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Einrichtung zur Verrechnung des Verbrauches eines strömenden
Mediums nach einem Blocktarif.
Die Erfindung betrifft eine Verrechnungs-Einrichtung für den Verbrauch eines strömenden Mediums - wie z. B. von elektrischer Energie, Gas oder Flüssigkeit - nach einem Blocktarif, welcher die in einem bestimmten Zeitintervall insgesamt verbrauchte Menge durch mindestens eine fest vorgegebene Grenze in zwei oder mehrere Teilmengen (Verbrauchsmengen-Blöcke) mit unterschiedlichen Tarifen unterteilt, wobei zwischen dem Messwerk des Verbrauchsmessers und einem Zählwerk ein jeweils nach Überschreitung einer Blockgrenze durch das Messwerk gesteuertes und das Übersetzungsverhältnis zwischen beiden entsprechend der für die betreffende Blockgrenze festgesetzten Tarifänderung änderndes Umschaltorgan sowie Differentialgetriebe und Kupplungen angeordnet sind.
Die aus Versorgungsnetzen für elektrische Energie, Gas, Wasser od. dgl. von den Abnehmern entnommene Menge des betreffenden strömenden Mediums wird im Sinne einer wirtschaftlich gerechten, kostennahen Preisbildung häufig nach einem sogenannten"Blocktarif'verrechnet, bei welchem die in einem bestimmten Zeitintervall mögliche Verbrauchsmenge in zwei oder mehrere VerbrauchsmengenBlöcke aufgeteilt und der für die einzelnen Blöcke geltende Tarif entsprechend - im allgemeinen absteigend-gestaffelt ist ; dadurch werden also die Abnehmer von grösseren Mengen des Mediums während einer Messperiode gegenüber denjenigen preislich begünstigt, die nur eine geringere Menge verbrauchen.
Bei einem derartigen Blocktarifsystem für elektrische Energie können z. B. dem einzelnen Abnehmer in jedem Monat die ersten 10 kWh zu einem Preis von je 100, die 11. - 50. kWh zu 80, die 51. - 150. kWh zu 60 und schliesslich der darüber hinaus gehende Verbrauch zu 40 Münzeinheiten je kWh verrechnet werden.
Bei der bisher üblichen periodischen Verrechnung des Verbrauches auf Grund der Ablesung eines Verbrauchsmessers, der nur die entnommene Gesamtmenge - z. B. in kWh oder in m3 - anzeigt, müssen zuerst nach dem Blocktarif die Preise in den einzelnen Blöcken und daraus der zu zahlende Endbetrag errechnet werden, wobei die Arbeit des Verrechnungsbeamten natürlich durch geeignete Tabellen erleichtert werden kann ; für den Abnehmer selbst ist jedoch die gelegentliche Ermittlung seiner jeweiligen Schuld an das Unternehmen nur verhältnismässig umständlich feststellbar.
Aus der Schweizer Patentschrift Nr. 148175 ist-ferner ein Elektrizitätszähler bekannt, bei dem zwischen Messwerk und Zählwerk ein Umschaltorgan eingesetzt ist, welches nach Verbrauch einer festgesetzten Energiemenge den Zählwerksantrieb selbsttätig von einer Übersetzung auf eine andere umschaltet ; derartige Elektrizitätszähler werden zur automatischen Erfassung der Grundgebühr oder als Überver- brauchs-Zähler verwendet, bei etwaiger Erfassung eines Blocktarifes mit allerdings nur zwei Blöcken würden sich jedoch ebenfalls die bereits erwähnten Schwierigkeiten einstellen.
Nach der Erfindung werden nun Verrechnungs-Einrichtungen der eingangs beschriebenen Art vorteilhaft derart ausgebildet, dass die Gesamtübersetzung zwischen Messwerk des Verbrauchsmessers und Antriebswelle des Zählwerkes entsprechend dem Verbrauch der einzelnen Blöcke so unterteilt ist, dass die auf das Zählwerk über Differentialgetriebe und je einem der vorgesehenen Verbrauchsmengen-Blöcke zugeordnete Zahnräder übertragenen Drehbewegungen proportional der Drehbewegung des Messwerkes und
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damit dem Gesamtpreis der verbrauchten Menge sind,
wobei einerseits ein Zahnrad über ein Getriebe mit einem dem niedrigsten Tarif proportionalen Übersetzungsverhältnis mit dem Messwerk dauernd verbunden ist und anderseits weitere Zahnräder mit dem Messwerk je über ein Getriebe und eine durch das Messwerk betätigbare Kupplung der Reihe nach verbunden werden können, deren Übersetzungsverhältnis der Differenz zwischen den Tarifen des zugeordneten und des in der Blockreihe nachfolgenden Blockes entspricht.
