Anordnung zur Trennung und Verfahren zur Wägung von träger Masse und schwerer Masse chemischer Stoffe physikalischer Körper Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Trennung und ein Verfahren zur Wägung von träger Masse und schwerer Masse chemischer Stoffe und physikalischer Körper.Arrangement for separating and method for weighing inertial mass and heavy mass of chemical substances and physical bodies The invention relates to an arrangement for separating and a method for weighing inertial mass and heavy mass of chemical substances and physical bodies.
1. Physikalische Problemstellung und technische Aufgabenstellung1. Physical problem and technical problem
Die erfindungsgemäße technische Anordnung zur Trennung von träger Masse und schwerer Masse chemischer Stoffe und physikalischer Körper funktioniert durch die Nutzung der physikalischen Wirkung horizontaler Komponenten neutraler Feldstärken unabhängiger neutraler Kraftfelder des Erdkörpers, des Erdrotationsfeldes und des Erdgravitationsfeldes. Deren neutrale Wechselwirkung erhält durch die resultierende Feldstärke dieser beiden Felder die Feldstärke des Erdschwerefeldes. Die starke Wirkung der vertikalen Komponente der Feldstärke des Erdschwerefeldes ist durch die Fall- beschleunigung eines ausgefällten chemischen Stoffes oder frei fallender Köφer physikalisch direkt zu beobachten. Deren physikalische Wirkung ist durch fallende Masse, die vermittels einer Waage im Ruhezustand künstlich erhalten bleibt, durch die Gewichtsmasse zu messen. Viel schwieriger, als die vertikale starke Wirkung der Erdschwerefeldstärke durch die Fallbeschleunigung der Köφer, die vermittels der Einsicht in das Hebelgesetz (ARCHIMEDES von Syrakus, *285- *212 v. Chr.] schon vor etwa 2300 Jahren zur Herstellung der ersten hydrodynamischen Präzisionswaage zur Wägung von Gewichtsmasse in einer Flüssigkeit statt in Luft technisch genutzt wurde, ist es, die horizontale schwache Wirkung der vom Schwerefeld unabhängigen neutralen Kraftfelder zum Wägen von Masse technisch nutzbar zu erfassen, die das Schwerefeld der Erde erhalten. Daß das technisch machbar, und physikalisch möglich ist, ist schon allein dadurch klar, daß die Feld- stärke des Rotationsfeldes der Erde durch allgemeine Rotation träger Masse um das Erdrotationszentrum in der Erdachse in jeder Sekunde der Zeit, und die Feldstärke des Gravitationsfeldes der Erde durch allgemeine Anziehung schwerer Masse zum Erdgravitationszentrum in der Erdmitte in jeder Stelle des Raumes wirkt. Der allgemeine Fall von Gewichtsmasse in Lotrichtung zum Erdschwerezentrum in der Äquatormitte ist durch die Lotabweichung physikalisch scharf getrennt davon zu beobachten. Die technische Schwierigkeit bei der Nutzung des Unterschiedes besteht darin, daß die Lotabweichung eine sehr kleine Größe ist. Die dadurch zu erfahrende physikalische prinzipielle Trennung von fallender Gewichtsmasse zum Schwerezentrum und von gravitierender schwerer Masse zum Gravitationszentrum ist für die Trennung von schwerer Masse und Gewichtsmasse darum so nicht zu nutzen. Es sind seltene Horizontalpendel zur Vergrößerung der Lotabweichung, es sind teure Bohrtochlotschwankungspendel, es sind höchstgenaue Gravimetersysteme bekannt, die auf die Lotabweichung reagieren.'1' Zur Trennung der Arten der Masse zu nutzen ist der Unterschied mit keiner dieser technischen Lösungen. Die physikalische Schwierigkeit ist von ganz anderer Art. Sie besteht darin, daß zwischen den Feldstärke aller drei unabhängigen neutralen Felder des Erdkörpers, und zwischen allen drei unabhängigen Erhaltungsbeschleunigungen des Zustandes der Beharrung rotierender träger Masse, gravitierender schwerer Masse, und fällender Gewichtsmasse in Momenten der Ruhe in der Zeit und in Stellen der Ruhe im Raum physikalisch prinzipiell zu unterscheiden und physikalisch scharf zu trennen ist. Der diesbezügliche Stand ist, daß zwischen unabhängigen neutralen Feldstärken, die in einer festen Richtung des Raumes eine konstante Größe behatten, womit sie auf Masse wirken, und neutraler Eigenbeschleunigung von Masse, womit die Masse sich selbst im Zustand schwerer Ruhmasse, träger Ruh- asse, oder fallender Ruhmasse stabil ernäff, was durch gleichzeitige Momente relativer Ruhe in der Zeit und koinzidente Stellen relativer Ruhe im Raum physikalisch zu erfahren ist, prinzipiell nicht unterschieden wird. Daß es auf dieser physikalischen Grundlage unmöglich ist, zwischen dem einen oder dem anderen Zustand zu unterscheiden, was eine Voraussetzung ist, um eine technische Anordnung physikalisch zu beschreiben, womit schwere Masse und träge Masse zu trennen sind, und um die Funktionsweise eines technischen Verfahrens zu kennzeichnen, womit diese Größen von Ruhmasse in äquivalenter Größe der Normalmasse zu messen sind, das charakterisiert die bei der technischen Aufgabenstellung zu berücksichtigende physikalische Problemstellung und physikalische Aufgabenstellung.
2. Erfindungsgemäße Formulierung der physikalischen Problemstellung. Die erfindungsgemäß zu lösende technische AufgabenstellungThe technical arrangement according to the invention for the separation of inert mass and heavy mass of chemical substances and physical bodies functions through the use of the physical effect of horizontal components of neutral field strengths of independent neutral force fields of the earth's body, the earth's rotation field and the earth's gravitational field. Their neutral interaction receives the field strength of the earth's gravity field through the resulting field strength of these two fields. The strong effect of the vertical component of the field strength of the earth's gravitational field can be observed physically directly through the accelerating fall of a precipitated chemical substance or freely falling bodies. Their physical effect can be measured by the falling mass, which is artificially preserved by means of a balance in the idle state, by the weight mass. Much more difficult than the strong vertical effect of the earth's gravitational field strength due to the acceleration of the body, which, through the insight into the lever law (ARCHIMEDES from Syracuse, * 285- * 212 BC), about 2300 years ago for the production of the first hydrodynamic precision balance Weighing weight mass in a liquid instead of in air has been used technically, it is technically usable to measure the horizontal weak effect of the neutral force fields independent of the gravitational field for weighing mass, which maintain the gravitational field of the earth is clear from the fact that the field strength of the earth's field of rotation by general rotation of inert mass around the earth's rotation center in the earth's axis in every second of time, and the field strength of the earth's gravitational field by general attraction of heavy mass to the earth's gravitational center in the The center of the earth works in every part of the room. The general case of weight mass in the direction of the perpendicular to the center of gravity in the middle of the equator can be observed physically sharply separated from it due to the vertical deviation. The technical difficulty in using the difference is that the solder deviation is a very small quantity. The physical separation of falling weight mass to the center of gravity and from gravitating heavy mass to the center of gravity, which is to be experienced in this way, cannot be used for the separation of heavy mass and weight mass. There are rare horizontal pendulums for increasing the solder deviation, they are expensive borehole fluctuation pendulums, and highly accurate gravimeter systems are known which react to the solder deviation. ' 1 'To use the separation of the types of mass is the difference with none of these technical solutions. The physical difficulty is of a completely different kind. It consists in the fact that between the field strength of all three independent neutral fields of the earth's body, and between all three independent maintenance accelerations of the state of persistence, rotating inertial mass, gravitating heavy mass, and falling weight mass in moments of rest in terms of time and in places of rest in space to be physically differentiated and physically separated. The state of affairs in this regard is that between independent neutral field strengths, which have a constant size in a fixed direction of the room, with which they act on mass, and neutral self-acceleration of mass, with which the mass itself in the state of heavy rest mass, sluggish rest, or falling rest mass stably, which in principle cannot be distinguished by simultaneous moments of relative rest in time and coincident positions of relative rest in space. That on this physical basis it is impossible to distinguish between one or the other state, which is a prerequisite for physically describing a technical arrangement, with which heavy and inert mass can be separated, and for the functioning of a technical process characterize how these quantities of rest mass are to be measured in an equivalent size to the normal mass, this characterizes the physical problem and physical task to be taken into account in the technical task. 2. Formulation according to the invention of the physical problem. The technical problem to be solved according to the invention
Die physikalische Grundlage des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht gemäß den vorstehenden Darlegungen darin, daß das neutrale Kraftfeld des Erdkörpers als ein einheitliches unteilbares physika- lisches Kraftfeld unabhängiger neutraler Kraftfelder der Erhaltung der Erdrotation durch träge Masse in jedem Augenblick in der Zeit und der Erhaltung der Erdgravitation durch schwere Masse in jeder Stelle des Raumes aufgefaßt wird, deren stabile Wechselwirkung das Erdschwerefeld in jeder Stelle der Raumzeit erhält. Dessen Wirkung ist physikalisch unabhängig davon durch die fallende Masse physikalisch direkt zu beobachten, und dadurch technisch zu nutzen. Die unabhängigen Felder sind durch unabhängige Feldstärken ^ allgemeiner Massenrotation durch eine konstante Wirkung durch träge Masse mτ der in jedem Augenblick in der Zeit, in jeder Sekunde eines Erdtages, [FIGUR 9] um das feste Kraftzentrum der Erdrotation rotierenden chemisch stabilen Stoffe und physikalisch stabilen Körper, und allgemeiner Massenanziehung ^durch eine konstante Wirkung durch schwere Masse ms der in jeder Stelle des Erdraumes zum festen Kraftzentrum der Erdgravitation angezogenen gravitierenden chemisch stabilen Stoffe und physikalisch stabilen Körper physikalisch allgemeingültig zu erfassen.The physical basis of the method according to the invention is, according to the above, that the neutral force field of the earth as a uniform indivisible physical force field of independent neutral force fields of maintaining the earth's rotation by inert mass at any moment in time and maintaining the earth's gravity by heavy Mass is understood in every point of space, the stable interaction of which the earth's gravity field receives in every point of space-time. Its effect can be observed physically independently of the falling mass, and can therefore be used technically. The independent fields are by independent field strengths ^ general mass rotation by a constant action by inert mass m τ that chemically stable and physically stable substances rotating at every moment in time, in every second of an earth day, [FIGURE 9] around the fixed force center of the earth's rotation Body, and general mass attraction ^ by a constant effect due to the heavy mass m s of the gravitationally chemically stable substances and physically stable bodies that are attracted to the fixed center of gravity of the earth's gravity.
Die Einheit der Felder ist durch die resultierende Feldstärke ^ er unabhängigen Feldstärken der Erdrotation und Erdgravitation zu beschreiben, die das Erdschwerefeld erhält. Die Wirkung dieser Feldstär- ke durch die in der unteilbaren Raumzeit fallende Masse ist durch die Fallbeschleunigung einer Stoffmenge oder eines Köφer zu messen. Der physikalische Zusammenhang der unabhängigen Feldstärken ist durch die einheitliche Größe durch die vektorielle Summe der unabhängigen Arten von neutralen Feldstärken mathematisch streng zu beschreiben: *r* -fö +*2 a 0)The unity of the fields is to be described by the resulting field strengths of the independent field strengths of the earth's rotation and gravity, which the earth's gravity field receives. The effect of this field strength due to the mass falling in the indivisible space-time can be measured by the acceleration of gravity of a quantity of substance or a body. The physical relationship of the independent field strengths is to be mathematically strictly described by the uniform size by the vectorial sum of the independent types of neutral field strengths: * r * -fö + * 2 a 0)
Die Erhaltung träger Masse in jedem Augenblick in der Zeit durch das Erdrotationsfeld und schwerer Masse in jeder Stelle des Raumes durch das Erdgravitationsfeld ist durch die unteilbare Wirkung der stabilen Wechselwirkung dieser Felder durch das Erdschwerefeld in jeder Stelle der Raumzeit durch die fallende Masse oder Gewichtsmasse mG im Schwerefeld physikalisch einheitlich durch die skalare Sum- me der unabhängigen Arten von Massen mathematisch streng zu beschreiben: ms --mT = mc (2)The conservation of inertial mass at any moment in time by the earth's rotation field and heavy mass in every place of space by the earth's gravitational field is due to the indivisible effect of the stable interaction of these fields by the earth's gravitational field in every point of space-time by the falling mass or weight mass m G in the gravitational field physically uniform to describe mathematically strictly by the scalar sum of the independent types of masses: m s --m T = m c (2)
Die TABELLE 1 bis TABELLE 4 der nachfolgenden Beschreibung enthält erste Meßgrößen von direkt gemessenen Größen von schwerer Masse und von träger Masse, die mittels der nachfolgend unter Punkt 3 und Punkt 5 beschriebenen technischen Anordnung physikalisch erhalten und mittels des unter Punkt 4 beschriebenen technischen Verfahrens gemessen worden sind.TABLE 1 to TABLE 4 in the description below contains the first measured quantities of directly measured quantities of heavy mass and inert mass, which are physically obtained by means of the technical arrangement described below under points 3 and 5 and measured using the technical method described under point 4 are.
Diese ergeben eine für eine Erstmessung befriedigende Übereinstimmung mit dem vorstehenden physikalischen allgemeinen Erhaltungssatz für verschiedene Größen unabhängiger Arten von Masse, die sich durch verschiedene Feldstärken unabhängiger neutraler Felder erhalten, von besser als 1%.These result in a satisfactory agreement for a first measurement with the above general physical conservation law for different sizes of independent types of mass, which are obtained by different field strengths of independent neutral fields, of better than 1%.
Der für die physikalische Erfahrung und für die meßtechnische Bestimmung gleichwertiger Wirkungsgrößen und äquivalenter Meßgrößen der Masse wichtige Zusammenhang mit bekannten physikalischen Größen des Wägewertes der Gewichtsmasse in Luft, der mittels bekannter technischer Verfahren einer Gewichtswaagβ der Wahl [FIGUR 8] zu messen ist, besteht durch die starke Wirkung der vertikalen Komponente der Feldstärke des Erdschwerefeldes durch die Fallbeschleunigung frei fallender Köφer im Vakuum, und zwar dadurch, daß der Betrag beider Größen in dieser Richtung physikalisch ununter- scheidbarzu erfahren ist. Aber die Größe ist physikalisch prinzipiell ungleich. Die Feldstärke zieht fällende Masse zum Schwerezentrum. Sie trägt darum logischerweise das negative Vorzeichen der durch (1) bestimmten Größe. Die Gegenbeschleunigung, welche in jedem noch so kleinen Teilchen der fallenden Masse in entgegengesetzter Richtung wirkt, und die Masse dadurch in jeder Raumzeitstelle stabil erhält, trägt logischerweise das entgegengesetzte posiϋve Vorzeichen. Dadurch ist die Feldstärke des Schwerefeldes physikalisch sicher zu trennen, und ist der Unterschied mathematisch streng getrennt von der Fallbeschleunigung der Gewichtsmasse zu beschreiben.
1 Es leuchtet von selbst ein, daß die Fallbeschleunigung dabei zu einem Kraftzentrum gerichtet ist, daß nicht unveränderlich fest steht, sondern sich zwischen dem Erdgravitationszentrum und dem Erdrotationszentrum in einem dazwischen liegenden Erdschwerezentrum stabil erhält. Diese Richtung ist es, die man in der Erdmessung die Lotrichtung nennt.'11 In genau dieser Richtung wirkt die Erhaltungsbeschleunigung aller Gewichtsmasseteilchen im ZustandThe connection, which is important for physical experience and for the metrological determination of equivalent effect quantities and equivalent measurement quantities of the mass, with known physical quantities of the weight value of the weight mass in air, which can be measured by means of known technical methods of a weight balance of the choice [FIGURE 8], consists of the strong effect of the vertical component of the field strength of the earth's gravitational field due to the acceleration of gravity of freely falling bodies in a vacuum, namely that the magnitude of both quantities can be experienced in a physically indistinguishable manner in this direction. But the size is fundamentally not the same physically. The field strength pulls falling mass towards the center of gravity. It therefore logically bears the negative sign of the size determined by (1). The counter-acceleration, which acts in the opposite direction in every small particle of the falling mass and thereby keeps the mass stable in every space-time position, logically bears the opposite positive sign. This means that the field strength of the gravitational field can be physically separated, and the difference must be described mathematically strictly separate from the acceleration of gravity. 1 It is self-evident that the acceleration of gravity is directed towards a center of force that is not invariably fixed, but that it remains stable between the center of gravity and the center of rotation in an intermediate gravity center. It is this direction that is called the perpendicular direction in earth measurements. ' 11 This is exactly the direction in which the maintenance acceleration of all weight mass particles in the state works
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Wirkung erhaltenden Feld nicht erfaßt wird, ist dieser Begriff bestenfalls im Spezialfäll zu gebrauchen. Die Kompensation der Gewichtskraft ist die physikalische Grundlage der Herstellung einer Gewichts- Effect field is not recorded, this term is at best used in the special case. The compensation of the weight is the physical basis for the production of a weight
10 waage. Dabei wird so vorgegangen, daß ein Zustand der Erhaltung des Gleichgewichtes des Gewichtes im Schwerefeld künstlich geschaffen wird. Das technische Mittel dafür ist eine Kompensationsvorrichtung zum Ausgleich der Wirkung der Gewichtskraft mithirfe einer Kompensationskraft F gegen die Gewichtskraft. Auf diese Art und Weise geschieht das Wägen der Größe der Gewichtsmasse mG. Die physikalischen Bedingungen der Wägung im Schwerefeld sind dadurch physikalisch eindeutig bestimmt. Durch iδfeste Grenzwerte sind sie mathematisch im Prinzip beliebig genau zu beschreiben: mα -g α, +F = 0 (3)10 scales. The procedure is such that a state of maintaining the balance of weight in the gravitational field is created artificially. The technical means for this is a compensation device to compensate for the effect of the weight by means of a compensation force F against the weight. In this way, the weighing of the weight mass m G is done. The physical conditions of weighing in the gravity field are physically clearly defined. In principle, they can be described mathematically as desired using fixed limit values: m α -g α , + F = 0 (3)
Bei einer modernen Gewichtswaage ergeben elektronisch stabilisierte Kompensationsvorrichtungen eine Genauigkeit des Quotienten aus Kompensationskraft der Waage und aus Fallbeschleunigung im Wägebereich, der oftmals genauer ist, als die Größe der Gewichtsmasse durch die Einheit der MasseIn a modern weight scale, electronically stabilized compensation devices result in an accuracy of the quotient of the compensating force of the scale and the acceleration of gravity in the weighing range, which is often more precise than the size of the weight mass by the unit of mass
20 pG mG =— (4) δy,ω physikalisch darzustellen ist, was durch eine geeichte Kopie des Urkilogramms P1 als Basiseinheit der Masse des Internationalen Physikalischen Einheitensystems geschieht, die dem Anwender durch ein20 p G m G = - (4) δy, ω is to be represented physically, which is done by a calibrated copy of the original kilogram P1 as the base unit of the mass of the international physical unit system, which the user can obtain by a
25 geeichtes Wägestück zur Verfügung zu stellen ist. Ein Beispiel für den Stand der Technik im Hinblick der Genauigkeit der Messung des Betrages der am - Ort einer Waage wirkenden Feldstärke des Erdschwerefeldes ist hier zu geben: In der Nähe des Ortes, wo die im ABSCHNITT 5 näher beschriebene, technisch ausgeführte Anordnung einer Trennwaage mit den dargestellten Ergebnissen erprobt wurde, ist in jüngster Vergangenheit eine Hochgenauigkeits- 25 calibrated weighing pieces must be made available. An example of the state of the art with regard to the accuracy of the measurement of the amount of the field strength of the earth's gravitational field at the location of a balance is to be given here: Near the location where the technically executed arrangement of a separating balance described in SECTION 5 includes the results shown has been tested, a highly accurate
30messung der Fallbeschleunigung durchgeführt worden. 30 measurement of gravitational acceleration.
Dabei kam ein auf einer Entwicklung von FALLER (1963) nach einem US-Patent von der Firma AXIS hergestelltes Freifäll-Absolutgravimeter zum Einsatz. Es funktioniert mit einer Vakuumkammer und einem sehr kleinen Fallweg von etwa 0,2 m. Damit sind zwecks Neuvermessung des Schweregrundnetzes die Mittelwerte der Fallbeschleunigung über das Zeitmittel eines Tages bestimmt worden, undA free fall absolute gravimeter manufactured by FALLER (1963) according to a US patent from AXIS was used. It works with a vacuum chamber and a very small fall distance of around 0.2 m. The mean values of the acceleration of gravity over the time average of a day have thus been determined for the purpose of re-measuring the basic gravity network, and
35 zwar mit einer Standardabweichung im Nanobereich mit etwa 5-1 Qr9 genauer bestimmt, als die Toleranz bester Wägestücke beträgt, ausgenommen Eichstücke, ra die bis auf Picogramm darzustellen sind. Für die Absolut-Meßstation 23/10 auf dem hier interessierenden Breitengrad von = 54,08° ergab sich für Normalhöhe von 1,25 m ein Betrag der Fallbeschleunigung von g^s (9,81428453 ± 0,00000005) m/s*, ra Dadurch sind Durchschnittswerte der Wirkung des Erdschwerefeldes durch mittlere konstante „Schwere-35 as determined with a standard deviation in the nano range with about 5-1 Qr 9 in more detail, is as the best tolerance to weights, except calibration pieces, ra to be displayed up to picograms. For the absolute measuring station 23/10 at the latitude of = 54.08 ° of interest here, for normal height of 1.25 m there was an amount of gravitational acceleration of g ^ s (9.81428453 ± 0.00000005) m / s *, ra This means that average values of the effect of the earth's gravitational field can be determined by constant
40 werte" in Form katalogisierter Meßwerte für ortsfeste Meßstationen des Schwerenetzes in dieser Genauigkeit heutzutage bekannt. Das ist derzeitiger Höchststand von Wissenschaft und Technik. Daß dadurch über physikalisch unabhängige Größen der Feldstärke des Rotationsfeldes und des Gravitationsfeldes physikalisch überhaupt nichts bekannt ist, ist unbestritten. Noch weniger ist dadurch über die physikalische Wirkung durch von der Gewichtsmasse physikalisch prinzipiell getrennt zu messende 40 values "in the form of cataloged measured values for fixed measuring stations of the heavy network are known today with this accuracy. That is the current highest level of science and technology. That nothing is physically known about physically independent parameters of the field strength of the rotation field and the gravitational field is undisputed This means that less is to be measured via the physical effect, which is to be measured physically in principle separately from the weight
45 träge Masse und schwere Masse bekannt Daß der von Fachleuten allgemein für der beste Weg gehaltene Weg, die Meßgenauigkeit der Schweremeßgeräte noch weiter zu erhöhen, und die Toleranz der Gewichtswaage noch weiter zu senken, und im Bereich der Schweremeßtechnik neue Horizontalpendel, neue Schwerependel, neue Gravimeter zu entwickeln, und im Bereich der Wägetechnik neue Waagen mit noch besserer Kompensationsvorrichtung zu schaffen, im Hinblick der erfindungsgemäßen technischen Aufgabenstellung darum physikalisch nicht zum Erfolg führt, und technisch nichts bringt, ist damit deutlich einzusehen. 45 inert mass and heavy mass known that the path generally considered by experts to be the best way to further increase the measuring accuracy of the gravity measuring devices and to further reduce the tolerance of the weight scale, and in the field of gravity measuring technology new horizontal pendulums, new heavy pendulums, new ones To develop gravimeters and to create new scales in the field of weighing technology with an even better compensation device, therefore, with regard to the technical task according to the invention, does not lead to physical success and does not bring anything technically, can thus be clearly seen.
