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Österreichische PATENTSCHRIFT Nr. 20917. WILLIAM MORRIS MORDEY UND GUY CAREY FRICKER,
BEIDE IN LONDON.
Elektrizitätszähler.
Die den Gegenstand vorliegender Erfindung bildenden Neuerungen beziehen sich auf jene Elektrizitätszähler, bei welchen ein Anker proportional zur Stärke des durch den Zähler fliessenden Stromes unter der Einwirkung eines durch eine feststehende Spule
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Neuerungen haben den Zweck, die Dauerhaftigkeit des Instrumentes und die Genauigkeit desselben während seiner ganzen Gebrauchsdauer zu erhöhen und können bei Instrumenten der obgenannten Art im allgemeinen sowie auch bei jenen Zählern verwendet werden, welche mit einem durch eine Feder oder ein Gewicht betriebenen Uhrwerk versehen sind und nach Art der Automaten eine bestimmte Elektrizitätsmenge gegen Vorherbezahlung liefern.
In beiliegenden Zeichnungen veranschaulicht Fig. 1 eine Ausführungsform des mit den Neuerungen versehenen Elektrizitätszählers in der Rückansicht, wobei das Gehäuse im Schnitt dargestellt ist. Die Fig. 2 und 2 a zeigen einen mit nachstehend beschriebenen Kompensationseinrichtungen versehenen Teil des Elektrizitätsmessers in der Seitenansicht.
Der Anker a des Elektrizitätszählers sitzt auf einer Spindel b und kann innerhalb der festen Spule c schwingen, durch welche der zu messende Strom fliesst. dl ist die Antriebsfeder des Uhrwerkes, dessen Trieb d mit einer ohne Haarfeder ausgeführten Hemmung e vorsehen ist. Letztere wirkt auf eine von der Spindel b getragene Balance- scheibe/, wobei die Anordnung so getroffen ist, dass, wenn ein Strom durch die opule c Hiesst, der Anker a durch die vereinigte Wirkung des Stromes und der Hemmung proportional zum Strom schwingt.
Auf dem schwingenden Anker a, welcher vorteilhaft aus einer nicht magnetischen Scheibe mit einer Reihe von eingesetzten, parallelen Eisendrähten al besteht, sitzt eine Spule 9 (Fig. 1), welche derart gewickelt ist, dass sie in der Mitte der Ankerschwingung mit der festen Spule c gleichachsig steht. Diese Ankerspule 9 kann mit der festen Spule c parallel, wie Fig. 3 zeigt, oder hintereinander geschaltet sein (Fig. 4), wobei der Strom entweder durch biegsame Leitungsdrähte A (Fig. 3) oder durch Quecksilberkontakte k (Fig. 4) zugeführt wird. Diese Schaltungsanordnung eignet sich sowohl für Cleich-als auch für Wechselstrom.
Die Eisenteile al des Ankers können in Wegfall kommen, in welchem Falle die Solenoidwirkung der Spulen c und 9 in Verbindung mit der Hemmungswirkung allein für die Ankerschwingung massgebend ist. Bei Verwendung von Wechselstrom wird die Ankerspule 9 vorteilhaft in sich geschlossen, wie Fig. 5 zeigt,
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Strome induziert werden, wobei die durch diese Ströme hervorgerufene Richtwirkung im Verein mit der Hemmungswirkung die erforderliche schwingende Bewegung des Ankers bewirkt. Auch in diesem Falle können die Eiseneinlagen al im Anker entfallen.
