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Waage zur Bestimmung des spezifischen Gewichtes von Substanzen Zur
Bestimmung des spezifischen Gewichtes sind grundsätzlich zwei Wägungen erforderlich:
einmal die Ermittlung des Rohgewichtes der zu untersuchenden Probe, zum anderen
die Bestimmung des Unterwassergewichtes der gleichen Probe. Das spezifische Gewicht
y berechnet sich aus den gemessenen Werten zu Q 1,- Q-Qw dabei bedeutet Q das absolute
oder Rohgewicht, Qw das Unterwassergewicht.
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Bei den bekannten Waagen wird eine vorbestimmte Menge der zu untersuchenden
Substanz unter Wasser gewogen, so daß die Waage bei der entsprechenden Eichung das
spezifische Gewicht unmittelbar anzeigt.
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Es sind Waagen bekanntgeworden, die mit der gleichen Waage sowohl
die Bestimmung des Rohgewichtes als auch des Unterwassergewichtes (bzw. des spezifischen
Gewichtes) gestatten. Hierbei wird unter Verwendung von Zusatzgewichten zunächst
das Rohgewicht ermittelt, dann wird ein Laufgewicht auf eine dem Rohgewicht entsprechende
Marke eingestellt und endlich die Substanz unter Wasser gewogen, wobei die Waage
das gesuchte spezifische Gewicht anzeigt.
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Besteht die zu untersuchende Substanz aus verschiedenen Stoffen,
so ist das spezifische Gewicht der Substanz eine Funktion des Mengenverhältnisses
dieser Stoffe und die Waage läßt sich in entsprechenden Mengenanteilen eichen und
der dazugehörende Prozentgehalt unmittelbar ablesen. Auf diesem Prinzip beruhen
z. B. die Waagen zur Bestimmung des Stärkegehaltes von Kartoffeln.
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Durch die Notwendigkeit, zwei Wägungen mit zwei Einstellungen derWaage
auszuführen, lassen sich Ungenauigkeiten beim Einstellen nicht ganz vermeiden, so
daß häufig erhebliche Fehlmessungen vorkommen, Die nachstehend beschriebene Erfindung
schließt derartige Ungenauigkeiten aus, indem sie die Waage beim Abgleichen für
das Rohgewicht so einstellt, daß weitere Einstellungen für die Unterwasserwägung
nicht mehr erforderlich sind. Die Waage ist gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet,
daß eine an sich bekannte Balkenwaage und eine an sich ebenfalls bekannte Brückenwaage
einen gemeinsamen Kraftarm besitzen und außerdem derart miteinander kombiniert sind,
daß zur Einstellung der Gleichgewichtslage der mit dem Rohgewicht der zu prüfenden
Substanz beaufschlagten Brückenwaage durch verschiebbare Abgleichgewichte am Kraftarm
mittels Seil-, Schnur-, Zahnrad- oder Spindeltrieb ein weiteres Ausgleichsgewicht
in solcher Weise verlagert wird, daß bei der darauffolgenden Bestimmung des Unterwassergewichtes
mittels der Balkenwaage das spezifische Gewicht der Substanz durch eine Neigungsänderung
des Kraftarmes unmittelbar anzeigbar ist. Die Funktion der neuen Waage sei am Beispiel
einer Waage zur Be-Bestimmung des Stärkegehaltes von Kartoffeln erläutert.
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Zur Erläuterung des Standes der Technik dient folgende Überlegung:
Zur Bestimmung des Unterwassergewichtes diene eine einfache gleicharmige Balkenwaage
(Abb. 1).
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Dabei sind a die beiden Arme des um O drehbaren Waagebalkens, S das
im Schwerpunkt wirkende Balkengewicht, - P ein Ausgleichs gewicht zum Abgleichen
des Waagebalkens auf das am anderen Balkenende angreifende Unterwassergewicht, e
der Abstand des Schwerpunktes des Waagebalkens vom Drehpunkt 0.
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Die Waage sei für einen Meßbereich des Unterwassergewichtes zwischen
Pmin und Pmax ausgelegt.
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Wählt man das Ausgleichsgewicht P so. daß es bei einem für alle Messungen
vorher bestimmten konstanten Rdhgewicht der zu messenden Substanz dem mittlereiitJterwassergewicht
(Pm) innerhalb des gewählten Meßbereiches entspricht, so wird der Waagebalken in
die waagerechte Gleichgewichtslage einspielen, wenn das Unterwassergewicht der zu
messenden Substanz dem oben gewählten Wert P des Ausgleichsgewichtes entspricht.
Ist das Unterwassergewicht der zu messenden Substanz innerhalb des Meßbereiches
bei dem dazugehörenden, vorbestimmten Rohgewicht größer oder kleiner als das Ausgleichsgewicht
P, so wird die Waage um einen entsprechenden Winkel ausschlagen.
