Instrument zur 11lessung veränderlicher Kräfte. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Instrument zur Messung veränder licher Kräfte, bei welchem ein System von langgestreckten, im wesentlichen gleichge richteten und elastisch biegsamen Gliedern zwischen zwei unter Einwirkung der zu mes senden Kräfte gegeneinander beweglichen Teilen des Instrumentes eingespannt ist und mit einem Zeiger, dessen Drehachse der Längs richtung der Glieder des genannten Systems im wesentlichen parallel ist, derart verbunden ist, dass der Zeiger unter Einwirkung von Formveränderungen des genannten Systems ausschlägt.
Auf der Zeichnung sind zwei Ausführungs beispiele des Erfindungsgegenstandes darge stellt.
Fig. 1 und 2 sind eine Seiten- und eine Vorderansicht der ersten als Barometer aus gebildeten Ausführungsform; Fig. 3 zeigt im Grundriss ein Bandsystem dieser Ausführungs form; Fig. 4 zeigt in perspektivischer An- sieht die andere ebenfalls als Barometer aus gebildete Ausführungsform.
Die Ausführungsform nach Fig. 1-3 weist eine unter der Wirkung des äussern Luftdrucks stehende Membrandose 2 auf, die auf der Unterseite einer Grundplatte 1 befestigt ist.
An der nach unten gekehrten Membran der Membrandose 2 ist mittelst einer Mutter 3 der untere Schenkel einer U-förmig gebo genen Blattfeder 4 befestigt, deren oberer Schenkel in einer Nut 5 einer quer über die Grundplatte verlaufenden Schiene 6 festsitzt. Die Lage der Schiene 6 kann durch Stell schrauben geändert und dadurch die Spannung der Blattfeder geregelt werden.
Zu beiden Seiten der Mutter 3 ist die Blattfeder mit zwei Augen 7 versehen, in denen die untern Enden zweier Schrauben federn 8 befestigt sind. Die obern Enden der Federn sind an einem Joch 9 befestigt, das mit einer Mutter 10 auf einer Mikrometer schraube 11 sitzt und durch Drehung dieser Schraube in senkrechter Richtung verstellbar ist. Die Mikrometerschraube 11 ist mit ihrem untern Ende in einem Steblager 12 geführt und oben mit einem Handgriff 13 versehen.
Die Mutter 10 hat einen nach vorn gerich teten Arm 14, dessen äusseres Ende gabel förmig ist und einen als Geradführung die nenden Ständer 15 im Gestell umfasst, so dass die Mutter bei der Drehung der Mikro meterschraube 11 gehoben oder gesenkt und die Spannung der Federn 8 vermehrt oder vermindert wird. Die Teile 10-14 bilden zusammen eine Einstellvorrichtung für die Membrane. Die Einstellvorrichtung deren je weilige Einstellung an einer Hauptskala der festen Skalenscheibe 16 mittelst eines mit der Mikrometerschraube 11 verbundenen Zeigers 17 abgelesen werden kann, regelt nur die Spannung der verhältnismässig schwachen Federn 8, während die Spannung der Blatt feder 4 von der Einstellvorrichtung unab hängig ist.
Bei der beschriebenen Ausführungsform wirken die mittelst der Einstellvorrichtung einstellbaren Federn 8 der Blattfeder 4 ent gegen, und damit Gleichgewicht herrscht, muss die Spannung der Blattfeder so gross sein wie der auf die untere Membran wirkende Gesamtluftüberdruck plus die Spannung der Federn B. Die Anordnung könnte natürlich auch so sein, dass die einstellbaren Federn 8 in derselben Richtung wirken wie die Blatt feder 4, deren Spannung dann kleiner sein muss, als der auf die Membran wirkende Überdruck.
Der untere Schenkel der Blattfeder 4 ist mit einem Ansatz 18 versehen, dessen vorderes Ende zwischen zwei Hemmschrauben 18' spielt, um die Bewegungen der Membran zu begrenzen.