Um eine nahezu gleichbleibende Schwingungsweite des wie immer eingerichteten Ankers bei allen Schwingungsintensitäten zu erzielen und dieselbe innerhalb praktischer (grenzen unabhängig von der Stärke der Uhrfeder oder der anderen, die Hemmung betreibenden Mittel zu machen, ist nach vorliegender Erfindung die Einrichtung so getroffen,
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Schwingungsmass des Ankers wird derart begrenzt, dass der natürliche Unterschied zwischen der grössten und geringsten Amplitude des Ankers bei der grössten bezw. geringsten Belastung verringert wird, wodurch dem Bestreben, die Bewegung über Gebühr zu beschleunigen, wenn die Richtkräfte gross sind, entgegengearbeitet wird. Auf diese Weise wird das übermässige Anwachsen der Schwingungsweite bei geringer Belastung verhindert.
Die Reibung wird hiebei derart zur Wirksamkeit gebracht, dass erstere dem Anwachsen der Schwingungsweite in irgendeiner Einrichtung entgegenwirkt und die freie Rückbewegung des Ankers nicht behindert. Eine fUr diesen Zweck geeignete. Reibungseinrichtung ist in Fig. 6 im Grundriss dargestellt. Diese Einrichtung besteht aus einer Gabel oder Platte m, welche bei n schwenkbar an der feststehenden Platte o befestigt ist und durch einen vom Anker oder dessen Spindel getragenen Stift oder Ansatz p hin und her bewegt worden kann.
Bei der Anordnung Fig. 1 ist der Stift p an der Balancescheibe f angebracht. Dieser Stift bewegt sich zwischen den Armen der Gabel m, welche einen solchen Winkel miteinander einschliessen, dass der Stift p an diese Arme bloss nahe den Enden seines Hubes in der einen oder anderen Richtung anschlägt. Sobald der Stift den einen oder anderen Gabelarm trifft, wird der Überschuss an lebendiger Kraft durch die Reibung des gegabelten
Stückes m aufgenommen, welch letzteres in der einen Richtung auf der Platte o gleitend die nötige Reibung erzeugt und dem Anker die freie Rückbewegung gestattet, bis der Stift vor Beendigung seines Hubes nach der anderen Richtung wieder das gegabelte Stück m trifft und letzteres nach entgegengesetzter Richtung bewegt, wobei, wie früher die Reibung- wirkung auftritt.
Das gegabelte Stück m kann, wie dargestellt, horizontal oder in einer anderen Lage abgeordnet sein, in welchem Falle jedoch dasselbe derart ausbalanciert werden muss, dass es nach dem Anschlag des schwingenden Stiftes p sich nicht aus seiner
Stellung selbsttätig herausbewegen kann. An Stelle der vorbeschriebenen kann jede be- liebige Reibungsvorrichtung verwendet werden. Auch kann die gleiche Wirkung durch Dämpfen der Bewegung des metallischen Anschlagstücke m innerhalb eines magnetischen Feldes erzielt werden. Die Fig. 7,8 und 9 zeigen eine derartige Dämpfereinrichtung, bei welcher die Enden der Gabelarme in einem zwischen den Polen q eines Magnetpaares gebildeten magnetischen Feld angeordnet sind.
Anstatt das den Dämpfer bildende Stück m durch einen von der Ankerspindel b getragenen Stift zu bewegen, kann dasselbe, wie Fig. 10 zeigt, als ein fingerförmiger Reibungsteil m1 auf der Spindel montiert sein und durch Anschlagen an feste zu beiden Seiten angeordnete Vorsprünge r bewegt werden.
Um die Wirkung der magnetischen Koerzitivkraft des in dem schwingenden Anker a enthaltenen Eisens aufzuheben, kann eine Einrichtung vorgesehen sein, welche das durch die Hauptspule c erzeugte Feld schwächt oder demselben entgegenwirkt. Eine für diesen Zweck geeignete Einrichtung besteht, wie in Fig. 1 ersichtlich, aus einer einen hohen Widerstand besitzenden Spule v, welche im Nebenschluss zu der eine konstante Spannung liefernden Hauptleitung VX gelegt sein kann und derart angeordnet ist, dass er das durch die Spule c erzeugte Feld schwpclit bezw. demselben entgegenwirkt. Der Widerstand te kann auf derselben Spule, wie die Hauptwindung c gewickelt sein.
