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Elektrisch angetriebenes Pendel für Zeitmessungszwecke Die Erfindung
bezieht sich auf elektromagnetisch angetriebene Pendel für Zeitmessungszwecke, beispielsweise
Pendeluhren, und bezweckt, den Antriebsfehler des Pendels möglichst zu verringern
und dadurch die Genauigkeit der Uhr zu steigern. Es ist anzustreben, daß der elektromagnetische
Antriebsstoß möglichst genau in der Gleichgewichtslage des Pendels erfolgt und der
Antrieb möglichst klein ist.
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Bei bekannten Ausführungen schwingt ein an dem Pendel sitzender Magnet
längs einer rund oder scheibenförmig gewickelten Spule vorbei, oder umgekehrt, eine
an dem Pendel sitzende scheibenförmig rund gewickelte Spule an einem Magneten. Da
in beiden Fällen der Antrieb nicht in einer bestimmten Pendelstellung zur Spule,
sondern auf dem ganzen Bereich der Pendelschwingung erfolgen kann, so hängt der
Antriebspunkt bei den bekannten Ausführungen ausschließlich von dem Schaltpunkt
des Kontaktes ab, den das Pendel betätigt. Da sich aber jeder Kontakt etwas abnutzt,
so verschiebt sich dieser Schaltpunkt im Laufe der Zeit, und der Antrieb findet
daher nicht mehr sauber in der Gleichgewichtslage statt Demgegenüber besteht zur
möglichsten Verringerung des Antriebsfehlers des Pendels die Erfindung darin, daß
ein in an sich bekannter Weise mit dem Pendel mitschwingender permanenter Magnet
in der Gleichgewichtslage des Pendels über die mittleren Windungen einer achtförmig
gewickelten stromdurchflossenen Spule hindurchschlägt, so daß das Verhältnis der
in der Mittelstellung auf das Pendel übertragenen Kraft zu den anderen Lagen des
Pendels besonders groß ist, oder umgekehrt, im Wendepunkt der Pendelschwingung der
Magnet in solcher Lage zu der Spule steht, daß eine möglichst geringe Kraftwirkung
zwischen Spule und Magnet besteht. Voraussetzung ist dabei nur, daß der Stromfluß
im richtigen Sinne geschaltet ist, in dem Augenblick, wo der Magnet über den Draht
schlägt. Infolgedessen wirkt der Antrieb fast unabhängig vom Schaltpunkt des Stromes
nur in der Gleichgewichtslage, und man kann daher durch Justierung zwischen Magnet
und Draht erreichen, daß der Antrieb sowohl beim Hin- wie beim Rückschwingen erfolgt,
so wird bei einem Justierungsfehler des Drahtes der Antrieb bei der einen Schwingrichtung
zu früh, bei der anderen um dasselbe
Zeitmaß zu spät erfolgen. Dadurch
wird die Schwingungszeit des einen - Bogens etwas verkürzt, des anderen Bogens um
dasselbe Maß verlängert, so daß im Mittel ein fehlerloser Gang entsteht.
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Eine weitere Verringerung des Antriebsfehlers des Pendels wird in
Verbindung mit dieser Ausbildung des Antriebes dadurch erzielt, daß ein das Pendel
in an sich bekannter Weise gasdicht einschließendes Gehäuse mit Wasserstoff oder
Helium gefüllt ist. Während die durch diese Füllung gegenüber der Luftverdünnung
erzielbare geringere Gasreibung bei den bisherigen Antrieben kaum einen nennenswerten,
dieses Mittel rechtfertigenden Vorteil bringen dürfte, ergibt es gerade in Zusammenwirkung
mit der feinen Ausbildung des elektromagnetischen Antriebes gemäß der Erfindung
noch eine praktisch auswertbare Verminderung des Antriebsfehlers. Denn die Größe
des Antriebes und damit der Antriebsfehler werden durch die Reibung des Pendels
bedingt. Diese- zerfällt in die mechanische Reibung des Werkes und in die Luftreibung
des Pendels. Nur durch die gleichzeitige Verminderung beider Reibungen, der mechanischen
durch den geschilderten, neuen elektromagnetischen Antrieb und der Luftreibung durch
die geschilderte Gasfüllung, kann man ein fast reibungsfreies Pendel erhalten.
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Der Erfindungsgegenstand ist auf der Zeichnung in einem Ausführungsbeispiel
veranschaulicht.
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Abb. r stellt in einem senkrechten Querschnitt das Pendel nebst Antrieb
im Gehäuse dar.
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Abb. z ist eine Seitenansicht auf die Lagerung nebst Antrieb des Pendels.
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Abb. 3 zeigt in einem Schema die elektrische Schaltung für den Pendelantrieb
nebst der angeschlossenen elektrischen Uhr.