Zwischen der Membran und dem Baro meterzeiger 27 ist ein Übersetzungsgetriebe angeordnet, welches zwei Paar biegsame Bänder 19, 20 und 19' und 20' aufweist. Jedes Paar bildet eine im stumpfen Winkel gebogene Verbindung zwischen dem Ansatz 18 der Blattfeder 4 und einer obern festen Platte 21 im Gestell, die zugleich als Träger für die Skalenscheibe 16 dient. Die Befesti gungspunkte a, a' des Bandsystems am An satz 18 und seine Befestigungspunkte<I>b, b'</I> am Gestell liegen in einer zur Symmetrie ebene der Blattfeder senkrechten Ebene. Die Knickpunkte c, c' der beiden Bänder 19, 20 und 19', 20' sind durch Bänder 22, 22' bei 23 mit dem auf einer senkrechten Zeiger welle 24 sitzenden Zeiger 27 verbunden. Die Zeigerwelle ist von zwei im Gestell be festigten Schraubenfedern 25, 26 getragen.
Durch diese elastische Aufhängung der Zei gerwelle 24 ist die Welle leicht und ohne Zapfenreibung drehbar. Der Zeiger 27 ist rechtwinklig zur Welle 24, also im wesent lichen in wagrechter Ebene schwingbar. Wie aus Abbildung 3 hervorgeht, liegen die beiden Bänder 19, 20 und 19', 20' in zwei einander parallelen Ebenen<I>a, b,</I> c und<I>a', b',</I> c', die bei jeder Veränderung des Abstandes der beweglichen Punkte<I>a,</I> ä von den festen Punkten<I>b, b'</I> sich infolge der Verbindung der Punkte c, c' mit dem Zeiger 27 um die Achsen a, <I>b</I> und a', <I>b'</I> drehen.
Der Zeiger 27 sehwingt in einer Aus sparung im Lager 12 der Mikrorneterschraube 11; sein hinteres Ende ist um den Rand der Skalenscheibe 16 gebogen, die ausser der Hauptskala der Spitze des Zeigers gegenüber eine zweite kurze Skala 28 trägt; sein vor deres Ende trägt ein Gegengewicht 29.
Wenn die Spannung der Schraubenfedern S so eingestellt ist, dass die Resultierende der auf die untere Membran wirkenden Feder kräfte genau gleich dem auf diese Membran wirkenden Luftdruck ist, steht der Zeiger 27 über dem Nullstrich der Skala 28. Sinkt der Luftdruck, biegt sich die Membran in folge der überwiegenden Spannung der Blatt feder 4 etwas nach unten, das Bandsystem wird gedehnt, die stumpfen Winkel a <I>c b</I> und a' <I>c' b'</I> werden noch etwas stumpfer, die Bänder nähern sich der Ebene<I>a a' b b',</I> und der Zeiger 27 macht einen Anschlag und gibt dadurch die Luftdruckänderung an.
Um nochmalige Luftdruckänderungen zu mes sen, muss dann der Zeiger 27 in die Nullage zurückgeführt werden. Hierzu muss der Hand- griff 13 im Sinne des Uhrzeigers so weit gedreht werden, bis der Nullzeiger 27 wieder auf Null zeigt. Durch diese Drehung werden die Mutter 10 und das Joch 9 gehoben, die Spannung der Sehrauben 8 wird vergrössert und die Resultierende der an der Membran angreifenden Federspannungen entsprechend dem kleinern Luftdruck verringert.
Bei stei gendem Luftdruck erfolgt die Kompensierung umgekehrt durch Drehung des Handgriffs 13 entgegen dem Uhrzeiger, die Spannung der Schraubenfedern 8 wird dabei vermindert und die Gesamtfederspannung an der Membran vergrössert.
In dem Augenblick, in dem der Nullzeiger 27 auf Null steht, zeigt der Zeiger 17 an der Hauptskala der Scheibe 16 den herrschen den Luftdruck an.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 besteht das als Übersetzungsgetriebe dienende Bandsystem wieder aus zwei in Winkel ge bogenen Bändern 19, 20, beziehungsweise 19', 20', doch sind die Knickpunkte direkt, das heisst ohne Vermittlung der Zwischenverbin dungen 22, 22' an das drehbare Zeigersystem angeschlossen.