Im vorliegenden Falle ist der Widerstand v auf der Spule c angeordnet und in jener Stellung auf derselben befestigt, welche zur Erzielung des richtigen Korrekturbetrages notwendig ist. Die Nebenschlussspule v kann auch gänzlich von der Hauptspule gesondert (Fig. 2) und derart angeschlossen sein, dass erstere das Feld der Hauptspule schwächt oder demselben entgegenwirkt. In diesem Falle kann die Hilfsspule v einen Eisenkern < enthalten. In Serie zur Nebenschlnssspule v kann ein vorteilhaft induktionsfreier Widerstand < p gelegt sein, wie Fig. 1 zeigt. Diese Anordnungen eignen sich sowohl für Gleichstrom-als auch für Wechselstrommesser.
Bei Gleichstromzählern kann die Nebenschlussspule v entfallen und hiefür ein kleiner permanenter Magnet derart angeordnet werden, dass er dem durch die Zählerspule c erzeugten Felde schwach entgegenwirkt. In Fig. 2 a ist ein derartiger horizontaler Magnet x gezeigt, welcher zu dem angegebenen Zwecke an dem Ständer y des Zählers in der Weise befestigt ist, dass dieser Magnet der Länge verstellt und dem Ende der Spule c genähert oder von demselben entfernt werden kann, um die Wirkung des durch diese Spule c er- zeugten Feldes auf den Anker a zu verändern. Das Instrument ist mit der üblichen Zähl- vorrichtung versehen, welche vom Uhrwerk betätigt wird, um den Betrag der gelieferten KIektrizitätsmenge aufzuzeichnen.
Dieser Zähler ist in Fig. 1 schematisch dargestellt und mit z bezeichnet.
Um Elektrizitätszähler der genannten Art, bei welchen die Bewegung des durch einen schwingenden Anker in der beschriebenen Weise beeinflussten Uhrwerkes ein direktes Mass der gelieferten und zu registrierenden Elektrizitätsmenge ist, mit einem gegen Vorherhezahlung auslösbaren Apparate (Automat) zu verbinden, ist nach vorliegender Erfindung
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stimmte Münze durch einen Einwurfsspalt eingeworfen worden ist, wobei die Münze in diesem Falle als Keil oder Mitnehmer zwischen der sonst losen Aufwindekurbel (Handgriff) und dem Getriebe wirkt.
Die Anordnung ist nun so getroffen, dass nach Einwurf einer Münze durch volle Verstellung oder Drehung des Handgriffes zwischen zwei Anschlägen eine endgiltige Drehbewegung dem äusseren Ende der Uhrfeder erteilt wird, welche sodann in vollständig oder teilweise zusammengerolltem Zustande durch eine Sperrklinke gehalten wird, die in eine Zahnlücke eines drehbaren Schaltteiles eingreift, an welchem das äussere Ende der Feder befestigt ist. Durch diese Bewegung wird gleichzeitig ein vorher offener Stromschalter geschlossen, worauf bei dem nachfolgenden, durch das Laufen des Elektrizitätszählers bewirkten Aufwinden der Uhrfeder der Schalter wieder geöffnet wird, sobald die der eingeworfenen Münze entsprechende Elektrizitätsmenge verausgabt ist.
Da die Feder von dem Aussenende derselben aufgezogen wird, kann beim Aufziehen die Wirkung der Hemmung und der Betrieb des Etektrizitätszählera nicht beeinträchtigt werden.
