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Hemmwerksuhr, vorzugsweise Hemmwerksturmuhr Turmuhren werden in der
Regel als Pendeluhren ausgebildet, die entweder durch elektromotorisch oder von
der Hand aufgezogene @Gewichte angetrieben werden, oder sie sind elektrisch betriebene
Nebenuhren einer an anderer Stelle aufgestellten Hauptuhr.
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Der Gedanke, freistehende Turmuhren, die unter Umständen große durch
Schnee, Eis und Sturm verursachte Widerstände zu überwinden haben, durch einen Elektromotor
anzutreiben, der von einer Hauptuhr gesteuert wird, die an geschützter Stelle aufgestellt
ist, liegt nähe, da sich hierdurch, wenn auch mit erheblichen und. umfangreichen
baulichen Mitteln und großen Kosten zwei Turmuhrpröble.me lösen lassen, nämlich
erstens das Ganggenauigkeitsproblem, das bei motorisch angetriebenen Turrnnebenuhren
allein von der Hauptuhr bestimmt wird, und zweitens das, Aufzugsproblem, das infolge
des Motorantriebes wegfällt. Daneben sind aber noch zwei weitere Probleme zu lösen,
und zwar die exakte starkstrommäßige Ein- und Ausschaltung des netzgespeisten Antriebsmotors
des Zeigerwerkes, wobei zu bedenken ist, daß dieser Schaltvorgang 24 X 6o = 1440mal'
täglich jahraus, jahrein zuverlässig funktionieren muß und die Einrichtung. zur
Richtigstellung der Zeiger nach zeitwei,Ligem Aussetzen des Netzstromes. Der bauliche
Umfang und die Kosten für die elektrisch betriebenen aus Haupt- und Nebenuhren bestehenden
Turmuhranlagen sind aus diesen Gründen erheblich. höher als die Kosten der mechanisch
durch Gewichte betriebenen Turmuhrantagen"da schon die Anlage der Nebenuhr allein
kostenmäßig und in bauilicher Hinsicht genau so umfangreich und, kostspielig ist
wie die gesamte Anlage einer durch Gewichte betriebenen Pendefuhr. Der zweite Nachteid
der aus Haupt- und Nebenuhren bestehenden Turmuhran1agen besteht darin, daß viele
'kostspielige Sieherungsanlagen
erforderlich sind. Um nur die zwei
bekanntesten zu nermen, seien hier erwähnt: erstens die Einrichtungen, um das Außertrittfallen
bei Arbeiten im Leitungsnetz zu vermeiden oder zu beheben, und zweitens die Einrichtungen,
um beim Ausbleiben des Netzstromes eine Gegenreserve zu haben.
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Auch der Antrieb von Turmuhren durch Synchronmotoren, bei deren Anwendung
der Motor bekanntlich dauernd läuft und deren Gangregelung tremittel.bar durch den
Drehstromgenerator im Kraftwerk erfolgt, ist nicht ideal. Zwei große Nachteile der
Synchronuhren sind vor allem darin zu suchen, daß erstens die Ganggenauigkeit von
der Frequenzgenauigkeit im Kraftwerk abhängt und zweitens beim Aussetzen des Netzstromes
die Synchronmotoren und damit die Uhren. zum Stillstand kommen, werm nicht eine
sogenannte Gangreserve, also eine Reserveantriebskraft vorgesehen wird, die das
Zeigerlaufwerk in Betrieb hält. Die Anlage einer Gangreserve bei Synchronturmuhren
ist aber ziemlich teuer, denn um eine brauchbare Lösung zu schaffen, müssen mehrere
bedeutsame Forderungen erfüllt sein, die mit hohen Kosten verbunden sind. Es muß
nämlich erstens eine zuverlässige Umschaltung vom Motorantrieb zum mechanischen
Antrieb vorhanden sein. Zweitens darf das Anspringen -und Wirksamwerden des mechanischen
Antriebes und Gehwerkes, .das unter Umständen sehr lange nicht in Anspruch genommen
ist, im Bedarfsfall nicht durch verharztes oder verdicktes öl in Frage gestellt
sein. Drittens muß die Gangreserve stets vdlll aufgezogen sehr, damit sie im Fall
der Netzstromunterbrechung den Zeigerbetrieb genügend lange mit Sicherheit aufrechterhalten
kann, und viertens muß -die Gangreserve auch genügend stark sein, um den
verhäMnismäßig hohen Kraftbedarf des Zeigerbetriebswerkes der Turmuhren aufzubringen.