Die erfindungsgemäße technische Aufgabenstellung ist physikalisch prinzipiell anders anzusehen. Es geht nicht darum, eine neue technische Anordnung zu schaffen zur technischen Nutzung der physikalischen Wirkung der Feldstärke des Erdschwerefeldes, denn davon gibt es reichlich. Diese Geräte funk-
tionieren durch die in lotrechter Richtung starke Wirkung der Fallbeschleunigung, durch die fallende Masse der Stoffe und Körper. Das technische Problem, die erfindungsgemäß zu lösende technische Aufgabe besteht darin, daß eine technische Anordnung herzustellen ist, womit die Beharrung einer Stoffmenge und eines Köφers im Zustand der Ruhe physikalisch unabhängig von der starken Wirkung der Fallbeschleunigung in lotrechter Richtung künstlich zu erhalten ist. Dazu ist offenkundig eine Kompensationsvonrichtung herzustellen, die technisch grundsätzlich anders funktioniert, als die Kompensationsvorichtung einer Gewichtswaage.The technical task according to the invention is fundamentally different from a physical point of view. It is not about creating a new technical arrangement for the technical use of the physical effect of the field strength of the earth's gravity field, because there are plenty of them. These devices radio function due to the strong vertical acceleration of the fall acceleration, and the falling mass of substances and bodies. The technical problem, the technical problem to be solved according to the invention, is that a technical arrangement is to be produced, with which the persistence of a quantity of substance and a body in the state of rest can be artificially maintained independently of the strong effect of the acceleration of gravity in the vertical direction. For this purpose, a compensation device is obviously to be produced, which functions technically fundamentally different than the compensation device of a weight scale.
Daraus ergibt sich eines der auffälligsten Kennzeichen der erfindungsgemäßen technischen Lösung zur Trennung von schwerer Masse und träger Masse von der Gewichtsmasse: Das ist durch die charakteristische Lotstellung des Wägebalkens und die horizontale Führschwingung der Wägeprobe zu erkennen, wie dies in FIGUR 1 bis FIGUR 7 zu sehen ist. In gleicher Weise ergibt sich das Kennzeichen einer erfindungsgemäßen technischen Anordnung zur Feinmessung unabhängiger Arten von träger Masse: Das ist durch die charakteristische Horizontalstellung des Wägebalkens und die horizontale Führschwingung der Wägeprobe zu erkennen, wie sie in FIGUR 10 und FIGUR 11 zu sehen ist Der kennzeichnende Unterschied der physikalischen Wirkungsweise einer erfindungsgemäßen Vertikal- waage, die zur Wägung der Größe beispielsweise der trägen Masse die schwache physikalische Wirkung horizontaler Komponenten der Feldstärke des Erdrotationsfeldes technisch nutzt, statt die starke physikalische Wirkung vertikaler Komponenten des Schwerefeldes, veranschaulicht FIGUR 9. Wie die Größe der Feldstärke des Feldes und die Größe der Erhaltungsbeschleunigung der trägen Masse im Zustand sich genau bestimmen, deren Wechselwirkung in periodisch auftauchenden Momenten des Zustandes relativer Ruhe der Wägeprobe zu beobachten ist, ist in der ERLÄUTERUNG zu FIGUR 9 in ABSCHNITT 8 dieser Beschreibung dargelegt worden. In ABSCHNITT 8 ist zum Zweck der Beschreibung des Unterschiedes der physikalischen Wirkungsweise eine Gegenüberstellung mit der Wirkungsweise eines Schwerependels am Beispiel gemessener Größen von träger Masse genormter Gewichtsstücke aus Messing von je 20 g, 10 g, und 5 g Gewichtsmasse zu finden, die mittels der in ABSCHNITT 5 beschriebenen Vertikalwaage erhalten worden sind.This results in one of the most striking features of the technical solution according to the invention for separating heavy mass and inert mass from the weight mass: this can be seen from the characteristic plumb line of the weighing beam and the horizontal guide vibration of the weighing sample, as can be seen in FIG. 1 to FIG. 7 is. In the same way, the characteristic of a technical arrangement according to the invention for the fine measurement of independent types of inert mass results: This can be seen from the characteristic horizontal position of the weighing beam and the horizontal guide vibration of the weighing sample, as can be seen in FIG. 10 and FIG. 11. The characteristic difference FIGURE 9 illustrates the physical mode of action of a vertical balance according to the invention, which uses the weak physical effect of horizontal components of the field strength of the earth rotation field for weighing the size of the inertial mass, instead of the strong physical effect of vertical components of the gravitational field, as FIG. 9 shows of the field and the size of the acceleration of maintenance of the inertial mass in the state can be determined exactly, the interaction of which can be observed in periodically occurring moments of the state of relative rest of the weighing sample, is explained in the RUNG to FIGURE 9 in SECTION 8 of this description. In SECTION 8, for the purpose of describing the difference in the physical mode of operation, a comparison with the mode of operation of a gravity pendulum can be found using the example of measured sizes of inert mass of standardized brass weights of 20 g, 10 g and 5 g in weight, which are calculated using the in SECTION 5 vertical scales have been obtained.
Daß die Kompensationsvorrichtung einer erfindungsgemäßen Waage für die Erhaltung getrennter Ruhezustände von träger Masse und schwerer Masse technisch viel empfindlicher herzustellen ist, weil sie im Gegensatz zur starken Fallkraft in vertikaler Richtung, womit die Gewichtswaage funktioniert, auf die schwache Wirkung kleinster Drehmomente horizontaler Komponenten der Feldstärke des Erdrotations- fe|des und des Erdgravitationsfeldes hochgenau ansprechen muß ist, leuchtet nach der vorstehenden allgemeinen Charakteristik der erfindungsgemäß zu lösenden technischen Aufgabe bereits ein. Die erfindungsgemäße technische Lösung besitzt aus den vorgenannten Gründen im Gegensatz zu Gewichtswaagen, die zur sicheren Reproduzierung des Wägewertes der Gewichtsmasse regelmäßig noch eine Dämpfungsvorichtung haben, womit die vertikale Schwingung um die Gleichgewichtslage auf Null zu bringen ist, um zu rascherer Ablesung des Meßwertes durch Verkürzung der Einschwingdauer in den Ruhezustand zu kommen, regelmäßig keine solcherart funktionierende Dämpfung. Sie nutzt im Gegenteil kleine Schwingungen um die Gleichgewichtslage zur Messung der Größe der Masse, und verstärkt zu diesem Zweck die Synchronizität und die Koinzidenz derartiger Schwingungen in der im ABSCHNITT 3 nachstehend näher beschriebenen Art und Weise. Dadurch ist der kennzeich- ende Unterschied zu den technischen Mitteln der Wahl zur Herstellung der Kompensatioπsvorrichtuπg für eine Waagen von der bekannter Art zu erkennen, etwa bei derThat the compensation device of a scale according to the invention for maintaining separate states of rest of inert mass and heavy mass is technically much more sensitive to manufacture, because, in contrast to the strong falling force in the vertical direction, with which the weight scale works, on the weak effect of the smallest torques of horizontal components of the field strength of the Earth Rotation f e | must respond the Earth's gravitational field and the high accuracy, is illuminated by the above general characteristic of the invention according to the technical problem to be solved already. The technical solution according to the invention has, for the aforementioned reasons, in contrast to weight scales, which regularly have a damping device for reliably reproducing the weight value of the weight, so that the vertical oscillation around the equilibrium position must be brought to zero in order to read the measured value more quickly by shortening the Settling time to come to rest, regularly no such damping. On the contrary, it uses small vibrations around the equilibrium position to measure the size of the mass, and for this purpose reinforces the synchronicity and coincidence of such vibrations in the manner described in SECTION 3 below. As a result, the characteristic difference to the technical means of choice for producing the compensation device for a balance of the known type can be seen, for example in the
- Hebelwaage, mit in einem Wälzlager gelagerter horizontaler Hebelvorrichtung (FIGUR 1, FIGUR 8/1),- lever scale, with horizontal lever device (FIGURE 1, FIGURE 8/1) mounted in a roller bearing,
- Einfadendrehwaage, mit reibungsfreier lotrechter Drehfaden-uπd Haltevonichtung (FIGUR 8/2),- Single-thread rotary weigher, with frictionless vertical twist-thread and holding device (FIGURE 8/2),
- Kompensationswaage, mit im Prinzip beliebiger Kompensationsvorrichtung, vorzugsweise jedoch eines Elektromagneten oder einer Stahlfeder, (FIGUR 8/3) oder- Compensation scale, with in principle any compensation device, but preferably an electromagnet or a steel spring, (FIGURE 8/3) or
- Schwebungswaage mit reibungsfreier horizontaler Hebelvorrichtung. (FIGUR 8/4)- Beat scale with frictionless horizontal lever device. (FIGURE 8/4)
Die wissenschaftlich-technische und allgemeine praktische Bedeutung des Fehlens einer technischen Lösung beim Stand der Technik zur Wägung von Masse mittels einer Kompensationsvorrichtung, die durch die schwache Wirkung horizontaler Komponenten der Feldstärke des Erdrotationsfeldes oder des Erdgravitationsfeldes funktioniert, statt durch die starke Wirkung vertikaler Komponenten des Erdschwerefeldes, besteht für die moderne Naturwissenschaft und die heutige Chemie beispielsweise darin, daß dadurch keine Waage technisch zur Verfügung steht, womit die Größe der trägen Masse einer bestimm-
ten Menge eines Stoffes zu erfahren ist, die in den Momenten des Verschwindens der Größe der Fallbeschleunigung physikalisch wirkt. Das ist beispielsweise beim horizontalen Schweben des Stoffes in einer Flüssigkeit der Fall. In diesem Zustand wirkt die Gewichtsmasse nicht, weil ihre Wirkung durch die Feldstärke des Erdschwerefeldes erhalten bleibt. Rechtwinklig zur Lotrichtung in horizontaler Richtung verschwindet die in vertikaler Richtung große Größe der Fallbeschleunigung. Das bedeutet, die chemische Wirkung der Gewichtsmasse wird praktisch Null, in diesem Zustand erhält daher die träge Masse die chemische Verbindung stabil. Wie die Masse im Zustand der Schwebung in der Flüssigkeit chemisch wirkt, wenn die Wirkung der Gewichtsmasse verschwindet, und der Zustand chemischer Wirkung durch träge Masse eintritt, das ist nicht zu erfahren, wenn keine technische Anordnung zur Wägung der Größe der trägen Masse der Stoffmenge durch konstante Größen von Feldstärken der Felder zur Verfügung steht, deren chemische und physikalische Wirkung sich in diesem Zustand durch träge Masse erhält. Die vielleicht noch größere Bedeutung der Herstellung einer Waage zur physikalischen Trennung von träger Masse und schwerer Masse für die moderne Technik und heutige Physik besteht darin, daß beim Stand der Technik keine Waage zur Verfügung steht, womit die Größe der schweren Masse physikalisch zu erfahren ist, die unabhängig von der Gewichtsmasse wirkt, wenn ein Köφer um die Lotrichtung in horizontaler Richtung mit kleinen Winkeln von der Größe der Lotabweichung in periodische Stellen der Beharrung in den Zustand relativer Ruhe übergeht.The scientific, technical and general practical significance of the lack of a technical solution in the prior art for weighing mass by means of a compensation device which functions due to the weak effect of horizontal components of the field strength of the earth's rotation field or of the earth's gravitational field, instead of the strong effect of vertical components of the earth's gravity field , for modern science and chemistry today is, for example, that no scales are technically available, which means that the size of the inertial mass of a certain is the amount of a substance to be experienced that has a physical effect at the moment when the magnitude of the acceleration of gravity disappears. This is the case, for example, when the substance is floating horizontally in a liquid. In this state, the weight does not work because its effect is retained by the field strength of the earth's gravity field. At right angles to the perpendicular direction in the horizontal direction, the large amount of gravitational acceleration disappears in the vertical direction. This means that the chemical effect of the weight mass becomes practically zero. In this state, the inert mass therefore keeps the chemical compound stable. How the mass in the state of floating in the liquid acts chemically when the weight mass disappears, and the state of chemical effect occurs due to inert mass, cannot be learned if there is no technical arrangement for weighing the size of the inert mass due to the amount of substance constant sizes of field strengths of the fields are available, the chemical and physical effects of which are preserved in this state by inert mass. Perhaps even more important for the manufacture of a balance for the physical separation of inert mass and heavy mass for modern technology and today's physics is that no balance is available in the prior art, which means that the size of the heavy mass can be physically experienced, which acts independently of the weight mass when a body passes around the perpendicular direction in the horizontal direction with small angles of the size of the perpendicular deviation in periodic places of persistence into the state of relative calm.
Die wissenschaftliche und wirtschaftliche Bedeutung für die Herstellung neuartiger Feldstärkemeßgeräte, die nicht durch Gewichtsmasse wirken, wodurch Schwerependel und Freifallgravimeter funktionieren, sondern die durch die Wirkung von schwerer Masse technisch funktionieren, liegt damit auf der Hand. Noch wichtiger ist die Bedeutung für die Festkörpeφhysik.The scientific and economic importance for the production of new field strength measuring devices, which do not work through weight mass, whereby heavy pendulums and gravity gravimeters work, but which work technically through the action of heavy mass, is obvious. The importance for solid state physics is even more important.
Überall, wo horizontale kleinste Schwingungen von Masse im Schwerefeld rechtwinklig zur Lotrichtung um kleine Winkel unterhalb der Grenze der Lotabweichung stabil stehen - und derartige Übergänge erhalten sich massenhaft durch Festkörperschwingung um feste Gleichgewichtslagen der molekularen Gitterstellen in Festköφern aller Art - da erfolgt der Übergang zwischen diesen Stellen nicht unter der Wirkung einer Gewichtsmasse. Diese wirkt rechtwinklig zur Lotrichtung nicht, weil die Feldstärke des Erdschwerefeldes im rechten Winkel zur Lotrichtung verschwindet. Die Feldstärke des Erdgravitationsfeldes verschwindet in dieser Richtung nicht, denn sie wirkt scharf getrennt um die Lotabweichung. Das bedeutet, in diesem Zustand bleibt die Stabilität und Festigkeit des Körpers durch eine neue Art von,. Masse erhalten, die durch die Gewichtsmasse nicht wirkt. Deren Wirkung bleibt dadurch physikalisch prinzipiell unbestimmt. Bei derartigen Vorgängen verschwindet die Größe der Schwerebeschleunigung, und damit ihre Wirkung: Die Gewichtsmasse. Es verschwindet aber weder die Masse, die chemisch, physikalisch, und technisch zu erfahren ist, nocΛ die neutrale Feldstärke starker neutraler Felder. Deren Wirkungen erhalten sich durch neue Formen der Masse. Diese Masse erhält sich hierbei zwischen Stellen horizontaler stabiler Übergange in neuer Form von schwerer Ruhmasse. Damit sind chemische und physikalische neue Wirkungen verbunden, die durch die Wirkung der Gewichtsmasse nicht zu erfahren, und dadurch nicht vorherzusagen sind. Die Masse wechselt die Form, dadurch erhält sie sich in beliebigen neutralen Feldern im Zustand von Masse.Wherever the smallest horizontal vibrations of mass in the gravitational field at right angles to the perpendicular direction are stable at small angles below the limit of the vertical deviation - and such transitions are obtained in large numbers by solid-state vibrations around fixed equilibrium positions of the molecular lattice sites in all types of solid bodies - this is where the transition takes place not under the influence of a mass by weight. This does not appear perpendicular to the perpendicular direction, because the field strength of the earth's gravity field disappears at right angles to the vertical direction. The field strength of the earth's gravitational field does not disappear in this direction, because it acts sharply separated around the perpendicular deviation. That means, in this state, the stability and firmness of the body remains through a new kind of. Obtain mass that does not work due to the weight. As a result, their effects remain physically indefinite. In such processes, the size of the acceleration due to gravity disappears, and with it its effect: the weight. However, neither the mass that can be experienced chemically, physically and technically disappears, nor the neutral field strength of strong neutral fields. Their effects are preserved through new forms of mass. This mass is preserved between locations of stable horizontal transitions in a new form of heavy resting mass. This is associated with new chemical and physical effects that cannot be experienced through the effects of the weight, and therefore cannot be predicted. The mass changes shape, which means that it maintains its mass in any neutral field.
Analoges ist vom Energieerhaltungssatz bekannt. Auch Energie verschwindet nicht, sondern wechselt die Form. Wenn kinetische Energie verschwindet, bleibt sie in anderer Form als potentielle Energie erhalten. Die Gesamtenergie bleibt konstant. Das Entsprechende beschreibt der Erhaltungssatz (2) für Masse: Die Gesamtmasse bleibt konstant erhalten. In welcher Form die Erhaltung geschieht, ob durch die Summe von träger Masse und schwerer Masse durch Gewichtsmasse, oder in anderer Form einer Differenz von Gewichtsmasse und schwerer Masse, mτ = mG -ms (2.1) oder von Gewichtsmasse und träger Masse, ms = mG - mτ (2.2) hat auf die Erhaltung der Gesamtmasse keinen Einfluß.The same is known from the energy conservation law. Energy does not disappear either, but changes shape. When kinetic energy disappears, it remains in a form other than potential energy. The total energy remains constant. The same applies to the conservation law (2) for mass: the total mass remains constant. In what form does the conservation take place, whether through the sum of inertial mass and heavy mass by weight mass, or in another form of a difference between weight mass and heavy mass, m τ = m G -m s (2.1) or weight mass and inertial mass, m s = m G - m τ (2.2) has no influence on the maintenance of the total mass.
Weil die Masse in jeder Form von Masse eine andere Größe der Ruhmasse hat, darum braucht man nicht nur eine Art von Waage. Die Gewichtswaage für die Gewichtsmasse genügt physikalisch prinzipiell nicht. Darum braucht man technisch grundsätzlich verschieden funktionierende Anordnungen, unabhängige Arten von Waagen, unabhängige Meßverfahren, womit die Größe von träger Ruhmasse zu messen ist, und womit die Größe von schwerer Ruhemasse zu messen ist, die in einer bestimmten
Menge eines chemischen Stoffes und in einem bestimmen Volumen einer Festkörperstruktur stecken. Auf dieser Grundlage steht und ergibt sich die erfindungsgemäße Aufgabenstellung. Die erfindungsgemäß zu lösende technische Aufgabe besteht, wie nachfolgend genauer beschrieben und näher gekennzeichnet, darin,Because the mass in every form of mass has a different size than the rest mass, you don't just need a kind of scale. In principle, the weight scale for the weight is not physically sufficient. For this reason, technically fundamentally different arrangements are required, independent types of scales, independent measuring methods with which the size of inert rest mass is to be measured, and with which the size of heavy rest mass which is to be measured in a particular one Quantity of a chemical substance and put in a certain volume of a solid structure. The task according to the invention stands and arises on this basis. The technical problem to be solved according to the invention, as described in more detail below and characterized in more detail, consists in
1. ein technisches Verfahren zu entwickeln und anzugeben, womit das vorstehend genannte physikali- sehe Problem der Trennung von schwerer Masse und träger Masse sowie der Messung der Größe der1. to develop and specify a technical process, with which the above-mentioned physical problem of separating heavy mass and inert mass as well as measuring the size of the
Ruhmasse der schweren Masse und der trägen Masse für eine wägbare Menge eines chemischen Stoffes und für ein wägbares Volumen eines physikalischen Köφers technisch zu lösen ist, undResting mass of the heavy mass and the inert mass for a weighable amount of a chemical substance and for a weighable volume of a physical body is technically to be solved, and
2. eine technische Anordnung herzustellen, womit dieses technische Verfahren technisch durchzuführen ist.2. To produce a technical arrangement with which this technical process is to be carried out technically.
3. Beschreibung der physikalischen Wirkungsweise und technischen Funktionsweise der erfindungsgemäßen technischen Anordnung zur Trennung von schwerer Masse und träger Masse Die erfindungsgemäß zu lösende technische Aufgabenstellung ist dadurch gekennzeichnet, daß mit an sich bekannten technischen Mitteln eines Schwerependels, eines Torsionsschwingers, und einer Gewichtswaage3. Description of the physical mode of operation and technical mode of operation of the technical arrangement according to the invention for the separation of heavy mass and inert mass. The technical problem to be solved according to the invention is characterized in that technical means known per se of a heavy pendulum, a torsion vibrator, and a weight scale
- eine technische Anordnung mit einer Kompensationsvorrichtung für die kleinen mittleren konstanten Größen periodischer Wirkungen von horizontalen Komponenten der unabhängigen neutralen Feldstär- ken nicht des Erdschwerefeldes durch fallende Masse, sondern des Erdgravitationsfeldes und des Erdrotationsfeldes durch schwere Masse und träge Masse für eine wägbare Menge eines chemischen Stoffes und physikalischen Körpers zu schaffen ist, womit, wie im kennzeichnenden Teil des PATENTANSPRUCH 1 charakterisiert, und durch die weiteren Patentansprüche spezifiziert, zu erreichen ist, daß- A technical arrangement with a compensation device for the small, mean, constant quantities of periodic effects of horizontal components of the independent neutral field strengths not of the earth's gravity field due to falling mass, but of the earth's gravitational field and the earth's rotation field through heavy mass and inert mass for a weighable amount of a chemical substance and physical body is to be created, with which, as characterized in the characterizing part of PATENT Claim 1 and specified by the further claims, it can be achieved that
- periodische gleichzeitige Ereignisse der Übergangsmomente praktisch aller Stoffteilchen der gesamten Stoffmenge des ganzen Körpers in den Zustand der Ruhe und der Wendemomente der Schwingungsrichtung der ganzen Stoffmenge mit einer Zeitkonstanz und SynchroπizKät der Zeitdauer des Übergangs in periodische Ruhestellen und der halben Schwingungsdauer zwischen den Wendestellen der Führungsbewegung der Stoffmenge im Bereich Mikro- bis Nanosekunde mittels einer Schwingungsbewegung " eines Führungskörpers der Meßbehälter der Stoffmenge des Körpers technisch herzustellen und künst- lieh zu erhalten sind, und- Periodic simultaneous events of the transition moments of practically all substance particles of the entire substance quantity of the whole body in the state of rest and the turning moments of the direction of oscillation of the whole substance quantity with a constant time and synchronization of the time period of the transition to periodic resting positions and half the oscillation duration between the turning points of the guiding movement of the Amount of substance in the range of microseconds to nanoseconds can be technically produced and artificially obtained by means of an oscillating movement of a guide body, the measuring container of the amount of substance in the body, and
- periodische koinzidente Stellen einer periodischen Führungsbewegung praktisch aller Stoffteilchen der gesamten Stoffmenge nahe einer ideal horizontalen Beweguπgsrichtung des diskreten Abstandes horizontal gegenüberliegender Stellen der Beharrung aller Teilchen im Zustand der Ruhe und des stetig- kontinierlich veränderlichen Führweges mittels einer stabilen mechanischen Führungsbewegung der Meß- behärter zu diesen Stellen mit einer Abweichung von einer ideal-geradlinigen Verschiebung zwischen den periodischen Stellen der Ruhe im Meßraum im Bereich Nano- bis P/cometertechnisch zu realisieren ist.- Periodic coincident positions of a periodic guiding movement of practically all material particles of the total amount of material near an ideal horizontal direction of movement of the discrete distance horizontally opposite positions of the persistence of all particles in the state of rest and the continuously and continuously changing path of travel by means of a stable mechanical guiding movement of the measuring hardener to them Locations with a deviation from an ideal rectilinear shift between the periodic locations of the rest in the measuring room in the range nano to P / cometer can be realized.
Einen Überblick einiger charakteristischer Merkmale und technischer Kennzeichen der physikalischen Wirkungsweise und der technischen Funktionsweise einer erfmdungsgemäßen technischen Ausführung einer Anordnung, womit diese erfindungsgemäße technische Aufgabe zu lösen ist, zeigen die FUNKTIONSSCHEMA 1 und 2 zum Verfahrensbeispiel TABELLE 1 und TABELLE 2 in ABSCHNITT 7. Die Anordnung ist technisch vorzugsweise mittels eines vertikalen Führungsköφersfürdie Meßbehälter für die Stoffmengen hergestellt, wie dieses im PATENTANSPRUCH 2, PATENTANSPRUCH 3, und PATENTANSPRUCH 4 näher charakterisiert worden ist.FUNCTIONAL SCHEMES 1 and 2 for the process example TABLE 1 and TABLE 2 in SECTION 7 show an overview of some characteristic features and technical characteristics of the physical mode of operation and the technical mode of operation of a technical embodiment of an arrangement according to the invention, with which this technical problem can be solved is technically preferably produced by means of a vertical guide body for the measuring container for the quantities of substance, as has been characterized in PATENT CLAIM 2, PATENT CLAIM 3, and PATENT CLAIM 4.