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Die Pendelstange p ist im vorliegenden, als Beispiel gezeichneten
Falle an beiden Enden mit Gewichten w und w' versehen. Das obere Gewicht
w' ist beiderseits mit j e einer Schneide a1 und a2 versehen. Die beiden Schneiden
liegen auf zwei Lagern (Steinen) a3 und a4 auf, die in der Tragplatte b des Pendels
eingelassen sind. Die Tragplatte b ist zwischen den Lagern a3, a4 mit einer Durchbrechung
b1 -versehen, durch welche der Pendelstab p hindurchtreten kann, so daß das Pendel
um die Schneiden a1, a2 schwingen kann.
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Ein permanenter Hufeisenmagnet c ist in geeigneter Weise, z. B. mittels
Schraube cl in einem Schlitz c2 des Ansatzes c3, oben an dem Gewichtw' befestigt.
BeixnrSchwingen des Pendels schlägt der Magnet c in der Gleichgewichtslage des Pendels
über 'einen oder mehrere stromdurchflossene Drähte, nämlich die mittleren Windungen
dl einer achtförmig gewickelten Spule d, die an einem auf der Tragplatte b befestigten
Ständer b2 befestigt ist. Das untere Gewicht w des Pendels besitzt eine Spitze t,
welche, wenn das Pendel bei der Schwingung durch die Gleichgewichtslage geht, eine
dünne Feder f 1 durchbiegt, bis sie an dem abgebogenen Ende dieser Feder vorbeigegangen
ist. Bei der Rückschwingung des Pendels wird dann die dünne Feder f 1 durch
die Spitze t in der entgegengesetzten Richtung abgebogen. Die Feder f 1 ist
als Kontakt, welcher gemäß dem Schaltschema der Abb. 3 durch die Leitung f4 mit
dem einen Ende der Spule d verbunden ist, ausgebildet, und beiderseits der Blattfeder
f 1 sind die festen Kontakte f2 und f3 angeordnet, die durch die Leitungen f ' und
f l mit einer Stromquelle, beispielsweise dem Akkumulator f, verbunden sind. Mit
u ist eine elektrische Uhr mit polarisiertem Magnet bezeichnet, die eine beliebige
und bekannte Ausbildung besitzen kann und infolgedessen nicht näher beschrieben
zu werden braucht. Wie ebenfalls bekannt ist, wird bei jedem Polwechsel durch den
Magnetanker der Uhr ein Zahnrad weitergeschaltet und so der damit verbundene Zeiger
der Uhr weitergedreht. Ein Pol der Ankerwicklung dieser Uhr ist mit dem anderen
Ende der Spule d durch Leitung f a verbunden und der andere Pol der Ankerwicklung
der Uhr durch Leitung" f 9 mit dem Akkumulator f'.
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Schwingt das Pendel p hin und her, so wird durch die beschriebene
Abbiegung des federnden Kontaktes f1 einmal der Strom über den Kontakt f 3 und das
andere Mal über den Kontakt f2 geschlossen und entsprechend die Richtung des durch
die Spule d geleiteten Stromes umgekehrt. Je nach der Stromrichtung in der Spule
d erfährt daher das Pendel, wenn sein Magnet c in der Gleichgewichtslage des Pendels
über die mittlere Windung dl der Spule d schlägt, durch den Magnet c einen Antrieb
entweder nach rechts oder nach links. Auf diese Weise wird dem Pendel bei j edesmaligem
Durchgang durch die Gleichgewichtslage ein neuer Antriebsimpuls erteilt, so daß
der Antrieb des- Pendels nur beim Überschlagen der mittleren Windung dl durch den
Magneten .c erfolgen kann. Auch wenn die Kontaktfeder f' den Strom etwas früher
oder später schließen sollte (z. B. durch Abnutzen der Kontakte), kann trotzdem
der Antrieb des Pendels nur in der Mittellage erfolgen. Es wird von dem Kontakt
nur verlangt, daß der Stromschluß vor dem- Überschlagen des Magneten über die mittleren
Drähte der achtförmigen Spule und die Stromöffnung nach dem Überschlagen
erfolgt.
Die Spule muß so groß ausgeführt werden, daß im Umkehrpunkt des Pendels der Magnet
etwa in der Mitte je einer Spule steht, weil hier die Rückwirkung zwischen Spule
und Magnet am geringsten ist. Statt der gezeichneten Kontaktvorrichtung kann auch
eine andere in der Uhrentechnik bekannte verwendet werden, die obige Bedingung erfüllt.
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Das Pendel ist an sich bekannter Weise in ein gasdicht geschlossenes
Gehäuse eingesetzt, das im vorliegenden Fall aus dem Unterteil l' und der Haube
l2 besteht. Das Gehäuse ist mit Wasserstoff oder Helium mit geeignetem Druck gefüllt.
Dadurch wird eine sehr geringe Pendelreibung durch das geringe spezifische Gewicht
dieser Gase, also eine weitere in Verbindung mit der besonderen Ausbildung der vorliegenden
Antriebsvorrichtung praktisch bedeutsame Verringerung des Antriebsfehlers erzielt.
Nebenbei wird jede Oxydation des Pendels vermieden;, und es gewähren diese Gase
eine gute Wärmeleitung, so daß Fehler durch Temperaturschichtung, die bei vollkommenem
Vakuum indem Gehäuse sehr groß werden können, nicht zu befürchten sind.