DE69723C - Uhr mit selbsttätigem Luftdruckaufzug - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT

Diese mit Anwendung des verbesserten Loessl'schen selbstthätigen atmosphärischen Motors construirte Uhr, welche, in einem thunlichst hohen Gehäuse einzuschliefsen ist und . entweder als Standuhr oder auch als Hängeuhr ausgeführt werden kann, zeigt folgende Einrichtungen: :

Den untersten Theil der Uhr bildet in der Regel der luftdicht geschlossene Behälter, in welchem eine für die beabsichtigte Kraftlieferung erforderliche und durch ,Erfahrung festgestellte bestimmte Menge atmosphärischer Luft als Betriebsluft enthalten ist. Der Behälter kann auch an einem beliebigen anderen Ort aufserhalb der Uhr sich befinden und braucht dann mit dieser nur durch eine Rohrleitung verbunden zu sein.

In Fig. ι der beiliegenden schematischen Zeichnung ist der Behälter mit A bezeichnet. Dieser ist allseitig isolirt, indem er durch die Unterhöhlung B seiner. Bodenwand auch dort der Wirkung der äufseren Lufttemperatur mehr zugänglich gemacht ist, als bei der älteren Construction des atmosphärischen Motors (Patent Nr. 15048),· wo eine von der unveränderlichen Erdtemperatur_vausgehende Abschwächung des Temperaturwechsels der Betriebsluft stattfinden konnte. Die Betriebsluft erlangt bei Erwärmung eine höhere Spannung und also auch ein entsprechendes Druckvermögen, dagegen bei einer Abkühlung eine niedrigere Spannung, somit ein entsprechendes Saugvermögen. In ähnlicher Weise wirkt der Wechsel des Barometerstandes der äufseren Atmosphäre. - Mit dem Luftbehälter in stets offener Verbindung steht der eigentliche Motor. Dieser besteht entweder aus einem einzigen oder auch vortheilhaft aus zwei oder, mehreren kleineren Luftgefäfsen C. Ein . solches ist zusammengesetzt aus zahlreichen kreisrunden und centrisch oder spiralförmig gerippten, also elastischen Blechplattenringen, welche paarweise abwechselnd an ihrem äufseren und inneren Rande mittelst aufrechtstehender Cylinderstücke mit einander verbunden sind. Dieses oben und unten mit je einer Deckplatte verschlossene und durchaus luftdicht hergestellte Gefäfs stellt eine Art von elastischem Doppelcylinder dar, welcher in seiner Länge leicht veränderlich ist, indem sich die Blechplattenringe nach auswärts oder einwärts vorübergehend durchbiegen lassen.

Ein solcher Arbeitscylinder hat die Eigenschaft, bei einem inneren Druckübergewicht sich in seiner Achsrichtung auszudehnen und bei einem äufseren sich zusammenzuziehen. Es wird also, wenn seine untere Deckplatte, festgehalten wird, die obere eine den wechselnden Druckverhältnissen entsprechende Hin- und Herbewegung vollführen. Die Kraft, mit welcher die Bewegung erfolgt, ist von dem Flächenmals des Cylinderquerschnittes und von der darauf wirkenden Luftspannung abhängig. Käme nur die in den Arbeitscylindern enthaltene kleine Luftmenge allein in Betracht, so würde die Höhe des Hubes sehr. klein sein, weil mit der Ausstreckung der Cylinder sofort auch die wirkende Luftspannung nachläfst. Damit dies nicht geschieht, ist eben der grofse Luftvorrath in dem Behälter vorhanden.

