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Einstellbare Sonnenuhr
Die Erfindung betrifft einstellbare Sonnenuhren mit grossbasiger, drehbarer Lagerung mindestens eines Hauptteiles (Anzeigeteil), Systembasis, Fundament) zur wahlweisen oder gleichzeitigen Anzeige der wahren Ortszeit, der mittleren Ortszeit und der mittleren Zonenzeit des Aufstellungsortes oder eines andern Ortes.
Bei derartigen Sonnenuhren muss der Anzeigeteil zwecks Berücksichtigung der Zeitgleichung und der geographischen Längenunterschiede zwischen dem Aufstellungsort und dem mittleren Meridian der
Zeitzone mindestens um die Achse des polaren Sonnenuhrzeigers oder um eine zu dieser parallele Achse drehbar sein. Zur Anpassung an verschiedene geographische Breiten muss sich der Anzeigeteil solcher
Sonnenuhren bzw. die den Anzeigeteil tragende Systembasis ausserdem um eine zur Meridianebene der
Systembasis (bzw. des Aufstellungsortes) normale Achse drehbar einstellen lassen.
Es sind zahlreiche verstellbare Sonnenuhren bekannt, die an beliebigen Orten der Erde wahlweise die wahre, die mittlere Ortszeit oder die Zonenzeit des Aufstellungsortes anzeigen.
Bei diesen bekannten verstellbaren Sonnenuhren bestehen die Drehlagerungen für die zu verstellenden Hauptteile grösstenteils aus Zapfen-oder Wellenlagerungen mit kleinen Lagerdurchmessern, bei denen sich die Lagerflächen bzw. Rollflächen der einzelnen Lagerungen in radialer Richtung nur wenig ausdehnen. Solche Lagerungen unterstützen den zu lagernden Teil unmittelbar nur längs einer Geraden oder längs eines schmalen Flächenstreifens ; sie sind daher weitgehend labil und bedürfen unbedingt Feststellvorrichtungen. Da die Lagerwellen des Anzeigeteiles zur Zeigerachse parallel liegen müssen, fallen die nach den üblichen Bauweisen für mittlere und grosse geographische Breiten gebauten verstellbaren Sonnenuhren sehr sperrig aus. Sie sind daher insbesondere für einen platzsparenden und gefälligen Einbau an vertikalen und auf horizontalen Wänden bzw.
Flächen wenig geeignet. Beim Zerlegen der bekannten verstellbaren Sonnenuhren müssen Lagerschrauben gelöst und Feststellvorrichtungen gelöst werden.
Bei der in der österr. Patentschrift Nr. 51115 (Homan) beschriebenen Sonnenuhr besteht die Lagerung des Anzeigeteiles aus einem Gleitschuh und einem dazu passenden Sattel mit kugelförmigen Sitz- bzw. Gleitflächen, wobei sich der halbkugelförmige Gleitschuh, vom Mittelpunkt der halbkugelförmigen Gleitflächen aus gerechnet, nach allen Richtungen im Raum gleich weit ausdehnt, so dass diese Sonnenuhr als sperrig und als nicht anpassungsfähig an die tragenden Wände zu bezeichnen ist. Im Gegensatz dazu sind bei meiner erfindungsgemässen, verstellbaren Sonnenuhr die Lagerungen der zu verstellenden Teile jeweils auf bzw. längs einer Fläche angeordnet, was eine flache und an die Wände anpassungsfähige Bauart ergibt. Auch lassen sich bei dieser Bauart die Lagerungen selbsthemmend und sehr stabil ausführen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Beschränkung auf eine mässige, für die in Betracht gezogenen Zwecke ausreichende Verstellbarkeit, stabile, raumsparende, flache, leicht zerlegbare und bezüglich der Einstellfunktionen und Anzeigen sehr übersichtliche und anschauliche, verstellbare Sonnenuhren zu bauen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass mindestens ein zu verstellender Hauptteil der Sonnenuhr auf dem ihn unmittelbar tragenden Hauptteil (z. B. der Anzeigeteil auf der
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Systembasis und/oder die Systembasis am Fundament) auf mindestens zwei Teillagerflächen oder
Gruppen von solchen Flächen drehbar gelagert ist, die mit ihren Schwerpunkten auf oder mit geringfügigen Abständen längs einer gedachten Lagerungsmittelebene so verteilt sind, dass die diese
Teillagerflächen einhüllende, zur angeführten, gedachten Lagerungsmittelebene normalen Projektions- ebenen auf der gedachten Lagerungsmittelebene Flächen begrenzen, die sich in zwei verschiedenen, vorzugsweise normalen Richtungen über mindestens 35% der Ausdehnung,
die die Normalprojektion des gelagerten Hauptteiles auf der gedachten Lagerungsmittelebene in den gleichen Richtungen hat, erstrecken.
