Neuerungen im Wagenbau. Von Dr. Kurt Arndt. Neuerungen im Wagenbau. Eines der wichtigsten Messwerkzeuge, deren sich der Mensch bei der Erforschung der Natur, wie im alltäglichen Leben bedient, ist die Wage. Im gewöhnten Leben wird von ihr neben einer gewissen nicht allzu grossen Genauigkeit besonders Bequemlichkeit und Schnelligkeit der Handhabung gefordert; der Forscher wird ausser diesen, auch ihm angenehmen Eigenschaften vornehmlich auf Genauigkeit der Wägung Wert legen. Für ihn ist oft das Gewicht eines Papierschnitzels schon eine Grösse, die bei seinen mühseligen Untersuchungen eine gewaltige Rolle spielt. Da ist es kein Wunder, dass fortdauernd eine Unsumme von Geschicklichkeit und Scharfsinn darauf verwandt wird, um immer grössere Vollkommenheit in der Herstellung von Wagen zu erreichen und all die vielseitigen, oft schwer zu vereinenden Ansprüche zu erfüllen. Ich will versuchen, im Folgenden einen Ueberblick über Neuerungen im Wagenbau zu geben. In diesem Beginnen haben mich eine Anzahl von Firmen, die auf diesem Gebiete der Präzisionstechnik tätig sind, durch schätzenswerte Angaben auf das zuvorkommendste unterstützt. Es sind dies: L Reimann, Berlin SO. 16; Oskar A. Richter, Dresden; A. Verbeek & Peckholdt, Dresden-A.; August Sauter, Ebingen (Württemberg); Stückrath, Friedenau bei Berlin; R. Brunnée, (vormals Voigt & Hochgesang), Göttingen; Max Bekel, Hamburg; Paul Bunge, Hamburg-Eilbeck; Beckers Söhne, Rotterdamm, J. & A. Bosch, Strassburg i. E.; Albert Rueprecht, Wien. In hohem Grade bin ich auch Herrn Dr. Felgenträger von der Normal-Eichungs-Kommission zu Charlottenburg und Herrn Geh. Rat Witt zu Dank verpflichtet, die mir wertvolle mündliche Mitteilungen gemacht haben. Aus der Fülle des Stoffes habe ich eine Auswahl getroffen und um der Uebersichtlichkeit willen manche interessante Anordnung nur flüchtig erwähnt oder gar mit Stillschweigen übergangen. Auch habe ich mich in bezug auf den Begriff Neuerung an keine bestimmte Jahreszahl gebunden, sondern in den Zusammenhang einige Anordnungen, die schon allgemeiner verbreitet sind, eingefügt, wenn sie mir besonders bemerkenswert schienen. Zunächst will ich einige gröbere Wagen besprechen, dann die analytischen Wagen für chemische Laboratorien und schliesslich jene kostbaren Wagen, mit denen eine staunenswerte Genauigkeit der Gewichtsbestimmung erreiht wird. In das erste Gebiet fallen drei Wagenkonstruktionen von L. Reimann. Für die Küche des bekannten Weinrestaurants von Kempinski in Berlin stellte Reimann eine Portionenwage her, die gestattet, rasch die vielen Hunderte von Fleischstücken abzuwägen, die dort alltäglich angerichtet werden. Es ist eine ungleicharmige Wage, deren langer Schenkel als Zeiger vor einem Kreisbogen mit Gewichtseinteilung spielt, während der kurze Schenkel die Wageschale trägt und zur Dämpfung der Schwingungen, die die Ablesung erschweren, mit einem Zylinder verbunden ist, der sich in einem mit Glyzerin gefüllten Kolben mit gewissem Spielraum bewegt. Nach einigen Sekunden steht der Zeiger auf der Skala ein, und die nächste Wägung kann vorgenommen werden. Auch in grossen Konditoreien sind solche Wagen in Gebrauch, um die verschiedenen Zutaten zu Torten usw. rasch abzuwägen, Von Reimann werden auch die bekannten automatischen Wagen gefertigt, bei denen durch Einwurf eines Geldstückes eine zweiteilige Blende vor der Skala geöffnet wird, so dass das von der Wage angezeigte Gewicht abgelesen werden kann. Ausführlichere Erwähnung verdient schliesslich eine verbesserte Kartoffelwage von Reimann. Aus dem spezifischen Gewichte der Kartoffeln kann man auf ihren Stärkegehalt schliessen. Um die Ermittlung des spezifischen Gewichtes für diesen Zweck möglichst bequem zu gestalten, hat Reimann über einem Blecheimer eine Zentesimalwage angebracht, deren kurzer Arm zwei Drahtkörbe über einander