Um den Durchbiegungswiderstand, welcher auftritt, wenn die Bleche nach aufsen oder

innen fühlbar durchgebogen sind, zu vermindern und auch überhaupt jede schädliche Beanspruchung der Blechelasticität fernzuhalten, ist es nöthig, die Zahl der Blechplattenringe möglichst grofs zu nehmen, damit sich für jeden einzelnen nur eine ganz kleine Durchbiegung ergiebt. Bei der Wichtigkeit des Umstandes, dafs ein Arbeitscylinder sich von der Nullstellung aus mit gleichmäfsiger Leichtigkeit nach aufwärts und nach abwärts bewege, ist bei aufrechtstehenden Cylindern zur Entlastung ihres oberen Eigengewichtes sammt der darauf ruhenden Armirung eine besondere Vorrichtung angewendet, welche manchmal aus einer innerlich angebrachten Spiralfeder b¹ ähnlich den Möbelfedern besteht, und öfter aus einer äufseren, als Gegengewicht wirkenden Zugfeder C². Endlich ist Vorsorge getroffen, dafs die Bewegungen der Arbeitscylinder zur Vermeidung jeder urinöthigen oder schädlichen Beanspruchung gewisse Grenzen nicht überschreiten können. Diese Vorsorge besteht in einem Regulirventil (Betriebsventil) am Luftbehälter, welches selbstfhätig geöffnet wird, sobald die Cylinder den erlaubten höchsten oder niedrigsten Stand erreicht haben. Es läfst alsdann entweder die gespannte Innenluft abblasen oder die Aufsenluft eintreten, so dafs sich in beiden Fällen ein Spannungsgleichgewicht zwischen der Innenluft und der Atmosphäre herstellt, somit jede Thätigkeit aufhört. Wenn, dann das Betriebsventil von selbst sich wieder geschlossen hat, sind die Cylinder neuerdings befähigt, ihre Bewegungen von der Mittelstellung aus zu beginnen. Somit kann in dem Behälter überhaupt niemals eine unerwünscht hohe oder tiefe Luftspannung entstehen oder gar dort verharren.

Es ist übrigens klar, dafs hierbei nur der weitaus kleinste Theil der Kraftmenge ausgenützt wird.

Die von den elastischen Arbeitscylindern gelieferte mechanische Arbeit wird auf das Aufzugswerk der Uhr übertragen, und zwar durch die gezahnte Schubstange D, welche, wenn nur ein Cylinder vorhanden ist, in der Mitte seiner oberen Deckplatte, wenn mehrere Cylinder bestehen, auf einem alle Deckplatten stegartig verbindenden Rahmen gelenkartig aufgestellt ist. Die Schubstange greift zunächst in ein Räderwerk ein, durch welches ihre hin- und hergehende Bewegung in eine Drehbewegung gleicher Richtung umgewandelt wird, und diese Drehung theilt sich sodann einem System von Uhrfedern mit, durch welches das Laufwerk der Uhr betrieben wird. Man kann für den Uhrbetrieb selbstverständlich anstatt der Zugfedern auch Gewichte verwenden.

Da eine gewöhnliche Uhrfeder oder eine gemeinschaftlich ziehende Mehrzahl solcher Federn immer nur eine beschränkte Zahl von Umgängen gewährt, somit eine grofse Räderübersetzung im Laufwerk erfordert, und da andererseits /sehr lange Uhrfedern schwach und ungleichartig wirken, so ist für gröfsere autodynamische Uhren ein neuartiger Federaufzug in Anwendung gebracht, der den Zweck hat, jede beliebige Summe der von" dem Motor gelieferten Arbeit für eine beliebig lange Verbrauchsdauer aufzuspeichern. Diese Aufziehvorrichtung ist folgendermafsen eingerichtet:

Auf einer an allen Bewegungen unbetheiligten dünnen Stahlachse sitzend, ist eine Mehrzahl von Federhäusern E, Fig. ι und 2, aufgereiht, deren Zugfedern alle einander gleich sind. Jedes Haus hat einen rohrartigen Ansatz, welcher in das nächstfolgende Haus hineinreicht und als Kernwalze zum Einhängen des dortigen inneren Federendes dient. Das äufsere Ende der Feder ist an der inneren Peripherie des Hauses eingehakt. Wenn nun beim Aufziehen das erste Haus in Umdrehung versetzt wird, so überträgt es vermöge seines nabenartigen Ansatzes seine Drehung auf das innere Federende im zweiten Hause. Dieses wird durch das äufsere Federende dann selbst in Umdrehung versetzt und überträgt seinerseits die Bewegung in derselben Weise auf das dritte Haus u. s. f. Aus dieser Anordnung folgt, dafs, wenn das erste Haus aufgezogen und das letzte Haus festgehalten wird, die Federn in sämmtlichen Häusern dieselbe Spannung annehmen müssen, und dafs, wenn beispielsweise zehn Häuser vorhanden sind, das erste Haus zehnmal so viele Umdrehungen vollführen wird als das letzte. Wenn ferner jede Feder beispielsweise acht Aufzugswindungen gestattet und die letzte Feder voll aufgezogen werden soll, d. i. mit acht. Windungen, so mufs hierzu das erste Haus mit achtmal 10 = 80 Umdrehungen gedreht werden, wonach dann nicht nur die letzte Feder, sondern auch alle übrigen mit acht effectiven Windungen aufgezogen sein werden. Die sämmtlichen Federn stellen also gewissermafsen eine einzige zehnmal längere Feder dar, ohne die Unverläfslichkeit und Ausführungsschwierigkeit einer solchen mit sich zu bringen. Beim Ablaufen der Feder tritt umgekehrt der nämliche Fall ein wie beim Aufziehen. Damit nämlich die letzte Feder mit acht Windungen abläuft, mufs das erste Federhaus 80 Umdrehungen machen und dann erst werden alle Federn gleichmäfsig entspannt und der ganze darin enthalten gewesene Arbeitsvorrath erschöpft sein.

Damit nun ein Beobachter der Uhr jederzeit erkennen kann, in welchem Zustand der Arbeitsaufspeicherung oder des Aufzuges sämmtliche in ihren Häusern verborgenen Federn sich befinden, ist an dem letzten Hause eine eigenartige Anzeigevorrichtung E¹, Fig. 3, angebracht. Diese besteht darin, dafs die in

dem letzten Hause befindliche Kernwalze noch eine weitere Verlängerung besitzt, welche über das Haus sichtbar herausragt und dort mit einem Schraubengewinde versehen ist. Auf dem Gewinde sitzt eine scheibenartige Mutter, durch welche ein aus dem Hause hervorragender Stift lose hindurchgreift, um auf sie die Bewegung des Hauses zu übertragen. Infolge dessen mufs bei jeder einzelnen ganzen Aufwindung oder Abwindung, welche zwischen den in gleichen Richtungen sich drehenden Körpern der Walze und des Hauses als Differenz zu Stande kommt, die Scheibe um einen Gewindegang nach vorwärts oder rückwärts schreiten. Die Scheibe wird also den Gang des Federaufzuges verfolgen und sichtbar machen, sowie bei völligem Aufzug oder Ablauf der Federn an dem einen oder anderen Ende der Schraube angekommen sein. Ein an dieser Scheibe angedrückter Fühlhebel E'² überträgt jede ihrer Bewegungen in beliebiger Vergröfserung auf ein leicht sichtbares Zeichen Ji³, welches also nicht nur die Vollendung des Aufzuges ersichtlich machen, sondern auch bei etwa zu weit fortschreitendem AbLauf als deutliche Warnung dienen wird. Da grofse Monumentaluhren einen Arbeitsvorrath für 200 bis 300 Tage in sich aufnehmen, so bleibt bei etwaiger Warnung noch Zeit genug übrig, um die Ursache der angezeigten Ungehörigkeit aufzufinden und zu beseitigen. Der besagte Fühl-'hebel hat noch die weitere Aufgabe, bei Vollendung des Federaufzuges das schon früher besprochene Betriebsventil zu öffnen und so lange offen zu halten, bis eine neue Aufzugsthätigkeit zulässig ist.

Das letzte Federhaus des Federtriebwerkes überträgt schliefslich seine Zugkraft in eine aufrechte Welle und diese giebt sie mittelst einer losen Gelenkkupplung U an die Bodenradwelle des getrennt aufgestellten Laufwerkes der Uhr ab.