Verrechnungs-Einrichtungen mit auf einer vom Messwerk angetriebenen Vorgelegewelle sitzenden Rutschkupplungen können weiters zweckmässig derart ausgestaltet werden, dass die angetriebenen Teile der Rutschkupplungen über vom Messwerk gesteuerte, auf einer gemeinsamen Welle sitzende Nockenscheiben mittels mechanischer Sperren blockierbar sind, wobei die Bahnen der Nockenscheiben den einzelnen Verbrauchsmengen-Blöcken und ihre Abfallkanten den oberen Blockgrenzen entsprechen ; die jeweils nach Ablauf der gesamten, innerhalb einer Messperiode festgesetzten Teilmengen vorzunehmende Rückstellung der Nockenwelle in eine durch Anschläge festgelegte Ausgangsstellung erfolgt dabei mittels eines Zeitmesswerkes, wobei die Nockenwelle nach Entkupplung vom Messwerk über ein Getriebe von einem Motor angetrieben wird.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Verrechnungs-Einrichtung für den Verbrauch von elektrischer Energie auf Basis eines abnehmend gestaffelten 4-Block-Tarifes in Fig. 1 schematisch dargestellt ; Fig. 2 zeigt eine der zugehörigen Sperrhebeleinrichtungen in Seitenansicht.
Die Triebwerkscheibe 1 eines Messsystems für elektrische Arbeit treibt über eine Schnecke 2 und ein Schneckenrad 3 eine Welle 4 und ferner über ein Zahnradpaar 5-6 eine Welle 7 an, deren Drehzahl somit der vom Messwerk gemessenen, verbrauchten elektrischen Energie proportional ist ; auf dieser Welle 7 sitzt ein Zahnrad 8, das ihre Drehung über je auf einer Achse 14 bzw. 15 drehbar gelagerte und miteinander verbundene Zahnräder 9/10 und 11/12 auf ein Zahnrad 13 überträgt.
Von einem Differentialgetriebe 16 ist nun einerseits das rechte Sonnenrad mit diesem letzten Zahnrad 13 und das linke mit einem parallel dazu angeordneten Zahnrad 17 aus einem Stück gearbeitet ; auf der zugehörigen Planetenradwelle 18 sitzt das rechte Sonnenrad 19 eines weiteren Differentialgetriebes 20, dessen linkes Sonnenrad 21 auf der Pla-
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ferentialgetriebes gleich der halben Summe der Drehzahlen seiner Sonnenräder4 ist, ist die Drehzahl des Zahnkranzes 26, in dem die Planetenräder 27 des mittleren Differentialgetriebes 20 drehbar gelagert sind, der Summe der Drehzahlen der Zahnräder 13, 17, 24,25 proportional, genauer gesagt, gleich einem Viertel dieser Summe.
Der Zahnkranz 26 des mittleren Differentialgetriebes 20 befindet sich nun mit einem Zahnrad 28 auf der Antriebswelle eines Trommelzählwerkes 29 in Eingriff. Denkt man sich zunächst die Zahnräder 24, 25 und 17 bei laufender Triebwerkscheibe 1 stillstehend, so wird auf das Zählwerk 29 ausschliesslich die Drehbewegung des Zahnrades 13 übertragen. Da letzteres, wie oben beschrieben, mit der Triebwerkscheibe 1 ständig umläuft, ändert sich in diesem Fall die Anzeige des Zählwerkes 29 proportional mit der von dem Messwerk gemessenen elektrischen Arbeit.
Die Gesamtübersetzung zwischen der Triebwerkscheibe 1 und der Antriebswelle des Zählwerkes 29 auf dem über das Zahnrad 13 führenden Übertragungsweg möge dabei so gewählt sein, dass die Anzeige des Zählwerkes gleich der mit dem Kilowattstundenpreis für den Block IV multiplizierten Kilowattstundenzahl ist, die das Mengenmesswerk, dargestellt durch eine entsprechende Anzahl von Umdrehungen der Triebwerkscheibe l, gemessen hat. In dem oben angegebenen Tarifbeispiel gäbe also das Zählwerk 29 bei stillstehenden Rädern 17, 24, 25 den Preis für die verbrauchte elektrische Energie unter Zugrundelegung eines Mengeneinheitspreises von 40 Münzeinheiten je Kilowattstunde an.
Das Zählwerk 29 zeigt somit bei wachsender Verbrauchsmenge die Zunahme des Gesamtrechnungsbetrages unter den bisher gemachten Voraussetzungen richtig an, sofern sich die seit Beginn der Messperiode insgesamt entnommene elektrische Energie bereits oberhalb der unteren Grenze von Block IV befindet, in dem angegebenen Tarifbeispiel also mehr als 150 kWh beträgt.
Liegt die seit Beginn der Messperiode insgesamt entnommene elektrische Arbeit jedoch noch unterhalb des Blockes IV in Block III, d. h. in dem Beispiel zwischen 50 und 150 kWh, so muss in diesem Blockbereich angesichts des dort geltenden, höheren Kilowattstundenpreises bei gegebener Drehzahl der Triebwerkscheibe 1 die Drehzahl der Zählerwelle grösser sein als bei einer bereits in Block IV liegenden Gesamtentnahme. Um das zu erreichen, wird auf das Zählwerk 29 eine zusätzliche Drehbewegung übertragen, die der Differenz zwischen den für 1 kWh geltenden Preisen von Block nI und Block IV entspricht.