Die Erfindung ist im nachstehenden an Hand der in den Fig. 1 bis 14 der Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Die Fig. 1 bis 3 zeigen drei Schnitte einer ortsfesten, vertikalen Sonnenuhr flacher Bauart ; die Fig. 4 zeigt eine besondere obere Lagerung des Anzeigeteiles einer ortsfesten, vertikalen Sonnenuhr ; die Fig. 5 und 6 zeigen einen Schnitt und eine Ansicht einer der Sonnenuhr gemäss den Fig. 1 bis 3 ähnlichen ortsfesten, vertikalen Sonnenuhr mit etwas andern Lagerungen ; die Fig. 7 und 8 zeigen eine transportable, horizontale Sonnenuhr flacher Bauart ;
die Fig. 9 bis 12 zeigen eine transportable Sonnenuhr mit mehreren Zifferblättern ; die Fig. 13 und 14 zeigen eine transportable polare Sonnenuhr mit einer besonderen Gleitschuh-Sattellagerung.
Die in den Fig. 1 bis 12 dargestellten Sonnenuhren bestehen im wesentlichen je aus drei Hauptteilen, nämlich aus dem Anzeigeteil (Sonnenuhrzeiger und Zifferblatt), der Systembasis und dem Fundament der Uhr.
Als Meridianebene des Anzeigeteiles wird die durch den polaren Sonnenuhrzeiger und durch den 12 h-Strahl der Zifferblattskala gehende Ebene bezeichnet ; ihre Spur ist am Anzeigeteil als solche gekennzeichnet. Östlich und westlich von dieser Marke ist der Ost-Westwinkel, den diese Meridianebene mit dem Zifferblatt einschliesst, eingetragen. Als Meridianebene der Systembasis wird die durch die Drehachse der auf der Systembasis befindlichen Teillagerflächen für den Anzeigeteil gehende, zu der als solche auf der Systembasis gekennzeichneten Horizontebene der Systembasis normale Ebene bezeichnet. Die Spur dieser Meridianebene auf der Systembasis ist mit"NS"bezeichnet. Sie liegt bei richtiger Aufstellung der Sonnenuhr in der Meridianebene des Ortes, dessen Zeiten angezeigt werden sollen, oder parallel zu dieser Ebene.
Die Horizontebene der Systembasis entspricht der geographischen Breite, für die der Anzeigeteil bzw. das Zifferblatt ausgelegt ist. Sie ist auf der Systembasis markiert und wird an Hand des Zeigers der Systembasis und einer auf dem Fundament der Uhr angeordneten Breitenskala der geographischen Breite des Ortes, dessen Zeiten angezeigt werden sollen, eingestellt.
Die auf dem Fundament markierte Horizontebene muss beim Gebrauch der Sonnenuhr parallel zur Horizontebene des Aufstellungsortes und die Meridianebene des Fundaments parallel zur Meridianebene des Aufstellungsortes eingestellt werden.
In den Fig. 1 bis 3 ist mit--l--das Zifferblatt bezeichnet, auf dessen Rückseite die Versteifungsrippe--3b--, der Zeigersockel--3a--und der rippenförmige Gleitschuh--4--
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Zeigerachse normale Gleitfläche. Mit diesen beiden Gleitflächen ist der Anzeigeteil gewichtsmässig bzw. in vertikaler Richtung im Sattel--7--der plattenförmigen Systembasis--5--drehbar gelagert. Oben ist der Anzeigeteil mittels der Versteifungsrippe--3b--auf der auf der Systembasis--S--
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--6-- radial- und dem am Zifferblatt --1-- angeschraubten Zeiger --12-- zwecks Berücksichtigung der Zeitgleichung und zur Anpassung an die geographische Länge des Aufstellungsortes eingestellt werden.
Mit--13--ist eine Abdeckung der Sonnenuhr bezeichnet.