Dieser Führungsköφer entspricht dem „Wägebalken" einer Waage, insoweit, als er zusammen mit dem elastischen Drehachsensystem die technische Realisierung der Kompensationsvorrichtung ist, womit die Wirkung von Feldstärken des Erdrotationsfeldes durch träge Masse und des Erdgravitationsfeldes durch schwere Masse in eben der Richtung zu messen ist, in welcher die Wirkung der Feldstärke des Erdschwerefeldes durch die Gewichtsmasse verschwunden ist.This guide body corresponds to the "weighing beam" of a balance insofar as it is the technical realization of the compensation device together with the elastic rotary axis system, with which the effect of field strengths of the earth's rotation field due to inert mass and the earth's gravitational field due to heavy mass can be measured in the same direction, in which the effect of the field strength of the earth's gravity field has disappeared due to the weight.
Zu diesem Zweck ist die Kompensationsvorichtung so konstruiert und hergestellt, daß damit kleine Führschwingungen der Meßbehälter in horizontaler Richtung mit der vorstehend geforderten Genauigkeit um die Lotrichtung als die stabile Gleichgewichtslage und die mittlere Hauptsymmetrieebene der Führ-
1 Schwingungen - FIGUR 1 - technisch herzustellen und künstlich zu erhalten sind. Dadurch bleiben jene physikalischen Wirkungen stabil erhalten, die zur Messung der Größe von Masse gebraucht werden, die mit kleinster technisch machbarer Geschwindigkeit in einer Richtung periodisch zwischen festen Ruhesteilen übergeht, in welcher die Feldstärke des Erdschwerefeldes im Grenzfall physikalisch verschwindet, und praktisch nicht wirkt. Die mittlere konstante Größe der Übergangsgeschwindigkeit, die mittelsFor this purpose, the compensation device is designed and manufactured in such a way that small guide vibrations of the measuring container in the horizontal direction with the accuracy required above about the perpendicular direction as the stable equilibrium position and the central main plane of symmetry of the guide 1 vibrations - FIGURE 1 - technically manufactured and artificially preserved. As a result, those physical effects are stable that are needed to measure the size of mass, which periodically passes at a technically feasible speed in one direction between fixed idle parts, in which the field strength of the earth's gravity field physically disappears in the borderline case and has practically no effect. The mean constant size of the transition speed, which means
5 der im PATENTANSPRUCH 2 und PATENTANSPRUCH 4 gekennzeichneten technischen Lösung zu erreichen ist, liegt charakteristischerweise im Bereich Mikrometer je Sekunde. Die Bewegung der Masse aus Stellen ungestörten Beharrens im Zustand der Ruhe ist durch diese kleine Größe der Überführungsgeschwindigkeit in gegenüberliegende Stellen erneuten kurzen Beharrens im Zustand der Ruhe so wenig verschieden vom Zustand der Ruhe selbst, daß auf diese Art und Weise die logestellte technische Aufgabe gelöst ist, die Größe einer Ruhmasse in einem neutralen Feld zu messen, das physikalisch prinzipiell nicht durch das Schwerefeld wirkt.5 The technical solution identified in PATENT CLAIM 2 and PATENT CLAIM 4 is typically in the range of micrometers per second. The movement of the mass from places of undisturbed persistence in the state of rest is so little different from the state of rest itself due to this small size of the transfer speed into opposite places of renewed short insistence in the state of rest that in this way the stated technical problem is solved to measure the size of a resting mass in a neutral field that does not physically act through the gravitational field.
Das geschieht dadurch, daß sich in periodisch in der Zeit auftauchenden gleichzeitigen Momenten relativer Ruhe zwischen stabil beschleunigt zueinander rotierender Masse im Erdrotationsfeld eine physikalisch sicher reproduzierbare konstante Wirkungsportion von rotierender träger Masse im Zustand derThis is done by the fact that in periodically occurring simultaneous moments of relative calm between masses rotating in a stable accelerating manner in the earth's rotation field, a physically safely reproducible constant portion of the effect of rotating inertial mass in the state of
15 Ruhe erhält, und dadurch, daß sich in abwechselnd im Raum periodisch gegenüberstehenden koinzi- denten Stellen von koinzident zu messendem räumlichem Abstand relativer Ruhe zwischen stabil beschleunigt einander anziehender Masse im Erdgravitationsfeld eine physikalisch sicher reproduzierbar zu messende konstante Wirkungsportion an gravitierender schwerer Masse im Zustand der Ruhe erhält. Die auf den Meßgrößen des Ausführungsbeispiels beruhenden, im Weiteren zu sehenden FUNKTIONS-15 maintains calmness, and the fact that in periodically opposing coincident places of coincident spatial distance relative calm between steadily accelerating mass in the earth's gravitational field there is a physically reliably reproducible constant portion of the effect on gravitating heavy mass in the state of Maintains calm. The FUNCTIONAL functions based on the measured variables of the exemplary embodiment and to be seen in the following
20 SCHEMA in ABSCHNITT 7 für eine mittels einer Vertikaltorslonswaage hergestellte Trennwaage für träge Masse und schwere Masse zeigen, inwieweit die hergestellte Vertikaltorsionswaage die Funktionsbedingung für sichere reproduzierbar zu wägende Größen von Ruhmasse technisch erfüllt: Die konstanten Summen der damit zur Wirkung gebrachten kleinen Größen der horizontalen Komponenten der Feldstärken und der horizontalen Fuhrbeschleunigung der mittels elastischer Drehköφer hergestellten Kompen-20 SCHEME in SECTION 7 for a separating scale for inert mass and heavy mass produced by means of a vertical torsion balance shows the extent to which the vertical torsion balance manufactured technically fulfills the functional condition for safe quantities of rest mass that can be weighed reproducibly: the constant sums of the small sizes of the horizontal components that are brought into effect the field strengths and the horizontal driving acceleration of the components produced by means of elastic rotating bodies
25sationsvorrichtung für die stabil erhaltenen kleinen Kräfte der neutralen Wechselwirkung betragen25sation device for the stably obtained small forces of neutral interaction
- im oberen Führbereich im Bereich der Linksschwingung zwischen 0,004 m/s2 bis 0,005 m/s2,in the upper guide area in the area of the left swing between 0.004 m / s 2 to 0.005 m / s 2 ,
- im oberen Führbereich im Bereich der Rechtsschwingung zwischen 0,026 m/s2 bis 0,027 m/s2, sowie- In the upper guide area in the area of the right swing between 0.026 m / s 2 to 0.027 m / s 2 , as well
- im unteren Führbereich im Bereich der Rechtsschwingung zwischen 0,053 m/s2 bis 0,056 m s2,in the lower guide area in the area of the right-hand vibration between 0.053 m / s 2 to 0.056 ms 2 ,
- im unteren Führbereich der Bereich der Linksschwingung zwischen 0,021 m/s2 bis 0,027 m/s2. 30- In the lower guide area, the range of the left swing between 0.021 m / s 2 to 0.027 m / s 2 . 30
Als die natürliche Energiequelle der Führungsbewegung dient erfindungsgemäß die kleine Eigenenergie der Wirkung der neutralen Wechselwirkung der horizontalen Komponente der neutralen Feldstärke des Erdgravitationsfeldes durch die schwere Masse und des Erdrotationsfeldes durch die träge Masse des Führungskörpers, und der damit unten im MBS-Meßbehälter oder oben im MBT-Meßbehälter - FIGUR 5,According to the invention, the natural energy source of the guide movement is the small intrinsic energy of the effect of the neutral interaction of the horizontal component of the neutral field strength of the earth's gravitational field due to the heavy mass and the earth's rotation field due to the inertial mass of the guide body, and thus in the MBS measuring container below or in the MBT above -Measuring container - FIGURE 5,
35 FIGUR 3, FIGUR 4 - mitgeführten Stoffmenge. « Weil diese beiden Arten von Masse in Raum und Zeit nie in den gleichen Stellen, und nie in den gleichen Momenten in den Zustand der Ruhe übergehen, und dadurch in jeder Raumzeitstelle scharf getrennt beharren, erhält sich unabhängig davon, welche Art von Masse momentan beobachtet und in den Ruhezustand geführt worden ist, eine bestimmte Energie der neutralen Wechselwirkung beider Arten von35 FIGURE 3, FIGURE 4 - amount of substance carried. «Because these two types of mass in space and time never go into the state of rest in the same places, and never at the same moments, and thus persist in each spacetime point, regardless of what type of mass is currently observed and has been brought to rest, a certain energy of neutral interaction of both types of
40 Massen, die bei der Gewichtsmasse nicht zu beobachten ist, und die damit technisch nicht zu nutzen ist. Weil die technisch nutzbare Größe dieser Energiequelle, mit mechanischen Führungsköφern nutzbar gemacht, regelmäßig sehr klein bleibt - größenordnungsmäßig ist sie anhand vorgenannter Beschleunigungen und Übergangswege im Mikrometerbereich im Bereich MikroJoule abzuschätzen - ist das Kompensationslager einer erfindungsgemäßen Waage zur Wägung von schwerer Ruhmasse und von40 masses which cannot be observed in the weight mass and which cannot be used technically. Because the technically usable size of this energy source, made usable with mechanical guiding bodies, regularly remains very small - it can be estimated on the order of magnitude based on the aforementioned accelerations and transition paths in the micrometer range in the microJoule range - is the compensation bearing of a balance according to the invention for weighing heavy mass and
45 träger Ruhmasse erfindungsgemäß als ein spezielles reibungsfreies Lager hergestellt.45 inert rest mass produced according to the invention as a special friction-free bearing.
Es besteht zur Nutzbarmachung der kleinen Wechselwirkungsenergie von träger Masse und schwerer Masse aus elastischen Lagerköφem DK1.DK2 eines starren Führungskörpers - FIGUR 5, FIGUR 4 - , die technisch in besonderer Weise in ihrer Lage stabil erhalten werden, und zwar vermittels eines in den umgebenden Lagerrahmens direkt eingebauten Spannlagers von der bei dem erfindungsgemäßen „MEHR- WELLENTORSIONSGETRIEBE" schon beschriebenen Art, und mittels eines in den Führungskörper direkt eingebauten Hebellagers, [dazu: DE 19822 538.5 AT 19.05.1998 OT 25.11.1999] Damit sind elastische Lagerkörper mit hoher Kraft unter starker Längsspannung zu erhalten. Der elastische Lagerkörper besteht dabei erfindungsgemäß aus Kunststoff mit langen Molekülketten in der Längs-
richtung, statt aus Stahl oder Quarz, als technische Mittel der Wahl für das Drehfadenlager einer Ein- faden-Torsionswaage [FIGUR 8/2] oder für das Spannbandlager eines Horizontaipendels von der allgemein bekannten Art, zu deren technischer Herstellung regelmäßig keine starken Kompensationskräfte in der Längsrichtung der Lagerkörper, und schon gar keine künstlich hochverstärkten Kompensationskräfte als wichtigste Mittel zur Erhöhung der Stabilhaltung der Hauptdrehachse 0 'gebraucht werden. Das erfindungsgemäße technische Mittel der Vereinigung der gegensätzlichen technischen Forderungen, die Lagerkörper aus einem plastisch fließenden elastischen Werkstoff - was jeder Kunststoff bekanntlich ist -, technisch herzustellen, weil damit hervorragende kleine Querdrehmomente für die Nutzbarmachung der vorstehend beschriebenen physikalischen Wirkung technisch zu erhalten sind, und zugleich eine Stabilhaltung derHauptdrehachse mit der geforderten Toleranz im Nanometerbereich tech- nisch zu schaffen, besteht darin, in den Lagerrahmen ein Spannlagerstellglied einzubauen, worauf der im Laufe der Zeit sich langsam längende elastische Lagerköφer um genau das Stück aufzuwickeln ist, um das er sich bis dahin gelängt hat.It consists of harnessing the small interaction energy of inert mass and heavy mass made of elastic bearing bodies DK1.DK2 of a rigid guide body - FIGURE 5, FIGURE 4 - which are technically stable in their position in a special way, by means of one in the surrounding bearing frame directly installed radial insert ball bearing of the type already described for the “MULTI-SHAFT TORSION GEARBOX” according to the invention, and by means of a lever bearing installed directly in the guide body, [in addition: DE 19822 538.5 AT 19.05.1998 OT 25.11.1999] The elastic bearing body consists of plastic with long molecular chains in the longitudinal direction, instead of steel or quartz, as the technical means of choice for the rotary thread bearing of a single-thread torsion balance [FIGURE 8/2] or for the tension band bearing of a horizontal pendulum of the generally known type, for the technical production of which there are generally no strong compensation forces in the Longitudinal direction of the bearing body, and certainly no artificially highly amplified compensation forces are used as the most important means for increasing the stability of the main axis of rotation 0 '. The technical means according to the invention of combining the contradictory technical requirements to produce the bearing bodies from a plastically flowing elastic material - which every plastic is known for - technically because excellent small transverse torques for the utilization of the physical effect described above can be obtained technically, and at the same time To technically create a stable hold of the main axis of rotation with the required tolerance in the nanometer range consists in installing a radial insert actuator in the bearing frame, whereupon the elastic bearing body, which slowly lengthens over time, has to be wound up around exactly the piece by which it has so far been reached Has.
Damit ist im Hinblick der Stabilhaltung der Drehebene technisch dasselbe zu erhalten, wie mit einem Metallkörper als Spannköφer, der sich so gut wie gar nicht längt. Oder wie mit kleiner Zugspannung im Lagerköφerquerschnitt, was mittels asymmetrisch angeordneter kleinerer Beschwerungsgewichte, oder mit kleinerer Hebelwirkung des Führungsträgers technisch leicht zu realisieren ist. Das sind bekannte technische Mittel, womit Horizontalpendel und Seismographen hergestellt sind. Darum funktionieren diese technisch ganz anders. Damit ist die hier beschriebene physikalische Wirkungsweise physikalisch reproduzierbar nicht zum Vorschein zu bringen. Die kleine Energie der stabilen Wechselwirkung von schwerer Masse und von träger Masse erscheint dabei, wenn überhaupt, dann als „Störungsenergie", gedeutet als „Mikroseismik", u.a.m. Die Kombination aus Spannlagerstellglied im Lagerrahmen zur Steuerung der Zugkraft im Lagerköφer und aus Hebellager im Führungskörper für die Erhaltung höchster Zugspannung im Lagerkörper ist darum ein charakteristisches Kennzeichen der erfindungsgemäßen technischen Lösung. Diese erfindungs- gemäße Kombination technischer Mittel ermöglicht es, weiche Werkstoffe und harte Werkstoffe vorteilhaft zu kombinieren, und sie so zu verwenden, daß die Vorteile der Elastizität des weichen Materials zu nutzen, und die Nachteile der Plastizität des weichen Materials technisch auszuschalten sind. Daß diese erfindungsgemäße Art und Weise der technischen Herstellung der Führungsbeweguπg des Führungskörpers der Wägebehäiter für die Aufnahme der Stoffproben und der Wägestücke über die technische Qualität und die physikalischen Leistungsparameter der Anordnung maßgeblich entscheidet, liegt im Hinblick auf die im Vorstehenden gemachten Ausführungen zur physikalischen Wirkungsweise einer Trennwaage für schwere Masse und träge Masse auf der Hand. Dabei ist nicht die Art des Spannlagerstellgliedes, ob manuell gesteuert, oder elektronisch geregelt, sondern die Anordnung im Lagerrahmen am Ende der einen oder der andern Führungsfaser DK1 , DK2 der entscheidende Punkt, weil eine Außenbefestigung infolge der hohen Längsführungskraft technisch nicht zu realisieren ist. Macht man es, so kommen Störungen der Stabilhaltung infolge der zusätzlichen Abstützung des Spannlagers hinzu. Dadurch wird der physikalische Effekt kleiner. Aber auch das technische System wird dadurch unnütz komplizierter. Daß diese Art und Weise der Lagerung des Führungsköφers noch wichtiger ist für eine Trennwaage mit waagerechter Drehebene und horizontaler Schwingungsebene der horizontalen Führungsbewegung der Meßbehälter in periodische Ruhestellen um eine vertikal stabil erhaltene Hauptdrehachse 0', wofür FIGUR 10 und FIGUR 11 ein Beispiel zeigen, statt für eine Trennwaage mit vertikaler Drehebene und /oöiecftterSchwingungsebene der horizontalen Führungsbewegung der Meßbehälter in periodischen Ruhestellen um eine horizontal stabil erhaltene Hauptdrehachse 0', ist dabei so offenkundig, daß sich das ohne weitere Ausführungen von selbst versteht.In terms of keeping the rotating plane stable, the same can be technically obtained as with a metal body as a clamping body, which is practically not elongated. Or as with a small tensile stress in the cross-section of the bearing body, which is technically easy to implement using asymmetrically arranged, smaller weights, or with a smaller leverage effect of the guide bracket. These are known technical means with which horizontal pendulums and seismographs are produced. That's why they work technically very differently. This means that the physical mode of action described here cannot be brought out in a physically reproducible manner. The small energy of the stable interaction of heavy mass and inert mass appears, if at all, as "disturbance energy", interpreted as "microseismics", etc. The combination of a tension bearing actuator in the bearing frame for controlling the tensile force in the bearing body and from lever bearings in the guide body for Maintaining the highest tensile stress in the bearing body is therefore a characteristic feature of the technical solution according to the invention. This combination of technical means according to the invention makes it possible to advantageously combine soft materials and hard materials and to use them in such a way that the advantages of the elasticity of the soft material are exploited and the disadvantages of the plasticity of the soft material can be technically eliminated. That this type of technical production of the guide movement of the guide body of the weighing container for the reception of the fabric samples and the weighing pieces decisively decides on the technical quality and the physical performance parameters of the arrangement is due to the explanations given above regarding the physical mode of operation of a separating scale for heavy mass and inert mass on hand. It is not the type of radial insert ball bearing actuator, whether manually controlled or electronically controlled, but the arrangement in the bearing frame at the end of one or the other guide fiber DK1, DK2 that is the decisive point, because an external fastening cannot be technically realized due to the high longitudinal guide force. If you do so, there will be disturbances in the stability due to the additional support of the radial insert ball bearing. This reduces the physical effect. But this also makes the technical system uselessly more complicated. That this way of storing the guide body is even more important for a separating scale with a horizontal plane of rotation and a horizontal plane of oscillation of the horizontal guide movement of the measuring containers in periodic resting positions around a vertically stable main axis of rotation 0 ', for which FIGURE 10 and FIGURE 11 show an example instead of for a separating scale with a vertical plane of rotation and / or low vibration level of the horizontal guiding movement of the measuring container in periodic resting positions around a main axis of rotation 0 ' which is stable in a horizontal manner is so obvious that this goes without saying without further explanations.