trägt, deren unterer von dem Wasser im Eimer bedeckt ist (Fig. 1). Nach bekannter Weise wägt man die Kartoffeln erst im oberen Korbe in der Luft und findet so ihr absolutes Gewicht, dann schüttet man sie in den unteren Korb und wägt wieder, wobei man sie wegen des Auftriebs um das Gewicht des von ihnen verdrängten Wassers leichter findet. Da ein Kilogramm Wasser den Raum von einem Liter einnimmt, so ergibt der Gewichtsunterschied in Kilogramm den Rauminhalt der Kartoffeln in Litern und das absolute Gewicht, geteilt durch den Rauminhalt das spezifische Gewicht, aus dem der Stärkegehalt durch Tabellen gefunden wird. Natürlich müssen die Kartoffeln von Sand und von anhängenden Luftblasen befreit sein. Bei der bisherigen Konstruktion entstand ein Fehler dadurch, dass beim Füllen des unteren Korbes das Wasser im Eimer stieg und so die Ketten bezw. die Stangen, an denen der Korb hing, tiefer in das Wasser eintauchten, also ihrerseits mehr Gewichtsverlust erlitten als bei der oberen Wägung. Das konnte nach Reimann einen Fehler von 0,1 bis 0,2 v. H. im Resultat geben. In seiner neueren Anordnung bringt er deshalb am Eimer seitlich eine Tülle (Fig. 1 und 2) an, durch die das von den Kartoffeln verdrängte Wasser abläuft, so dass die Oberfläche in gleicher Höhe bleibt. Ferner können bei der verbesserten Form beide Drahtkörbe jeder für sich abgenommen werden, wodurch das Umfüllen der Kartoffeln erleichtert wird. Um die Wage auch für andere Zwecke zu benutzen, wird an Stelle der Körbe eine Wageschale eingehängt (Fig. 2). Der Gewichtskasten ist am Bügel der Wage fest angebracht. Textabbildung Bd. 319, S. 338 Fig. 1. Textabbildung Bd. 319, S. 338 Fig. 2. Ein bedeutend höheres Maass von Ansprüchen wie die eben besprochenen Wagen muss eine „analytische“ Wage befriedigen. Vier Forderungen werden vom Chemiker an eine Analysenwage gestellt. Sie soll erstens möglichst empfindlich sein, d.h. für ein sehr kleines Uebergewicht auf der einen Wageschale schon einen verhältnismässig grossen Ausschlag geben; meist wird verlangt, dass ein zehntel Milligramm noch einen auf der Skala ablesbaren Ausschlag gibt. Zweitens soll die Wägung rasch erledigt werden; die Wage darf also nicht zu langsam schwingen. Drittens soll sie möglichst standfest sein, damit auch bei der grössten zulässigen Belastung der Wagebalken keine Formänderungen erleidet und auch sonst die Wage nicht zu empfindlich gegen mechanische Einflüsse ist. Viertens soll ihr Material gegen den Einfluss von Dämpfen im chemischen Laboratorium geschützt sein; denn wenn auch gewöhnlich ein besonderes Wägezimmer vorhanden ist, so lässt sich der Zutritt von Spuren schädlicher Gase nicht immer verhüten. Was nun die Einzelheiten einer solchen feineren Wage anbetrifft, so lässt man, um die Reibung zu vermindern und die Drehachsen als Linien zu fixieren, den Wagebalken auf einer Schneide, der „Mittelschneide“, spielen und hängt an seinen Enden die Wageschalen ebenfalls in Schneiden, den „Endschneiden“ auf. Für die Empfindlichkeit d.h. die Grösse des Ausschlages, den ein kleines Uebergewicht p verursacht, gilt die Näherungsformal tg\,\alpha=\frac{p\,\cdot\,l}{G\,a+2\,P\,b} worin α den Ausschlagswinkel, 2 l die Länge des Wagebalkens und P die Belastung jeder Endschneide bedeutet; a ist der Abstand, um welchen der Schwerpunkt des Balkens tiefer liegt als die Mittelschneide, um die der Balken schwingt, und b der Abstand, um den die Mittelschneide über der Ebene der Endschneiden liegt. (Fig. 3.) Soll die Empfindlichkeit einer Wage unabhängig von ihrer Belastung sein, so muss b = 0 sein, d.h. die Mittelschneide genau in einer Ebene mit den Endschneiden liegen, eine Forderung, die bei guten Wagen sehr angenähert erfüllt wird. Textabbildung Bd. 319, S. 338 Fig. 3. Mit der Abnahme von a wächst die Empfindlichkeit; a darf aber nicht unendlich klein