WO2000075612A2 - Assembly for separating and method for weighing the inertial mass and heavy mass of chemical substances and physical bodies - Google Patents

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Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01GWEIGHING
    • G01G3/00Weighing apparatus characterised by the use of elastically-deformable members, e.g. spring balances
    • G01G3/10Weighing apparatus characterised by the use of elastically-deformable members, e.g. spring balances wherein the torsional deformation of a weighing element is measured
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01GWEIGHING
    • G01G9/00Methods of, or apparatus for, the determination of weight, not provided for in groups G01G1/00 - G01G7/00

Definitions

  • the invention relates to an arrangement for separating and a method for weighing inertial mass and heavy mass of chemical substances and physical bodies.
  • the technical arrangement according to the invention for the separation of inert mass and heavy mass of chemical substances and physical bodies works by using the physical effect of horizontal components of neutral field strengths of independent neutral force fields of the earth's body, the earth's rotation field and the earth's gravitational field. Their neutral interaction receives the field strength of the earth's gravity field through the resulting field strength of these two fields.
  • the strong effect of the vertical component of the field strength of the earth's gravitational field can be observed physically through the 5 acceleration of a precipitated chemical substance or free-falling body.
  • Their physical effect can be measured by the falling mass, which is artificially preserved by means of a balance in the idle state, by the weight mass.
  • the physical basis of the method according to the invention is, according to the above, that the neutral force field of the earth as a uniform indivisible physical force field of independent neutral force fields of maintaining the earth's rotation by inert mass at any moment in time and maintaining the earth's gravity by heavy Mass is understood in every point of space, the stable interaction of which the earth's gravity field receives in every point of space-time. Its effect can be observed physically independently of the falling mass, and can therefore be used technically.
  • the independent fields are by independent field strengths ⁇ general mass rotation by a constant action by inert mass m ⁇ that chemically stable and physically stable substances rotating at every moment in time, in every second of an earth day, [FIGURE 9] around the fixed force center of the earth's rotation Body, and general mass attraction g by a constant effect due to heavy mass m s of the gravitationally chemically stable substances and physically stable bodies that are attracted to the fixed center of gravity of the earth's gravity in every place of the earth.
  • the unit of the fields is to be described by the resulting field strength g of the independent field strengths of the earth's rotation and gravity, which the earth's gravity field receives.
  • the effect of this field strength by the mass falling in the indivisible space-time can be measured by the acceleration of a substance or a body.
  • TABLE 1 to TABLE 4 in the description below contains the first measured quantities of directly measured quantities of heavy mass and inert mass, which are physically obtained by means of the technical arrangement described below under points 3 and 5 and measured using the technical method described under point 4 are.
  • connection which is important for physical experience and for the measurement-technical determination of equivalent effect quantities and equivalent measurement quantities of the mass with known physical quantities of the weight value of the weight mass in air, which can be measured by means of known technical methods of a weight balance of the choice [FIGURE 8], consists of the strong effect of the vertical component of the field strength of the earth's gravitational field due to the acceleration of free-falling bodies in a vacuum, namely that the magnitude of both quantities can be experienced in this direction in a physically indistinguishable manner. But the size is fundamentally not the same physically.
  • the counter-acceleration which acts in the opposite direction in every small particle of the falling mass and thereby keeps the mass stable in every space-time position, usually has the opposite positive sign.
  • a free fall absolute gravimeter manufactured by FALLER (1963) according to a US patent from AXIS was used. It works with a vacuum chamber and a very small fall distance of around 0.2 m. The mean values of the acceleration of gravity over the time average of a day have thus been determined for the purpose of re-measuring the basic gravity network, and
  • the technical task according to the invention is fundamentally different from a physical point of view. It is not about creating a new technical arrangement for the technical use of the physical effect of the field strength of the earth's gravity field, because there are plenty of them. These devices radio function due to the strong vertical acceleration of the fall acceleration, and the falling mass of substances and bodies.
  • the technical problem, the technical problem to be solved according to the invention is that a technical arrangement is to be produced, with which the persistence of a quantity of substance and a body in the state of rest can be artificially obtained physically independently of the strong effect of the acceleration of gravity in the vertical direction.
  • a compensation device is obviously to be produced, which technically functions fundamentally differently than the compensation device of a weight scale.
  • FIG. 9 illustrates the distinctive difference in the physical mode of action of a vertical balance according to the invention, which uses the weak physical effect of horizontal components of the field strength of the earth rotation field for weighing the size, for example the inertial mass, instead of the strong physical effect of vertical components of the gravitational field
  • the size of the field strength of the field and that of the acceleration of maintenance of the inertial mass in the state, the interaction of which can be observed in periodically occurring moments of the state of relative rest of the weighing sample has been explained in EXPLANATION on FIGURE 9 in SECTION 9 of this description.
  • the technical solution according to the invention has, for the aforementioned reasons, in contrast to weight scales, which regularly have a damping device for reliably reproducing the weight value of the weight, so that the vertical oscillation around the equilibrium position must be brought to zero in order to read the measured value more quickly by shortening the Settling time to come to rest, regularly no such damping.
  • it uses small vibrations around the equilibrium position to measure the size of the mass, and for this purpose enhances the synchronicity and coincidence of such vibrations in the manner described in more detail in section 3 below.
  • the distinctive difference to the technical means of choice for producing the compensation device for a balance of the known type can be seen, for example in the
  • the measuring containers of the amount of substance of the body can be produced technically and obtained artificially, and
  • FUNCTIONAL SCHEMES 1 and 2 of the process example TABLE 1 and TABLE 2 show an overview of some characteristic features and technical characteristics of the physical mode of operation and the technical functioning of a technical embodiment of an arrangement according to the invention, with which this technical problem according to the invention can be achieved.
  • the arrangement is technically preferred produced by means of a vertical guide body for the measuring container for the quantities of substance, as has been characterized in more detail in PATENT CLAIM 2, PATENT CLAIM 3, and PATENT CLAIM 4.
  • This guide body corresponds to the "weighing beam" of a balance insofar as, together with the elastic drain axis system, it is the technical implementation of the compensation device, with which the effect of field strengths of the earth's rotation field due to inert mass and the earth's gravitational field due to heavy mass can be measured in the same direction, in which the effect of the field strength of the earth's gravity field has disappeared due to the weight.
  • the compensation device is designed and manufactured in such a way that small guide vibrations of the measuring container in the horizontal direction with the accuracy required above about the perpendicular direction as the stable equilibrium position and the central main plane of symmetry of the guide 1 vibrations - FIGURE 1 - technically manufactured and artificially preserved.
  • those physical effects are stable that are needed to measure the size of mass, which periodically passes at a technically feasible speed in one direction between fixed resting points, in which the field strength of the earth's gravity field physically disappears in the borderline case and has practically no effect.
  • the mean constant size of the transition speed which means
  • PATENT CLAIM 2 and PATENT CLAIM 4 are typically in the range of micrometers per second.
  • the movement of the mass from places of undisturbed persistence in the state of rest is so little different from the state of rest itself due to this small size of the transfer speed into opposite places of renewed short insistence in the state of rest that in this way the stated technical problem is solved to measure the size of a resting mass in a neutral field that physically does not work in principle through the gravitational field.
  • the natural energy source of the guide movement is the small intrinsic energy of the effect of the neutral interaction of the horizontal component of the neutral field strength of the earth's gravitational field due to the heavy mass and the earth's rotation field due to the inertial mass of the guide body, and thus in the MBS measuring container below or in the MBT above -Measuring container - FIGURE 5
  • this energy source made usable with mechanical guide bodies regularly remains very small - it can be estimated on the basis of the aforementioned accelerations and transition paths in the micrometer range in the microjoule range - is the compensation bearing of a balance according to the invention for weighing heavy mass and from
  • the technical means according to the invention of combining the contradictory technical requirements to produce the bearing bodies from a plastically flowing elastic material - which is what every plastic is known to do - technically, because excellent small transverse torques can thus be obtained technically for the utilization of the physical effect described above, and at the same time to technically create a stable position of the main axis of rotation with the required tolerance in the nanometer range, consists of installing a radial insert ball bearing actuator in the bearing frame, after which the elastic bearing body, which slowly lengthens over time, has to be wound around exactly the piece around which it was up to then lengthened.
  • the combination of a thrust bearing actuator in the bearing frame for controlling the tensile force in the bearing body and a lever bearing in the guide body for maintaining the highest tensile stress in the bearing body is therefore a characteristic feature of the technical solution according to the invention.
  • This combination of technical means according to the invention makes it possible to advantageously combine soft materials and hard materials and to use them in such a way that the advantages of the elasticity of the soft material are exploited and the disadvantages of the plasticity of the soft material can be technically eliminated.
  • FIGURE 10 and FIGURE 11 show an example instead of for a separating scale with a vertical plane of rotation and a vertical plane of vibration of the horizontal guide movement of the measuring container in periodic resting positions around a main axis of rotation 0 'which is stable in a horizontal manner is so obvious that this goes without saying without further explanations.
  • a technical arrangement according to the invention for the separation of heavy mass and inert mass is regularly an arrangement by means of an MBS measuring container for weighing the size of heavy mass below a main axis of rotation 0 ' obtained in a horizontally stable manner as described above, and by means of an MBT measuring container for weighing the Size of inert mass above the horizontal main axis of rotation 0 ' , as has been shown in FIGURE 1 to FIGURE 7.
  • FIGURE 10 schematically exaggerates a technical characteristic functional feature of the technical arrangement according to the invention.
  • the compensation device of the arrangement must have a length compensation device to compensate for the elongation as a result of irreversible stretch.
  • This length compensation device is the actuator installed in the bearing frame. On the vertical scale, it also serves as an adjusting element for the size of the cone angle of the guide body around the main axis of rotation 0 ' . In contrast to the heavy pendulum, the guide body hangs exactly vertically only in the main plane of symmetry - FIGURE 1, FIGURE 4.
  • the measuring range of the field strength effect and guiding range of the amount of substance is divided into four characteristic, physically and metrologically distinct separate sub-areas I, II, III, IV of a momentary left-hand swing or right-hand swing against the vertical middle equilibrium position of the guide body of the weighing or measuring container
  • Upper spatial guiding area of the MBT container for measuring the size of the inertial mass is present, and a lower guiding area of the MBS container for measuring the size of the heavy mass.
  • the effect of inertial mass in the upper measuring container is illustrated in FIGURE 9.
  • the associated tables explain this effect by means of horizontal field strength components of the earth's rotation additionally using equivalent force effects.
  • the method according to the invention dispenses with its technical use because the direct measurement of these variables is much more difficult and much less reliably reproducible is than that of the large ones, which can be obtained by means of the method according to the invention.
  • the full effect of the load mass by adding the amount of substance in the MBT container in the perpendicular direction and above the main axis of rotation 0 ' - FIGURE 2, FIGURE 4 - comes from physically
  • the decisive factor is that in this position the total amount of material in the unstable state of equilibrium of the weight of the amount of material in the MBT measuring container is added to the guide body.
  • the source of the force of the earth's rotation field is in the middle of the level of the balance, that is, in the middle of the daily orbit around the earth's rotation axis
  • the earth's rotation field acts sharply separated from the earth's gravitational field because its field strength lies in the center of the earth's body. This means that it works in a different direction.
  • the amount of substance is exchanged in the lower MBS container, not only does the position in the room change, but also the state the equilibrium of the weight In this position, the amount of material in the perpendicular direction is now in a stable equilibrium below the support point of its weight in the earth's sulfur field.
  • This part of the invention technical problem to be solved has been solved because in the upper measuring range the effect of the field strength of the earth field by questioning the mass of the amount of substance added to the guide body on the MBT container, but in contrast in the lower measuring range at a lower weighing level the effect of the field strength of the earth's gravitational field is affected by the heavy mass of the amount of substance added to the guide body in the MBS container , therefore the mass of the amount of substance in both measuring ranges must be shown and measured sharply separated by heavy mass or inert mass.
  • the second part of the technical problem to be solved according to the invention - the separation of heavy mass and inert mass - has also been technically solved.
  • the size of the heavy mass and the inert mass can ultimately be measured independently of the weight mass .
  • the object according to the invention of separating the heavy mass and the inert mass, and weighing the size of the heavy resting mass and the inert resting mass for weighable chemical substance and physical body is technically solved.
  • the measured variables for direct measurement of the size of the heavy mass and the size of the inert mass are to be measured by an equivalent size of the weight by a technical method .
  • its measured variables are determined physically independently of the time and length variables that can be experienced and measured by movements in the gravitational field.
  • the technical method according to the invention therefore uses the natural vibrations to solve the technical task of measuring the size of the inertial mass and the size of the heavy mass, which vibrations are to be represented and obtained independently of the gravitational field.
  • the technical solution according to the invention consists in combining the properties of a torsion transducer known per se with the technical arrangement described above to form a technical solution, so that the measurement-related task is thereby solved. This technical solution is described below.
  • the description of the method is to be given by deriving the measured value equations, whereby the size of the inert mass and the heavy mass is to be measured.
  • the size of the inert mass of a chemical substance quantity and a physical body can be measured according to the invention in that the quantity of substance or the weighing piece is placed in the upper MBT weighing container. The size of the inertial mass is then measured in the first measuring cycle.
  • the size of the heavy mass of the same amount of the same chemical substance or of the same physical body is to be measured according to the invention in that the quantity of substance or the weighing piece is subsequently exchanged in the lower MBT weighing container and is reinserted there. The size of the heavy mass must be measured in the second measuring cycle.
  • FIGURE 5 gives an example of how the size J of the axial moment of inertia is structurally defined with respect to the main axis of rotation.
  • FIGURE 2 gives an example for the production of the fixed position of the frictionless main axis of rotation by means of the axis of rotation system of the multi-shaft torsion gear according to the invention.
  • the size D o of the compensation torque of the rotary axis system is technically determined by the manner of manufacture of the torsion gear, the material of the elastic solid body, the manufacture of the stable holding of the rotary axis system, and the arrangement of the structures of the guide body.
  • the above-mentioned measurands are the quantities that are physically used to make the size of the resting heavy mass of a quantity of matter and a body by the mean constant effect of horizontal components of the gravitational field strength of the general mass attraction.
  • 1 mass to be measured for a quantity of substance vibrating in the gravitational field in the stable state of equilibrium of its weight using the following equation for the size of the heavy mass m s ⁇ "- (6)
  • the types of mass that are physically recorded in this way are to be interpreted with regard to the technical method according to the invention in a generally valid manner by the inertial mass and heavy mass of a certain quantity of a chemical substance and a physical body, which are weighed separately by means of the separating balance, as physically by means of physically independent equilibrium states to be distinguished and represented by means of a torsion vibrator through a stable state of equilibrium and an unstable state of equilibrium.
  • To be weighed and body substances between the upper and lower measuring vessel measuring container are by DA by physically secure certain sizes of the heavy mass (6) and the inertial mass (7) to be described by the technical process of the interchange of 0 mathematically, in principle, arbitrary accuracy.
  • a signal transmitter which converts the guide vibrations of the guide body of the measuring container for receiving the quantities of substance or body to be weighed into signal vibrations, preferably electromagnetic waves and light waves, manufactured e.g. by means of a laser radiator attached to the guide body, and made from a signal steering device for the signal receiver, for. B. by means of a mirror system for the deflection of the laser beam
  • a signal receiver and signal converter or signal current converter which catches the signal oscillation and converts it into measuring currents that are easy to amplify for processing, manufactured for.
  • a display device for the measured quantities of the effect of the amount of substance on the horizontal guiding movement of the vertically set guide body obtained by means of the signal currents in the MBS measuring container due to heavy mass and in the MBT measuring container due to inert mass; produced eg by means of 5 an electronic quartz stopwatch with a digital display of up to 1/1000 s for electronic intermediate stops of the duration of each individual, every second, ... lead vibration, or only the total duration of all directly counted lead vibrations, e.g.
  • FIGURE 7 shows all the components of the arrangement using an exemplary embodiment: the rigid guide body of the vertical torsion balance 1 swings about a vertical main plane of symmetry that remains stable perpendicular by means of the weight BK, about a central main axis of rotation 0 ′ aligned parallel to the horizontal plane.
  • the vertical equilibrium position can be clearly seen in the front view of FIGURE 4.
  • FIGURE 1 shows the main plane of symmetry and the magnitudes of the effect of the horizontal field strength components to be measured in the upper measuring range and in the lower measuring range by the different types of mass in a simplified schematic representation.
  • the laser beam LS (FtGUR 5) emerges upwards from the laser built into the hollow profile of the upper guide body basic profile.
  • the laser signal light beam then passes through a glass plate that is stably connected to the substructure.
  • the signal steering system 6 is mounted thereon. In this exemplary embodiment, this is made as a mirror surface arranged at an oblique angle from a totally reflecting heavy glass prism with a large base surface. It is diverted from here - FIGURE 7 - to signal receiver 3. There it falls on the light-sensitive base of the phototransistor 3 built into the signal receiver. This receives its working voltage in a known manner from the power supply of an amplifier via a cable connection.
  • the electronic amplifier 4 is electronically controlled by means of the light signals at the timing of the passage of the light signal of the horizontal guide vibrations of the weighing beam against the perpendicular main axis of symmetry about its horizontal main axis of rotation 0 ' .
  • the simultaneous transition of the inert mass of the amount of substance in the MBT measuring container and the guiding vibration of the guide body in moments of rest in time in the upper measuring range l, left and the coincident distance of the resting points of the heavy mass of the amount of substance in the MBS measuring container is from the vertical direction of the vertical line of gravity in steady-state locations in the room in the lower measuring range on a measuring screen behind the signal receiver - FIGURE 7 to be seen physically directly.
  • the electronically amplified continuous pulses of the light signal also control a second, electrical power amplifier of sufficient power, which is used to switch electromagnetic relays with spring contacts.
  • a second, electrical power amplifier of sufficient power which is used to switch electromagnetic relays with spring contacts.
  • the display device 5 of the measured values shows the time measurement result of the separate measurements. Depending on the design, further measurement results are to be displayed.
  • a complete measurement sequence for a reliable determination of the time value for determining the size of the inert mass or the size of the heavy mass of a certain amount of a chemical substance takes between about 2 minutes to about 5 minutes, depending on the desired accuracy of measurement. Then both measured values are available.
  • Table 1 to Table 4 contains the most important steps of the technical process of weighing the size of the heavy mass and the inert mass of chemical substances made of metallic compounds and of physical bodies of solid consistency in a clearly summarized table.
  • the amount of substance weighed consists of a certain amount of the chemical elements copper and zinc, which are alloyed in a brass compound, from which weighing pieces of 20 g, 10 g and 5 g have been produced.
  • the fourth test specimen is an aluminum weight of 0.5 g weight. The latter specimen is taken here - TABLE 4 - as an extreme value, because this shows the enormous possibilities of the method particularly clearly. Because with 5 less than 0.02% of the weight of the guide body of more than 2.51 kg, this item only has the 2000th fraction of the weight of the active part of the vertical scale. Nevertheless, the size of the heavy mass and the inert mass even of this small amount of substance can be recorded with a measurement error of only about 1.5%.
  • FIGURE 6 shows an overview of the arrangement of the main components of the vertical torsion balance used to carry out the method.
  • FIGURE 3, FIGURE 4, and FIGURE 5 show details of the arrangement and the technical implementation.
  • the vertical torsion balance - FIGURE 6 - consists of a weighing beam 12.
  • the weighted mass of the guide body with all components attached to it is approximately 2505 g without loads.
  • the axial moment of inertia of the weight of all of its components is approximately J-21, 72 gm 2 with respect to the main axis of rotation 0 '.
  • the rotating fibers 11 consist of tear-resistant synthetic fiber.
  • the rotating fibers 11 consist of tear-resistant synthetic fiber.
  • the exemplary embodiment made of a highly tear-resistant plastic with a diameter ⁇ 1 mm.
  • the weighting body and stabilizer body 10 which secures the frictional connection of the elastic solid bodies in the press seats, thereby maintaining the high guidance accuracy and at the same time maintaining the perpendicular main axis of symmetry and thereby maintaining the spatial distance between the secondary axes of rotation 0 " , 0 ' " (FIG. 2, FIG. 3) made as a pierced lead ball weighing 2.36 kg. This combines over 94% of the weight of the guide body of the vertical scale.
  • the lower MBS weighing container 9 and the upper MBT weighing container 8 are made of aluminum sheet.
  • the signal generator 14 is built into the hollow profile of the upper basic profile of the guide body. It is made from a laser diode. This emits at a wavelength of around 660 nm.
  • a glass plate 5 is arranged with structures 4 on the support bearing 2 as a guide for the deflection system for the signal beam. It is firmly on the bearing frame 3 of the elastic force bearing.
  • the substructure of the bearing frame is fastened to a brick wall 1, which is fixed on the concrete floor in the ground.
  • the signal steering 6 is arranged on the glass plate. It is made from a 45 ° prism with a large base area. Whose totally reflecting surface serves as a mirror and deflection surface for the laser beam 7 to the signal receiver.
  • the laser beam falls approximately 8500 mm from the main axis of rotation of the elastic axis of rotation system of the vertical torsion balance on the light-sensitive base of the photo transistor.
  • Figure 1 Main symmetry levels of the torsional vibration when performing the method according to the invention by means of elastic force bearings and friction-free rotation zones T ⁇ - simultaneous duration of a continuous-continuous guide vibration of the
  • PST - rigid weighing beam (rigid profile rod) 0r ' s - distance main axis of rotation - lower secondary axis of rotation r - distance main axis of rotation - upper secondary axis of rotation - distance center bearing holes for elastic fiber rotating body
  • 1,2 - fiber bearings arranged opposite each other in the outer frame
  • FIG. 4 Frontal view of the separate torque levels of the main and secondary axes of rotation of the weighing beam of the torsional vibratory balance and vertical arrangement of the separate weighing containers for the separate weighing of heavy and inert mass below and above the average rotation level
  • Figure 5- Guide body of a vertical torsion balance with stabilizer weight to maintain the vertical main symmetry position, laser signal transmitter, and lower measuring container and upper measuring container for weighing heavy mass and inert mass of chemical substance quantity and physical body
  • BK - stabilizer body (lead body)
  • Figure 6 General view of a vertical torsion balance with a horizontally aligned
  • Figure 7 Overall view of the arrangement for separating inert mass and heavy mass of chemical substances and physical body 1 - vertical torsion balance
  • twist thread 2 - twist thread
  • MBH measuring container on the lever bearing side of the main axis of rotation for the absorption of the amount of substance during the first measuring cycle of the measuring process
  • MBK measuring container on the side of the weighting body for the absorption of the amount of substance in the second measuring step of the measuring process
  • MBK - measuring container for taking up the amount of substance in the first measuring step of the measuring process
  • MBG - measuring container for taking up the amount of substance in the second measuring step of the measuring procedure ÜB - substructure

Abstract

The invention relates to a technological assembly for separating the heavy mass and the inertial mass of chemical substances and physical bodies, using horizontal components with independent electric field strengths of the earth's gravitational and rotational fields and also to a technological method for measuring the heavy rest mass and the inertial rest mass of a substance and a body. Said assembly consists of a vertical torsion balance (1) which is used to obtain the perpendicular position of the weighing beam and to cause the horizontal electric field strength component to act upon the quantity of the substance to be weighed. The assembly also consists of a signal system (2) for the derivation of the measurement signals, a receiver and transducer system (3), an amplifier and measurement value memory system (4) and of the display device (5) for the measured variables. The powerful effect of the perpendicular components of the earth's gravitational field which are used in the weighing balance is eliminated by the perpendicular position of the vertical balance and a horizontal driving motion around a horizontal rotating shaft which is mounted in a frictionless manner. An elastic bearing maintains the stable position of the driving motion acting on the balance container for the substance quantity. Said bearing is produced in a special manner from play-free, rotating elastic bearing bodies. A linear guidance of the substance portion, at points where said portion periodically rests, is achieved in the stationary state, with a tolerance in the nano-range. The characteristic deviation lies in the range of 150 nanometers to picometers. In this manner, the smallest quasi-atomic lifting paths can be realised for each guidance period. The time measurement tolerance for the temporal interval of the rest points, obtained using the synchronously adjusted intrinsic swing duration of the vertical balance, when calculated over two measuring cycles, lies between 5 and 10 minutes for the separate weighing of heavy mass and inertial mass in the nanosecond range. The measuring result is made up of the quantity of the heavy mass and the quantity of the inertial mass of the substance quantity, expressed in a unit equivalent to the quantity of their mass weight.

Description

Anordnung zur Trennung und Verfahren zur Wägung von träger Masse und schwerer Masse chemischer Stoffe physikalischer Körper Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Trennung und ein Verfahren zur Wägung von träger Masse und schwerer Masse chemischer Stoffe und physikalischer Körper. Arrangement for separating and method for weighing inertial mass and heavy mass of chemical substances and physical bodies The invention relates to an arrangement for separating and a method for weighing inertial mass and heavy mass of chemical substances and physical bodies.
1. Physikalische Problemsteilung und technische Aufgabenstellung1. Physical division of problems and technical task
Die erfindungsgemäße technische Anordnung zur Trennung von träger Masse und schwerer Masse ° chemischer Stoffe und physikalischer Körper funktioniert durch die Nutzung der physikalischen Wirkung horizontaler Komponenten neutraler Feldstärken unabhängiger neutraler Kraftfelder des Erdkörpers, des Erdrotationsfeldes und des Erdgravitationsfeldes. Deren neutrale Wechselwirkung erhält durch die resultierende Feldstärke dieser beiden Felder die Feldstärke des Erdschwerefeldes. Die starke Wirkung der vertikalen Komponente der Feldstärke des Erdschwerefeldes ist durch die Fall- 5 beschleunigung eines ausgefällten chemischen Stoffes oder frei fallender Körper physikalisch direkt zu beobachten. Deren physikalische Wirkung ist durch fallende Masse, die vermittels einer Waage im Ruhezustand künstlich erhalten bleibt, durch die Gewichtsmasse zu messen.The technical arrangement according to the invention for the separation of inert mass and heavy mass of chemical substances and physical bodies works by using the physical effect of horizontal components of neutral field strengths of independent neutral force fields of the earth's body, the earth's rotation field and the earth's gravitational field. Their neutral interaction receives the field strength of the earth's gravity field through the resulting field strength of these two fields. The strong effect of the vertical component of the field strength of the earth's gravitational field can be observed physically through the 5 acceleration of a precipitated chemical substance or free-falling body. Their physical effect can be measured by the falling mass, which is artificially preserved by means of a balance in the idle state, by the weight mass.
Viel schwieriger, als die vertikale starke Wirkung der Erdschwerefeldstärke durch die Fallbeschleunigung der Körper, die vermittels der Einsicht in das Hebelgesetz [ARCHIMEDES von Syrakus, *285- f285 v. 0 Chr.] schon vor etwa 2500 Jahren zur Herstellung der ersten hydrodynamischen Präzisionswaage zur Wägung von Gewichtsmasse in einer Flüssigkeit statt in Luft technisch genutzt wurde, ist es, die horizontale schwache Wirkung der vom Schwerefeld unabhängigen neutralen Kraftfelder zum Wägen von Masse technisch nutzbar zu erfassen, die das Schwerefeld der Erde erhalten. Daß das technisch machbar, und physikalisch möglich ist, ist schon allein dadurch klar, daß die Feld- 5 stärke des Rotationsfeldes der Erde durch allgemeine Rotation träger Masse um das Erdrotationszentrum in der Erdachse in jeder Sekunde der Zeit, und die Feldstärke des Gravitationsfeldes der Erde durch allgemeine Anziehung schwerer Masse zum Erdgravitationszentrum in der Erdmitte in jeder Stelle des Raumes wirkt. Der allgemeine Fall von Gewichtsmasse in Lotrichtung zum Erdschwerezentrum in der Äquatormitte ist durch die Lotabweichung physikalisch scharf getrennt davon zu beobachten. 0 Die technische Schwierigkeit bei der Nutzung des Unterschiedes besteht darin, daß die Lotabweichung eine sehr kleine Größe ist. Die dadurch zu erfahrende physikalische prinzipielle Trennung von fallender Gewichtsmasse zum Schwerezentrum und von gravitierender schwerer Masse zum Gravitationszentrum ist für die Trennung von schwerer Masse und Gewichtsmasse darum so nicht zu nutzen. Es sind seltene Horizontalpendel zur Vergrößerung der Lotabweichung, es sind teure Bohrlochlotschwankungspendel, 5 es sind höchstgenaue Gravimetersysteme bekannt, die auf die Lotabweichung reagieren.111 Zur Trennung der Arten der Masse zu nutzen ist der Unterschied mit keiner dieser technischen Lösungen. Die physikalische Schwierigkeit ist von ganz anderer Art. Sie besteht darin, daß zwischen den Feldstärke aller drei unabhängigen neutralen Felder des Erdkörpers, und zwischen allen drei unabhängigen Erhaltungsbeschleunigungen des Zustandes der Beharrung rotierender träger Masse, gravitierender 0 schwerer Masse, und fallender Gewichtsmasse in Momenten der Ruhe in der Zeit und in Stellen der Ruhe im Raum physikalisch prinzipiell zu unterscheiden und physikalisch scharf zu trennen ist. Der diesbezügliche Stand ist, daß zwischen unabhängigen neutralen Feldstärken, die in einer festen Richtung des Raumes eine konstante Größe behalten, womit sie auf Masse wirken, und neutraler Eigenbeschleunigung von Masse, womit die Masse sich selbst im Zustand schwerer Ruhmasse, träger Ruh- 5masse, oder fallender Ruhmasse stabil erhält, was durch gleichzeitige Momente relativer Ruhe in der Zeit und koinzidente Stellen relativer Ruhe im Raum physikalisch zu erfahren ist, prinzipiell nicht unterschieden wird. Daß es auf dieser physikalischen Grundlage unmöglich ist, zwischen dem einen oder dem anderen Zustand zu unterscheiden, was eine Voraussetzung ist, um eine technische Anordnung physikalisch zu beschreiben, womit schwere Masse und träge Masse zu trennen sind, und um die Funktionsweise eines technischen Verfahrens zu kennzeichnen, womit diese Größen von Ruhmasse in äquivalenter Größe der Normalmasse zu messen sind, das charakterisiert die bei der technischen Aufgabenstellung zu berücksichtigende physikalische Problemstellung und physikalische Aufgabenstellung. 2. Erfindungsgemäße Formulierung der physikalischen Problemstellung. Die erfindungsgemäß zu lösende technische AufgabenstellungMuch more difficult than the vertical strong effect of the earth's gravitational field strength due to the acceleration of the bodies, which, through the insight into the lever law [ARCHIMEDES von Syrakus, * 285- f 285 v. 0 Chr.] About 2500 years ago for the production of the first hydrodynamic precision balance for weighing weight in a liquid instead of in air, it was technically possible to capture the horizontal weak effect of the neutral force fields independent of the gravitational field for weighing mass that preserve the Earth's gravity field. That this is technically feasible, and physically possible, the very fact clear that the field 5 strength of the rotating field of the earth by general rotational inertial mass around the Erdrotationszentrum in the earth's axis in each second of time, and the field strength of the gravitational field of the earth acts by general attraction of heavy mass to the center of gravity in the center of the earth in every place of the room. The general case of weight mass in the direction of the perpendicular to the center of gravity in the middle of the equator can be observed physically sharply separated from it due to the vertical deviation. 0 The technical difficulty in using the difference is that the solder deviation is a very small quantity. The physical separation of falling weight mass to the center of gravity and from gravitating heavy mass to the center of gravity, which is to be experienced in this way, cannot be used for the separation of heavy mass and weight mass. There are rare horizontal pendulums for increasing the solder deviation, there are expensive borehole solder fluctuation pendulums, 5 very precise gravimeter systems are known which react to the solder deviation. 111 To separate the types of mass to use the difference with none of these technical solutions. The physical difficulty is of an entirely different kind. It is that between the field strength of all three independent neutral fields of the earth, and independent between all three conservation accelerations of the state of inertia of rotating inertial mass, gravitating 0 gravitational mass, and falling weight mass in moments of In principle, physical rest must be differentiated in time and in places of rest in space and physically separated. The relevant state is that between independent neutral field strengths retained in a fixed direction of the space a constant size, with which they act on the mass, and neutral self-acceleration of the mass, whereby the mass itself heavier condition rest mass, vehicle Ruh- 5 mass , or falling rest mass, which is physically experienced through simultaneous moments of relative rest in time and coincident positions of relative rest in space, is not distinguished in principle. That on this physical basis it is impossible to distinguish between one or the other state, which is a prerequisite for physically describing a technical arrangement, with which heavy and inert mass can be separated, and for the functioning of a technical process characterize how these quantities of rest mass are to be measured in an equivalent size to the normal mass, this characterizes the physical problem and physical task to be taken into account in the technical task. 2. Formulation according to the invention of the physical problem. The technical problem to be solved according to the invention
Die physikalische Grundlage des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht gemäß den vorstehenden Darlegungen darin, daß das neutrale Kraftfeld des Erdkörpers als ein einheitliches unteilbares physika- lisches Kraftfeld unabhängiger neutraler Kraftfelder der Erhaltung der Erdrotation durch träge Masse in jedem Augenblick in der Zeit und der Erhaltung der Erdgravitation durch schwere Masse in jeder Stelle des Raumes aufgefaßt wird, deren stabile Wechselwirkung das Erdschwerefeld in jeder Stelle der Raumzeit erhält. Dessen Wirkung ist physikalisch unabhängig davon durch die fallende Masse physikalisch direkt zu beobachten, und dadurch technisch zu nutzen. Die unabhängigen Felder sind durch unabhängige Feldstärken ^ allgemeiner Massenrotation durch eine konstante Wirkung durch träge Masse mτ der in jedem Augenblick in der Zeit, in jeder Sekunde eines Erdtages, [FIGUR 9] um das feste Kraftzentrum der Erdrotation rotierenden chemisch stabilen Stoffe und physikalisch stabilen Körper, und allgemeiner Massenanziehung g durch eine konstante Wirkung durch schwere Masse ms der in jeder Stelle des Erdraumes zum festen Kraftzentrum der Erdgravitation angezogenen gravitierenden chemisch stabilen Stoffe und physikalisch stabilen Körper physikalisch allgemeingültig zu erfassen.The physical basis of the method according to the invention is, according to the above, that the neutral force field of the earth as a uniform indivisible physical force field of independent neutral force fields of maintaining the earth's rotation by inert mass at any moment in time and maintaining the earth's gravity by heavy Mass is understood in every point of space, the stable interaction of which the earth's gravity field receives in every point of space-time. Its effect can be observed physically independently of the falling mass, and can therefore be used technically. The independent fields are by independent field strengths ^ general mass rotation by a constant action by inert mass m τ that chemically stable and physically stable substances rotating at every moment in time, in every second of an earth day, [FIGURE 9] around the fixed force center of the earth's rotation Body, and general mass attraction g by a constant effect due to heavy mass m s of the gravitationally chemically stable substances and physically stable bodies that are attracted to the fixed center of gravity of the earth's gravity in every place of the earth.
Die Einheit der Felder ist durch die resultierende Feldstärke g der unabhängigen Feldstärken der Erdrotation und Erdgravitation zu beschreiben, die das Erdschwerefeld erhält. Die Wirkung dieser Feldstär- ke durch die in der unteilbaren Raumzeit fallende Masse ist durch die Fallbeschleunigung einer Stoffmenge oder eines Körper zu messen. Der physikalische Zusammenhang der unabhängigen Feldstärken ist durch die einheitliche Größe durch die vektorielle Summe der unabhängigen Arten von neutraler Feldstärken mathematisch streng zu beschreiben: S^ =ig\ +S\ d) The unit of the fields is to be described by the resulting field strength g of the independent field strengths of the earth's rotation and gravity, which the earth's gravity field receives. The effect of this field strength by the mass falling in the indivisible space-time can be measured by the acceleration of a substance or a body. The physical relationship of the independent field strengths is to be mathematically strictly described by the uniform size by the vectorial sum of the independent types of neutral field strengths: S ^ = i g \ + S \ d )
Die Erhaltung träger Masse in jedem Augenblick in der Zeit durch das Erdrotationsfeld und schwerer Masse in jeder Stelle des Raumes durch das Erdgravitationsfeld ist durch die unteilbare Wirkung der stabilen Wechselwirkung dieser Felder durch das Erdschwerefeld in jeder Stelle der Raumzeit durch die fallende Masse oder Gewichtsmasse ma im Schwerefeld physikalisch einheitlich Größe durch die skala- re Summe der unabhängigen Arten von Massen mathematisch streng zu beschreiben: ms + mT = mσ (2)The preservation of inertial mass at any moment in time by the earth's rotation field and heavy mass in every place of the room by the earth's gravitational field is due to the indivisible effect of the stable interaction of these fields by the earth's gravitational field in every place of space time by the falling mass or weight mass m a in the gravitational field physically uniform size to be described mathematically strictly by the scaled sum of the independent types of masses: m s + m T = m σ (2)
Die TABELLE 1 bis TABELLE 4 der nachfolgenden Beschreibung enthält erste Meßgrößen von direkt gemessenen Größen von schwerer Masse und von träger Masse, die mittels der nachfolgend unter Punkt 3 und Punkt 5 beschriebenen technischen Anordnung physikalisch erhalten und mittels des unter Punkt 4 beschriebenen technischen Verfahrens gemessen worden sind.TABLE 1 to TABLE 4 in the description below contains the first measured quantities of directly measured quantities of heavy mass and inert mass, which are physically obtained by means of the technical arrangement described below under points 3 and 5 and measured using the technical method described under point 4 are.