Eine erfindungsgemäße technische Anordnung zur Trennung von schwerer Masse und träger Masse ist regelmäßig eine Anordnung mittels eines MBS-Meßbehälters zur Wägung der Größe von schwerer Masse unterhalb einer auf vorstehend beschriebene Weise horizontal stabil erhaltenen Hauptdrehachse 0', und mittels eines MBT-Meßbehälter zur Wägung der Größe von träger Masse oberhalb der horizontalen Hauptdrehachse 0', so, wie das in FIGUR 1 bis FIGUR 7 dargestellt worden ist. Aus Gründen nicht von technischer Art, sondern von physikalischer Art funktioniert eine technische Anordnung zur physikalischen Trennung der Wirkung von schwerer Masse und von träger Masse, die im Hinblick des Lagers zwar auf die gleiche Art und Weise, aber im Hinblick der Drehachse mittels einer
vertikalen Hauptdrehachse hergestellt worden ist, und die darum eine waagerechte Drehebβne und horizontale Schwingungsebene der Führungsbewegung der Meßbehälter in periodische Ruhestellen hat, in verfahrenstechnischer Hinsicht zwar analog, wie die hier ausführlich beschriebene Vertikal- torsionswaage. Mittels dieser technischen Lösung sind aber andere Meßgrößen einer physikalisch prinzipiell unabhängigen Wirkung zwischen horizontalen Komponenten von Feldstärken und anderen Arten von Masse zu erfahren. Darum ist diese technische Lösung hier nur insoweit zu kennzeichnen und zu beschreiben, daß dadurch zu erkennen ist, daß auf diese Art und Weise eine erfindungsgemäße unabhängige technische Lösung herzustellen ist, die sich durch Abwandlung des zur Vertikaltorsionswaage Beschriebenen ergibt. Diese besitzt das vorstehend genannte Kennzeichen nicht, daß zur Messung der Wirkung schwerer Masse physikalisch gebraucht wird, nämlich das Schwingen des MBS-BehäKers mit kleinen Winkeln nahe der Lotabweichung um die Lotrichtung. Die andere Anordnung des MBH-MeßbehäKer zum Wägen von träger Masse durch Drehwirkung, in analoger Weise wie bei der Vertikalwaage auf der leichten Seite des horizontal drehenden Führungs- köφers, und eines auf der Gegenseite der Drehachse angeordneten MBK-Meßbehälters, wo das Gewicht des Führungskörpers angeordnet ist, zeigt nämlich, daß die träge Masse in analoger Weise, wie es durch (2) für träge und schwere Masse zu beschreiben ist, nochmals in verschiedene äquivalente Größen unabhängiger Formen von träger Masse noch weiter aufspaltet, analog, wie die Gewichtsmasse in verschiedene Größen unabhängiger schwerer Masse und träger Masse aufspaltet. Die FIGUR 10 veranschaulicht ein technisches charakteristisches Funktionsmerkmal einer solchen erfindungsgemäßen technischen Anordnung schematisch übertrieben. Es besteht darin, daß der Frei- heitsgrad der Führungsbewegung innerhalb der vorgenannten Toleranz um kleine Winkel in beliebige Richtungen des Raumes da ist. Nach der vorstehenden Beschreibung ist es von selbst klar, daß dieses technische Merkmal der erfindungsgemäßen technischen Anordnung in jeder Form ihrer Ausführung auf der Grundlage der Herstellung des Führungslagers und der Lagergestaltung technisch immer da ist. Das ist z.B. mit einem Pendellager nicht zu erreichen: Abrollen auf einer Schneide beschränkt den Freiheits- grad der Pendelführung. Bei einem dünnen Metallköφer als Spannbandköφer ist die Beschränkung nicht so offenkundig. Sie ist im molekularen Bereich durch das Metallgitter da. Durch alle vorgenannten technischen Maßnahmen zusammengenommen wird erfindungsgemäß erreicht, daß die regelmäßig sehr kleine Energie der Wirkung der neutralen Wechselwirkung von schwerer Mas-, se und träger Masse in einer technisch nutzbaren Größe im Lagersystem selbst, vermittels seiner Eigen- elastizität, wobei die elastischen Lagerkörper wie .Energiespeicher" wirken, physikalisch sicher zu erhalten ist, und zwar unabhängig von der Richtung der Kraftquellen der Felder. Das ist wichtig, weil diese Richtungen nicht zu beeinflussen sind, weil sie sich laufend ändern. Damit ist die Stabilhaltung des Führungskörpers in der vorgegebenen Toleranz technisch zu garantieren, und physikalisch zu sichern, daß die mit stetigen Richtungsänderuπgen verbundenen kleinen Wirkungen nicht verloren gehen. Mit* tels eines Lagers, dessen Lagerkörper nicht aus weichem Werkstoff von vorgenannter Beschaffenheit sind, ist das erheblich schwieriger, oder gar nicht zu schaffen. Wenn es doch gelingt, ist der Effekt so gering, daß er eher als systematische Störgröße empfunden wird, als eine technisch nutzbare Wirkungsgröße. Aus diesen Gründen gelingt die Herstellung der erfindungsgemäßen Anordnung mittels eines Werkstoffes der elastischen Lagerkörper aus reinem Metall nicht, bzw. führt zu unbefriedigenden Ergebnissen. Darum sind im kennzeichnenden Teil der Patentansprüche Werkstoffe, wie Aramid, Polyamid, oder Polyäthylen, als technische Mittel der Wahl genannt. Weil diese Werkstoffe unter hoher Zugspannung - diese wird gebraucht, damit die Hauptdrehachse stabil steht - alle ein wenig plasϋsch werden, und das für Kunststoffe typische Kriechverhalten dann mehr oder weniger stark zeigen, muß die Kompensationsvorrichtung der Anordnung eine Längenkompensationsvorrichtung zum Ausgleich der Längung infolge der irreversiblen Dehnung enthalten. Diese Längenausgleichsvorrichtung ist das in den Lagerrahmen eingebaute Stellglied. Es dient bei der Vertikalwaage zugleich als Einsteilglied der Größe des Kegelwinkels des Führungskörpers um die Hauptdrehachse 0', Im Gegensatz zum Schwerependel hängt der Führungsköφer genau lotrecht nur in der Hauptsymmetrieebene - FIGUR 1, FIGUR 4. In der Seitenansicht - FIGUR 3 - sieht man die mittels des Stellgliedes SG des erfindungsgemäßen Lagers technisch erhaltene Schiefstellung deutlich. Bei der Horizontalwaage - FIGUR 11 - dient das gleiche Stellglied zur Höhenregelung der Drehebene. Zur Abgrenzung der technischen Merkmale und
Verdeutlichung der physikalischen Wirkungsweise ist hier folgende Bemerkung angebracht: Selbstverständlich ist es möglich, z.B. einen so großen Durchmesser der Lagerköφer zu wählen, daß keine Dauerdehnung eintritt. Dann braucht man logischerweise kein Steilglied, dann ist es unnütz und überflüssig. Damit löst man aber die gestellte erfindungsgemäße technische Aufgabe nicht, bzw. kommt an eine physikalische Grenze, wo sie zu lösen ungleich viel schwieriger ist: Denn je dicker der Drehköφer herge- stellt ist, desto größer ist der innere Verlust. Desto kleiner ist die technisch nutzbare Energie, womit eine selbsttätige Führbewegung des Führungskörpers zu erhalten ist. Genau darauf aber kommt es physikalisch an. Denn eine Eigenschwingung von beliebiger Periodendauer und ein Abstand der Wendestelten der Führschwingung von beliebiger Weite nützt überhaupt nichts. Gemäß der gestellten Aufgabe muß Gleichzeitigkeit bzw. Synchronizität mit der Periodendauer der Beharrung träger Masse im Ruhezustand im Rotationsfeld der Erde hinzukommen. Und es muß Koinzidenz bzw. Abstandsgleichheit mit dem diskreten Abstand der Stellen der Beharrung schwerer Masse links und rechts der Lotrichtung im Ruhezustand im Gravitationsfeld hinzukommen. Das technische Mittel, womit das physikalisch zu erreichen, ist eine Kompensationsvorrichtung, welche die hier beschriebenen technischen Merkmale hat. Bekannte Spannbandlager und Torsionslager sind für diese Anforderungen nicht ausgelegt. Damit ist keine technische Kompensationsvorrichtung herzustellen, womit die gestellte technische Aufgabe zu lösen ist.A technical arrangement according to the invention for the separation of heavy mass and inert mass is regularly an arrangement by means of an MBS measuring container for weighing the size of heavy mass below a main axis of rotation 0 'obtained in a horizontally stable manner as described above, and by means of an MBT measuring container for weighing the Size of inert mass above the horizontal main axis of rotation 0 ', as has been shown in FIGURE 1 to FIGURE 7. For reasons not of a technical nature, but of a physical nature, a technical arrangement for physically separating the action of heavy mass and inert mass works, which in the same way with regard to the bearing, but with regard to the axis of rotation by means of a vertical main axis of rotation has been produced, and which therefore has a horizontal rotating platform and horizontal oscillation plane of the guiding movement of the measuring containers in periodic rest positions, in terms of process technology, analogously to the vertical torsion balance described in detail here. By means of this technical solution, however, other measured variables of a physically principally independent effect between horizontal components of field strengths and other types of mass can be experienced. Therefore, this technical solution is to be identified and described here only to the extent that it can be seen that an independent technical solution according to the invention can be produced in this way, which results from a modification of that described for the vertical torsion balance. This does not have the above-mentioned characteristic that physically it is used to measure the effect of heavy mass, namely the oscillation of the MBS container with small angles close to the solder deviation around the solder direction. The other arrangement of the MBH measuring container for weighing inert mass by rotating action, in a manner analogous to the vertical balance on the light side of the horizontally rotating guide body, and an MBK measuring container arranged on the opposite side of the axis of rotation, where the weight of the guide body arranged, namely, shows that the inertial mass, in an analogous manner, as described by (2) for inertial and heavy mass, splits even further into different equivalent sizes of independent forms of inertial mass, analogous to how the weight mass into different Split sizes of independent heavy mass and inert mass. FIGURE 10 schematically exaggerates a technical characteristic functional feature of such a technical arrangement according to the invention. It consists in the fact that the degree of freedom of the guiding movement is within the aforementioned tolerance by small angles in any direction of space. According to the above description, it is self-evident that this technical feature of the technical arrangement according to the invention is always technically present in every form of its implementation on the basis of the production of the guide bearing and the bearing design. This cannot be achieved, for example, with a self-aligning bearing: rolling on a cutting edge limits the degree of freedom of the self-aligning guide. With a thin metal body as a clamping band body, the limitation is not so obvious. It is there in the molecular area through the metal lattice. By all the above-mentioned technical measures taken together it is achieved according to the invention that the regularly very small energy of the effect of the neutral interaction of heavy mass, mass and inert mass in a technically usable size in the bearing system itself, by means of its own elasticity, the elastic bearing bodies like .Energiespeicher "act physically safe, regardless of the direction of the power sources of the fields. This is important because these directions can not be influenced, because they are constantly changing. Thus, the stability of the guide body in the specified tolerance to guarantee technically, and physically to ensure that the small effects associated with constant changes in direction are not lost. With a bearing whose bearing body is not made of soft material of the aforesaid nature, this is considerably more difficult, or not possible at all it did the effect is so small that it is perceived as a systematic disturbance variable rather than a technically usable effect variable. For these reasons, the manufacture of the arrangement according to the invention by means of a material of the elastic bearing body made of pure metal does not succeed, or leads to unsatisfactory results. For this reason, materials, such as aramid, polyamide or polyethylene, are mentioned as the technical means of choice in the characterizing part of the claims. Because these materials under high tensile stress - this is used so that the main axis of rotation is stable - all become a little plastic, and the creep behavior typical of plastics then shows more or less strongly, the compensation device of the arrangement must have a length compensation device to compensate for the elongation due to the irreversible Stretch included. This length compensation device is the actuator installed in the bearing frame. On the vertical scale it also serves as a part of the size of the cone angle of the guide body around the main axis of rotation 0 ' . In contrast to the pendulum of gravity, the guide body only hangs vertically only in the main plane of symmetry - FIGURE 1, FIGURE 4. In the side view - FIGURE 3 - you can see that technically obtained misalignment clearly obtained by means of the actuator SG of the bearing according to the invention. With the horizontal scale - FIGURE 11 - the same actuator is used to control the height of the rotary plane. To delimit the technical features and To clarify the physical mode of operation, the following remark is appropriate: Of course, it is possible to choose, for example, such a large diameter of the bearing body that there is no permanent expansion. Then logically you don't need a steep link, then it's useless and superfluous. However, this does not solve the technical problem according to the invention, or reaches a physical limit where it is much more difficult to solve: because the thicker the rotary body is made, the greater the internal loss. The smaller the technically usable energy, with which an automatic guiding movement of the guide body can be obtained. But this is exactly what matters physically. Because a natural vibration of any period and a distance between the turning points of the lead vibration of any width is of no use. According to the task at hand, simultaneity or synchronicity with the period of the persistence of inert mass at rest in the rotational field of the earth must be added. And there must be coincidence or equality of distance with the discrete distance between the positions of the persistence of heavy mass to the left and right of the perpendicular direction in the resting state in the gravitational field. The technical means by which this can be achieved physically is a compensation device which has the technical features described here. Known tension band bearings and torsion bearings are not designed for these requirements. This means that no technical compensation device can be produced, which is used to solve the technical problem.
Damit ist die kleine Energie der Wirkung der Wechselwirkung schwacher Kräfte horizontaler Komponenten neutraler Feldstärken durch träge Masse und schwere Masse nicht in ausreichender Größe zu erhalten, und technisch nicht zu nutzen. Mittels eines elastischen Lagers des Führungsköφers, das aus einem Werkstoff vorgenannter Art hergestellt ist, wie Polyamid oder Aramid, der sich unter hoher Zugspannung irreversibel verformt, und unter diesen Bedingungen ein langsam plastisch „fließender" Werkstoff wird, ist dieses Ziel zu erreichen.The small energy of the interaction of weak forces of horizontal components of neutral field strengths due to inert mass and heavy mass cannot be obtained in sufficient size and cannot be used technically. This goal can be achieved by means of an elastic bearing of the guide body, which is made of a material of the aforementioned type, such as polyamide or aramid, which deforms irreversibly under high tensile stress, and under these conditions becomes a slowly plastically "flowing" material.
Die Querelastizität solcher Werkstoffe setzt einem Querschub einen viel kleineren Verformungswiderstand entgegen, als ein Metallgitter, weil die innere Reibung viel kleiner ist. Mittels der in den Lagerrahmen eingebauten Spannkraftvorrichtung, und mittels der in den Führungs- köφer eingebauten Hebelvorrichtung sind beide technischen Hauptnachteile - die im Laufe der Zeit nachlassende Spannkraft, und das Kriechen des synthetischen Werkstoffes - technisch zu beheben, so daß auf diese Art und Weise erfindungsgemäß beide Ziele erreicht werden, auf die es besonders an-» kommt: Stabilhaltung des Führungsköφers im kraftvoll spannbaren elastischen Führungslager, und Spe' Cherung der kleinen Wechselwirkungseπergie als eine Schubenergie in Querrichtung der elastischen Spannköφer. Damit bleibt die Führungsschwingung in periodische Ruhestellen in Raum und Zeit stationär erhalten, die bei der Verwendung von Metalidrähten technisch unmöglich mit diesem Wirkungsgrad zu erreichen ist, den die erfindungsgemäße Vertikaltorsionswaage aufgrund ihrer vorgenannten speziellen Lagergestaltung besitzt. Diese trägt sie dadurch sozusagen in sich selbst. Die mit diesem technischen Mittel nutzbar gemachte Energie ist es, womit das im PATENTANSPRUCH 1 gekennzeichnete charakteristische Kennzeichen der Gleichzeitigkeit von kontinuierlicher Führschwingung eines elastisch schwingenden mechanischen Systems und von diskretem zeitlichem Übergang von Masse im neutralen Feld in den Zustand der Ruhe, und von Koinzidenz von stetigen Wendesteilen der Führbewegung einer reibungsfrei gelagerten mechanischen Kompensationsvorrichtung und von diskretem räumlichem Abstand von Stellen der Beharrung von Masse im Zustand der Ruhe im neutralen Feld technisch hergestellt ist. Damit bleibt diese physikalische Wirkung in erfindungsgemäßer Weise künstlich erhalten, und ist sie technisch verwirklicht.The transverse elasticity of such materials opposes a transverse thrust with a much lower resistance to deformation than a metal grid, because the internal friction is much smaller. By means of the clamping force device built into the bearing frame, and by means of the lever device built into the guide body, both main technical disadvantages - the decreasing clamping force over time and the creeping of the synthetic material - can be technically eliminated, so that in this way according to the invention both objectives are achieved, to which it especially user "comes: Stable attitude of Führungsköφers in powerful stretchable elastic guide bearings, and Spe 'insurance of small Wechselwirkungseπergie as a boost of energy in the transverse direction of the elastic Spannköφer. Thus, the guide vibration remains stationary in periodic resting places in space and time, which is technically impossible to achieve with the efficiency that the vertical torsion balance according to the invention has due to its aforementioned special bearing design when using metal wires. It carries it within itself, so to speak. The energy harnessed by this technical means is what characterizes the characteristic characteristic of the simultaneity of continuous guiding vibration of an elastically vibrating mechanical system and of a discrete temporal transition from mass in the neutral field to the State of rest, and of coincidence of steady turning parts of the guiding movement of a frictionless mechanical compensation device and of discrete spatial distance from places of persistence of mass in the state of rest in the neutral field is technically manufactured. This physical effect is thus artificially retained in the manner according to the invention and is technically implemented.
Auf diese Art und Weise gelingt die Erhaltung der aus der TABELLE 1 bis TABELLE 4 hervorgehenden gewünschten physikalischen Wirkung der Trennung der Arten der Masse durch kleine Größen ihrer Wirkung. Diese sind damit in einer Toleranz kleiner als 1% zu reproduzieren. Auf diese Art und Weise sind die für die Erzielung dieser Wirkung aus den vorgenannten Gründen zu erhaltenden kleinen Drehwinkel vermittels stationärer Drehschwingung unter Nutzung der Gewichtsmasse des mechanischen Führuπgsköφers der Vertikaltorsionswaage herzustellen, ohne daß das nachteiligen Einfluß auf die Erzielung der gewünschten Wirkung hat. Denn das Gewicht erhält sich in einem hochelastischen Gehänge - das ist das erfindungsgemäße Kompensationslager der Vertikaltorsionswaage aufgrund der vorgenannten Herstellungsweise immer- ganz von selbst in der Lotrichtung. Das bedeutet, daß die Wirkung des Gewichtes des Führungsköφers sich bei allen Meßgängen automatisch heraushebt. Dadurch ist das auf den ersten Blick paradox erscheinende Ergebnis zu verzeichnen, daß, je grö-
1 ßerdie Gewichtsmasse des Führungskörpers ist, desto genauer ist die träge Masse einer in den oberen MBT-Meßbehälter oberhalb des Kompensationslagers eingelegten Zusatzmasse einer zu analysierenden Stoffmenge zu wägen, und die schwere Masse derselben Stoffmenge, wenn sie unterhalb des Kompensationslagers in den MBS-Meßbehälter beim nächsten Meßgang vertauscht wird. Denn je größer das Gewicht, desto stabilersteht die Lotrichtung als Hauptsymmetrieachse der FührungsschwingungIn this way, the desired physical effect resulting from TABLE 1 to TABLE 4 of the separation of the species of the mass can be maintained by small sizes of their action. These can be reproduced with a tolerance of less than 1%. In this way, the small angle of rotation to be obtained for the reasons mentioned above can be produced by means of stationary torsional vibration using the weight of the mechanical guide body of the vertical torsion balance without having an adverse effect on the achievement of the desired effect. Because the weight is retained in a highly elastic hanger - this is the compensation bearing of the vertical torsion balance according to the invention due to the above-mentioned production method - all by itself in the perpendicular direction. This means that the effect of the weight of the guide body automatically stands out in all measuring steps. The result, which at first glance appears paradoxical, can be seen that, depending on the 1 ßer the mass of weight of the guide body, the more precisely the inertial mass of an additional mass of an amount of substance to be analyzed placed in the upper MBT measuring container above the compensation bearing is to be weighed, and the heavy mass of the same quantity of substance if it is in the MBS measuring container below the compensation bearing next measuring gear is exchanged. Because the greater the weight, the more stable the perpendicular direction is as the main axis of symmetry of the guide vibration
5 - FIGUR 1 - des MBT-Meßbehälters und des MBS-Meßbehälter. Desto genauer wird mit diesem technischen Mittel die rechtwinklig zur Lotrichtung stehende horizontale Komponente der Feldstärke des Erdrotationsfeldes ausgefiltert, welche durch die träge Masse der Stoffmenge wirkt, und die rechtwinklig zur Lotrichtung stehende horizontale Komponente der Feldstärke des Erdgravitationsfeldes, welche durch die schwere Masse der Stoffmenge wirkt. Darum ist der Führungskörper im unteren Teil mittels des lOBeschwerungsköφers „BK" praktisch wie ein Schwerependel hergestellt FIGUR 55 - FIGURE 1 - of the MBT measuring container and the MBS measuring container. With this technical means, the horizontal component of the field strength of the earth's rotation field, which is perpendicular to the plumb direction, and which acts through the inert mass of the material quantity, and the horizontal component, perpendicular to the plumb direction, of the field strength of the earth's gravitational field, which acts through the heavy mass of the material quantity, are filtered out all the more precisely , Therefore, the guide body in the lower part is made practically like a heavy pendulum by means of the IOBeschwerungskörφ "BK" FIGURE 5
Der Meßbereich der Feldstärkewirkung und Führungsbereich der Stoffmenge ist erfindungsgemäß in vier charakteristische, physikalisch und meßtechnisch scharf zu unterscheidende getrennte Teilbereiche I, II, III, IV [ABSCHNITT 7] einer momentanen Linksschwingung oder Rechtsschwingung gegen die verti-According to the invention, the measuring range of the field strength effect and guiding range of the amount of substance can be divided into four characteristic, physically and metrologically distinct separate sub-ranges I, II, III, IV [SECTION 7] of a momentary left-hand swing or right-hand swing against the vertical
1 kale mittlere Gleichgewichtslage des Führungsköφers der Wäge- bzw. Meßbehälter eingeteilt. Dadurch ist ein räumlicher oberer Führbereich des MBT-Behälters zur Messung der Größe der trägen Masse vorhanden, und ein unterer Führbereich des MBS-Behälters zur Messung der Größe der schweren Masse. Die Wirkung von träger Masse im oberen Meßbehälter ist in FIGUR 9 veranschaulicht. Die dazugehörigen Tabellen erläutern diese Wirkung durch horizontale Feldstärkekomponenten der Erdrotation noch1 kale middle equilibrium position of the guide body of the weighing or measuring container divided. As a result, there is a spatial upper guide area of the MBT container for measuring the size of the inertial mass, and a lower guide area of the MBS container for measuring the size of the heavy mass. The effect of inert mass in the upper measuring container is illustrated in FIGURE 9. The associated tables explain this effect using horizontal field strength components of the earth's rotation
20 zusätzlich anhand von äquivalenten Kraftwirkungen. Auf deren technische Nutzung verzichtet das erfindungsgemäße Verfahren, weil die direkte Messung dieser Größen viel schwieriger, und viel weniger sicher reproduzierbar ist, als die der Größen, die mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens zu erhatten sind. Die volle Wirkung der trägen Masse durch die Zulage der Stoffmenge in den MBT-Behälter in der Lotrichtung oberhalb der Hauptdrehachse 0' - FIGUR 2, FIGUR 4 - kommt dabei physikalisch von selbst20 additionally based on equivalent force effects. The method according to the invention dispenses with its technical use because the direct measurement of these variables is much more difficult and much less reliably reproducible than that of the variables that can be obtained by means of the method according to the invention. The full effect of the inert mass through the addition of the amount of substance in the MBT container in the perpendicular direction above the main axis of rotation 0 ' - FIGURE 2, FIGURE 4 - comes physically by itself
2 zustande. Entscheidend dafür ist, daß in dieser Position die gesamte Stoffmenge im instabilen Zustand des Gleichgewichtes des Gewichtes der Stoffmenge im MBT-Meßbehälter auf den Führungsköφer zugelegt ist Da die Gravitationsbeschleunigung in fast gleicher Richtung -jedoch um die Lotabweichung getrennt- auf die oben zugelegte Stoffmenge wirkt, wird deren starke Wirkung durch den dazwischen ste-' henden Führungsköφer auf die Lagerachse übertragen. Dadurch ist diese Wirkung kompensiert. Darum so kommt bei dieser Positionierung die in horizontaler Richtung konstant wirkende kleinere Feldstärke der Erdrotation der Stoffmenge - unabhängig von der horizontalen Komponente der Erdgravitationsfeldstärke - auf die Stoffmenge voll zur Wirkung. Das heißt, dadurch ist die Größe der trägen Masse zu erfahren. Dabei spielt natürlich eine Rolle, daß die Kraftquelle des Erdrotaϋonsfeldes sich in der Mitte der Standebene der Waage befindet, das heißt, in der Mitte des täglichen Umlaufkreises um die Erdrotationsachse.2 established. It is crucial that in this position the total amount of material in the unstable state of equilibrium of the weight of the amount of material in the MBT measuring container is added to the guide body, since the acceleration of gravity acts in almost the same direction - but separated by the solder deviation - on the amount of material added above. their strong effect is transferred to the bearing axis by the guide body in between. This compensates for this effect. That is why, with this positioning, the smaller field strength of the earth's rotation of the quantity of matter, which acts in a horizontal direction, has full effect on the amount of substance - regardless of the horizontal component of the earth's gravitational field strength. This means that the size of the inertial mass can be found out. It of course plays a role that the power source of the earth rotation field is in the middle of the level of the balance, that is, in the middle of the daily orbit around the earth rotation axis.
35 Auf diese Weise wirkt das Erdrotationsfeld durch seine Feldstärke scharf getrennt vom Erdgravitationsfeld: Denn dessen Kraftquelle liegt in der Erdkörpermitte. Dadurch wirkt es in anderer Richtung. Mit der Vertauschung der Stoffmenge in den unteren MBS-Behälter ändert sich also nicht nur einfach die Lage im Raum, sondern auch der Zustand des Gleichgewichtes des Gewichtes. In dieser Position erhält sich die Stoffmenge in der Lotrichtung jetzt unterhalb der Unterstützungsstelle ihres Gewichtes im Erd-35 In this way, the earth's rotation field acts sharply separated from the earth's gravitational field due to its field strength: Because its source of force lies in the center of the earth's body. It works in a different direction. With the exchange of the amount of substance in the lower MBS container, not only does the position in the room change, but also the state of the balance of the weight. In this position, the amount of material in the perpendicular direction is now below the support point of its weight in the earth
4° Schwerefeld im stabilen Gleichgewicht. Sie pendelt in dieser Lage im statisch stabilen Zustand zwischen Lotrichtung der Fallbewegung der Gewichtsmasse und Anziehungsrichtung des Erdgravitationszentrums der schweren Masse zwischen Stellen der Ruhe im Gravitationsfeld um die Lotrichtung hin und her. Daher kommt auf unterem Wägeniveau die horizontale Komponente der Feldstärke des Erdgravitationsfeldes voll zur Wirkung, das heißt, dadurch ist die Wirkung der schweren Masse zu erfahren. 5 Da in beiden Meßbereichen, auf beiden Wägeniveaus, die Wirkung der Feldstärke des Erdschwerefeldes durch die in horizontaler Richtung verschwindende Fallbeschleunigung durch die Gewichtsmasse nicht zu erfahren ist, was vermittels der stabil stehenden Hauptsymmetrieachse der Führungsschwingung in der Lotrichtung durch die Lotstellung der MBT-Wägeschale im oberen Führungsbereich und die Lotstellung der MBS-Wägeschale im unteren Führungsbereich - FIGUR 1 - technisch erreicht worden ist, ist die Masse der Stoffmenge in beiden Meßbereichen auf diese Art und Weise scharf getrennt von der Gewichtsmasse der Stoffmenge im Schwerefeld physikalisch darzustellen und zu messen. Damit ist dieser Teil der erfindungsgemäß zu lösenden technischen Aufgabenstellung gelöst worden. Wer! im oberen Meßbereich auf höherem Wägeniveau die Wirkung der Feldstärke des Erdrotations-
1 fθldes durch träge Masse der auf den Führungskörper auf den MBT-Behälter zugelegten Stoffmenge wirkt, im Gegensatz dazu aber im unteren Meßbereich auf tieferem Wägeniveau die Wirkung der Feldstärke des Erdgravitationsfeldes durch schwere Masse der auf den Führungsköφer in den MBS-Behäl- ter zugelegten Stoffmenge wirkt, darum ist die Masse der Stoffmenge in beiden Meßbereichen scharf getrennt durch schwere Masse oder träge Masse darzustellen und zu messen. Damit ist auch der zweite 4 ° gravity field in stable equilibrium. In this position, in a statically stable state, it oscillates between the plumb direction of the falling movement of the weight mass and the direction of gravity of the gravitational center of gravity between places of rest in the gravitational field around the plumb direction. Therefore, the horizontal component of the field strength of the earth's gravitational field comes into full effect at the lower weighing level, which means that the effect of the heavy mass can be experienced. 5 Since the effect of the field strength of the earth's gravitational field due to the acceleration of gravity disappearing in the horizontal direction cannot be experienced in both measuring ranges, on both weighing levels, which is due to the stable main axis of symmetry of the guide vibration in the perpendicular direction due to the vertical position of the MBT weighing pan in If the upper guide area and the vertical position of the MBS weighing pan in the lower guide area - FIGURE 1 - have been technically achieved, the mass of the amount of material in both measuring areas can be physically displayed and measured in this way, separately from the weight of the amount of material in the gravitational field. This part of the technical problem to be solved according to the invention has thus been solved. Who! the effect of the field strength of the earth's 1 fθldes due to the inert mass of the amount of substance added to the guide body on the MBT container, in contrast, however, in the lower measuring range at a lower weighing level the effect of the field strength of the earth's gravitational field is due to the heavy mass of the amount of substance added to the guide body in the MBS container acts, therefore the mass of the amount of substance in both measuring ranges must be shown and measured sharply separated by heavy mass or inert mass. This is also the second
' 5 Teil der erfindungsgemäß zu lösenden technischen Aufgabenstellung - die Trennung von schwerer Masse und träger Masse - technisch gelöst worden.5 Part of the technical problem to be solved according to the invention - the separation of heavy mass and inert mass - has been technically solved.