werden, weil dann schon ein sehr kleines Uebergewicht einen unendlich grossen Ausschlag geben d.h. den Wagebalken zum Umkippen bringen würde. Natürlich darf auch der Schwerpunkt des Balkens nicht über der Mittelschneide liegen, weil dann bei der geringsten Veränderung der im labilen Gleichgewicht befindliche Balken umschlagen würde. Man wird sich also mit einer gewissen Grösse von a begnügen, die ein ruhiges Einspielen des Zeigers ermöglicht. Textabbildung Bd. 319, S. 338 Fig. 4. Die Empfindlichkeit lässt sich durch Verlängerung des Balkens und durch Verringerung seines Gewichtes G erhöhen. Je länger wir aber den Balken machen, um so grösser wird sein Gewicht, um so langsamer schwingt er und um so leichter biegt er sich durch. Aus al diesen Gründen benutzt man jetzt meist kurzarmige Wagen. Durch Wahl einer durchbrochenen Form mit zweckmässigen Versteifungen macht man das Gewicht Balkens möglichst gering, ohne dass der Balken bei festgesetzten Höchstbelastung – bei chemischen Wagen meist 200 g auf jeder Schale – gefährdet wird. Am weitesten geht Brunnée mit dieser Auflösung des Balkens in ein Gitterwerk; seinen neuesten Wagebalken, einen hochabgesteiften Dreiecksbalken mit seitlicher Absteifung zeigt Fig. 4. Was das Material der Balken anbetrifft, so verendet man neben Messing oder Rotguss jetzt oft Phosphorbronze, die ausgezeichnete mechanische Eigenschaften besitzt, nicht selten auch Argentan, das sehr starr ist. Neuerdings verarbeitet man das leichte Aluminium und besonders das noch leichtere Magnalium zu sehr gefällig ausschauenden Wagebalken von geringem Gewicht. Während beim Aluminium einige Schwierigkeiten bei seiner Verarbeitung und seine geringere Widerstandsfähigkeit zu bedenken sind, wird Magnalium wegen seiner Steifheit sehr gelobt, vorausgesetzt, dass das richtige Mischungsverhältnis der Legierung gewählt ist. Textabbildung Bd. 319, S. 339 Fig. 5. Textabbildung Bd. 319, S. 339 Fig. 6. Textabbildung Bd. 319, S. 339 Fig. 7. Textabbildung Bd. 319, S. 339 Fig. 8. Gegen den schädlichen Einfluss der Dämpfe im chemischen Laboratorium, von denen trotz aller Vorsicht auch in den Wagekasten Spuren eindringen können, schützt man Messing und Argentan durch Vergoldung, Platinierung oder Vernickelung. Lack ist unzulässig, weil er Wasser anzieht. Ueber die Nachteile der galvanischen Vergoldung urteilt Felgenträger in seinem Vorfrage über „Die Fortschritte in der Konstruktion von Analysenwagen“, den er in der Sektion I des V. internationalen Kongresses für angewandte Chemie zu Berlin hielt, in der Art, dass galvanische Vergoldung nicht sehr Zuverlässig sei. „Es bleiben nämlich in den kleinsten Poren leicht Spuren von Cyankali zurück, die sich bald in Pottasche verwandeln und dabei erheblich an Volumen zunehmen. Dadurch wird der Goldüberzug gesprengt, und es entstehen die kleinen weissen, stark Wasser anziehenden Flecken, die man ja leider auch auf den vergoldeten Gewichtssätzen findet. Besser als Vergoldung ist Platinierung und auch Vernickelung.“Der Sekretär des Kongresses, Herr Dr. Pulvermacher, hatte die Freundlichkeit mir einen Bürstenabzug dieses Vortrages zu überlassen. Ich habe in der angeführten Stelle zwei Fachausdrucke verdeutscht, um sie auch dem Nichtchemiker ganz verständlich zu machen. Auf Hochglanz poliertes Magnalium bedarf nach Rueprechts Angabe eines weiteren Schutzes nicht. Textabbildung Bd. 319, S. 339 Fig. 9. Textabbildung Bd. 319, S. 339 Fig. 10. Eine wichtigere Rolle wie das Material des Balkens spielt für die Güte einer feinen Wage die Beschaffenheit der Schneiden. Sie müssen mit der grössten Genauigkeitgeschliffen und ausgerichtet sein, damit die Wage die theoretischen Anforderungen nach Möglichkeit erfüllt. Man fertigt sie aus gehärtetem Stahl und lässt sie auf ebenen Platten, den „Pfannen“, aus Achat, Karneol oder Bergkristall spielen. Schneidon