Diese ergeben eine für eine Erstmessung befriedigende Übereinstimmung mit dem vorstehenden physikalischen allgemeinen Erhaltungssatz für verschiedene Größen unabhängiger Arten von Masse, die durch verschiedene Feldstärken unabhängiger neutraler Felder erhalten, besser als 1 %.These result in a satisfactory agreement for a first measurement with the above general physical conservation law for different sizes of independent types of mass obtained by different field strengths of independent neutral fields, better than 1%.
Der für die physikalische Erfahrung und für die meßtechnische Bestimmung gleichwertiger Wirkungsgrößen und äquivalenter Meßgrößen der Masse wichtige Zusammenhang mit bekannten physikalischen Größen des Wägewertes der Gewichtsmasse in Luft, der mittels bekannter technischer Verfahren einer Gewichtswaage der Wahl [FIGUR 8] zu messen ist, besteht durch die starke Wirkung der vertikalen Komponente der Feldstärke des Erdschwerefeldes durch die Fallbeschleunigung frei fallender Körper im Vakuum, und zwar dadurch, daß der Betrag beider Größen in dieser Richtung physikalisch ununter- scheidbar zu erfahren ist. Aber die Größe ist physikalisch prinzipiell ungleich.The connection, which is important for physical experience and for the measurement-technical determination of equivalent effect quantities and equivalent measurement quantities of the mass with known physical quantities of the weight value of the weight mass in air, which can be measured by means of known technical methods of a weight balance of the choice [FIGURE 8], consists of the strong effect of the vertical component of the field strength of the earth's gravitational field due to the acceleration of free-falling bodies in a vacuum, namely that the magnitude of both quantities can be experienced in this direction in a physically indistinguishable manner. But the size is fundamentally not the same physically.
Die Feldstärke zieht fallende Masse zum Schwerezentrum. Sie trägt darum logischerweise das negative Vorzeichen der durch (1) bestimmten Größe. Die Gegenbeschleunigung, welche in jedem noch so kleinen Teilchen der fallende Masse in entgegengesetzter Richtung wirkt, und die Masse dadurch in jeder Raumzeitstelle stabil erhält, trägt iogischerweise das entgegengesetzte positive Vorzeichen. Dadurch ist die Feldstärke des Schwerefeldes physikalisch sicher zu trennen, und ist der Unterschied mathematisch streng getrennt von der Fallbeschleunigung der Gewichtsmasse zu beschreiben. 1 Es leuchtet von selbst ein, daß die Fallbeschleunigung dabei zu einem Kraftzentrum gerichtet ist, daß nicht unveränderlich fest steht, sondern sich zwischen dem Erdgravitationszentrum und dem Erdrotationszentrum in einem dazwischen liegenden Erdschwerezentrum stabil erhält. Diese Richtung ist es, die man in der Erdmessung die Lotrichtung nennt. |1) In genau dieser Richtung wirkt die Erhaltungsbeschleunigung aller Gewichtsmasseteilchen im ZustandThe field strength pulls falling mass towards the center of gravity. It therefore logically bears the negative sign of the size determined by (1). The counter-acceleration, which acts in the opposite direction in every small particle of the falling mass and thereby keeps the mass stable in every space-time position, usually has the opposite positive sign. This means that the field strength of the gravitational field can be physically separated, and the difference must be described mathematically strictly separate from the acceleration of gravity. 1 It is self-evident that the acceleration of gravity is directed towards a center of force that is not invariably fixed, but that it remains stable between the center of gravity and the center of rotation in an intermediate gravity center. It is this direction that is called the perpendicular direction in earth measurements. | 1) The maintenance acceleration of all weight mass particles in the state acts in exactly this direction
55
Figure imgf000005_0001
lOwaage. Dabei wird so vorgegangen, daß ein Zustand der Erhaltung des Gleichgewichtes des Gewichtes im Schwerefeld künstlich geschaffen wird. Das technische Mittel dafür ist eine Kompensationsvorrichtung zum Ausgleich der Wirkung der Gewichtskraft mithilfe einer Kompensationskraft F gegen die Gewichtskraft. Auf diese Art und Weise geschieht das Wägen der Größe der Gewichtsmasse mQ. Die physikalischen Bedingungen der Wägung im Schwerefeld sind dadurch physikalisch eindeutig bestimmt. Durch i δfeste Grenzwerte sind sie mathematisch im Prinzip beliebig genau zu beschreiben: mG -(-gr,ω) + F = 0 (3)
Figure imgf000005_0001
l Scale. The procedure is such that a state of maintaining the balance of weight in the gravitational field is created artificially. The technical means for this is a compensation device to compensate for the effect of the weight force by means of a compensation force F against the weight force. In this way, the size of the weight mass m Q is weighed . The physical conditions of weighing in the gravity field are physically clearly defined. In principle, they can be described mathematically with i δ fixed limits: m G - (- g r, ω ) + F = 0 (3)
Bei einer modernen Gewichtswaage ergeben elektronisch stabilisierte Kompensationsvorrichtungen eine Genauigkeit des Quotienten aus Kompensationskraft der Waage und aus Fallbeschleunigung im Wägebereich, der oftmals genauer ist, als die Größe der Gewichtsmasse durch die Einheit der MasseIn a modern weight scale, electronically stabilized compensation devices result in an accuracy of the quotient of the compensating force of the scale and the acceleration of gravity in the weighing range, which is often more precise than the size of the weight mass by the unit of mass
20 * *o - -— F° {4) physikalisch darzustellen ist, was durch eine geeichte Kopie des Urkilogramms [2) als Basiseinheit der Masse des Internationalen Physikalischen Einheitensystems geschieht, die dem Anwender durch ein 20 * * o - -— F ° {4 ) is to be represented physically, which is done by a calibrated copy of the original kilogram [2) as the base unit of the mass of the international physical unit system, which the user can obtain by a
25 geeichtes Wägestück zur Verfügung zu stellen ist.25 calibrated weighing pieces must be made available.
Ein Beispiel für den Stand der Technik im Hinblick der Genauigkeit der Messung des Betrages der am Ort einer Waage wirkenden Feldstärke des Erdschwerefeldes ist hier zu geben: In der Nähe des Ortes, wo die im ABSCHNITT 5 näher beschriebene, technisch ausgeführte Anordnung einer Trennwaage mit den dargestellten Ergebnissen erprobt wurde, ist in jüngster Vergangenheit eine Hochgenauigkeits-An example of the state of the art with regard to the accuracy of the measurement of the magnitude of the field strength of the earth's gravitational field acting at the location of a balance is to be given here: Near the location where the technically executed arrangement of a separation balance with the the results shown has been tested, a highly accurate
30 messung der Fallbeschleunigung durchgeführt worden. 30 measurement of gravitational acceleration.
Dabei kam ein auf einer Entwicklung von FALLER (1963) nach einem US-Patent von der Firma AXIS hergestelltes Freifall-Absolutgravimeter zum Einsatz. Es funktioniert mit einer Vakuumkammer und einem sehr kleinen Fallweg von etwa 0,2 m. Damit sind zwecks Neuvermessung des Schweregrundnetzes die Mittelwerte der Fallbeschleunigung über das Zeitmittel eines Tages bestimmt worden, undA free fall absolute gravimeter manufactured by FALLER (1963) according to a US patent from AXIS was used. It works with a vacuum chamber and a very small fall distance of around 0.2 m. The mean values of the acceleration of gravity over the time average of a day have thus been determined for the purpose of re-measuring the basic gravity network, and
35 zwar mit einer Standardabweichung im Nanobereich mit etwa 51Cr9 genauer bestimmt, als die Toleranz bester Wägestücke beträgt, ausgenommen Eichstücke, ra die bis auf Picogramm darzustellen sind. Für die Absolut-Meßstation 23/10 auf dem hier interessierenden Breitengrad von φ = 54,08° ergab sich für Normalhöhe von 1 ,25 m ein Betrag der Fallbeschleunigung von g^s (9,81428453 ± 0,00000005) m/s2. ra Dadurch sind Durchschnittswerte der Wirkung des Erdschwerefeldes durch mittlere konstante „Schwere-35 as determined with a standard deviation in the nano range with about 51Cr 9 in more detail, is as the best tolerance to weights, except calibration pieces, ra to be displayed up to picograms. For the absolute measuring station 23/10 at the latitude of φ = 54.08 ° of interest here, an amount of the gravitational acceleration of g ^ s (9.81428453 ± 0.00000005) m / s 2 resulted for the normal height of 1.25 m . ra This means that average values of the effect of the earth's gravitational field can be determined by constant
40 werte" in Form katalogisierter Meßwerte für ortsfeste Meßstationen des Schwerenetzes in dieser Genauigkeit heutzutage bekannt. Das ist derzeitiger Höchststand von Wissenschaft und Technik. Das dadurch über physikalisch unabhängige Größen der Feldstärke des Rotationsfeldes und des Gravitationsfeldes physikalisch überhaupt nichts bekannt ist, ist unbestritten. Noch weniger ist dadurch über die physikalische Wirkung durch von der Gewichtsmasse physikalisch prinzipiell getrennt zu messende 5 träge Masse und schwere Masse bekannt. Das der Fachleuten allgemein für der beste Weg gehaltene Weg, die Meßgenauigkeit der Schweremeßgeräte noch weiter zu erhöhen, und die Toleranz der Gewichtswaage noch weiter zu senken, und im Bereich der Schweremeßtechnik neue Horizontalpendel, neue Schwerependel, neue Gravimeter zu entwickeln, und im Bereich der Wägetechnik neue Waagen mit noch besserer Kompensationsvorrichtung zu schaffen, im Hinblick der erfindungsgemäßen technischen Aufgabenstellung darum physikalisch nicht zum Erfolg führt, und technisch nichts bringt, ist damit deutlich einzusehen. 40 values "in the form of cataloged measured values for fixed measuring stations of the heavy network are known today with this accuracy. That is the current highest level of science and technology. The fact that nothing is physically known about the field strength of the rotating field and the gravitational field is undisputed less is therefore known about the physical effect of inertial mass and heavy mass, which in principle have to be measured physically separately from the weight mass, which is generally considered by experts to be the best way to further increase the measuring accuracy of the gravity measuring devices, and the tolerance of the weight balance to further reduce, and to develop new horizontal pendulums, new heavy pendulums, new gravimeters in the field of gravity measurement technology, and to create new scales with an even better compensation device in the field of weighing technology, with a view to the technical tasks according to the invention The position therefore does not lead to physical success and does not bring any technical benefits.
Die erfϊndungsgemäße technische Aufgabenstellung ist physikalisch prinzipiell anders anzusehen. Es geht nicht darum eine neue technische Anordnung zu schaffen zur technischen Nutzung der physikalischen Wirkung der Feldstärke des Erdschwerefeldes, denn davon gibt es reichlich. Diese Geräte funk- tionieren durch die in lotrechter Richtung starke Wirkung der Fallbeschleunigung, durch die fallende Masse der Stoffe und Körper. Das technische Problem, die erfindungsgemäß zu lösende technische Aufgabe besteht darin, daß eine technische Anordnung herzustellen ist, womit die Beharrung einer Stoffmenge und eines Körpers im Zustand der Ruhe physikalisch unabhängig von der starken Wirkung der Fallbeschleunigung in lotrechter Richtung künstlich zu erhalten ist. Dazu ist offenkundig eine Kompensationsvorrichtung herzustellen, die in technisch grundsätzlich anders funktioniert, als die Kompensationsvorichtung einer Gewichtswaage.The technical task according to the invention is fundamentally different from a physical point of view. It is not about creating a new technical arrangement for the technical use of the physical effect of the field strength of the earth's gravity field, because there are plenty of them. These devices radio function due to the strong vertical acceleration of the fall acceleration, and the falling mass of substances and bodies. The technical problem, the technical problem to be solved according to the invention is that a technical arrangement is to be produced, with which the persistence of a quantity of substance and a body in the state of rest can be artificially obtained physically independently of the strong effect of the acceleration of gravity in the vertical direction. For this purpose, a compensation device is obviously to be produced, which technically functions fundamentally differently than the compensation device of a weight scale.
Daraus ergibt sich eines der auffälligsten Kennzeichen der erfindungsgemäßen technischen Lösung zur Trennung von schwerer Masse und träger Masse von der Gewichtsmasse: Das ist die charakteristische Lotstellung des Wägebalkens und die horizontale Führschwingung der Wägeprobe zu erkennen ist, wie dies in FIGUR 1 bis FIGUR 7 zu sehen ist In gleicher Weise ergibt sich das Kennzeichen einer erfindungsgemäßen technischen Anordnung zur Feinmessung unabhängiger Arten von träger Masse: Das ist die charakteristische Horizontalstellung des Wägebalkens und die horizontale Führschwingung der Wägeprobe, wie in FIGUR 10 und FIGUR 11 zu sehen. Der kennzeichnende Unterschied der physikalischen Wirkungsweise einer erfindungsgemäßen Vertikal- waage, die zur Wägung der Größe beispielsweise der trägen Masse die schwache physikalische Wirkung horizontaler Komponenten der Feldstärke des Erdrotationsfeldes technisch nutzt, statt die starke physikalische Wirkung vertikaler Komponenten des Schwerefeldes, veranschaulicht FIGUR 9. Wie die Größe der Feldstärke des Feldes und die der Erhaltungsbeschleunigung der trägen Masse im Zustand sich genau bestimmen, deren Wechselwirkung in periodisch auftauchenden Momenten des Zustandes relativer Ruhe der Wägeprobe zu beobachten ist, ist in der ERLÄUTERUNG zu FIGUR 9 in ABSCHNITT 9 dieser Beschreibung dargelegt worden. In ABSCHNITT 8 ist zum Zweck der Beschreibung des Unterschiedes der physikalischen Wirkungsweise eine Gegenüberstellung mit der Wirkungsweise eines Schwerependels am Beispiel gemessener Größen von träger Masse genormter Gewichtsstücke aus Messing von je 20 g, 10 g, und 5 g Gewichtsmasse zu finden, die der mittels der in AB- SCHNITT 5 beschriebenen Vertikalwaage erhalten worden sind.This results in one of the most striking features of the technical solution according to the invention for the separation of heavy mass and inert mass from the weight mass: this is the characteristic vertical position of the weighing beam and the horizontal guide vibration of the weighing sample, as can be seen in FIG. 1 to FIG. 7 In the same way there is the characteristic of a technical arrangement according to the invention for the fine measurement of independent types of inert mass: This is the characteristic horizontal position of the weighing beam and the horizontal guide vibration of the weighing sample, as can be seen in FIG. 10 and FIG. 11. FIG. 9 illustrates the distinctive difference in the physical mode of action of a vertical balance according to the invention, which uses the weak physical effect of horizontal components of the field strength of the earth rotation field for weighing the size, for example the inertial mass, instead of the strong physical effect of vertical components of the gravitational field The size of the field strength of the field and that of the acceleration of maintenance of the inertial mass in the state, the interaction of which can be observed in periodically occurring moments of the state of relative rest of the weighing sample, has been explained in EXPLANATION on FIGURE 9 in SECTION 9 of this description. In SECTION 8, for the purpose of describing the difference in the physical mode of action, a comparison with the mode of operation of a gravity pendulum can be found using the example of measured sizes of inert mass of standardized brass weights of 20 g, 10 g, and 5 g weight mass, which the by vertical balance described in SECTION 5 have been obtained.
Daß die Kompensationsvorrichtung einer erfindungsgemäßen Waage für die Erhaltung getrennter Ruhezustände von träger Masse und schwerer Masse technisch viel empfindlicher herzustellen ist, weil sie im Gegensatz zur starken Fallkraft in vertikaler Richtung, womit die Gewichtswaage funktioniert, auf die schwache Wirkung kleinster Drehmomente horizontaler Komponenten der Feldstärke des Erdrotations- feldes und des Erdgravitationsfeldes hochgenau ansprechen muß ist, leuchtet nach der vorstehenden allgemeinen Charakteristik der erfindungsgemäß zu lösenden technischen Aufgabe bereits ein. Die erfindungsgemäße technische Lösung besitzt aus den vorgenannten Gründen im Gegensatz zu Gewichtswaagen, die zur sicheren Reproduzierung des Wägewertes der Gewichtsmasse regelmäßig noch eine Dämpfungsvorichtung haben, womit die vertikale Schwingung um die Gleichgewichtslage auf Null zu bringen ist, um zu rascherer Ablesung des Meßwertes durch Verkürzung der Einschwingdauer in den Ruhezustand zu kommen, regelmäßig keine solcherart funktionierende Dämpfung. Sie nutzt im Gegenteil kleine Schwingungen um die Gleichgewichtslage zur Messung der Größe der Masse, und verstärkt zu diesem Zweck die Synchronizität und die Koinzidenz derartiger Schwingungen in der im Abschnitt 3 nachstehend näher beschriebenen Art und Weise. Dadurch ist der kennzeichnende Unterschied zu den technischen Mitteln der Wahl zur Herstellung der Kompensationsvorrichtung für eine Waagen von der bekannter Art zu erkennen, etwa bei derThat the compensation device of a scale according to the invention for maintaining separate states of rest of inert mass and heavy mass is technically much more sensitive to manufacture, because, in contrast to the strong falling force in the vertical direction, with which the weight scale works, on the weak effect of the smallest torques of horizontal components of the field strength of the Earth rotation field and the earth's gravitational field must respond highly precisely, is already evident from the general characteristics of the technical problem to be solved according to the invention. The technical solution according to the invention has, for the aforementioned reasons, in contrast to weight scales, which regularly have a damping device for reliably reproducing the weight value of the weight, so that the vertical oscillation around the equilibrium position must be brought to zero in order to read the measured value more quickly by shortening the Settling time to come to rest, regularly no such damping. On the contrary, it uses small vibrations around the equilibrium position to measure the size of the mass, and for this purpose enhances the synchronicity and coincidence of such vibrations in the manner described in more detail in section 3 below. As a result, the distinctive difference to the technical means of choice for producing the compensation device for a balance of the known type can be seen, for example in the
- Hebelwaage, mit in einem Wälzlager gelagerter horizontaler Hebelvorrichtung (FIGUR 1, FIGUR 8 /1),- lever balance, with a horizontal lever device (FIGURE 1, FIGURE 8/1) mounted in a roller bearing,
- Einfadendrehwaage, mit reibungsfreier lotrechter Drehfaden-und Haltevorrichtung (FIGUR 8/2),- Single-thread rotary weigher, with frictionless vertical turning and holding device (FIGURE 8/2),
- Kompensationswaage, mit im Prinzip beliebiger Kompensationsvorrichtung, vorzugsweise jedoch eines Elektromagneten oder einer Stahlfeder, (FIGUR 8/3) oder- Compensation scale, with in principle any compensation device, but preferably an electromagnet or a steel spring, (FIGURE 8/3) or
- Schwebungswaage mit reibungsfreier horizontaler Hebelvorrichtung. (FIGUR 8/4)- Beat scale with frictionless horizontal lever device. (FIGURE 8/4)
Die wissenschaftlich-technische und allgemeine praktische Bedeutung des Fehlens einer technischen Lösung beim Stand der Technik zur Wägung von Masse mittels einer Kompensationsvorrichtung, die durch die schwache Wirkung horizontaler Komponenten der Feldstärke des Erdrotationsfeldes oder des Erdgravitationsfeldes funktioniert, statt durch die starke Wirkung vertikaler Komponenten des Erdschwerefeldes, besteht für die moderne Naturwissenschaft und die heutige Chemie beispielsweise darin, daß dadurch keine Waage technisch zur Verfügung steht, womit die Größe der trägen Masse einer bestimm- 1 ten Menge eines Stoffes zu erfahren ist, die in den Momenten des Verschwindens der Größe der Fallbeschleunigung physikalisch wirkt. Das ist beispielsweise beim horizontalen Schweben des Stoffes in einer Flüssigkeit der Fall. In diesem Zustand wirkt die Gewichtsmasse nicht, weil ihre Wirkung durch Feldstärke des Erdschwerefeldes erhalten bleibt. Rechtwinklig zur Lotrichtung in horizontaler Richtung verschwindet die in vertikaler Richtung große Größe der Fallbeschleunigung. Das bedeutet, die chemi-The scientific, technical and general practical significance of the lack of a technical solution in the prior art for weighing mass by means of a compensation device which functions due to the weak effect of horizontal components of the field strength of the earth's rotation field or of the earth's gravitational field, instead of the strong effect of vertical components of the earth's gravity field , for modern science and chemistry today is, for example, that no scales are technically available, which means that the size of the inertial mass of a certain 1 th amount of a substance is to be experienced, which acts physically in the moments of the disappearance of the magnitude of the gravitational acceleration. This is the case, for example, when the substance is floating horizontally in a liquid. In this state, the weight does not work because its effect is retained by the field strength of the earth's gravity field. At right angles to the perpendicular direction in the horizontal direction, the large amount of gravitational acceleration disappears in the vertical direction. That means the chemical
5 sehe Wirkung der Gewichtsmasse wird praktisch Null, in diesem Zustand erhält die träge Masse die chemische Verbindung stabil. Wie die Masse im Zustand der Schwebung in der Flüssigkeit chemisch wirkt, wenn die Wirkung der Gewichtsmasse verschwindet, und der chemischen Wirkung durch träge Masse eintritt, das ist nicht zu erfahren, wenn keine technische Anordnung zur Wägung der Größe der trägen Masse der Stoffmenge durch konstante Größen von Feldstärken der Felder zur Verfügung steht, l oderen physikalische Wirkung die in diesem Zustand die Wirkung durch träge Masse erhält.5 see effect of the weight mass is practically zero, in this state the inert mass receives the chemical compound stable. How the mass in the state of floating in the liquid acts chemically when the weight mass disappears, and the chemical effect occurs due to inert mass, cannot be learned if there is no technical arrangement for weighing the size of the inert mass of the quantity by constant Sizes of field strengths of the fields are available, or physical effect which in this state receives the effect through inert mass.
Die vielleicht noch größere Bedeutung der Herstellung einer Waage zur physikalischen Trennung von träger Masse und schwerer Masse für die moderne Technik und heutige Physik besteht darin, daß beim Stand der Technik keine Waage zur Verfügung steht, womit die Größe der schweren Masse physikalisch zu erfahren ist, die unabhängig von der Gewichtsmasse wirkt, wenn ein Körpers um die Lotrichtung inPerhaps even more important for the manufacture of a balance for the physical separation of inert mass and heavy mass for modern technology and today's physics is that no balance is available in the prior art, which means that the size of the heavy mass can be physically experienced, which acts regardless of the weight mass when a body in the perpendicular direction
15 horizontaler Richtung mit kleinen Winkeln von der Größe der Lotabweichung in periodische Stellen der Beharrung in den Zustand relativer Ruhe übergeht.15 horizontal direction with small angles from the size of the perpendicular deviation in periodic places of persistence in the state of relative rest.
Die wissenschaftliche und wirtschaftliche Bedeutung für die Herstellung neuartiger Feldstärkemeßgeräte, die nicht durch Gewichtsmasse wirken, wodurch Schwerependel und Freifallgravimeter funktionieren, sondern die durch die Wirkung von schweren Masse technisch funktionieren, liegt auf der Hand.The scientific and economic importance for the production of new field strength measuring devices, which do not work through weight mass, whereby heavy pendulums and free fall gravimeters work, but which work technically through the action of heavy mass, is obvious.
20 Noch wichtiger ist die Bedeutung für die Festkörperphysik.20 Even more important is the importance for solid state physics.
Überall, wo horizontale kleinste Schwingungen von Masse im Schwerefeld rechtwinklig zur Lotrichtung um kleine Winkel unterhalb der Grenze der Lotabweichung stabil stehen - und derartige Übergänge erhalten sich massenhaft durch Festkörperschwingung um feste Gleichgewichtslagen der molekularen Gitterstellen in Festkörper aller Art - da erfolgt der Übergang zwischen diesen Stellen nicht unter derWherever the smallest horizontal vibrations of mass in the gravitational field at right angles to the perpendicular direction are stable at small angles below the limit of the vertical deviation - and such transitions are obtained en masse by solid-state vibrations around fixed equilibrium positions of the molecular lattice sites in all types of solid bodies - this is where the transition takes place not under the
25 Wirkung einer Gewichtsmasse. Diese wirkt rechtwinklig zur Lotrichtung nicht, weil die Feldstärke des Erdschwerefeldes im rechten Winkel zur Lotrichtung verschwindet. Die Feldstärke des Erdgravitationsfeldes verschwindet in dieser Richtung nicht, denn sie wirkt scharf getrennt um die Lotabweichung. Das bedeutet, in diesem Zustand bleibt die Stabilität und Festigkeit des Körpers durch eine neue Art von Masse erhalten, die durch die Gewichtsmasse nicht wirkt. Deren Wirkung bleibt dadurch physikalisch25 Effect of a mass by weight. This does not appear perpendicular to the perpendicular direction, because the field strength of the earth's gravity field disappears at right angles to the vertical direction. The field strength of the earth's gravitational field does not disappear in this direction, because it acts sharply separated around the perpendicular deviation. This means that in this state the stability and firmness of the body is preserved through a new type of mass that does not work due to the weight. The effect of this remains physical
30 prinzipiell unbestimmt. Bei derartigen Vorgängen verschwindet die Größe der Schwerebeschleunigung, und damit ihre Wirkung, die Gewichtsmasse. Es verschwindet weder die Masse, die chemisch, physikalisch, und technisch zu erfahren ist, noch die neutrale Feldstärke starker neutraler Felder. Deren Wirkungen erhalten sich durch neue Formen der Masse. Diese Masse erhält sich hierbei zwischen Stellen horizontaler stabiler Übergange in neuer Form von schwerer Ruhmasse.30 basically indefinite. In such processes, the magnitude of the acceleration of gravity disappears, and with it its effect, the weight. Neither the mass that can be experienced chemically, physically, and technically, nor the neutral field strength of strong neutral fields disappears. Their effects are preserved through new forms of mass. This mass is preserved between locations of stable horizontal transitions in a new form of heavy resting mass.
35 Damit sind neue chemische und neue physikalische Wirkungen verbunden, die durch die Wirkung der Gewichtsmasse nicht zu erfahren, und nicht vorherzusagen sind. Die Masse wechselt die Form, dadurch erhält sich in beliebigen neutralen Feldern im Zustand von Masse.35 This involves new chemical and new physical effects that cannot be experienced and cannot be predicted by the effect of the weight. The mass changes shape, which means that it remains in any neutral field in the state of mass.
Analoges ist vom Energieerhaltungssatz bekannt. Auch Energie verschwindet nicht, sondern wechselt die Form. Wenn kinetische Energie verschwindet, bleibt ist in anderer Form als potentielle Energie erhal-The same is known from the energy conservation law. Energy does not disappear either, but changes shape. When kinetic energy disappears, it remains in a different form than potential energy.
40 ten. Die Gesamtenergie bleibt konstant.40 th. The total energy remains constant.
Das Entsprechende beschreibt der Erhaltungssatz (2) für Masse: Die Gesamtmasse bleibt konstant erhalten. In welcher Form die Erhaltung geschieht, ob durch die Summe von träger Masse und schwerer Masse durch Gewichtsmasse, oder in anderer Form einer Differenz von Gewichtsmasse und schwerer Masse, 5 mτ - mG -ms (2.1) oder von Gewichtsmasse und träger Masse, ms = mG — mτ (2.2) hat auf die Erhaltung der Gesamtmasse keinen Einfluß.The same applies to the conservation law (2) for mass: the total mass remains constant. In what form the preservation takes place, whether by the sum of inert mass and heavy mass by weight mass, or in another form of a difference between weight mass and heavy mass, 5 m τ - m G -m s (2.1) or by weight mass and inert mass , m s = m G - m τ (2.2) has no influence on the maintenance of the total mass.
Weil die Masse in jeder Form von Masse eine andere Größe der Ruhmasse hat, darum braucht man nicht nur eine Art von Waage. Die Gewichtswaage für die Gewichtsmasse genügt physikalisch prinzipiell nicht. Darum braucht man technisch grundsätzlich verschieden funktionierende Anordnungen, unabhängige Arten von Waagen, unabhängige Meßverfahren, womit die Größe von träger Ruhmasse zu messen ist, und womit die Größe von schwerer Ruhemasse zu messen ist, die in einer bestimmten Menge eines chemischen Stoffes und in einem bestimmen Volumen einer Festkörperstruktur stecken. Auf dieser Grundlage steht und ergibt sich die erfindungsgemäße Aufgabenstellung. Die erfindungsgemäß zu lösende technische Aufgabe besteht, wie nachfolgend genauer beschreiben und näher gekennzeichnet, darin,Because the mass in every form of mass has a different size than the rest mass, you don't just need a kind of scale. In principle, the weight scale for the weight is not physically sufficient. For this reason, technically fundamentally different arrangements are required, independent types of scales, independent measuring methods with which the size of inert rest mass is to be measured, and with which the size of heavy rest mass which is to be measured in a particular one Quantity of a chemical substance and put in a certain volume of a solid structure. The task according to the invention stands and arises on this basis. The technical problem to be solved according to the invention, as described in more detail below and characterized in more detail, consists in
1. ein technisches Verfahren zu entwickeln und anzugeben, womit das vorstehend genannte physikali- sehe Problem der Trennung von schwerer Masse und träger Masse sowie der Messung der Größe der1. to develop and specify a technical process, with which the above-mentioned physical problem of separating heavy mass and inert mass as well as measuring the size of the
Ruhmasse der schweren Masse und der trägen Masse für eine wägbare Menge eines chemischen Stoffes und für ein wägbares Volumen eines physikalischen Körpers technisch zu lösen ist, undResting mass of the heavy mass and the inert mass for a weighable amount of a chemical substance and for a weighable volume of a physical body is technically to be solved, and
2. eine technische Anordnung herzustellen, womit dieses technische Verfahren technisch durchzuführen ist.2. To produce a technical arrangement with which this technical process can be carried out technically.
3. Beschreibung der physikalischen Wirkungsweise und technischen Funktionsweise der erfindungsgemäßen technischen Anordnung zur Trennung von schwerer Masse und träger Masse Die erfindungsgemäß zu lösende technische Aufgabenstellung ist dadurch gekennzeichnet, daß mit an sich bekannten technischen Mitteln eines Schwerependels, eines Torsionsschwingers, und einer Gewichtswaage3. Description of the physical mode of operation and technical mode of operation of the technical arrangement according to the invention for the separation of heavy mass and inert mass. The technical problem to be solved according to the invention is characterized in that technical means known per se of a heavy pendulum, a torsion vibrator, and a weight scale
- eine technische Anordnung mit einer Kompensationsvorrichtung für die kleinen mittleren konstanten Größen periodischer Wirkungen von horizontalen Komponenten der unabhängigen neutralen Feldstär- ken nicht des Erdschwerefeldes durch fallende Masse, sondern des Erdgravitationsfeldes und des Erdrotationsfeldes durch schwere Masse und träge Masse für eine wägbare Menge eines chemischen Stoffes und physikalischen Körpers zu schaffen ist, womit, wie im kennzeichnenden Teil des PATENTANSPRUCH 1 charakterisiert, und durch die weiteren Patentansprüche spezifiziert, zu erreichen ist, daß- A technical arrangement with a compensation device for the small, mean, constant quantities of periodic effects of horizontal components of the independent neutral field strengths not of the earth's gravity field due to falling mass, but of the earth's gravitational field and the earth's rotation field through heavy mass and inert mass for a weighable amount of a chemical substance and physical body is to be created, with which, as characterized in the characterizing part of PATENT Claim 1 and specified by the further claims, it can be achieved that
- periodische gleichzeitige Ereignisse der Übergangsmomente praktisch aller Stoffteilchen der gesam- ten Stoffmenge des ganzen Körpers in den Zustand der Ruhe und der Wendemomente der Schwingungsrichtung der ganzen Stoffmenge mit einer Zeitkonstanz und Synchronizität der Zeitdauer des Übergangs in periodische Ruhestellen und der halben Schwingungsdauer zwischen den Wendestellen der Führungsbewegung der Stoffmenge im Bereich Mikro- bis Nanosekunde mittels einer Schwingungsbewegung eines Führungskörpers der Meßbehälter der Stoffmenge des Körpers technisch herzustellen und künst- lieh zu erhalten sind, und- Periodic simultaneous events of the transition moments of practically all substance particles of the entire substance quantity of the whole body into the state of rest and the turning moments of the direction of oscillation of the whole substance quantity with a constant time and synchronicity of the time period of the transition into periodic rest positions and half the oscillation period between the turning points of the Guiding movement of the amount of substance in the range of microseconds to nanoseconds by means of an oscillating movement of a guide body, the measuring containers of the amount of substance of the body can be produced technically and obtained artificially, and
- periodische koinzidente Stellen einer periodischen Führungsbewegung praktisch aller Stoffteilchen der gesamten Stoffmenge nahe einer ideal horizontalen Bewegungsrichtung des diskreten Abstandes horizontal gegenüberliegender Stellen der Beharrung aller Teilchen im Zustand der Ruhe und des stetigkontinuierlich veränderlichen Weges mittels einer stabilen mechanischen Führungsbewegung der Meß- ehälter zu diesen Stellen mit einer Abweichung von einer ideal-geradlinigen Verschiebung zwischen den periodischen Stellen der Ruhe im Meßraum im Bereich Nano- bis Picometer technisch zu realisieren ist.- Periodic coincident positions of a periodic guiding movement of practically all material particles of the total amount of material close to an ideal horizontal direction of movement of the discrete distance horizontally opposite points of the persistence of all particles in the state of rest and the continuously continuously changing path by means of a stable mechanical guiding movement of the measuring container to these points a deviation from an ideal rectilinear shift between the periodic points of rest in the measuring space in the range from nano to picometer can be technically realized.
Einen Überblick einiger charakteristischer Merkmale und technischer Kennzeichen der physikalischen Wirkungsweise und der technischen Funktionsweise einer erfindungsgemäßen technischen Ausführung einer Anordnung, womit diese erfindungsgemäße technische Aufgabe zu lösen ist, zeigen die FUNKTIONSSCHEMA 1 und 2 zum Verfahrensbeispiel TABELLE 1 und TABELLE 2. Die Anordnung ist technisch vorzugsweise mittels eines vertikalen Führungskörpers für die Meßbehälter für die Stoffmengen hergestellt, wie dieses im PATENTANSPRUCH 2, PATENTANSPRUCH 3, und PATENTANSPRUCH 4 näher charakterisiert worden ist.FUNCTIONAL SCHEMES 1 and 2 of the process example TABLE 1 and TABLE 2 show an overview of some characteristic features and technical characteristics of the physical mode of operation and the technical functioning of a technical embodiment of an arrangement according to the invention, with which this technical problem according to the invention can be achieved. The arrangement is technically preferred produced by means of a vertical guide body for the measuring container for the quantities of substance, as has been characterized in more detail in PATENT CLAIM 2, PATENT CLAIM 3, and PATENT CLAIM 4.
Dieser Führungskörper entspricht dem „Wägebalken" einer Waage, insoweit, als er zusammen mit dem elastischen Drenachsensystem die technische Realisierung der Kompensationsvorrichtung ist, womit die Wirkung von Feldstärken des Erdrotationsfeldes durch träge Masse und des Εrdgravitationsfeldes durch schwere Masse in eben der Richtung zu messen ist, in welcher die Wirkung der Feldstärke des Erdschwerefeldes durch die Gewichtsmasse verschwunden ist.This guide body corresponds to the "weighing beam" of a balance insofar as, together with the elastic drain axis system, it is the technical implementation of the compensation device, with which the effect of field strengths of the earth's rotation field due to inert mass and the earth's gravitational field due to heavy mass can be measured in the same direction, in which the effect of the field strength of the earth's gravity field has disappeared due to the weight.
