空氣鐘
來源: 時間:2016-03-08
瑞士產Atmos鐘的譯名是空氣鐘,也稱氣壓鐘、永動鐘等,但這類鐘更確切的稱呼應該叫溫差鐘。
1928 年,瑞士工程師Jean-Léon Reutter 挑戰物理定律,設計出這種無需人力作用,幾乎永不磨損、連續運轉數百年的空氣鐘。
世上不存在永動機,一些貌似無需能源的東西,也必須遵守能量守恒定律。空氣鐘實際是利用溫差變化來獲取能量的。為從溫變中獲取能量,就必須找到一種合適的“媒介”。氯乙烷所具有的特性符合這種要求,它是一種在常溫下呈氣態的有機物,在一定壓力下呈現液態。它通常是醫療上使用的一種麻醉劑。它的另一特性,是在50°F ~81°F(注: 從華氏溫度換算成攝氏溫度,只要減去32,乘以5再除以9就行了)之間膨脹系數最高。利用這一特性,把它裝在空氣鐘后背包的一個大金屬盒子里。金屬盒做成風箱狀,可以收縮,實際就成為一個膨脹盒。再用一個銅罩罩護它。
它的工作原理是這樣的:當溫度上升時,氯乙烷的氣體迅速膨脹,膨脹盒就像手風琴那樣的伸長,同時,膨脹盒內的一個大螺旋彈簧被壓縮了。當溫度升到81°F時,螺旋彈簧會被完全壓縮。當溫度下降時,氯乙烷的氣體迅速縮小,膨脹盒也收縮,螺旋彈簧螺旋彈簧被放松。溫差變化,使螺旋彈簧也隨之壓縮和放松。當溫度降到50°F時,螺旋彈簧會被完全放松。隨膨脹盒做壓縮和放松往復運動的是一個小鏈條,鏈條通過一個滑輪和發條盒聯系起來,來給發條上條。溫差變化越大,上條越多。據悉,每天只要有2°F的(在攝氏15至30度的范圍之內,只需1度)溫差變化,所產生的能量就足以維持空氣鐘48小時運轉。
空氣鐘另一個引人注目的東西,就是它那巨大而旋轉緩慢的擺輪了。它每分鐘只擺動兩次,因此鐘的齒輪數目可以減到最少。而發條的弱力矩加之擺輪的緩慢轉動,使得鐘的機件磨損微乎其微。資料介紹它能工作600年。另外,它的加工也極為精細,特別注意平衡問題。
空氣鐘的走時精度,主要取決于那個巨大的圓盤型的擺輪,它的轉動慣量很大。它是由一根很細的鎳基的合金絲懸吊起來。合金絲經過特殊處理,溫度系數極小,幾乎不受溫度變化的影響。還有一個原因,就是空氣鐘的發條永遠保持適當的盤緊狀態,不緊不松。這樣使發條各圈間的接觸摩擦極小,而力矩輸出相對均勻。
空氣鐘在使用上需要水平放置,鐘上設有水準氣泡,鐘的底盤設有可調節水平的支腳。”
有人說,空氣鐘是參照了400天鐘的結構(詳見400天鐘介紹)而發明的,這個說法不無道理,除了動力部分,其它部分基本相同。