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Vorrichtung zum Bestimmen des spezifischen Gewichts fester Stoffe
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bestimmen des spezifischen Gewichts
fester Stoffe durch Ermittlung des Gewichts derselben in Wasser und in Luft mittels
einer Waage.
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Von den bekannten Vorrichtungen dieser Art unterscheidet sich diejenige
nach der Erfindung im wesentlichen darin, daß auf einem schräg zur Anschlags- bzw.
Anzeigelinie des Wägewiderstandes, z. B. der Feder einer Federwaage, angeordneten
Meßstab eine beliebig wählbare Einheitslänge vorgesehen ist, auf die das Gewicht
der verdrängten Wassermenge stets bezogen wird, indem man ihren Anfangspunkt mit
der Gewicht-in-Luft-Anzeige der Waage zur-Deckung bringt, während sie in ihrem Endpunkt
von einer durch die Gewicht-in-Wasser-Anzeige verlaufenden Meßleiste geschnitten
wird,' zu der parallel eine zweite Meßleiste geführt ist, die durch den Nullpunkt
der Waage geht und von dem im Maßstabe der Einheitslänge unterteilten Meßstab eine
das spezifische Gewicht unmittelbar darstellende Strecke abschneidet. Das spezifische
Gewicht kann also ohne jede Rechnung unmittelbar abgelesen werden.
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Vorzugsweise ist die obere der beiden durch Lenker verbundenen Meßleisten
gleitbar auf einer Schneide gelagert, deren Scheitel durch die Nullage der Waage
verläuft, während die untere Meßleiste mit einem senkrecht auf und ab beweglichen
Gleitschuh in Verbindung steht, an dem gleichzeitig der schräg verlaufende Meßstab
sitzt. Zweckmäßig ist ein zweiter, ebenfalls senkrecht auf und ab beweglicher Gleitschuh
mit einer Anzeigemarke sowie mit einer Schneide ausgerüstet, die auf die obere Kante
der unteren Meßleiste trifft.
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Auf der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht;
es ist Abb. i die Vorderansicht und Abb.2 die Seitenansicht einer Ausführungsform,
Abb. 3 eine Schemazeichnung zur Erläuterung der Wirkungsweise. .
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Der Apparat (Abb. i und 2) besitzt eine Grundplatte 3, auf der ein
Paar Säulen 5 ruht, mit deren Oberenden ein Rahmen 6 von rechteckiger Form verbolzt
ist. Auf die Außenflächen der senkrechten Glieder des Rahmens 6 sind Gleitbahnen
7 und 8 aufgeschraubt, auf denen Gleitschuhe g und io laufen. An dem mittleren Teil
der waagerechten Glieder des Rahmens 6 ist ein senkrechtes Rohr i i befestigt, dessen
Oberteil einen Federwiderstand 12 aufnimmt. Das obere Ende des Federwiderstandes
12 ist an dem unteren Ende einer Schraube 13 befestigt,
die in einer
innerhalb des oberen Endes des Rohres i i sitzenden Buchse 14 Aufnahme findet. Die
Schraube i3 besitzt einen geriffelten Kopf 13 a; um die Einstellung zu erleichtern.
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An dem unteren Ende der Feder 12 hängt ein Draht 15, der zur .Befestigung
des zu prüfenden Körpers in einen Haken ausläuft. Der Draht 15 ist mit einem Anzeiger
15a ausgerüstet, der sich auf die Nullmarke des Gleitschuhes g einstellen läßt.
Der untere Vorderteil des Rohres i i ist weggeschnitten, um die Beobachtung des
Anzeigers 15" während der Benutzung des Apparats zu erleichtern.
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Auf einer Schneide 5a, deren Scheitellinie durch die Nullstellung
des Federwiderstandes verläuft, ist die obere Meßleiste 17 einer Meßerorrichtung
verschiebbar gelagert. Die Meß= leiste 17 ist mit ihrem einen Ende drehbar
mit einem Lenker 16 und zwischen ihren Enden mit dem Oberende eines zweiten Lenkers
i8 verbunden, dessen anderes Ende an das Unterende eines abgekröpften Armes angelenkt
ist, der das eine Ende der unteren Meßleiste ig der Meßvorrichtung bildet. Das andere
Ende der unteren Meßleiste ig besitzt ebenfalls einen abgekröpften Arm, dessen Ende
den Zapfen für das untere Ende des Lenkers 16 trägt. Die untere Meßleiste ig der
Meßvorrichtung besitzt ferner bei iga eine Gelenkverbindung mit dem Gleitschuh io.
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In fester Verbindung mit dem Gleitschuh io befindet sich ein Meßstab
2o, der so angeordnet ist, daß seine Oberkante mit der Senkrechten durch die Feder
i2 einen spitzen Winkel bildet.
