Ueber Neuerungen an Kraft- und Arbeitsmessern. (Patentklasse 42. Fortsetzung des Berichtes Bd. 259 S. 525.) Mit Abbildungen im Texte und auf Tafel 12. Neuerungen an Kraft- und Arbeitsmessern. Zur Messung von Zugkräften hat C. M. Giddings in New-York einen Apparat angegeben, welcher im American Machinist, 1886 Nr. 18 * S. 4 mitgetheilt ist und in bekannter Weise auf der Formänderung zweier Federn beruht. Mit der einen Feder ist eine mit Theilung versehene Scheibe, mit der anderen ein Zeiger verbunden, welcher auf der Theilung die Zugkraft angibt. Der Zeiger ist rückwärts verlängert und trägt einen Schreibstift, welcher auf ein Papierblatt, das sich, durch eine Feder getrieben, von einer Rolle ab- und auf eine andere Rolle aufwickelt, ein Diagramm und dergestalt die in der Zugkraft während eines längeren Weges entstehenden Veränderungen verzeichnet. Giddings hat diesen Zugmesser auch zur Bestimmung der zur Bewegung des Schiebers bei Dampfmaschinensteuerungen nothwendigen Kräfte umconstruirt. Ein solcher Apparat muſs die während der Umdrehung des treibenden Excenters in der Schieberstange auftretenden Kraftänderungen angeben, jedoch unempfindlich genug sein, um kleine Schwankungen in der Zug- oder Druckkraft, deren Beobachtung werthlos wäre, nicht zu berücksichtigen. Ferner sollen die Federn entweder die Anwendung bei verschieden groſsen Maschinen gestatten, oder leicht ausgewechselt werden können. Die nähere Einrichtung ist nach Engineering, 1886 Bd. 42 * S. 192 in Fig. 5 bis 8 Taf. 12 wiedergegeben. Die Schieberstange A greift in das gerade geführte Stangenstück B ein, mit welchem die Excenterstange verbunden ist. Auf die Stangen A und B sind die Muffe C und D lose aufgesteckt und ist durch quer durchgeschlagene Stifte die gegenseitige Beweglichkeit begrenzt. Die Federn E sind mittels Schrauben auf den Muffen C und D befestigt; die eine Feder trägt eine mit Theilung versehene Seheibe, die andere wirkt auf einen Zeiger, welchem durch Hebelwerk G eine gezwungene Bewegung gegeben ist. Die Schnittfig. 7 und 8 Taf. 12 zeigen, wie die Kraftübertragung von der Führungsstange B auf die Schieberstange A bei der Hin- und Herbewegung des Schiebers erfolgt. Wirkt die Stange B drückend, so legt sich ihr Ende gegen den Muff C und der mit C durch die Federn E elastisch verbundene Muff D überträgt mittels seines Querstiftes die Druckkraft auf die Schieberstange A, wie aus Fig. 7 ersichtlich ist. Wird dagegen die Stange B angezogen, so wirkt sie zunächst ziehend auf den Muff D und dieser wirkt unter Vermittelung der sich wieder flach streckenden Federn E an dem Muffe G, welcher mit seinem Querstifte den Zug auf die Schieberstange überträgt. In beiden Fällen tritt also eine Streckung der Federn ein, wodurch die Verstellung des Zeigers erfolgt. Um über die Bewegung eines Eisenbahnzuges genauen Aufschluſs zu erhalten, hat Desdouits im Bulletin d'Encouragement, 1886 * S. 533 vorgeschlagen, die Veränderungen der Lage eines im bewegten Wagen aufgehängten oder frei gelagerten Körpers zu messen. Wird z.B. ein Pendel mit seinem Lagerpunkte wagerecht bewegt, so hängt sich dasselbe in Folge der Trägheit des Pendelgewichtes schräg und nimmt in der der Bewegung entgegengesetzten Richtung eine neue Gleichgewichtslage ein. Dieselbe ändert sich aber, sobald die Geschwindigkeit der Bewegung wechselt und es läſst sich aus dem Gleichgewichte der auf das Pendelgewicht wirkenden Kräfte leicht