Zu diesem Zweck ist die Kompensationsvorichtung so konstruiert und hergestellt, daß damit kleine Führschwingungen der Meßbehälter in horizontaler Richtung mit der vorstehend geforderten Genauigkeit um die Lotrichtung als die stabile Gleichgewichtslage und die mittlere Hauptsymmetrieebene der Führ- 1 Schwingungen - FIGUR 1 - technisch herzustellen und künstlich zu erhalten sind. Dadurch bleiben jene physikalischen Wirkungen stabil erhalten, die zur Messung der Größe von Masse gebraucht werden, die mit kleinster technisch machbarer Geschwindigkeit in einer Richtung periodisch zwischen festen Ruhestellen übergeht, in welcher die Feldstärke des Erdschwerefeldes im Grenzfall physikalisch verschwindet, und praktisch nicht wirkt. Die mittlere konstante Größe der Übergangsgeschwindigkeit, die mittelsFor this purpose, the compensation device is designed and manufactured in such a way that small guide vibrations of the measuring container in the horizontal direction with the accuracy required above about the perpendicular direction as the stable equilibrium position and the central main plane of symmetry of the guide 1 vibrations - FIGURE 1 - technically manufactured and artificially preserved. As a result, those physical effects are stable that are needed to measure the size of mass, which periodically passes at a technically feasible speed in one direction between fixed resting points, in which the field strength of the earth's gravity field physically disappears in the borderline case and has practically no effect. The mean constant size of the transition speed, which means
5 der im PATENTANSPRUCH 2 und PATENTANSPRUCH 4 gekennzeichneten technischen Lösung zu erreichen ist, liegt charakteristischerweise im Bereich Mikrometer je Sekunde. Die Bewegung der Masse aus Stellen ungestörten Beharrens im Zustand der Ruhe ist durch diese kleine Größe der Überführungsgeschwindigkeit in gegenüberliegende Stellen erneuten kurzen Beharrens im Zustand der Ruhe so wenig verschieden vom Zustand der Ruhe selbst, daß auf diese Art und Weise die logestellte technische Aufgabe gelöst ist, die Größe einer Ruhmasse in einem neutralen Feld zu messen, daß physikalisch prinzipiell nicht durch das Schwerefeld wirkt.5 The technical solution identified in PATENT CLAIM 2 and PATENT CLAIM 4 is typically in the range of micrometers per second. The movement of the mass from places of undisturbed persistence in the state of rest is so little different from the state of rest itself due to this small size of the transfer speed into opposite places of renewed short insistence in the state of rest that in this way the stated technical problem is solved to measure the size of a resting mass in a neutral field that physically does not work in principle through the gravitational field.
Das geschieht dadurch, daß sich in periodisch in der Zeit auftauchenden gleichzeitigen Momenten relativer Ruhe zwischen stabil beschleunigt zueinander rotierender Masse im Erdrotationsfeld eine physikalisch sicher reproduzierbare konstante Wirkungsportion von rotierender träger Masse im Zustand derThis is done by the fact that in periodically occurring simultaneous moments of relative calm between masses rotating in a stable accelerating manner in the earth's rotation field, a physically safely reproducible constant portion of the effect of rotating inertial mass in the state of
15 Ruhe erhält, und dadurch, daß sich in abwechselnd im Raum periodisch gegenüberstehenden koinzi- denten Stellen von koinzident zu messendem räumlichem Abstand relativer Ruhe zwischen stabil beschleunigt einander anziehender Masse im Erdgravitationsfeld ein physikalisch sicher reproduzierbar zu messende konstante Wirkungsportion an gravitierender schwerer Masse im Zustand der Ruhe erhält. Die auf den Meßgrößen des Ausführungsbeispiels beruhenden, im Weiteren zu sehenden FUNKTIONS-15 maintains calmness, and in that in alternating periodically opposing places of coincident spatial distance relative calm between steadily accelerating mass in the earth's gravitational field there is a physically reliably reproducible constant portion of action of gravitating heavy mass in the state of Maintains calm. The FUNCTIONAL functions based on the measured variables of the exemplary embodiment and to be seen in the following
20 SCHEMA für eine mittels einer Vertikaltorsionswaage hergestellte Trennwaage für träge Masse und schwere Masse zeigen, innwieweit die hergestellte Vertikaltorsionswaage die Funktionsbedingung für sichere reproduzierbar zu wägende Größen von Ruhmassen technisch erfüllt: Die konstanten Summen der damit zur Wirkung gebrachten kleinen Größen der horizontalen Komponenten der Feldstärken und der horizontalen Führbeschleunigung der mittels elastischer Drehkörper hergestellten Kompensations-20 SCHEMA for a separating scale for inertial mass and heavy mass produced by means of a vertical torsion balance show to what extent the vertical torsion balance produced technically fulfills the functional condition for safe sizes of glory masses to be weighed reproducibly: The constant sums of the small sizes of the horizontal components of the field strengths and thus brought into effect the horizontal lead acceleration of the compensation
25 Vorrichtung für die stabil erhaltenen kleinen Kräfte der neutralen Wechselwirkung betragen25 device for the stably obtained small forces of neutral interaction
- im oberen Führbereich im Bereich der Linksschwingung zwischen 0,004 m/s2 bis 0,005 m/s2,in the upper guide area in the area of the left swing between 0.004 m / s 2 to 0.005 m / s 2 ,
- im oberen Führbereich im Bereich der Rechtsschwingung zwischen 0,026 m/s2 bis 0,027 m/s2, sowie- In the upper guide area in the area of the right swing between 0.026 m / s 2 to 0.027 m / s 2 , as well
- im unteren Führbereich im Bereich der Rechtsschwingung zwischen 0,053 m/s2 bis 0,056 m/s2,- in the lower guide area in the area of the right swing between 0.053 m / s 2 to 0.056 m / s 2 ,
- im unteren Führbereich der Bereich der Linksschwingung zwischen 0,021 m/s2 bis 0,027 m/s2. 30- In the lower guide area, the range of the left swing between 0.021 m / s 2 to 0.027 m / s 2 . 30th
Als die natürliche Energiequelle der Führungsbewegung dient erfindungsgemäß die kleine Eigenenergie der Wirkung der neutralen Wechselwirkung der horizontalen Komponente der neutralen Feldstärke des Erdgravitationsfeldes durch die schwere Masse und des Erdrotationsfeldes durch die träge Masse des Führungskörpers, und der damit unten im MBS-Meßbehälter oder oben im MBT-Meßbehälter - FIGUR 5According to the invention, the natural energy source of the guide movement is the small intrinsic energy of the effect of the neutral interaction of the horizontal component of the neutral field strength of the earth's gravitational field due to the heavy mass and the earth's rotation field due to the inertial mass of the guide body, and thus in the MBS measuring container below or in the MBT above -Measuring container - FIGURE 5
35 , FIGUR 3, FIGUR 4 - mitgeführten Stoffmenge. «35, FIGURE 3, FIGURE 4 - amount of substance carried. «
Weil diese beiden Arten von Masse in Raum und Zeit nie in den gleichen Stellen, und nie in den gleichen Momenten in den Zustand der Ruhe übergehen, und dadurch in jeder Raumzeitstelle scharf getrennt beharren, erhält sich unabhängig davon, welche Art von Masse momentan beobachtet und in den Ruhezustand geführt worden ist, eine bestimmte Energie der neutralen Wechselwirkung beider Arten vonBecause these two types of mass in space and time never go into the state of rest in the same places and never in the same moments, and thus persist in each spacetime point, regardless of what type of mass is currently observed and a certain energy of neutral interaction of both types of
40 Massen, die bei der Gewichtsmasse nicht beobachten ist, und damit technisch nicht zu nutzen ist. Weil die technisch nutzbare Größe dieser Energiequelle mit mechanischen Führungskörper nutzbar gemacht regelmäßig sehr klein bleibt - größenordnungsmäßig ist sie anhand vorgenannter Beschleunigungen und Übergangswege im Mikrometerbereich im Bereich Mikrojoule abzuschätzen - ist das Kompensationslager einer erfindungsgemäßen Waage zur Wägung von schwerer Ruhmasse und von40 masses that cannot be observed in the weight mass and are therefore not technically usable. Because the technically usable size of this energy source made usable with mechanical guide bodies regularly remains very small - it can be estimated on the basis of the aforementioned accelerations and transition paths in the micrometer range in the microjoule range - is the compensation bearing of a balance according to the invention for weighing heavy mass and from
45 träger Ruhmasse erfindungsgemäß als ein spezielles reibungsfreies Lager hergestellt.45 inert rest mass produced according to the invention as a special friction-free bearing.
Es besteht zur Nutzbarmachung der kleinen Wechselwirkungsenergie von träger Masse und schwerer Masse aus elastischen Lagerkörpern DK1.DK2 eines starren Führungskörpers - FIGUR 5, FIGUR 4 - , die technisch in besonderer Weise in ihrer Lage stabil erhalten werden, und zwar vermittels eines in den umgebenden Lagerrahmens direkt eingebauten Spannlagers von der bei dem erfindungsgemäßen JvlEHR- WELLENTORSIONSGETRIEBE" schon beschriebenen Art, und mittels eines in den Führungskörper direkt eingebauten Hebellagers, [dazu: DE 198 22 538.5 AT 19.05.1998 OT 25.11.1999] Damit sind elastische Lagerkörper mit hoher Kraft unter starker Längsspannung zu erhalten. Der elastische Lagerkörper besteht dabei erfindungsgemäß aus Kunststoff mit langen Molekülketten in der Längs- richtung, statt aus Stahl oder Quarz, als technische Mittel der Wahl für das Orehfadenlager einer Ein- faden-Torsionswaage [FIGUR 8/2] oder für das Spannbandlager eines Horizontalpendels von der allgemein bekannten Art, zu deren technischer Herstellung regelmäßig keine starken Kompensationskräfte in der Längsrichtung der Lagerkörper, und schon gar künstlich hochverstärkten Kompensationskräfte als wichtigste Mittel zur Erhöhung der Stabilhaltung der Hauptdrehachse 0 'gebraucht werden. Das erfindungs- gemäße technische Mittel der Vereinigung der gegensätzlichen technischen Forderungen, die Lagerkörper aus einem plastisch fließenden elastischen Werkstoff - was jeder Kunststoff trekanntlich ist -, technisch herzustellen, weil damit hervorragende kleine Querdrehmomente für die Nutzbarmachung der vorstehend beschriebenen physikalischen Wirkung technisch zu erhalten sind, und zugleich eine Stabilhaltung der Hauptdrehachse mit der geforderten Toleranz im Nanometerbereich technisch zu schaffen, besteht darin, in den Lagerrahmen ein Spannlagerstellglied einzubauen, worauf der im Laufe der Zeit sich langsam längende elastische Lagerkörper um genau das Stück aufzuwickeln ist, um das er sich bis dahin gelängt hat.It consists of harnessing the small interaction energy of inert mass and heavy mass from elastic bearing bodies DK1.DK2 of a rigid guide body - FIGURE 5, FIGURE 4 - which are technically stable in their position in a special way, by means of one in the surrounding bearing frame Directly installed radial insert ball bearing of the type already described in the case of the JvlEHR WAVE TORSION GEARBOX according to the invention, and by means of a lever bearing built directly into the guide body, [in addition: DE 198 22 538.5 AT 19.05.1998 OT 25.11.1999] This eliminates elastic bearing bodies with high force The elastic bearing body consists of plastic with long molecular chains in the longitudinal direction, instead of steel or quartz, as the technical means of choice for the twisted-thread bearing of a single-thread torsion balance [FIGURE 8/2] or for the tensioning band bearing of a horizontal pendulum of the generally known type, for the technical production of which there are generally no strong compensation forces in the Longitudinal direction of the bearing body, and even artificially highly amplified compensation forces are used as the most important means for increasing the stability of the main axis of rotation 0 ' . The technical means according to the invention of combining the contradictory technical requirements to produce the bearing bodies from a plastically flowing elastic material - which is what every plastic is known to do - technically, because excellent small transverse torques can thus be obtained technically for the utilization of the physical effect described above, and at the same time to technically create a stable position of the main axis of rotation with the required tolerance in the nanometer range, consists of installing a radial insert ball bearing actuator in the bearing frame, after which the elastic bearing body, which slowly lengthens over time, has to be wound around exactly the piece around which it was up to then lengthened.
Damit ist im Hinblick der Stabilhaltung der Drehebene technisch dasselbe zu erhalten, wie mit einem Metallkörper als Spannkörper, der sich so gut wie gar nicht längt. Oder wie mit kleiner Zugspannung im Lagerkörperquerschnitt, was mittels asymmetrisch angeordneter kleinerer Beschwerungsgewichte, oder mit kleinerer Hebelwirkung des Führungsträgers technisch leicht zu realisieren ist. Das sind bekannte technische Mittel, womit Horizontalpendel und Seismographen hergestellt sind. Darum funktionieren diese technisch ganz anders. Damit ist die hier beschriebene physikalische Wirkungsweise physikalisch reproduzierbar nicht zum Vorschein zu bringen. Die kleine Energie der stabilen Wechselwirkung von schwerer Masse und vorn träger Masse erscheint dabei, wenn überhaupt, dann als „Störungsenergie".In terms of keeping the rotating plane stable, the same can be technically obtained as with a metal body as a clamping body, which is practically not elongated. Or as with a small tensile stress in the cross-section of the bearing body, which is technically easy to implement by means of asymmetrically arranged, smaller weights, or with a smaller leverage effect of the guide bracket. These are known technical means with which horizontal pendulums and seismographs are produced. That's why they work technically very differently. This means that the physical mode of action described here cannot be brought out in a physically reproducible manner. The small energy of the stable interaction between the heavy mass and the inert mass appears, if at all, as "disturbance energy".
Die Kombination aus Spannlagerstellglied im Lagerrahmen zur Steuerung der Zugkraft im Lagerkörper und aus Hebellager im Führungskörper für die Erhaltung höchster Zugspannung im Lagerkörper ist darum ein charakteristisches Kennzeichen der erfindungsgemäßen technischen Lösung. Diese erfindungs- gemäße Kombination technischer Mittel ermöglicht es, weiche Werkstoffe und harte Werkstoffe vorteilhaft zu kombinieren, und sie so zu verwenden, daß die Vorteile der Elastizität des weichen Materials zu nutzen, und die Nachteile der Plastizität des weichen Materials technisch auszuschalten sind. Daß diese erfindungsgemäße Art und Weise der technischen Herstellung der Führungsbewegung des Führungskörpers der Wägebehälter für die Aufnahme der Stoffproben und der Wägestücke über die technische Qualität und die physikalischen Leistungsparameter der Anordnung maßgeblich entscheidet, liegt im Hinblick auf die im Vorstehenden gemachten Ausführungen zur physikalischen Wirkungsweise einer Trennwaage für schwere Masse und träge Masse auf der Hand.The combination of a thrust bearing actuator in the bearing frame for controlling the tensile force in the bearing body and a lever bearing in the guide body for maintaining the highest tensile stress in the bearing body is therefore a characteristic feature of the technical solution according to the invention. This combination of technical means according to the invention makes it possible to advantageously combine soft materials and hard materials and to use them in such a way that the advantages of the elasticity of the soft material are exploited and the disadvantages of the plasticity of the soft material can be technically eliminated. The fact that this inventive method of the technical production of the guide movement of the guide body of the weighing container for receiving the material samples and the weighing pieces decisively decides on the technical quality and the physical performance parameters of the arrangement lies in view of the statements made above regarding the physical mode of operation of a separating scale for heavy mass and inert mass on hand.
Dabei ist nicht die Art des Spannlagerstellgliedes, ob manuell gesteuert, oder elektronisch geregelt, sondern die Anordnung im Lagerrahmen am Ende der einen oder der andern Führungsfaser DK1 , DK2 der entscheidende Punkt, weil eine Außenbefestigung infolge der hohen Längsführungskraft technisch nicht zu realisieren ist. Macht man es, so kommen Störungen der Stabilhaltung infolge der zusätzlichen Abstützung des Spannlagers hinzu. Dadurch wird der physikalische Effekt kleiner. Aber auch das technische System wird dadurch unnütz komplizierter. Daß diese Art und Weise der Lagerung des Führungskörpers noch wichtiger ist für eine Trennwaage mit waagerechter Drehebene und horizontaler Schwingungsebene der horizontalen Führungsbewegung der Meßbehälter in periodische Ruhestellen um eine vertikal stabil erhaltene Hauptdrehachse 0', wofür FIGUR 10 und FIGUR 11 ein Beispiel zeigen, statt für eine Trennwaage mit vertikaler Drehebene und lotrechter Schwingungsebene der horizontalen Führungsbewegung der Meßbehälter in periodischen Ruhestellen um eine horizontal stabil erhaltene Hauptdrehachse 0', ist dabei so offenkundig, daß sich das ohne weitere Ausführungen von selbst versteht.It is not the type of radial insert ball bearing actuator, whether manually controlled or electronically controlled, but the arrangement in the bearing frame at the end of one or the other guide fiber DK1, DK2 that is the decisive point, because an external fastening cannot be technically realized due to the high longitudinal guide force. If you do so, there will be disturbances in the stability due to the additional support of the radial insert ball bearing. This reduces the physical effect. But this also makes the technical system uselessly more complicated. That this way of mounting the guide body is even more important for a separating scale with a horizontal plane of rotation and a horizontal plane of oscillation of the horizontal guide movement of the measuring containers in periodic rest positions about a main axis of rotation 0 ' which is stable in a vertical manner, for which FIGURE 10 and FIGURE 11 show an example instead of for a separating scale with a vertical plane of rotation and a vertical plane of vibration of the horizontal guide movement of the measuring container in periodic resting positions around a main axis of rotation 0 'which is stable in a horizontal manner is so obvious that this goes without saying without further explanations.
Eine erfindungsgemäße technische Anordnung zur Trennung von schwerer Masse und träger Masse ist regelmäßig eine Anordnung mittels eines MBS-Meßbehälters zur Wägung der Größe von schwerer Masse unterhalb einer auf vorstehend beschriebene Weise horizontal stabil erhaltenen Hauptdrehachse 0', und mittels eines MBT-Meßbehälter zur Wägung der Größe von träger Masse oberhalb der horizontalen Hauptdrehachse 0', so, wie das in FIGUR 1 bis FIGUR 7 dargestellt worden ist. Aus Gründen nicht von technischer Art, sondern von physikalischer Art funktioniert eine technische Anordnung zur physikalischen Trennung der Wirkung von schwerer Masse und von träger Masse, die im Hinblick des Lagers zwar auf die gleiche Art und Weise, aber im Hinblick der Drehachse mittels einer vertikalen Hauptdrehachse hergestellt worden ist, und die darum eine waagerechte Drehebene und horizontale Schwingungsebene der Führungsbewegung der Meßbehälter in periodische Ruhestellen hat, in verfahrenstechnischer Hinsicht zwar analog, wie die hier ausführlich beschriebene Vertikaltorsionswaage. Mittels dieser technischen Lösung sind aber andere Meßgrößen einer physikalisch prinzipiell unabhängigen Wirkung zwischen horizontalen Komponenten von Feldstärken und anderen Arten von Masse zu erfahren. Darum ist diese technische Lösung hier nur insoweit zu kennzeichnen und zu beschreiben, daß dadurch zu erkennen ist, daß auf diese Art und Weise eine erfindungsgemäße unabhängige technische Lösung herzustellen ist, die sich durch Abwandlung des zur Vertikaltorsionswaage Beschriebenen ergibt. Diese besitzt das vorstehend genannte Kennzeichnen nicht, daß zur Messung der Wirkung schwerer Masse physikalisch gebraucht wird, nämlich das Schwingen des MBS-Behälters mit kleinen Winkeln nahe der Lotabweichung um die Lotrichtung.A technical arrangement according to the invention for the separation of heavy mass and inert mass is regularly an arrangement by means of an MBS measuring container for weighing the size of heavy mass below a main axis of rotation 0 ' obtained in a horizontally stable manner as described above, and by means of an MBT measuring container for weighing the Size of inert mass above the horizontal main axis of rotation 0 ' , as has been shown in FIGURE 1 to FIGURE 7. For reasons not of a technical nature, but of a physical nature, a technical arrangement for physically separating the action of heavy mass and inert mass works, which in the same way with regard to the bearing, but with regard to the axis of rotation by means of a vertical main axis of rotation has been produced, and which therefore has a horizontal plane of rotation and horizontal plane of vibration of the guide movement of the measuring container in periodic rest positions, in terms of process technology, analogously to the vertical torsion balance described here in detail. By means of this technical solution, however, other measured variables of a physically principally independent effect between horizontal components of field strengths and other types of mass can be experienced. Therefore, this technical solution is to be identified and described here only to the extent that it can be seen that an independent technical solution according to the invention can be produced in this way, which results from a modification of that described for the vertical torsion balance. This does not have the above-mentioned characterization that physically it is necessary to measure the effect of heavy mass, namely the oscillation of the MBS container with small angles close to the solder deviation around the solder direction.
Die andere Anordnung des MBK-Meßbehälter zum Wägen von träger Masse durch Drehwirkung, in analoger Weise wie bei der Vertikalwaage auf der leichten Seite des horizontal drehenden Führungskörpers, und eines auf der Gegenseite der Drehachse angeordneten MBG-Meßbehälters, wo das Gewicht des Führungskörpers angeordnet ist, zeigt nämlich, das die träge Masse in analoger Weise, wie es durch (2) für träge und schwere Masse zu beschreiben ist, nochmals in verschiedene äquivalente Größen unabhängiger Formen von träger Masse noch weiter aufspaltet, analog, wie die Gewichtsmasse in verschiedene Größen unabhängiger schwerer Masse und träger Masse aufspaltet. Die FIGUR 10 veranschaulicht ein technisches charakteristisches Funktionsmerkmal der erfindungsgemäßen technischen Anordnung schematisch übertrieben. Es besteht darin, daß der Freiheitsgrad der Führungsbewegung innerhalb der vorgenannten Toleranz um kleine Winkel in beliebige Richtungen des Raumes da ist. Nach der vorstehenden Beschreibung ist es von selbst klar, daß dieses technische Merkmal der erfindungsgemäßen technischen Anordnung in jeder Form ihrer Ausführung auf der Grundlage der Herstellung des Führungslagers und Lagergestaltung technisch immer da ist. Das ist z.B. mit einem Pendellager nicht zu erreichen: Abrollen auf einer Schneide beschränkt den Freiheitsgrad der Pendelführung. Bei einem dünnen Metallkörper als Spannbandkörper ist die Beschränkung nicht so offenkundig. Sie ist im molekularen Bereich durch das Metallgitter da.The other arrangement of the MBK measuring container for weighing inert mass by rotation, in a manner analogous to that of the vertical balance on the light side of the horizontally rotating guide body, and an MBG measuring container arranged on the opposite side of the axis of rotation, where the weight of the guide body is arranged , namely, shows that the inertial mass is further split into different equivalent sizes of independent forms of inertial mass in an analogous manner, as can be described by (2) for inert and heavy masses, analogous to how the weight mass is more independent in different sizes heavy mass and inert mass split. FIGURE 10 schematically exaggerates a technical characteristic functional feature of the technical arrangement according to the invention. It consists in the fact that the degree of freedom of the guiding movement is within the aforementioned tolerance by small angles in any direction of space. According to the above description, it is self-evident that this technical feature of the technical arrangement according to the invention is always technically present in every form of its implementation on the basis of the manufacture of the guide bearing and bearing design. This is e.g. Not achievable with a self-aligning bearing: rolling on a cutting edge limits the degree of freedom of the self-aligning guide. With a thin metal body as a tension band body, the limitation is not so obvious. It is there in the molecular area through the metal lattice.
Durch alle vorgenannten technischen Maßnahmen zusammengenommen wird erfindungsgemäß erreicht, daß die regelmäßig sehr kleine Energie der Wirkung der neutralen Wechselwirkung von schwerer Masse und träger Masse in einer technisch nutzbaren Größe im Lagersystem selbst, vermittels seiner Eigen- elastizität, wobei die elastischen Lagerkörper wie „Energiespeicher" wirken, physikalisch sicher zu erhalten ist, und zwar unabhängig von der Richtung der Kraftquellen der Felder. Das ist wichtig, weil diese Richtungen nicht zu beeinflussen sind, und sie sich laufend ändern. Damit ist die Stabilhaltung des Führungskörpers in der vorgegebenen Toleranz technisch zu garantieren, und physikalisch zu sichern, daß die mit stetigen Richtungsänderungen verbundenen kleinen Wirkungen nicht verloren gehen. Mit- tels eines Lagers, dessen Lagerkörper nicht aus weichem Werkstoff von vorgenannter Beschaffenheit sind, ist das erheblich schwieriger, oder gar nicht zu schaffen. Wenn es doch gelingt, ist der Effekt so gering, daß er eher als systematische Störgröße empfunden wird, als eine technisch nutzbare Wirkungsgröße. Aus diesen Gründen gelingt die Herstellung der erfindungsgemäßen Anordnung mittels eines Werkstoffes der elastischen Lagerkörper aus reinem Metall nicht, bzw. führt zu unbefriedigenden Ergebnissen. Darum sind im kennzeichnenden Teil der Patentansprüche Werkstoffe, wie Aramid, Polyamid, oder Polyäthylen, als technische Mittel der Wahl genannt. Weil diese Werkstoffe unter hoher Zugspannung - diese wird gebraucht, damit die Hauptdrehachse stabil steht - alle ein wenig plastisch werden, und das für Kunststoffe typische Kriechverhalten dann mehr oder weniger stark zeigen, muß die Kompensations- vorrichtung der Anordnung eine Längenkompensationsvorrichtung zum Ausgleich der Längung infolge der irreversiblen Dehnung enthalten. Diese Längenausgleichsvorrichtung ist das in den Lagerrahmen eingebaute Stellglied. Es dient bei der Vertikalwaage zugleich als Einstellglied der Größe des Kegelwinkels des Führungskörpers um die Hauptdrehachse 0', Im Gegensatz zum Schwerependel hängt der Führungskörper genau lotrecht nur in der Hauptsymmetrieebene - FIGUR 1 , FIGUR 4. In der Seitenansicht - FIGUR 3 - sieht man die mittels des Stellgliedes SG des erfindungsgemäßen Lagers technisch erhaltene Schiefstellung deutlich. Bei der Horizontalwaage - FIGUR 11 - dient das gleiche Stellglied zur Höhenregelung der Drehebene. Zur Abgrenzung der technischen Merkmale und Verdeutlichung der physikalischen Wirkungsweise ist hier folgende Bemerkung angebracht Selbstverständlich ist es möglich, z B einen so großen Durchmesser der Lagerkorper zu wählen, daß keine Dauerdehnung eintritt Dann braucht man logischerweise kein Stellglied, dann ist es unnutz und überflüssig Damit lost man aber die gestellte erfindungsgemaße technische Aufgabe nicht, bzw kommt an physikalische Grenze, wo sie zu losen ungleich viel schwieriger ist Denn je dicker der Drehkörper hergestellt ist, desto großer ist der innere Verlust Desto kleiner die technisch nutzbare Energie, womit eine selbsttätige Fuhrbewegung des Fuhrungskorpers zu erhalten ist Genau darauf aber kommt es physikalisch an Denn eine Eigenschwingung von beliebiger Periodendauer und ein Abstand der Wendestellen der Fuhrschwingung von beliebiger Weite nutzt überhaupt nichts Gemäß der gestellten Aufgabe muß Gleichzeitigkeit bzw Synchronizitat mit der Periodendauer der Beharrung trager Masse im Ruhezustand im Rotationsfeld der Erde hinzukommen Und es muß Koinzidenz bzw Abstandsgleichheit mit dem diskreten Abstand der Stellen der Beharrung schwerer Masse links und rechts der Lotrichtung im Ruhezustand im Gravitationsfeld hinzukommen Das technische Mittel, womit das physikalisch zu erreichen, ist eine Kompensationsvorrichtung, welche die hier beschriebenen technischen Merkmale hat Bekannte Spannbandlager und Torsionslager sind für diese Anforderungen nicht ausgelegt Damit ist keine technische Kompensationsvorrichtung herzusteilen, womit die gestellte technische Aufgabe zu losen istBy all the above-mentioned technical measures taken together, it is achieved according to the invention that the regularly very small energy of the effect of the neutral interaction of heavy mass and inert mass in a technically usable size in the storage system itself, by means of its inherent elasticity, the elastic bearing bodies such as “energy stores” physically safe, regardless of the direction of the force sources of the fields, which is important because these directions cannot be influenced and they are constantly changing, which means that the stability of the guide body within the specified tolerance can be technically guaranteed and to ensure physically that the small effects associated with constant changes in direction are not lost. By means of a bearing whose bearing bodies are not made of soft material of the aforesaid nature, this is considerably more difficult, or not at all possible gt, the effect is so small that it is perceived as a systematic disturbance rather than a technically usable effect. For these reasons, the manufacture of the arrangement according to the invention by means of a material of the elastic bearing body made of pure metal does not succeed, or leads to unsatisfactory results. For this reason, materials, such as aramid, polyamide or polyethylene, are mentioned as the technical means of choice in the characterizing part of the claims. Because these materials under high tensile stress - this is used so that the main axis of rotation is stable - all become a little plastic, and the creep behavior typical of plastics then shows more or less strongly, the compensation device of the arrangement must have a length compensation device to compensate for the elongation as a result of irreversible stretch. This length compensation device is the actuator installed in the bearing frame. On the vertical scale, it also serves as an adjusting element for the size of the cone angle of the guide body around the main axis of rotation 0 ' . In contrast to the heavy pendulum, the guide body hangs exactly vertically only in the main plane of symmetry - FIGURE 1, FIGURE 4. In the side view - FIGURE 3 - you can see that technically obtained misalignment clearly obtained by means of the actuator SG of the bearing according to the invention. With the horizontal scale - FIGURE 11 - the same actuator is used to control the height of the rotary plane. To delimit the technical features and To clarify the physical mode of action, the following comment is appropriate here. Of course, it is possible to choose, for example, such a large diameter of the bearing body that no permanent expansion occurs. Then, logically, you do not need an actuator, then it is useless and superfluous Task does not, or comes to the physical limit, where it is much more difficult to solve because the thicker the rotating body is made, the greater the internal loss, the smaller the technically usable energy, with which an automatic guiding movement of the guiding body can be obtained it is physically important because a natural vibration of any period and a distance of the turning points of the driving vibration of any width is of no use at all. According to the task, simultaneity or synchronicity with the period of the persistence of inert mass at rest i m Earth's rotation field must be added And there must be coincidence or equality of distance with the discrete distance between the positions of the persistence of heavy mass to the left and right of the perpendicular direction in the resting state in the gravitational field.The technical means by which this can be achieved physically is a compensation device which complies with the technical described here Known characteristics Tension band bearings and torsion bearings are not designed for these requirements. This means that no technical compensation device can be produced, which means that the technical task is solved
Damit ist die kleine Energie der Wirkung der Wechselwirkung schwacher Kräfte horizontaler Komponenten neutraler Feldstarken durch trage Masse und schwere Masse nicht in ausreichender Große zu erhalten, und technisch nicht zu nutzen Mittels eines elastischen Lagers des Fuhrungskorpers, das aus einem Werkstoff vorgenannter Art hergestellt ist, wie Polyamid oder Aramid, der sich unter hoher Zugspannung irreversibel verformt, und unter diesen Bedingungen ein langsam plastisch „fließender" Werkstoff wird, ist dieses Ziel zu erreichenThus the small energy of the interaction of weak forces of horizontal components of neutral field strengths due to inert mass and heavy mass cannot be obtained in sufficient size and cannot be used technically by means of an elastic bearing of the guide body, which is made of a material of the aforementioned type, such as Polyamide or aramid, which irreversibly deforms under high tensile stress and becomes a slowly plastically "flowing" material under these conditions, is to achieve this goal
Die Querelastizitat solcher Werkstoffe setzt einem Querschub einen viel kleineren Verformungswiderstand entgegen, als ein Metallgitter, weil die innere Reibung viel kleiner ist Mitteis der in den Lagerrahmen eingebauten Spannkraftvorrichtung, und mittels der in den Fuhrungs- korper eingebauten Hebelvorrichtung sind beide technischen Hauptnachteile - die im Laufe der Zeit nachlassende Spannkraft, und das Kriechens des synthetischen Werkstoffes - technisch zu beheben, so daß auf diese Art und Weise erfindungsgemaß beide Ziele erreicht werden, auf die es besonders ankommt Stabilhaltung des Fuhrungskorpers im kraftvoll spannbaren elastischen Fuhrungslager, und Speicherung der kleinen Wechselwirkungsenergie als eine Schubenergie in Querrichtung der elastischen Spannkorper Damit bleibt die Fuhrungsschwingung in periodische Ruhestellen in Raum und Zeit stationär erhalten, die bei der Verwendung von Metalldrahten technisch unmöglich mit diesem Wirkungsgrad zu erreichen ist, den die erfindungsgemaße Vertikaltorsionswaage aufgrund ihrer vorgenannten speziellen Lagersgestaltung besitzt Diese tragt sie dadurch sozusagen in sich selbst Die mit diesem technischen Mittel nutzbar gemachte Energie ist es, womit das im PATENTANSPRUCH 1 gekennzeichnete charakteristische Kennzeichen der Gleichzeitigkeit von kontinuierlicher Fuhrschwingung eines elastisch schwingenden mechanischen Systems und von diskretem zeitlichem Übergang von Masse im neutralen Feld in den Zustand der Ruhe, und von Koinzidenz von stetigen Wendestellen der Fuhrbewegung einer reibungsfrei gelagerten mechanischen Kompensationsvorrichtung und von diskretem raumlichem Abstand von Stellen der Beharrung von Masse im Zustand der Ruhe im neutralen Feld technisch hergestellt ist Damit bleibt diese physikalische Wirkung in erfindungsgemaßer Weise künstlich erhalten, und ist sie technisch verwirklichtThe transverse elasticity of such materials opposes a transverse thrust to a much smaller deformation resistance than a metal grid, because the internal friction is much smaller than the clamping force device built into the bearing frame, and by means of the lever device built into the guide body, both are major technical disadvantages - those in the course the time decreasing elasticity, and the creep of the synthetic material - technically to be remedied, so that in this way, according to the invention, both goals are achieved, which are particularly important, keeping the guide body stable in the powerfully tensionable elastic guide bearing, and storing the small interaction energy as one Thrust energy in the transverse direction of the elastic clamping body so that the guide vibration remains stationary in periodic resting positions in space and time, which is technically impossible to achieve with the efficiency that the inventu The vertical torsion balance due to its aforementioned special bearing design has it in itself, so to speak. It is the energy that can be used with this technical means that is the characteristic feature of PATENT CLAIM 1 of the simultaneity of continuous movement of an elastic vibrating mechanical system and of a discrete time transition from mass in the neutral field to the state of rest, and from the coincidence of steady turning points in the movement of a frictionless mechanical compensation device and a discrete spatial distance from points of persistence of mass in the state of rest in the neutral field is technically manufactured.This remains the physical effect artificially obtained in the manner according to the invention, and it is technically realized
Auf diese Art und Weise gelingt die Erhaltung der aus der TABELLE 1 bis TABELLE 4 hervorgehenden gewünschten physikalischen Wirkung der Trennung der Arten der Masse durch kleine Großen ihrer Wirkung Diese sind damit in einer Toleranz kleiner als 1 % zu reproduzierenIn this way it is possible to maintain the desired physical effect resulting from TABLE 1 to TABLE 4 by separating the types of mass by small sizes of their effect. These can therefore be reproduced with a tolerance of less than 1%
Auf diese Art und Weise sind die für die Erzielung dieser Wirkung aus den vorgenannten Gründen zu erhaltenden kleinen Drehwinkel vermittels stationärer Drehschwingung unter Nutzung der Gewichtsmasse des mechanischen Fuhrungskorpers der Vertikaltorsionswaage herzustellen, ohne das nachteiligen Einfluß auf die Erzielung der gewünschten Wirkung hat Denn das Gewicht erhalt sich in einem hochelastischen Gehänge - das ist das erfindungsgemaße Kompensationslager der Vertikaltorsionswaage aufgrund der vorgenannten Herstellungsweise immer- ganz von selbst in der Lotnchtung Das bedeutet, daß die Wirkung des Gewichtes des Fuhrungskorpers sich bei allen Meßgangen automatisch heraushebt Dadurch ist das auf den ersten Blick paradox erscheinende Ergebnis zu verzeichnen, daß, je grö- ßerdie Gewichtsmasse des Fuhrungskorper ist, desto genauer ist die trage Masse einer in den oberen MBT-Meßbehalter oberhalb des Kompensationslagers eingelegten Zusatzmasse einer zu analysierenden Stoffmenge zu wagen, und die schwere Masse derselben Stoffmenge, wenn sie unterhalb des Kompensationslagers in den MBS-Meßbehalter beim nächsten Meßgang vertauscht wird Denn je großer das Gewicht, desto besser stabiler steht die Lotrichtung als Hauptsymmetrieachse der Fuhrungs- Schwingung - FIGUR 1 - des MBT-Meßbehalters und des MBS-Meßbehalter Desto genauer wird mit diesem technischen Mittel Weise die rechtwinklig zur Lotnchtung stehende horizontale Komponente der Feldstarke des Erdrotationsfeldes ausgefiltert, die durch trage Masse der Stoffmenge wirkt, und die rechtwinklig zur Lotrichtung stehende horizontale Komponente der Feldstarke des Erdgravitationsfel- des, die durch schwere Masse der Stoffmenge wirkt Darum ist der Führungskörper im unteren Teil mittels des Beschwerungskorpers „BK" praktisch wie ein Schwerependel hergestellt FIGUR 5In this way, the small angles of rotation to be obtained for the reasons mentioned above can be produced by means of stationary torsional vibrations using the mass of weight of the mechanical guide body of the vertical torsion balance without having an adverse effect on the achievement of the desired effect because the weight is retained in a highly elastic hanger - this is the compensation bearing according to the invention of the vertical torsion balance due to the above-mentioned production method - completely automatically in vertical alignment.This means that the effect of the weight of the guiding body is automatically raised for all measuring gears.This is what appears paradoxical at first glance to record that, depending on the The greater the weight of the guiding body, the more precisely the inertial mass of an additional mass of an amount of substance to be analyzed placed in the upper MBT measuring container above the compensation bearing is to be ventured, and the heavy mass of the same quantity of substance if it is in the MBS measuring container at the next one below the compensation bearing Measuring path is exchanged Because the greater the weight, the more stable the perpendicular direction is as the main axis of symmetry of the guide vibration - FIGURE 1 - of the MBT measuring container and the MBS measuring container. The more precisely the horizontal component of the vertical component, perpendicular to the vertical orientation, becomes with this technical means Field strength of the earth's rotation field filtered out, which acts through the inert mass of the quantity of matter, and the horizontal component perpendicular to the perpendicular to the field strength of the earth's gravitational field, which acts through the heavy mass of the quantity of matter. That is why the guide body is in the lower part by means of the weighting body rs "BK" practically made like a heavy pendulum FIGURE 5
Der Meßbereich der Feldstarkewirkung und Fuhrungsbereich der Stoffmenge ist erfindungsgemaß in vier charakteristische, physikalisch und meßtechnisch scharf zu unterscheidende getrennte Teilbereiche I, II, III, IV einer momentanen Linksschwingung oder Rechtsschwingung gegen die vertikale mittlere Gleichgewichtslage des Fuhrungskorpers der Wage- bzw Meßbehalter eingeteilt Dadurch ist ein raumlicher oberer Fuhrbereich des MBT-Behalter zur Messung der Große der tragen Masse vorhanden, und ein unterer Fuhrbereich des MBS-Behalters zur Messung der Große der schweren Masse Die Wirkung von trager Masse im oberen Meßbehalter ist in FIGUR 9 veranschaulicht Die dazugehörigen Tabellen erläutern diese Wirkung durch horizontale Feldstarkekomponenten der Erdrotation noch zusätzlich an- hand von äquivalenten Kraftwirkungen Auf deren technische Nutzung verzichtet das erfindungsgemaße Verfahren, weil die direkte Messung dieser Großen viel schwieriger, und viel weniger sicher reproduzierbar ist, als die der Großen, die mittels des erfindungsgemaßen Verfahrens zu erhalten sind Die volle Wirkung der tragen Masse durch die Zulage der Stoffmenge in der MBT-Behalter in der Lotrichtung und oberhalb der Hauptdrehachse 0' - FIGUR 2, FIGUR 4 - kommt physikalisch von selbst zustande Ent- scheidend dafür ist, daß in dieser Position die gesamte Stoffmenge im instabilen Zustand des Gleichgewichtes des Gewichtes der Stoffmenge im MBT-Meßbehälter auf den Fuhrungskorper zugelegt ist Da die Gravitationsbeschleunigung in fast gleicher Richtung - jedoch um die Lotabweichung getrennt - auf die oben zugelegte Stoffmenge wirkt, wird deren starke Wirkung durch den dazwischen stehenden Fuhrungskorper auf die Lagerachse übertragen Dadurch ist diese Wirkung kompensiert Darum kommt bei dieser Positionierung die in honzontaler Richtung konstant wirkende kleinere Feldstärke der Erdrotation der Stoffmenge - unabhängig von der horizontalen Komponente der Erdgravitationsfeldstarke - auf die Stoffmenge voll zur Wirkung Das heißt, dadurch ist die Große der tragen Masse zu erfahren Dabei spielt natürlich eine Rolle, daß die Kraftquelle des Erdrotationsfeldes sich in der Mitte der Standebene der Waage befindet, das heißt, in der Mitte des täglichen Umlaufkreises um die Erdrotationsachse Auf diese Weise wirkt das Erdrotationsfeld durch seine Feldstarke scharf getrennt vom Erdgravitationsfeld Denn dessen Kraftquelle liegt in der Erdkörpermitte Dadurch wirkt es in anderer Richtung Mit der Vertauschung der Stoffmenge in den unteren MBS-Behalter ändert sich also nicht nur die Lage im Raum, sondern auch der Zustand des Gleichgewichtes des Gewichtes In dieser Position erhalt sich die Stoffmenge in der Lotrichtung jetzt unterhalb der Unterstutzungsstelle ihres Gewichtes im Erdschwe- refeld im stabilen Gleichgewicht Sie pendelt in dieser Lage im statisch stabilen Zustand zw sc en Lotrichtung der Fallbewegung der Gewichtsmasse und Anziehungsrichtung des Erdgravitationszentrum der schweren Masse zwischen Stellen der Ruhe im Gravitationsfeld um die Lotrichtung hin und her Daher kommt auf unterem Wageniveau die horizontale Komponente der Feldstarke des Erdgravitationsfeldes voll zur Wirkung, das heißt, dadurch ist die Wirkung der schweren Masse zu erfahren Da in beiden Meßbereichen, auf beiden Wägeniveaus, die Wirkung der Feldstärke des Erdschwerefeldes durch die in horizontaler Richtung verschwindende Fallbeschleunigung durch die Gewichtsmasse nicht zu erfahren ist, was vermittels der stabil stehenden Hauptsymmetrieachse der Fuhrungsschwingung in der Lotrichtung durch die Lotstellung der MBT-Wageschale im oberen Fuhrungsbereich und die Lotstellung der MBS-Wageschale im unteren Fuhrungsbereich - FIGUR 1 - technisch erreicht worden ist, ist die Masse der Stoffmenge in beiden Meßbereichen auf diese Art und Wiese scharf getrennt von der Gewichtsmasse der Stoffmenge im Schwerefeld physikalisch darzustellen und zu messen Damit ist dieser Teil der erfindungsgemaß zu losenden technischen Aufgabenstellung gelost worden Weil im oberen Meßbereich auf höherem Wageniveau die Wirkung der Feldstarke des Erdrotations- feldes durch frage Masse der auf den Führungskörper auf den MBT-Behälter zugelegten Stoffmenge wirkt, im Gegensatz dazu aber im unteren Meßbereich auf tieferem Wägeniveau die Wirkung der Feldstärke des Erdgravitationsfeldes durch schwere Masse der auf den Führungskörper in den MBS-Behäl- ter zugelegten Stoffmenge wirkt, darum ist die Masse der Stoffmenge in beiden Meßbereichen scharf getrennt durch schwere Masse oder träge Masse darzustellen und zu messen. Damit ist auch der zweite Teil der erfindungsgemäß zu lösenden technischen Aufgabenstellung - die Trennung von schwerer Masse und träger Masse - technisch gelöst worden.According to the invention, the measuring range of the field strength effect and guiding range of the amount of substance is divided into four characteristic, physically and metrologically distinct separate sub-areas I, II, III, IV of a momentary left-hand swing or right-hand swing against the vertical middle equilibrium position of the guide body of the weighing or measuring container Upper spatial guiding area of the MBT container for measuring the size of the inertial mass is present, and a lower guiding area of the MBS container for measuring the size of the heavy mass. The effect of inertial mass in the upper measuring container is illustrated in FIGURE 9. The associated tables explain this effect by means of horizontal field strength components of the earth's rotation additionally using equivalent force effects. The method according to the invention dispenses with its technical use because the direct measurement of these variables is much more difficult and much less reliably reproducible is than that of the large ones, which can be obtained by means of the method according to the invention. The full effect of the load mass by adding the amount of substance in the MBT container in the perpendicular direction and above the main axis of rotation 0 ' - FIGURE 2, FIGURE 4 - comes from physically The decisive factor is that in this position the total amount of material in the unstable state of equilibrium of the weight of the amount of material in the MBT measuring container is added to the guide body. Because the gravitational acceleration in almost the same direction - but separated by the solder deviation - to the above the amount of added material acts, its strong effect is transferred to the bearing axis by the guiding body in between.This effect is compensated for.Therefore, with this positioning, the smaller field strength of the earth's rotation of the amount of material, which acts in the horizontal direction - is independent of the horizontal component of the earth's gravitational field strength St Open quantity fully effective. This means that the size of the inertial mass can be experienced. Of course, it plays a role that the source of the force of the earth's rotation field is in the middle of the level of the balance, that is, in the middle of the daily orbit around the earth's rotation axis In this way, the earth's rotation field acts sharply separated from the earth's gravitational field because its field strength lies in the center of the earth's body.This means that it works in a different direction.When the amount of substance is exchanged in the lower MBS container, not only does the position in the room change, but also the state the equilibrium of the weight In this position, the amount of material in the perpendicular direction is now in a stable equilibrium below the support point of its weight in the earth's sulfur field. In this position, it swings in the statically stable state between the vertical direction of the falling weight mass and the direction of attraction of the earth's gravitational center heavy mass between points of rest in the gravitational field around the perpendicular direction. Therefore, the horizontal component of the field strength of the earth's gravitational field comes into full effect at the lower carriage level, that is, the effect of the heavy mass can be experienced. Da in both measuring ranges, on both weighing levels , the effect of the field strength of the earth's gravitational field due to the acceleration of gravity disappearing in the horizontal direction cannot be experienced, which is due to the stable main axis of symmetry of the guide vibration in the perpendicular direction by the plumbing of the MBT carriage shell in the upper guidance area and the plumbing position of the MBS carriage shell is technically achieved in the lower guidance area - FIGURE 1 - the mass of the amount of substance in both measuring ranges is to be physically represented and measured in this manner and separately from the weight of the amount of substance in the gravitational field. This part of the invention technical problem to be solved has been solved because in the upper measuring range the effect of the field strength of the earth field by questioning the mass of the amount of substance added to the guide body on the MBT container, but in contrast in the lower measuring range at a lower weighing level the effect of the field strength of the earth's gravitational field is affected by the heavy mass of the amount of substance added to the guide body in the MBS container , therefore the mass of the amount of substance in both measuring ranges must be shown and measured sharply separated by heavy mass or inert mass. The second part of the technical problem to be solved according to the invention - the separation of heavy mass and inert mass - has also been technically solved.
