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Vorrichtung zur Dämpfung der Schwingungen des Waagebalkens von Dreh-
oder Torsionswaagen Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Dämpfung der Schwingungen
des Waagebalkens von Dreh- oder Torsionswaagen, z. B. der Coulombschen Waagen oder
Torsionswaagen nach Eötvös. Wird eine solche Vorrichtung vom Standort fortbewegt
oder in ein anderes Azimut eingestellt, so gerät der Waagebalken zufolge der Bewegung
der. Vorrichtung in lebhafte Schwingungen, er stößt abwechselnd an beide Wände des
ihn umgebenden Gehäuses oder an in letzterem angeordnete Anschläge und wird durch
diese Stöße sowie durch die dämpfende Wirkung der im Gehäuse befindlichen Luft mehr
und mehr beruhigt, bis er schließlich nach dem letzten Anstoß bloß durch die Beruhigung
der Luft mit aperiodisch oder periodisch gedämpfter schwingender Bewegung sich in
die Gleichgewichtslage einstellt. _ Bei den für den praktischen Gebrauch bestimmten
Waagebalken ist es sehr wichtig, daß diese Dämpfung des Waagebalkens so schnell
als möglich vor sich geht, da hierdurch die zum Messen erforderliche Zeit wesentlich
verkürzt wird. Das Beruhigen des Waagebalkens nach dem letzten Anstoß kann, ohne
daß die Empfindlichkeit des Geräts leidet, nur. bis zu einer gewissen Grenze gesteigert
werden. Man versuchte die Beruhigung dadurch zu steigern, daß man elastische Anschläge
z. B. von Korkholz, Papier oder Metalldrahtfedern anbrachte, welche durch den Anschlag
des Waagebalkens abgebogen oder zusammengedrückt werden, wobei sie einen Teil der
Bewegungsenergie des bewegten Waagebalkens übernehmen. Nach dein Anschlagen trachten
aber diese elastischen Anschläge ihre ursprüngliche Form wieder aufzunehmen: daher
geben sie einen großen Teil der übernommenen Ernergie wieder an den Waagebalken
ab, d. h. sie stoßen diesen zurück, wodurch derselbe die Anschläge mit verhältnismäßig
großer Geschwindigkeit verläßt. Ferner ist noch in Betracht zu ziehen, .daß der
Waagebalken nach dem Auftreffen auf die Anschläge außer infolge der Rückprallwirkung
auch deswegen zurückkehrt, weil er infolge der Gravitationskräfte, magnetischen
Kräfte
o. dgl. bestrebt ist, von den Anschlägen sich gegen eine Mittellage zu bewegen,
Nv o der Waagebalken im Gleichgewichtszustand ist.
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Ferner ist es bereits bekannt, zur Verkürzung der Schwingungsdauer
der Meßglieder von empfindlichen Meßgeräten, insbesondere von Waagen, drehbewegliche
Anschlagträger, z. B. Gabeln oder Hebel, zu verwenden, welche mit dem Meßglied nicht
verbunden, sondern getrennt von diesem gelagert sind und infolge der vom Meßglied
abgegebenen Bewegungsenergie in Bewegung versetzt werden und gleichzeitig unter
der Wirkung einer Reibungsbremse (Klemme) stehen. Diese beweglichen Anschläge sind
aber zur Dämpfung des Waagebalkens einer Eötvösschen Drehwaage o. dgl. völlig ungeeignet,
da bei derartigen Dreh- oder Torsions--,vaagen derart kleine Kräfte, z. B. in der
Größenanordnung von einem Milligramm, auftreten, die eine Reibungsbremse nicht überwinden'
kann.
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Beim Gegenstand der Erfindung sind ebenfalls mit dem Pendel nicht
verbundene, drehbewegliche Anschlagträger verwendet, diese sind jedoch gemäß der
Erfindung freischwingend ausgeführt, und ihre Endlagen sind durch ortsfeste Anschläge
bestimmt. Es wird also die vom Waagebalken abgegebene Bewegungsenergie teils zur
Bewegung der schwingenden Anschlagträger verwendet, und der verbleibende Teil dieser
Energie wird bei den ortsfesten Anschlägen vernichtet. Die beweglichen Anschlagträger
bleiben nach dem Auftreffen an einem ortsfesten Anschlag in der Nähe dieses stehen,
da sie nicht unter der Wirkung der zu messenden Größe, z. B. von Gravitationskräften
o. dgl., stehen, die sie gegen eine Mittellage bewegen würden. Somit wird in einfacher
Weise und ohne Verminderung der Empfindlichkeit des Waagebalkens eine sehr gute
Beruhigungswirkung erzielt. Es handelt sich also beim Erfindungsgegenstand um eine
reine Massenwirkung, bei der es am besten wäre, jedwede Reibung vollkommen auszuschließen,
was jedoch praktisch nicht ganz möglich ist.
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Zur Durchführung dieses Prinzips wird zweckmäßigerweise, wie bekannt,
ein gabelförmiger Anschlag verwendet, welcher mit seinen beiden Zinken des Ende
des Waagebalkens umfaßt.