nachweisen, daſs der Beschleunigungs- oder Massendruck des bewegten Körpers, an welchem das Pendel aufgehängt ist, gleich ist dem Producte aus der Masse des Körpers, der Beschleunigung der Schwere und der Tangente des Winkels, welchen das Pendel in seiner neuen Gleichgewichtslage mit derjenigen der Ruhe einschlieſst. Der Druck, welcher also eine Beschleunigung oder Verzögerung eines sich bewegenden Eisenbahnzuges hervorruft, kann somit in jedem Augenblicke durch den Ausschlagswinkel des Pendels gemessen werden. Da dieser Druck aber gleich dem Producte aus der Masse und der Beschleunigung ist, so ist somit letztere, also auch die in jedem Augenblicke vorhandene Zuggeschwindigkeit und damit auch der innerhalb gewisser, besonders zu bestimmender Zeiten zurückgelegte Weg aus dem genannten Winkel bestimmt und kann hiernach berechnet werden. Desdouits hat jedoch für die praktische Ausführung seines Apparates vorgezogen, denselben nicht mit einem frei aufgehängten Pendel, sondern mit einem Rollenpendel auszuführen, wie die Skizze Fig. 9 Taf. 12 zeigt. Auf einer mit dem Wagen verbundenen Platte liegt lose das breite Bogenstück A, mit der Drehachse in O, in welchem Punkte ein leichter Träger gelagert ist, der sich mit dem am Ende angebrachten Schreibstift B auf eine Rolle C stützt; letztere wird durch ein Uhrwerk langsam gedreht und dient zur Bewegung eines Papierstreifens, auf welchem der Stift R Linien aufzeichnet. Das Bogenstück A ist noch mit einem verschiebbaren Gewichte versehen, durch welches der Schwerpunkt des Rollenpendels und damit die Empfindlichkeit desselben genau eingestellt werden kann. In Folge der Zugbewegung stellt sich das Pendel aus seiner Mittellage und diese Stellung wechselt, sobald die Geschwindigkeit des Zuges sich ändert. Hierdurch wird der Schreibstift längs der Rollenachse C auf dem Papiere hin und her bewegt und beschreibt auf diesem Linien, aus deren Ordinaten nach Früherem der Beschleunigungsdruck, die Beschleunigung, die Geschwindigkeit und die zurückgelegten Wege in jedem Augenblicke bestimmt werden können. Wird z.B. der Dampf zu den Locomotivcylindern abgesperrt, so wird entsprechend der eintretenden Verzögerung des Zuges der Stift R eine Linie aufzeichnen, aus welcher die Zugwiderstände allein berechnet werden können. Nach Anlassen der Dampfmaschinen kann aus dem nunmehr entstehenden Linienzuge die von denselben geleistete Arbeit bestimmt und damit die Arbeit zur Bewegung der Zuglast von derjenigen zur Ueberwindung der Widerstände getrennt berechnet werden. Die aufgezeichneten Linien ergeben mit einem Worte eine vollständige Uebersicht über die eintretenden Bewegungsänderungen und damit eine Controle der Zugführung. R. Thurston theilt im Journal of the Franklin Institute, 1886 Bd. 121 * S. 290 die Construction und Berechnung eines Prony'schen Bremszaumes für eine Dampfmaschine mit, deren gröſste Arbeitsleistung 540c beträgt; es wurde eine Bandbremse mit Holzfütterung und Wasserkühlung gewählt. Einen summirenden, auf dem Geschwindigkeitsverluste elastischer Kiemen, dem sogen. Riemenschlipf, beruhenden Kraftmesser hat Arthur Meeze in London (* D. R. P. Nr. 32909 vom 29. Juli 1884) angegeben. Die allgemeine Anordnung ist aus Fig. 10 Taf. 12 ersichtlich. Auf einer in feststehenden Lagern sich drehenden Welle A sitzen lose zwei Seilscheiben B und B1 und fest das Zahnrad a; letzteres steht mittels eines oder mehrerer gleich groſsen Zahnräder