Fig. 11 der beiliegenden Zeichnung veranschaulicht einen derartigen mit einem Automat kombinierten Etektrizitätszähler in der Oberansicht Fig. 12 ist eine Unteransicht, Fig. 13 eine Seitenansicht und Fig. 14 eine Rückansicht desselben. Die Fig. 15 und 16 zeigen in Sonderansichten einzelne Teile des Zählers. In den Fig. 11-16 ist 1 die Uhrfeder, deren Aussenende 2 mit einem auf einer drehbaren Scheibe 4 sitzenden Stift 3 verbunden ist. Die Scheibe 4 umgibt die Hauptspindel 5, an welcher das Innenende der Feder befestigt ist und welche die Bewegung mitte1st der Uhrwerkgetriebe d auf die Hemmung des Elektrizitätszählers überträgt.
Die Scheibe wird durch ein Getriebe 4a von einem Zahnrade 6 angetrieben, welches mit einer Anzahl beispielsweise wie in Fig. 12 dargestellt, mit sechs radial angeordneten Münzenschlitzen 7 versehen ist. Oberhalb der Mitte des Rades 6 ist ein ebenfalls mit einem Münzenschlitz 8a versehener Handgriff oder eine Kurbel 8 drehbar befestigt, welche bei Abwesenheit einer Münze zwJten den geschlitzten Teilen das Zahnrad 6 nicht betätigen kann und durch eine Feder 9 in der für den Ein- wurf einer Münze geeigneten Stellung gehalten wird.
Die Scheibe 4 wird für gewöhnlich durch eine Sporrklinlie 10 festgehalten, welche in eine Lücke des Umfanges derart gehalten wird, dass die Scheibe nach einer Richtung x (Fig. 12) gedreht werden kann, um die Feder zu spannen, an der Bewegung nach der anderen Richtung jedoch gehindert ist.
Das Aufwinden oder Spannen der Uhrfeder 1 mittelst des Handgriffes 8 erfolgt dem- entsprechend nach der gleichen Richtung, wie das Entspannen der Feder und der Elek- trizitätszähler läuft, sobald die der eingeworfenen Münze entsprechende Elektrizitätsmenge noch nicht vollständig geliefert worden ist, während des Abwickelns der Feder ununter- brochen weiter, ohne dass ein Stillstand in der Wirkung der Hemmung eintreten könnte, so dass jede Möglichkeit ausgeschlossen ist, dass der Anker in seiner Mittelstellung gehemmt werden könnte, aus welcher er nicht selbsttätig in Bewegung komnmrn bannte.
Die durch einen Schlitz 12 in der Platte o2 (Fig. 11) eingeworfene Münze gelangt durch einen korrespondierenden Schlitz 81\ (Fig. 13) der losen Kurbel 8 in einen der Schlitze 7 des
Zahnrades 6, wenn die Kurbel in ihrer normalen, rückwärtigen Stellung sich befindet. Die so eingeworfene Münze ruht auf einer festen Stütze 13 in einer solchen Stellung, dass diese Münze teilweise im Schlitz 7 und zum Teil im Schlitz 8a verbleibt. Durch Drehung der Kurbel um einen kleinen Winkel in der Richtung des Pfeiles y (Fig. 12) wird die
Münze von der Stütze 13 wegbewegt, wobei die durch die Kurbel ausgeübte Klemmwirkung das Al) fallen der Münze hindert.
Am Ende der Knrbelbewegung in der Arbeitsrichtung bezw. nach Vollendung der Drehbewegung der Scheibe 4 wird die Sperrklinke 10 wieder in die Lücke 11 der Scheibe 4 einfallen. Wird sodann die Kurbel lose gelassen, so fällt die Münze in einen unterhalb befindlichen Münzenbehälter. Das Zahnrad 6 ist während des Arbeitsganges der Kurbel um einen solchen Winkel gedreht worden, dass der nächste
Schlitz 7 in diesem Zahnrads unter den Schlitz S* der Kurbel gelangt, sobald die letztere in ihre Ruhestellung zurückgekehrt ist. Es können auch mehrere Münzen hintereinander eingeworfen werden, in welchem Falle auch eine dementsprechende Strommenge geliefert wird.
