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Eötvössche Drehwaage Gegenstand der Erfindung ist eine Verbesserung
von Drehwaagen Eötvösscher Bauart.
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Man hat bei Drehwaagen der genannten Art versucht, zum Zwecke einer
leichteren Handhabung und zur Erreichung einer kürzeren Beruhigungszeit nach Aufstellung
des Instrumentes eine Verkleinerung der Abmessungen des Systems unter gleichzeitiger
Verwendung eines empfindlichen Fadens durchzuführen. Man hat ferner versucht, bei
Verkleinerung der Abmessungen und Beibehaltung desselben Fadens eine Vergrößerung
der Massen vorzunehmen.
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Beim Gebrauch solcher Drehwaagen stellen sich jedoch Schwierigkeiten
ein; denn es zeigt sich in der Erfahrung, daß ein dauerndes Zittern des Waagebalkens
auftritt, welches als Resonanz mit den mikroseismischen Schwingungen der Erde erklärt
wird und eine genaue Ablesung des Instrumentes unmöglich macht.
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Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, die Unruhe des Waagebalkens
zu beseitigen. Das der Lösung der Aufgabe zugrunde liegende physikalische Prinzip
besteht darin, daß die schädliche, die Unruhe des Waage-Balkens hervorrufende Energie
in Reibungswärme umgesetzt wird. Die Störungsschwingungen können nun in verschiedener
Art auftreten, beispielsweise als Bewegungen des Waagebalkens in seiner Längsrichtung
sowie quer dazu. Ferner können sich Drehbewegungen um die Längsachse des Waagebalkens
zeigen. Schließlich können Drehschwingungen beispielsweise der angehängten Gewichte
auftreten.
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Erfindungsgemäß wird bei einer Drehwaage, bei der das Balkensystem
aus mehreren durch Gelenke verbundenen Einzelteilen besteht, die Beruhigung des
Balkensystems dadurch erreicht, daß die Verbindungsteile zwischen Waagebalken und
Gewichten starr und die Gelenke zwischen diesen Teilen als Reibungsgelenke ausgebildet
sind.
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Drehwaagen, bei denen das Balkensystem aus mehreren Einzelteilen besteht,
sind bekannt. Jedoch sind bei den bekannten Ausführungen die Einzelteile entweder
ganz starr verbunden, um konstruktiv eine verwickelte Balkenform leichter herzustellen,
oder die Verbindung der Teile erfolgt durch nicht starre Verbindungsglieder, wie
Fäden oder Drähte. Die letztere Ausführungsform
ist infolge der
Nachgiebigkeit der Verbindungsglieder nicht geeignet, eine Dämpfung durch Reibung
herbeizuführen.
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Es ist zweckmäßig, die Anordnung so zu'' treffen, daß eine starre
Stange, welche däs" untere Gewicht mit dem Waagebalken vä bindet, sowohl mit diesem
als auch mit &m@ Gewicht je durch ein Reibungsgelenk verbunden ist. Durch diese
Anordnung werden sowohl Störbewegungen des unteren Gewichtes, welche sowohl Pendelungen
wie Drehschwingungen sein können wie auch seitliche Pendelungen des Balkenendes,
an dem das untere Gewicht hängt, sicher gedämpft.
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Die Dämpfung des Balkensystems wird noch erhöht, wenn man das obere
Gewicht mit dem Waagebalken durch ein Reibungsgelenk verbindet.
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Es empfiehlt sich, das untere Gewicht derartig zu gestalten, z. B.
als flache Scheibe, daß das Trägheitsmoment um die durch das Gelenk gehende lotrechte
Drehachse möglichst groß ist. Hierdurch werden insbesondere Drehschwingungen sicher
gedämpft.
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Es ist zweckmäßig, auch den Waagebalken an der Spiegelstange mittels
eines Reibungsgelenkes drehbar zu lagern, dessen Achse senkrecht zur Gehängeebene
liegt.
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Sieht man ein Reibungsgelenk vor, welches Bewegungen des Balkens um
seine Längsachse ermöglicht, wobei man zweckmäßig das Trägheitsmoment des Balkens
um diese Achse durch entsprechende Gestaltring des Balkens möglichst groß macht,
so lassen sich auch Wälzbewegungen des Waagebalkens dämpfen. Das Trägheitsmoment
des Balkens um seine Längsachse läßt sich durch Ausbildung als Rohr, durch Aufsetzen
von Scheiben oder andere an sich bekannte Maßnähmen groß machen.
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Man kann nun auch den Torsionsdraht mittels eines Reibungsgelenkes
am Torsionskopf befestigen.
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Man kann zusätzlich oder an Stelle des Reibungsgelenkes den Torsionsdraht
an einem unelastischen Draht, z. B. einem Kupferdraht, befestigen, der seinerseits
am Torsionskopf eingeklemmt ist.
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In den Abbildungen ist der Erfindungsgedanke an Ausführungsbeispielen
veranschaulicht.
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Abb. i zeigt ein Balkensystem in L-Form, bei dem an dem Balken :2
mittels einer starren Stange 3 ein Gewicht i im Punkte 4 mittels eines Reibungsgelenkes
befestigt ist. Der Balken :2 trägt ein weiteres Gewicht 6. Gerät das System in Schwingungen,
so bewegt sich die Stange 3 mit dem Gewicht 1 gegenüber -die Balken 2. Die die Störschwingungen
hervorrufende Energie wird in dem Reibungsgelenk 4 in Wärme umgesetzt, so daß das
System zur Ruhe kommt. Zweckmäßig ;:irrt das Gewicht i an der Stange 3 durch ein
teres Gelenk 5 nahe dem Schwerpunkt des .'wichtes i befestigt. Bei Bewegungen des
aagebalkens 2 hat das Gewicht i das Bestreben, stehenzubleiben, wodurch wiederum
die Bewegungsenergie in den Gelenken und 5 in Wärme umgesetzt und vernichtet wird.
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In Abb. 2 ist das obere Gewicht 6 mittels eines Gelenkes 7 am Waagebalken
2 befestigt.
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Weiterhin kann man, wie Abb. 3 zeigt, die Spiegelstange 8 nicht starr,
sondern mit Hilfe eines Gelenkes 9 am Waagebalken anordnen. Besonders zweckmäßig
ist. die in Abb. 4 gezeigte Ausführungsform, bei der der Waagebalken 2 selbst Bewegungen
um seine Längsachse auf dem Lagerteil 14 vollführen kann. Die Spiegelstange ist
in dieser Abbildung mit 13 bezeichnet.
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Eine weitere Störschwingung, die sich als Pendeln des gesamten Gehänges
um den Aufhängepunkt am Torsionskopf äußert, kann durch eine Reibungsgelenkverbindung
des Teiles, in den der Torsionsdraht eingeklemmt ist, mit dem Torsionskopf beseitigt
werden. Man kann aber auch .die in Abb. 5 dargestellte Ausführung wählen, bei der
das Klemmstück io, welches den Torsionsdraht i i hält, an einem unelastischen Draht,
beispielsweise einem Kupferdraht 12, befestigt ist. Die Biegungen, die der Kupferdraht
bei dieser Art der Aufhängung erfährt, zehren die Störenergie auf, da der Kupferdraht
unelastisch ist.