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Die Masse des Anschlagträgers muß so gering sein und- dieser ist so
genau auszuwuchten, daß die Gabel in ihren verschiedenen Lagen zufolge der Gravitation
auf den Waagebalken keinen Einfluß ausübt, der größer ist als die Fehlergrenze der
Beobachtung.
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Die Zeichnung zeigt beispielsweise zwei Ausführungsformen der Erfindung.
Abb. i ist eine schematische Draufsicht eines Eötvössclten Waagebalkens mit der
Anschlaggabel in der Mittelstellung, Abb. a ist eine teilweise Seitenansicht, Abb.
3 ist eine Draufsicht derselben Ausführungsform, aber mit der Anschlaggabel in einer
Grenzstellung. Abb. q. neigt eine weitere Ausführungsform in Draufsicht.
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Das Ende :2 -des Waagebalkens i (Abb. i) wird durch eine um die Achse
d. schwingbar gelagerte Anschlaggabel 3 umgeben. Die Gabel 3 bestellt im Wesen aus
einem hufeisenförmigen Blechstreifen, der in der Mitte des umgebogenen Teils zwecks
Lagerung eine durch Speichen getragene :Tabe besitzt. Die Achse 4 ragt unten in
eine Platte 6, oben in eine zweimal gekrümmte Lagerplatte 7. Die Enden der Gabelzinken
sind in der aus der Zeichnung ersichtlichen Weise nach einwärts gebogen. Die Verdrehungen
der Gabel 3 um die Achse .I werden durch Anschläge 8 begrenzt, welche zwecks Vermeidung
eines harten Anschlags der Gabel aus Korkholz o. dgl. elastischem Stoff bestehen
können.
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Beim Ausschwingen des Waagebalkens i und beim Anstoß an einen Schenkel
der Gabel 3 übergibt der Waagebalken seine Energie an die Gabel und bleibt stehen.
Ist diese Stellung die Gleichgewichtslage des Waagebalkens, so bewegt sich dieser
nicht weiter. Ist aber diese Anstoßlage nicht die Gleichgewichtslage, so wird der
Waagebalken zurückschwingen und an die andere Zinke der Gabel anstoßen, jedoch nun
mit wesentlichgeringerer Kraft, wobei - der Waagebalken zufolge der Reaktionswirkung
wieder einen Augenblick stehenbleibt und dann zurückschwingt usw. Nach einigen solchen
Anschlägen werden die Schwingungen des Waagebalkens so stark beruhigt, daß er die
Gabelzinken nicht mehr berührt, worauf er zufolge der Dämpfungswirkung der Luft
zur Ruhe kommt.
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Nachdem der Waagebalken die Anstoßgabel 3 anfangs bis zum Anschlag
8 bewegte, wird der Waagebalken die Gabel später nur mit geringeren Hüben hin und
her bewegen, die Gabel wird daher näherungsweise in ihrer Mitteilstellung stehenbleiben;
es ist aber auch möglich, daß der Waagebalken, nachdem er die Anstoßgabel 3 in eine
seitliche Lage schob, bloß durch Luftdämpfung zur Ruhe kommt und die Gabel nicht
mehr berührt, letztere verbleibt dann in ihrer in Abb. 3 dargestellten seitlichen
Lage. Aus diesem Grunde ist also die Größe des Zwischenraums zwischen den Gabelzinken
und die Möglichkeit des Ausschwingens der Gabel so zu bestimmen, daß die Gabelzinken
auch in der Seitenstellung der Gabel den in der Gleichgewichtsstellung befindlichen
Waagebalken nicht berühren,
daß also auch in der Seitenstellung
der Gabel ein zur Messung erforderlicher Zwischenraum vorhanden ist.
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Zwecks Steigerung der Wirkung kann die beschriebene Beruhigungseinrichtung
an beiden Enden des Waagebalkens angewendet werden.
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Bei der Ausführungsform nach Abb. ¢ ist an beiden Seiten des schwingenden
Waagebalkens je ein um ein Gelenk 14 schwingen der zweiarmiger Hebel 15 vorgesehen,
deren umgebogene Enden 16 gegen den schwingenden Waagebalken gerichtet sind, derart,
daß letzterer während des Schwingens gegen die umgebogenen Enden der Hebel 15 stößt.
Zur Begrenzung der Ausschw ingungen der Hebel sind an beiden Enden derselben Anschläge
17 angebracht. Es kann auch bloß an einer _Seite # des schwingenden * Waagebalkens
ein zweiarmiger Hebel 15 angeordnet werden.
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Der Ausdruck Gabel ist in der Beschreibung im allgemeinen Sinn zu
nehmen; dieser Ausdruck kann einen beliebigen Bestandteil bedeuten, der mit zwei
Ästen oder Ansätzen das Meßglied, den Waagebalken, entweder an dessen Ende oder
an einer anderen Stelle umfaßt.