Daß keine Masse verschwindet, sondern sich erhält, unabhängig von der Form, worin sie physikalisch erscheint, on als relativ ruhende Gewichtsmasse im Erdschwerefeld, als relativ ruhende träge Masse im Erdrotationsfeld, oder als relativ ruhende schwere Masse im Erdgravitationsfeld, ist physikalisch da- durch zu erfahren, daß die Summe der Meßgrößen der durch dieses technische Verfahren vermittels dieser technischen Anordnung von der Gewichtsmasse physikalisch unabhängig gemessenen Massen summiert die gleiche Größe von Masse ergibt, die mittels des bekannten Verfahrens der Wägung der Gewichtsmasse mit der bekannten Anordnung der Gewichtswaage durch eine physikalisch sicher bestimmte Größe der Masse zu erfahren ist: ms +mτ = mG Daß die mittels des elastischen Drehachsensystems erhaltene Torsionsbeschleunigung im Gegensatz und Unterschied zu neutralen Feldstärken eine mechanische Beschleunigung ist, die unspezifisch nicht auf eine bestimmte Art von Masse wirkt, leuchtet dabei von selbst ein. Sie wirkt auf Gewichtsmasse, schwere Masse, und träge Masse praktisch ununterscheidbar. Dadurch bleibt eine feste Größe der horizontalen Führbeschleunigung des Führungskörpers erhalten, und eine feste Größe der Kompensationsbeschleunigung der trägen Masse der Stoffmenge oder der schweren Masse der Stoffmenge, je nachdem, ob die Stoffmenge im oberen Bereich oberhalb der Drehstelle des Gewichtes des Führungskörpers dauernd in einem instabilen Gleichgewichtszustand schwingt, oder ob sie im unteren Bereich unterhalb der Aufhängung des Gewichtes des Führungskörpers im stabilen Gleichgewichtszustand schwingt. (Bekanntlich gelten im oberen Bereich die Bewegungsgleichungen des Schwerependels nicht. Sie beschreiben diesbezüglich physikalisch unbestimmte Größen.)Physically, this means that no mass disappears, but remains, regardless of the form in which it appears physically, as a relatively resting weight mass in the earth's gravity field, as a relatively resting inert mass in the earth's rotation field, or as a relatively resting heavy mass in the earth's gravitational field experience that the sum of the measured quantities of the masses measured physically independently of the weight by this technical method by means of this technical arrangement adds up to the same size of mass that is physically safe by means of the known method of weighing the weight mass with the known arrangement of the weight scale You can find out a certain size of the mass: m s + m τ = m G That the torsional acceleration obtained by means of the elastic rotary axis system, in contrast to and in contrast to neutral field strengths, is a mechanical acceleration that does not affect a specific type of mass in an unspecific way doing it by itself. It acts on weight mass, heavy mass, and inert mass practically indistinguishable. This maintains a fixed size of the horizontal guide acceleration of the guide body, and a fixed size of the compensation acceleration of the inert mass of the amount of substance or the heavy mass of the amount of substance, depending on whether the amount of substance in the upper region above the pivot point of the weight of the guide body is constantly in an unstable Equilibrium state vibrates, or whether it vibrates in the lower region below the suspension of the weight of the guide body in a stable equilibrium state. (As is well known, the equations of motion of the pendulum of gravity do not apply in the upper area. They describe physically undetermined quantities in this regard.)
Zum Ausgleich der Kräfte, und damit zum Stillstand der Führungsbewegung, kommt es wegen der vorerwähnten physikalischen prinzipiellen Ungleichheit der Wirkung der neutralen Feldstärken durch verschiedene Arten von Masse durch die mechanische Kompensationsbeschleunigung nie. Dadurch bleibt die Antriebsenergie erhalten. Dadurch ist in jedem der vier Meßbereichsquadranten I, II, III, IV eine andere mittlere Größe der konstanten Wirkung der Wechselwirkung Feldstärken und der Masse physikalisch zu erfahren. Durch die Art der Wechselwirkung sowie durch die Art des Gleichgewichtszustandes des Gewichtes ist die Art der in einem Führungsbereich einer periodischen Links-Rechts-Übergangsbewegung wirkenden Masse zu bestimmen. Dadurch ist zwischen schwerer Masse und träger Masse physikalisch zu trennen.The balancing of the forces, and thus the stopping of the guiding movement, never occurs because of the aforementioned physical inequality in principle of the effect of the neutral field strengths due to different types of mass due to the mechanical compensation acceleration. This keeps the drive energy. This means that in each of the four measuring range quadrants I, II, III, IV a different mean quantity of the constant effect of the interaction of field strengths and mass can be physically experienced. The nature of the interaction and the nature of the state of equilibrium of the weight determine the type of mass acting in a guiding area of a periodic left-right transition movement. This means that a physical separation must be made between heavy mass and inert mass.
Durch die ungleich bleibende mittlere konstante Größe der Wirkung der neutralen Wechselwirkung in den getrennten Meßbereichen, die durch die verschiedenen Arten der Feldstärken und die verschiedenen Arten der Masse erhalten bleibt, ist letztlich die Größe der schweren Masse und der trägen Masse unabhängig von der Gewichtsmasse zu messen. Auf diese Art und Weise ist die erfindungsgemäß gestellte Aufgabe der Trennung der schweren Masse und der trägen Masse, und der Wägung der Größe von schwerer Ruhmasse und von träger Ruhmasse für wägbare chemische Stoffes und physikalische Körper technisch gelöst.Due to the non-constant mean constant size of the effect of the neutral interaction in the separate measuring ranges, which is retained by the different types of field strengths and the different types of mass, the size of the heavy mass and the inert mass can ultimately be measured independently of the weight mass . In this way, the object according to the invention of separating the heavy mass and the inert mass, and weighing the size of the heavy resting mass and the inert resting mass for weighable chemical substance and physical body is technically solved.
4. Beschreibung des erfindungsgemäßen technischen Verfahrens zur Messung der Wägung der Größe von schwerer Masse und träger Masse4. Description of the technical method according to the invention for measuring the weighing of the size of heavy mass and inert mass
Ein Schwerpendel, das durch nichts weiter als die Gewichtmasse mα seines Eigengewichtes im Schwerfeld unter der Wirkung der mittleren konstanten Größe g der resultierenden Feldstärke (1 ) des Erdschwerefeldes mit konstanter Eigenschwingungsdauer TG um die Lotrichtung schwingt, und ein reibungsfrei und ungedämpft stationär schwingender Torsionsschwinger, der durch ein konstantes axiales Massenträgheitsmoment J seines Eigengewichtes um eine im Raum fest stehende elastische Hauptdrehachse 0' von konstantem Rückstellmoment und Kompensationsmoment D gegen die schwache Wirkung kleiner Drehmomente horizontaler Feldstärkekomponenten des Erdrotationsfeldes durch träge Masse und des Erdgravitationsfeldes durch schwere Masse in konstanter Eigenschwingungsdauer T: sich in stabiler Eigenschwingung erhält, sind in bekannterweise durch unabhängige Größen ihrer Eigenschwingungsdauer zu messen von:A pendulum of gravity that oscillates around the direction of the plumb line with nothing more than the weight mass m α of its own weight in the heavy field under the effect of the mean constant size g of the resulting field strength (1) of the earth's gravitational field with a constant natural oscillation period T G , and a torsion oscillator that vibrates stationary and without damping which, due to a constant axial mass moment of inertia J of its own weight around an elastic main axis of rotation 0 ' fixed in space, of constant restoring moment and compensation moment D against the weak effect of small torques of horizontal field strength components of the earth rotation field due to inertial mass and of the earth's gravitational field due to heavy mass in a constant natural oscillation period T : is known to be stable in a natural oscillation.
Weil die erfindungsgemäße technische Anordnung die starke Wirkung des Schwerefeldes in der vorstehend beschriebenen Weise durch die Gewichtsmasse physikalisch weggeschafft, sind die Meßgrößen zur direkten Messung der Größe der schweren Masse und der Größe der trägen Masse durch eine äquivalente Größe der Gewichtsmasse durch ein technisches Verfahren zu messen. Dessen Meßgrößen bestimmen sich dadurch physikalisch prinzipiell unabhängig von den Zeit- und Längengrößen, die durch Bewegungen im Schwerefeld zu erfahren und zu messen sind.Because the technical arrangement according to the invention physically removed the strong effect of the gravitational field in the manner described above by the weight, the measured variables for direct measurement of the size of the heavy mass and the size of the inert mass are to be measured by an equivalent size of the weight by a technical method . In principle, its measured variables are determined physically independently of the time and length variables that can be experienced and measured by movements in the gravitational field.
Das erfindungsgemäße technische Verfahren nutzt darum zur Lösung der technischen Aufgabe der Messung der Größe der trägen Masse und der Größe der schweren Masse die Eigenschwingungen, die mittels eines Torsionsschwingers unabhängig vom Schwerefeld darzustellen und zu erhalten sind. Die erfindungsgemäße technische Lösung besteht darin, die an sich bekannten Eigenschaften eines Torsinsschwingers mit der im Vorstehenden beschriebenen technischen Anordnung zu einer technischen Lösung zu kombinieren, so daß die gestellte meßtechnische Aufgabe dadurch zu lösen ist. Diese technische Lösung wird nachfolgend beschrieben.The technical method according to the invention therefore uses the natural vibrations to solve the technical task of measuring the size of the inertial mass and the size of the heavy mass, which vibrations are to be represented and obtained independently of the gravitational field. The technical solution according to the invention consists in combining the properties of a torsion transducer known per se with the technical arrangement described above to form a technical solution, so that the measurement-related task is thereby solved. This technical solution is described below.
Weil es in erster Linie auf die Meßgrößen ankommt, die mittels dieses Verfahrens zu erhalten sind, und die technische Charakteristik des Verfahrens sich in den Meßgrößen in zusammengefaßter Weise ergibt, ist die Beschreibung des Verfahrens durch die Herleitung der Meßwertgleichungen zu geben, wodurch die Größe der trägen Masse und der schweren Masse zu messen ist.Because it is primarily the measured variables that are to be obtained by means of this method, and the technical characteristics of the method resulting in the measured variables in a summarized manner, the description of the method is to be given by deriving the measured value equations, whereby the size of the inert mass and the heavy mass is to be measured.
Die Größe der trägen Masse einer chemischen Stoffmenge und eines physikalischen Körpers ist erfindungsgemäß dadurch zu messen, daß die Stoffmenge oder das Wägestück in den oberen MBT- Wägebehälter eingelegt wird. Im ersten Meßgang ist dann die Größe der trägen Masse zu messen. Die Größe der schweren Masse der gleichen Menge des gleichen chemischen Stoffes, bzw. des gleichen physikalischen Körpers ist erfindungsgemäß dadurch zu messen, daß die Stoffmenge oder das Wägestück anschließend in den unteren MBT-Wägebehälter vertauscht, und dort neu eingelegt wird. Im zweiten Meßgang ist die Größe der schweren Masse zu messen.The size of the inert mass of a chemical substance quantity and a physical body can be measured according to the invention in that the quantity of substance or the weighing piece is placed in the upper MBT weighing container. The size of the inertial mass is then measured in the first measuring cycle. The size of the heavy mass of the same amount of the same chemical substance or of the same physical body is to be measured according to the invention in that the quantity of substance or the weighing piece is subsequently exchanged in the lower MBT weighing container and is reinserted there. The size of the heavy mass must be measured in the second measuring cycle.
Der physikalische Zusammenhang der Meßgrößen ist mathematisch streng wie folgt zu beschreiben: Im unbelasteten Zustand des Torsionsschwingers ist eine konstante Periodendauer To der Eigenschwingung zu messen. Wie groß diese ist, wird herstellungstechnisch festgelegt durch die Bauweise des Drehachsensystems und des Führungskörper. FIGUR 5 gibt ein Beispiel dafür, die Größe J des axialen Massenträgheitsmomentes in bezug der Hauptdrehachse konstruktiv festgelegt ist. FIGUR 2 gibt ein Beispiel für die Herstellung der raumfesten Lage der reibungsfreien Hauptdrehachse vermittels des Drehachsensystems des erfindungsgemäßen Mehrwellentorsionsgetriebes.The physical relationship of the measured variables can be described mathematically strictly as follows: In the unloaded state of the torsional vibrator, a constant period T o of the natural vibration must be measured. How big this is, is determined in terms of manufacturing technology by the design of the rotary axis system and the guide body. FIGURE 5 gives an example of how the size J of the axial moment of inertia is structurally defined with respect to the main axis of rotation. FIGURE 2 gives an example for the production of the fixed position of the frictionless main axis of rotation by means of the axis of rotation system of the multi-shaft torsion gear according to the invention.
Auf diese Art und Weise ist durch die Herstellungsweise des Torsionsgetriebes, das Material der elastischen Festkörper, die Herstellung der Stabilhaltung des Drehachsensystems, und die Anordnung der Baukörper des Führungskörpers die Größe Do des Kompensationsmomentes des Drehachsensystem technisch festgelegt. - Im belasteten Zustand mit einer Stoffprobe im oberen Meßbehälter ist ein neues Massenträgheitsmoment Jτ infolge der oben zugelegten Gewichtsmasse der Stoffprobe zu bestimmen. Es ist die neue Periodendauer Tτ der Schwingung zwischen den Ruhestellen der Stoffmenge und den Wendestellen der Schwingung im oberen Führbereich, und der Einlegeabstand rτ zwischen dem über der Drehachse instabil schwingenden Schwerpunkt der Stoffmenge von der Drehachse zu messen, .Im belasteten Zustand mit einer Stoffprobe im unteren Meßbehälter ist anderes Massenträgheitsmoment Js infolge der unten eingelegten Gewichtsmasse der Stoffprobe zu bestimmen, eine neue Periodendauer Ts der Schwingung zwischen den Ruhestellen der Stoffmenge und den Wendestellen der Schwingung im unteren Meßbereich zu messen, und der Einlegeabstand rs zwischen dem unter der Drehachse stabil schwingenden Schwerpunkt der Stoffmenge von der Drehachse zu bestimmen.In this way, the size D o of the compensation torque of the rotary axis system is technically determined by the manner of manufacture of the torsion gear, the material of the elastic solid body, the manufacture of the stable holding of the rotary axis system, and the arrangement of the structures of the guide body. - In the loaded state with a fabric sample in the upper measuring container, a new moment of inertia J τ is to be determined as a result of the weight mass of the fabric sample added above. It is to measure the new period T τ of the vibration between the resting points of the quantity of material and the turning points of the vibration in the upper guide area, and the insertion distance r τ between the center of gravity of the substance quantity, which oscillates unstably over the axis of rotation, from the axis of rotation, in the loaded state with a Fabric sample in the lower measuring container is to be determined different mass moment of inertia J s due to the weight mass of the fabric sample inserted below, a new period T s of the vibration between the resting points of the amount of material and the turning points of the vibration in the lower measuring range, and the insertion distance r s between the lower to determine the center of gravity of the amount of substance stably oscillating from the axis of rotation.
Die vorstehend genannten Meßgrößen sind die Größen, die physikalisch gebraucht werden, um die Größe der ruhenden schweren Masse einer Stoffmenge und eines Körpers durch die mittlere konstante Wirkung horizontaler Komponenten der Gravitationsfeldstärke der allgemeinen Massenanziehung schwe- 1 rer Masse auf eine im stabilen Zustand des Gleichgewichtes ihres Gewichtes im Schwerefeld schwingende Stoffmenge mittels der nachstehenden Meßwertgleichung für die Größe der schweren Masse zu messen ms = ^" - (6)The above-mentioned measurands are the quantities that are physically used to make the size of the resting heavy mass of a quantity of matter and a body by the mean constant effect of horizontal components of the gravitational field strength of the general mass attraction. 1 mass to be measured for a quantity of substance vibrating in the gravitational field in the stable state of equilibrium of its weight using the following equation for the size of the heavy mass m s = ^ "- (6)
5 °5 °
Die Größe der ruhenden trägen Masse der gleichen Stoffmenge des gleichen Körpers mißt sich durch die konstante Wirkung horizontaler Komponenten der Rotationsfeldstärke der allgemeinen Massenrotation träger Masse auf das im instabilen Zustand des Gleichgewichtes des Gewichtes im Schwerefeld schwingende Gewicht der Stoffmenge durch eine formgleiche Meßwertgleichung durch in gleicher Weise be-The size of the resting inert mass of the same amount of substance of the same body is measured by the constant effect of horizontal components of the rotational field strength of the general mass rotation of inert mass on the weight of the substance quantity vibrating in the unstable state of equilibrium of the weight in the gravitational field by means of an identical measurement equation in the same way loading
10 stimmte Größen, und in bezug auf ein getrenntes räumliches Niveau physikalisch unabhängig gemessen worden sind mτ = 2-L-ln— (7) 10 correct sizes, and with regard to a separate spatial level, physically independent measurements were made τ = 2-L-ln— (7)
15 Durch vorstehend beschriebenes Verfahren wird erreicht, daß im Unterschied zur Gewichtswaage die Messung der Masse durchzuführen ist, ohne dazu die Messung einer Kraft durchzuführen. Statt dessen wird eine physikalische Wirkung in der Einheit der Masse gemessen. 15 By the method described above it is achieved that, in contrast to the weight scale, the measurement of the mass can be carried out without the measurement of a force. Instead, a physical effect is measured in the unit of mass.
Damit wird erreicht, daß die Größe der Ruhmasse einer schweren Masse, die durch das Kraftfeld der allgemeinen Massenanziehung wirkt, und die Größe der Ruhemasse einer trägen Masse, die durch dasThis ensures that the size of the rest mass of a heavy mass, which acts through the force field of the general mass attraction, and the size of the rest mass of an inert mass, which by the
20 Kraftfeld der allgemeinen Massenrotation wirkt, und die Größe der Gewichtsmasse einer fallenden Masse, die durch das Kraftfeld der allgemeinen Massenschwere wirkt, für physikalisch einheitlich durch gleichwertige Größen der Wirkung zu erfahren und durch ununterscheidbare äquivalenten Einheiten der Normalmasse zu messen sind. Abschließend zur Charakterisierung der Wirkungsweise und Funktionsweise der erfindungsgemäßen The force field of the general mass rotation acts, and the size of the weight mass of a falling mass, which acts through the force field of the general mass gravity, for physically uniform to be experienced by equivalent magnitudes of the effect and to be measured by indistinguishable equivalent units of the normal mass. Finally, to characterize the mode of operation and mode of operation of the invention
„..technischen Anordnung und des erfindungsgemäßen technischen Verfahrens ist der Zusammenhang der zur Durchführung des Verfahren bequem zu nutzenden Meßwertgleichungen mit bekannten Erfahrungsgrößen zu beschreiben:".. technical arrangement and the technical method according to the invention, the relationship of the measured value equations which are easy to use for carrying out the method is to be described with known empirical variables:
Die Halbschwingungsdauer T zwischen den Wendestellen einer Drehschwingung eines Torsionsschwingers von festen Direktionsmoment D eines elastischen Drehachsensystems und festem axialemThe half-oscillation period T between the turning points of a torsional oscillation of a torsional oscillator of a fixed directional torque D of an elastic rotating axis system and a fixed axial one
„„Trägheitsmoment J ergibt sich aus der Lösung der Bewegungsgleichung für einen im Schwerefeld um die Achse schwingenden Schwerpunkt: = π —~ Das Massenträgheitsmoment als Funktion der Schwin-„„ Moment of inertia J results from the solution of the equation of motion for a center of gravity swinging around the axis in the gravitational field: = π - ~ The mass moment of inertia as a function of the
D 2 gungsdauer dargestellt J — jτ ergibt differenziert die Differentialgleichung der Änderung der Größen 35 π 47 -. D r im Schwerefeld: — = 2— T Ejne beliebig kleine träge Masse, die in einem Rotationsfeld in festem dT πD 2 duration shown J - j τ differentially gives the differential equation of the change in quantities 35 π 47 -. D r in the gravitational field: - = 2— T Ej ne arbitrarily small inert mass, which in a rotation field in fixed dT π
Abstand r um eine Drehachse dreht, ist durch ein infinitesimales Massenträgheitselement zu beschrei- 40ben: dJ = dmr . Die Materialkonstante des Drehachsensystems ist zu eliminieren durch GleichsetzungDistance r rotates about an axis of rotation, is ben by an infinitesimal inertia mass element to describe 40: dJ = DMR. The material constant of the rotary axis system is to be eliminated by equation
J D dT 1 4/J D dT 1 4 /
— , was eine neue Form der Differentialgleichung ergibt: — = Diese ist umzuformen- which results in a new form of the differential equation: - = This has to be transformed
T T 2 JT T 2 J
1 r2 άT ώn = — wobei sich durch die Integration neue unbekannte physikalische Größen bestimmen:1 r 2 άT ώn = - whereby new unknown physical quantities are determined by the integration:
45 2 J T45 2 J D
1 r2 , , , dT j άmg = j — Die allgemeine Lösung für diese in ihrer Art zunächst noch physikalisch prinzipiell unbestimmten Größen der Masse und der Zeitdauer der Erhaltung der Masse in einem unbestimmten1 r 2 ,,, dT j άm g = j - The general solution for these initially physically indefinite quantities of the mass and the duration of preservation of the mass in an indefinite type
\ r2 \ r 2
Zustand lautet: ne = lnT+C Die Integrationskonstante ist durch den Logarithmus einer zeitlichenState is: n e = lnT + C Due to the logarithm, the integration constant is a temporal one
2 J2 years
Zustandsgröße C = -lnT0 zu bestimmen, womit sich eine bestimmte Lösung für unbekannte noch J , T Gleichgewichtszustände und unbekannte Arten von Massen von folgender Form ergibt: m = 2— ln — r TState variable C = -lnT 0 to determine, with which a certain solution is still unknown J, T equilibrium states and unknown types of masses of the following form result: m = 2— ln - r T
Die dadurch physikalisch erfaßten Arten von Masse sind in bezug auf das erfindungsgemäße technische Verfahren physikalisch ganz allgemeingültig durch die mittels der Trennwaage getrennt gewägte träge Masse und schwere Masse einer bestimmten Menge eines chemischen Stoffes und eines physikalischen Körpers zu deuten, wie sie durch physikalische unabhängige Gleichgewichtszustände physikalisch zu unterscheiden, und mittels eines Torsionschwingers durch stabilen Gleichgewichtszustand und instabilen Gleichgewichtszustand darstellen sind. Die durch das technische Verfahren der Vertauschung der zu wägenden Stoffe und Körper zwischen oberem Meßbehälter und unterem Meßbehälter sind da- 0 durch durch physikalisch sicher bestimmte Größen der schweren Masse (6) und der trägen Masse (7) mathematisch im Prinzip beliebig genau zu beschreiben.The types of mass that are physically recorded in this way are to be interpreted with regard to the technical method according to the invention in a generally valid manner by the inertial mass and heavy mass of a certain quantity of a chemical substance and a physical body, which are weighed separately by means of the separating balance, as physically by means of physically independent equilibrium states to be distinguished and represented by means of a torsion vibrator through a stable state of equilibrium and an unstable state of equilibrium. To be weighed and body substances between the upper and lower measuring vessel measuring container are by DA by physically secure certain sizes of the heavy mass (6) and the inertial mass (7) to be described by the technical process of the interchange of 0 mathematically, in principle, arbitrary accuracy.
5. Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen technischen Lösung5. Embodiment of the technical solution according to the invention
5.1 Ausführung der erfindungsgemäßen technischen Anordnung mittels einer Vertikaltorsionswage und asymmetrischen Vertikalbalkenwaage5.1 Execution of the technical arrangement according to the invention by means of a vertical torsion balance and asymmetrical vertical beam balance
Die nachfolgende beschriebene technische Vorzugslösung für die Durchführung des erfindungsgemäßen technische Verfahrens der Trennung von schwerer Masse und träger Masse chemischer Stoffe und physikalischer Körpers durch die technische Nutzung der stabilen Wirkung der neutralen Wechselwir- okung unabhängiger neutraler Feldern der allgemeinen Gravitation schwerer Masse und der allgemeinen Rotation träger Masse besteht aus einer technische Anordnung, die kennzeichenderweise eine technische Anordnung ist, die in der Regel aus nachfolgend genannten Bestandteile hergestellt ist; ausThe technical preferred solution described below for the implementation of the technical method according to the invention of the separation of heavy mass and inert mass of chemical substances and physical bodies through the technical use of the stable effect of the neutral interaction of independent neutral fields of general gravitational gravity and the general rotational inertia Mass consists of a technical arrangement, which is characteristically a technical arrangement, which is usually made from the following components; out
1. einer Vertikaltorsionswaage1. a vertical torsion balance
2. einem Signalgeber, der die Führungsschwingungen des Führungskörper der Meßbehälter für die Auf- 5 nähme der zu wägenden Stoffmengen bzw. Körper in Signalschwingungen, vorzugsweise elektromagnetische Wellen und Lichtwellen, umwandelt, hergestellt z.B. mittels eines am Führungskörper befestigten Laserstrahlers, und aus einem Signallenkgerät zum Signalempfänger, hergestellt z. B. mittels eines Spiegelsystems für die Umlenkung des Laserstrahls2. a signal transmitter, which converts the guide vibrations of the guide body of the measuring container for receiving the quantities of substance or body to be weighed into signal vibrations, preferably electromagnetic waves and light waves, manufactured e.g. by means of a laser radiator attached to the guide body, and made from a signal steering device for the signal receiver, for. B. by means of a mirror system for the deflection of the laser beam
3. einem Signalempfänger und Signalwandler bzw. Signaistromwandler, der die Signalschwingung auf- 0 fängt und in meßtechnisch für die Verarbeitung bequem zu verstärkende Meßströme umwandelt, hergestellt z. B. aus einem Fototransistor, der die Laserschwingung auffängt, und der die Lichtenergie beim Auftreffen des Signals in eine Fotospannungs-Signalkurve bzw. Fotostrom-Kurve umwandelt; diese ist in an sich bekannter Weise zu verstärken, und bequem weiterzuverarbeiten ist3. a signal receiver and signal converter or signal current converter, which catches the signal oscillation and converts it into measuring currents that are easy to amplify for processing, manufactured for. B. from a phototransistor, which absorbs the laser oscillation, and which converts the light energy when the signal strikes into a photo voltage signal curve or photocurrent curve; this is to be strengthened in a manner known per se and is easy to process further
4. einem Verstärkersystem für die Signalströme sowie einem Meßwertspeicher- und Datenverarbeitungs- 5 System von an sich bekannter Art, letzteres dient zum Ablegen von Zwischenwertgrößen, die intern für die Berechnung der Meßgrößen gemäß den vorstehend beschriebenen Bestimmungsgleichungen (6) und (7) als bevorzugte Meßwertgleichungen für die Ermittlung der Größe ms der schweren Masse und der Größe mτ der trägen Masse gebraucht werden; das Verstärkersystem ist in an sich bekannter Weise hergestellt mit mikroeiektronischer Schaltkreisen für die Signalstromverstärkung des Fotostromes des 0 Signalempfängers, sowie mit Speicherbausteinen und Mikroprozessoren zur Meßwertspeicherung und für die Datenverarbeitung und die Ausgabe der Meßwerte in lesbarer Form4. an amplifier system for the signal currents and a measured value storage and data processing system of 5 known per se, the latter being used for storing intermediate values, which are preferred internally for the calculation of the measured variables according to the above-described determination equations (6) and (7) Measured value equations are used to determine the size m s of the heavy mass and the size m τ of the inertial mass; the amplifier system is manufactured in a manner known per se with micro-electronic circuits for the signal current amplification of the photocurrent of the 0 signal receiver, as well as with memory modules and microprocessors for storing measured values and for data processing and the output of the measured values in readable form
5. einer Anzeigevorrichtung für die vermittels der Signalströme erhaltenen Meßgrößen der Wirkung der Stoffmenge auf die horizontale Führbewegung des lotrecht eingestellten Führungskörper im MBS-Meß- behälter durch schwere Masse und im MBT-Meßbehälter durch träge Masse; hergestellt z.B. mittels 5 einer elektronischen Quarzstoppuhr mit einem digitalem Anzeigedisplay von bis 1/1000 s für elektronische Zwischenstopps der Zeitdauer jeder einzelnen, jeder zweiten,... Führschwingung, oder nur der Gesamtdauer aller direkt gezählten Führschwingungen, z.B. von 100 Führschwingungen; zu diesem Zweck wird in bekannter Weise mit einem elektromechanischen Anfangsstopper und Endstopper die insgesamt verflossene Zeitdauer nach einer bestimmten Anzahl von n Führschwingungen gestoppt, die Zeitsumme aller Ts -Zeitwerte im unteren Führbereich III, IV bei belastetem MBS-Meßbehälter wird dadurch gemessen; nach der Vertauschung der Meßprobe in den oberen Führbereich l,ll in den MBT- Meßbehälter wird die gleiche Zeitmessung erneut durchgeführt, dadurch wird die Zeitsumme aller Tτ - Werte im oberen Führbereich III, IV bei belastetem MBT-Meßbehälter gemessen; anschließend erfolgt die Bestimmung der Größe der Masse, die in horizontaler Richtung der Führschwingungen durch ihr Beharrungsvermögen in den Ruhstellen in den verschiedenen Zuständen gewirkt hat; das ist einfachsten- falls schon manuell durchzuführen, bequemer und genauer ist jedoch eine anschließende automatische Berechnung mit direkter Anzeige der Größen durch der Wirkung, wobei vermittels im Speicher abgelegter Zeitwerte, mittels Druckervorrichtung zum Ausdrucken der Meßgrößen, statt visueller Ablesung von einem Display, usw. in bekannter Art und Weise die Anzeigevorrichtung entsprechend dem Stand der Technik gestaltet wird und hergestellt ist.5. a display device for the measured quantities of the effect of the amount of substance on the horizontal guiding movement of the vertically set guide body obtained by means of the signal currents in the MBS measuring container due to heavy mass and in the MBT measuring container due to inert mass; produced eg by means of 5 an electronic quartz stopwatch with a digital display of up to 1/1000 s for electronic intermediate stops of the duration of each individual, every second, ... lead vibration, or only the total duration of all directly counted lead vibrations, e.g. of 100 lead vibrations; For this purpose, the total elapsed time after a certain number of n guide vibrations is stopped in a known manner with an electromechanical start stop and end stop, the time total of all T s time values in the lower guide area III, IV with a loaded MBS measuring container is thereby measured; after swapping the test sample into the upper guide area l, ll into the MBT measuring container, the same time measurement is carried out again, thereby measuring the time total of all T τ values in the upper guide area III, IV when the MBT measuring container is loaded; then done the determination of the size of the mass that has acted in the horizontal direction of the guide vibrations due to their persistence in the resting positions in the various states; In the simplest case - this can already be done manually, but more convenient and more precise is a subsequent automatic calculation with a direct display of the variables by the effect, by means of time values stored in the memory, by means of a printer device for printing out the measured variables, instead of visual reading from a display, etc. the display device is designed and manufactured in a known manner in accordance with the prior art.