Zwischen der Systembasis --5-- und der vertikalen Wand-18-ist ein aus Teilen bestehendes, rahmenförmiges Fundament--14--zwischengeschaltet. Aus der Fig. 3 ist zu ersehen, dass sich die Normalprojektion der Teillagerflächen des Anzeigeteiles auf der vertikalen Ost-Westebene in der Ost-Westrichtung über 53% und in der vertikalen Richtung über 67% der Ausdehnungen der Normalprojektion des Zifferblattes auf die gleiche Wand bzw. Ebene in den gleichen, vorstehend
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angeführten Richtungen erstreckt.
Fig. 4 zeigt eine radiale, gelenkige Lagerung des oberen Teiles des Anzeigeteiles einer Sonnenuhr gemäss den Fig. 1 bis 3. Diese Lagerung besteht aus einer mittels eines Halsstückes am U-Profil
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-15-- des zifferblattes --1-- befestigtenGleitflächen des Gleitschuhes --20-- und des Sattels --26-- sind zylindrische und zur Zeigerachse koaxiale Drehflächen. Mit--24--ist eine auf der Systembasis--25--in der Ost-Westrichtung verstellbare Einstellskala und mit-23--ein am Anzeigeteil angeordneter Zeiger bezeichnet. Eine Schraubenfeder --29-- hindert den Anzeigeteil am Abheben vom Sattel-26-. Diese Feder kann auch als Blattfeder ausgeführt sein, auf der der Anzeigeteil gleiten kann.
Mit--28--ist die Meridianmarke der Systembasis und mit-30-das rahmenförmige Fundament bezeichnet, auf der ebenfalls oben und unten die Meridianmarken des Fundaments aufgetragen sind. Die Fig. 5 und 6 zeigen, dass sich die Normalprojektion der Teillagerflächen des Anzeigeteiles auf der vertikalen Ost-Westebene in der Ost-Westrichtung über 55% und in der vertikalen Richtung über 86% der Ausdehnung der Normalprojektion des Zifferblattes auf die gleiche Ebene in den gleichen, vorstehend angeführten Richtungen erstreckt.
Die Fig. 7 zeigt einen Schnitt durch eine transportable, horizontale Sonnenuhr und die Fig. 8 eine Draufsicht auf dieselbe. Der aus dem Zifferblatt --1--, dem mit einer kugelförmigen Verstärkung - 2c-- verschenen Zeiger --2a--, der vertikalen Zeigerstütze--2b--, der mittels eines zylindrischen Halses an der Brücke --33- angeschweissten Gelenkskugel --34--, dem rippenförmigen Gleitschuh --43-- und dem Zeiger--44--bestehende Anzeigeteil ist in der Mitte
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Zifferblattes normalen Richtung bis in die Randgebiete des Anzeigeteiles und der Systembasis. Mit --42-- sind zwei rippenförmige Stützen des Sattels--41--bezeichnet.
Am Sattel --41-- ist die Einstellskala-45-zum Einstellen des Anzeigeteiles bzw. dessen Zeigers-44--zum Berücksichtigen der Zeitgleichung und der geographischen Längenunterschiede zwischen den Aufstellungsorten und der Bezugsorte, z. B. dem mittleren Meridian der Zeitzone des Aufstellungsortes, für den die Sonnenuhr ausgelegt ist, angeordnet. Diese Skala ist relativ zur auf der Systembasis befindlichen"0"-Marke verstellbar.
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--38-- und--49-- des Fundaments--39, 40--in der Nord-Südrichtung mittels der Schraubenspindel - 47-- verstellbaren Einstellkeiles --46-- grossbasig gelagert.
Die mit einem Vierkant versehene Schraubenspindel --47-- sitzt mit ihrem Bund zwischen dem Winkelflansch-40a--des
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--50-- des Fundaments --40-- und- kann die Systembasis um die Achse der Schneidenlagerung-38, 39-verdreht und dadurch dem Breitengrad des Aufstellungsortes angeglichen werden.
Die Fig. 8 zeigt, dass sich die Normalprojektion der Teillagerflächen des Anzeigeteiles auf der Horizontebene in der Ost-Westrichtung über 78% und in der Nord-Südrichtung über 90% der Ausdehnungen der Normalprojektion des Zifferblattes auf die gleiche Ebene in den gleichen, vorstehend angeführten Richtungen erstreckt. Für die grossbasige Lagerung der Systembasis auf dem Fundament ergeben sich ähnliche Prozentzahlen.