aus Achat haben zwar den Vorteil, dass sie nicht rosten; aber es gehört besonderes Geschick dazu, sie gut zu schleifen; wenn das Material nicht sehr sorgfältig gewählt ist, springen leicht winzige Stückchen aus den Schneiden aus. Felgenträger macht ferner darauf aufmerksam, dass Achat, wohl, wegen seines porösen Gefüges, stark Wasser anzieht. Was die Befestigung der Schneiden im Balken anlangt, so kann man sie entweder fest einfügen und ihnen dann durch Schleifen auf besonderen Maschinen die rechte Form geben oder man kann ihr nachträgliches Ansrichten durch Justiervorrichtungen bewerkstelligen. Der letztere Weg ist bei Steinschneiden allein gangbar, weil sei fertig geschliffen eingesetzt werden müssen. Textabbildung Bd. 319, S. 339 Fig. 11. Textabbildung Bd. 319, S. 339 Fig. 12. Textabbildung Bd. 319, S. 339 Fig. 13. Eine unverrückbar eingesetzte Mittelschneide von Sauter zeigt im Querschnitt Fig. 5 und in Seitenansicht Fig. 6. B ist der Balken, z die Schneide und k k zwei Befestigungsbacken von keilförmigen Querschnitt.Das in Fig. 6 gezeichnete Justiergewicht dient zur Verlegung des Schwerpunktes und damit zur Regelung der Empfindlichkeit der Wage. Justiervorrichtungen werden in mannigfacher Form hergestellt. Sartorius macht die Endschneiden durch Schrauben und Keil verstellbar (Fig. 7 und 8). Die Schneide ist in dem Gehäuse A befestigt, das mit etwas Spielraum auf dem Ende des Wagebalkens aufsitzt und durch Stellschrauben in allen drei Richtungen des Raumes mit grösster Genauigkeit ausgerichtet werden kann. Die Schrauben 1, 2 und 3 bilden die Ecken eines rechtwinkligen Dreiecks, dessen eine Kathete wagerecht liegt; die gleichen Schrauben befinden sich auch auf der Rückseite des Gehäuses. Durch Bewegen der Schrauben 1 dreht man das Gehäuse um die Senkrechte 2, 3, durch Drehen der Schrauben 3 um die Wagerechte 1, 2. Die richtige Höhenlage der Schneide wird durch Verschiebung eines Keils erzielt, der in dem Hohlraum zwischen der oberen Balkenkante und der Gehäusewand eingeführt ist und mit der Stellschraube S, die durch den in der Zeichnung sichtbaren rechtwinklig umgebogenen Kopf des Keiles geht, verschoben werden kann. In Fig. 8 vertritt die Stelle des Keils die obere Balkenkante selbst, die durch einen Einschnitt von der übrigen Balkenmasse so getrennt ist, dass sie eine federnde Lamelle bildet, auf der sich durch die unten am Gehäuse befindlichen Zugschrauben 4 und 5 und eine innerhalb des Gehäuses in die Balkenmasse eingeschraubte, in der Figur nicht sichtbare Druckschraube das Gehäuse und mit diesem die Schneide in die richtige Höhe einstellen lässt. Um die Entfernungen der Endschneiden von der Mittelschneide gleich zu machen, dienen die Schrauben 6, die in den Balken eingeschraubt sind und deren Kopf sich gegen das obere Ende des Gehäuses stemmt. Die feine Justierung der Gleicharmigkeit geschieht mit den schon erwähnten Schrauben 4 und 5. Fig. 9 und 10 zeigen eine entsprechende Justiervorrichtung von Sauter. B ist der Balken, z2 die Endschneide. Auf den Endschneiden sind die Wageschalen mit einem „Kompensationsgehänge“ aufgehängt. Es ist dies eine Art Cardani scher Aufhängung, die bezweckt, dass unabhängig davon, ob die Gewichte auf der Mitte der Schale oder mehr seitlich stehen, die Schneide stets gleichmässig gelastet wird. Fig. 11 bis 13 stellen ein Kompensationsbehänge von Sauter dar. Der Drahtbügel des Gehänges c ist in den Scharnierbolzen f über der Mitte der Endschneide z' pendelnd aufgehängt und mit einem Bügel c' verbunden, in den der Schalenbügel eingehängt wird. Bei dem Kompensationsgehänge von Sartorius (Fig. 14) ist die ebene Platte aus Karneol, die auf der Endschneide spielt, die „Pfanne“, in einen Rahmen eingefügt, in dem zu beiden Seiten der Steinplatte Karneolhütchen sitzen, deren Boden mit der unteren Pfannenfläche in eine Ebene