auf der Welle dieses Rades / sitzende Schnecke J überträgt alsdann die Bewegung weiter auf die Achse der Walze C, Fig. 2.

Um immer eine zwar regelmäßige Bewegung dieser Walze zu haben, die Geschwindigkeit der Bewegung aber verändern zu können, je nach den Bedürfnissen einer Beobachtung, genügt es, mit dem Elektromagneten einen selbstthätigen Unterbrecher zusammenzustellen, welcher immer in der Zeiteinheit eine zu bestimmende, dann aber gleich bleibende Anzahl von Unterbrechungen ausführt, eine Mafsnahme, welche es ermöglicht, die Zahl der Unterbrechungen von einer Versuchsreihe zur anderen oder selbst innerhalb eines Versuches zu ändern. Die betreffende Unterbrechungsweise findet weiter unten Erläuterung.

Der Papierstreifen, auf welchen die Aufzeichnungen der verschiedenen Zeiger erfolgen, kommt von einer Vorrathswalze Af¹, Fig. 2, und wickelt sich auf die Walze C auf, nachdem er ausgesetzt gewesen ist der Einwirkung:

ι. der von den Schwimmern bewegten Zeichenstifte an s s';

2. eines Stiftes s², welcher im Bedarfsfalle mittelst eines Elektromagneten T (vergl. Fig. 2, auch Fig. 11) in hin- und hergehende Bewegung versetzt werden kann, womit (indem er auf dem Papierstreifen eine Anzahl kleiner Striche oder kleiner Schraffirungen hervorbringt, die nach Wunsch des Beobachtenden veränderlich sind) eine Bezifferung der durch die Zeigerhebel während der verschiedenen Versuche ausgeführten Schwingungen ermöglicht ist;

3. einer Anzahl gleich weit von einander abstehender Griffel, die oberhalb des Cylinders Anordnung finden und bestimmt sind, auf dem Papierstreifen ein Netz paralleler Linien hervorzubringen. Diese Griffel sitzen in einem Rahmen (Fig. 3), welcher in zwei Theile getheilt ist.

Es kann sich einmal als nöthig erweisen, vom Cylinder während einer gewissen Zeit (z. B. während des Darüberfahrens eines nicht zum Versuche gehörenden Zuges über eine zu untersuchende Brücke) die aufzeichnenden Stifte abzuheben, damit diejenigen Schwingungen, welche von fremden Ursachen herkommen, unberücksichtigt gelassen werden können. Um eine solche Abhebung hervorzubringen, findet sich hinter den beiden federnden Schienen s s\ welche die Anzeigestifte tragen, ein Rahmen PQR, auf einer Welle S gelagert, angeordnet, so dafs mit einer Drehung dieser letzteren die Stange R gegen die Schienen s s^l zu wirken vermag. Die Drehbewegung von S geht von dem Elektromagneten T aus; derselbe besteht aus einem Hufeisenmagneten, welcher eine Spule umgiebt (Fig. 1 und 2), durch deren Höhlung ein Stück weichen Eisens hindurchgeht, welches oben zwischen den Polen des Magneten endigt. So lange die Spule stromlos ist, verbleibt das Eisenstück unbeweglich in derjenigen Stellung, welche es zufolge der Stromwirkung beim vorhergehenden Versuch eingenommen hatte. Wenn jedoch ein Strom durch die Spule geschickt wird, so entsteht ein magnetischer Pol an dem zwischen den Hufeisenmagnetpolen liegenden Ende des Eisenstückes; erwähnter Pol wird von dem ungleichnamigen Pol des Hufeisenmagneten angezogen und bewirkt mit dieser Bewegung eine Drehung der Achse 5 und somit auch des Rahmens PQR im Sinne einer entsprechenden Beeinflussung der Griffelträger.

Um den Weicheisenkern wieder von dem Magnetpol, welcher ihn' angezogen hat, zu entfernen, wechselt man einfach den Sinn des Stromes.

Der Ausschlag der Schwingungen jedes Griffelhebels hängt im Allgemeinen von der Pfeilhöhe des Balkens und vom Unterschiede der Spiegel im feststehenden und im beweglichen Gefäfse ab; dann aber auch noch von dem Anschlufspunkte des Hebels / an den entsprechenden Schwimmer. Um den Ausschlag der Schwingungen zu ändern, braucht man daher nur den Anschlufspunkt des Schwimmers an den Hebel / zu verändern. Damit aber die Schnur, welche die Verbindung beider vermittelt, senkrecht bleibe, richte ich die Gefäfse B B¹ verschiebbar ein. Die Fufsplatten 1 und 2 dieser Gefäfse (Fig. 4) sind darum als Schieber gestaltet, welche in Führungen 3 gleiten können. Schrauben 4 und 5 ermöglichen eine Feststellung in jeder gewünschten Lage.

Abgesehen davon ist noch eine Drehbarkeit der Gefäfse um sich selbst (Fig. 1) vorgesehen, um hinsichtlich der Rohranschlüsse und überhaupt hinsichtlich der Anpassung an jede Brückenconstruction keinerlei praktischen Schwierigkeiten zu begegnen.