Die FIGUR 7 zeigt alle Bestandteile der Anordnung anhand eines Ausführungsbeispieles: Der starre Führungskörper der Vertikaltorionswaage 1 schwingt um eine mittels des Beschwerungsgewichtes BK stabil lotrecht bleibende vertikale Hauptsymmetrieebene um eine parallel zur Horizontal- ebene ausgerichtete mittlere Hauptdrehachse 0'. Die vertikale Gleichgewichtslage ist deutlich zu sehen in der Frontalansicht der FIGUR 4. Die FIGUR 1 zeigt die Hauptsymmetrieebene und die in im oberen Meßbereich und im unteren Meßbereich zu messenden Größen der Wirkung der horizontalen Feldstärkekomponenten durch die verschiedenen Arten von Masse in schematischer vereinfachter Darstellung. Der Laserstrahl LS (FtGUR 5) tritt aus dem in das Hohlprofil des oberen Führungskörpergrundprofils eingebauten Laser nach oben heraus. Der Laser-Signallichtstrahl geht dann durch eine Glasplatte, die mit dem Unterbau stabil verbunden ist. Dieses ist als BAUTEIL 3 in FIGUR 6 zu sehen. Darauf ist das Signallenksystem 6 montiert. Dieses ist bei diesem Ausführungsbeispiel als schiefwinklig angeordnete Spiegelfläche hergestellt aus einem totalreflektierenden schweren Glasprisma großer Basisfläche. Er wird von hier - FIGUR 7 - zum Signalempfänger 3 umgelenkt. Dort fällt er auf die lichtempfindliche Basis des in den Signalempfänger eingebauten Fototransistors 3. Dieser erhält seine Arbeitsspannung in bekannter Weise aus der Stromversorgung eines Verstärkers per Kabelverbindung.FIGURE 7 shows all the components of the arrangement using an exemplary embodiment: the rigid guide body of the vertical torsion balance 1 swings about a vertical main plane of symmetry that remains stable perpendicular by means of the weight BK, about a central main axis of rotation 0 aligned parallel to the horizontal plane. The vertical equilibrium position can be clearly seen in the front view of FIGURE 4. FIGURE 1 shows the main plane of symmetry and the magnitudes of the effect of the horizontal field strength components to be measured in the upper measuring range and in the lower measuring range by the different types of mass in a simplified schematic representation. The laser beam LS (FtGUR 5) emerges upwards from the laser built into the hollow profile of the upper guide body basic profile. The laser signal light beam then passes through a glass plate that is stably connected to the substructure. This can be seen as PART 3 in FIGURE 6. The signal steering system 6 is mounted thereon. In this exemplary embodiment, this is made as a mirror surface arranged at an oblique angle from a totally reflecting heavy glass prism with a large base surface. It is diverted from here - FIGURE 7 - to signal receiver 3. There it falls on the light-sensitive base of the phototransistor 3 built into the signal receiver. This receives its working voltage in a known manner from the power supply of an amplifier via a cable connection.
Mittels der im Moment des Durchgangs des Laserlichtsignals eintretenden Widerstandsänderung der fotoempfindlichen Basis des Fototransistors wird der elektronische Verstärker 4 im Zeittakt des Durch- gangs des Lichtsignals der horizontalen Führungsschwingungen des Wägebalkens gegen die lotrechte Hauptsymmetrieachse um seine horizontale Hauptdrehachse 0' vermittels der Lichtsignale elektronisch angesteuert. Vermittels der Lichtschwingungen ist der gleichzeitige Übergang der trägen Masse der Stoffmenge im MBT-Meßbehälter und der Führschwingung des Führungskörpers in Augenblicke der Ruhe in der Zeit im oberen Meßbereich l,li und der koinzidente Abstand der Ruhestellen der schweren Masse der Stoffmenge im MBS-Meßbehälter von der Lotrichtung der vertikalen Schwerelinie in Beharrungsstellen im Raum im unteren Meßbereich auf einem Meßschirm hinter dem Signalempfänger - FIGUR 7 physikalisch direkt zu sehen. Das ist das technische Mittel des Ausführungsbeispiels, womit im PATENTANSPRUCH l gekennzeichnete technische Merkmal der mittels des erfindungsgemäßen Verfahren realisierten Gleichzeitigkeit und Koinzidenz von physikalischen Wirkungsstellen der Masse im Feld und von Meßstellen der Wirkung in Zeit und Raum technisch ausgeführt und verwirklicht worden ist.By means of the change in resistance of the photosensitive base of the phototransistor occurring at the moment of the passage of the laser light signal, the electronic amplifier 4 is electronically controlled by means of the light signals at the timing of the passage of the light signal of the horizontal guide vibrations of the weighing beam against the perpendicular main axis of symmetry about its horizontal main axis of rotation 0 ' . By means of the light vibrations, the simultaneous transition of the inert mass of the amount of substance in the MBT measuring container and the guiding vibration of the guide body in moments of rest in time in the upper measuring range l, left and the coincident distance of the resting points of the heavy mass of the amount of substance in the MBS measuring container is from the vertical direction of the vertical line of gravity in steady-state locations in the room in the lower measuring range on a measuring screen behind the signal receiver - FIGURE 7 to be seen physically directly. This is the technical means of the exemplary embodiment, with which the technical feature characterized in PATENT Claim 1 of the simultaneity and coincidence realized by means of the method according to the invention has been technically carried out and implemented by physical points of action of the mass in the field and by measuring points of the effect in time and space.
Die elektronisch verstärkten Durchlaufimpulse des Lichtsignals steuern im Weiteren einen zweiten, elektrischen Leistungsverstärker von ausreichender Leistung an, welcher zur Schaltung elektromagnetischer Relais mit Federkontakten dient. Damit bleibt die Gleichzeitigkeit und Koinzidenz von Wirkungsereignis und Meßereignis zwar nicht mehr ganz sicher gewahrt, weil die Kontakte nicht mehr ganz genau gleich- zeitig schließen. Die Toleranz ist durch an sich bekannter Maßnahmen aber im Bereich weit kleiner als eine Mikrosekunde zu halten. Damit sind befriedigende Ergebnisse zu erreichen. Auf diese Art und Weise sind das Startsignal und das Endsignal am Anfang und am Ende von Start-Lauf-Stopp-Zykien mittels durch die Führschwingung der Vertikalwaage elektronisch gesteuerter mechanischer Relais verläßlich zu erhalten. Nach einer hinreichend Anzahl von Führschwingungen wird Stoppsignal gegeben. Dadurch ist dann entweder die Zeitsumme der Tτ -Werte für n periodische Übergänge in feste Ruhestellen der tr gen Masse in der Zeit während der im Verlaufe der Messung konstant erhalten bleibenden Rotationsdauer der Erde direkt gemessen worden. Öderes ist die Zeitsumme der 7"s -Werte für n periodische Übergänge im Raum um die unterdessen konstant erhalten bleibende Lotrichtung des Erdschwerefeldes in feste Ruhestellen im Gravitationsfeld der Erde mit der Zeitmeßgenauigkeit direkt gemessen worden. Das kennzeichnet das erfindungsgemäße Verfahren technisch als ein Meßverfahren, das ohne Störung der Gleichzeitigkeit und der Koinzidenz der Beobachtung der Stellen der Wirkung durch den Beobachter funktioniert. Dieses Merkmal ist im Patenanspruch I zusammengefaßt formuliert worden. Darauf gestützt ist ein physikalisch im Prinzip beliebige genaue Messung der Wirkung von Masse durch- 1 zuführen. Das ist der Vorteil des erfindungsgemäßen technischen Verfahrens im Vergleich bekannter technischer Verfahren, die das Gleiche dadurch zu erreichen versuchen, daß die Stellen der Wirkung mikroskopisch vermessen werden. Dabei ergeben sich physikalisch prinzipiell unvermeidlich Störungen bei der Beobachtung der Wirkung, weil die Wirkung des technischen Mittels der Beobachtung, z. B. die des Lichtstrahls, dabei in erheblicher Größe mitwirkt, um so mehr, je tiefer man in kleinste Raumzeit-The electronically amplified continuous pulses of the light signal also control a second, electrical power amplifier of sufficient power, which is used to switch electromagnetic relays with spring contacts. This means that the simultaneity and coincidence of the impact event and the measurement event is no longer guaranteed with certainty because the contacts no longer close exactly at the same time. However, the tolerance can be kept far less than a microsecond by measures known per se. Satisfactory results can be achieved with this. In this way, the start signal and the end signal at the beginning and at the end of start-run-stop cycles can be reliably obtained by means of mechanical relays that are electronically controlled by the guide vibration of the vertical balance. After a sufficient number of guide vibrations, a stop signal is given. As a result, either the time total of the T τ values for n periodic transitions to fixed rest positions of the inert mass in time during the period of rotation of the earth, which remained constant during the measurement, was measured directly. Or the time sum of the 7 " s values for n periodic transitions in space around the meanwhile constant solder direction of the earth's gravitational field in fixed resting places in the gravitational field of the earth was measured directly with the time measurement accuracy. This characterizes the method according to the invention technically as a measurement method that works without disturbance of the simultaneity and the coincidence of the observation of the points of action by the observer. This feature has been formulated in summary in patent claim I. This is based on a physically in principle arbitrary exact measurement of the effect of mass by 1 feed. This is the advantage of the technical process according to the invention in comparison with known technical processes which attempt to achieve the same thing by measuring the points of action microscopically. Physically, in principle, there are inevitable disturbances in the observation of the effect, because the effect of the technical means of observation, e.g. B. that of the light beam, thereby participating in considerable size, the more, the deeper into the smallest space-time
5 bereiche vordringt. Diesen physikalisch prinzipiellen Nachteil hat das vorstehende beschriebene Verfahren nicht. Es wirkt nur der Meßfehler, und zwar in der allgemein bekannten Weise. Im Vorliegenden kommen Meßfehler allem durch die begrenzte Anzeigegenauigkeit der verwendeten elektronischen Quarzuhr von 1/1000 Sekunde, und durch die nicht ganz gleichmäßig Kontaktschließung der Relais in das Meßergebnis hinein.5 areas are advancing. The method described above does not have this fundamental disadvantage in terms of physics. Only the measurement error is effective, in the generally known manner. In the present case, measurement errors come mainly from the limited display accuracy of the electronic quartz clock used of 1/1000 second, and from the fact that the relays do not close evenly into the measurement result.
10 Die Anzeigevorrichtung 5 der Meßwerte zeigt das Zeitmeßergebnis der getrennten Messungen an. Ja nach Gestaltung sind weitere Meßergebnisse anzuzeigen. Eine vollständige Meßfolge für eine sichere Zeitwertbestimmung für die Bestimmung der Größe der trägen Masse oder der Größe der schweren Masse einer bestimmten Menge eines chemischen Stoffes dauert je nach gewünschter Meßgenauigkeit zwischen etwa 2 Minuten bis etwa 5 Minuten. Danach liegen beide Meßwerte vor.10 The display device 5 of the measured values shows the time measurement result of the separate measurements. Depending on the design, further measurement results are to be displayed. A complete measurement sequence for a reliable determination of the time value for determining the size of the inert mass or the size of the heavy mass of a certain amount of a chemical substance takes between about 2 minutes to about 5 minutes, depending on the desired accuracy of measurement. Then both measured values are available.
15 Der Vergleich der mittleren konstanten Eigenschwingungsdauer To des unbelastet schwingenden Führungskörper Wägebalkens, der mittleren konstanten Übergangs- und Wendedauer Tτ der mit der zu analysierenden Stoffmenge im oberen MBT-Meßbehälter schwingenden Vertikalwaage in periodische Ruhe- und Wendestellen, und der mittleren konstanten Übergangs- und Wendedauer Ts der mit der gleichen Stoffmenge nach deren Vertauschung in den unteren MBS-Meßbehälter schwingenden Vertikal-15 The comparison of the mean constant natural oscillation period T o of the unloaded guiding body weighing beam, the mean constant transition and turning period T τ of the vertical balance vibrating with the amount of substance to be analyzed in the upper MBT measuring container in periodic resting and turning points, and the mean constant transition and turning time T s of the vertical vibrating with the same amount of material after being exchanged into the lower MBS measuring container.
20waage in periodische Ruhe- und Wendestellen ergibt in der vorstehend beschriebenen Weise die physikalische Trennung der schweren Masse und trägen Masse durch die verfahrenstechnisch scharf getrennt durch unabhängige Wägungen direkt gemessene Größe der trägen Masse m7 der Stoffmenge und der Größe der schweren Masse ms der Stoffmenge.20weighing in periodic resting and turning positions results in the manner described above the physical separation of the heavy mass and inert mass by the process-technically sharply separated size of the inert mass m 7 of the amount of substance and the size of the heavy mass m s of the amount of substance .
255.2 Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen technischen Verfahrens mittels der erfindungsgemäßen technischen Anordnung einer Vertikalwaage255.2 embodiment of the technical method according to the invention by means of the technical arrangement of a vertical balance according to the invention
Die Tabelle 1 bis Tabelle 4 enthält in tabellarisch übersichtlich zusammengefaßter Weise die wichtigsten Schritte des technischen Verfahrens der Wägung der Größe der schweren Masse und der trägen Masse von chemischen Stoffen aus metallischer Verbindung und von physikalischen Körper von fester Konsi-Table 1 to Table 4 contains the most important steps of the technical process of weighing the size of the heavy mass and the inert mass of chemical substances made of metallic compounds and of physical bodies of solid consistency in a clearly summarized table.
30stenz. Die gewägte Stoffmenge besteht aus einer bestimmten Menge der chemischen Elemente Kupfer und Zink, die in einer Messingverbindung legiert sind, zu woraus Wägestücke von 20 g , von 10 g, und von 5 g hergestellt worden sind. Der vierte Probekörper ist ein Aluminumgewicht von 0,5 g Gewichtsmasse. Letzteres Probestück wird hier - TABELLE 4 - als Extremwert mitgenommen, weil sich dadurch die enormen Möglichkeiten des Verfahrens besonders deutlich zeigen. Denn dieses Wägegut hat mit 5 weniger als 0,02% der Gewichtsmasse des Führungskörpers von über 2,51 kg nur den 2000-ten Bruchteil der Gewichtsmasse des aktiven Teils der Vertikalwaage. Trotzdem ist die Größe der schweren Masse und der trägen Masse selbst dieser kleinen Stoffmenge mit einem Meßfehler von lediglich etwa 1 ,5% zu erfassen. Das bedeutet, die Grenze der Auflösung von träger Masse und schwerer Masse tritt etwa dem 100fachen der kleinsten verwendeten Meßprobe ein, d.h. die hergestellte Vertikaltorsionswaage 0 schafft eine Auflösung von etwa 200000 äquivalente Einheiten von schwerer Masse oder träger Masse. Das zusammengefaßte Resultat des in TABELLE 1 bis TABELLE 3 im Einzelnen beschriebenen Meßgänge sieht im Hinblick auf die drei sichersten Messungen im Überblick wie folgt aus: 30 hours The amount of substance weighed consists of a certain amount of the chemical elements copper and zinc, which are alloyed in a brass compound, from which weighing pieces of 20 g, 10 g and 5 g have been produced. The fourth test specimen is an aluminum weight of 0.5 g weight. The latter specimen is taken here - TABLE 4 - as an extreme value, because this shows the enormous possibilities of the method particularly clearly. Because with 5 less than 0.02% of the weight of the guide body of more than 2.51 kg, this item only has the 2000th fraction of the weight of the active part of the vertical scale. Nevertheless, the size of the heavy mass and the inert mass even of this small amount of substance can be recorded with a measurement error of only about 1.5%. This means that the limit of the resolution of inert mass and heavy mass occurs about 100 times the smallest measuring sample used, ie the vertical torsion balance 0 creates a resolution of about 200,000 equivalent units of heavy mass or inert mass. The summarized result of the measuring steps described in TABLE 1 to TABLE 3 looks as follows with regard to the three safest measurements:
Gewichtswaaqe Vertikalwaage Vertikalwaage Vertikalwaage träge Masse schwere Masse Summe MeßgrößenWeight scales Vertical scales Vertical scales Vertical scales Inert mass Heavy mass Sum of measured variables
Gewichtsmasse Wäguno, oben Wägung, unten beide WägungenWeighing mass, weighing above, both weighing below
Cu, Zn: 10, 000 g 7,654 g 2,417g 10,071 gCu, Zn: 10,000 g 7.654 g 2.417 g 10.071 g
Cu, Zn: 20, 000 g 15,446 g 4,653 g 21 ,100 gCu, Zn: 20,000 g 15.446 g 4.653 g 21, 100 g
Cu. Zn: 5, 000 g 3,845 g 1 ,210 g 5,055 g gesamt: mQ = 35,00 g mτ = 26,945 g ws= 8,280 g (ms+ mτ) = 36,226 g Die Äquivalenzfaktoren der physikalisch gleichwertig durch die Einheit der Normalmasse gemessene- schweren Masse und trägen Masse betragen in der Toleranz, bezogen auf die Einheit der Gewichtsmasse als die Normalmasse, etwas weniger als der echte Bruch 3/4 oder 1/4, je nachdem, wie man die Relationen bildet, welche den Faktor der Äquivalenz beziffern: mτ __ 8,280 g Q 22g mr 26,946 g Q 71 1 mg 36,226 g ' mg 36,226 gCu. Zn: 5,000 g 3,845 g 1,210 g 5,055 g total: m Q = 35.00 gm τ = 26.945 gw s = 8.280 g (m s + m τ ) = 36.226 g The equivalence factors of the physically equivalent heavy mass and inert mass measured by the unit of normal mass are in tolerance, based on the unit of mass by weight as normal mass, somewhat less than the real fraction 3/4 or 1/4, depending on how one creates the relations, which quantify the factor of equivalence: m τ __ 8.280 g Q 22 gm r 26.946 g Q 71 1 m g 36.226 g 'm g 36.226 g
Der Äquivalenzfaktor von schwerer Masse zu träger Masse und umgekehrt ergibt für die aus Zink und Kupfer bestehende Stoffmenge dimensionslose physikalische Konstanten, die in der vorgenannten Toleranz einen Zahlenwert von etwa 3 und etwa 1/3 haben: n^ 26,945 g n^ 8,280g ms 8,280 g mr 26,945gThe equivalence factor from heavy mass to inert mass and vice versa gives dimensionless physical constants for the quantity of zinc and copper, which have a numerical value of about 3 and about 1/3 in the aforementioned tolerance: n ^ 26.945 gn ^ 8.280 g m s 8.280 g mr 26.945g
Die dadurch bestehenden allgemeinen Zusammenhänge der verschiedenen Arten von Ruhemasse sind durch dimensionslose elementaren Relationen von äquivalenter schwerer Masse, träger Masse, und Gewichtsmasse zu beschreiben:The resulting general relationships of the different types of rest mass can be described by dimensionless elementary relations of equivalent heavy mass, inert mass, and weight mass:
Figure imgf000020_0001
Figure imgf000020_0001
In der Toleranz der Meßwerte zeigt sich Übereinstimmung damit, daß die Summe der schweren Masse einer Stoffmenge und der trägen Masse der Stoffmenge gleich der Gewichtsmasse der Stoffmenge ist: nb ^Mr+ s (2) Die physikalische Trennung von schwerer Masse und träger Masse mittels einer Vertikaltorsionswaage führt durch diese Messungsergebnisse, die auf einer physikalischen Grundlage stehen, die für die Zwek- ke der Wägung der Masse der Stoffe und Körper technisch bisher noch nicht genutzt worden ist, zu dem gleichen Ergebnis, zu dem auf einer ganz anderen physikalischen Grundlage die allgemein bekannten Erfahrungen im Bereich der Kernphysik schon vor längerem geführt haben. Dadurch ist nicht zuletzt auch eine physikalische einheitliche Grundlage für die Prüfung und für die physikalische Entscheidung des Äquivaleπzprinzips von Masse zu erfahren.The tolerance of the measured values shows agreement that the sum of the heavy mass of a substance quantity and the inert mass of the substance quantity is equal to the weight mass of the substance quantity: nb ^ M r + s (2) The physical separation of heavy mass and inert mass by means of a With these measurement results, which stand on a physical basis that has not yet been used technically for the purposes of weighing the mass of substances and bodies, vertical torsion scales lead to the same result, and to that on a completely different physical basis, the general known experience in the field of nuclear physics for a long time. Not least, this also provides a physical, uniform basis for testing and for physically deciding the equivalence principle of mass.
Dieser Zusammenhang ist dadurch zu erkennen, daß mit den ganz anderen technischen Mitteln im Bereich der Kernenergietechnik sowie der Atomphysik und Teilchenphysik sich gleichen Relationen als dimensionslose Naturkonstanten ergeben. Das Verhältnis der durch die physikalische Trennung von trägen Masse und schwerer Masse ergibt nämlich für alle Meßproben aus Zink und Kupfer in der Toleranz die gleichen gebrochenen Zahlenwerte von 1/3 oder 3, wodurch die Wirkung der Wechselwirkung der in freier Form noch nie nachgewiesenen sogenannten QUARKS der Kernmaterie zu beschreiben ist. Gemittelt über die Meßergebnisse der drei Proben, statt nur über eine Summe eine Abschätzung vorzunehmen, ergibt sich in einer Toleranz von besser als 1 % das folgende Ergebnis durch das vorstehend beschriebene erfindungsgemäße technische Verfahren:This connection can be recognized by the fact that with the completely different technical means in the field of nuclear energy technology as well as atomic physics and particle physics, the same relations result as dimensionless natural constants. The ratio of the physical separation of inert mass and heavy mass results in the same fractional numerical values of 1/3 or 3 for all measuring samples made of zinc and copper, whereby the effect of the interaction of the so-called QUARKS, which have never been proven in free form to describe the core matter. Averaged over the measurement results of the three samples, instead of only making an estimate based on a sum, the following result is obtained in a tolerance of better than 1% by the technical method according to the invention described above:
^- = (0,3114±0,0078) -^- = (3,210910,0787) n ms ^ - = (0.3114 ± 0.0078) - ^ - = (3.210910.0787) nm s
5.3 Ausführungsbeispiel eines technischen Gerätesystems mittels einer erfindungsgemäßen Vertikaltorsionswaage zur Trennung von schwerer Masse und träger Masse und mittels des erfahrungsgemäßen Verfahrens zur Wägung der Größe von träger Masse und schwerer Masse für Wägestücke aus Metall5.3 Embodiment of a technical device system using a vertical torsion balance according to the invention for separating heavy mass and inert mass and using the method according to experience for weighing the size of inert mass and heavy mass for weighing pieces made of metal
Die FIGUR 6 zeigt die Anordnung der Hauptbauteile der für die Durchführung des Verfahrens verwende- ten Vertikaltorsionswaage im Überblick. Die FIGUR 3, FIGUR 4, und FIGUR 5 zeigen Einzelheiten der Anordnung und der technischen Ausführung.FIGURE 6 shows an overview of the arrangement of the main components of the vertical torsion balance used to carry out the method. FIGURE 3, FIGURE 4, and FIGURE 5 show details of the arrangement and the technical implementation.
Die Vertikaltorsionswaage - FIGUR 6 - besteht aus einem Wägebalken 12.The vertical torsion balance - FIGURE 6 - consists of a weighing beam 12.
Die gewogene Masse des Führungskörpers mit allen darauf befestigten Bauteilen beträgt ohne Lasten etwa 2505 g. Das axiale Massenträgheitsmoment der Gewichtsmasse aller seiner Bauteile beträgt in bezug der Hauptdrehachse 0' beträgt etwa J- 21 ,72 gm2.The weighted mass of the guide body with all components attached to it is approximately 2505 g without loads. The axial moment of inertia of the weight of all of its components is approximately J-21, 72 gm 2 with respect to the main axis of rotation 0 '.
Die Anordnung des Führungskörpers der Vertikalwaage ist in FIGUR 5 gekennzeichnet worden. Die Bedeutung der zu den Figuren gehörenden Kurzzeichen ist in nachfolgender „Erläuterung der in den Figuren verwendeten Bezugszeichen" näher beschrieben worden. Darum genügt hier der Hinweis auf charakteristische Merkmale der Hauptbauteile: Die Drehfasern 11 bestehen erfindungsgemäß aus reißfester synthetischer Faser. Im Ausführungsbeispiel aus einem hochreißfesten Kunststoff von einem Durchmesser < 1 mm.The arrangement of the guide body of the vertical balance has been identified in FIGURE 5. The meaning of the abbreviations belonging to the figures has been described in more detail in the following "Explanation of the reference symbols used in the figures". For this reason, it is sufficient to refer to the characteristic features of the main components: According to the invention, the rotating fibers 11 consist of tear-resistant synthetic fiber. In the exemplary embodiment made of a highly tear-resistant plastic with a diameter <1 mm.
Weshalb erfindungsgemäß Kunststoff verwendet wird, statt Stahl, und wie die erfindungsgemäße Kompensationsvorrichtung für die schwache Wirkung und das kleine Drehmoment von horizontalen Komponenten der Feldstärke des Erdrotationsfeldes durch die träge Masse des Stoffes und der Feldstärke des Erdgravitationsfeldes durch die schwere Masse des Stoffes damit hergestellt ist, ist vorstehend in Abschnitt 3 beschrieben worden, und in den kennzeichnenden Teilen der Patentansprüche im Hinblick auf die technischen Merkmale benannt worden.Why plastic is used according to the invention instead of steel, and how the compensation device according to the invention for the weak effect and the small torque of horizontal components of the field strength of the earth's rotation field due to the inert mass of the substance and the field strength of the earth's gravitational field due to the heavy mass of the substance is made with it, has been described in section 3 above and has been named in the characterizing parts of the claims with regard to the technical features.
Der den Kraftschluß der elastischen Festkörper in den Preßsitzen sichernde, dadurch die hohe Führungsgenauigkeit erhaltende, zugleich auch die lotrechte Hauptsymmetrieachse erhaltende, und dabei den räumlichen Abstand der Nebendrehachsen 0", 0'" (FIGUR 2, FIGUR 3) erhaltende Beschwerungsköφer und Stabilisatorkörper 10 ist als eine durchbohrte Bleikugel von 2,36 kg Gewichtsmasse hergestellt. Dieser vereinigt somit über 94% der Gewichtsmasse des Führungskörpers der Vertikalwaage in sich. Der untere MBS-Wägebehälter 9 und der obere MBT-Wägebehälter 8 sind aus Aluminiumblech gefertigt. Der Signalgeber 14 ist ins Hohlprofil des oberen Grundprofils des Führungsköφers eingebaut. Er ist aus einer Laserdiode hergestellt. Diese emittiert auf etwa 660 nm Wellenlänge.The weighting body and stabilizer body 10 which secures the frictional connection of the elastic solid bodies in the press seats, thereby maintaining the high guidance accuracy and at the same time maintaining the perpendicular main axis of symmetry and thereby maintaining the spatial distance between the secondary axes of rotation 0 " , 0 '" (FIG. 2, FIG. 3) made as a pierced lead ball weighing 2.36 kg. This combines over 94% of the weight of the guide body of the vertical scale. The lower MBS weighing container 9 and the upper MBT weighing container 8 are made of aluminum sheet. The signal generator 14 is built into the hollow profile of the upper basic profile of the guide body. It is made from a laser diode. This emits at a wavelength of around 660 nm.
Er besteht aus dem Laserkopf LK mit Rieht- und Fokussierungsoptik, sowie elektronischen Bauelemente zur Erhaltung und Steuerung des Lasersignals. (FIGUR 5)It consists of the LK laser head with directional and focusing optics, as well as electronic components for maintaining and controlling the laser signal. (FIGURE 5)
Eine Glasplatte 5 ist mit Aufbauten 4 auf dem Stützlager 2 als Führung für das Umlenksystem für den Signalstrahl angeordnet. Sie liegt fest auf dem Lagerrahmen 3 des elastischen Kraftlagers. Der Unter- bau des Lagerrahmens ist an einer aufgemauerten Wand 1 befestigt, die auf Betonboden im Erdreich feststeht. Auf der Glasplatte ist die Signallenkung 6 angeordnet. Sie ist aus einem 45°-Prisma von großer Basisfläche hergestellt. Dessen totalreflektierende Fläche dient als Spiegel- und Umlenkfläche für den Laserstrahl 7 zum Signalempfänger. Der Laserstrahl fällt in etwa 8500 mm Abstand von der Hauptdrehachse des elastischen Drehachsen- Systems der Vertikaltorsionswaage auf die lichtempfindliche Basis des Fototransistors.A glass plate 5 is arranged with structures 4 on the support bearing 2 as a guide for the deflection system for the signal beam. It is firmly on the bearing frame 3 of the elastic force bearing. The substructure of the bearing frame is fastened to a brick wall 1, which is fixed on the concrete floor in the ground. The signal steering 6 is arranged on the glass plate. It is made from a 45 ° prism with a large base area. Whose totally reflecting surface serves as a mirror and deflection surface for the laser beam 7 to the signal receiver. The laser beam falls approximately 8500 mm from the main axis of rotation of the elastic axis of rotation system of the vertical torsion balance on the light-sensitive base of the photo transistor.
Dieser fängt die synchrone und koinzidente Signalschwingung der Führungsschwingung der Vertikalwaage mit der Wägeprobe auf.This catches the synchronous and coincident signal oscillation of the guide oscillation of the vertical balance with the weighing sample.
