Hemmungsarten

DIE DUPLEXHEMMUNG

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Duplexhemmung (2 Hz)

Reale Funktionsgeschwindigkeit

1. Geschichte

Als Anpassung der von Jean-Baptiste Dutertre entwickelten Pendelhemmung fand die Duplexhemmung um 1750 durch Pierre Leroy ihre funktionale und endgültige Gestaltung.

Sie verdankt ihren Namen dem doppelten Profil ihres Ankerrads (Hemmungsrad), das aus zwei unterschiedlichen Zahnreihen besteht, von denen jede eine bestimmte Rolle (Auslösung und Impuls) im Prozess der Energiefreisetzung und -übertragung erfüllt.

Im Laufe eines Jahrhunderts erfuhr die Duplexhemmung mehrere Weiterentwicklungen, die ihre Präzision verbesserten und ihre Herstellungskosten senkten (die Ankerräder (Hemmungsräder) konnten durch Stanzen hergestellt werden). Eine der bekanntesten Varianten der Duplexhemmung wurde von Charles-Edouard Jacot entwickelt. Die Duplex-Jacot-Hemmung arbeitet mit 3 Leerschlägen, also einem Impuls alle vier Halbschwingungen. In Verbindung mit einer Unruh oszillierend mit 14’400A/h (also 4 Halbschwingungen pro Sekunde) ermöglicht sie somit die Anzeige einer toten Sekunde, ohne dafür einen speziellen Mechanismus vorsehen zu müssen (der Zeiger für die Sekunden macht einen Sprung pro Sekunde).

Zeitgleich mit der Zylinderhemmung war die Duplexhemmung sehr erfolgreich, bevor sie ebenfalls von der Schweizer Ankerhemmung verdrängt und ersetzt wurde.

2. Beschreibung

Abbildung 1

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Die hier beschriebene Duplexhemmung ist eine Hemmung mit verlorenem Schlag, da sie der Unruh nur einen Impuls pro Schwingung überträgt, und mit Reibungsruhe, da ein Ruhezahn des Ankerrads (Hemmungsrad) ständig an der Rolle anliegt, während die Unruh ihren zusätzlichen Bogen ausführt. Die Unruhwelle trägt einen eingekerbten Zylinder, meist aus Rubin, genannt die Rolle. Diese ist auf die Unruhwelle geklebt. Über der Rolle befindet sich die Platte, die auf die Unruhwelle aufgepresst ist. Diese Platte ist mit dem Impulsfinger (oder Hebungsfinger) aus Stahl oder, bei hochwertigeren Konstruktionen, aus Rubin versehen. Am Umfang des Ankerrads (Hemmungsrad) befindet sich eine Reihe spitzer Zähne, die Ruhezähne während sich am Umfang, auf dem Fusskreis desselben Rades, eine weitere Reihe trapezförmiger Zähne befindet, die Impulszähne genannt werden. Je nach Konstruktion kann das Ankerrad (Hemmungsrad) zwischen 12 und 15 Zähne jeder Art aufweisen (stets eine gleiche Anzahl für jede Art).

3. Funktionsweise

Die Funktionsweise der Duplexhemmung lässt sich in vier Phasen unterteilen, die sich bei jeder Schwingung des Regulierorgans unveränderlich nach demselben Zyklus abspielen. Diese vier Phasen sind:

1. Die Ruhe
2. Die Auslösung (kleine Hebung)
3. Der Impuls (grosse Hebung)
4. Die stumme Halbschwingung (verlorener Schlag)

Im Folgenden beschreiben wir die Wirkung jedes Bauteils während jeder der vier Phasen:

1. Die Ruhe

Während die Unruh ihren zusätzlichen Bogen ausführt, liegt ein Ruhezahn an der Rolle an (Abbildung 2).

Abbildung 2

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2. Die Auslösung (kleine Hebung)

Wenn die Unruh ihren absteigenden zusätzlichen Bogen beendet, dringt der an der Peripherie der Rolle anliegende Ruhezahn in die Kerbe der Rolle ein und gibt dadurch das Ankerrad (Hemmungsrad) frei (Abbildung 3).

Abbildung 3

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3. Der Impuls (grosse Hebung)

Das Ankerrad (Hemmungsrad) holt die Platte ein. Ein Impulszahn des Ankerrads (Hemmungsrad) tritt in Kontakt mit dem von der Platte getragenen Impulsfinger (Abbildung 4).

Abbildung 4

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Sobald die Impulsphase beendet ist, stützt sich der nächste Ruhezahn des Rades gegen den Umfang der Rolle ab, während die Unruh ihren zusätzlichen aufsteigenden Bogen ausführt (Abbildung 5).

Abbildung 5

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4. Die stumme Halbschwingung (verlorener Schlag)

Die Unruh führt diese Halbschwingung aus, ohne einen Impuls zu erhalten. Der Impulsfinger der Plattform passt zwischen zwei Impulszähnen hindurch, ohne dass zwischen ihnen der geringste Kontakt entsteht. Der Ruhezahn bleibt in Anlage an der Rolle. Beim Vorbeigang der Kerbe am Ruhezahn führt das Rad eine kurze Erschütterung aus (schwache Vor- und Rückwärtsbewegung) (Abbildung 6).

Abbildung 6

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Hinweis:

Für ein vollständiges Verständnis der Funktionsweise der Duplexhemmung siehe die beiden Animationen am Anfang dieser Seite.

4. Vorteile und Nachteile

Vorteile

Die Duplexhemmung weist mehrere bemerkenswerte Vorteile auf:

• Grosse Regelmässigkeit der Unruh durch die Trennung der Impuls- und Ruhephasen.
• Reduzierte Reibung im Vergleich zur Zylinderhemmung oder Spindelhemmung.
• Relative Einfachheit des Mechanismus, mit einer geringen Anzahl beweglicher, zusammenwirkender Bauteile.
• Geringe Herstellungskosten, wobei das Ankerrad (Hemmungsrad) durch Stanzen hergestellt werden kann.

Diese Eigenschaften machen sie besonders geeignet für hochpräzise Taschenuhren, die vor dem Aufkommen der Schweizer Ankerhemmung verwendet wurden.

Nachteile

Trotz ihrer technischen Vorzüge weist die Duplexhemmung auch mehrere Einschränkungen auf:

• Mechanische Zerbrechlichkeit, insbesondere des Ankerrads (Hemmungsrads) mit doppeltem Profil, dessen Ruhezähne relativ empfindlich sind.
• Stoßempfindlichkeit, wodurch sie für Uhren, die unter dynamischen Bedingungen getragen werden, wenig geeignet ist.
• Einseitiger Impuls, der präzise Einstellungen erfordert, um die Schwingungen der Unruh.

Diese Mängel trugen zu ihrem allmählichen Verschwinden zugunsten zuverlässigerer Hemmungen mit weniger Reibung bei (freie Hemmungen)