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Spiralfeder für Uhren, Chronometer u. dgl, Die hi-, heute im Rereich
der für Uhrenspiralfedern benutzbaren 1.,'lseii-Nickel-Legiertingen verfolgteu Arbeiten
setzten sich als Hauptaufgabe, Recherchen über die Kompensation von den den Temperaturschwankutigen
zuzuschreibenden Gangal)-,N-eichuiigeti zu verfolgen.
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Bemerkt sei Jedoch, daß die Temperaturschwankung nicht als die einzige
Ursache der Gangabweichun-en bei den Uhren betrachtet werden darf; vielmehr hängen
die Schwankungen in auß.erordentlich hohem Maße von der jeweiligen Lage der Uhr
ab, und zwar. ob letztere waagerecht oder senkrecht liegt (d. li. flach aufgehängt
ist, gemäß dem von den Uhrenfabrikanten benutzten Ausdruck), sowie unter anderem
von der Unruhe selbst, von der Verschiedenartigkeit der Reibung der Zapfen usw.,
wobei zu diesen Störungen sich noch der Mangel au Isochronismus der Oszillationen
des Spiraliedernpaars der Unruhe gesellt, dessen Amplitude in senkrechter Lage geringer
als in waagerechter Lage ausfällt.
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In der Tat weisen die Spiralfedern einen höchst bedenklichen Fehler
auf, wenn ihre Oszillationen nicht isochron ausfallen und von der Amplitude abhängen.
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Laut den Ausführungen, die von Marti anläßlich der Tagung des Kongresses
der Schweizerischen Gesellschaft für Chronometrie,,Bürgenstock 1946, vorgetragen
wurden, »weisen die bekannten Eisen-Nickel-Legierungen veränderliche Isochronismusfehler
auf, die Gangabweichungen, die bis 6o Sekunden pro Tag erreichen können, zur Folge
haben, wenn die Schwankung der Amplitude 30 bis 4o% beträgt«.
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»... Für eine Spiralfeder dieser Art, die an eine Unrulhe von
20 rnM Durchmesser, o,8 g Gewicht, mit
äußerer Breguet-Kurve
gekuppelt ist, wobei die Unruhe 18 ooo Oszillationen pro iStun-de ausführt,
wird festgestellt, daß bei einer Arnplitude von 11/2 Umdrehung diese Spiralfeder
eine Vorauseilung von 30 Sekunden innerhalb 24 Stunden bzw. von 21 Sekunden
bei 1'/4 Umdrehung und von o S.ekunden bei i Umdrehung aufweist, was 30 Sekunden
Verzögerung für eine Amplitudenverringerung von 33 % ausmacht.« M a r t i
beschreibt dann einen Rücker und eine Befestigungshülse für das innere Ende der
Spiralfeder, die den Zweck erfüllen sollen, diesen Fehler zu korrigieren.
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Die mechanischen Vorrichtungen, die erfunden wurden, um zu versuchen
die Gangabweichungen zwischen der flachen und der aufgehängten Lageiner Uhr zu kompensieren,
sind zahlreich und im allgemeinen kompliziert.
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Zweck des vorliegen-den Erfindungsgegenstands ist, dieses schwierige
Problem metallurgisch zu lösen.
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Diese Lösung wird sich nur dann als vollkommen erwjisen, wenn sie
imstande ist, die thermischen Kompensationseigenschaften zu wahren.
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Die durch einfache oder zusammengesetzte Karbide erhärteten, gegenwärtig
für Kompensationsspiralfedern benutzten austenitischen Eisen-Nickel-Legierungen
weisen alle in flacher Lage eine Verzögerung von 8 bis 25 Sekunden
pro Tag auf, vom Augenblick ab gerechnet, wo die Uhr aufgezogen wird, und nach einem
Gang von 24,Stunden, wenn die Feder abgespannt ist und die Amplitude der Oszillationen
sich verringert hat.
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Nun wurde gerade jetzt gefunden, daß es möglich ist, den Isochronismus
einer solchen Spiralfe,der nach Wunsch zu regulieren, oder selbst denselben im Sinne
eines geringen Vorauseilens für kleine Oszillationen abzuändern, wenn einer solchen
Legierung ein Gehalt von Niob gegeben wird. Die Wirkung dieses Zusatzes macht sich
bereits bei einem Gehalt von i bis 5 % stark bemerkbar.
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Der Zusatz an Niob zieht keine Herstellungsschwierigkeiten nach sich,
wie sämtliche vorher ausprobierten Zusätze zwecks Korrektur der Verzö,-erung bei
den kleinen Bögen von Kompensations-Karbid-Eisen-Nickel-L,egierungen, Schwierigkeiten,
die diese Korrektur bis heute unmöglich machten. Ein Gehalt von o,i bis 1,5 1/o
gestattet es, den Isochronismus streng zu korrigieren; von 1,5 bis 5
1/o erlaubt er, jede erwünschte kompensierende Vorauseilung für kleine Bögen
in einem Bereiche von i bis io Sekunden zu erzielen. Da io Sekunden bereits in empfindlicher
Weise die Kompensierung für die Korrektur der verzögernden Elemente in der aufgehängten
Lage übertreffen, kann also dies,-Kompensation genau ausgeführt werden.
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Diese Justierung des Isochronismus durch die Wahl des Gehalts an Niob
innerhalb der festgesetzten Grenzen erfolgt also unabhängig von den thermischen
Kompensationseigenschaften, die sich von selbst justieren, und zwar z. B. durch
Legierungsgehalte von 29 bis 42 0/0 Nickel, 4 bis io % Chrom, i bis 51)/o
Wolfram, o,i bis 2"/o Vanadin, o,5 bis 5% Mangan und Silicium zusammengenommen,
o,5 bis i % Kohlenstoff, während der Rest vom Eisen gebildet -wird. In einigen Fällen
kann das Vanadin fehlen.
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Eine in den vorstehend erwähnten Grenzen richtig dosierte Legierung
gestattet also, eine isochron und thermisch kompensierende Spiralfeder herzustellen
oder aber eine solche, die bei sehr kleinen Bögen eine sehr geringe Vorauseilung
zeigt, welche die durch den Übergang von der waagerechten zur senkrechten Lage hervorgerufene
Verzögerung genau kompensiert, wobei sie jedoch dabei ihre thermische Kompensationswirksamkeit
bewahrt.
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Eine Uhr, die mit einer ;Spiralfeder aus einem Stahl mit
| Nickel 20 bIS 42010 |
| Chrom 4 bis 100/0 |
| Wolfram 1 bis 50 ' 0 |
| Vanadin 0 bis 21110 |
| Mangan und Silicium 0, #q bis 51)/o |
| Kohlenstoff 0,.5 ])is 1 0/0 |
| Niob 0,i bis 5010 |
| Eisen R e s t |
versehen ist, verhält sich gegen Temperaturschwankungen unempfindlich und weist
auch keinen Gangunterschied zwischen der waagerechten und der senkrechten Lage auf.