Literatur /Fundstelle:Literature / reference:
'" LEDERSTEGER, Karl, Handbuch der Vermessungskunde, Band V, Astronomische und physikalische Geodäsie (Erdmessung) , J .B. Mεmjs'sche Verlagsbuchhandlung, Stuttgart, 1969'' LEATHER STEGER, Karl, Manual of Surveying, Volume V, Astronomical and Physical Geodesy (Geodesy), J .B. Mεmjs' sche publishing house, Stuttgart, 1969
121 QUITO, T. J.; The beam balance as an Instrument für very precise weighing, MEASUREMENT SCIENCE AND TECHNOLOGY, Bristol, 3 (1992) Nr.2, 151 RισftiR,u.a., Das Deutsche Schweregrundnetz 1994 (DSGN1994) , Zeitschrift für Verroessungswesen, Nr. 11/1998, S.368 (Mittels AbsolutgravimeterAXISFG5-101 des Bundesamtes für Kartographie und ( od&ie an der Absclutstation Nr.23/0 des DSGN94 im Ber ch der Universität Rostock in 1,25 m Höhe ermittelter Schwerewert: 9814284,53 πm/s2. Standardabweichung: ±0,05 μm/s2.) 121 QUITO, TJ; The beam balance as an instrument for very precise weighing, MEASUREMENT SCIENCE AND TECHNOLOGY, Bristol, 3 (1992) No. 2, 151 RισftiR, among others, Das Deutsche Schweregrundnetz 1994 (DSGN1994), Zeitschrift für Verroessungswesen, No. 11/1998, p .368 (Using an absolute gravimeter AXISFG5-101 from the Federal Office for Cartography and (or at the conclusion station No. 23/0 of the DSGN94 in the area of the University of Rostock at a height of 1.25 m determined gravity: 9814284.53 πm / s 2nd standard deviation: ± 0.05 μm / s 2. )
141 GREGOR, Manfred, A., Die Präzessionskralt des einheitlichen Kraftfeldes der Erde - stärker als die Schwerkraft, MZU-Verlag, Rostock, 1997 (Darin ist in allgemeinverständlicher Weise die Erhaltung einer technisch nutzbaren Präzessionskraft durch die Energie der Wechselwirkung der Erdrotation durch träge Masse und der Erdgravitation durch schwere Masse mittels technischer Anordungen und technischer Verfahren beschreiben worden, ohne dabei auf allgemein unbekannte physikalische Gesetzmäßigkeiten und physikalische Zusammenhänge einzugehen. Diese sind für die technische Herstellung eines PRSZEV SIOTSPENDELS, eines FELDKRHSELS, ... nicht unbedingt zu kennen. Die dieser Beschreibung zugrunde liegenden technischen Anordnungen und Verfahren sind beschrieben worden u. a. an folgenden Stellen: - Verfahren und Anordnung zuzr Erzeugung von Gravitationsleistung aus dem Erdgravitationsfeld durchgesteuerte Massenwechselwirkung DE 19638726.4 AT 12.09.1996 OT 19.03.1998 141 GREGOR, Manfred, A., The precessional crust of the uniform force field of the earth - stronger than gravity, MZU-Verlag, Rostock, 1997 (This contains in a generally understandable way the maintenance of a technically usable precession force by the energy of the interaction of the earth's rotation by inert mass and earth's gravity due to heavy mass have been described by means of technical arrangements and technical processes, without going into generally unknown physical laws and physical relationships.These are not necessarily known for the technical production of a PRSZEV SIOTSPENDEL, a FELDKRHSELS ... Description of the technical arrangements and methods on which the description is based have been described, inter alia, at the following points: - Method and arrangement for generating gravitational power from the mass interaction controlled by the earth's gravitational field DE 19638726.4 AT 12.09.1996 OT 19.03.1998
- Gravitationsgeräte zur Erzeugung von Gravitationsleistung - Grvai ationsrohr, Gravitationsmeßgerät, Gravitationswandler DE 19641 215.3 AT26.09.1996 OT02.04.1998- Gravitational devices for generating gravitational power - Grvai ationsrohr, gravitational measuring device, gravitational transducer DE 19641 215.3 AT26.09.1996 OT02.04.1998
-Gravitationspendel: DE 19643452.1 AT 10.10.1996 OT04.06.1998-Gravitational pendulum: DE 19643452.1 AT 10.10.1996 OT04.06.1998
-Graviiationswaage DE 19643 50.5 AT 10.10.1996 OT28.05.1998-Graviation scale DE 19643 50.5 AT 10.10.1996 OT28.05.1998
- Automatische Kraft- und Arbeitsmaschine mit Gravitatiosn- und Rotationantrieb und Gravitationsmeßgerat- Automatic power and working machine with gravitational and rotary drive and gravitational measuring device
DE 19726142.6 AT 19.06.1997 OT24.12.1998// PCT/DE 97/01253 AT20.06.1997 OT IO.10.1998DE 19726142.6 AT 19.06.1997 OT24.12.1998 // PCT / DE 97/01253 AT20.06.1997 OT IO.10.1998
151 GREGOR, Manfred, A., Atlas der Normalfeldstärken des Wechselwirtagskraftfeldes der Erde, MZU-Verlag, Rostock, 1997 151 GREGOR, Manfred, A., Atlas of the normal field strengths of the alternating force field of the earth, MZU-Verlag, Rostock, 1997
(Zum Verständnis der physikalischen Wirkungsweise der Vertikahvaaeg reicht die Beschreibung horizontaler Komponenten der Feldstärke in bezug auf eine kugelförmige Normalfläche der Erde. Im „Altlas der Noπnalfeldstärken.." ist eine genauere Beschreibung in bezug auf eine elliptische Normaloberfläche enthalten. Der Tabellenteil enthält ausgerechnete Normalfeldstärken u.a. für ein geographisches 1 ° Hauptnetz.) 6. Beschreibung des technischen Verfahrens zur Trennung von träger Masse und schwerer Masse am Ausführungsbeispiel „Vertikalwaage" für Metallkörper durch Verfahrensablauf und Meßgrößen der praktischen Durchführung(To understand the physical mode of action of the Vertikahvaaeg, the description of horizontal components of the field strength in relation to a spherical normal surface of the earth is sufficient. The "Altlas der Noπnalfeld strengths .." contains a more detailed description in relation to an elliptical normal surface. The part of the table contains calculated normal field strengths, among others for a geographical 1 ° main network.) 6. Description of the technical process for the separation of inert mass and heavy mass using the example of a "vertical balance" for metal bodies through the course of the process and measured variables of the practical implementation
Tabelle 1Table 1
Wägung schwerer Masse und träger Masse eines Stoffgemisches aus Kupfer und ZinkWeighing heavy mass and inert mass of a mixture of copper and zinc
Figure imgf000022_0001
relative Abweichung der Summe der erfindungsgemäß getrennt gewägten schweren Masse und trägen Masse von der in herkömmlicher Weise mit der Waage gewägten Masse des runden Messingkörpers: +0,61 %
Figure imgf000022_0001
Relative deviation of the sum of the heavy mass and inertial mass weighed separately according to the invention from the mass of the round brass body weighed in the conventional manner with the balance: +0.61%
Tabelle 2Table 2
3030
Wägung schwerer Masse und träger Masse eines Stoffgemisches aus Kupfer und Zink mittlere gewägte schwere träge AbstandWeighing heavy mass and inert mass of a mixture of copper and zinc medium weighted heavy inertial distance
Dauer gezählte Dauer Masse des Masse des Masse des derDuration counted duration mass of the mass of the mass of the
Art des Verfahrens / Art des Stoffes / der Amph- e er zeitliches EinlegeGeräteStoffes / EinlegeStoffes/ Stoffes / Energie¬Type of process / type of substance / amph- eral insertion device fabric / insertion fabric / fabric / energy
Form des Körpers Messung tuden Amplitude Gewicht abstand konstante Körpers konstante Körpers Körpers niveausBody shape measurement tuden amplitude weight distance constant body constant body body levels
35 Größe I n T0,TT,TS Ps:Pτ >ϊ.»τ Λ GS,GT m s <h -hs-.+hj 35 Size I n T 0 , T T , T S Ps: Pτ> ϊ. »Τ Λ G S , G T m s <h -hs -. + H j
Spalte 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11Column 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
Einheit s s - mm gm2 8 g g g nmUnit ss - mm gm 2 8 ggg nm
GrundschwingungFundamental vibration
Mittelwert 3 Kurzmessungen < 30 s 21,8533 60 0,364222 21,72 Langmessung > 2 min 147,876 406 0,364227 21,72 Langmessung > 2 min 138,402 380 0,364216 21,72Average 3 short measurements <30 s 21.8533 60 0.364222 21.72 long measurement> 2 min 147.876 406 0.364227 21.72 long measurement> 2 min 138.402 380 0.364216 21.72
40 Mittelwert %,J0 0,364222 21,7240 mean%, J 0 0.364222 21.72
Verfahren nach Anspruch 2 / Messiπekörper. 1 mm DurchmesserMethod according to claim 2 / measuring body. 1 mm diameter
Mittelwert 3 Kurzmessungen < 30 s 22,0223 60 0367039 1,007733 148,2 21,72 20,000 2017,85 15,545 279 Langmessung > 2 mm 135,068 368 0367033 1,007704 148,2 21,72 20,000 2017,85 15,486 173 Langmessung > 2 mm 136,543 372 0,367051 1,007785 148,2 21,72 20,000 2017,85 15,647 136 Mittelwert 0,367041 1,007741 148,2 21,72 20,000 2017,85 15,559 196Average 3 short measurements <30 s 22.0223 60 0367039 1.007733 148.2 21.72 20.000 2017.85 15.545 279 long measurement> 2 mm 135.068 368 0367033 1.007704 148.2 21.72 20.000 2017.85 15.486 173 long measurement> 2 mm 136.543 372 0.367051 1.007785 148.2 21.72 20.000 2017.85 15.647 136 mean 0.367041 1.007741 148.2 21.72 20.000 2017.85 15.559 196
Äquivalenzverhältms "^"fc ü$%s Masse gewägte Masse 0,7780Equivalence ratio "^" fc ü $% s mass weighed mass 0.7780
45 Verfahren nach Anspruch 1 / derselbe Messmekörper45 Method according to claim 1 / the same measuring body
Mittelwert 3 Kurzmessungen < 30 s 21,9100 60 0,365167 1,002593 156,0 21,72 20,000 1825,01 4,726 -432 Langmessung > 2 mm 129,995 356 0365154 1,002548 156,0 21,72 20,000 1825,01 4,643 -243 Langmessung > 2 mm 133,650 366 0,365164 1,002603 156,0 21,72 20,000 1825,01 4,745 -155 Mittelwert 0365162 1,002581 156,0 21,72 20,000 1825,01 4,705 -277Average 3 short measurements <30 s 21.9100 60 0.365167 1.002593 156.0 21.72 20.000 1825.01 4.726 -432 Long measurement> 2 mm 129.995 356 0365154 1.002548 156.0 21.72 20.000 1825.01 4.643 -243 long measurement> 2 mm 133.650 366 0.365164 1.002603 156.0 21.72 20.000 1825.01 4.745 -155 mean 0365162 1.002581 156.0 21.72 20.000 1825.01 4.705 -277
Äquivalenzverhältms m, -mr schwere Masse gewägte Masse 0,2352Equivalence ratio m, -m r heavy mass, weighed mass 0.2352
Summe trage Masse und schwere Masse 20,264Total inertia and heavy mass 20.264
Äquivalenzverhältms m, mτ schwere Masse träge Masse 03024Equivalence ratio m, m τ heavy mass inert mass 03024
relative Abweichung der Summe der erfindungsgemaß getrennt gewägten schweren Masse und trägen Masse von der in herkömmlicher Weise mit der Waage gewägten Masse des runden Messingkörpers: +1,32 % Tabelle 3Relative deviation of the sum of the heavy mass and inertial mass weighed separately according to the invention from the mass of the round brass body weighed in the conventional manner with the balance: +1.32% Table 3
Wägung schwerer Masse und träger Masse eines Stoffgemisches aus Kupfer und ZinkWeighing heavy mass and inert mass of a mixture of copper and zinc
relative Abweichung der Summe der erfindungsgemäß getrennt gewägten schweren Masse und trägen Masse von der in herkömmlicher Weise mit der Waage gewägten Masse des runden Messingkörpers. +0,30 % Relative deviation of the sum of the heavy mass and inertial mass, which is weighed separately according to the invention, from the mass of the round brass body which is weighed in a conventional manner with the balance. +0.30%
Tabelle 4Table 4
Wägung schwerer Masse und träger Masse einer sehr kleinen Menge reines Aluminium mittlere gewägte schwere trage Abstand Dauer gezählte Dauer Masse des Masse des Masse des der Art des Verfahrens / Art des Stoffes / der Amph- emer zeitliches EinlegeGeräte- Stoffes / Einlege- Stoffes / Stoffes / EnergieForm des Körpers Messung luden Amplitude Gewicht abstand konstantel Körpers konstante Körpers Körpers niveausWeighing heavy mass and inert mass of a very small amount of pure aluminum medium weighed heavy inertia distance duration counted duration mass of the mass of the mass of the kind of the procedure / kind of the substance / the amph- emer time insertion device - substance / insertion substance / substance / Energy form of the body measurement loaded amplitude weight distance constant body constant body body levels
Größe ' T0,TΎ,TS PS,PT GS,GT . m η -hs,+hj Spalte 1 3 4 8 10 11Size 'T 0 , T Ύ , T S P S , P T G S , G T. m η -h s , + h j column 1 3 4 8 10 11
Einheit gm2 g nmUnit gm 2 g nm
|Gιundschwιngung| Waxing
Mittelwert 4 Kurzmessungen < 30 s 21,8528 60 0,364213 21,72 Langmessung > 2 min 147,865 406 0,364200 21,72 Langmessung > 2 mm 146,410 402 0,364204 21,72Average 4 short measurements <30 s 21.8528 60 0.364213 21.72 long measurement> 2 min 147.865 406 0.364200 21.72 long measurement> 2 mm 146.410 402 0.364204 21.72
Mittelwert _ 0,364205 21,72Mean _ 0.364205 21.72
Verfahren nach Anspruch 2 / Aluminiumplättchen. sechseckig. 1 mm DickeThe method of claim 2 / aluminum plate. hexagonal. 1 mm thick
Mittelwert 3 Kurzmessungen < 30 s 21,8570 60 0,364283 1,000194 1984,20 0,386 410Average 3 short measurements <30 s 21.8570 60 0.364283 1,000194 1984.20 0.386 410
Langmessung > 2 mm 161,011 442 0,364278 1,000216 1984,20 0,429 279Long measurement> 2 mm 161.011 442 0.364278 1,000216 1984.20 0.429 279
Langmessung > 2 mm 147,895 406 0,364273 1,000191 1984,20 0,378 201Long measurement> 2 mm 147.895 406 0.364273 1,000191 1984.20 0.378 201
Mittelwert 0,364278 1,000200 1984,20 0398 296Average 0.364278 1,000200 1984.20 0398 296
Äqurvalenzverhältnis in/, m^ träge Masse gewägte Masse 0,7954
Figure imgf000023_0002
Equivalence ratio in / , m ^ inert mass, weighed mass 0.7954
Figure imgf000023_0002
Verfahren nach Anspruch 1 / derselbe AluminiumkörperThe method of claim 1 / the same aluminum body
Mittelwert 3 Kurzmessungen < 30 s 21,8543 60 0,364239 1,000072 156,0 21,72 0,500 1786,01 0,129 -432Average 3 short measurements <30 s 21.8543 60 0.364239 1.000072 156.0 21.72 0.500 1786.01 0.129 -432
Langmessung > 2 min 147,152 404 0,364238 1,000105 156,0 21,72 0,500 1786,01 0,187 -294Long measurement> 2 min 147.152 404 0.364238 1,000105 156.0 21.72 0.500 1786.01 0.187 -294
Langmessung > 2 min 152,249 418 0,364232 1,000077 156,0 21,72 0,500 1786,01 0,138 -212Long measurement> 2 min 152.249 418 0.364232 1.000077 156.0 21.72 0.500 1786.01 0.138 -212
Mittelwert 0,364236 1,000085 156,0 21,72 0,500 1786,01 0,151 -312Mean 0.364236 1.000085 156.0 21.72 0.500 1786.01 0.151 -312
Äquivalenzverhältnis ff^'.tH; schwere Masse gewägte Masse 0,3027 Summe Vt]s'^nk) träge Masse und schwere Masse 0,549 Äquivalenzverhältnis "is'" schwere Masse träge Masse 03805 relative Abweichung der Summe der erfindungsgemäß getrennt gewägten schweren Masse und trägen Masse von der in her- kömmlicher Weise mit der Waage gewägten Masse des runden Messingkörpers: +9.8 %Equivalence ratio ff ^ '. TH; heavy mass weighed mass 0.3027 sum Vt] s' ^ n k) inert mass and heavy mass 0.549 equivalence ratio "is""heavy mass inert mass 03805 relative deviation of the sum of the separately weighed heavy mass and inert mass from the in Conventionally weighed mass of the round brass body: +9.8%
(Die großere Abweichung ist bedmgt durch die zunehmende Toleranz infolge der Kleinheit der Stoffprobe im Verhältnis zum Schwmgkorper Die gewägte Masse des Alunumumplattchens von 0,5 g betragt wemger als 0,0002 % der gewagten Masse des Schwmgkorpers der Torsionspendelwaage.) 7. Beschreibung des technischen Verfahrens durch Funktionsschema zu den Meßbereichen einer Vertikalwaage(The larger deviation is due to the increasing tolerance due to the smallness of the sample in relation to the floating body. The weighed mass of the aluminum plate of 0.5 g is less than 0.0002% of the risky mass of the floating body of the torsion pendulum scale.) 7. Description of the technical process through functional diagram for the measuring ranges of a vertical balance
Funktionsschema 1 zu Verfahrensbeispiel Tabelle 1 zu VertikalwaageFunctional diagram 1 for process example Table 1 for vertical scales
10,0 g Gewichtsmasse im Ruhezustand der Stoffmenge im Fallzustand - technische Anordnung zur Erhaltung des Zustandes: Gewichtswaage10.0 g weight at rest, the amount of substance in the fall state - technical arrangement to maintain the state: weight scale
7,4 g träge Masse im Ruhezustand im instabilen Gleichgewichtszustand - Anordnung zur Erhaltung des Zustandes: Vertikalwaage, oberer Führbereich7.4 g inert mass at rest in an unstable equilibrium state - arrangement for maintaining the state: vertical scale, upper guide area
2,4 g schwere Masse im Ruhezustand im stabilen Gleichgewichtszustand - Anordnung zur Erhaltung des Zustandes: Vertjkalwaage, unterer Führbereich2.4 g mass at rest in a stable equilibrium state - arrangement for maintaining the state: vertical scale, lower guide area
SymmetrieebenePlane of symmetry
Figure imgf000024_0001
7. Beschreibung des technischen Verfahrens durch Funktionsschema zu den Meßbereichen einer Vertikalwaage
Figure imgf000024_0001
7. Description of the technical process through functional diagram for the measuring ranges of a vertical balance
Funktionsschema 2 zu Verfahrensbeispiel Tabelle 2 zu VertikalwaageFunctional diagram 2 for process example Table 2 for vertical scales
20,0 g Gewichtsmasse im Ruhezustand der Stoffmenge im Fallzustand - technische Anordnung zur Erhaltung des Zustandes: Gewichtswaage20.0 g weight in the state of rest of the amount of substance in the state of fall - technical arrangement for maintaining the state: weight scale
15,6 g tr ge Masse im Ruhezustand im instabilen Gleichgewichtszustand - Anordnung zur Erhaltung des Zustandes: Vertikalwaage, oberer Führbereich15.6 g inert mass at rest in an unstable equilibrium state - arrangement for maintaining the state: vertical scale, upper guide area
4,7 g schwere Masse im Ruhezustand im stabilen Gleichgewichtszustand - Anordnung zur Erhaltung des Zustandes' Vertikalwaage, unterer Führbereich4.7 g heavy mass at rest in a stable equilibrium state - arrangement for maintaining the state 'vertical scales, lower guide area
Figure imgf000025_0001
Figure imgf000025_0001
Normalgröße Lotabweichung:Standard size solder deviation:
Drehimpulswinkel zwischen Fallrichtung von . (gs - 2τ ) Gewichtsmasse und Gravitationsrichtung von schwerer dγ = arctan (- -) = 19,57° Masse (Lotabweichung)Angular momentum between the falling direction of. (g s - 2τ) weight and direction of gravity of heavier d γ = arctan (- -) = 19.57 ° mass (vertical deviation)
Φ = arctan (l -Φ = arctan (l -
Drehimpulswinkel der Fallbewegung von Gewichtsmasse = arctan — = — = 13,25° 1 + - und der Rotionsbewegung von träger MasseAngular momentum of the falling movement of weight mass = arctan - = - = 13.25 ° 1 + - and the rotational movement of inert mass
Verhältnis der Summe der Feldstärken undRatio of the sum of the field strengths and
" = 0,2617 ör (Fall ) = 0,0000772 °= 0,3" Beschleunigungen in allen vier Meßbereichen *m 'rv Vergrößerung Lotabweichung: rl ln 7 - öγ ( Vertikalwaage ) " = 0.2617 ö r (case) = 0.0000772 ° = 0.3" accelerations in all four measuring ranges * m 'rv magnification perpendicular deviation: rl ln 7 - ö γ (vertical balance)
Verhältnis von träger Masse im oberen Meßbereich und von m flγ(Fall) schwerer Masse im unteren Meßbereich für Metallkόrper 0,3024 von 20 g äquivalente Gewichtsmasse m∑ r^ ln^ 19,574Ratio of inert mass in the upper measuring range and of m fl γ (falling) heavy mass in the lower measuring range for metal bodies 0.3024 of 20 g equivalent weight mass m∑ r ^ ln ^ 19.574
= 253549= 253549
0,0000772°
Figure imgf000026_0002
Figure imgf000026_0001
0.0000772 °
Figure imgf000026_0002
Figure imgf000026_0001
der Eigenfeldstärke des anhand von Meßgrößenthe intrinsic field strength of the measured values
/ AT) 100% ' -89,3%/ AT) 100% '-89.3%
i-hi-h
33
Figure imgf000027_0001
Figure imgf000027_0001
9. Beschreibung der technischen Anordnung durch Figuren - Erläuterung der in den Figuren verwendeten Bezugszeichen9. Description of the technical arrangement by figures - explanation of the reference numerals used in the figures
Figur 1 - Hauptsymmetrie-Ebenen der Drehschwingung bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mittels elastischer Kraftlager und reibungsfreier Drehzonen Tτ - gleichzeitige Zeitdauer einer stetig-kontinuierlichen Führungsschwingung desFigure 1 - Main symmetry levels of the torsional vibration when performing the method according to the invention by means of elastic force bearings and friction-free rotation zones T τ - simultaneous duration of a continuous-continuous guide vibration of the
Führungskörpers der Meßbehälter bei im oberen MBS-Behälter aufgelegter Stoffmenge bzw. eingelegtem zu wägendem Körper in die Wendestellen der Führbewegung und einer Periodendauer der Erhaltung der Masse der Stoffmenge im Rotatationsfeld im Zustand der Ruhe nahe der instabilen Gleichgewichtslage und Hauptsymmetrieachse ° der FührschwingungGuide body of the measuring container with the amount of substance placed in the upper MBS container or the body to be weighed placed in the turning points of the guiding movement and a period of preservation of the mass of the amount of substance in the rotation field in the state of rest near the unstable equilibrium position and main axis of symmetry ° of the guiding vibration
To - Periodendauer der halben Eigenschwingungsperiode der unbelasteten Vertikalwaage ε - konstante Größe des Bogenwinkels, voller bzw. halber Öffnungswinkel der Halbschwingung Ts - gleichzeitige Zeitdauer einer stetig-kontinuierlichen Führungsschwingung desT o - period of half the natural oscillation period of the unloaded vertical balance ε - constant size of the arc angle, full or half opening angle of the half oscillation T s - simultaneous duration of a continuous-continuous guide oscillation of the
Führungskörpers der Meßbehälter bei im unteren MBS-Behälter aufgelegter Stoffmenge 5 bzw. eingelegtem zu wägendem Körper in die Wendestellen der Führbewegung und der Periodendauer der Erhaltung der Masse der Stoffmenge im Gravitationsfeld im Zustand der Ruhe nahe der Lotrichtung und stabilen Gleichgewichtslage der Führschwingung Aτ - Bogenhöhe, Abweichung des Führungsweges von idealer Geradführung zwischen denGuide body of the measuring container with a quantity of substance 5 placed in the lower MBS container or a body to be weighed placed in the turning points of the guiding movement and the period of maintenance of the mass of the quantity of substance in the gravitational field in the state of rest near the perpendicular direction and stable equilibrium position of the leading vibration A τ - arc height , Deviation of the guideway from ideal straight line between the
Wendestellen der Linksschwingung und der Rechtsschwingung im oberen Meßbereich 0 beim Übergang der Stoffmenge im MBT-Meßbehälter in gegenüberliegende RuhestellenTurning points of the left swing and the right swing in the upper measuring range 0 when the quantity of substance in the MBT measuring container changes into opposite resting places
Figure imgf000028_0001
hs - Bogenhöhe, Abweichung des Führungsweges von idealer Geradführung zwischen den 5 Wendestellen der Linksschwingung und der Rechtsschwingung im unteren Meßbereich beim Übergang der Stoffmenge im MBS-Meßbehälter in gegenüberliegende Ruhestellen ε ε h s = r s? sin— 2 tan— 4
Figure imgf000028_0001
h s - arc height, deviation of the guide path from ideal straight guidance between the 5 turning points of the left-hand swing and the right-hand swing in the lower measuring range when the amount of substance in the MBS measuring container changes into opposite resting places ε ε hs = rs ? sin— 2 tan— 4
J - Massenträgheitsmoment des Führungskörpers der Vertikaltorsionswaage 0J - moment of inertia of the guide body of the vertical torsion balance 0
Figur 2 - Trennung der reibungsfreien und lagerspielfreien elastischen Festkörperdrehzonen des Wägebalkens der Torsionsschwingungswaage mittels nahe übereinander angeordneter Faserlager im vertikal ausgerichteten WägebalkenFigure 2 - Separation of the friction-free and bearing play-free elastic solid-state rotation zones of the weighing beam of the torsional vibration balance by means of fiber bearings arranged close to one another in the vertically aligned weighing beam
DK1 - oberer elastischer Faserdrehkörper 50" - obere NebendrehachseDK1 - upper elastic fiber rotating body 50 "- upper secondary axis of rotation
DK2 - unterer elastischer FaserdrehkörperDK2 - lower elastic fiber rotating body
0'" - untere Nebendrehachse0 '" - lower secondary axis of rotation
0' - Hauptdrehachse0 ' - main axis of rotation
PST - starrer Wägebalken (starre Profilstange) 0r's - Abstand Hauptdrehachse - untere Nebendrehachse r - Abstand Hauptdrehachse - obere Nebendrehachse - Abstand Mitte Lagerbohrungen für elastische FaserdrehkörperPST - rigid weighing beam (rigid profile rod) 0r ' s - distance main axis of rotation - lower secondary axis of rotation r - distance main axis of rotation - upper secondary axis of rotation - distance center bearing holes for elastic fiber rotating body
Figur 3 - Seitenansicht der Trennung der elastischen Drehachsen des Grundkörpers derFigure 3 - Side view of the separation of the elastic axes of rotation of the base body
Vertikaltorsionswaage und der Anordnung der Wägebehälter zur getrennten Wägung 5 von schwerer Masse und träger MasseVertical torsion balance and the arrangement of the weighing containers for separate weighing 5 of heavy mass and inert mass
0 - Verbindungslinie der Faserlager im äußeren Rahmen des elastischen Kraftlagers0 - connecting line of the fiber bearings in the outer frame of the elastic force bearing
KFL - äußerer Rahmen des elastischen KraftlagersKFL - outer frame of the elastic force bearing
1,2 - im äußeren Rahmen gegenüberliegend angeordnete Faserlager1,2 - fiber bearings arranged opposite each other in the outer frame
PST - Profilkörper, starrer Grundkörper des WägebalkensPST - profile body, rigid base body of the weighing beam
3,4 - in der Schwingstange nebeneinander angeordnete Faserlager3,4 - fiber bearings arranged side by side in the vibrating rod
0" - oberes Nebendrehniveau0 "- top spin level
0' - Hauptdrehachse 0 " - unteres Nebendrehniveau r'τ - konstanter Abstand oberes Nebendrehniveau - Hauptdrehachse r' - konstanter Abstand unteres Nebendrehniveau - Hauptdrehachse0 '- main axis of rotation 0 "- lower secondary rotation level r ' τ - constant distance upper secondary rotation level - main axis of rotation r' - constant distance lower secondary rotation level - main axis of rotation
BK - Stabilisatorkörper, Beschwerungskörper (Bleikörper)BK - stabilizer body, weighting body (lead body)
DKl - oberer FaserdrehkörperDKl - upper fiber rotating body
DK2 - unterer FaserdrehkörperDK2 - lower fiber rotating body
MBT - oberer Meßbehälter für die Wägung träger MasseMBT - upper measuring container for weighing inert mass
MBS - unterer Meßbehälter für die Wägung schwerer MasseMBS - lower measuring container for weighing heavy mass
Figur 4 - Frontalansicht der getrennten Drehmomentniveaus der Haupt- und Nebendrehachsen des Wägebalkens der Torsionsschwingwaage und vertikale Anordnung der getrennten Wägebehälter zur getrennten Wägung von schwerer und träger Masse unterhalb und oberhalb des mittleren DrehniveausFigure 4 - Frontal view of the separate torque levels of the main and secondary axes of rotation of the weighing beam of the torsional vibratory balance and vertical arrangement of the separate weighing containers for the separate weighing of heavy and inert mass below and above the average rotation level
0 - Verbindungslinie der Faserlager im äußeren Rahmen des elastischen Kraftlagers 0" - obere Nebendrehachse 0' - Hauptdrehachse0 - connecting line of the fiber bearings in the outer frame of the elastic force bearing 0 " - upper secondary axis of rotation 0 ' - main axis of rotation
0'" - untere Nebendrehachse r - Mittenabstand obere Nebendrehachse - Hauptdrehachse r's - Mittenabstand untere Nebendrehachse - Hauptdrehachse rτ - snychrone Zeitdauer einer Führungsschwingung um die Hauptdrehachse und einer Ruheperiode der trägen Masse der Stoffmenge im Erdrotationsfeld im MBT-Behälter0 '"- lower secondary axis of rotation r - center distance of upper secondary axis of rotation - main axis of rotation r' s - center distance of lower secondary axis of rotation - main axis of rotation r τ - snychronic duration of a guide oscillation around the main axis of rotation and a period of rest of the inert mass of the amount of substance in the earth's rotation field in the MBT container
Ts - snychrone Zeitdauer einer Führungsschwingung um die Hauptdrehachse und einerT s - snychronic duration of a guide vibration around the main axis of rotation and one
Ruheperiode der schweren Masse der Stoffmenge im Erdgravitationsfeld im MBS. BehälterPeriod of rest of the heavy mass of the amount of substance in the earth's gravitational field in the MBS. container
MBT - oberer Meßbehälter/WägebehälterMBT - upper measuring container / weighing container
MBS - unterer Meßbehälter/ Wägebehälter KFL - Lagerrahmen des elastischen KraftlagersMBS - lower measuring container / weighing container KFL - bearing frame of the elastic force bearing
BK - Lothaltungsgewicht des Führungskörper, Stabilhaltungskörper (Bleikörper)BK - Holding weight of the guide body, stable holding body (lead body)
Figur 5- Führungskörper einer Vertikaltorsionswaage mit Stabilisatorgewicht zur Erhaltung der vertikalen Hauptsymmetrielage, Lasersignalgeber, und unterer Meßbehälter und oberer Meßbehälter zur Wägung von schwerer Masse und träger Masse chemischer Stoffmenge und physikalischer KörperFigure 5- Guide body of a vertical torsion balance with stabilizer weight to maintain the vertical main symmetry position, laser signal transmitter, and lower measuring container and upper measuring container for weighing heavy mass and inert mass of chemical substance quantity and physical body
0' - Hauptdrehachse0 '- main axis of rotation
DKl - oberer FaserdrehkörperDKl - upper fiber rotating body
DK2 - unterer FaserdrehkörperDK2 - lower fiber rotating body
ULOL - Preßsitzoberlager / Preßsitzunterlager K1, K2 - elektrische KontaktstifteULOL - press seat upper bearing / press seat lower bearing K1, K2 - electrical contact pins
S1, M1 - Feststellschraube, KontermutterS1, M1 - locking screw, lock nut
PST1 - oberer Teil der Profilstange (Aluminium-Hohlprofil)PST1 - upper part of the profile rod (aluminum hollow profile)
S2, M2 - Feststellschraube, KontermutterS2, M2 - locking screw, lock nut
Dl, M2 - Zuleitungsdrähte zum LaserkopfDl, M2 - lead wires to the laser head
LE - LaserelektronikLE - laser electronics
LK - LaserkopfLK - laser head
LS - LaserstrahlLS - laser beam
MBT - oberer Meßbehälter / WägebehälterMBT - upper measuring container / weighing container
PST1 - unterer Teil der Profilstange (Messing-Vollprofil)PST1 - lower part of the profile bar (full brass profile)
DRl - 1. Distanzring für StabilisatorkörperDRl - 1st spacer ring for stabilizer body
DR2 - 2. Distanzring für StabilisatorkörperDR2 - 2nd spacer for stabilizer body
BK - Stabilisatorkörper (Bleikörper)BK - stabilizer body (lead body)
MBS - unterer Meßbehälter / WägebehälterMBS - lower measuring container / weighing container
Figur 6 - Gesamtansicht einer Vertikaltorsionswaage mit horizontal ausgerichtetemFigure 6 - General view of a vertical torsion balance with a horizontally aligned
Rahmen des elastischen Kraftlagers auf horizontal angeordnetem UnterbauFrame of the elastic force bearing on a horizontally arranged base
0' - Hauptdrehachse0 '- main axis of rotation
1 - festes Fundament, Betonboden und Tragpfeiler im Erdreich 2 - Stützrahmen, verankert im Fundament1 - solid foundation, concrete floor and pillars in the ground 2 - support frame, anchored in the foundation
3 - äußerer Rahmen des elastischen Kraftlagers3 - outer frame of the elastic force bearing
4 - Stützen für die transparente Abdeckung4 - supports for the transparent cover
5 - transparente Abdeckung; Glasplatte5 - transparent cover; Glass plate
6 - Laserstrahl-Umlenkeinheit; Prisma, Metallspiegel 7 - Laserstrahl6 - laser beam deflection unit; Prism, metal mirror 7 - laser beam
8 - oberer Meßbehälter8 - upper measuring container
9 - unterer Meßbehälter9 - lower measuring container
10 - Stabilisatorkörper; Bleikörper10 - stabilizer body; Lead body
12 - unteres Führungsprofil, mittels des Hebellagers der elastischen Faserdrehkörpern geführt 13 - oberes Führungsprofil; auf das untere Führungsprofil montiert12 - lower guide profile, guided by means of the lever bearing of the elastic fiber rotating bodies 13 - upper guide profile; mounted on the lower guide profile
14 - Lasereinheit14 - laser unit
Figur 7 - Gesamtansicht der Anordnung zur Trennung von träger Masse und von schwerer Masse chemischer Stoffe und physikalischer Körper 1 - VertikaltorsionswaageFigure 7 - Overall view of the arrangement for separating inert mass and heavy mass of chemical substances and physical body 1 - vertical torsion balance
2 - Signalgeber und Signallenkung (Lasereinheit; Spiegel)2 - signal transmitter and signal steering (laser unit; mirror)
3 - Signalempfänger und Meßwertwandler (Sensorarray; Fototransistor)3 - signal receiver and transducer (sensor array; phototransistor)
4 - Verstärker, Meßwertspeicher, Recheneinheit4 - amplifier, measured value memory, arithmetic unit
5 - Anzeigeeinheit der Zeitdauer einer Ruheperiode des Wägegutes (Quarzuhr 1/1000 s)5 - display unit of the duration of a period of rest of the weighing sample (quartz clock 1/1000 s)
Figur 8 - Bekannter Stand der Wägung von Masse durch das Gleichgewicht des Gewichtes durch die Nutzung der ErdschwerebeschleunigungFigure 8 - Known state of mass weighing through the balance of weight through the use of gravitational acceleration
Figur 8/1 - Gleicharmige Hebelwaage mit WälzlagerFigure 8/1 - Equal-arm lever balance with roller bearings
1 - unterstützendes Fundament 2 - Stützlager mit Wälzpfanne1 - supporting foundation 2 - support bearing with rolling cup
3 - Waagebalken mit Wälzschneide (Schneide >10 μm Krümmungsradius) ma - zu wägende unbekannte Gewichtsmasse m' - Gewichtsstücke bekannter Gewichtsmasse r - Hebelabstand des linken Nebenwälzlager für die linke Lastschale r' - Hebelabstand des rechten Nebenwälzlager für die rechte Lastschale3 - Balance beam with roller cutting edge (cutting edge> 10 μm radius of curvature) m a - Unknown weight mass to be weighed m ' - Weight pieces of known weight mass r - Lever distance of the left side roller bearing for the left load shell r' - Lever distance of the right side roller bearing for the right load shell
Figur 8/2 - Schräobalkenwaaoe nach W. SCHWEYDAR (um 1925^Figure 8/2 - Schräobalkenwaaoe after W. SCHWEYDAR (around 1925 ^
1 - Kopfteil1 - headboard
2 - Torsionsfaden, Drillfaden2 - twist thread, twist thread
3 - schräggestellter Drehwaagebalken (für geodätische Anwendung) wG - Drehwaagenmasse (ca. 30 g) links der Fadeneinhängung am Drehwaagebalken m'Q - Drehwaagenmasse (ca. 30 g) rechts der Fadeneinhängung am Drehwaagebalken r - K raftarm der linken Drehwaagenmasse beim Verdrillen des Torsionsfadens r' - Kraftarm der rechten Drehwaagenmasse beim Verdrillen des Torsionsfadens3 - inclined rotary balance beam (for geodetic application) w G - rotary balance mass (approx. 30 g) left of the thread attachment on the rotary balance beam m ' Q - rotary balance mass (approx. 30 g) right of the thread attachment on the rotary balance beam r - low force of the left rotary balance mass when twisting the Torsion thread r ' - Force arm of the right rotary mass when twisting the torsion thread
Figur 8/3 - Kompensationswaage mit Kompensation der Gewichtskraft 1 - KopfteilFigure 8/3 - Compensation scale with compensation of the weight 1 - head part
2 - Abschlußstück2 - end piece
3 - Kompensationsvorrichtung: Magnetspule, Gravimeterfeder, usw. F - Gegenkraft zur Gewichtskraft (Kompensationskraft) g - Erdschwerebeschleunigung, Fallbeschleunigung /^^ - Gewichtskraft3 - Compensation device: magnetic coil, gravimeter spring, etc. F - counterforce to the weight (compensation force) g - gravity acceleration, gravitational acceleration / ^^ - weight force
Figur 8/4 - Schwebungswaage mit elastischem Neigungsfadenlager (1996)Figure 8/4 - Levitation balance with elastic incline thread bearing (1996)
1 - Kopfteil1 - headboard
2 - Neigungsfasern (die Doppelfaser hindert den Waagebalken am Drehen)2 - incline fibers (the double fiber prevents the balance beam from rotating)
3 - Schwebungswaagebalken (im Gegensatz zum Hebelwaagebalken reibungsfrei gelagert) ma - zu wägende Masse eines Körpers links vom elastischen Einhängungslager m' G zu wägende Masse eines Körpers rechts vom elastischen Einhängungslager r - Kraftarm des Gewichtes des am linken Lastfaden auf die Lastschale gelegten Körpers r' - Kraftarm des Gewichtes der am rechten Lastfaden auf die Lastschale gelegten Körpers Figur 9 - Technische Nutzung horizontaler Komponenten der Feldstarke des Erdrotationsfeldes durch rotierende trage Masse und der Eigenbeschleunigung von trager Masse der Erhaltung des Zustandes stabiler Umlauf bewegung um die Erdachse mittels getrennter Meßbereiche und stabiler Lothaltung des Fuhrungskorpers einer Vertikalwaage φ - geographischer Breitengrad, Winkelabstand der Standebene der Waage in bezug der Hauptdrehstelle 0' des Fuhrungskorpers der Massentrennwaage und des Gravitationszentrum in der Mitte des Erdkorpers in der Mitte des Erdaquators3 - Beat balance beam (in contrast to the lever balance beam mounted frictionless) m a - mass to be weighed of a body to the left of the elastic suspension bearing m ' G mass to be weighed to the right of the elastic suspension bearing r - low force of the weight of the body placed on the load thread on the left load thread r '- Power arm of the weight of the body placed on the right load thread on the load shell Figure 9 - Technical use of horizontal components of the field strength of the earth's rotation field by rotating inertial mass and the self-acceleration of inertial mass to maintain the state of stable orbital movement around the earth's axis by means of separate measuring ranges and stable holding of the guide body of a vertical balance φ - geographical latitude, angular distance of the standing level of the Balance with respect to the main rotation point 0 'of the guide body of the mass divider and the center of gravity in the middle of the earth body in the middle of the earth equator
Rg - Abstand des Ortes der Hauptdrehstelle des Fuhrungskorper von der Erdmitte, betragt für eine ideal kugelförmig gedachte Normaloberflache R^ = 6371222 mR g - distance of the location of the main rotation point of the guide body from the center of the earth, for an ideal spherical normal surface R ^ = 6371222 m
R - Abstand des Ortes der Hauptdrehstelle von der Mitte des täglichen Umlaufkreises e Feldstarke des Erdgravitationsfeldes in der Richtung des kürzesten Abstandes R-j zumR - Distance of the location of the main rotation point from the center of the daily orbit e Field strength of the earth's gravitational field in the direction of the shortest distance R- j to
Kraftzentrum der Erhaltung der allgemeinen Massengravitation schwerer Masse, Normalfeldstarke [S1 des Erdgravitationsfeldes für einen beliebigen Ort auf einer ideal kugelförmig gedachten Normaloberflache durch die von Kugelflache umschlossene Erdmasse M^des Erdkorpers von 5,97 1024 kg und durch die Naturkonstante γ allgemeiner Massenanziehung 6,67310"" m3kg 1s2 durch das Erfahrungsgesetz der allgemeinen Gravitation von I NEWTON (1643-1727) grz =-r-^JL-2- y E ≡ -9,814089 m/s2 ωE - Naturkonstanten der Erhaltung des Erdrotationsfeldes und der allgemeinen Rotation von trager Masse im Erdrotationsfeld bezuglich der konstanten Zeitdauer dE einer Erdrotationsperiode von 1 Sterntag von d = 86164,1s Normalsekunde der Weitzeit ö)E = — = 72,921150- 10 s" Drehfrequenzkonstante trager Masse je Erdnormalsekunde dΕ.Force center for the preservation of the general mass gravity of heavy mass, normal field strength [S1 of the earth's gravitational field for any location on an ideal spherical normal surface due to the earth mass M ^ of the earth body enclosed by spherical surface of 5.97 10 24 kg and by the natural constant γ general mass attraction 6, 67310 "" m 3 kg 1 s 2 by the empirical law of general gravitation by I NEWTON (1643-1727) g r z = -r- ^ JL - 2 - y E ≡ -9.814089 m / s 2 ω E - natural constants the maintenance of the earth's rotation field and the general rotation of inertial mass in the earth's rotation field with respect to the constant duration d E of an earth's rotation period of 1 sidereal day of d = 86164.1s normal second of long-term ö) E = - = 72.921150-10 s " rotational frequency constant of inertial mass each Earth's standard second d Ε.