Mit-31-sind die Tageszeitstrahlen und mit-32--die Tageskurven des Zifferblattes bezeichnet.
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In den Fig. 9 bis 11 sind drei Ansichten und in der Fig. 12 ein Detailschnitt einer erfindungsgemässen, transportablen Sonnenuhr mit mehreren Ziffernblättern schematisch dargestellt. Mit - la-ist ein horizontales, mit-lb-ein vertikales und mit --1c-- ein polares Zifferblatt, mit --2a-- der gemeinsame polare Sonnenuhrzeiger und mit--2b--ein zum Zeiger--2a--normaler,
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diesbezüglichen Kurvenschar, die jeweiligen Jahrestage und die Höhenstände der Sonne an diesen Tagen an. Der untere Zeigersockel --2c-- durchsetzt das Zifferblatt-la-und ist unter diesem als Lagerzapfen ausgebildet. Mit diesem Zapfen ist der Anzeigeteil auf seiner südlichen (linken) Seite in einem nach oben offenen Sattel --53-- der Systembasis gelagert.
Auf der nördlichen bzw. oberen
Seite ist auf der Rückseite des Zifferblattes-lb-ein mit seinen Grossflächen zur Zeigerachse - normal stehender und durch zwei Rippen-54a und 54b--gegen die Zifferblätter zusätzlich abgestützter Gleitschuh --54-- angeordnet. Mit diesem ist der obere bzw. nördliche Teil des Anzeigeteiles im Sattel --55-- der Systembasis drehbar gelagert. Der Gleitschuh --54-- und der Sattel --55-- haben zur Zeigerachse koaxiale zylindrische oder kegelförmige Gleitflächen. Längs dieser Gleitflächen hat der Gleitschuh und der Sattel stirnseitig ebene, zum Zeiger --2a-- normal stehende, kreisringförmige Lagerflächen.
Die am Gleitschuh --54-- angeordnete verstellbare Skala - und der am Sattel --55-- angeordnete Zeiger --62-- dienen zur Einstellung des Anzeigeteiles auf der Systembasis. Mit-63-sind zwei Arretierungen für das Anzeigesystem bezeichnet. Die Systembasis ist mittels zweier auf der Unterseite der Systembasisplatte-52-angeordneten, parallel zur Meridianebene der Systembasis bzw. des Aufstellungsortes liegenden, rippenförmigen Gleitschuhen --56- in den beiden Sätteln--58--des Fundaments--57, 58-- gelagert. Die Gleitschuhe --56-- und die nutförmigen Sättel --58-- haben zylindrische oder kegelförmige, mit ihren Drehachsen zur Meridianebene des Fundaments normal stehende Gleitflächen.
In den Sätteln lässt sich die Systembasis zwecks Anpassung der Sonnenuhr an die geographische Breite des Aufstellungsortes an Hand der Breitenskala-59-der Gleitschuhe und des Zeigers-60-des Sattels einstellen.
Bei der beschriebenen Sonnenuhr lässt sich der Anzeigeteil nach Lockerung der Arretierungen - aus den Lagern der Systembasis und diese wieder nach Lösen der Arretierungsschraube - -58a-- ohne weiteres aus den Lagern des Fundaments der Uhr, ohne die Lager zerlegen zu müssen, abheben. Die Sattel1agerungen sind selbsthemmend.
Die Fig. 13 und 14 zeigen eine erfindungsgemässe polare Sonnenuhr in zwei Ansichten, deren Anzeigeteil--1, 2--einen langen und hohen, mit seiner Mittelebene zur Zeigerachse normalen Gleitschuh --64-- hat. Dieser ist sehr flach und ist in einem in der Zeigerrichtung sehr schmalen und normal zur Zeigerrichtung in horizontaler Richtung und normal dazu langen bzw. tiefen nutförmigen Sattel drehbar gelagert.
Seitlich bzw. nördlich und südlich ist der nutförmige Raum dieses Sattels durch die beiden, auf der Systembasis--65--angeordneten Seitenteile--66 und 67--und radial bzw. normal zur Zeigerachse im Nutgrund durch drei um die längs eines mit seiner Ebene zur Zeigerachse normalen Kreises angeordneten Bolzen-68-drehbaren Rollen-69-begrenzt. Die Lagerung ist selbsthemmend, da die Lagerdrücke auf den zylindrischen Mantelflächen der Rollen normal stehen.
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