fällt. In diesen beiden Hütchen spielt der Bügel b mit den Schrauben o und oo, deren Spitzen gehärtet und fein poliert sind, rechtwinklig zur Wagenachse; seine Drehungsachse liegt in der Ebene der Endschneide. Der Druck wirkt bei dieser Anordnung selbst bei der schiefsten Belastung der Wageschale stets nur an einem und demselben Punkte. Dieses Kompensationsgehänge erfordert eine besondere Art der Arretierung. Bekanntlich werden bei feinen Wagen nach der Wägung durch besondere Mechanismen die Schneiden von ihren Pfannen abgehoben, weil die Berührungsfläche zwischen beiden äusserst schmal ist und deshalb einen sehr hohen Flächendruck auszuhalten hat. Auf der Güte der Arretierungsvorrichtung beruht in hohem Grade die Dauerhaftigkeit der Wage. Es gilt die Mittelschneide von ihrem Lager, die Gehänge von den Endschneiden so vorsichtig abzuheben und beim Auslösen der Wage ebenso sanft wieder aufzusetzen, dass der geringste Stoss vermieden wird. Meist gibt man der Arretierungsvorrichtungen die Form von Stangen mit seitlichen Armen, die durch Exzenter innerhalb der den Wagebalken tragenden Säule gehoben und gesenkt werden können. Ausserdem werden die Schalen durch Stützen, die sich unter ihnen vom Boden erheben, aufgenommen. Man kann alle drei Achsen durch die gleiche Vorrichtungentlasten oder für Balken und für Gehänge getrennte Arretierungen anordnen. Im letzteren Falle wird die Wage am meisten geschont, aber die Einrichtung ist verwickelter. Ferner kann man die Arretierung statt durch senkrecht verschiebbare Träger auch durch Hebel bewirken, die sich in der Achse der Mittelschneide drehen, so dass sie auch bei schiefer Stellung des Balkens an dem rechten Platze angreifen. Textabbildung Bd. 319, S. 340 Fig. 14. Textabbildung Bd. 319, S. 340 Fig. 15. Bei der Arretierung für das Kompensationsgehänge von Sartorius soll die ebene Pfanne immer wieder in derselben Linie auf die Endschneide aufgesetzt werden; deshalb ist der Rahmen der Pfanne (Fig. 14) mit drei Schrauben 1 bis 3 versehen, von denen 1 sich beim Arretieren in die oben trichterförmig ausgearbeitete Säule 1 (Fig. 15), 2 in die Rinne 2 und 3 auf die ebene Platte 3 setzt. Durch diese Anordnung ist die Unveränderlichkeit der Berührungsfläche zwischen Pfanne und Schneide gesichert und die Vorrichtung kann sich nirgends klemmen. Die Stützvorrichtung für die Wageschalen kann man mit Lederpolstern versehen; Bunge stützt die Schalen durch halbkugelförmige Achatsteine.Bunge lässt auch den Wagebalken mit Achatkugelflächen nahe der Mittelschneide in einem Hohlkegel und in zwei Rinnen von Achat ruhen, bei seinen besten Wagen ausserdem kurz vo den Endschneiden auf scharfkantigen Pfeilern. Bei den feineren Wagen von Rueprecht liegt die Schale auf drei festen Punkten, über deren Ebene ein feiner Haarpinsel etwas hervorragt, der beim Senken der Arretierung das Pendeln der freiwerdenden Wageschale zum grössten Teile aufhebt. Dieses störende Pendeln entsteht, wenn die Gewichte nicht in der Mitte der Schale aufgesetzt sind. Um es gänzlich zu beseitigen, bringt Rueprecht unter den Schalen eine Konusarretierung an, die in einem Trichter endet, auf dessen oberem Rande die Wageschale in arretiertem Zustande aufsitzt; die Schale selbst hat in der Mitte ihrer Unterseite einen Stift, der in den Trichter hineinragt. Wenn nun der zu wiegende Körper oder die Gewichte ausserhalb der Mitte stehen, so wird beim Senken der Arretierung die Schale in dem Bestreben, sich mit ihrem Schwerpunkt senkrecht unter die Endschneide zu hängen, mit dem Stifte solange an der Wand des Trichters gleiten, bis sie die senkrechte Stellung gefunden hat, dann bleibt sie ohne jedes Schwanken ruhig hängen während der Trichter noch tiefer geht; umgekehrt wird beim Arretieren die Schale wieder durch den Trichter gefasst und sanft in seine Mitte geführt. (Fortsetzung folgt.)