9 ir ÜJE = ( — ) = 5,317494 10" s~ Feldkonstante der Erhaltung des Erdrotationsfeldes und9 ir ÜJ E = (-) = 5.317494 10 " s ~ field constant for maintaining the earth rotation field and
*E* E
Erhaltungskonstante allgemeiner Massenrotation trager MasseConservation constant of general mass rotation of inert mass
e Feldstarke des Erdrotationsfeldes'51 in der Richtung des kürzesten (radialen) Abstandes Ä zum Kraftzentrum der Erhaltung der allgemeinen Massenrotation trager Masse bezuglich einer kugelförmigen Normalerdoberflache gω (φ) = ωE 2 - (-REcosφ) z B für φ = 54, 08° des Umlaufkreises gω (54, 08°) = -0,019875 m/ s2 gωp - Horizontal komponente der meπdionalen Feldstarke des Erdrotationsfeldes am Standort der Waage in der Richtung des geographischen Langengrades zu den Erdpolen und des astronomischen Meridians zur raumfesten Weltachse gω P (φ) = ω - (-REcosφ)- siaφ z B für φ = 54, 08° des Umlaufkreises gω p (54,08°) = -0,0160957 m / s2 (Von der Mechanik als "Zentπpetal"beschleunιgung beschrieben ) g∞ F - Eigenbeschleunigung des Massenpunktes der tragen Masse der Korper, erhalt den stabilen Zustand der Rotation trager Masse durch eine gleichgroße Gegenbeschleunigung gegen die horizontale meridionale Feldstarke in horizontaler meπdionaler Richtung zum Erdaquator als mittlere Gleichgewichtsebene der taglichen Erdrotation und zum Himmelsaquator der taglichen scheinbaren Bewegung der Gestirne durch dene Field strength of the earth rotation field '51 in the direction of the shortest (radial) distance Ä to the center of force for maintaining the general mass rotation of inertial mass with respect to a spherical normal earth surface g ω (φ) = ω E 2 - (-R E cosφ) z B for φ = 54, 08 ° of the orbit g ω (54, 08 °) = -0.019875 m / s 2 g ωp - horizontal component of the meπdional field strength of the earth rotation field at the location of the balance in the direction of the longitude to the geopolitical and the astronomical meridian to the fixed world axis g ω P (φ) = ω - (-R E cosφ) - siaφ z B for φ = 54.08 ° of the orbit g ω p (54.08 °) = -0.0160957 m / s 2 ( Described by the mechanics as "centπpetal" acceleration) g ∞ F - self-acceleration of the mass point of the inertial mass of the body, maintains the stable state of rotation of the inertial mass by counter-acceleration of the same magnitude against the horizontal meridional field strength in the horizontal medial direction Earth equator as the middle level of equilibrium of the daily earth rotation and to the sky equator of the daily apparent movement of the stars through the
24-Stunden-Sterntageskreιs gω v (φ) =: a) E - (-R E C0S'P -(-smφ) z B für 9> = 54, 08°des Umlaufkreises gω F (54,08°) = +0,0160957 m / s2 (Von der Mechanik als -Zentπfugal"beschleunιgung beschπeben ) Figur 10 Anordnung zur physikalischen Trennung von träger Masse vermittels Kippung der Drehebene des Führungskörpers in die Horizontebene zwecks ausschließlicher Nutzung der Wirkung der Wechselwirkung von träger Masse und Erdrotationsfeld24-hour star day circles g ω v (φ) = : a) E - (- R E C0S 'P - (- sm φ) z B for 9> = 54.08 ° of the orbit g ω F (54.08 ° ) = +0.0160957 m / s 2 (described by the mechanics as a "center" acceleration) Figure 10 arrangement for physical separation of inertial mass by tilting the plane of rotation of the guide body in the horizontal plane for the sole use of the effect of the interaction of inertial mass and earth rotation field
LR Lagerrahmen für die äußeren Preßsitzlager und Führungslager D1 , D2LR bearing frame for the outer press fit bearings and guide bearings D1, D2
MBH Meßbehälter auf der Hebellagerseite der Hauptdrehachse für die Aufnahme der Stoffmenge beim ersten Meßgang des MeßverfahrensMBH measuring container on the lever bearing side of the main axis of rotation for the absorption of the amount of substance during the first measuring cycle of the measuring process
MBK Meßbehälter auf der Beschwerungskörperseite für die Aufnahme der Stoffmenge beim zweiten Meßgang des MeßverfahrensMBK measuring container on the side of the weighting body for the absorption of the amount of substance in the second measuring step of the measuring process
DKl elastischer oberer FührungskörperDKl elastic upper guide body
DK2 elastischer unterer Führungskörper b - Lagermittenabstand der inneren Preßsitzlager und inneren Führungslager D3 und D4DK2 elastic lower guide body b - bearing center distance of the inner press fit bearings and inner guide bearings D3 and D4
0 des Führungskörpers vertikaler oberer Präzessions- und Drehwinkel des vorderen beweglichen Lagers vertikaler unterer Präzessions- Drehwinkel des hinteren beweglichen Lagers: vertikaler Präzessionswinkel des Führungskörpers ε periodischer Öffnungswinkel der horizontalen Drehschwingung des Führungskörpers0 of the guide body vertical upper precession and rotation angle of the front movable bearing vertical lower precession rotation angle of the rear movable bearing: vertical precession angle of the guide body ε periodic opening angle of the horizontal torsional vibration of the guide body
Figur 11 - Regulierung der Längung der elastischen Lagerkörper und Konstanthaltung der Länge der Lagerkörper sowie Stabilhaltung der Hauptdrehachse mittels einer im Lagerrahmen angeordneten Ausgleichsvorrichtung für die Längung sowie einer Spannkraftsteuerung für die Erhaltung einer konstanten Zugspannung im DrehachsensystemFigure 11 - Regulation of the elongation of the elastic bearing body and keeping the length of the bearing body constant and keeping the main axis of rotation stable by means of a compensation device arranged in the bearing frame for the elongation and a tension force control for maintaining a constant tension in the rotating axis system
LR - LagerrahmenLR - storage frame
MBK - Meßbehälter für die Aufnahme der Stoffmenge beim ersten Meßgang des Meßverfahrens MBG - Meßbehälter für die Aufnahme der Stoffmenge beim zweiten Meßgang des Meßverfahrens ÜB - UnterbauMBK - measuring container for taking up the amount of substance in the first measuring step of the measuring process MBG - measuring container for taking up the amount of substance in the second measuring step of the measuring procedure ÜB - substructure
DKl, DK2 - oberer und unterer elastischer Führungskörper D1,D2 - oberes und unteres starres Führungslager BK - BeschwerungsköφerDKl, DK2 - upper and lower elastic guide body D1, D2 - upper and lower rigid guide bearing BK - weighting body
0' - vertikal Hauptdrehachse SG - Spannglied, Aufwickelrolle für den unteren elastischen Führungskörper, dient der0 '- vertical main axis of rotation SG - tendon, winding roller for the lower elastic guide body, serves the
Erhaltung und Regelung der Zugspannung, sowie als Höhenregler für das Drehniveau durch Vergrößern oder Verkleinern der im inneren Rahmenteil frei beweglichen Länge des unteren Führungskörpers Maintenance and control of the tension, as well as a height regulator for the turning level by increasing or reducing the length of the lower guide body that is freely movable in the inner frame part

Claims

Patentansprücheclaims
1. Anordnung zur Wägung von träger Masse und von schwerer Masse physikalischer Körper und chemischer Stoffe in äquivalenter Einheit einer Normalmasse, gekennzeichnet durch1. Arrangement for weighing inertial mass and heavy mass of physical bodies and chemical substances in an equivalent unit of a normal mass, characterized by
1.1 eine Anordnung zur technischen Nutzung des physikalischen Unterschiedes der verschiedenen Formen von ruhender Masse im Gravitationsfeld der Erde in Form von schwerer Masse, im Rotationsfeid der Erde in Form von träger Masse, und im Schwerefeld der Erde in Form von fallender Masse1.1 an arrangement for the technical use of the physical difference of the various forms of resting mass in the gravitational field of the earth in the form of heavy mass, in the rotational field of the earth in the form of inert mass, and in the gravitational field of the earth in the form of falling mass
1.2 eine technische Gestaltung der Anordnung gemäß ANSPRUCH 1.1 , vorzugsweise mittels eines starren Fuhrungskorpers und eines reibungsfreien Lagers, womit die physikalische Wirkung der uni- 0 verseilen neutralen Wechselwirkung der verschiedenen Formen der Masse für die Stabilhaltung der mechanischen Führungsbewegung einer wägbaren Portion einer Stoffmenge und für die Selbsterregung einer stationären Schwingungsbewegung des Führungskörpers technisch zu nutzen ist1.2 a technical design of the arrangement according to Claim 1.1, preferably by means of a rigid guide body and a friction-free bearing, whereby the physical effect of the unidirectional neutral interaction of the various forms of mass for the stability of the mechanical guiding movement of a weighable portion of a quantity of substance and for the Self-excitation of a stationary vibration movement of the guide body is to be used technically
1.3 ein Meßsystem für die gleichzeitige und koinzidente Messung der konstanten Zeitdauer und des konstanten Abstandes physikalisch scharf getrennt zu beobachtender diskreter Stellen des periodi- 5 sehen Beharrens der verschiedenen Formen von Masse im Zustand der Ruhe im einheitlichen Feld der verschiedenen neutralen Felder der Erde, und der davon unabhängigen festen Periodendauer und des festen Abstandes der periodischen Wendestellen der Drehrichtung der Führungsbewegung des Führungskörpers, erfindungsgemäß ist mittels einer technischen Anordnung nach Anspruch 1.2 zu erreichen, daß die periodischen Wendestellen der Drehbewegung des Führungskörpers der zu wägenden Stoffmenge und die periodischen Übergangstellen einer bestimmten Art von Masse in einer Stoffmenge in einen Zustand ihrer vollen Wirkung durch eine bestimmte Art von Ruhmasse in den Momenten des gleichzeitigen Beharrens physikalisch ununterscheidbar meßtechnisch umso genauer zusammenfallen, je kleiner die Reibung des Lagers, je besser der Wirkungsgrad der Nut- 5zung der Wirkung der neutralen Wechselwirkung mittels des Lagers, und je höher die Führungsgenauigkeit der Führungsbewegung mittels des Lagers ist.1.3 a measuring system for the simultaneous and coincident measurement of the constant time period and the constant distance physically sharply separated observable discrete locations of the periodic 5 see Persistence of the various forms of mass at rest in the uniform field of the earth's different neutral fields, and independent of this fixed period and the fixed distance of the periodic turning points of the direction of rotation of the guide movement of the guide body, according to the invention can be achieved by means of a technical arrangement according to claim 1.2 that the periodic turning points of the rotary movement of the guide body of the amount of material to be weighed and the periodic transition points of a certain type of Mass in a quantity of substance in a state of its full effect due to a certain type of rest mass in the moments of simultaneous persistence, the smaller the friction, the more physically indistinguishable the more coincide of the bearing, the better the efficiency of the use of the effect of the neutral interaction by means of the bearing, and the higher the guiding accuracy of the guiding movement by means of the bearing.
2. Anordnung nach ANSPRUCH 1 , dadurch gekennzeichnet, daß2. Arrangement according to Claim 1, characterized in that
2.1 die Teile der Anordnung zur Verminderung des Reibungsverlustes und zur Erhöhung der 0 Führungsgenauigkeit ohne Wälzlager und Gleitlager der Führungsbewegung der beweglichen Teile hergestellt sind, so daß keine Reibungsfläche die Bewegung hemmt, und kein Lagerspalt die Führungsbewegung stört, damit reduzieren sich die Lagerverluste auf Verluste durch innere Reibung und erhöht sich die Führungsgenauigkeit bis zum Nano- und Picometerbereich2.1 the parts of the assembly are made for reducing the friction loss and increasing the 0 guidance accuracy without roller bearings and plain bearings of the guide movement of the moveable parts, so that no friction surface inhibits movement, and no bearing gap interferes with the transfer movement so that the bearing losses are reduced to losses due to internal friction and increases the guiding accuracy down to the nano and picometer range
2.2 eine Vorrichtung zur meßtechnischen Nutzung der kleinen Größe der Wirkung der neutralen Wechselwirkung ein charakteristischer Bestandteil der Anordnung ist, in der Regel mittels mehrerer elastischer Drehkörper (DK1,DK2) des Führungskörpers hergestellt (FIGUR 3); damit wird erreicht, daß das kleine Drehmoment, das durch stetig wechselnde ungleiche Richtungen der konstanten Wirkung der neutralen Wechselwirkung der horizontalen Komponenten des Erdrotations- θfeldes auf die träge Masse einer Stoffmenge, des Erdgravitationsfeldes auf die schwere Masse der gleichen Stoffmenge, und des Erdschwerefeldes auf die Gewichtsmasse derselben Stoffmenge bei einer nahezu horizontalen Führungsbewegung der Stoffmenge physikalisch zur Wirkung kommt, technisch nicht nutzlos verloren geht, sondern abzüglich des Lagerverlustes durch innere Reibung und Dissipation sich physikalisch wirksam in der Anordnung in voller Größe erhält; da jede Feldstärke- 5 komponente auf eine andere Form von Masse in anderer Richtung und in anderer Größe wirkt, bleibt stets eine mittlere konstante kleine Wirkung übrig, (FUNKTIONSSCHEMA 1 ZU TABELLE 1 des Ausführungsbeispiels), die mit einer technisch stabil geführten horizontalen Führung der Stoffmenge eines zu wägenden Körpers in gleichzeitige periodische Stellen der Beharrung aller Materiestellen der Stoff menge mittels eines veriustarmen, führungsgenauen, und reibungsfreien Drehlagers erfindungsgemaß meßtechnisch ausgezeichnet nutzbar zu machen ist, beispielsweise, um auf dieser physikalischen Grundlage verschiedene Formen von Masse physikalisch zu trennen, und die Größen einer bestimmten Art von Masse durch eine Meßgröße ihrer Wirkung physikalisch zu erfahren; 2.2 a device for measuring use of the small magnitude of the effect of the neutral interaction is a characteristic component of the arrangement, usually produced by means of a plurality of elastic rotating bodies (DK1, DK2) of the guide body (FIGURE 3); This ensures that the small torque caused by the constantly changing unequal directions of the constant effect of the neutral interaction of the horizontal components of the earth's rotation field on the inert mass of a substance, the earth's gravitational field on the heavy mass of the same substance, and the earth's gravity field on Weight mass of the same amount of material with an almost horizontal guiding movement of the amount of material comes into effect physically, is not technically useless lost, but minus the loss of storage due to internal friction and dissipation remains physically effective in the arrangement in full size; since each field strength 5 component to another form of mass in the other direction and acts in a different size, always a mean constant small effect (FUNCTIONAL DIAGRAM 1 TO TABLE 1 of the embodiment) is left connected to a technically stable guided horizontal guide the mole a body to be weighed in simultaneous periodic positions of the persistence of all material points of the quantity of material by means of a low-loss, accurate, and frictionless pivot bearing according to the invention can be used with measurement technology, for example in order to physically separate different forms of mass on this physical basis, and the sizes to physically experience a certain type of mass through a measurand of its effect;
1 2.3 eine Stabilhaltung der Führungsbewegung der Meßbehälter für die Aufnahme der zu wägenden Stoffmenge regelmäßig mittels einer Kombination von durch starke Schließkräfte in jeder Stelle fest verbundener, dauernd stabil zusammengehaltener beweglicher starrer Teile und unbeweglicher starrer Teile sowie elastischer beweglicher Teile mittels eines reinen Festkörperlager technisch erzielt wird und hergestellt ist; zur Erzielung hoher Stabilität sind der bewegliche starre Teil, der Führungskörper, und der unbewegliche starre Teil, der Rahmenkörper, als Feinmaschinenbauteile aus druck- und biegefestem metallischem Werkstoff von hoher Dauerfestigkeit hergestellt, beispielsweise der Rahmen aus Halbzeug aus einer AlMg-Legierung, und das Trägeφrofil des Führungs- köφers aus Strangpreßprofil aus Hartmessing sowie aus Hohlprofil aus Aluminium; (FIGUR 5)1 2.3 a stable keeping of the guiding movement of the measuring container for the absorption of the quantity of material to be weighed is achieved technically by means of a combination of movable rigid parts, permanently stably held together by strong closing forces, permanently rigidly held together and immobile rigid parts as well as elastic moving parts by means of a pure solid body bearing and is made; In order to achieve high stability, the movable rigid part, the guide body, and the immovable rigid part, the frame body, are manufactured as fine machine components from pressure and bending-resistant metallic material of high fatigue strength, for example the frame made of semi-finished products made of an AlMg alloy, and the support profile the guide body made of extruded profile made of hard brass and of hollow profile made of aluminum; (FIGURE 5)
102.4 eine Selbsterregung einer periodischen Führungsbewegung der Meßbehälter in nahezu horizontaler Ebene des Überganges verschiedener Formen von Masse einer Stoffmenge in horizontal gegenüberliegende Stellen der Beharrung im Zustand der Ruhe in der Querrichtung eines auf ganzer Länge in jeder Stelle beweglichen elastischen Verbindungsteiles der starren beweglichen Teile des Führungsköφers und der starren unbeweglichen Teile des Rahmenköφers technisch mittels synthe-102.4 a self-excitation of a periodic guiding movement of the measuring container in an almost horizontal plane of the transition of various forms of mass of a quantity of substance into horizontally opposite points of persistence in the state of rest in the transverse direction of an elastic connecting part of the rigid moving parts of the guiding body which can be moved in every position over its entire length and the rigid, immovable parts of the frame body technically by means of synthetic
15 tisch hergestellter Kunststoffköφer erzielt wird; erfindungsgemäß ist damit eine fest im Raum stehende reibungsfreie Hauptdrehachse 0 'des Führungsköφers (FIGUR 2, FIGUR 3) herzustellen, die außer in Preßsitzen im Rahmen keine körpeήiche Berührung mit den beweglichen Teilen und den unbeweglichen Teilen hat, damit ist ein hoher Nutzungsgrad der Wirkung der neutralen Wechselwirkung quer zur neutralen Faser der elastischen Festköφer und rechtwinklig zur damit hergestellten reibungsfreien zentralen Hauptdrehachse 0' inmitten des Systems der elastischen Festköφer technisch herzustellen, und wird eine Führungsgenauigkeit für die charakteristischen kleinen Drehwinkel der Selbsterhaltung der Führungsbewegung von weit weniger als 0,2° ~ 0,003 [rad] von einer Abweichung h von der horizontalen Führungsbewegung beim einem mittleren konstanten Abstand r ~ 150 [mm] der 1 5 table-made plastic body is achieved; According to the invention, a friction-free main axis of rotation 0 'of the guide body (FIGURE 2, FIGURE 3) which is fixed in space is to be produced, which, except in press fits in the frame, has no physical contact with the moving parts and the immovable parts, so that the effect of the to produce neutral interaction transversely to the neutral fiber of the elastic solid body and at right angles to the friction-free central main axis of rotation 0 ′ produced in the middle of the system of the elastic solid body, and becomes a guiding accuracy for the characteristic small rotation angle of self-preservation of the guiding movement of far less than 0.2 ° 0.003 [rad] from a deviation h from the horizontal guide movement at a mean constant distance r ~ 150 [mm] of
25 Erhaltung des horizontalen Führungsniveaus und des Wägebereiches einer Stoffmenge eines Körpers von weniger als 300 [nm] Nanometer erreicht, was das technische charakteristische Kennzeichen eines Hochgenauigkeitslagers ist; die Abweichung h von einer idealen geradlinigen Führbewegung ist in Abhängigkeit eines vollen Öffnungswinkels ε zwischen deren Wendestellen dabei durch folgende Beziehungen zu beschreiben25 Maintenance of the horizontal guidance level and the weighing range of a substance quantity of a body of less than 300 [nm] nanometers is achieved, which is the technical characteristic feature of a high-precision bearing; The deviation h from an ideal straight-line guiding movement is to be described as a function of a full opening angle ε between their turning points by the following relationships
30 ε ε 1 h = r sin—tαn- näherυngsweise Λ s-r ε2 30 ε ε 1 h = r sin — tαn- approximately Λ sr ε 2
2.5 die elastischen Festköφer, welche die zentrale Hauptdrehachse erhalten, aus synthetischem Kunststoff mit langen Molekülketten in der Längsrichtung hergestellt sind, statt aus Metall oder Quarz, dazu2.5 the elastic solid bodies, which receive the central main axis of rotation, are made of synthetic plastic with long molecular chains in the longitudinal direction, instead of metal or quartz
35 wird ausgesuchtes, speziell bearbeitetes Halbzeug aus hochpolymerem Kunststoff mit langen Molekülketten in der Festköφerstruktur, wie Polyamidfaser, Aramidfaser, oder Polyethylenfaser, verwendet, womit lange Festköφer von bis einem halben Meter oder mehr von hoher Längsreißfestigkeit und kleiner Querelastizität herzustellen sind; (FIGUR 3, FIGUR 4)35 selected, specially processed semi-finished product made of high polymer plastic with long molecular chains in the solid structure, such as polyamide fiber, aramid fiber, or polyethylene fiber, is used, with which long solid bodies of up to half a meter or more can be produced with high longitudinal tensile strength and low transverse elasticity; (FIGURE 3, FIGURE 4)
2.6 Preßsitzlager die elastischen Zapfen der elastischen Festköφer aufnehmen, wobei zur Unter- 0 drückung des Lagerspiels ein hoch verstärkter Preßdruck vermittels einerstarken Hebelwirkung der2.6 Preßsitzlager receive the resilient pins of the resilient solid body, wherein in order to lower the bearing play 0 suppression, a high pressing pressure increased by means of a strong leverage of
Gewichtskraft und einer starken Kompensationskraft der elastischen Festkörper technisch zur Wirkung gebracht wird; zu diesem Zweck ist im Führungsköφer ein Hebellager vorhanden, und der Führungsköφer wird mit asymmetrischer Masseverteilung hergestellt; zur Erhaltung einer . hohen Führungsgenauigkeit sind die Preßsitzflächen aus hochhartem Werkstoff, wie gehärteter Stahl oder Keramik, und Hebellager aus hartelastischem Material, wie Stahl und AramidWeight force and a strong compensation force of the elastic solid body is brought into effect technically; For this purpose, a lever bearing is present in the guide body, and the guide body is manufactured with an asymmetrical mass distribution; to maintain a. The press-fit surfaces made of high-hard material, such as hardened steel or ceramic, and lever bearings made of hard-elastic material, such as steel and aramid, are extremely precise
2.8 eine Kompensationsvorichtung zur Längenkompensation zwecks Ausgleich der irreversiblen Dehnung des weichen Werkstoffes nach ANSPRUCH 2.5 in den Lagerrahmen eingebaut ist; diese ist einfachstenfalls als Aufwickeirolle hergestellt, worauf die gelängte Faser um die Dehnungslänge aufzuwickeln ist, damit wird erreicht, daß der Kegelwinkel der Drehebene des Führungsköφers, welcher im Gegensatz zum Schwerependel genau lotrecht nur in der Hauptsymmetrieebene hängt - FIGUR 1, FIGUR 4 -, erfindungsgemäß in gleichbleibender Lage gegen die Hauptdrehachse 0' zu erhalten ist;2.8 a compensation device for length compensation in order to compensate for the irreversible expansion of the soft material according to Claim 2.5 is installed in the bearing frame; In the simplest case, this is produced as a take-up roll, whereupon the elongated fiber has to be wound up by the stretching length, so that the cone angle of the plane of rotation of the guide body, which, in contrast to the pendulum of gravity, hangs only perpendicularly in the main plane of symmetry - FIGURE 1, FIGURE 4 - according to the invention can be obtained in a constant position against the main axis of rotation 0 ' ;
2.9 die Kompensationsvorichtung nach ANSPRUCH 2.8 fe er als Stellglied für die Erhaltung einer kon- 1 stanten Größe der Führungskraft des Führungsköφers in der Längsrichtung der elastischen Festkörper durch eine feste Größe der Zugspannung dient, was durch Auf- oder Abwickeln des elastischen Festköφers zu steuern, und damit einzustellen ist;2.9 the compensation device according to CLAIM 2.8, as an actuator for the maintenance of a 1 constant size of the guide force of the guide body in the longitudinal direction of the elastic solid body by a fixed size of the tensile stress is used, which can be controlled by winding or unwinding the elastic solid body, and thus adjusted;
2.10 eine starke Führungskraft des Führungsköφers in der Längsrichtung der elastischen Festkörpervermittels einer künstlich hergestellten asymmetrischen Verteilung des Gewichtes der Bauteile des Führungsköφers erhalten bleibt; dazu ist auf dem Trägeφrofil ein Beschwerungsköφer montiert, der zwischen 80...98% des Gesamtgewichtes des Führungsköφers besitzt; (FIGUR 5)2.10 a strong leader of the guide body is maintained in the longitudinal direction of the elastic solid body by means of an artificially produced asymmetrical distribution of the weight of the components of the guide body; for this purpose, a weighting body is mounted on the support profile, which has between 80 ... 98% of the total weight of the guide body; (FIGURE 5)
2.11 eine waagerechte Anordnung des Rahmens auf einem festen Unterbau eine Funktionsweise und eine Wirkungsweise erhält, die technisch gekennzeichnet ist durch horizontale Hauptdrehachse2.11 a horizontal arrangement of the frame on a fixed substructure receives a function and an action that is technically characterized by the horizontal main axis of rotation
10 des Führungskörpers, horizontale Führungsbewegung eines oberen Meßbehälters und eines unteren Meßbehälters rechtwinklig zur horizontalen Hauptdrehachse, und lotrechte Symmetrieachse, die mit- hilfe dieser Anordnung stabil erhalten bleibende stationäre Schwingung des Führungsköφers und der Meßbehälter bleibt ohne zusätzliche künstliche Energiezufuhr durch die zur technischen Nutzung gebrachte konstante Wirkung der physikalischen universellen neutralen Wechselwirkung der verschie-1 0 of the guide body, horizontal guide movement of an upper measuring container and a lower measuring container at right angles to the main horizontal axis of rotation, and perpendicular axis of symmetry, the stationary oscillation of the guide body and the measuring container, which remains stable with the aid of this arrangement, remains without additional artificial energy supply due to the technical use constant effect of the physical universal neutral interaction of the different
15 denen Formen von ruhender Masse im Erdgravitationsfeld in Form von schwerer Masse, im Erdrotationsfeld in Form von träger Masse, und im Erdschwerefeld in Form von Gewichtsmasse durch die dadurch erregte Eigenschwingung des Führungsköφers und des Systems der die Hauptdrehachse bildenden elastischen Drehköφer selbsttätig erhalten; - horizontale Hauptdrehachse und horizontale Führungsbewegung bei lotrechter Symmetrieachse der Führungsschwingung sind die kennzeichnenden technischen Merkmal einer Vertikaltorsionswaage oder Vertikalwaage - Figur 1 ; diese Ausführung vorstehend beschriebener Anordnung ist die technische Vorzugslösung für die Herstellung eines Gerätesystems zur Unterscheidung von träger Masse und schwerer Masse und zur Trennung dieser Arten von Masse von der Gewichtsmasse, sowie zur Messung der Größe der trägen Masse und Größe der15 which automatically receive forms of static mass in the earth's gravitational field in the form of heavy mass, in the earth's rotation field in the form of inert mass, and in the earth's gravitational field in the form of weight mass due to the excited natural vibration of the guide body and the system of the elastic rotary body forming the main axis of rotation; - Horizontal main axis of rotation and horizontal guide movement with perpendicular axis of symmetry of the guide vibration are the characteristic technical feature of a vertical torsion balance or vertical balance - Figure 1; this embodiment of the arrangement described above is the technical preferred solution for the production of a device system for distinguishing inert mass and heavy mass and for separating these types of mass from the weight mass, as well as for measuring the size of the inert mass and size of the
25 schweren Masse einer bestimmten Menge eines chemischen Stoffes und physikalischen Köφers;25 heavy mass of a certain amount of a chemical substance and physical body;
2.12 eine vertikale Anordnung des Rahmens auf einem festen Unterbau eine Funktionsweise und eine Wirkungsweise erhält, die technisch gekennzeichnet ist durch vertikale Hauptdrehachse des Führungsköφers, horizontale Führungsbewegung eines vorderen Meßbehälters und eines hinteren Meßbehälters rechtwinklig zur vertikalen Hauptdrehachse, und horizontale Symmetrieachse, die mit-2.12 a vertical arrangement of the frame on a fixed substructure receives a function and an action which is technically characterized by the vertical main axis of rotation of the guide body, horizontal guide movement of a front measuring container and a rear measuring container perpendicular to the vertical main axis of rotation, and horizontal axis of symmetry, which
30 hitfe dieser Anordnung erhaltene stationäre Schwingung des Führungsköφers und der Meßbehälter bleibt ohne zusätzliche künstliche Energiezufuhr durch die zur technischen Nutzung gebrachte Wirkung der neutralen Wechselwirkung der verschiedenen Formen von ruhender Masse durch schwere Masse im Erdgravitationsfeld, durch träge Masse im Erdrotationsfeld, und durch Gewichtsmasse im 30 hitfe received this arrangement stationary vibration of the guide body and the measuring container remains without additional artificial energy supply due to the technical use of the neutral interaction of the various forms of resting mass by heavy mass in the earth's gravitational field, by inert mass in the earth's rotation field, and by weight mass in
0 _ Erdschwerefeld selbsttätig erhalten, diese Anordnung funktioniert wegen der im Unterschied zur Vertikal- torsionswaage fehlenden Fesselung an die Lotrichtung und der leichten freien Beweglichkeit in der Horizontebene technisch wie eine stetig arbeitende Feldkraftmaschine; - vertikale Hauptdrehachse bei horizontaler Führungsbewegung und horizontaler Symmetrieachse der Führungsschwingungs sind die kennzeichnenden technischen Merkmale einer asymmetrischen Horizontaltorsionswaage oder 0 _ Earth gravity field maintained automatically, this arrangement works technically like a constantly working field machine because of the lack of bond to the vertical direction in contrast to the vertical torsion balance and the easy free mobility in the horizontal plane; - Vertical main axis of rotation with horizontal guide movement and horizontal axis of symmetry of the guide vibration are the characteristic technical features of an asymmetrical horizontal torsion balance or
40 Einarmigen Torsionswaage; diese Ausführung vorstehend beschriebener Anordnung ist die technische Vorzugslösung für die Herstellung eines Feldstärkemeßinstrumentes für die Messung der räumlichen Variationen und der zeitlichen Schwankungen der Feldstärke der Rotationsfeldes der Erde.40 one arm torsion balance; this embodiment of the arrangement described above is the technical preferred solution for the production of a field strength measuring instrument for measuring the spatial variations and the temporal fluctuations in the field strength of the earth's rotational field.