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Hierfür gilt a . p tga=aP.
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Für eine gegebene Waage ist das Balkengewicht S konstant. Hat man
verschiedene Rohgewichte (inner
halb des gewählten Meßbereiches)
von Substanzen gleichen spezifischen Gewichtes, so kann erreicht werden, daß durch
eine dem jeweiligen Rohgewicht entsprechende Verlagerung des Ausgleichsgewichtes
P auf dem dazugehörigen Kraftarm a sowie eine ent sprechende Änderung des 5 chwerpunktabstandes
e mit Hilfe eines vertikal von Hand bewegbaren Zusatzgewichtes der Ausschlaga der
Waage bei gleichem spezifischem Gewicht, aber unterschiedlichem Rohgewicht konstant
bleibt. Da 57 konstant ist, gilt dann: a1 = a2 und a1p1 : e1 = a2p2: e2 Es sind
Waagen bekannt, die nach diesem Prinzip arbeiten (vgl. R. von Sengbusch: Neue Stärkewaagen
zur Schnellbestimmung des Stärkegehaltes von Kartoffeln für züchterische Zwecke.
- Forschungsdienst, 1942, 13, S. 21 bis 24. - W. Heimerdinger und R. von S engbusch:
Stärkebestimmung in Kartoffeln. - Zeitschrift für Pflanzenzüchtung, 29, S. 241 bis
243, 1950). Immer aber ist es erforderlich, daß unabhängig voneinander zwei Wägungen
ausgeführt werden müssen: einmal die Bestimmung des Rohgewichtes, zum anderen die
Messung des Unterwassergewichtes, wozu eine sorgfältige Einstellung des Ausgleichsgewichtes
auf eine dem Rohgewicht entsprechende Marke erforderlich ist. Dabei sind häufig,
zumal wenn die Messungen durch Hilfskräfte ausgeführt werden, erhebliche Differenzen
nicht zu vermeiden.
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Kombiniert man die vorstehend beschriebene bekannte Waage mit einer
Brückenwaage, so daß die Balkenwaage gleichzeitig den Kraftarm der Brückenwaage
bildet, so kann bei entsprechender Dimensionierung erreicht werden, daß beim Bestimmen
des Robgewichtes mit der Brückenwaage das oder die Ausgleichsgewichte der Balkenwaage
für a und e wie oben beschrieben justiert werden, so daß dann beim Einbringen der
so abgewogenen Rohgewichtsmenge in den Unterwasserbehälter die Balkenwaage selbsttätig
das spezifische Gewicht anzeigt, ohne daß zusätzliche Einstellungen an der Waage
erforderlich sind. Die Bestimmung des spezifischen Gewichtes erfolgt also durch
nur eine einzige Abgleichung der Waage beim Messen des Rohgewichtes. Damit wird
eine Zuverlässigkeit der Messungen gewährleistet, die mit den bisher bekannten Geräten
besonders bei der Bedienung durch Hilfskräfte nicht erreicht werden konnte.
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Abb. 2 stellt ein Schema der neuen Waage dar.
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AB ist der um 0 drehbare Balken der Balkenwaage, an dem bei B das
Unterwassergewicht Qw p an-
greift. Bei A greift das Ausgleichsgewicht P an.
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Dieses Ausgleichsgewicht ist so zu wählen, daß es dem mittleren Unterwassergewicht
(P,) beim größten mit der Waage noch meßbaren Rohgewicht (man) entspricht. Das Rohgewicht
(Q) ruht bei der Brückenwaage auf einer Brücke EG. Dies ist ein einarmiger Hebel,
der von einem zweiten Hebel FH in G gestützt wird. Beide Hebel sind durch die Zugstangen
EC und FD mit dem in 0 drehbaren Waagebalken verbunden.
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Für die Brückenwaage gilt: OC:OD= zu OD = GH:FH Macht man außerdem
das dem Qmax entsprechende öA zu OA = n OC und rb = Qmax : P so entspricht die Einstellung
des Ausgleichsgewichtes P für die Rohgewichtsmessung mit der Brückenwaage genau
derjenigen für die Unterwassergewichtsmessung mit der Balkenwaage.
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Die Messung erfolgt also folgendermaßen: 1. Verbringen der zu messenden
Substanzmenge in den Rohgewichtsbehälter der Brückenwaage.
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2. Abgleichen der Brückenwaage auf die Rohgewichtsmarke.
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3. Einbringen der gewogenen Rohgewichtsmenge in den Unterwasserbehälter.
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Die Waage stellt sich selbsttätig auf den der Substanz entsprechenden
Wert des spezifischen Gewichtes ein bzw. auf den eichungsgemäßen vom spezifischen
Gewicht abhängigen Meßwert.