Der Schalter, welcher den das Instrument enthaltenden Stromkreis öffnet, sobald die der eingeworfenen Münze oder Münzen entsprechende Strommenge geliefert worden ist und diesen Stromkreis nach ernencrtem Einwurf einer Münze wieder schliesst, besteht, wie aus
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mit der einen Zählerklemme 16 (Fig. 14) verbundenen Bolzen-M angeschlossen ist und sich nach dem Loslassen des Federkontaktes von dem festen Kontaktstück J7 abhebt, weich letzteres bei 18 mit dem einen Ende der Zählerspule c verbunden ist, deren anderes
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bestehendes Stück 19\ welches auf den Federkontakt 14 drückt.
Der eine Arm des Schalterhebels 20 liegt an der Lamelle 19 an und der zweite Arm dieses Schalterhebels 20 reicht in die Bahn einer Anzahl auf dem Zahnrad befestigten Stifte 21, von denen jeder einzelne auf diesen zweiten Schalterarm derart wirkt, dass der erstgenannte Schalterarm an die Federlamelle 19 angedrückt wird und letztere den Federkontakt 14 in die Schliessstellung bringt. Dies erfolgt jedesmal, wenn das Rad 6 betätigt wird und der Schalter bereits geschlossen ist. Der Schalterhobel 20 ist derart angeordnet, dass er bei seiner Verstellung durch einen der Stifte 21 in die Schliessstellung gebracht wird, bei welcher derselbe senkrecht oder nahezu senkrecht zur Federlamelle 19 steht. In dieser Stellung wird der Schalterhebel durch den Druck der Federlamelle 19 gehalten.
Das der Federlamelle zugekehrte Ende dos Schalterhebels kann abgeflacht oder ausgeschnitten sein, um ein besseres Festhalten des Schalterhebels in der genannten Stellung zu bewirken. Mit dem Schalterhebel 20 ist ein dritter Arm, 33 verbunden (Fig. 16), welcher durch die äusserste Windung la der Uhrferder 1 betätigt wird, sobald die letztere sich bis zu einem bestimmten Grade ausgedehnt hat. In diesem Falle wird der Schalterhebel 20 verstellt und dessen der LamoHelle 19 zugekehrte Arm von dieser Lamelle abgehoben, so dass die Kontaktfeder 14 in die Unterbrechungsstellung kommt (Fig. 15) bezw. den Stromkreis des Zählers unterbricht und die Abgabe der Elektrizität so lange abstellt, bis neuerdings eine Münze eingeworfen wird.
Die Wirkungsweise des beschriebenen Apparates ist folgende : Nach Einwurf einer
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Zahnrades 6 wird durch Drehung der Kurbel dieses Zahnrad 6 teilweise gedreht. Wenn die Kontaktfeder 14 des Zählerschalters in der Offenstellung sich befindet, stosst einer der Stifte 21 auf das ausgeschnittene Ende des Schalterhebels 20, wodurch letzterer verschwenkt und der Schaltor geschlossen wird, worauf der Stift leer weiter geht und den Schalterhebel in der Schliessstellung lässt.
Durch die Teildrehung des Zahnrades 6 wird die Scheibe 4 zu einer vollständigen Umdrehung veranlasst, wobei die Feder 1 teilweise gespannt wird und die Sperrklinke 10, nachdem dieselbe ausgelöst wurde, wieder in den Ausschnitt 11 der Scheibe 4 einfällt und die Feder in gespanntem Zustande hält, so dass der Zähler zu arbeiten beginnt, wenn der denselben enthaltende Stromkreis geschlossen ist. Es wird nunmehr die abgegebene Elektrizitätsmenge aufgezeichnet. In dem Masse, als Strom abgegeben wird, dehnt sich die Uhrfeder 1 allmäblich aus.