Daß keine Masse verschwindet, sondern sich erhält, unabhängig von der Form, worin sie physikalisch erscheint, ob als relativ ruhende Gewichtsmasse im Erdschwerefeld, als relativ ruhende träge Masse im Erdrotationsfeld, oder als relativ ruhende schwere Masse im Erdgravitationsfeld, ist physikalisch da-That no mass disappears, but remains, regardless of the form in which it appears physically, whether as a relatively static mass in the earth's gravitational field, as a relatively inert inert mass in the earth's rotation field, or as a relatively static heavy mass in the earth's gravitational field.
10 durch zu erfahren, daß die Summe der Meßgrößen der durch dieses technische Verfahren vermittels dieser technischen Anordnung von der Gewichtsmasse physikalisch unabhängig gemessenen Massen summiert die gleiche Größe von Masse ergibt, die mittels des bekannten Verfahrens der Wägung der Gewichtsmasse mit der bekannten Anordnung der Gewichtswaage durch eine physikalisch sicher bestimmte Größe der Masse zu erfahren ist: ms +mτ = mG 10 to find out that the sum of the measured quantities of the masses measured physically independently of the weight by this technical method by means of this technical arrangement gives the same size of mass by means of the known method of weighing the mass with the known arrangement of the weight scale a physically certain quantity of mass can be experienced: m s + m τ = m G
15 Daß die mittels des elastischen Drehachsensystems erhaltene Torsionsbeschleunigung im Gegensatz und Unterschied zu neutralen Feldstärken eine mechanische Beschleunigung ist, die unspezifisch nicht auf eine bestimmte Art von Masse wirkt, leuchtet dabei von selbst ein. Sie wirkt auf Gewichtsmasse, schwere Masse, und träge Masse praktisch uπunterscheidbar. Dadurch bleibt eine feste Größe der horizontalen Führbeschleunigung des Führungsköφers erhalten,15 It is self-evident that the torsional acceleration obtained by means of the elastic rotary axis system, in contrast to and in contrast to neutral field strengths, is a mechanical acceleration that does not act unspecifically on a certain type of mass. It acts on weight mass, heavy mass, and inert mass practically indistinguishable. This maintains a fixed size of the horizontal guide acceleration of the guide body,
20 und eine feste Größe der Kompensationsbeschleunigung der trägen Masse der Stoffmenge oder der schweren Masse der Stoffmenge, je nachdem, ob die Stoffmenge im oberen Bereich oberhalb der Drehstelle des Gewichtes des Führungskörpers dauernd in einem instabilen Gleichgewichtszustand schwingt, oder ob sie im unteren Bereich unterhalb der Aufhängung des Gewichtes des Führungskörpers im stabilen Gleichgewichtszustand schwingt. (Bekanntlich gelten im oberen Bereich die Bewegungsgleichungen des20 and a fixed quantity of the acceleration of compensation of the inert mass of the quantity of substance or the heavy mass of the quantity of substance, depending on whether the quantity of substance continuously oscillates in an unstable equilibrium state in the upper region above the pivot point of the weight of the guide body, or whether it is in the lower region below the Suspension of the weight of the guide body swings in a stable state of equilibrium. (As is well known, the equations of motion of the
25 Schwerependels nicht. Sie beschreiben diesbezüglich physikalisch unbestimmte Größen.) Zum Ausgleich der Kräfte, und damit zum Stillstand der Führungsbewegung, kommt es wegen der vorerwähnten physikalischen prinzipiellen Ungleichheit der Wirkung der neutralen Feldstärken durch verschiedene Arten von Masse durch die mechanische Kompensationsbeschleunigung nie. Dadurch bleibt die Antriebsenergie erhalten.25 heavy pendulums not. In this regard, they describe physically indefinite quantities.) The forces are never balanced, and the guide movement comes to a standstill, because of the aforementioned physical inequality in principle of the effect of the neutral field strengths due to different types of mass due to the mechanical acceleration of compensation. This keeps the drive energy.
30 Dadurch ist in jedem der vier Meßbereichsquadranten I, II, III, IV eine andere mittlere Größe der konstanten Wirkung der Wechselwirkung der Feldstärken und der Massen physikalisch zu erfahren. Durch die Art der Wechselwirkung sowie durch die Art des Gleichgewichtszustandes des Gewichtes ist die Art der in einem Führungsbereich einer periodischen Links-Rechts-Übergangsbewegung wirkenden Masse zu bestimmen.30 This means that in each of the four measuring range quadrants I, II, III, IV a different mean quantity of the constant effect of the interaction of the field strengths and the masses can be physically experienced. The nature of the interaction and the nature of the state of equilibrium of the weight determine the type of mass acting in a guiding area of a periodic left-right transition movement.
35 Dadurch ist zwischen schwerer Masse und träger Masse physikalisch zu trennen. Durch die ungleich bleibende mittlere konstante Größe der Wirkung der neutralen Wechselwirkung in den getrennten Meßbereichen, die durch die verschiedenen Arten der Feldstärken und die verschiedenen Arten der Masse erhalten bleibt, ist letztlich die Größe der schweren Masse und der trägen Masse unabhängig von der Gewichtsmasse zu messen.35 This means that a physical separation must be made between heavy mass and inert mass. Due to the non-constant mean constant size of the effect of the neutral interaction in the separate measuring ranges, which is retained by the different types of field strengths and the different types of mass, the size of the heavy mass and the inert mass can ultimately be measured independently of the weight mass ,
40 Auf diese Art und Weise ist die erfindungsgemäß gestellte Aufgabe der Trennung der schweren Masse und der trägen Masse, und der Wägung der Größe von schwerer Ruhmasse und von träger Ruhmasse für wägbare chemische Stoffes und physikalische Köφer technisch gelöst.40 In this way, the object of the invention of separating the heavy mass and the inert mass, and weighing the size of the heavy resting mass and the inert resting mass for weighable chemical substance and physical body is technically solved.
4. Beschreibung des erfindungsgemäßen technischen Verfahrens zur 45 Messung der Wägung der Größe von schwerer Masse und träger Masse4. Description of the technical process of the invention for 45 measurement of weighing the size of gravitational mass and inertial mass
Ein Schwerpendel, das durch nichts weiter als die Gewichtmasse mG seines Eigengewichtes im Schwerefeld unter der Wirkung der mittleren konstanten Größe ^ der resultierenden Feldstärke (1) des Erdschwerefeldes mit konstanter Eigenschwingungsdauer Tα um die Lotrichtung schwingt, und ein reibungsfrei und ungedämpft stationär schwingender Torsionsschwinger, der durch ein konstantes axiales Massen- träghe tsmoment J seines Eigengewichtes um eine im Raum fest stehende elastische Hauptdrehachse 0' von konstantem Rückstellmoment und Kompensationsmoment D gegen die schwache Wirkung kleiner Drehmomente horizontaler Feldstärkekomponenten des Erdrotationsfeldes durch träge Masse und
des Erdgravitationsfeldes durch schwere Masse in konstanter Eigenschwingungsdauer J} sich in stabiler Eigenschwingung erhält, sind in bekannter Weise durch unabhängige Größen ihrer Eigenschwingungsdauer zu messen von:A pendulum of gravity, which oscillates through nothing else than the weight mass m G of its own weight in the gravitational field under the effect of the mean constant size ^ the resulting field strength (1) of the earth's gravitational field with constant natural oscillation period T α , and a torsion oscillator that vibrates steadily and without damping which, due to a constant axial mass moment of inertia J of its own weight around an elastic main axis of rotation 0 'fixed in space, of constant restoring moment and compensation moment D against the weak effect of small torques of horizontal field strength components of the earth rotation field due to inertial mass and of the earth's gravitational field due to heavy mass in a constant natural oscillation period J } which is kept in a stable natural oscillation are to be measured in a known manner by independent quantities of their natural oscillation period from:
Weil die erfindungsgemäße technische Anordnung die starke Wirkung des Schwerefeldes in der vorstehend beschriebenen Weise durch die Gewichtsmasse physikalisch weggeschafft, sind die Meßgrößen zur direkten Messung der Größe der schweren Masse und der Größe der trägen Masse durch eine äquivalente Größe der Gewichtsmasse durch ein technisches Verfahren zu messen. Dessen Meßgrößen bestimmen sich dadurch physikalisch prinzipiell unabhängig von den Zeit- und Längengrößen, die durch Bewegungen im Schwerefeld zu erfahren und zu messen sind. Das erfindungsgemäße technische Verfahren nutzt darum zur Lösung der technischen Aufgabe der Messung der Größe der trägen Masse und der Größe der schweren Masse die Eigenschwingungen, die mittels eines Torsionsschwingers unabhängig vom Schwerefeld darzustellen und zu erhalten sind. Die erfindungsgemäße technische Lösung besteht darin, die an sich bekannten Eigenschaften eines Torsionsschwingers mit der im Vorstehenden beschriebenen technischen Anordnung zu einer technischen Lösung zu kombinieren, so daß die gestellte meßtechnische Aufgabe dadurch zu lösen ist. Diese technische Lösung wird nachfolgend beschrieben.Because the technical arrangement according to the invention physically removed the strong effect of the gravitational field in the manner described above by the weight, the measured variables for direct measurement of the size of the heavy mass and the size of the inert mass are to be measured by an equivalent size of the weight by a technical method , In principle, its measured variables are determined physically independently of the time and length variables that can be experienced and measured by movements in the gravitational field. The technical method according to the invention therefore uses the natural vibrations to solve the technical task of measuring the size of the inertial mass and the size of the heavy mass, which vibrations are to be represented and obtained independently of the gravitational field. The technical solution according to the invention consists in combining the properties of a torsion vibrator known per se with the technical arrangement described above to form a technical solution, so that the measurement-related task is thereby solved. This technical solution is described below.
Weil es in erster Linie auf die Meßgrößen ankommt, die mittels dieses Verfahrens zu erhalten sind, und die technische Charakteristik des Verfahrens sich in den Meßgrößen in zusammengefaßter Weise er- gibt, ist die Beschreibung des Verfahrens durch die Herieituπg der Meßwertgleichungen zu geben, wodurch die Größe der trägen Masse und der schweren Masse zu messen ist.Because it is primarily the measured variables that are to be obtained by means of this method, and the technical characteristics of the method resulting in the measured variables in a summarized manner, the description of the method is to be given by the equation of the measured value equations, whereby the Size of the inertial mass and the heavy mass is to be measured.
Die Größe der trägen Masse einer chemischen Stoffmenge und eines physikalischen Köφers ist erfindungsgemäß dadurch zu messen, daß die Stoffmenge oder das Wägestück in den oberen MBT- Wägebehälter eingelegt wird. Im ersten Meßgang ist dann die Größe der trägen Masse zu messen. Die Größe der schweren Masse der gleichen Menge des gleichen chemischen Stoffes, bzw. des gleichen physikalischen Köφers ist erfindungsgemäß dadurch zu messen, daß die Stoffmenge oder das Wägestück anschließend in den unteren MBT-Wägebehälter vertauscht, und dort neu eingelegt wird. Im zweiten Meßgang ist die Größe der schweren Masse zu messen. Der physikalische Zusammenhang der Meßgrößen ist mathematisch streng wie folgt zu beschreiben: Im unbelasteten Zustand des Torsionsschwingers ist eine konstante Periodendauer T0 der Eigenschwingung zu messen. Wie groß diese ist, ist herstellungstechnisch festgelegt durch die Bauweise des Drehachsensystems und des Führungskörpers. FIGUR 5 gibt ein Beispiel dafür, wie die Größe J_ des axialen Massenträgheitsmomentes in bezug der Hauptdrehachse konstruktiv festgelegt ist. FIGUR 2 gibt ein Beispiel für die Herstellung der raumfesten Lage der reibungsfreien Hauptdrehachse vermittels des Drehachsensystems des erfindungsgemäßen Mehrwellentorsionsgetriebes.The size of the inert mass of a chemical substance quantity and a physical body is to be measured according to the invention in that the substance quantity or the weighing piece is placed in the upper MBT weighing container. The size of the inertial mass is then measured in the first measuring cycle. The size of the heavy mass of the same amount of the same chemical substance or of the same physical body is to be measured according to the invention in that the quantity of substance or the weighing piece is subsequently exchanged in the lower MBT weighing container and reinserted there. The size of the heavy mass must be measured in the second measuring cycle. The physical relationship between the measured variables can be described strictly mathematically as follows: In the unloaded state of the torsional vibrator, a constant period T 0 of the natural vibration must be measured. How big this is, is determined in terms of manufacturing technology by the design of the rotary axis system and the guide body. FIGURE 5 gives an example of how the size J_ of the axial mass moment of inertia is structurally defined with respect to the main axis of rotation. FIGURE 2 gives an example for the production of the fixed position of the frictionless main axis of rotation by means of the axis of rotation system of the multi-shaft torsion gear according to the invention.
Auf diese Art und Weise ist durch die Herstellungsweise des Torsionsgetriebes, das Material der elastischen Festkörper, die Herstellung der Stabilhaltung des Drehachsensystems, und die Anordnung der Baukörper des Führungsköφers die Größe D0 des Kompensationsmomentes des Drehachsensystems technisch festgelegt. - Im belasteten Zustand mit einer Stoffprobe im oberen Meßbehälter ist ein neues Massenträgheitsmoment Jτ infolge der oben zugelegten Gewichtsmasse der Stoffprobe zu bestimmen. Es ist die neue Periodendauer Tτ der Schwingung zwischen den Ruhestellen der Stoffmenge und den Wendestellen der Schwingung im oberen Führbereich, und der Einlegeabstand rτ zwischen dem über der Drehachse instabil schwingenden Schweφunkt der Stoffmenge von der Drehachse zu messen. Im belasteten Zustand mit einer Stoffprobe im unteren Meßbehälter ist ein neues Massenträgheitsmoment Js infolge der unten eingelegten Gewichtsmasse der Stoffprobe zu bestimmen, eine neue Periodendauer Ts der Schwingung zwischen den Ruhestellen der Stoffmenge und den Wendestellen der Schwingung im unteren Meßbereich zu messen, und der Einlegeabstand rs zwischen dem unter der Drehachse stabil schwingenden Schweφunkt der Stoffmenge von der Drehachse zu bestimmen.In this way, the size D 0 of the compensation torque of the rotary axis system is technically determined by the manner of manufacture of the torsion gear, the material of the elastic solid body, the manufacture of the stable holding of the rotary axis system, and the arrangement of the structural bodies of the guide body. - In the loaded state with a fabric sample in the upper measuring container, a new moment of inertia J τ is to be determined as a result of the weight mass of the fabric sample added above. It is the new period T τ of the oscillation between the resting points of the amount of material and the turning points of the vibration in the upper guide area, and the insertion distance r τ between the unstably oscillating center of the amount of substance from the axis of rotation to measure. In the loaded state with a substance sample in the lower measuring container, a new moment of inertia J s is to be determined as a result of the weight mass of the substance sample inserted below, a new period T s of the vibration between the resting points of the quantity of substance and the turning points of the vibration in the lower measuring range is to be measured, and the To determine the insertion distance r s between the center of gravity of the amount of substance from the axis of rotation, which oscillates stably under the axis of rotation.
Die vorstehend genannten Meßgrößen sind die Größen, die physikalisch gebraucht werden, um die Größe der ruhenden schweren Masse einer Stoffmenge und eines Körpers durch die mittlere konstante Wirkung horizontaler Komponenten der Gravitationsfeldstärke der allgemeinen Massenanziehung schwe-
1 rer Masse auf eine im stabilen Zustand des Gleichgewichtes ihres Gewichtes im Schwerefeld schwingende Stoffmenge mittels der nachstehenden Meßwertgleichung für die Größe der schweren Masse zu messenThe above-mentioned measurands are the quantities that are physically used to make the size of the resting heavy mass of a quantity of matter and a body by the mean constant effect of horizontal components of the gravitational field strength of the general mass attraction. 1 mass to be measured for a quantity of substance oscillating in a stable state of equilibrium of its weight in the gravitational field using the following equation of measurement for the size of the heavy mass
**"2 fc (6)** " 2 fc (6)
Die Größe der ruhenden trägen Masse der gleichen Stoffmenge des gleichen Körpers mißt sich durch die konstante Wirkung horizontaler Komponenten der Rotationsfeldstärke der allgemeinen Massenrotation träger Masse auf das im instabilen Zustand des Gleichgewichtes des Gewichtes im Schwerefeld schwingende Gewicht der Stoffmenge durch eine formgteiche Meßwertgleichung durch in gleicher Weise be- 1 o stimmte Größen, die in bezug auf ein getrenntes räumliches Niveau physikalisch unabhängig gemessen worden sind mr =2— '"— • (7)The size of the resting inert mass of the same amount of substance of the same body is measured by the constant effect of horizontal components of the rotational field strength of the general mass rotation of inert mass on the weight of the substance quantity vibrating in the unstable state of equilibrium of the weight in the gravitational field by a shapely measured value equation in the same way certain quantities that have been measured physically independently with respect to a separate spatial level m r = 2 - '"- • (7)
15 Durch vorstehend beschriebenes Verfahren wird erreicht, daß im Unterschied zur Gewichtswaage die Messung der Masse durchzuführen ist, ohne dazu die Messung einer Kraft durchzuführen. Statt dessen wird eine physikalische Wirkung in der Einheit der Masse gemessen. 15 By the method described above it is achieved that, in contrast to the weight scale, the measurement of the mass can be carried out without the measurement of a force. Instead, a physical effect is measured in the unit of mass.
Damit wird erreicht, daß die Größe der Ruhmasse einer schweren Masse, die durch das Kraftfeld der allgemeinen Massenanziehung wirkt, und die Größe der Ruhmasse einer trägen Masse, die durch dasThis ensures that the size of the rest mass of a heavy mass, which acts through the force field of the general mass attraction, and the size of the rest mass of an inert mass, which by the
2QKraftfeld der allgemeinen Massenrotation wirkt, und die Größe der Gewichtsmasse einer fallenden Masse, die durch das Kraftfeld der allgemeinen Massβnschwere wirkt, physikalisch einheitlich durch gleichwertige Größen der Wirkung zu erfahren und durch ununterscheidbare äquivalente Einheiten einer Normalmasse zu messen sind. Abschließend zur Charakterisierung der Wirkungsweise und Funktionsweise der erfindungsgemäßen 2Q force field of the general mass rotation acts, and the size of the weight mass of a falling mass, which acts through the force field of the general mass gravity, can be experienced physically uniformly by equivalent magnitudes of the effect and measured by indistinguishable equivalent units of a normal mass. Finally, to characterize the mode of operation and mode of operation of the invention
25 technischen Anordnung und des erfindungsgemäßen technischen Verfahrens ist der Zusammenhang der zur Durchführung des Verfahrens bequem zu nutzenden Meßwertgleichungen mit bekannten Erfahrungsgrößen zu beschreiben: 25 technical arrangement and the technical method according to the invention, the relationship of the measured value equations which are easy to use for carrying out the method with known empirical variables is to be described:
Die Halbschwingungsdauer T zwischen den Wendestellen einer Drehschwingung eines Torsionsschwingers von festem Direktionsmoment D eines elastischen Drehachsensystems und festem axialemThe half-oscillation period T between the turning points of a torsional oscillation of a torsional oscillator of a fixed directional torque D of an elastic rotating axis system and a fixed axial one
„-Trägheitsmoment ./ergibt sich aus der Lösung der Bewegungsgleichung für einen im Schwerefeld um die Achse schwingenden Schweφunkt: T = « — Das Massenträgheitsmoment als Funktion der Schwin-"-Inertia ./ results from the solution of the equation of motion for a center of gravity swinging in the gravitational field: T =" - the mass moment of inertia as a function of the
D i gungsdauer dargestellt J = —T ergibt differenziert die Differentialgleichung der Änderung der Größen 35 π D i tion duration shown J = —T differentially results in the differential equation of the change in quantities 35 π
V „ D ~ im Schwerefeld: ~-2~~ϊr Eine beliebig kleine träge Masse, die in einem Rotationsfeld in festemV „ D ~ in the gravitational field: ~ - 2 ~ ~ ϊ r An arbitrarily small inertial mass, which is fixed in a rotating field
Abstand r um eine Drehachse dreht, ist durch ein infinitesimales Massenträgheitselement zu beschrei-Distance r rotates about an axis of rotation, is to be described by an infinitesimal inertia element
40ben: d/ = d/»r2. Die Materialkonstante des Drehachsensystems ist zu eliminieren durch Gleichsetzung 40 ben: d / = d / »r 2 . The material constant of the rotary axis system is to be eliminated by equation
J D AT 1 dJJ D AT 1 dJ
~ _t ~ ~ 2 , was eine neue Form der Differentialgleichung ergibt: — = Diese ist umzuformen~ _ t ~ ~ 2 , which gives a new form of the differential equation: - = This has to be transformed
T % T 2 JT% T 2 y
1 r2 &T dw= — , wobei sich durch die Integration neue unbekannte physikalische Größen bestimmen:1 r 2 & T dw = -, whereby new unknown physical quantities are determined by the integration:
45 2 / 7- Die allgemeine Lösung für diese in ihrer Art zunächst noch physikalisch prinzipiell
unbestimmten Größen der Masse und der Zeitdauer der Erhaltung der Masse in einem unbestimmten l r2 45 2 / 7- The general solution for this is still physically in principle indefinite quantities of mass and the length of time the mass is preserved in an indefinite lr 2
Zustand lautet: m = lnF + C Die Integrationskonstante ist durch den Logarithmus einer zeitlichenState is: m = lnF + C Due to the logarithm, the integration constant is a temporal one
2 J2 years
Zustandsgröße C = - In 71 zu bestimmen, womit sich eine bestimmte Lösung für zunächst noch unbestimmte
J TState variable C = - To determine in 71, with which a certain solution for initially still undetermined JT
Gleichgewichtszustände von unbestimmten Arten von Massen von folgender Form ergibt: m = 2— In —Equilibrium states of indefinite types of masses of the following form are: m = 2— In -
Die dadurch physikalisch erfaßten Arten von Masse sind in bezug auf das erfindungsgemäße technische Verfahren physikalisch ganz allgemeingültig durch die mittels der Trennwaage getrennt gewägte träge Masse und schwere Masse einer bestimmten Menge eines chemischen Stoffes und eines physikalischen Körpers physikalisch zu deuten, wie sie durch unabhängige Gleichgewichtszustände physikalisch zu unterscheiden, und mittels eines Torsionsschwingers durch stabilen Gleichgewichtszustand und instabilen Gleichgewichtszustand darstellen sind. Mittels des technischen Verfahrens der Vertauschuπg der zu wägenden Stoffe und Köφer zwischen oberem Meßbehälter und unterem Meßbehälter sind da- 0 durch durch physikalisch sicher bestimmte Größen der schweren Masse (6) und derträgen Masse (7) zu erhalten, die mathematisch im Prinzip beliebig genau zu beschreiben sind.The types of mass that are physically determined in this way are to be interpreted physically in general with regard to the technical method according to the invention by the inertial mass and heavy mass of a certain quantity of a chemical substance and a physical body, which are weighed separately by means of the separating balance, as physically by independent equilibrium states to be distinguished and represented by means of a torsion vibrator through stable equilibrium and unstable equilibrium. By means of the technical process of the Vertauschuπg the substances to be weighed and Köφer between the upper and lower measuring vessel measuring container are DA to obtain by 0 through physically secure certain sizes of the heavy mass (6) and derträgen mass (7), which, in principle, any mathematical strictly to are described.
5. Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen technischen Lösung5. Embodiment of the technical solution according to the invention
5.1 Ausführung der erfindungsgemäßen technischen Anordnung mittels einer sVertikaltorsionswage und asymmetrischen Vertikalbalkenwaage5.1 version of the technical arrangement by means of a s Vertikaltorsionswage and asymmetrical vertical beam balance inventive
Die nachfolgend beschriebene technische Vorzugslösung für die Durchführung des erfindungsgemäßen technischen Verfahrens der Trennung von schwerer Masse und träger Masse chemischer Stoffe und physikalischer Köφer durch die technische Nutzung der stabilen Wirkung der neutralen Wechselwirkung 0 unabhängiger neutraler Feldern der allgemeinen Gravitation schwerer Masse und der allgemeinen Rotation träger Masse besteht aus einer technischen Anordnung, die kennzeichenderweise eine technische Anordnung ist, die in der Regel aus nachfolgend genannten Bestandteile hergestellt ist; ausThe technical preferred solution described below for the implementation of the technical method according to the invention of the separation of heavy mass and inert mass of chemical substances and physical bodies through the technical use of the stable effect of the neutral interaction of independent neutral fields of the general gravity of heavy mass and the general rotation of inert mass consists of a technical arrangement, which is characteristically a technical arrangement, which is usually made of the components mentioned below; out
1. einer Vertikaltorsionswaage1. a vertical torsion balance
2. einem Signalgeber, der die Führungsschwingungen des Führungsköφers der Meßbehälter für die 5 Aufnahme der zu wägenden Stoffmengen bzw. Körper in Signalschwingungen, vorzugsweise elektromagnetische Wellen und Lichtwellen, umwandelt, hergestellt z.B. mittels eines am Führungskörper befestigten Laserstrahlers, und aus einem Signallenkgerät zum Signalempfänger, hergestellt z. B. mittels eines Spiegelsystems für die Umlenkung des Laserstrahls2. a signal transmitter, which converts the guide vibrations of the guide body of the measuring container for receiving the quantities of matter or body to be weighed into signal vibrations, preferably electromagnetic waves and light waves, manufactured e.g. by means of a laser radiator attached to the guide body, and made from a signal steering device for the signal receiver, for. B. by means of a mirror system for the deflection of the laser beam
3. einem Signalempfänger und Signalwandler bzw. Signalstromwandler, der die Signalschwingung auf- 0 fängt und in meßtechnisch für die Verarbeitung bequem zu verstärkende Meßströme umwandelt hergestellt z. B. aus einem Fototransistor, der die Laserschwingung auffängt, und der die Lichtenergie beim Auftreffen des Signals in eine Fotospannungs-Signalkurve bzw. Fotostrom-Kurve umwandelt; diese ist in an sich bekannter Weise zu verstärken, und bequem weiterzuverarbeiten3. a signal receiver and signal converter or signal current converter, which captures the signal oscillation and converts it into measuring currents that are easy to amplify for processing. B. from a phototransistor, which absorbs the laser oscillation, and which converts the light energy when the signal strikes into a photo voltage signal curve or photocurrent curve; this is to be strengthened in a manner known per se, and is easy to process further
4. einem Verstärkersystem für die Signalströme sowie einem Meßwertspeicher- und Datenverarbeitungs- 5 system von an sich bekannter Art, letzteres dient zum Ablegen von Zwischenwertgrößen, die intern für die Berechnung der Meßgrößen gemäß den vorstehend beschriebenen Bestimmungsgleichungen (6) und (7) als bevorzugte Meßwertgleichungen für die Ermittlung der Größe ms der schweren Masse und der Größe m1 der trägen Masse gebraucht werden; das Verstärkersystem ist in an sich bekannter Weise hergestellt mit mikroelektronischen Schaltkreisen für die Signalstromverstärkung des Fotostromes des 0 Signalempfängers, sowie mit Speicherbausteinen und Mikroprozessoren zur Meßwertspeicherung und für die Datenverarbeitung und die Ausgabe der Meßwerte in lesbarer Form4. an amplifier system for the signal currents and a measured value storage and data processing system of 5 known per se, the latter being used for storing intermediate values, which are preferred internally for the calculation of the measured variables according to the above-described determination equations (6) and (7) Measured value equations are used to determine the size m s of the heavy mass and the size m 1 of the inertial mass; the amplifier system is manufactured in a manner known per se with microelectronic circuits for amplifying the signal current of the photocurrent of the signal receiver, and with memory modules and microprocessors for storing measured values and for data processing and the output of the measured values in legible form
5. einer Anzeigevorrichtung für die vermittels der Signalströme erhaltenen Meßgrößen der Wirkung der Stoffmenge auf die horizontale Führbewegung des lotrecht eingestellten Führungsköφer im MBS-Meßbehälter durch schwere Masse und im MBT-Meßbehälter durch träge Masse; hergestellt z.B. mittels 5 einer elektronischen Quarzstoppuhr mit einem digitalem Anzeigedisplay von bis 1/1000 s für elektronische Zwischenstopps der Zeitdauer jeder einzelnen, jeder zweiten,... Führschwingung, oder nur der Gesamtdauer aller direkt gezählten Führschwingungen, z.B. von 100 Führschwingungen; zu diesem Zweck wird in bekannter Weise mit einem elektromechanischen Anfangsstopper und Endstopper die insgesamt verflossene Zeitdauer nach einer bestimmten Anzahl von n Führschwingungen gestoppt, die Zeitsumme aller 7"s -Zeitwerte im unteren Führbereich lll.IV bei belastetem MBS-Meßbehälter wird dadurch gemessen; nach der Vertauschung der Meßprobe in den oberen Führbereich l,ll in den MBT- Meßbehälter wird die gleiche Zeitmessung erneut durchgeführt, dadurch wird die Zeitsumme aller rτ - Werte im oberen Führbereich l,ll bei belastetem MBT-Meßbehälter gemessen; anschließend erfolgt
die Bestimmung der Größe der Masse, die in horizontaler Richtung der Führschwingungen durch ihr Beharrungsvermögen in den Ruhestellen in den verschiedenen Zuständen gewirkt hat; das ist einfachsten- falls schon manuell durchzuführen, bequemer und genauer ist jedoch eine anschließende automatische Berechnung mit direkter Anzeige der Größen der Wirkung, wobei vermittels im Speicher abgelegter Zeitwerte, mittels Druckervorrichtung zum Ausdrucken der Meßgrößen, statt visueller Ablesung von ei- nem Display, usw. in bekannter Art und Weise die Anzeigevorrichtung entsprechend dem Stand der Technik gestaltet wird und hergestellt ist.5. a display device for the measured quantities obtained by means of the signal currents of the effect of the quantity of substance on the horizontal guiding movement of the perpendicularly set guide body in the MBS measuring container due to heavy mass and in the MBT measuring container due to inert mass; produced eg by means of 5 an electronic quartz stopwatch with a digital display of up to 1/1000 s for electronic intermediate stops of the duration of each individual, every second, ... lead vibration, or only the total duration of all directly counted lead vibrations, e.g. of 100 lead vibrations; For this purpose, the total elapsed time after a certain number of n guide vibrations is stopped in a known manner with an electromechanical start stop and end stop, the time total of all 7 " s time values in the lower guide area III.IV with a loaded MBS measuring container is thereby measured; If the sample is exchanged in the upper guide area l, ll in the MBT measuring container, the same time measurement is carried out again, which means that the time total of all r τ values in the upper guide area l, ll is measured when the MBT measuring container is loaded; the determination of the size of the mass which has acted in the horizontal direction of the guide vibrations due to their persistence in the resting positions in the various states; In the simplest case - this can already be done manually, but more convenient and more precise is a subsequent automatic calculation with direct display of the magnitudes of the effect, by means of time values stored in the memory, by means of a printer device for printing out the measured variables, instead of visual reading from a display, etc the display device is designed and manufactured in a known manner in accordance with the prior art.
Die FIGUR 7 zeigt alle Bestandteile der Anordnung anhand eines Ausführuπgsbeispieles: Der starre Führungskörper der Vertikaltorionswaage 1 schwingt um eine mittels des Beschwerungsgewichtes BK stabil lotrecht bleibende vertikale Hauptsymmetrieebene um eine parallel zur Horizontal- ebene ausgerichtete mittlere Hauptdrehachse 0'. Die vertikale Gleichgewichtslage ist deutlich zu sehen in der Frontalansicht der FIGUR 4. Die FIGUR 1 zeigt die Hauptsymmetrieebene und die im oberen Meßbereich und im unteren Meßbereich zu messenden Größen der Wirkung der horizontalen Feldstärkekomponenten durch die verschiedenen Arten von Masse in schematischer vereinfachter Darstellung. Der Laserstrahl LS (FIGUR 5) tritt aus dem in das Hohlprofil des oberen Führungskörpergrundprofils eingebauten Laser nach oben heraus. Der Laser-Signallichtstrahl geht dann durch eine Glasplatte, die mit dem Unterbau stabil verbunden ist. Dieses ist als BAUTEIL 3 in FIGUR 6 zu sehen. Darauf ist das Signallenksystem 6 montiert. Dieses ist bei diesem Ausführungsbeispiel als schiefwinklig angeordnete Spiegelfläche hergestellt aus einem totalreflektierenden schweren Glasprisma großer Basisfläche. Er wird von hier - FIGUR 7 - zum Signalempfänger 3 umgelenkt. Dort fällt er auf die lichtempfindliche Basis des in den Signalempfänger eingebauten Fototransistors 3. Dieser erhält seine Arbeitsspannung in bekannter Weise aus der Stromversorgung eines Verstärkers per Kabelverbindung.FIGURE 7 shows all the components of the arrangement using an exemplary embodiment: the rigid guide body of the vertical torsion balance 1 swings about a vertical main plane of symmetry which remains stable perpendicular by means of the weight BK, about a central main axis of rotation 0 ' aligned parallel to the horizontal plane. The vertical equilibrium position can be clearly seen in the front view of FIGURE 4. FIGURE 1 shows the main plane of symmetry and the quantities of the effect of the horizontal field strength components to be measured in the upper measuring range and in the lower measuring range by the different types of mass in a simplified schematic representation. The laser beam LS (FIGURE 5) emerges upward from the laser built into the hollow profile of the upper guide body basic profile. The laser signal light beam then passes through a glass plate that is stably connected to the substructure. This can be seen as PART 3 in FIGURE 6. The signal steering system 6 is mounted thereon. In this exemplary embodiment, this is made as a mirror surface arranged at an oblique angle from a totally reflecting heavy glass prism with a large base surface. It is diverted from here - FIGURE 7 - to signal receiver 3. There it falls on the light-sensitive base of the phototransistor 3 built into the signal receiver. This receives its working voltage in a known manner from the power supply of an amplifier via a cable connection.
Mittels der im Moment des Durchgangs des Laserlichtsignals eintretenden Widerstandsänderung der fotoempfindlichen Basis des Fototransistors wird der elektronische Verstärker 4 im Zeittakt des Durch- angs des Lichtsignals der horizontalen Führungsschwingungen des Wägebalkens gegen die lotrechte Hauptsymmetrieachse um seine horizontale Hauptdrehachse 0' vermittels der Lichtsignale elektronisch angesteuert. Vermittels der Lichtschwingungen ist der gleichzeitige Übergang der trägen Masse der Stoffmenge im MBT-Meßbehälter und der Führschwingung des Führungskörpers in Augenblicke der Ruhe in der Zeit im oberen Meßbereich 1,11 und der koinzidente Abstand der Ruhestellen der schweren Masse der Stoffmenge im MBS-Meßbehälter von der Lotrichtung der vertikalen Schwerelinie in Beharrungsstellen im Raum im unteren Meßbereich auf einem Meßschirm hinter dem Signalempfänger - FIGUR 7 - physikalisch direkt zu sehen. Das ist das technische Mittel des Ausführungsbeispiels, womit das im PATENTANSPRUCH I gekennzeichnete technische Merkmal der mittels des erfindungsgemäßen Verfahren realisierten Gleichzeitigkeit und Koinzidenz von physikalischen Wirkungsstellen der Masse im Feld und von Meßstellen der Wirkung in Zeit und Raum technisch ausgeführt und verwirklicht worden ist. Die elektronisch verstärkten Durchlaufimpulse des Lichtsignals steuern im Weiteren einen zweiten, elektrischen Leistungsverstärker von ausreichender Leistung an, welcher zur Schaltung elektromagnetischer Relais mit Federkontakten dient. Damit bleibt die Gleichzeitigkeit und Koinzidenz von Wirkungsereignis und Meßereignis zwar nicht mehr ganz sicher gewahrt, weil die Kontakte nicht mehr ganz genau gleich- zeitig schließen. Die Toleranz ist durch an sich bekannte Maßnahmen aber im Bereich weit kleiner als eine Mikrosekunde zu halten. Damit sind befriedigende Ergebnisse zu erreichen. Auf diese Art und Weise sind das Startsignal und das Endsignal am Anfang und am Ende von Start-Lauf-Stopp-Zyklen vermittels durch die Führschwingung der Vertikalwaage elektronisch gesteuerter mechanischer Relais verläßlich zu erhalten. Nach einer hinreichenden Anzahl von Führschwingungen wird Stoppsignal gege- ben. Dadurch ist dann eπnvecferdie Zeitsumme der Tτ -Werte für « periodische Übergänge in feste Ruhestellen der trägen Masse in der Zeit während der im Verlaufe der Messung konstant erhalten bleibenden Rotationsdauer der Erde direkt gemessen worden.Oder es ist die Zeitsumme der Ts -Werte für n periodische Übergänge im Raum um die unterdessen konstant erhalten bleibende Lotrichtung des Erdschwerefeldes in feste Ruhestellen im Gravitationsfeld der Erde mit der gegebenen Zeitmeßgenauigkeit direkt gemessen worden. Das kennzeichnet das erfindungsgemäße Verfahren technisch als ein Meßverfahren, das oΛne Störung der Gleichzeitigkeit und der Koinzidenz der Beobachtung der Stellen der Wirkung durch den Beobachter funktioniert. Dieses Merkmai ist im Patenanspruch I zusammengefaßt formuliert worden. Daraufgestützt ist eine physikalisch im Prinzip beliebige genaue Messung der Wirkung von Masse durch-
1 zuführen. Das ist der Vorteil des erfindungsgemäßen technischen Verfahrens im Vergleich bekannter technischer Verfahren, die das Gleiche dadurch zu erreichen versuchen, daß die Stellen der Wirkung mikroskopisch vermessen werden. Dabei ergeben sich physikalisch prinzipiell unvermeidlich Störungen bei der Beobachtung der Wirkung, weil die Wirkung des technischen Mittels der Beobachtung, z. B. die des Lichtstrahls, dabei in erheblicher Größe mitwirkt, um so mehr, je tiefer man in kleinste Raumzeit-By means of the change in resistance of the photosensitive base of the phototransistor occurring at the moment of the passage of the laser light signal, the electronic amplifier 4 is electronically controlled by means of the light signals at the timing of the passage of the light signal of the horizontal guide vibrations of the weighing beam against the perpendicular main axis of symmetry about its horizontal main axis of rotation 0 '. By means of the light vibrations, the simultaneous transition of the inert mass of the amount of substance in the MBT measuring container and the guiding vibration of the guide body in moments of rest in time in the upper measuring range 1.11 and the coincident distance of the resting points of the heavy mass of the amount of substance in the MBS measuring container is from the vertical direction of the vertical line of gravity in steady-state points in the room in the lower measuring range on a measuring screen behind the signal receiver - FIGURE 7 - can be seen physically directly. This is the technical means of the exemplary embodiment, with which the technical feature characterized in PATENT Claim I of the simultaneity and coincidence realized by means of the method according to the invention of physical action points of mass in the field and of measuring points of action in time and space has been carried out and implemented technically. The electronically amplified continuous pulses of the light signal also control a second, electrical power amplifier of sufficient power, which is used to switch electromagnetic relays with spring contacts. This means that the simultaneity and coincidence of the impact event and the measurement event is no longer guaranteed with certainty because the contacts no longer close exactly at the same time. By means of measures known per se, the tolerance can be kept far less than a microsecond in the range. Satisfactory results can be achieved with this. In this way, the start signal and the end signal at the beginning and at the end of start-run-stop cycles can be reliably obtained by means of the guide vibration of the vertical scale of electronically controlled mechanical relays. After a sufficient number of guide vibrations, a stop signal is given. As a result, the time sum of the T τ values for «periodic transitions to fixed resting positions of the inert mass in the time during the constant rotation period of the earth, which has remained constant during the measurement, was then measured directly, or it is the time sum of the T s values for n periodic transitions in space around the perpendicular direction of the perpendicular gravity of the earth's gravitational field to fixed rest positions in the earth's gravitational field were measured directly with the given time measurement accuracy. This characterizes the method according to the invention technically as a measuring method that works without disturbing the simultaneity and the coincidence of the observation of the points of action by the observer. This feature has been formulated in summary in Patent Claim I. Based on this, an exact physical measurement of the effect of mass is possible in principle. 1 feed. This is the advantage of the technical process according to the invention in comparison with known technical processes which attempt to achieve the same thing by measuring the points of action microscopically. Physically, in principle, there are inevitable disturbances in the observation of the effect, because the effect of the technical means of observation, e.g. B. that of the light beam, thereby participating in considerable size, the more, the deeper into the smallest space-time
5 bereiche vordringt. Diesen physikalischen prinzipiellen Nachteil hat das vorstehend beschriebene erfindungsgemäße technische Verfahren nicht Es wirkt nur der Meßfehler, und zwar in allgemein bekannter Weise. Im Vorliegenden kommen Meßfehler vor allem durch die Anzeigegenauigkeit der verwendeten elektronischen Quarzuhr von 1/1000 Sekunde, und durch nicht ganz gleichmäßig Kontaktschließungen der Relais in das Meßergebnis hinein.5 areas are advancing. The technical method according to the invention described above does not have this fundamental physical disadvantage. Only the measurement error acts, and in a generally known manner. In the present case, measurement errors come primarily into the measurement result due to the display accuracy of the electronic quartz clock used of 1/1000 second, and due to the contact closings of the relays which are not quite uniform.
10 Die Anzeigevorrichtung 5 der Meßwerte zeigt das Zeitmeßergebnis der getrennten Messungen an. Je nach Gestaltung sind weitere Meßergebnisse anzuzeigen. Eine vollständige Meßfolge für eine sichere Zeitwertbestimmung für die Bestimmung der Größe der trägen Masse oder der Größe der schweren Masse einer bestimmten Menge eines chemischen Stoffes dauert je nach gewünschter Meßgenauigkeit zwischen etwa 2 Minuten bis etwa 5 Minuten. Danach liegen beide Meßwerte vor.10 The display device 5 of the measured values shows the time measurement result of the separate measurements. Depending on the design, further measurement results are to be displayed. A complete measurement sequence for a reliable determination of the time value for determining the size of the inert mass or the size of the heavy mass of a certain amount of a chemical substance takes between about 2 minutes to about 5 minutes, depending on the desired accuracy of measurement. Then both measured values are available.
15 Der Vergleich der mittleren konstanten Eigenschwingungsdauer To des unbelastet schwingenden Führungsköφers des Wägebalkens, der mittleren konstanten Übergangs- und Wendedauer Tτ der mit der zu analysierenden Stoffmenge im oberen MBT-Meßbehälter schwingenden Vertikalwaage in periodische Ruhe- und Wendestellen, und der mittleren konstanten Übergangs- und Wendedauer 7^ der mit der gleichen Stoffmenge nach deren Vertauschung in den unteren MBS-Meßbehälter schwingenden Vertikal-15 The comparison of the mean constant natural oscillation period T o of the unloaded guide body of the weighing beam, the mean constant transition and turning time T τ of the vertical balance vibrating with the amount of material to be analyzed in the upper MBT measuring container in periodic resting and turning points, and the mean constant transition and turning time 7 ^ of the vertical vibrating with the same amount of substance after being exchanged in the lower MBS measuring container.
20 waage in periodische Ruhe- und Wendestellen ergibt in der vorstehend beschriebenen Weise die physikalische Trennung der schweren Masse und trägen Masse durch die verfahrenstechnisch scharf getrennt durch unabhängige Wägungen direkt gemessene Größe der trägen Masse mτ der Stoffmenge und der Größe der schweren Masse ms der Stoffmenge.20 scales in periodic resting and turning points results in the manner described above the physical separation of the heavy mass and inert mass by the procedurally sharply separated by independent weighings directly measured size of the inert mass m τ the amount of substance and the size of the heavy mass m s amount of substance.
255.2 Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen technischen Verfahrens mittels der erfindungsgemäßen technischen Anordnung einer Vertikalwaage255.2 embodiment of the technical method according to the invention by means of the technical arrangement of a vertical balance according to the invention
Die TABELLE 1 bis Tabelle 4 enthält in tabellarisch übersichtlich zusammengefaßter Weise die wichtigsten Schritte des technischen Verfahrens der Wägung der Größe der schweren Masse und der trägen Masse von chemischen Stoffen aus metallischer Verbindung und von physikalischen Köφer von fester Konsi-TABLE 1 to Table 4 contains the most important steps of the technical process of weighing the size of the heavy mass and the inert mass of chemical substances made of metallic compounds and of physical bodies of solid materials in a clearly summarized table.