Es geht aus diesen Forderungen hervor, daß durch diese Zusatzeinrichtungen Turmuhren,
die durch Synchronmotoren betrieben werden, viel komplizierter und kostspieliger
sind als die durch Gewichte und Pendel betriebenen Turmuhren.
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Aus allen diesen Gründen werden Turmuhren noch heute zu einem sehr
großen Teil alLs Pendeluhren ausgebildet, bei denen Gewichte den Antrieb des Zeigerwerkes
bewirken. Bekanntlich wird nun die von den Gewichten ausgeübte Antriebskraft über
Ketten, Seile o. dg). auf eine Trommel übertragen, die durch Zahnräder reit einer
sehr hohen Übersetzung mit dem Laufwedc verbunden ist. Der verwickelte Aufbau elektrischer
Aufzugsvorrichtungen und die zahlreichenTriebwerksteilezwischen der langsam luufenden
Gewichtsrolle und dem gegenüber der Gewichtsrolle rasch bewegten Steigrad des Hemmwerkes
zur 'Erzielung der großen erforiderlichen Übersetzung beeinflussen nun in einem
ganz erheblichen Maße die Gestehungskosten der Turmuhren. Alle Bestrebungen aber,
das Getriebe zwischen dem Pendelantriebemittel und dem Steigrad der Pende)uhren
und -die elektrischen Aufzugsvorrichtungen selbst grundlegend zu vereinfachen, waren
bisher zum Scheitern verurteilt, da es unmöglich war, das Steigrad ohne Zwischenräder
direkt mit dem Antriebsmittel, gleichviel ob dieses das Gewicht oder der das Gewicht
aufziehende Elektromotor war, zu verbinden..
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Mit der Erfindung wird nun das scheinbar unlösbare Problem gelöst,
eine Turmuhr zu schaffen, die als Pendeluhr ausgebildet ist und die elektrischen
Antrieb hat bei der aber keinerlei Gewichte und der für die Gewichte erforderliche
Fallraum erforderlich sind, bei der darüber hinaus .auch alle elektrischen Schaltmittel
entfallen und die überdies auch noch ohne irgendein Getriebe zwischen dem elektrischen
Antriebsmittel und dem Steigrad ist.
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Erfindungsgemäß werden diese neuen und eigenartigen Wirkungen bei
der Hemmwerksuhr dadurch erzielt, daß der Antrieb des Zeigerwerkes mittels eines
mit dem Hemmwerk der Uhr gekuppelten Elektromotors erfolgt, durch den ständig ein
elektrischer Strom fließt, dessen Spannung gegenüber der zur Erzielung der Nenndrehzahl
bei der Nennlast erforderlichen Spannung wesentlich erniedrigt ist, beispielsweise
auf die Hälfte oder den dritten Teil derselben, um das Drehmoment eines ständig
durchflossenen Elelktromotors unmittelbar und dauernd auf das Hemmwerk zur Wirkung
zu bringen.
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Ein weiterer Gegenstand der Erfindung besteht darin, daß bei der oben
gekennzeichneten Hemmwerksuhr der ständig von Strom durchflossene und mit dem Triebwerk
(Hemmwerk) gekuppelte Elektromotor als Gleichstrornreihenschlußmotor ausgebildet
ist. Diese Ausbildung wird gewählt, um bei der im Bau von Uhren so ungewöhnlich
erniedrigten Spannung für den Betrieb eines Elektromotors die für den vorliegenden
Zweck -besonders wichtige Eigenschaft der Reihenschlußmotoren für Gleichstrom auszunutzen,
die darin besteht, daß praktisch nahezu unabhängig von der Spannung das Drehmoment
konstant bleibt, während sich die Drehzahl entsprechend .der Verminderung der Spannung
erniedrigt. ohne daß die Stromstärke und die Erwärmung des :Motors sich nachteilig
erhöht.
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Erhält ein:solcher Antrieb einer Hemmwerksuhr seinen Strom über einen
von einem elektrischen Dauerladegerät ständig aufgeladenen Akkumulator, dessen Kapazität
so bemessen ist, daß beim Aussetzen des Aufladestromes der Strom für den Elektromotor
für mehrere Tage von der Batterie entnommen werden kann, dann ist damit eine Gangreserve
geschaffen, die wirklich als sehr einfach angesehen werden muß.