Der soweit erläuterte Apparat kann an einem Orte aufgestellt werden, welcher von dem Punkte, an dem der Beobachter sich befindet, entfernt ist; der letztere vermag übrigens gleichzeitig mehrere Apparate in Wirksamkeit treten zu lassen, vorausgesetzt nur, dafs die verschiedenen elektrischen Stromkreise nach dem Beobachtungsmittelpunkte hin geführt sind. Jeder Apparat umfafst drei Stromkreise:

ι. den Nr. ι, versehen mit einem Stromumkehrer, welcher den Griffel oder Stift s" bethätigt;

2. den Nr. 2, welcher ermöglicht, zu jeder gewünschten Zeit die beiden Aufzeichnungsstifte vom Cylinder abzuheben und

3. den Nr. 3 zur Bewegung des Cylinders. Der letztere findet gesonderte Darstellung in

Fig. 12. Die galvanischen Elemente 6 haben Anschlufs. nach einem Leitungsstreifen 7, Fig. 8, und der Strom kann offenbar nicht eher in erwähnten Leiter 7 eintreten, als bis dieser mit dem Schräubchen 9 in Berührung getreten ist, was immer genau nur in dem Augenblicke stattfindet, wo einer der Zähne des Rades mit seinem oberen Ende auf den Vorsprung 10 trifft. Dies letztere nicht angenommen, so kann der Strom also nur bis zum Schräubchen 14 gelangen. Hieraus erhellt, dafs der Strom den Apparat der Fig. 8 nicht eher durchfliefsen kann, als bis die beiden Leitungsstreifen in Berührung mit den Schräubchen sind. Dies dauert nur einen Augenblick infolge des Vorbeistreifens der Radzähne, kann aber auch in so kurzen Zwischenräumen erfolgen gelassen werden, als man es durch eine Vermehrung der Zähnezahl der Räder 11 und 12 herbeiführen kann. Ein Uhrwerk, bei 1 5 angeordnet, treibt diese Räder gleichmäfsig an und dient zugleich zur Bewegung der Trommel 16.

Diese Trommel besteht aus vier ringförmigen Leitern α α' α" α'" und vier anderen Ringen, welche nicht leiten, aber mit Leitungsstreifen versehen sind, deren Zahl zunimmt nach, dem Verhältnisse 1, 3, 6, während der letzte sich über die ganze Oberfläche herumzieht. Der vom Leiter 8 ausgehende elektrische· Strom gelangt in den Streifen 17 und von da nach dem Elektromagneten, jedes Mal, wenn der Streifen 18 in Berührung mit einem der leitenden Theile auf den Ringen c c' c" c'" tritt. Sonach erhellt, dafs, je nach der von den Streifen 17 und 18 bezüglich der Trommel 16 eingenommenen Stellung, der Strom den Elektromagneten ein Mal oder drei Mal oder sechs Mal oder so oft, als das Rad 11 Zähne hat, durchfliefst. Der Cylinder C hat demnach eine von der Stellung der Streifen 17 und 18 abhängende, also veränderungsfähige Geschwindigkeit.

Mein Apparat kann Anzeigen selbstthätig machen, z. B. bei der Fahrt eines Zuges über eine Brücke, ohne dafs also das Aufklinken oder Aus- und Einrücken der Apparate durch einen Beobachter geschieht, indem dies durch die Schwingungen der Brücke selbst bewirkt werden kann. Man braucht auf ihr nur einen feststehenden Magneten anzuordnen, zwischen dessen Polen eine Spule verschiebbar gelagert ist, welche die Einrückung des den Cylinder C bewegenden Mechanismus bewerkstelligt.

Claims (5)

Patent-Anspruch: Ein Apparat zur Aufzeichnung der Einbiegungen belasteter Metallconstructionen (Brücken u. dergl.), bestehend aus:

1. Flüssigkeit enthaltenden, communicirenden Gefäfsen (A BJ, Fig. 1, von welchen eines oder mehrere den Einbiegungen des metallenen Trägers folgen, während die anderen feststehend angeordnet sind, und wobei die Bewegungen des oder der ersteren mittelst der Flüssigkeit und der in den feststehenden Gefäfsen (B B¹J befindlichen Schwimmer (b b¹) auf Schreibhebel übertragen werden;

2. einer Aufzeichenfläche in Form einer Walze (CJ, welche mit Hülfe eines Elektromagneten E und eines Uebertragungsmechanismus FGHIJK in eine gleichförmige Umdrehung versetzt wird, und zwar so, dafs man ihr vermöge eines selbstthätigen Stromunterbrechers je nach Wunsch des Beobachters verschiedene Geschwindigkeiten ertheilen kann;

3. einem Stromunterbrecher, welcher in den Stromkreis des Elektromagneten (E) eingeschaltet ist, und dessen Trommel aus verschiedenen leitenden α α' α" α'" und nicht oder theilweise leitenden Scheiben CC¹C¹¹C¹" besteht und eine gleichförmige Umdrehung durch ein Uhrwerk erfährt, während die Stromschlufsfedern parallel der Trommel verschiebbar sind, behufs Erzielung einer gröfseren oder geringeren Zahl von Unterbrechungen bei jeder Umdrehung ;

4. einem Zeichengriffel (s"J, welcher durch einen Elektromagneten (F), Fig. 2, nach Wunsch des Beobachters zur Achse der Walze parallele Linien zeichnet, und

5. einer Reihe von Zeichengriffeln, welche senkrecht zur Achse stehende Kreise zur Bezifferung der von den Griffeln s und s¹ aufgezeichneten Curven auf den Papierstreifen ziehen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.