30stenz. Die gewägte Stoffimenge besteht aus einer bestimmten Menge der chemischen Elemente Kupfer und Zink, die in einer Messingverbindung legiert sind, woraus Wägestücke von 20 g , von 10 g, und von 5 g hergestellt worden sind. Der vierte Probekörper ist ein Aluminumgewicht von 0,5 g Gewichtsmasse. Letzteres Probestück wird hier - TABELLE 4 - als Extremwert mitgenommen, weil sich dadurch die enormen Möglichkeiten des Verfahrens besonders deutlich zeigen. Denn dieses Wägegut hat mit weniger 30 hours The weighed amount of material consists of a certain amount of the chemical elements copper and zinc, which are alloyed in a brass compound, from which weighing pieces of 20 g, 10 g and 5 g have been produced. The fourth test specimen is an aluminum weight of 0.5 g weight. The latter specimen is taken here - TABLE 4 - as an extreme value, because this shows the enormous possibilities of the method particularly clearly. Because this weighing good has less
35 als 0,02% der Gewichtsmasse des Führungsköφers von über 2,51 kg nur den 2000-ten Bruchteil der Gewichtsmasse des aktiven Teils der Vertikalwaage. Trotzdem ist die Größe der schweren Masse und der trägen Masse selbst dieser kleinen Stoffmenge mit einem Meßfehler von lediglich etwa 1,5% zu erfassen. Das bedeutet, die Grenze der Auflösung von träger Masse und schwerer Masse tritt erst bei etwa dem 10Ofachen der kleinsten verwendeten Meßprobe ein, d.h. die hergestellte Vertikaltorsionswaage 0 schafft eine Auflösung von etwa 200000 äquivalente Einheiten von schwerer Masse oder träger Masse. Das zusammengefaßte Resultat der in TABELLE 1 bis TABELLE 3 im Einzelnen beschriebenen Meßgänge sieht im Hinblick auf die drei sichersten Messungen im Überblick wie folgt aus: 35 than 0.02% of the weight of the guide body of over 2.51 kg only the 2000th fraction of the weight of the active part of the vertical scale. Nevertheless, the size of the heavy mass and the inert mass even of this small amount of substance can be recorded with a measurement error of only about 1.5%. This means that the limit of the resolution of inert mass and heavy mass only occurs at about 10 times the smallest measuring sample used, ie the vertical torsion balance 0 produced a resolution of approximately 200,000 equivalent units of heavy mass or inert mass. With regard to the three safest measurements, the summarized result of the measuring steps described in detail in TABLE 1 to TABLE 3 looks as follows:
Gewichtswaage Vertikalwaage Vertikalwaaqe VertikalwaaqeWeight scales Vertical scales Vertical scales Vertical scales
45 träge Masse schwere Masse Summe Meßgrößen45 inert mass heavy mass sum of measurands
Gewichtsmasse Wägung, oben Wägunq. unten beide Wäounαen Cu, Zn: 10, 000 g 7,654 g 2,417g 10,071 g Cu, Zn: 20, 000 g 15,446 g 4,653 g 21,100 g Cu, Zn: 5, 000 g 3,845 g 1 ,210 g 5,055 g gesamt: G= 35,00 g m =26,945 g m = 8,280 g (ms+ mτ) = 36,226 g
Die Äquivalenzfaktoren der physikalisch gleichwertig durch die Einheit der Normalmasse gemessenen schweren Masse und trägen Masse betragen in der Toleranz, bezogen auf die Einheit der Gewichtsmasse als die Normalmasse, etwas weniger als derechte Bruch 3/4 oder 1/4, je nachdem, wie man die Relationen bildet, welche den Faktor der Äquivalenz beziffern: mτ , 8,280 g = Q 2.9 f 26,946 g = 0 711 mg 36,226 g ' mg 36,226 gWeight mass weighing, above weighing. below both weights Cu, Zn: 10,000 g 7.654 g 2.417 g 10.071 g Cu, Zn: 20,000 g 15.446 g 4.653 g 21,100 g Cu, Zn: 5,000 g 3,845 g 1,210 g 5,055 g total: G = 35.00 gm = 26.945 gm = 8.280 g (m s + m τ ) = 36.226 g The equivalence factors of the physically equivalent heavy mass and inert mass measured by the unit of the normal mass are in tolerance, based on the unit of the mass by weight as the normal mass, a little less than the real fraction 3/4 or 1/4, depending on how the Forms relations that quantify the factor of equivalence: m τ, 8.280 g = Q 2 . 9 f 26.946 g = 0 711 m g 36.226 g 'm g 36.226 g
Der Äquivalenzfaktor von schwerer Masse zu träger Masse, und umgekehrt, ergibt für die aus Zink und Kupfer bestehende Stoffmenge dimensionslose physikalische Konstanten, die in der vorgenannten Toleranz einen Zahlenwert von etwa 3 oder etwa 1/3 haben:The equivalence factor from heavy mass to inert mass, and vice versa, gives dimensionless physical constants for the amount of zinc and copper, which have a numerical value of about 3 or about 1/3 within the aforementioned tolerance:
Die dadurch bestehenden allgemeinen Zusammenhänge der verschiedenen Arten von Ruhmasse sind durch dimensionslose elementare Relationen von äquivalenter schwerer Masse, träger Masse, und Gewichtsmasse zu beschreiben: }. ,The general relationships of the various types of resting mass that exist as a result can be described by dimensionless elementary relations of equivalent heavy mass, inert mass, and weight mass: } . .
In der Toleranz der Meßwerte zeigt sich Übereinstimmung damit, daß die Summe der schweren Masse einer Stoffmenge und der trägen Masse der Stoffmenge gleich der Gewichtsmasse der Stoffmenge ist: τn — ntj + m_j (2) Die physikalische Trennung von schwerer Masse und träger Masse mittels einer Vertikaltorsionswaage führt durch diese Messungsergebnisse, die auf einer physikalischen Grundlage stehen, die für die Zwek- ke der Wägung der Masse der Stoffe und Körper technisch bisher noch nicht genutzt worden ist, zu dem gleichen Ergebnis, zu dem auf einer ganz anderen physikalischen Grundlage die allgemein bekannten Erfahrungen im Bereich der Kernphysik schon vor längerem geführt haben. Dadurch ist nicht zuletzt eine physikalische einheitliche Grundlage für die Prüfung und physikalische Entscheidung des Aquivalenzprinzips von Masse zu erfahren.The tolerance of the measured values shows agreement that the sum of the heavy mass of a substance quantity and the inert mass of the substance quantity is equal to the weight mass of the substance quantity: τn - nt j + m_ j (2) The physical separation of heavy mass and inert mass Using a vertical torsion balance, these measurement results, which are based on a physical basis that has not previously been used technically for the purposes of weighing the mass of substances and bodies, lead to the same result as that on a completely different physical basis have had the generally known experience in the field of nuclear physics for some time. Last but not least, this provides a physically uniform basis for testing and physically deciding the principle of equivalence of mass.
Dieser Zusammenhang ist damit zu erkennen, daß mit den ganz anderen technischen Mitteln im Bereich der Kernenergietechnik sowie der Atomphysik und Teilchenphysik sich die gleichen Relationen -als dimβnsionslose Naturkonstanten ergeben: Die Verhältniswerte der durch die physikalische Trennung von träger Masse und schwerer Masse direkt gemessenen Massegrößen sind für alle Meßproben in der Toleranz die gleichen gebrochenen Zahlenwerte von etwa 1 /3 oder 3, wodurch die Wirkung der Wechselwirkung der in freier Form noch nie nachgewiesenen sogenannten QUARKS der Kemmaterie zu beschreiben sind: Gemittelt über die Meßergebnisse der drei Proben, statt nur über eine Summe eine Abschätzung vorzunehmen, ergibt sich in einer Toleranz von besser als 1 % das folgende Ergebnis durch das vorstehend beschriebene erfindungsgemäße technische Verfahren:This connection can be seen from the fact that with the completely different technical means in the field of nuclear energy technology as well as atomic physics and particle physics, the same relations result - as dimensionless natural constants: the ratio values of the mass quantities measured directly by the physical separation of inert mass and heavy mass the same fractional numerical values of about 1/3 or 3 for all measurement samples within the tolerance, which describes the effect of the interaction of the so-called QUARKS of the kemmatter, which have never been demonstrated in free form: averaged over the measurement results of the three samples, instead of just one To make an overall estimate, the following result results from the technical method according to the invention described above in a tolerance of better than 1%:
^S- = (0, 3114± 0,0078) -^ = (3,2109±0,0787)^ S- = (0, 3114 ± 0.0078) - ^ = (3.2109 ± 0.0787)
5.3 Ausführungsbeispiel eines technischen Gerätesystems mittels einer erfindungsgemäßen Vertikaltorsionswaage zur Trennung von schwerer Masse und träger Masse und mittels des erfahrungsgemäßen Verfahrens zur Wägung der Größe von träger Masse und schwerer Masse für Wägestücke aus Metall5.3 Embodiment of a technical device system using a vertical torsion balance according to the invention for separating heavy mass and inert mass and using the method according to experience for weighing the size of inert mass and heavy mass for weighing pieces made of metal
Die FIGUR 6 zeigt die Anordnung der Hauptbauteile der für die Durchführung des Verfahrens verwendeten Vertikaltorsionswaage im Überblick. Die FIGUR 3, FIGUR 4, und FIGUR 5 zeigen Einzelheiten der Anordnung und der technischen Ausführung.FIGURE 6 shows an overview of the arrangement of the main components of the vertical torsion balance used to carry out the method. FIGURE 3, FIGURE 4, and FIGURE 5 show details of the arrangement and the technical implementation.
Die Vertikaltorsionswaage - FIGUR 6 - besteht aus einem Wägebalken 12.The vertical torsion balance - FIGURE 6 - consists of a weighing beam 12.
Die gewogene Masse des Führungskörpers mit allen darauf befestigten Bauteilen beträgt ohne Lasten etwa 2505 g. Das axiale Massenträgheitsmoment der Gewichtsmasse aller seiner Bauteile beträgt in bezug der Hauptdrehachse 0' etwa J= 21,72 g 2.The weighted mass of the guide body with all components attached to it is approximately 2505 g without loads. The axial mass moment of inertia of the weight mass of all its components is approximately J = 21.72 g 2 with respect to the main axis of rotation 0 '.
Die Anordnung des Führungskörpers der Vertikalwaage ist in FIGUR 5 gekennzeichnet worden.The arrangement of the guide body of the vertical balance has been identified in FIGURE 5.
Die Bedeutung der zu den Figuren gehörenden Kurzzeichen ist in nachfolgender .Erläuterung der in denThe meaning of the abbreviations belonging to the figures is explained in the following
Figuren verwendeten Bezugszeicheπ" näher beschrieben worden.Figures used reference numerals "have been described in more detail.
Darum genügt hier der Hinweis auf charakteristische Merkmale der Hauptbauteile:
Die Drehfasern 11 bestehen erfindungsgemäß aus reißfester synthetischer Faser. Im Ausführungsbeispiel aus einem hochreißfesten Kunststoff von einem Durchmesser < 1 mm.Therefore, it is sufficient to refer to the characteristic features of the main components: According to the invention, the rotating fibers 11 consist of tear-resistant synthetic fiber. In the exemplary embodiment made of a highly tear-resistant plastic with a diameter <1 mm.
Weshalb erfindungsgemäß Kunststoff verwendet wird, statt Stahl, und wie die erfindungsgemäße Kompensationsvorrichtung für die schwache Wirkung und das kleine Drehmoment von horizontalen Komponenten der Feldstärke des Erdrotationsfeldes durch die träge Masse des Stoffes und der Feldstärke des Erdgravitationsfeldes durch die schwere Masse des Stoffes damit hergestellt ist, ist vorstehend in ABSCHNITT 3 beschrieben worden, und in den kennzeichnenden Teilen der Patentansprüche im Hinblick auf die technischen Merkmale benannt worden.Why plastic is used according to the invention instead of steel, and how the compensation device according to the invention for the weak effect and the small torque of horizontal components of the field strength of the earth's rotation field due to the inert mass of the substance and the field strength of the earth's gravitational field due to the heavy mass of the substance is made with it, has been described above in SECTION 3 and has been named in the characterizing parts of the claims with regard to the technical features.
Der den Kraftschluß der elastischen Festkörper in den Preßsitzen sichernde, dadurch die hohe Führungsgenauigkeit erhaltende, zugleich auch die lotrechte Hauptsymmetrieachse erhaltende, und dabei den räumlichen Abstand der Nebendrehachsen 0", 0'" (FIGUR 2, FIGUR 3) erhaltende Beschwerungskörper und Stabilisatorköφer 10 ist als eine durchbohrte Bleikugel von 2,36 kg Gewichtsmasse hergestellt. Dieser vereinigt somit über 94% der Gewichtsmasse des Führungskörpers der Vertikalwaage in sich. Der untere MBS-Wägebehälter 9 und der obere MBT-Wägebehälter 8 sind aus Aluminiumblech gefertigt. Der Signalgeber 14 ist ins Hohlprofil des oberen Grundprofils des Führungsköφers eingebaut Er ist aus einer Laserdiode hergestellt. Diese emittiert auf etwa 660 nm Wellenlänge. Er besteht aus dem Laserkopf LK mit Rieht- und Fokussierungsoptik, sowie elektronischen Bauelemente zur Erhaltung und Steuerung des Lasersignals. (FIGUR 5)The weighting body and stabilizer body 10 which secures the frictional connection of the elastic solid bodies in the press seats, thereby maintaining the high guidance accuracy and at the same time maintaining the perpendicular main axis of symmetry and thereby maintaining the spatial distance between the secondary axes of rotation 0 " , 0 '" (FIG. 2, FIG. 3) made as a pierced lead ball weighing 2.36 kg. This combines over 94% of the weight of the guide body of the vertical scale. The lower MBS weighing container 9 and the upper MBT weighing container 8 are made of aluminum sheet. The signal generator 14 is built into the hollow profile of the upper basic profile of the guide body. It is made from a laser diode. This emits at a wavelength of around 660 nm. It consists of the LK laser head with directional and focusing optics, as well as electronic components for maintaining and controlling the laser signal. (FIGURE 5)
Eine Glasplatte 5 ist mit Aufbauten 4 auf dem Stützlager 2 als Führung für das Umlenksystem für den Signalstrahl angeordnet. Sie liegt fest auf dem Lagerrahmen 3 des elastischen Kraftlagers. Der Unter- bau des Lagerrahmens ist an einer aufgemauerten Wand 1 befestigt, die auf Betonboden im Erdreich feststeht Auf der Glasplatte ist die Signallenkung 6 angeordnet. Sie ist aus einem 45°-Prisma von großer Basisfläche hergestellt. Dessen totalreflektierende Fläche dient als Spiegel- und Umlenkfläche für den Laserstrahl 7 zum Signalempfänger. Der Laserstrahl fällt in etwa 8500 mm Abstand von der Hauptdrehachse des elastischen Drehachsen- Systems der Vertikaltorsionswaage auf die lichtempfindliche Basis des Fototransistors.A glass plate 5 is arranged with structures 4 on the support bearing 2 as a guide for the deflection system for the signal beam. It is firmly on the bearing frame 3 of the elastic force bearing. The substructure of the bearing frame is fastened to a bricked-up wall 1, which is fixed on the concrete floor in the ground. The signal steering 6 is arranged on the glass plate. It is made from a 45 ° prism with a large base area. Whose totally reflecting surface serves as a mirror and deflection surface for the laser beam 7 to the signal receiver. The laser beam falls approximately 8500 mm from the main axis of rotation of the elastic axis of rotation system of the vertical torsion balance on the light-sensitive base of the phototransistor.
Dieser fängt die synchrone und koinzidente Signalschwingung der Führungsschwingung der Vertikalwaage mit der Wägeprobe auf.This catches the synchronous and coincident signal oscillation of the guide oscillation of the vertical balance with the weighing sample.
6. Beschreibung des technischen Verfahrens zur Trennung von träger Masse und schwerer Masse am Ausführungsbeispiel „Vertikalwaage" für Metallkörper durch Verfahrensablauf und Meßgrößen der praktischen Durchführung 6. Description of the technical process for the separation of inert mass and heavy mass using the example of a "vertical balance" for metal bodies through the course of the process and measured variables of the practical implementation
Tabelle 1Table 1
Wägung schwerer Masse und träger Masse eines Stoffgemisches aus Kupfer und ZinkWeighing heavy mass and inert mass of a mixture of copper and zinc
relative Abweichung der Summe der erfindungsgemäß getrennt gewägten schweren Masse und trägen Masse von der in herkömmlicher Weise mit der Waage gewägten Masse des runden Messingkörpers: +0,61 % Relative deviation of the sum of the heavy mass and inertial mass weighed separately according to the invention from the mass of the round brass body weighed in the conventional manner with the balance: +0.61%
Tabelle 2Table 2
relative Abweichung der Summe der erfiπdungsgemäß getrennt gewägten schweren Masse und tragen Masse von der in herkömmlicher Weise mit der Waage gewägten Masse des runden Messingkörpers: +1,32 %
Tabelle 3 relative deviation of the sum of the heavily weighed mass weighed separately according to the invention and bear mass from the mass of the round brass body weighed in the conventional manner with the balance: +1.32% Table 3
Wägung schwerer Masse und träger Masse eines Stoffgemisches aus Kupfer und ZinkWeighing heavy mass and inert mass of a mixture of copper and zinc
relative Abweichung der Summe der erfindungsgemäß getrennt gewägten schweren Masse und trägen Masse von der in herkömmlicher Weise mit der Waage gewägten Masse des runden Messingkörpers: +0 0 % Relative deviation of the sum of the heavy mass and inertial mass weighed separately according to the invention from the mass of the round brass body which is weighed in a conventional manner with the balance: +0 0%
Tabelle 4Table 4
Wägung schwerer Masse und träger Masse einer sehr kleinen Menge reines AluminiumWeighing heavy mass and inert mass of a very small amount of pure aluminum
kömmlicher Weise mit der Waage gewägten Masse des runden Messingkörpers: +9,8 % Conventionally weighed mass of the round brass body: +9.8%
(Die größere Abweichung Ist bedingt durch die zunehmende Toleranz infolge der Kleinheit der Stoffprobe im Verhältnis zum Schwingkörper: Die gewägte Masse des Alurriiniumplättchens von 0,5 g beträgt weniger als 0,0002 % der gewägten Masse des Schwingkörpers der Torsionspendelwaage.)
7. Beschreibung des technischen Verfahrens durch Funktionsschema zu den Meßbereichen einer Vertikalwaage(The larger deviation is due to the increasing tolerance due to the smallness of the sample in relation to the vibrating body: The weighed mass of the aluminum plate of 0.5 g is less than 0.0002% of the weighed mass of the vibrating body of the torsion pendulum balance.) 7. Description of the technical process through functional diagram for the measuring ranges of a vertical balance
Funktionsschema 1 zu Verfahrensbeispiel Tabelle 1 zu VertikalwaageFunctional diagram 1 for process example Table 1 for vertical scales
10,0 g Gewichtsmasse im Ruhezustand der Stofrmenge im Fallzustand - technische Anordnung zur Erhaltung des Zustandes: Gβwichtswaage10.0 g weight mass in the idle state of the amount of substance in the falling state - technical arrangement for maintaining the state: weight scale
7,4 g träge Masse im Ruhezustand im instabilen Gleichgewichtszustand - Anordnung zur Erhallung des Zustandes: Vertikahvaage, oberer Führbereich7.4 g inert mass at rest in an unstable equilibrium state - arrangement for reverberation of the state: vertical scales, upper guide area
2,4 g schwere Masse im Ruhezustand im stabilen Gleichgewichtszustand - Anordnung zur Erhaltung des Zustandes: Vertikalwaage, unterer Führbereich2.4 g mass at rest in a stable equilibrium state - arrangement to maintain the state: vertical scale, lower guide area
Symmetrieebeneplane of symmetry
7. Beschreibung des technischen Verfahrens durch Funktionsschema zu den Meßbereichen einer Vertikalwaage 7. Description of the technical process through functional diagram for the measuring ranges of a vertical balance
Funktionsschema 2 zu Verfahrensbeispiel Tabelle 2 zu VertikalwaageFunctional diagram 2 for process example Table 2 for vertical scales
20,0 g Gewichtsmasse im Ruhezustand der Stoffmenge im Fallzustand - technische Anordnung zur Erhaltung des Zustandes: Gewichtswaage20.0 g weight in the state of rest of the amount of substance in the state of fall - technical arrangement for maintaining the state: weight scale
15,6 g träge Masse im Ruhezustand im instabilen Gleichgewichtszustand - Anordnung zur Erhaltung des Zustandes: Vertkalwaage, oberer Führbereich15.6 g inert mass at rest in an unstable equilibrium state - arrangement for maintaining the state: vertical scale, upper guide area
4,7 g schwere Masse im Ruhezustand im stabilen Gleichgewichtszustand - Anordnung zur Erhaltung des Zustandes- Vertikalwaage, unterer Führbereich4.7 g heavy mass at rest in a stable equilibrium state - arrangement for maintaining the state - vertical scale, lower guide area
9. Beschreibung der technischen Anordnung durch Figuren - Erläuterung der in den Figuren verwendeten Bezugszeichen9. Description of the technical arrangement by figures - explanation of the reference numerals used in the figures
Figur 1 - Hauptsymmetrie-Ebenen der Drehschwingung bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mittels elastischer Kraftlager und reibungsfreier DrehzonenFigure 1 - Main symmetry levels of the torsional vibration when performing the method according to the invention by means of elastic force bearings and friction-free rotation zones
Tτ - gleichzeitige Zeitdauer einer stetig-kontinuierlichen Führungsschwingung desT τ - simultaneous duration of a continuous-continuous guide vibration of the
Führungsköφers der Meßbehälter bei im oberen MBS-Behälter aufgelegter Stoffmenge bzw. eingelegtem zu wägendem Körper in die Wendestellen der Führbewegung und einer Periodendauer der Erhaltung der Masse der Stoffmenge im Rotatationsfeld im Zustand der Ruhe nahe der instabilen Gleichgewichtslage und Hauptsymmetrieachse der Führschwingung To - Periodendauer der halben Eigenschwingungsperiode der unbelasteten Vertikalwaage ε - konstante Größe des Bogenwinkels, voller bzw. halber Öffnungswinkel der Halbschwingung rs - gleichzeitige Zeitdauer einer stetig-kontinuierlichen Führungsschwingung desGuide body of the measuring container with the amount of substance placed in the upper MBS container or the body to be weighed placed in the turning points of the guiding movement and a period of maintenance of the mass of the amount of substance in the rotating field in the state of rest near the unstable equilibrium position and main axis of symmetry of the leading vibration T o - period of the half of the natural oscillation period of the unloaded vertical balance ε - constant size of the arc angle, full or half opening angle of the half oscillation r s - simultaneous duration of a continuous-continuous guide oscillation of the
Führungsköφers der Meßbehälter bei im unteren MBS-Behälter aufgelegter Stoffmenge bzw. eingelegtem zu wägendem Köφer in die Wendestellen der Führbewegung und der Periodendauer der Erhaltung der Masse der Stoffmenge im Gravitationsfeld im Zustand der Ruhe nahe der Lotrichtung und stabilen Gleichgewichtslage der Führschwingung hτ - Bogenhöhe, Abweichung des Führungsweges von idealer Geradführung zwischen denGuiding bodies of the measuring containers with the amount of substance placed in the lower MBS container or the body to be weighed placed in the turning points of the guiding movement and the period of time for maintaining the mass of the amount of substance in the gravitational field in the state of rest near the perpendicular and stable equilibrium position of the guiding vibration h τ - arc height, Deviation of the guideway from ideal straight guidance between the
Wendestellen der Linksschwingung und der Rechtsschwingung im oberen Meßbereich beim Obergang der Stoffmenge im MBT-Meßbehälter in gegenüberliegende Ruhestellen ε ε hτ =rτ sin— tan—Turning points of the left-hand swing and the right-hand swing in the upper measuring range when the quantity of substance in the MBT measuring container changes into opposite resting places ε ε h τ = r τ sin— tan—
2 42 4
ÄS - Bogenhöhe, Abweichung des Führungsweges von idealer Geradführung zwischen denÄ S - bend height, deviation of the guide path from ideal straight line between the
Wendestellen der Linksschwingung und der Rechtsschwingung im unteren Meßbereich beim Obergang der Stoffmenge im MBS-Meßbehälter in gegenüberliegende Ruhestellen ε ε h* = r, sin— tan— s s 2 4Turning points of the left-hand swing and the right-hand swing in the lower measuring range when the quantity of substance in the MBS measuring container changes into opposite resting places ε ε h * = r, sinantan ss 2 4