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Gegenüber den bekannten als Nebenuhren ausgebildeten Turmuihren werden
durch die Erfindung die ganze teure und komplizierte Hauptuhrenanlage sowie die
gesamte Schalteinrichtung für das exakte Ein- und Ausschalten des netzgespeisten
Motors ersetzt durch@einen einfachen und billigen Elektromotor mit Pendel und Hemmwerk,
undgegenüber den bekannten Pendelturmuhren kommen das ganze komplizierte Schaltwerk
zum selbsttätigen Aufziehen der Gewichte, die Gewichte selbst, das Getriebe zwischen
dem Steigrad und der Gewichtstrommel
und die Gewichtstrommel vollständig
,in Fortfall. Die Anlage von Turmuhren nach der Erfindung ist beispiellos einfach
betriebssicher, ohne große Kosten zu erstellen und erfordert genau so geringe Wartung
wie die mit viel größerem Aufwand an Hilfseinrichtungen und Schaltwerken ausgerüsteten
Uhren mit elektrischem Gewichtsaufzug und die aus 1-laupt- rund Nebenuhren bestehenden
Turmuhranlagen. Unter Berücksichtigung der Tatsache, daß von zahlreichen Turmuhren
'zwar das Schlagwerk noch völlig intakt bzw. mit einfachen Mitteln. reparaturfähig
ist, während das Zeigerantriebs-,verk demgegenüber erheblich schwieriger zu beseitigende
Schäden aufweist, kommt ,der Erfindung besondere Bedeutung zu.
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In den Abbildungen ist der Erfindungsgegenstand in einem Ausführungsbeispiel
dargestellt. Es zeigt Abb. i den Antrieb in schematischer Darstellung,. Abb. 2 ein
Schaltbild des Antriebsmotors und des Kraftspeichers.
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In Abb. i bezeichnen im Uhrzeigerwerk in, und nt2 die Minutenzeiger,
s, und s2 die zwei Stundenzeiger, nt3 und m4 die Minutenwellen, s3 und s4 die Stundenrohre,
m. und yng die Minutenräder, s; und se die Stundenräder, w, und w, die Wechselrä.der
und zu3 und u,4 die Wechseltriebe des Zeigerwerkes. Dieses erhält in bekannter Weise
über die Winkelräd'ertriebe tr, t2, t3, t4 und t5, die Kardangelenke k" k2"
k3 -und k4, den Gabelverbinder g, die Zeigerleitung N, und das Zeigerlaufwerk z2,
z3, z4, z5 von dem Steigrad a sehnen Antrieb.
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Gemäß der Erfindung ist nun die mit dem Steigrad a verbundene Steigradwelle
b, welche durch den Anker c des Pendels d schrittweise freigegeben und gesperrt
wird, über eine sehr lange, weiche spiralförmige Biegungsfeder f mit der Welle eines
Getriebemotors h, d. h. eines Elelktromotors mit angeschlossenem Getriebe, das beispielsweise
die Motordrehzahl im Verhältnis 1 :3oo herabsetzt, unmittelbar verbunden. Durch
diesen Motor fließt ständig ein elektrischer Strom, dessen Spannung gegenüber derjenigen
Spannung, die zur Erzielung der Normaldrehzahl des Motors bei der Nennlast erforderlich
ist, wesentlich erniedrigt ist.
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Der Motor 1i ist ein Gleichstromreihenschluß-oder Hauptschlußmotor,
dessen Schaltung in Abb. 2 schematisch dargestellt ist. Er ist von kleinster Bauart
und wird normal mit 36 Volt betrieben. Bei dieser Spannung ist seine Drehzahl bei
der Normallast 2000 ]Umdrehungen in der Minute. Erfindungsgemäß ist der Motor h
aber nicht an eine Stromquelle angeschlossen, die einen Strom von der normalen Spannung
von 36 Volt liefert, sondern an einen 12-Volt-Akkumulator k, dessen Pluspol
n mit der Kathode o eines Gleichrichters p verbunden ist, während der Minuspol
r über eine Glättungsdrossel t mit der Anode u des Gleichrichters verhunden ist.
Dieser Gleichrichter ist an das Netz R, S angeschlossen und liefert für den Akkumulator
k einen Ladestrom dauernd von solcher Höhe. daß der Akikumulator ständig voll aufgeladen
bleibt, während er den Motor h mit Strom versorgt. .Der Akkumulator stellt hierdurch
einen Kraftspeicher dar, der beim Ausbleiben des Netzstromes in der Lage ist, den
Strom für den Elektromotor h mehrere Tage zu liefern.
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Durch diese Ausbildung ist ein Turmuhrenantrieb von größter Einfachheit
und Betriebssicherheit geschaffen, der gegenüber allen bisher bekanntgewordenen
elektrisch oder selbst durch Gewichte betriebenen Turmuhren überragende Vereinfachungen
und Verbilligungen aufweist,während er gleichzeitig in seiner Betriebssicherheit
den besten elektrischen Uhren entspricht.