Ist die ganze der eingeworfenen Münze entsprechende Strommenge abgegeben, so drückt die äusserste Windung 1a der Uhrfeder 1 auf den Arm 22, wodurch der Schalterhehel 20 ans der S hliessstellung (Fig. 12) in die Offenstelluug (Fig. 15) gebracht wird, worauf die Stromabgabo so lange
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wieder betätigt wird. Die Ausdehnung der äussersten Windung 1. 0. der Uhrfeder 1 kann auch zur Verstellung eines leichten Hebels 23 (Fig. 12) benutzt werden, der durch eine andere Feder 24 an den Umfang der Uhrfeder angedrückt wird und mit einem Zeiger 25 versehen ist, der auf einer geeigneten Teilung 25a (Fig. 13) auf den Umfang des Zähler gehäuses die jeweilig noch abzugebende Strommenge anzeigt.
Vorteilhaft wird an Stelle dieser Registrienorricbtung die in den Fig. 17-19 in der Unter-, Ober-und Seitenansicht dargestellte Einrichtung angewendet. Dieselbe besteht aus einer drehbaren Teilscheibe zu (Fig. 19), welche den Goldwert der nach Einwurf der entsprechenden Münze zu ver- ausgabenden Strommenge in Ziffern oder Zeichen enthält und aus einem drehbaren Zeiger 27. Die Teilscheibe ist mit einem Zahnrade 28 verbunden, welches auch die Teilung selbst tragen kann und durch Getriebe 29 mit dem Rade 6 in Verbindung steht.-Der Zeiger 27 sitzt auf einer Welle 30. welche durch das Zahnrad 28 und ein Lager 31 dringt und ein Zahnrad 32 triigt, wckhos mit einem Triebe 33 in Eingriff steht.
Dieser Trieb ist auf einer im Lager 31 gehaltenen Spindel 34 angebracht und wird durch eine Kurbelscheibo. 15 von einer zweiten Kurbelscheibe 36 angetrieben, welche auf dem Unterende der drehbaren Spindel 5 festsitzt, mit welcher das Innenende der Hauptfedor. 1 verbunden ist. Der Antriel) erfolgt durch ein Rahmonstück 37, in welches die Zapfen der Knrbelschoiben 3. 5 und sei, sowie der Zapfen einer dritten Leerkurbelscheibe 38 eingreift, welche ähnlich wie ein Schwungrad daz :. dient, die sich bewegenden Teile über die Totlage hinauszubewegcn. Sobald das Zahnrad 6 durch die Kurbel unter Vermittlung einer oder mehrerer Münzen
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welcher der gegen Vorhcrbezahlung abzugeltenden Strommcnge entspricht.
Sobald diese Strommenge abgegeben ist, wird der Zeiger 27 durch die sich ausdehnende Feder 1 in der gleichen Richtung gegen den Nullteilstrich des Teilkreises 26 hin gedreht, wobei die jeweilige Stellung des Zeigers bezüglich des Nullteilstriches die noch zu verausgabende Strommenge angibt.
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Das Instrument kann auch mit einer Zählvorrichtung versehen sein, welche die verbrauchte Strommenge anzeigt, auch kann diese Zählvorrichtung derart angeordnet sein, dass sie die Anzahl der erfolgten Bezahlungen angibt. Zu diesem Zwecke steht die Zählvorrichtung beispielsweise mit der rotierenden Scheibe 4 oder wie in Fig. 17 durch das Zahnrad 39 mit dem Zahnrade 6 in Eingriff, so dass bei jedesmaliger Verstellung desselben die Zählvorrichtung betätigt wird, wobei die Bewegung auf einer an der Vorderseite des Apparates sichtbaren Teilung 40 beobachtet werden kann.
PATENT-ANSPRÜCHE :
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Triebwerkes proportional der Stärke des durch den Zähler fliessenden Stromes schwingt, dadurch gekennzeichnet, dass der schwingende Anker mit einer Spule (g) versehen ist, welche entweder in Serie (Fig. 4) oder parallel (Fig. 3) an die feste Zählerspule angeschlossen ist.