/ - Massenträgheitsmoment des Führungskörpers der Vertikaltorsionswaage/ - Mass moment of inertia of the guide body of the vertical torsion balance
Figur 2 - Trennung der reibungsfreien und lagerspielfreien elastischen Festköφerdrehzonen des Wägebalkens der Torsionsschwingungswaage mittels nahe übereinander angeordneter Faserlager im vertikal ausgerichteten WägebalkenFigure 2 - Separation of the friction-free and bearing play-free elastic solid rotation zones of the weighing beam of the torsional vibration balance by means of fiber bearings arranged close to one another in the vertically aligned weighing beam
DKl - oberer elastischer FaserdrehkörperDKl - upper elastic fiber rotating body
0" - obere Nebendrehachse0 "- upper secondary axis of rotation
DK2 - unterer elastischer FaserdrehköφβrDK2 - lower elastic fiber swivel body
0'" - untere Nebendrehachse0 '"- lower secondary axis of rotation
0' - Hauptdrehachse0 '- main axis of rotation
PST - starrer Wägebalken (starre Proftlstange) r's - Abstand Hauptdrehachse - untere Nebendrehachse r'τ - Abstand Hauptdrehachse - obere Nebendrehachse r" - Abstand Mitte Lagerbohrungen für elastische FaserdrehköφerPST - rigid weighing beam (rigid profile bar) r ' s - distance main axis of rotation - lower secondary axis of rotation r' τ - distance main axis of rotation - upper secondary axis of rotation r "- distance center of bearing holes for elastic fiber rotating body
Figur 3 - Seitenansicht der Trennung der elastischen Drehachsen des Grundkörpers derFigure 3 - side view of the separation of the elastic axes of rotation of the base body
Vertikaltorsionswaage und der Anordnung der Wägebehälter zur getrennten Wägung von schwerer Masse und träger MasseVertical torsion balance and the arrangement of the weighing containers for the separate weighing of heavy mass and inert mass
0 - Verbindungslinie der Faserlager im äußeren Rahmen des elastischen Kraftlagers0 - connecting line of the fiber bearings in the outer frame of the elastic force bearing
KFL - äußerer Rahmen des elastischen KraftlagersKFL - outer frame of the elastic force bearing
1,2 - im äußeren Rahmen gegenüberliegend angeordnete Faserlager1,2 - fiber bearings arranged opposite each other in the outer frame
PST - Profilkörper, starrer Grundkörper des WägebalkensPST - profile body, rigid base body of the weighing beam
3,4 - in der Schwingstange nebeneinander angeordnete Faserlager3,4 - fiber bearings arranged side by side in the vibrating rod
0" - oberes Nebendrehniveau0 "- top spin level
0' - Hauptdrehachse
0'" - unteres Nebendrehniveau r'τ - konstanter Abstand oberes Nebendrehniveau - Hauptdrehachse r's - konstanter Abstand unteres Nebendrehniveau - Hauptdrehachse0 '- main axis of rotation 0 '"- lower secondary rotation level r' τ - constant distance upper secondary rotation level - main axis of rotation r ' s - constant distance lower secondary rotation level - main axis of rotation
BK - Stabilisatorkörper, Beschwerungskörper (Bleikörper)BK - stabilizer body, weighting body (lead body)
DK1 - oberer FaserdrehkörperDK1 - upper fiber rotating body
DK2 - unterer FaserdrehkörperDK2 - lower fiber rotating body
MBT - oberer Meßbehälter für die Wägung träger MasseMBT - upper measuring container for weighing inert mass
MBS - unterer Meßbehälter für die Wägung schwerer MasseMBS - lower measuring container for weighing heavy mass
Figur 4 - Frontalansicht der getrennten Drehmomentniveaus der Haupt- und Nebendrehachsen des Wägebalkens der Torsionsschwingwaage und vertikale Anordnung der getrennten Wägebehälter zur getrennten Wägung von schwerer und träger Masse unterhalb und oberhalb des mittleren DrehniveausFigure 4 - Frontal view of the separate torque levels of the main and secondary axes of rotation of the weighing beam of the torsional vibratory balance and vertical arrangement of the separate weighing containers for the separate weighing of heavy and inert mass below and above the average rotation level
0 - Verbindungslinie der Faserlager im äußeren Rahmen des elastischen Kraftlagers 0" - obere Nebendrehachse0 - connecting line of the fiber bearings in the outer frame of the elastic force bearing 0 "- upper secondary axis of rotation
0' - Hauptdrehachse0 '- main axis of rotation
0'" - untere Nebendrehachse r - Mittenabstand obere Nebendrehachse - Hauptdrehachse r's - Mittenabstand untere Nebendrehachse - Hauptdrehachse rτ - snychrone Zeitdauer einer Führungsschwingung um die Hauptdrehachse und einer0 '"- lower secondary axis of rotation r - center distance of upper secondary axis of rotation - main axis of rotation r' s - center distance of lower secondary axis of rotation - main axis of rotation r τ - snychronic duration of a guide oscillation about the main axis of rotation and one
Ruheperiode der trägen Masse der Stoffmenge im Erdrotationsfeld im MBT-Behälter Ts - snychrone Zeitdauer einer Führungsschwingung um die Hauptdrehachse und einerPeriod of rest of the inert mass of the amount of substance in the earth's rotation field in the MBT container T s - snychronic duration of a guide vibration around the main axis of rotation and one
Ruheperiode der schweren Masse der Stoffmenge im Erdgravitationsfeld im MBS.Behälter MBT - oberer Meßbehälter/Wägebehälter MBS - unterer Meßbehälter/ Wägebθhälter KFL - Lagerrahmen des elastischen Kraftlagers BK - Lothaltungsgewicht des Führungsköφer, Stabilhartungsköφer (Bleiköφer)Period of rest of the heavy mass of the amount of substance in the earth's gravitational field in the MBS container MBT - upper measuring container / weighing container MBS - lower measuring container / weighing container KFL - bearing frame of the elastic force bearing BK - holding weight of the guide body, stabilizing body (lead body)
Figur 5- Führungsköφer einer Vertikaltorsionswaage mit Stabilisatorgewicht zur Erhaltung der vertikalen Hauptsymmetrielage, Lasersignalgeber, und unterer Meßbehälter und oberer . Meßbehälter zur Wägung von schwerer Masse und träger Masse chemischer Stoffmenge und physikalischer KöφerFigure 5- Guide body of a vertical torsion balance with stabilizer weight to maintain the main vertical symmetry position, laser signal transmitter, and lower measuring container and upper one. Measuring container for weighing heavy mass and inert mass of chemical substance and physical body
0' - Hauptdrehachse0 '- main axis of rotation
DKl - oberer FaserdrehköφerDKl - upper fiber rotary body
DK2 - unterer FaserdrehkörperDK2 - lower fiber rotating body
Ul,OL - Preßsitzoberlager / PreßsitzunterlagerUl, OL - press seat upper bearing / press seat lower bearing
K1.K2- elektrische KontaktstifteK1.K2- electrical contact pins
Sl, Ml - Feststellschraube, KontermutterSl, Ml - locking screw, lock nut
PST1 - oberer Teil der Profilstange (Aluminium-Hohlprofil)PST1 - upper part of the profile rod (aluminum hollow profile)
S2,M2 - Feststellschraube, KontermutterS2, M2 - locking screw, lock nut
Dl , M2 - Zuleitungsdrähte zum LaserkopfDl, M2 - lead wires to the laser head
LE - LaserelektronikLE - laser electronics
LK - LaserkopfLK - laser head
LS - LaserstrahlLS - laser beam
MBT - oberer Meßbehälter/ WägebehälterMBT - upper measuring container / weighing container
PSTl - unterer Teil der Profilstange (Messing-Vollprofil)PSTl - lower part of the profile bar (full brass profile)
DRl - 1. Distanzring für StabilisatorkörperDRl - 1st spacer ring for stabilizer body
DR2 - 2. Distanzring für StabilisatorkörperDR2 - 2nd spacer for stabilizer body
BK - Stabilisatorköφer (Bleiköφer)BK - Stabilizer body (lead body)
MBS - unterer Meßbehälter /WägebehälterMBS - lower measuring container / weighing container
Figur 6 - Gesamtansicht einer Vertikaltorsionswaage mit horizontal ausgerichtetemFigure 6 - General view of a vertical torsion balance with a horizontally aligned
Rahmen des elastischen Kraftlagers auf horizontal angeordnetem UnterbauFrame of the elastic force bearing on a horizontally arranged base
0' - Hauptdrehachse0 '- main axis of rotation
1 - festes Fundament, Betonboden und Tragpfeiler im Erdreich
2 - Stützrahmen, verankert im Fundament1 - solid foundation, concrete floor and pillars in the ground 2 - support frame, anchored in the foundation
3 - äußerer Rahmen des elastischen Kraftlagers3 - outer frame of the elastic force bearing
4 - Stützen für die transparente Abdeckung4 - supports for the transparent cover
5 - transparente Abdeckung; Glasplatte5 - transparent cover; glass plate
6 - Laserstrahl-Umlenkeinheit; Prisma, Metallspiegel6 - laser beam deflection unit; Prism, metal mirror
7 - Laserstrahl7 - laser beam
8 - oberer Meßbehälter8 - upper measuring container
9 - unterer Meßbehälter9 - lower measuring container
10 - Stabilisatorköφer; Bleiköφer10 - stabilizer body; Bleiköφer
12 - unteres Führungsprofil, mittels des Hebellagers der elastischen Faserdrehkörpern geführt12 - lower guide profile, guided by means of the lever bearing of the elastic fiber rotating bodies
13 - oberes Führungsprofil; auf das untere Führungsprofil montiert13 - upper guide profile; mounted on the lower guide profile
14 - Lasereinheit14 - laser unit
Figur 7 - Gesamtansicht der Anordnung zur Trennung von träger Masse und von schwerer Masse chemischer Stoffe und physikalischer KöφerFigure 7 - Overall view of the arrangement for separating inert mass and heavy mass of chemical substances and physical body
1 - Vertikaltorsionswaage1 - Vertical torsion balance
2 - Signalgeber und Signallenkung (Lasereinheit; Spiegel)2 - signal transmitter and signal steering (laser unit; mirror)
3 - Signalempfänger und Meßwertwandler (Sensorarray; Fototransistor)3 - signal receiver and transducer (sensor array; phototransistor)
4 - Verstärker, Meßwertspeicher, Recheneinheit4 - amplifier, measured value memory, arithmetic unit
5 - Anzeigeeinheit der Zeitdauer einer Ruheperiode des Wägegutes (Quarzuhr 1/1000 s)5 - display unit of the duration of a period of rest of the goods to be weighed (quartz clock 1/1000 s)
Figur 8 - Bekannter Stand der Wägung von Masse durch das Gleichgewicht des Gewichtes durch die Nutzung der ErdschwerebeschleunigungFigure 8 - Known state of mass weighing through the balance of weight through the use of gravitational acceleration
Figur 8/1 - Gleicharmige Hebelwaage mit WälzlagerFigure 8/1 - Equal-arm lever balance with roller bearings
1 - unterstützendes Fundament1 - supporting foundation
2 - Stützlager mit Wälzpfanne2 - support bearing with rolling cup
3 - Waagebalken mit Wälzschneide (Schneide >10 μm Krümmungsradius) ma - zu wägende unbekannte Gewichtsmasse m ' G - Gewichtsstücke bekannter Gewichtsmasse r - Hebelabstand des linken Nebenwälzlager für die linke Lastschale r - Hebelabstand des rechten Nebenwälzlager für die rechte Lastschale3 - balance beam with roller cutting edge (cutting edge> 10 μm radius of curvature) m a - unknown weight mass to be weighed m 'G - weights of known weight mass r - lever distance of the left side roller bearing for the left load shell r - lever distance of the right side roller bearing for the right load shell
Figur 8/2 - Schräαbatkenwaaoe nach W. SCHWEYDAR turn 1925Figure 8/2 - Schräαbatkenwaaoe after W. SCHWEYDAR turn 1925
1 - Kopfteil1 - headboard
2 - Torsionsfaden, Drillfaden2 - twist thread, twist thread
3 - schräggestellter Drehwaagebalken (für geodätische Anwendung) mG - Drehwaagenmasse (ca. 30 g) links der Fadeneinhängung am Drehwaagebalken m'a - Drehwaagenmasse (ca. 30 g) rechts der Fadeneinhängung am Drehwaagebalken r - Kraftarm der linken Drehwaagenmasse beim Verdrillen des Torsionsfadens r' - Kraftarm der rechten Drehwaagenmasse beim Verdrillen des Torsionsfadens Figur 8/3 - Kompensationswaage mit Kompensation der Gewichtskraft3 - inclined rotary balance beam (for geodetic application) m G - rotary balance mass (approx. 30 g) left of the thread attachment on the rotary balance beam m ' a - rotary balance mass (approx. 30 g) right of the thread attachment on the rotary balance beam r - power arm of the left rotary balance mass when twisting the torsion thread r ' - power arm of the right rotary balance mass when twisting the torsion thread Figure 8/3 - compensation balance with compensation of the weight
1 - Kopfteil1 - headboard
2 - Abschlußstuck2 - end piece
3 - Kompensationsvorrichtung: Magnetspule, Gravimeterfeder, usw. F - Gegenkraft zur Gewichtskraft (Kompensationskraft) g - Erdschwerebeschleunigung, Fallbeschleunigung mS <o " Gewichtskraft3 - Compensation device: magnetic coil, gravimeter spring, etc. F - counterforce to the weight (compensation force) g - gravitational acceleration, gravitational acceleration m S <o "weight
Figur 8/4 - Schwebungswaage mit elastischem Neigungsfadenlager (1996)Figure 8/4 - Levitation balance with elastic incline thread bearing (1996)
1 - Kopfteil1 - headboard
2 - Neigungsfasern (die Doppelfaser hindert den Waagebalken am Drehen)2 - incline fibers (the double fiber prevents the balance beam from rotating)
3 - Schwebungswaagebaiken (im Gegensatz zum Hebelwaagebalken reibungsfrei gelagert) mG - zu wägende Masse eines Körpers links vom elastischen Einhängungslager ' 0 - zu wägende Masse eines Köφers rechts vom elastischen Einhängungslager r - Kraftarm des Gewichtes des am linken Lastfaden auf die Lastschale gelegten Körpers r' - Kraftarm des Gewichtes der am rechten Lastfaden auf die Lastschale gelegten Köφers
Figur 9 - Technische Nutzung horizontaler Komponenten der Feldstärke des Erdrotationsfeldes durch rotierende träge Masse und der Eigenbeschleunigung von träger Masse der Erhaltung des Zustandes stabiler Umlaufbewegung um die Erdachse mittels getrennter Meßbereiche und stabiler Lothaltuπg des FQhrungskδrpers einer Vertikalwaage φ - geographischer Breitengrad; Winkelabstand der Standebene der Waage in bezug der Hauptdrehstelle 0' des Führungsköφers der Massentrennwaage und des Gravitationszentrum in der Mitte des Erdköφers in der Mitte des Erdäquators3 - Schwebungswaagebaiken (in contrast to the lever balance beam mounted frictionless) m G - mass to be weighed of a body to the left of the elastic suspension bearing ' 0 - mass to be weighed of a body to the right of the elastic suspension bearing r - arm of the weight of the body placed on the left load thread on the load pan r '- Power arm of the weight of the bodies placed on the right load thread on the load shell Figure 9 - Technical Terms horizontal components of the field strength of the Erdrotationsfeldes by rotating inertial mass and its own acceleration of inertial mass of the preservation of the condition of stable circulating movement about the axis of the earth by means of separate measuring ranges and stable Lothaltuπg of F Q hrungskδrpers φ to a vertical level - geographical latitude; Angular distance of the level of the balance with respect to the main rotation point 0 'of the guide body of the mass dividing scale and the center of gravity in the middle of the earth body in the middle of the earth equator
Äg - Abstand des Ortes der Hauptdrehstelle des Führungskörper von der Erdmitte, beträgt für eine ideal kugelförmig gedachte Normaloberfläche: RE = 6371222 mÄ g - Distance of the location of the main turning point of the guide body from the center of the earth, for an ideal spherical normal surface is: R E = 6371222 m
Äφ - Abstand des Ortes der Hauptdrehstelle von der Mitte des täglichen UmlaufkreisesÄ φ - distance of the location of the main turning point from the center of the daily orbit
^ _ Feldstärke des Erdgravitationsfeldes in der Richtung des kürzesten Abstandes \ zum Kraftzentrum der Erhaltung der allgemeinen Massengravitation schwerer Masse; Normalfeldstärke i6' des Erdgravitationsfeldes für einen beliebigen Ort auf einer ideal kugelförmig gedachten Normaloberfläche durch die von Kugelfläche umschlossene Erdmasse Mg des Erdkörpers von 5,971024 kg und durch die Naturkonstante γ allgemeiner Massenanziehung 6,67310"11 m*kg-1s* durch das Erfahrungsgesetz der allgemeinen Gravitation von I. NEWTON (1643-1 27):^ _ Field strength of the earth's gravitational field in the direction of the shortest distance \ to the center of force for the maintenance of the general mass gravity of heavy mass; Normal field strength i 6 'of the earth's gravitational field for any location on an ideally spherical normal surface due to the earth's mass M g of the earth's body enclosed by a spherical surface of 5.9710 24 kg and the natural constant γ of general mass attraction 6.67310 "11 m * kg- 1 s * by the law of experience of general gravitation by I. NEWTON (1643-1 27):
*r.E = -7 *T * B ≤ -9.814089 m/s2 * rE = -7 * T * B ≤ -9.814089 m / s 2
(-ÄE ) ωE - Naturkonstanten der Erhaltung des Erdrotationsfeldes und der allgemeinen Rotation von träger Masse im ErdrotationsfekJ bezüglich der konstanten Zeitdauer <*. einer Erdrotationsperiode von l Sterntag von <^= 86164,is Normalsekunde der Weltzeit:(-Ä E ) ω E - natural constants of the conservation of the earth's rotation field and the general rotation of inert mass in the earth's rotation effect with respect to the constant time period <*. an earth rotation period of 1 sidereal day of <^ = 86164, is normal second of world time:
^ = 72,921150 10" s" Drehfrequenzkonstante träger Masse je Erdnormalsekunde^ = 72.921150 10 " s " rotational frequency constant of inertial mass per standard earth second
a>l = (— )2 H5.317494-10"9 s~2 Feldkonstante der Erhaltung des Erdrotationsfeldes unda> l = (-) 2 H5.317494-10 "9 s ~ 2 field constant for maintaining the earth rotation field and
<*B<* B
Erhaltungskonstante allgemeiner Massenrotation träger MasseConservation constant of general mass rotation of inert mass
& _ Feldstärke des Erdrotationsfeldes151 in der Richtung des kürzesten (radialen) Abstandes R. zum Kraftzentrum der Erhaltung der allgemeinen Massenrotation träger Masse bezüglich einer kugelförmigen Normalerdoberfläche: g^φ^ ^ ω -i-R^cosφ) z.B. für p = 54,08° des Umlaufkreises: #^(54,08°) = -0,019875 m/s2 & _ Field strength of the earth rotation field 151 in the direction of the shortest (radial) distance R. to the center of force for maintaining the general mass rotation of inert mass with respect to a spherical normal earth surface: g ^ φ ^ ^ ω -iR ^ cosφ) eg for p = 54.08 ° of the orbit: # ^ (54.08 °) = -0.019875 m / s 2
Horizontalkomponente der meridionalen Feldstärke des Erdrotationsfeldes am Standort der Waage in der Richtung des geographischen Längengrades zu den Erdpolen und des astronomischen Meridians zur raumfesten Weltachse:Horizontal component of the meridional field strength of the earth's rotation field at the location of the balance in the direction of the longitude to the earth's poles and the astronomical meridian to the fixed world axis:
Eω.?(φ) = &W - (-itEcosp)-sinp z.B. für f? =54,08°desUmlauflcreises : ^^ (54,08°) = -0,0160957 m/s2 (Von der Mechanik als "Zentripetal'beschleunigung beschrieben.)E ω . ? (φ) = & W - (-it E cosp) -sinp e.g. for f? = 54.08 ° of the orbit: ^^ (54.08 °) = -0.0160957 m / s 2 (described by the mechanics as "centripetal" acceleration.)
Eigenbeschleunigung des Massenpunktes der trägen Masse der Köφer, erhält den stabilen Zustand der Rotation träger Masse durch eine gleichgroße Gegenbeschleunigung gegen die horizontale mendionale Feldstärke in horizontaler meridionaler Richtung zum Erdäquator als mittlere Gleichgewichtsebene der täglichen Erdrotation und zum Himmelsäquator der täglichen scheinbaren Bewegung der Gestirne durch den 24-Stunden-SterntageskreisSelf-acceleration of the mass point of the inertial mass of the body maintains the stable state of rotation of the inertial mass by counter-acceleration of the same size against the horizontal mendional field strength in a horizontal meridional direction to the earth's equator as the mean equilibrium plane of the daily earth's rotation and to the sky equator of the daily apparent movement of the stars through the 24th -hour day star circle
( F(^) =ü)2 j -(-ΛEcos^) (-sin^) z.B. für y? = 54 ,08° des Umlaufkreises : g^ (54,08°) 3 +0,0160957 m/s2 (Von der Mechanik als rZentrrfugarbeschleuhigung beschrieben.)
Figur 10 - Anordnung zur physikalischen Trennung von träger Masse vermittels Kippung der (F (^) = ü) 2 j - (- Λ E cos ^) (-sin ^) e.g. for y? = 54.08 ° of the orbital circuit: g ^ (54.08 °) 3 +0.0160957 m / s 2 (described by the mechanics as r centrifugal acceleration.) Figure 10 - Arrangement for the physical separation of inert mass by tilting the
Drehebene des Führungskörpers in die Horizontebene zwecks ausschließlicher Nutzung der Wirkung der Wechselwirkung von träger Masse und ErdrotationsfeldLevel of rotation of the guide body in the horizontal plane for the sole use of the effect of the interaction of inertial mass and earth rotation field
LR - Lagerrahmen für die äußeren Preßsitzlager und Führungslager D1 , D2LR - bearing frame for the outer press fit bearings and guide bearings D1, D2
MBH - Meßbehälter auf der Hebellagerseite der Hauptdrehachse für die Aufnahme derMBH measuring container on the lever bearing side of the main axis of rotation for receiving the
Stoffmenge beim ersten Meßgang des MeßverfahrensAmount of substance in the first measuring cycle of the measuring process
MBK - Meßbehälter auf der Beschwerungskörperseite für die Aufnahme der Stoffmenge beim zweiten Meßgang des Meßverfahrens DKl - elastischer oberer FührungskörperMBK measuring container on the weighting body side for the absorption of the amount of substance in the second measuring step of the DKl measuring method - elastic upper guide body
DK2 - elastischer unterer Führungskörper b - Lagermittenabstand der inneren Preßsitzlager und inneren Führungslager D3 und D4DK2 - elastic lower guide body b - bearing center distance of the inner press fit bearings and inner guide bearings D3 and D4
0 des Führungskörpers0 of the guide body
£, - vertikaler oberer Präzessions- und Drehwinkel des vorderen beweglichen Lagers£, - vertical upper precession and rotation angle of the front movable bearing
£, - vertikaler unterer Präzessions- Drehwinkel des hinteren beweglichen Lagers:£, - vertical lower precession angle of rotation of the rear movable bearing:
£, - vertikaler Präzessionswinkel des Führungsköφers ε - periodischer Öffnungswinkel der horizontalen Drehschwiπgung des Führungsköφers£, - vertical precession angle of the guide body ε - periodic opening angle of the horizontal torsional vibration of the guide body
Figur 11 - Regulierung der Längung der elastischen Lagerköφer und Konstanthaltung der Länge der Lagerköφer sowie Stabilhaltung der Hauptdrehachse mittels einer im Lagerrahmen angeordneten Ausgleichsvorrichtung für die Längung sowie einer Spannkraftsteuerung für die Erhaltung einer konstanten Zugspannung im DrehachsensystemFigure 11 - Regulation of the elongation of the elastic bearing body and keeping the length of the bearing body constant as well as keeping the main axis of rotation stable by means of a compensation device arranged in the bearing frame for the elongation and a tension control for maintaining a constant tension in the rotating axis system
LR - LagerrahmenLR - storage frame
MBH - Meßbehälter für die Aufnahme der Stoffmenge beim ersten Meßgang des MeßverfahrensMBH - measuring container for taking up the amount of substance during the first measuring cycle of the measuring process
MBK - Meßbehälter für die Aufnahme der Stoffmenge beim zweiten Meßgang des MeßverfahrensMBK - measuring container for taking up the amount of substance in the second measuring step of the measuring process
TJB - UnterbauTJB - substructure
DK1,DK2 - oberer und unterer elastischer FührungsköφerDK1, DK2 - upper and lower elastic guide bodies
D1,D2 - oberes und unteres starres FührungslagerD1, D2 - upper and lower rigid guide bearings
BK - BeschwerungsköφerBK - weighting body
0' - vertikale Hauptdrehachse0 '- vertical main axis of rotation
SG - Spannglied, Aufwickelrolle für den unteren elastischen Führungsköφer, dient derSG - tendon, winding roller for the lower elastic guide body, serves the
Erhaltung und Regelung der Zugspannung, sowie als Höhenregler für das Drehniveau durch Vergrößern oder Verkleinem der im inneren Rahmenteil frei beweglichen Länge des unteren Führungskörpers
Maintenance and control of the tension, as well as a height regulator for the turning level by increasing or reducing the length of the lower guide body that is freely movable in the inner frame part