Das zwischen zwei Platinen eingesetzte Laufwerk ist ähnlich eingerichtet wie bei gewöhnlichen Uhren. Nur ist hierbei besonders Vorsorge getroffen gegen die schädlichen Wirkungen von Oxydation, Staub und anderen Verunreinigungen. Zu diesem Zwecke sind auch sämmtliche Wellen vertical gestellt und deren Zapfenlager für Staub unzugänglich gemacht. Neuartig hierbei ist (wie aus Fig. 4 zu ersehen), dafs die unteren Wellenenden F keine in vertieften Lagern stehende Zapfen besitzen, sondern selbst mit abwärts schauenden Lagern versehen sind, in welche die von. unten emporgerichteten, gekörnten Zapfen hineinragen, indem letztere durch die untere Platine geschraubt und mittelst Gegenmuttern befestigt sind. Da auch die oberen, nach abwärts schauenden Zapfenlager in gleicher Weise durch die Platine geschraubt sind, so bietet diese Einrichtung zugleich den Vortheil, jede Welle sammt dem zugehörigen Rad einzeln aus dem Mechanismus herausnehmen zu können, ohne das ganze Laufwerk zerlegen zu müssen. Nur die erste Welle G, welche, wie üblich, das Bodenrad trägt, reicht durch die untere Platine hindurch, um dort mit der letzten Welle des Aufzugswerkes mittelst der erwähnten freien Gelenkkupplung in Verbindung zu treten. Die zweite Laufwerkswelle H, welche das Mittelrad trägt, reicht durch die obere Platine hinaus, um dort ihre Bewegung mittelst eines verticalen Rohres H¹ an die oberhalb befindlichen Zeigerwerke zu übertragen.

Daran reiht sich nach einem oder zwei Zwischenrädern die letzte Welle 2, welche bei den üblichen Uhrwerken das Steigrad zu tragen hat, hier aber über der oberen Platine den unmittelbaren Antrieb des Pendels besorgt und daher als Pendelwelle zu bezeichnen ist.

Als Regulator für grofse auto dynamische Uhren dient ein möglichst langes, d. h. mehrere Meter lang, und mit einem schweren Gewicht belastetes Kegelpendel. Hierdurch entfällt die Anordnung eines Steigrades mit Ankervorrichtung, und es ergiebt sich der Vortheil, dafs die in gewöhnlichen Uhren stattfindende, durch ruckweise Ueberwindung der Trägheitsmomente aller beweglichen Bestandtheile herbeigeführte bedeutende Arbeitsverschwendung vollständig vermieden ist; in der ohne Hemmung arbeitenden autodynamischen Uhr sind lediglich die Reibungswiderstande der gleichmäfsig schwingenden Wellen, Räder und Zeiger zu überwinden. Der oberste Theil des Pendels besteht aus einem festen, elastisch biegsamen Draht K, welcher in dem höchsten Theil des Uhrgehäuses mittelst einer Schleife in einen festen Haken eingehängt ist. An dem unteren Theil des langen Pendelschaftes ist das den Schwingungspunkt bestimmende Gewicht L angebracht, und zwar so, dafs es behufs der anfänglichen Richtigstellung mittelst einer Griffschraube nach aufwärts oder abwärts verschoben werden kann. Das unterste Ende des Pendelschaftes läuft in eine fein gespitzte Nadel m aus, welche bis zu der auf der Pendelwelle angebrachten Querstange N herabreicht, um von dieser dann im Kreise herumgetrieben zu werden. Diese Treibstange besteht aus einem vertical gestellten dünnen Blechplättchen, an welches die Pendelnadel sich anlehnt. Damit die volle Freiheit der Pendelschwingung auch nicht durch die unbedeutendste Reibung zwischen Nadel und Treibstange beeinträchtigt werde, steht letztere nicht in radialer Richtung zur Pendelwelle, sondern ist dagegen um 12 bis 1 5 Winkelgrade zurückgebogen und daher convex gekrümmt.