b, welche sich lose um an der Scheibe B befestigte Zapfen drehen können, mit einem an der Scheibe B1 befindlichen Zahnkranze b1 im Eingriffe. Auf einer zweiten Welle A1 sitzen fest die aus einem Stücke bestehenden Seilscheiben E und E1; über diese und über die Scheiben B und B1 sind Schnüre e, e1 gelegt, von welchen eine, z.B. die Schnur e, aus elastischem Materiale besteht. Wird nun B1, welche noch eine zweite Seilkimme trägt, in Drehung versetzt, so wird diese Bewegung der Welle A1 durch die elastische Schnur e mitgetheilt und ferner durch die Schnur e1 auf die Scheibe B übertragen; diese sowie B1 bewegen sich nun nach gleicher Richtung und es kann die Gröſse der Zahnräder so gewählt werden, daſs bei einem bestimmten Unterschiede der Winkelgeschwindigkeit der Scheiben B und B1 die Welle A nicht gedreht wird. Dies soll nun stattfinden, wenn die Welle A1 keine Arbeit verrichtet; es muſs dann der betreffende Geschwindigkeitsunterschied durch entsprechende Wahl der Gröſse der Seilscheiben erreicht werden. Wird nun durch die Welle A1 eine Arbeit ausgeführt, so hängt die Geschwindigkeit von A1 nicht allein von der Gröſse der Seilscheiben, sondern auch von der erwähnten übertragenen Arbeit ab, da in Folge des Gleitungsverlustes des Seiles e die Scheibe E auch dann der Scheibe B1 nacheilt, wenn beide gleich groſs sind. Es wird also der vorhin erwähnte Geschwindigkeitsunterschied der Scheiben B und B1 eine Aenderung erfahren und in Folge dessen die Welle A gedreht werden. Diese Drehung ist daher proportional dem Gleitungsverluste und, da dieser proportional der durch das Seil e übertragenen, also von der Welle A1 abgegebenen Arbeit ist, so kann letztere durch Messung der Drehung der Welle A bestimmt werden, wozu mit der letzteren ein Zählwerk in Verbindung gebracht wird. Um jedoch den Apparat nicht in die Transmission zwischen Kraft- und Arbeitsmaschine derart einschalten zu müssen, daſs die übertragene Kraft selbst durch den Apparat übertragen wird, wofür dieselbe kräftig genug gebaut werden müſste, wird der Widerstand der Welle A1 proportional der Leistung der Kraftmaschine oder der durch ein Triebwerk übertragenen Arbeit durch Einschaltung eines Bremswerkes vermindert; gegen die auf der Welle A1 festsitzende Bremsscheibe D drückt ein Bremsbacken d, dessen Stange proportional der übertragenen bezieh. geleisteten Kraft verdreht oder verschoben wird, so daſs der Bremsbacken d sich um so mehr von dem Mittelpunkte der Scheibe D entfernt, also der Radius, an welchem die Reibung wirkt, um so gröſser wird, je mehr die übertragene Kraft wächst und umgekehrt. Meeze gibt nun für die Messung der von einer Dampfmaschine entwickelten, oder der durch eine Triebwerks welle oder Riementrieb übertragenen Arbeit, ferner für die durch Druckwasser, Preſsluft übertragene Kraft und für die Messung elektrischer Energie in der Patentschrift verschiedene Anordnungen an, welche sämmtlich zur Grundlage vorbeschriebene Einrichtung besitzen, deshalb jedoch auch an der Unzuverlässigkeit der gewählten Bremsung leiden. Einen Transmissions-Kraftmesser, bei welchem ähnlich wie bei den Apparaten von A. Wilke (1885 256 * 337), Ed. Farcot (1883 248 * 396) und W. P. Tatham (1882 243 * 274. 