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Von den Gleitschuhen g und io gehen Zahnstangen ga und ioa aus, deren
Zähne mit Zahnrädern 21, 2ia zu kämmen vermögen, deren Spindeln drehbar in Lagern
des Rahmens gelagert sind, wobei die Spindeln geriffelte Bedienungsköpfe gib, 2ic
besitzen, um die Drehung der Spindeln zu ermöglichen. Unter der Gleitbahn 8 befindet
sich eine Gleitbahn 22, die unten mit der Grundplatte verschraubt ist. Auf der Gleitbahn
22 ist ein Gleitschuh 23 gelagert, an dem ein waagerechter Halter 23a sitzt, auf
dem der mit Wasser gefüllte Becher oder Behälter 24 angeordnet ist, der für das
Abwiegen des zu prüfenden Körpers im Wasser dient. Der Gleitschuh 23 ist mit dem
einen Ende einer Schnur 25 verbunden, die über ein Scheibenrad 26 läuft und mit
ihrem anderen Ende an einer Trommel 27a befestigt ist, die auf einer drehbaren Spindel
27 gelagert ist, welche sich durch einen geriffelten Knopf 27b drehen läßt.
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Der Gleitschuh g besitzt einen nach innen gerichteten Vorsprung, an
dem eine Platte gb befestigt ist, die eine Zeigermarke 9c auf-,weist; ferner trägt
dieser Vorsprung eine Schneide gd, die auf die Oberkante der unteren Meßleiste ig
trifft. An dem unteren Ende des Meßstabes 2o sitzt ebenfalls eine Platte 20a mit
einer Zeigermarke.
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Die Wirkungsweise ergibt sich aus der Schemazeichnung gemäß Abb. 3.
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Zunächst stellt man den an dem Aufhängedraht 15 sitzenden Anzeiger
15a auf den Nullpunkt des Apparats ein; dies geschieht mit Hilfe der am oberen Ende
der Spiralfeder 12 angeordneten Jüstierschraube 13 . (Abb. i und 2). Sodann
wird das Probestück, dessen spezifisches Gewicht zu bestimmen ist, an das hakenförmige
Ende des Drahtes 15 gehängt und erst in der Luft (Stellung B der Federwaage) und
danach im Wasser (Stellung A der Federwaage) abgewogen.
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Bekanntlich kann das spezifische Gewicht als Quotient des Gewichts
in Luft und des Gewichts der verdrängten Wassermenge definiert werden. Man hat also,
um das gesuchte Ergebnis zu erlangen, die Strecke O B durch die Strecke
A B zu dividieren.
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Dieser Rechenvorgang wird nun durch die Erfindung überflüssig gemacht,
wie sich aus folgendem ergibt: Der schräg angeordnete Meßstab 2o läßt sich in senkrechter
Richtung auf und nieder bewegen, so daß sein Nullpunkt mit dem von der Federwaage
angezeigten Gewicht in Luft (Punkt B) zur Deckung gebracht werden kann. Auf dem
Meßstab 2o ist (von seinem Nullpunkt ab) eine Einheitslänge aufgetragen (Strecke
B C), deren Abmessung sich nach dem Verwendungszweck des Apparats richtet, an sich
natürlich jede beliebige Größe besitzen kann. Der Stab 20 ist nun im Maßstabe der
- i gesetzten Strecke B C unterteilt; beispielsweise erhält also das erste Zehntel
der Einheitslänge rechts von dem Punkt C - i - o den Wert i # i, links von dem Punkt
C den Wert o - g usf.
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Das Gewicht der verdrängten Wassermenge wird nun stets auf die Einheitslänge
B C - i bezogen, so daß das Instrument von (die Federausdehnung beeinflussenden)
Temperaturschwankungen o. dgl. völlig unabhängig ist.
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Mit dem Meßstab 2o wirken die beiden zueinander parallel geführten
-Meßleisten 17 und ig zusammen, von denen die untere, ig, derart gelenkig mit dem
Meßstab verbunden ist, daß sie den letzteren immer in dem Einheitspunkt C - i -
o schneidet, während sie anderseits auf die Gewicht-in-Wasser-Anzeige (Punkt A)
der Federwaage eingestellt werden kann. Da außerdem die obere Meßleiste 17 durch
die Nullstellung der Federwaage verläuft, so ergibt ihr Schnittpunkt D
mit
dem Meßstab 2o unmittelbar das gesuchte spezifische Gewicht, denn es ist:
0 B -Gewicht in Luft, 0 A - Gewicht in Wasser, A B Gewicht
der verdrängten Wassermenge, daher das spezifische Gewicht
und da 0 D zu A C parallel verläuft, so ist
Nun war aber B C - i, mithin s-B D- i, ...
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Somit kann nach Vornahme der jeweils erforderlichen Einstellungen
das spezifische Gewicht des zu prüfenden Körpers stets unmittelbar an dem Meßstab
2o abgelesen werden.