Die beiden untern Bänder 19, 19' sind mit ihren untern Enden bei a und a' an dem Ansatz 18 des untern Schenkels der Blatt feder 4 befestigt, während ihre obern Enden an den untern Rand eines dünnen rechteckigen Blechs 30 angeschlossen sind, das durch die an der festen Platte 21 bei b; beziehungs weise b' befestigten obern Bänder 20, 20' ge tragen wird. Die beiden Enden des Blechs 30 sind nach entgegengesetzten Seiten recht winklig zu Lappen 31 umgebogen, an denen die innern Enden zweier Schraubenfedern 32, 32' befestigt sind. Die äussern Enden der Federn greifen an Blechstreifen 34 beziehungs weise 34' an der Grundplatte 1.
Die Span nung der Federn 32, 32' ist so gewählt, dass das Blech 30 in der Ruhe, das heisst wenn die Membran sich in ihrer Mittellage befindet, senkrecht zur Ebene a a' b b' steht, die Ebene des Blechs also mit der Mittelebene des Instruments zusammenfällt. Die Ebene der einzelnen Bänder 19, 20 beziehungsweise 19', 20' ist ans der Ebene der vier Befesti gungspunkte a,<I>a' b b'</I> herausgedreht. Die beiden Knickpunkte c, die ungefähr auf der Mittellinie des Blechs 30 liegen, stehen auf verschiedenen Seiten der Ebene<I>a a' b</I> L'.
Der Nullzeiger 27 ist in der Mittelachse des Blechs 30 befestigt, im übrigen in ähn licher Weise wie der Zeiger in Fig. 1 und 2 angeordnet. Wie ersichtlich, wird der Zeiger 27 bei der Ausführungsform nach Fig. 4 durch das Bandsystem 19, 19', 20, 20' ge tragen, das hier selbst die elastische Auf hängung des Zeigers bildet, und zwar so, dass der Zeiger um eine in der Mittelebene des Instruments liegende senkrechte Achse reibungslos schwingen kann.
Der elastische Widerstand gegen die Schwingungen des Zei gers um die Achse kann beliebig klein gewählt werden, weil die Schraubenfedern 32, 32' die nicht tragen, sondern nur die erforderliche elastische Richtkraft ausüben sollen, ver hältnismässig sehr lang und schwach ausge führt werden können. In dieser Beziehung hat die Anordnung nach Fig. 4 gegenüber der vorher beschriebenen Anordnung einen wesentlichen Vorteil.
Nach Abb. 1 und 2 haben die Federn 25, 26, die die Richtkraft ausüben, ausserdem noch die Aufgabe, das ganze Zeigersystem zu tragen und müssen aus diesem Grunde verhältnismässig kräftig ausgeführt werden, so dass sie einer Ablenkung des Zeigers einen entsprechend grossen Ver drehungswiderstand entgegensetzen.
Das aus den weichen, biegsamen Bändern 19-20' bestehende Übersetzungsgetriebe er. gibt eine sehr leichte Beweglichkeit des schwingbaren Systems. Die Anzahl der in Winkel gebogenen Bandverbindungen oder Bandpaare 19, 20 beziehungQweise 19', 20' kann beliebig gewählt werden; die Bandpaare stehen vorzugsweise symmetrisch zur Dreh achse des Zeigers.
In beiden beschriebenen Fällen hängt das Übersetzungsverhältnis von der Grösse der stumpfen Winkel a<I>c b,</I> beziehungsweise a' <I>c' b'</I> ab. Da praktisch genommen alle Rei bungswiderstände in den beweglichen Syste men beseitigt sind, kann das Übersetzungs- verhältnis unbedenklich sehr gross gewählt und die Empfindlichkeit des Instruments entsprechend gesteigert werden.
Durch die senkrechte Anordnung der Drehachse des Nullzeigers 27 ergibt sich, wie schon erwähnt, der Vorteil, dass die Höhe des Instruments von der Zeigerlänge unab hängig wird. Die betreffende Anordnung hat noch den weitern Vorzug, dass das schwing bare Nullzeigersystem mittelst des Gegen gewichts 29 so ausgeglichen werden kann, dass die Einstellung des Nullzeigers nicht durch Schiefstellung des Instruments beein- flusst wird.
Um eine genaue Kompensierung zu erhalten, muss dabei die das Gegengewicht 29 tragende Verlängerung des Nullzeigers 27 in der Schwingungsebene des Zeigers etwas nach der Seite, das heisst nach oben oder unten umgebogen werden.