1883 248 * 394) der Unterschied der Spannungen im auf- und ablaufenden Riementrum und damit die übertragene Umfangskraft unmittelbar gemessen werden soll, hat neuerdings D. Bánki in Budapest (* D. R. P. Kl. 42 Nr. 35319 vom 1. Oktober 1885) construirt; derselbe ist in Fig. 11 und 12 Taf. 12 dargestellt. Auf der in einem Ständer gelagerten Welle B (Fig. 12) sitzen lose zwei Doppelriemenscheiben S und S1 fliegend, über welche sowie über die Leitrollen H und H1 ein Riemen gelegt ist; letzterer kann dadurch angespannt werden, daſs die Welle G der Leitrollen in einem Kreuzkopfe D sitzt, welcher durch die Stellschraube E in dem gegabelten Arme C verschoben werden kann. Dieser Arm ist in o gelagert und ruht auf der Schneide n des in m mittels des Hakens s am Arme b des Ständers aufgehängten Wagebalkens M. Ein Gegengewicht Q, im Punkte p des letzteren angreifend, wirkt an einem Hebelarme mp und mit einer Uebersetzung (mp : mn) dem Gewichte der Leitrollen und ihrer Lagerung entgegen, ist jedoch um etwas gröſser, als zur Ausgleichung nothwendig wäre. Das Mehrgewicht nimmt die Feder y des Indicators I auf, mit welcher der Wagehebel M durch die Stange z im Punkte q verbunden ist. Der auf dem Ständer N befestigte Registrirapparat enthält eine Walze V, von welcher ein Papierstreifen abgewickelt wird, und eine dahinter liegende Walze, auf welcher dieser Streifen sich aufwandet; hierbei geht er durch die Walzen U1 und U2 hindurch, welche mit den Schrauben x gegen einander gepreſst werden. Die Bewegung der Walze U2 erfolgt durch ein Schneckengetriebe R, welches von der Scheibe S oder S1 durch Schnurtrieb bewegt wird. Der Rahmen P, in welchem die Walzen U1 und U2 eingesetzt sind, ist zur Achse von U2 excentrisch im Ständer N gelagert, so daſs durch ein Verdrehen von P das Schneckenrad R mit seiner Schraube in oder auſser Eingriff gebracht werden kann. Die Schneckenradachse treibt einen Umdrehungszähler. Die Wirkungsweise des Apparates ist folgende: Von der Kraftmaschine wird durch einen Riemen die Scheibe S gedreht, die ihrerseits die Scheibe S1 treibt, von welcher aus die Bewegung der Arbeitsmaschine durch einen Riemen erfolgt. Bezeichnet man nun bei einer Drehbewegung im Sinne der in Fig. 11 eingezeichneten Pfeile die Spannungen in den oberen Riementrümern mit S1 und S1' die in den unteren mit S2, S2', so ist bekanntlich S1 etwas gröſser als S1' und S2' gröſser als S2. Die Kräfte S1 und S1 ' wirken entgegengesetzt den Kräften S2 und S2' auf Verdrehung des Armes C um dessen Drehachse o und der Unterschied der verdrehenden Momente ist = [(S1 + S1') – (S2 + S2')] T, wenn mit T der Halbmesser der gleichgroſsen Riemenscheiben bezeichnet wird. Es läſst sich nun beweisen, wie im Engineering, 1886 Bd. 42 * S. 260 angegeben und im Praktischen Maschinen-Constructeur, 1886 * S. 350 ausgeführt wird, daſs S1 + S1' – (S2 + S2') = 2 K, wenn K die Umfangskraft der die Arbeitsmaschine treibenden Scheibe S1 bedeutet. Da durch das erwähnte Moment, welches also = 2 KT, der Hebel C im Sinne der Wirkung des Gegengewichtes verdreht wird, so tritt nun eine Mehrbelastung der Indicatorfeder von der Gröſse \frac{2\,T\times mn}{pn\times mq}\,K=\alpha\,K auf, wo bei a eine durch die Gröſsenverhältnisse gegebene Constante bedeutet. Es wächst also die Spannung der Indicatorfeder proportional mit der am Umfange von S1 übertragenen Kraft, also bei gleich bleibender Geschwindigkeit mit der übertragenen Arbeit und das vom Indicatorstifte auf den erwähnten Papierstreifen aufgezeichnete Diagramm stellt sonach die Arbeit dar. Die Nullinie desselben wird von einem am Ständer N festgestellten Stifte angegeben. Es ist