3. Anordnung nach ANSPRUCH 1 und ANSPRUCH 2, dadurch gekennzeichnet, daß 453.1 die Anordnung ein Gerätesystem zur Messung der Größe der trägen Masse und Größe der schweren Masse einer bestimmten Menge eines chemischen Stoffes und physikalischen Köφers ist, und zwei technische Hauptbestandteilen hat,3. Arrangement according to Claim 1 and Claim 2, characterized in that 45 3.1 the arrangement is a device system for measuring the size of the inert mass and size of the heavy mass of a certain amount of a chemical substance and physical body, and has two main technical components,
3.2 eine Vertikaltorsionswaage nach ANSPRUCH 2.8, und3.2 a vertical torsion balance according to Claim 2.8, and
3.3 ein Meßsystem , dieses hat charakteristischerweise folgende Bestandteile3.3 a measuring system, which typically has the following components
3.4 ein Zeitmeßsystem für die Messung der Zeitdauer des Überganges des Führungsköφers und der Meßbehälter mit der darin eingefüllten Stoffmenge in gegenüberliegende Stellen der Beharrung im Zustand der Ruhe links und rechts der lotrechten Hauptsymmetrieachse (FIGUR 1), dabei ist 3.4 is a time measuring system for measuring the duration of the transition of the guide body and the measuring container with the amount of substance filled therein in opposite positions of persistence in the state of rest left and right of the perpendicular main axis of symmetry (FIGURE 1)
1 3.5 das Zeitmeßsystem beispielsweise als elektronisches Kurzzeitmeßsystem mit quarzuhrgesteuerter digitaler Zeitanzeige in Verbindung mit einem Lasersignalsystem hergestellt, womit die Schwingungsbewegung des Führungsköφers zu vergrößern ist; damit ist in wenigen Minuten die konstante Perioden- dauer der Eigenschwingung eines unbelasteten Führungsköφers, und eines mit einer Stoffprobe belasteten Führungsköφers mit einer Toleranz im Bereich Nanosekunde zu messen, mit dieser Genauigkeit sind die Übergangsdauer To des unbelasteten Führungsköφers, die Übergangsdauer Tτ des mit einer Stoffmenge im oberen Meßbehälter über der Hauptdrehachse belasteten Führungsköφers, und die Übergangsdauer Tr des mit der gleichen Stoffmenge im unteren Meßbehälter unter der Hauptdrehachse belasteten Führungsköφers dadurch bekannt; (FIGUR 1; FIGUR 4)1 3.5 the time measurement system, for example, as an electronic short-time measurement system with a quartz clock-controlled digital time display in conjunction with a laser signal system, which increases the vibratory movement of the guide body; This means that in a few minutes the constant period of the natural oscillation of an unloaded guide body and a guide body loaded with a fabric sample with a tolerance in the nanosecond range can be measured, with this accuracy the transition time T o of the unloaded guide body, the transition time T τ des with a quantity of substance in the upper measuring container above the main axis of rotation, and the transition period T r of the element with the same quantity of substance in the lower measuring container below the main axis of rotation is thereby known; (FIGURE 1; FIGURE 4)
103.6 ein Längenmeßsystem für die Messung des Abstandes eines zentralen Wirkungspunktes der gesamten Stoffmenge, beispielsweise des Volumenmittelpunktes (homogene Stoffe), oder des Schwerpunktes des Stoffgewichtes von der festen Ruhestelle des stetig schwingenden Führungsköφers in der Hauptdrehachse 0'; dabei ist ein manuelles mechanisches Längenmeßsystems statt eines elektronischen halbautomatischen Längenmeßsystems mittels Strichmarken in bekannter Weise durch 10 3.6 a length measuring system for measuring the distance of a central point of action of the total amount of substance, for example the center of volume (homogeneous substances), or the center of gravity of the weight of the substance from the fixed point of rest of the continuously vibrating guide body in the main axis of rotation 0 ' ; a manual mechanical length measuring system instead of an electronic semi-automatic length measuring system by means of line marks in a known manner
15 Markierung der Wirkungspunkte wirtschaftlich herzustellen, es bietet für eine Reihe von Anwendungen ausreichende Toleranz bis zum Mikrometerbereich; mit dieser Genauigkeit ist der Abstand rτ eines oberen Wirkungspunktes einer Meßprobe über dem tieferen festen Ruhepunkt 0' der Hauptdrehachse, (FIGUR 2) und der Abstand rs eines unteren Wirkungspunktes derselben Meßprobe unter dem höheren festen Ruhepunkt 0' der Hauptdrehachse dadurch bekannt; (FIGUR 1; FIGUR 4) 3.7 ein Signalsystem, ein Verstärkersystem der Signalströme, und ein Anzeigesystem der Meßgrößen sind weitere Bestandteile, die in an sich bekannter Weise herzustellen sind, diese Teile des Meßsystems lösen hauptsächlich die erfindungsgemäße technische Aufgabe, die Auflösung der Meßgrößen der Bewegung des unbelasteten und des belasteten Führungsköφers zu ver-15 Marking the points of action economically, it offers sufficient tolerance down to the micrometer range for a number of applications; with this accuracy the distance r τ of an upper point of action of a test sample above the lower fixed rest point 0 'of the main axis of rotation, (FIGURE 2) and the distance r s of a lower point of action of the same test sample below the higher fixed point of rest 0 ' of the main axis of rotation is thereby known; (FIGURE 1; FIGURE 4) 3.7 a signal system, an amplifier system for the signal currents, and a display system for the measured variables are further components which can be produced in a manner known per se; these parts of the measuring system mainly solve the technical problem according to the invention, the resolution of the measured variables Movement of the unloaded and the loaded guide body
25 bessern, so daß trotz der Kleinheit des Unterschiedes der Meßgrößen ein sicheres Meßresultat herauskommt; da der diskrete räumliche Abstand gleichzeitiger Stellen der Beharrung aller Materieteilchen einer Stoffprobe eines Probeköφers in einem der Meßbehälter im Zustand der Ruhe, und der koinzident gemessene größte Abstand der Wendestellen des Richtungssinnes der Horizontalschwingung des Führungskörpers in aller Regel im Bereich Mikrometer liegt, muß man, um auf die25 improve, so that despite the smallness of the difference in the measured variables, a reliable measurement result is obtained; since the discrete spatial distance of the simultaneous location of the persistence of all material particles of a sample of a test specimen in one of the measuring containers in the state of rest, and the coincidentally measured greatest distance between the turning points of the direction of the horizontal vibration of the guide body is generally in the range of micrometers, one has to, um on the
30 Vergrößerung im Bereich Millimeter oder Zentimeter im Ablesebereich zu kommen, und so die Auflösung der Längenmessung des diskreten Abstandes zu verbessern, und die Meßgenauigkeit dadurch auch der Bogenweite, des Drehwinkels, der Zeitgröße der Übergangsdauer, usw. zu erhöhen, eine wenigstens 50-fache bis 100-fache Vergrößerung der Schwingungsgrößen des Fuhrungskorpers durch 30 magnification in the range of millimeters or centimeters in the reading area, and thus to improve the resolution of the length measurement of the discrete distance, and thereby to increase the measurement accuracy of the arc width, the angle of rotation, the time size of the transition period, etc., at least 50 times up to 100 times magnification of the vibration quantities of the guide body
„_ die Anzeigegrößen der Schwingungsgrößen erreichen; das ist erfindungsgemaß mittels des Signal-"_ Reach the display sizes of the vibration quantities; this is according to the invention by means of the signal
3535
Systems technisch zu schaffen, beispielsweise mittels eines in den Führungsköφer eingebauten Laserstrahlers - FIGUR 5 - , der als Signalgeber dient, indem er die Schwingungen der Materiestellen in Lichtschwingungen umwandelt, die bequemer zu beobachten und leichter zu vergrößern sind; mit einem Signalempfänger in Gestalt eines Fototransistors in 10 m Abstand auf einer Meßwand sind 40 Vergrößerungen der räumlichen Auflösung um den Faktor 100 zu realisieren (FIGUR 7); mit einem dem Signalempfänger nachgeschalteten elektronischen Verstärker ist über den Weg der Umwandlung mechanischer Schwingung in Laserschwingung, und von Laserlichtim puls in elektrischen Impuls und Zeitmeßimpuls, letztlich zu vorgenannter Genauigkeit des Zeitmeßsystems nach ANSPRUCH 3.5 im Nanosekundenbereich zu kommen; (VERFAHRENSBEISPIEL TABELLE 1 bis TABELLE 4 ).To create systems technically, for example by means of a laser emitter built into the guide body - FIGURE 5 - which serves as a signal generator by converting the vibrations of the material points into light vibrations which are easier to observe and easier to enlarge; With a signal receiver in the form of a phototransistor at a distance of 10 m on a measuring wall, 40 increases in spatial resolution by a factor of 100 can be realized (FIGURE 7); with an electronic amplifier connected downstream of the signal receiver, the way of converting mechanical oscillation into laser oscillation, and from laser light pulse into electrical impulse and timing pulse, ultimately leads to the aforementioned accuracy of the timing system according to ANSPRUCH 3.5 in the nanosecond range; (METHOD EXAMPLE TABLE 1 TO TABLE 4).
4545
4. Anordnung nach ANSPRUCH 1 , ANSPRUCH 2, und ANSPRUCH 3, dadurch gekennzeichnet, daß4. Arrangement according to claim 1, claim 2, and claim 3, characterized in that
4.1 der Rahmenköφer (3, Figur 6) der Vertikaltorsionswaage aus einem geschlossenen Metallprofil aus Aluminium ca. 70 cm lang und ca. 45 cm breit hergestellt ist4.1 the frame body (3, FIG. 6) of the vertical torsion balance is made from a closed metal profile made of aluminum and is approximately 70 cm long and approximately 45 cm wide
4.2 der Führungskörper (13, Figur 6) der Vertikaltorsionswaage aus einem zweigeteilten geradlinigen Metallträger (Figur 5) hergestellt ist, unterhalb der elastischen Drehköφer (11, Figur 6 ) ist untere Meßbehälter (9) auf den Träger montiert, der obere Meßbehälter (9, Figur 6 ) befindet ist am entgegengesetzten Ende des Trägers angeordnet, wo im Hohlraum des Trägers der Laserstrahler (14, Figur 6 ) angeordnet ist4.2 the guide body (13, FIG. 6) of the vertical torsion balance is made from a two-part rectilinear metal carrier (FIG. 5), below the elastic rotating body (11, FIG. 6), the lower measuring container (9) is mounted on the carrier, the upper measuring container (9, 6) is arranged at the opposite end of the carrier, where the laser emitter (14, FIG. 6) is located in the cavity of the carrier. is arranged
4.3 das hebellagergeführte Profilstück (PST1, Figur 5) des Trägers des Führungskörpers der Vertikaltorsionswaage aus einem hartgezogenen Vollmetallstück aus Messing ca.20 cm lang und 8 mm Durchmesser hergestellt ist4.3 the lever bearing-guided profile piece (PST1, FIG. 5) of the carrier of the guide body of the vertical torsion balance is made from a hard-drawn solid metal piece made of brass approx. 20 cm long and 8 mm in diameter
4.4 die Preßsitzstücke zweigeteilt hergestellt sind aus einem oberen Sitzlager (OL, Figur 5) und aus einem unteren Sitzlagers (UL, Figur 5), sie bestehen aus gehärtetem Stahl, und sind fest mit dem4.4 the press seat pieces are made in two parts from an upper seat bearing (OL, Figure 5) and a lower seat bearing (UL, Figure 5), they are made of hardened steel, and are fixed to the
Träger mit einer Aramid-Sonderbefestigung verbundenCarrier connected with a special aramid fastening
4.5 das Hebellager mittels der Preßsitzlagerstücke, und mittels in Längsrichtung des Trägers in nebeneinander angeordneten Stellen 0" und 0'" (Figur 2) durch den Träger durchgebohrte Bohr- kanäle hergestellt ist, die Bohrkanäle nehmen die gegenüber angeordneten elastischen Faserköφer (DK1 in o ", DK2 in θ"', Figur 2) auf; die elastischen Drehköφer sind dadurch in entgegengesetzte Richtungen durchgezogen, und sitzen im Betriebszustand mit ihren verdickten Schlußzapfen in den gegenüberliegenden Sitzlagerstücken mit hohem Preßdruck fest,4.5 the lever bearing is produced by means of the press fit bearing pieces and by means of drill channels drilled through the carrier in the longitudinal direction of the carrier in positions 0 " and 0 '" (FIG. 2) arranged next to one another, the drill channels take the elastic fiber bodies arranged opposite one another (DK1 in o " , DK2 in θ "', Figure 2) on; the elastic rotary bodies are thereby pulled through in opposite directions and, in the operating state, sit firmly with their thickened end journals in the opposite seat bearing pieces with high pressure,
4.6 die asymmetrische Massenverteilung des Führungsköφers mittels eines Beschwerungskörper (10, Figur 6) hergestellt ist, beispielsweise mittels aus einer zentrisch durchbohrten Bleikugel (BK, Figur4.6 the asymmetrical mass distribution of the guide body is produced by means of a weighting body (10, FIG. 6), for example by means of a lead ball (BK, FIG
5), in die Bohrkanal von 8 mm Durchmesser gebohrt ist, so daß sie damit wie ein Laufgewicht auf dem hebellagergeführten Trägeφrofil anzuordnen ist, damit wird erfindungsgemaß technisch die Einstellung der Längskräfte in den elastischen Festköφern, somit die Stabilhaltung der Hauptdrehachse, gesteuert, und physikalisch wird damit das Eigenträgheitsmoment J des Führungsköφers festgelegt, indem der Beschwerungsköφer mit einer Gewichtsmasse von in der Regel 80% ..98% des Gesamtgewichtes des Führungsköφers hergestellt ist; zur Feststeilung diesen zwei festschraubbare Ringfeststeller (DR1 und DR2, Figur 5), zwischen denen nach der Justage festsitzt5), is drilled in the drill channel of 8 mm diameter, so that it can be arranged like a barrel weight on the lever bearing-guided support profile, so that according to the invention the adjustment of the longitudinal forces in the elastic solid bodies, thus the stability of the main axis of rotation, is controlled, and physically the moment of inertia J of the guide body is thus determined by the weighting body being manufactured with a weight of generally 80% ..98% of the total weight of the guide body; to fix these two screwed ring locks (DR1 and DR2, Figure 5), between which stuck after adjustment
4.7 der Signalgeber (14, Figur 6) des Signalsystems ist durch Ausbau zu einem elektronisch bestückten Führungsköφer darauf anzuordnen, vorzugsweise so, daß der Lichtstrahl (LS, Figur 5) in geradliniger Verlängerung der Trägerachse austritt;4.7 the signal transmitter (14, FIG. 6) of the signal system is to be arranged on it by expansion to an electronically equipped guide body, preferably in such a way that the light beam (LS, FIG. 5) emerges in a straight line extension of the carrier axis;
4.8 das Meßbehältersystem mit etwa mittig durch das Hebellager getrennt angeordneten Meßbe- hältem (MBS und MBT, Figur 5) hergestellt ist; damit wird durch das unter Anspruch 5 näher gekennzeichnete technische Verfahren der Vertauschung der gesamten Stoffmenge des zu wägenden Kör- pers erfindungsgemäß erreicht, daß die mittlere konstante Wirkung der neutralen Wechselwirkung der verschiedenen Formen von Ruhemasse der Stoffmenge und der verschiedenen Komponenten der neutralen Feldstärken der unabhängigen neutralen Felder der Erde auf die Stoffmenge durch ein technisch sicher reproduzierbares Verfahren auf eine neue Größe künstlich einzustellen ist, die wiederum unabhängig von der Schwerkraftwirkung ist, genauso wie die, die zuvor durch die neutrale4.8 the measuring container system is made with measuring containers (MBS and MBT, FIG. 5) which are arranged approximately centrally in the lever bearing; Thus, according to the invention, the technical method of exchanging the total amount of substance of the body to be weighed, characterized in more detail under claim 5, achieves the mean constant effect of the neutral interaction of the different forms of rest mass of the amount of substance and the different components of the neutral field strengths of the independent neutral Fields of the earth on the amount of substance must be artificially adjusted to a new size by a technically safe, reproducible process, which in turn is independent of the effect of gravity, just like those previously caused by the neutral one
Wechselwirkung zur Wirkung gebracht worden ist, damit wird technisch erreicht, daß physikalisch prinzipiell unabhängige Messungen der konstanten Wirkung der neutralen Wechselwirkung unter meßtechnisch sonst identischen Bedingungen, das heißt, mit der derselben Waage, mit derselben Stoffmenge, unter denselben Umgebungsbedingungen, durchzuführen sind; eine vorzugsweise tech- nische Ausführung ist eine justierbare Befestigung, beispielsweise ist der Träger des Führungsköφers aus zwei Trägerprofilen hergestellt (PST2 und PST1 , Figur 5) wovon eines als Verlängerung des hebellagergeführten Trägeφrofils ausgebildet, hergestellt aus Hohlprofil ca. 15 cm lang und 1 cm breit, dieses trägt einen Meßbehälter (MBT, Figur 5), so daß dieser zusammen damit in der Längsrichtung auf dem hebelgeführten Trägeφrofil zu verschieben ist; mittels Stellschrauben (S1 und S2, Figur 5) und Haltemuttem (M1 und M2, Figur 5) erfolgt die Feststellung in der einjustierten Endlage auf dem hebelgeführten TrägeφrofilInteraction has been brought into effect, so that it is technically achieved that physically, in principle, independent measurements of the constant effect of the neutral interaction are to be carried out under otherwise identical measuring conditions, that is, with the same balance, with the same amount of substance, under the same environmental conditions; A preferably technical design is an adjustable fastening, for example the carrier of the guide body is made from two carrier profiles (PST2 and PST1, FIG. 5), one of which is designed as an extension of the lever-guided carrier profile, made from a hollow profile about 15 cm long and 1 cm wide , this carries a measuring container (MBT, Figure 5), so that it can be moved together with it in the longitudinal direction on the lever-guided support profile; by means of adjusting screws (S1 and S2, Figure 5) and retaining nuts (M1 and M2, Figure 5), the adjustment is made in the adjusted end position on the lever-guided support profile
4.9 der Meßbehälter für die Erhaltung der Links- und Rechtsschwingung einer Stoffmenge eines Köφers im Oberen Führbereich (Funktionsschema 1 oder 2 zum Verfahrensbeispiel 1 oder 2) oberhalb der Hauptdrehachse des fertigen Führungsköφers der Vertikalwaage (8, Figur 6), und der Meßbehälter für die Erhaltung der Links- und Rechtsschwingung derselben Stoffmenge des gleichen Köφers (Funktionsschema 1 oder 2 zum Verfahrensbeispiel 1 oder 2) im unteren Führbereich unterhalb der Hauptdrehachse (9, Figur 6) jeder für sich mit einer glattgeschliffenen Innenfläche und Aufstellfläche als ein 1 Festniveau der Längenmessung für die Abstandsmessungen nach ANSPRUCH 3.6 versehen ist; die Meßbehälter bestehen in der Regel aus nichtmagnetischem Werkstoff, wie Aluminium, oder von Glas4.9 the measuring container for the maintenance of the left and right vibration of a quantity of a body in the upper guide area (functional diagram 1 or 2 for process example 1 or 2) above the main axis of rotation of the finished guide body of the vertical balance (8, Figure 6), and the measuring container for the maintenance the left and right vibration of the same amount of material of the same body (functional diagram 1 or 2 for process example 1 or 2) in the lower guide area below the main axis of rotation (9, Figure 6) each with a smooth inner surface and footprint as one 1 fixed level of the length measurement for the distance measurements according to CLAIM 3.6 is provided; the measuring containers are usually made of non-magnetic material, such as aluminum, or of glass
4.10 der Signalgeber vorzugsweise aus einem Lasergerät besteht, wobei der Laserkopf (LK, Figur 5) mit einer in der Regel im Sichtbereich oder Infrarotbereich strahlenden Laserdiode und die Laserelektronik (LE, Figur 5) im abschraubbaren Profilteil gemeinsam untergebracht sind; das hat den Vor-4.10 the signal transmitter preferably consists of a laser device, the laser head (LK, FIG. 5) being housed together with a laser diode which generally shines in the visible or infrared range and the laser electronics (LE, FIG. 5) in the unscrewable profile part; that has the advantage
5 teil, daß Signalgeber und Elektronik bei Bedarf ohne Beeinträchtigung der anderen Gerätefunktionen rasch auszutauschen und bequem auszuwechseln sind 5 part that the signal generator and electronics can be replaced quickly and easily if necessary without affecting the other device functions
4.11 der Laserimpuls (LS, Figur 5) des Signalgebers die Momente des gleichzeitigen Überganges der gesamten Stoffmenge des ganzen Köφers in Stellen der Beharrung im Zustand der Ruhe im4.11 the laser pulse (LS, Figure 5) of the signal generator the moments of the simultaneous transition of the entire amount of substance of the whole body in places of persistence in the state of rest in
10 neutralen Feld durch die damit direkt sichtbar gemachten Wendestellen am Ende der horizontalen Laufrichtung des Laserstrahles (7, Figur6) auf dem Auffangschirm umso schärfer aufgelöst und umso genauer meßbar anzeigt, in je größerer Entfernung der Auffangschirm mit dem Signalempfänger (3, Figur 7) im Gerätesystem der auf diese Art und Weise hergestellten Massentrennnwaage von der Vertikaltorsionswaage entfernt aufgestellt ist; im Abstand von etwa 10 m Entfernung ist bei einem10 neutral field by the turning points made directly visible at the end of the horizontal direction of the laser beam (7, Figure 6) on the collecting screen, the sharper the resolution and the more precisely measurable it is, the greater the distance the collecting screen with the signal receiver (3, Figure 7) im Device system of the mass separator manufactured in this way is set up away from the vertical torsion scale; at a distance of about 10 m
15 Führungsniveau der Meßbehälter von etwa 0,15 m um die Hauptdrehachse mit der vorstehend beschriebenen Anordnung auf eine etwa 70-fache Vergrößerung des diskreten Abstandes der in scharf getrennten Ruhestellen im Zustand der Ruhmasse beharrenden Materiestellen zu kommen; dieser Abstand wird erfindungsgemäß nach ANSPRUCH 1 nicht direkt gemessen, weil was erstens technisch schwierig ist, und ab einer bestimmten Meßgrenze physikalisch nicht mehr durchzuführen ist, sondern koinzident gemessen mittels eines Vergleichsmaßstabes, dieser ist mittels des Abstandes der Wendestellen der Signalschwingung der Führungsschwingung der Vertikalwaage in der vorstehend beschriebenen Art und Weise technisch hergestellt: Vermittels der größten Ausschlagweite der Laseramplitude auf dem Auffangschirm ist der kleine diskrete Abstand, der die gleichzeitig15 guide level of the measuring container of approximately 0.15 m about the main axis of rotation with the arrangement described above to an approximately 70-fold increase in the discrete distance of the material positions which remain in sharply separated rest positions in the state of the rest mass; This distance is not measured directly according to claim 1, because what is first technically difficult and can no longer be carried out physically from a certain measuring limit, but measured coincidently by means of a comparison scale, which is determined by means of the distance between the turning points of the signal vibration of the guide vibration of the vertical balance in Technically manufactured in the manner described above: by means of the largest deflection range of the laser amplitude on the collecting screen, the small discrete distance is the same as the
25 in den Zustand der Ruhe übergehenden, und für einen praktisch unmeßbar kurzen Moment in diesem Zustand beharrenden Materiestellen der gesamten Stoff menge physikalisch scharf trennt, durch die horizontale Laufweite der Laserschwingung auf das 70-fache vergrößert direkt zu messen; auf diese Art und Weise ist physikalisch eine im Prinzip beliebig genaue Messung der Zustandsgrößen für beliebige wägbare chemische Stoffmenge und physikalische Köφers zu erreichen, die durch ver-25 physically sharply separating into the state of rest, and for a practically immeasurably brief moment persistent in this state, the entire amount of material, to be measured directly by the horizontal propagation of the laser oscillation, magnified 70 times; In this way, a physically precise measurement of the state variables for any quantity of chemical substance and physical body that can be weighed, which can be achieved by
30schiedene Formen der Ruhemasse physikalisch zu erfahren, und durch äquivalente Größen unabhängiger Arten von Ruhmasse zu messen sind 30 different forms of rest mass can be experienced physically and measured by equivalent sizes of independent types of rest mass
4.12 das Signallenkungssystem zur Umlenkung des Signals zur vorgegebenen Empfängerstelle (3, Figur 7) auf der Meßwand, das zur Verkürzung des Signalweges für eine raumsparende Ausfüh-4.12 the signal steering system for deflecting the signal to the predetermined receiver location (3, FIG. 7) on the measuring wall, which to shorten the signal path for a space-saving execution
_ _ rung des Gerätesystems, sowie zur technischen Herstellung einer kompakten Anordnung von hoher_ _ of the device system, as well as for the technical manufacture of a compact arrangement of high
3535
Meßschärfe gebraucht wird, mittels eines totalreflektierenden Prismas (6, Figur 6), eines auf Glas aufgedampften Metallspiegels (2, Figur 7), oder in anderer bekannter Weise hergestellt istMeasuring sharpness is used, by means of a totally reflecting prism (6, Figure 6), a metal mirror evaporated on glass (2, Figure 7), or is produced in another known manner
4.13 eine Massentrennwaage, die in der vorstehend beschriebenen Art und Weise hergestellt ist, charakteristischerweise aus fünf kennzeichnenden technischen Funktionsblöcken (Figur 7) besteht,4.13 a mass dividing scale, which is produced in the manner described above, characteristically consists of five characteristic technical function blocks (FIG. 7),
401. aus einer Vertikalwaage (1) mit einer horizontalen Hauptdrehachse 0' 401. from a vertical balance (1) with a horizontal main axis of rotation 0 '
2. aus einem Signallenkungssystem (2) für das Lasersignal von der Waage zum Signalempfänger2. from a signal steering system (2) for the laser signal from the scale to the signal receiver
3. aus einem Signalempfänger (3) mit einer Ableitung der Signalströme3. from a signal receiver (3) with a derivative of the signal currents
4. zu einem Verstärkersystem (4) der Signalströme, und4. to an amplifier system (4) of the signal currents, and
5. aus einer Anzeigevorrichtung (5) für die in Meßimpulse und Meßgrößen umgewandelten Signalimpulse 45 mittels einer so hergestellten Massentrennwaage sind physikalisch prinzipiell unabhängige Arten von5. from a display device (5) for the signal pulses 45 converted into measuring pulses and measured variables by means of a mass separator manufactured in this way are, in principle, physically independent types of
Ruhmasse, durch deren physikalische Wirkungen der chemische Stoff und der physikalische Köφer sich unter Bedingungen erhält, unter denen die Fallbeschleunigung und Erdschwerebeschleunigung praktisch nicht wirkt, mit einer Meßgenauigkeit besser als ± 0,8% direkt zu messen, (VERFAHRENS-Resting mass, through the physical effects of which the chemical substance and the physical body are preserved under conditions under which the gravitational acceleration and gravitational gravity have practically no effect, to be measured directly with a measuring accuracy better than ± 0.8%, (PROCEDURE-
BEISPIELE IN TABELLE 1, TABELLE 2, und TABELLE 3) EXAMPLES IN TABLE 1, TABLE 2, and TABLE 3)
1 5. Verfahren zur Wägung der Größe unabhängiger Arten Ruhmassen chemischer Stoffe und physikalischer Köφer unter Bedingungen des Verschwindens der Wirkung der Fallbeschleunigung durch schwere Masse oder träge Masse mittels einer technischen Anordnung nach ANSPRUCH 1 , ANSPRUCH 2, ANSPRUCH 3, und/oder ANSPRUCH 4, dadurch gekennzeichnet, daß1 5. Method for weighing the size of independent types of glory masses of chemical substances and physical bodies under conditions of disappearance of the effect of gravitational or inertial mass acceleration by means of a technical arrangement according to ANSPRUCH 1, ANSPRUCH 2, ANSPRUCH 3, and / or ANSPRUCH 4, characterized in that
5.1 mittels einer Links-Rechts-Schwingung im oberen Führbereich ein instabiler Gleichgewichtszustand des Gewichtes einer Stoffmenge künstlich herzustellen ist, der dadurch wirkt, daß sich diese durch die Wirkung der Erdgravitationsbeschleunigung durch die schwere Masse und der Erdschwerebeschleunigung durch die Gewichtsmasse nach aller bekannten physikalischen Erfahrung mit absoluter Sicherheit nicht von selbst in die vertikale Mittelstellung der Waage zurück bewegt, sondern5.1 by means of a left-right vibration in the upper guide area, an unstable equilibrium state of the weight of a quantity of substance is to be artificially created, which works by the effect of the gravitational acceleration due to the heavy mass and the gravitational acceleration due to the weight, according to all known physical experience absolute security not automatically moved back to the vertical center position of the scale, but
1 o im Gegenteil bei kleinster Abweichung davon durch die Anziehung der schweren Masse zur Erde aus der Vertikalstellung weiter ausgelenkt wird; das bedeutet, die Rückbewegung zur Vertikalstellung, damit der Übergangm' die gegenüberliegende Ruhestelle, und die horizontale Schwingungsbewegung zwischen diesen Stellen erhält sich im oberen Meßbereich durch die Wirkung der trägen Masse der Stoffmenge durch die Führungsbeschleunigung des elastischen Drehköφerachsensystems der Waage1 o on the contrary, with the slightest deviation from it, is deflected further from the vertical position by the attraction of the heavy mass to the earth; that means, the return movement to the vertical position, so that the transition m ' the opposite resting point, and the horizontal oscillation movement between these points is obtained in the upper measuring range by the effect of the inert mass of the amount of substance by the guide acceleration of the elastic rotary body axis system of the balance
15 und die horizontale Komponente der Rotationsbeschleunigung der Erde; daraus ergibt sich das erfindungsgemäße Meßverfahren der Größe der trägen Masse durch physikalische Größen, die in bezug auf das obere Führungsniveau der Stoffmenge zu messen sind, wie15 and the horizontal component of the Earth's rotational acceleration; this results in the measurement method according to the invention of the size of the inertial mass through physical quantities which are to be measured in relation to the upper management level of the amount of substance, such as
(1 ) mittlere konstante Periodendauer Tτ des gleichzeitigen Überganges aller Materiestellen der gesamten Stoffmenge des ganzen Körpers in den Zustand der Ruhe, die Zeitmessung erfolgt berührungslos, beispielsweise nach ANSPRUCH 4.11 mittels der halben Schwingungsdauer der Führungsschwingung des Führungsköφers zwischen den Wendestellen der Signalbewegung(1) mean constant period T τ of the simultaneous transition of all material points of the entire amount of substance of the whole body into the state of rest, the time measurement is carried out without contact, for example according to Claim 4.11 by means of half the oscillation period of the guide vibration of the guide body between the turning points of the signal movement
(2) mittlerer konstanter Abstand rτ des Schweφunktes des Gewichtes der zugelegten Stoffmenge über der festen Ruhesteile des Führungsköφers in der Drehachse, die Messung erfolgt beispielswei-(2) mean constant distance r τ of the center of gravity of the weight of the amount of substance added over the fixed rest parts of the guide body in the axis of rotation, the measurement is carried out for example
25 se nach ANSPRUCH 3.6 durch Abstandsmessung beim Einlegen der Stoffmenge in den Meßbehälter - Bewegungsgrößen des Führungsköφers, der die Stoffmenge in einer horizontalen Führungsbewegung erhält, sich selber aber in einer ganz anderen Form der Bewegung unter der Wirkung seines Gewichtes um eine feste Achse im Erdschwerefeld bewegt; diese Größen sind durch Torsionsschwingungen eines Drehschwingers und Pendelbewegungen eines Schwerependels zu erfahren,25 se according to CLAIM 3.6 by measuring the distance when inserting the amount of substance in the measuring container - movement quantities of the guide body, which receives the amount of substance in a horizontal guide movement, but moves itself in a completely different form of movement under the effect of its weight around a fixed axis in the earth's gravity field ; these variables can be experienced through torsional vibrations of a rotary oscillator and pendulum movements of a heavy pendulum,
30 dadurch sind sicher bestimmte Größen der Wirkung der Gewichtsmasse bekannt, wodurch die Größe der trägen Masse der Stoff menge durch eine Wirkung zu erfahren ist, die von einer Änderung der Periodendauer einer Torsionsschwingung oder Pendelbewegung physikalisch prinzipiell nicht zu unterscheiden ist, auf diese Art und Weise sind die Größen des Torsionsschwingers und des Pendels 30 thereby certain quantities of the effect of the weight mass are known, whereby the size of the inert mass of the amount of substance can be experienced by an effect that is physically indistinguishable from a change in the period of a torsional vibration or pendulum movement in this way are the sizes of the torsional vibrator and the pendulum
„.erfindungsgemäß als physikalisch beliebig genau gleichwertige, physikalisch ununterscheidbar ge-". According to the invention as physically arbitrarily exactly equivalent, physically indistinguishable
35 messene Raumzeitgrößen und Wirkungsgrößen zu beschreiben und zu messen, mit deren Hilfe zu einer physikalischen sicheren Bestimmung der Größe der trägen Masse der gewägten Stoffmenge, und zur Messung dieser Größe direkt in der Einheit der Gewichtsmasse zu kommen ist; für die Messung der Größe der trägen Masse durch dieses Verfahren sind zu messen die 40(3) halbe konstante Schwingungsdauer To des unbelasteten Führungsköφers, undTo describe and measure 35 measured space-time quantities and effect quantities, with the help of which a physical, reliable determination of the size of the inert mass of the weighed quantity of substance can be obtained, and the measurement of this quantity directly in the unit of the weight mass; for the measurement of the size of the inertial mass by this method, the 40 (3) half constant oscillation period T o of the unloaded guide body must be measured, and
(4) axiales Massenträgheitsmoment Jr des Eigengewichtes des Führungskörpers und des Gewichtes der im oberen Meßbehälter zugelegten Stoffmenge;(4) axial mass moment of inertia J r of the dead weight of the guide body and the weight of the quantity of substance added in the upper measuring container;
5.2 mittels einer Links-Rechts-Schwingung im unteren Führbereich ein stabiler Gleichgewichtszustand einer Stoffmenge künstlich herzustellen ist, der durch eine höhere feste Unterstützungsstelle5.2 by means of a left-right vibration in the lower guide area, a stable state of equilibrium of a quantity of substance can be artificially established, which is achieved by a higher fixed support point
45 und Drehachse umgekehrt wirkt, was dadurch zu beobachten ist, daß durch die Wirkung der Erdgravitationsbeschleunigung durch schwere Masse die ganze Stoffmenge von selbst in die vertikale Mittelstellung der Waage strebt, wenn sie aus dieser Lage heraus bewegt wird, das bedeutet, es ist eine Umkehrung der Wirkung der Erdrotation durch träge Masse im instabilen Gleichgewichtszustand und der Erdgravitation durch schwere Masse im stabilen Gleichgewichtszustand physikalisch zu erfahren; daraus ergibt sich das erfindungsgemäße Meßverfahren der Größe der schweren Masse durch physikalische Größen, die mit derselben Menge des gleichen Stoffes durch unabhängige Meßgrößen der Wirkung auf dem unteren Führungsniveau der Stoff menge physikalisch scharf getrennt u erfah- ren sind, und die mathematisch streng getrennt durch gleichartige Größen der Wirkung in beiden Meßbereichen durch formgleiche Meßwertgleichungen zu beschreiben sind; daraus ergibt sich, das zur Messung der Größe der schweren Masse charakteristischerweise ein zweites Meßverfahren durchzuführen ist, womit in gleicher Weise wie beim ersten Meßverfahren nach ANSPRUCH 5.1 in bezug auf das untere Führungsniveau der Stoffmenge folgende Größen zu messen sind 45 and the axis of rotation has the opposite effect, which can be observed in that, due to the effect of gravitational gravitational acceleration, the entire amount of substance tends to reach the vertical center position of the balance when it is moved out of this position, which means it is a reversal to experience physically the effect of the earth's rotation due to inertial mass in the unstable equilibrium state and the earth's gravity through heavy mass in the stable equilibrium state; this results in the measurement method according to the invention of the size of the heavy mass by means of physical quantities which, with the same quantity of the same substance, are physically and distinctly separated by independent measurement quantities of the effect on the lower management level of the quantity of substance. ren are, and which are to be described mathematically strictly separated by similar sizes of the effect in both measuring ranges by equations of the same shape; from this it follows that for the measurement of the size of the heavy mass it is characteristic to carry out a second measurement method, with which the following quantities have to be measured in the same way as for the first measurement method according to Claim 5.1 in relation to the lower management level of the quantity of substance
(1) mittlere konstante Periodendauer Ts des gleichzeitigen Überganges aller Materiestellen der gesamten Stoffmenge des ganzen Köφers in den Zustand der Ruhe(1) mean constant period T s of the simultaneous transition of all material points of the total amount of substance of the whole body into the state of rest
(2) mittlerer konstanter Abstand rs des Schweφunktes des Gewichtes der zugelegten Stoffmenge unter der festen Ruhestelle des Führungsköφers in der Drehachse (3) halbe konstante Periodendauer To der Eigenschwingung des unbelasteten Führungsköφers (4) axiales Massenträgheitsmoment Js des Gesamtgewichtes des Führungskörpers und der im unteren Meßbehälter zugelegten Stoffmenge;(2) mean constant distance r s of the center of gravity of the weight of the amount of material added under the fixed position of rest of the guide body in the axis of rotation (3) half constant period T o of the natural vibration of the unloaded guide body (4) axial mass moment of inertia J s of the total weight of the guide body and amount of substance added in the lower measuring container;
5.3 mittels beider Meßverfahren nach ANSPRUCH 5.1 und ANSPRUCH 5.2 die Größe der schweren Masse und die Größe der trägen Masse einer beliebigen wägbaren Menge eines chemischen Stoffes und physikalischen Körpers durch Meßgrößen, die von den Bewegungs- und Wirkungsgrößen einer Torsionsschwingung und einer Pendelbewegung der Gewichtsmasse der Waage und des Gewichtes des gewägten Köφers physikalisch prinzipiell nicht zu unterscheiden sind, durch ein einheitliches technisches Verfahren physikalisch scharf getrennt direkt gemessen worden sind, was durch gleichartige Meßgrößen in bezug auf unabhängige Meßbereiche durch formgleiche Meßwertgleichungen für die nach ANSPRUCH 5.1 gemessene Größe mτ der trägen Masse und für die nach ANSPRUCH 5.2 gemessene Größe ms der schweren Masse durch physikalisch sicher bestimmte Größen durch mathematisch streng zu unterscheidende Größen zu beschreiben5.3 by means of both measuring methods according to claim 5.1 and claim 5.2, the size of the heavy mass and the size of the inert mass of any weighable amount of a chemical substance and physical body by means of measured variables, which depend on the movement and effect quantities of a torsional vibration and a pendulum movement of the weight mass of the balance and the weight of the weighed body are physically indistinguishable in principle, they can be measured physically, separately, by means of a uniform technical process, which is due to the use of similar measured quantities in relation to independent measuring ranges by means of identical measurement equations for the quantity m τ of the inertial mass measured in accordance with Claim 5.1 and for the size m s of the heavy mass measured according to Claim 5.2 by physically certain parameters by mathematically strictly distinguishable quantities
Figure imgf000040_0001
ist, und durch die Erhaltung der mittels des vorstehend beschriebenen Verfahrens physikalisch direkt gemessenen Größe der schweren Masse und Größe der trägen Masse in der meßtechnisch unabhängig mittels einer Gewichtswaage der Wahl physikalisch direkt gemessenen Größe mα der Gewichts- masse der gleichen Menge des gleichen Stoffes ms + mτ = mG als die unveränderlich konstant bleibende physikalische Erhaltungsgröße der auf die vorstehend beschriebene Art und Weise physikalisch bestimmten Größe der trägen Masse und Größe der schweren Masse der Menge des Stoffes physikalisch direkt zu erfahren ist.
Figure imgf000040_0001
is, and by maintaining the physically directly measured size of the heavy mass and the size of the inert mass in the metrologically independent by means of a weight balance of the choice physically directly measured size m α of the weight mass of the same amount of the same substance m s + m τ = m G as the unchangeably constant physical conservation quantity of the size of the inert mass and the size of the heavy mass of the amount of the substance physically determined in the manner described above can be experienced physically directly.
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