Sobald die Pendelachse in Uebereinstimmung mit der Pendelwelle gebracht ist und die

Spitze der Nadel ganz genau in das Centrum der Welle fällt, ist die geringste Rotationskraft der letzteren genügend, um die Nadel und mit ihr das schwere Pendelgewicht in Kreisbewegung zu setzen. Die anfänglich sehr kleinen Schwingungskreise werden sodann allmälig so grofs, dafs zwischen der Antriebskraft und den hauptsächlich durch die Luft und die Pendelaufhängung verursachten Widerständen Gleichgewicht eintritt. Durch die beschriebene Anordnung wird der Zweck erreicht, dafs das Pendel bei der kleinsten Antriebskraft von selbst zu schwingen beginnt und also auch, so lange eine Spur von Kraft vorhanden ist, nicht zur Ruhe kommen kann.

Die hierdurch erzielte hohe Sicherheit des Uhrganges wird durch einen weiteren Umstand noch gesteigert. Sobald nämlich das Pendelgewicht einmal einen gröfseren Schwingungskreis und die dazu gehörige Geschwindigkeit erreicht hat, so ist darin eine so bedeutende mechanische Arbeit angesammelt, dafs der Umschwung bei Unterbrechung des Antriebes nicht sofort aufhört, sondern noch auf erhebliche Dauer sich fortsetzt, so dafs bis dahin der eingetretene Kraftmangel vielleicht wieder behoben sein kann. Das Pendel ist sogar im Stande, beim Versagen der Arbeitskraft seinerseits selbst die Treibstange zu erfassen und sammt dem Räderwerk des Laufwerkes vorwärts zu treiben, so dafs möglicherweise ein etwa hineingerathenes Hindernifs dadurch beseitigt werden kann.

Um den Radius des Schwingungskreises zu regeln, ist an dem Pendel zwischen Aufhängungsdraht und Gewicht eine Luftbremse, d. i. ein Windfang O angebracht, welchen der Schaft selbst bildet, indem er aus zwei sich rechtwinklig durchkreuzenden Blechen hergestellt ist, und wodurch auf Grund richtiger Luftstofsberechnung nach Mafsgabe des vorhandenen Raumes der Widerstand der Luft auf ein bestimmtes Mafs vergröfsert wird. Es besteht der Umstand, dafs die Antriebskraft, wenn der Radius des Schwingungskreises gröfser wird und die Nadel sich vom Centrum entfernt, proportional zu dieser Entfernung abnimmt, während mit der Vergröfserung des Schwingungskreises und der Schwingungsgeschwindigkeit der Luftwiderstand im quadratischen Verhältnifs zur Geschwindigkeit zunimmt. "Hieraus läfst sich rechnerisch nachweisen, dafs es eine ganz bestimmte Grenze giebt, bis zu welcher ein luftgebremstes Pendel bei bestimmter Antriebskraft ausschwingen kann, und dafs diese Grenze auch durch erhebliche Veränderungen der Antriebskraft nur äufserst geringfügig verrückt werden kann.

Die hinsichtlich der Temperatur nöthige Längencompensation des Pendels kann zwar in beliebiger Weise angebracht werden, jedoch ist für grofse autodynamische Uhren die folgende neuartige Construction als die einfachste und sicherste allen anderen. vorzuziehen. Der das obere Pendelende bildende und in einen Haken eingehängte elastische Draht geht nicht weit unter der Einhängungsstelle an einer kleinen, für den Draht eingeschnittenen Rolle P vorbei und lehnt sich an sie mit einer schwachen Biegung so fest an, dafs der Berührungsapparat zugleich zum eigentlichen Drehpunkt des Pendels wird, über welchen hinauf sich keine Drehbewegung erstrecken kann. Die Rolle ist an dem Ende Q eines horizontalen Waagbalkens angebracht, Während von dem anderen Ende R eine Kette oder Stange S herabhängt, welche bis zum Laufwerk oder zu einem anderen tief liegenden Punkt hinabreicht und dort befestigt ist. Da der Waagarm Q. mit der Rolle bedeutend schwerer gemacht ist als der andere Arm, so befindet sich die Kette oder Stange fortwährend in angespanntem Zustande. Sobald sich nun unter dem Einflufs der Temperatur die Pendellänge ändert, z.B. sich vergröfsert, so verlängert sich aus gleicher Ursache auch die Kette oder Stange. Hierbei wird der betreffende Waagarm R in die Höhe steigen und der Arm Q mit der Rolle niedersinken, so dafs die wirksame Pendellänge sich verkürzt, d. h. auf das frühere Mafs zurückgebracht wird. Die Rolle P ist auf ihrem Waagbalken verschiebbar, um zugleich der vorhandenen verticalen Geradeführung folgen zu können, so dafs durch die Bogenbewegung des Waagarmes die Centrirung der Pendelnadel nicht Schaden leidet. Die als Compensationsmittel wirkende Zugkette dient zugleich als Beihülfe, um auf den Uhrgang auch willkürlich einwirken zu können, und ist deshalb mit ihrem unteren Ende in einer Schraubenvorrichtung T befestigt, durch welche man ihr die ..feinsten Längenänderungen ertheilen kann.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Eine sich selbsttätig aufziehende Uhr, gekennzeichnet durch die Verbindung folgender Vorrichtungen:

   a) ein atmosphärischer Motor, dessen Luftbehälter A- durch eine Unterhöhlung B gegen den Einflufs der Erdtemperatur geschützt ist, und dessen elastische Arbeitscylinder C durch Federn C¹ oder C² entlastete Deckplatten besitzen, welcher Motor mit einer Aufziehvorrichtung und durch diese mit dem Laufwerk der Uhr verbunden ist, so dafs die infolge der thermometrischen und barometrischen Wirkungen der äufseren Atmosphäre in dem Behälter A erzeugten Saug- und Druckwirkungen die Deckplatten der Cylinder C in hin- und

   hergehende Bewegungen versetzen, welche Bewegungen auf die Aufziehvorrichtung übertragen und mittelst eines Regulirventils begrenzt werden;

   b) ein System E von Uhrfedern und Federhäusern, auf welche die hin- und hergehende Bewegung der Arbeitscylinder übertragen wird und welche in derselben Richtung sich drehend eine grofse Aufspeicherung von Arbeit gestatten, indem jedes Federhaus mit einem röhrenartigen Ansatz in das nächstfolgende Federhaus hineingreift, um jedesmal dem dortigen inneren Federende zur Einhängung zu dienen, so dafs dadurch schliefslich die gleichmäfsige Spannung sämmtlicher Federn bewirkt wird;

   c) die Anzeigevorrichtung E\ welche jederzeit den jeweiligen Stand des Federaufzuges zu erkennen gestattet, indem der Röhrenansatz des letzten Federhauses verlängert und mit einem Schraubengewinde versehen ist, auf welchem eine scheibenartige Mutter E¹, an der Drehbewegung dieses Federhauses theilnehmend, sich nach Mafsgabe der Federwindungen hin- und herbewegt, wobei diese Bewegung mittelst eines Fühlhebels i?² schliefslich auf ein sichtbares Zeichen E³ übertragen wird;

   d) das Laufwerk mit senkrecht stehenden Wellen, wobei zur Sicherung gegen schädliche Verunreinigungen die unteren Wellenenden mit abwärts schauenden Zapfenlagern -F versehen sind, in welche entsprechende, durch die untere Platine geschraubte Körner hineingreifen;

   e) ein Kegelpendel, welches behufs gröfstmöglicher Gangsicherheit nach unten in eine Nadel ausläuft und an dieser von der letzten Laufwerkswelle mittelst einer Querstange angetrieben wird;

   f) die Luftbremse (O) zur Regulirung und Begrenzung des Pendelausschwunges und somit zur Sicherung seines Isochronismus;

   g) die Aufhängung des Pendels, bei welcher dessen oberes, aus einem elastischen Draht bestehendes Ende sich an eine Rolle P anlegt, die das eine Ende eines Waagbalkens bildet, an dessen anderem Ende das compensirende Zugorgan S (Stab, Kette u. s.w.) angreift, so dafs durch die Schwingungen des Waagbalkens selbsttätig die Compensation bewirkt und zugleich eine genaue Regulirung der Uhr gestattet wird.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.