noch ein Leergangsdiagramm zu nehmen, um die Widerstände des Apparates selbst zu bestimmen. Dieser summirende Arbeitsmesser wird von der Maschinenfabrik Ganz und Comp. in Budapest ausgeführt und soll sich durch groſse Empfindlichkeit auszeichnen. P. Curie's Transmission-Kraftmesser mit optischer Messung besteht nach den Comptes rendus, 1886 Bd. 103 * S. 45 aus einer wagerecht gelagerten Welle mit zwei an den Enden derselben befestigten Riemenscheiben, welche zur Uebertragung der Bewegung vom Motor auf die Arbeitsmaschine dienen. Die Verdrehung dieser Welle zwischen beiden Scheiben wird zur Bestimmung der Arbeitsleistung gemessen. Die Welle ist eine kupferne Röhre von 8mm lichtem Durchmesser und gröſserer oder geringerer Wandstärke; ihre Enden sind durch zwei dünne, parallel zur optischen Achse geschliffene Quarzplatten geschlossen, deren jede einen Gangunterschied von ½ Wellenlänge zwischen dem ordentlichen und auſserordentlichen Strahle darbietet. Ein polarisirter Strahl homogenen Lichtes durchläuft die Welle in der Richtung ihrer Achse. So lange die Welle keine Verdrehung erleidet, drehen die beiden Quarzplatten die Polarisationsebene auch während der Bewegung der Welle um eine unveränderliche Gröſse. Wenn aber eine Verdrehung um einen gewissen Winkel a auftritt, so dreht sich die Polarisationsebene des austretenden Strahles um einen doppelt so groſsen Winkel. Hat man nun vorher durch einen Versuch mit Gewichten die zur Hervorbringung einer Verdrehung von 1° erforderliche Drehkraft c ermittelt, so läſst sich aus diesem Winkel a das Moment der Drehkraft ableiten. Die übertragene Arbeit in der Secunde ist alsdann T = 2 τnca, wenn n die Umlaufszahl der Welle in der Secunde bedeutet. Textabbildung Bd. 264, S. 198 Welche Rolle den Quarzplatten mit ihrem Gangunterschiede von ½ Wellenlänge angewiesen ist, läſst sich leicht erkennen. Angenommen, der Lichtstrahl stehe senkrecht auf der Ebene der Figur und OP sei seine ursprüngliche Polarisationsebene, so liegt diese nach seinem Durchgange durch die erste Quarzplatte, deren optische Achse die Richtung OA hat, in OP1 , also bezüglich OA symmetrisch mit OP; nach seinem Durchgange durch die zweite Platte, deren optische Achse OB ist, liegt sie in OP2 , d.h. bezüglich OB symmetrisch mit OP1. Die ursprüngliche Polarisationsebene scheint sich daher um einen Winkel POP2 = 2 AOB gedreht zu haben. So lange der Winkel AOB, welchen die optischen Achsen beider Quarzplatten mit einander bilden, sich nicht ändert, bleibt die Ablenkung selbst gleich, welches auch die ursprüngliche Richtung der Polarisationsebene sein möge. Wenn aber in Folge einer Verdrehung der Welle dieser Winkel sich um vergröſsert, so vermehrt sich die Drehung der Polarisationsebene um 2 a. Zur Messung dieses Winkels 2 a kann man sich irgend einer bei den vervollkommneten Saccharimetern gebräuchlichen Einrichtung bedienen. Die 50cm lange kupferne Welle würde Verdrehungen über 10° vertragen können, ohne dauernde Gefügeveränderungen und unbeschadet der Gleichmäſsigkeit der Verdrehung mit der Gröſse der Drehkraft. Die Messung nach diesem Systeme ist somit viel genauer als die nach dem gewöhnlichen Verfahren. Die Empfindlichkeit des Apparates wächst für eine und dieselbe Kraftübertragung mit dem Durchmesser der Riemenscheiben; ist der Apparat mit Scheiben verschiedenen Durchmessers versehen, so können die Nutzleistungen sehr verschiedener Kräfte bestimmt werden.