Diese Differenz beträgt in dem Zahlenbeispiel 60 - 40 = 20 Münzeinheiten/kWh, wenn sich der Gesamtverbrauch statt in Block IV erst in Block III befindet, es muss also zusätzlich zu der über das Zahnrad 13
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auf das Zählwerk übertragenen Drehbewegung bei gegebener Drehzahl der Triebwerkscheibe 1 auf das Zählwerk 29 noch eine Drehbewegung übertragen werden, die der mit der Preisdifferenz von 20 Münzeinheiten multiplizierten Zunahme der verbrauchten Arbeit entspricht. Diese zusätzliche Drehbewegung wird dem Zählwerk 29 über das Zahnrad 17 erteilt, dessen Drehgeschwindigkeit in dem Differentialgetriebe 16 zur Drehgeschwindigkeitdes Zahnrades 13 addiert wird.
Zahnrad 17 wird über Zwischenzahnräder 30, die drehbar auf den Achsen 14 und 15 sitzen, von einem Zahnrad 31 angetrieben, das über eine Rutschkupplung 32 mit der von der Triebwerkscheibe 1 ständig angetriebenen Welle 7 gekuppelt ist.
Solange der Verbrauch in dem Verbrauchsmengenblock III liegt, läuft das Zahnrad 31, über die Rutschkupplung 32 von der Welle 7 mitgenommen, genau so schnell um wie das mit der Welle 7 fest verbundene Zahnrad 8. Durch entsprechende Zwischenräder sind die Drehzahlübersetzungen zwischen der Welle 7 und dem Rad 17 bzw. dem Rad 13 so gewählt, dass sich die Drehzahl des Rades 17 zu der des Rades 13 bei gleicher Drehrichtung verhält wie die Differenz zwischen den Kilowattstundenpreisen der Blök- ke III und IV zu dem Kilowattstundenpreis des Blockes IV.
Sobald die verbrauchte Energie die Grenze zwischen den Blöcken III und IV überschreitet, muss das dem Block ni zugeordnete Zahnrad 17 stillgesetzt werden. Dies geschieht dadurch, dass ein in Fig. 2 dargestellter Sperrhebel 33 freigegeben wird, so dass er mit seiner Spermase 34 in das Zahnrad 31 einfällt und dieses Zahnrad sowie die ihm nachgeschalteten Zahnräder blockiert, wobei sich aber die Welle 7 infolge der Rutschkupplung 32 trotzdem weiterdrehen kann.
Gesteuert wird das Einfallen des Sperrhebels 33, wie aus Fig. 2 ersichtlich, durch eine Nockenscheibe 35, die sich in dem angegebenen Pfeilsinn dreht und über deren hintere Kante der Sperrhebel 33 herabfällt, sobald der Verbrauch die obere Grenze des Blockes ni überschreitet. Die Nockenscheibe 35 sitzt fest auf einer Nockenwelle 36, die über die Zahnräder 37 - 40 von der Welle 4 angetrieben wird, die ihrerseits über das Schneckenradgetriebe 2. 3 mit der Triebwerkscheibe 1 gekuppelt ist.
In analoger Weise wie die über Zwischenräder miteinander gekuppelten Zahnräder 31 und 17 dem Verbrauchsmengenblock III zugeordnet sind, sind die Räder 41 und 25 dem Block Il und die Räder 42 und 24 dem Block I zugeordnet. Die Zahnräder 41 und 42 sind mit der Welle 7 ebenfalls durch Rutschkupplungen 43 bzw. 44 gekuppelt. Drehbewegungen der Räder 24 und 25 werden in dem Differentialgetriebe 23 addiert ; ihre Summe wird über die Planetenradwelle 22 dem Differentialgetriebe 20 zugeführt, und an dem das Zählwerk 29 antreibenden Zahnkranz 26 des letztgenannten Differentialgetriebes erscheint diese Summe, mit der Summe der Drehbewegungen der Räder 17 und 13 addiert.
Die Übersetzungsverhältnisse der einmal zwischen den Zahnrädern 42 und 24 und zum andern zwischen den Zahnrädern 41 und 25 liegenden Getriebe sind nach derselben Regel, wie sie oben für die Übersetzung zwischen den Rädern 31 und 17 beschrieben wurden, so bemessen, dass jedes der Räder 24 und 25, sofern es nicht blokkiert ist, in analoger Weise wie Rad 17 mit einer Drehzahl umläuft, die sich zu der Drehzahl des Rades 13 verhält wie die Differenz zwischen den Kilowattstundenpreisen des dem betreffenden Rad zugeordneten und des in der Blockreihenfolge nächstfolgenden Blockes zu dem Kilowattstundenpreis des Blockes IV, der ja für den Block III den nächstfolgenden Block darstellt.
Ebenso wie für das dem Block II zugeordnete Zahnrad 31 ist auch für die den Blöcken I und B zugeordneten Zahnräder 42 bzw. 41 je ein, in der Zeichnung nicht dargestellter, Sperrhebel 33 vorgesehen, der von einer zugehörigen Nockenscheibe 45 bzw. 46 der Nockenwelle 36 zum Sperren freigegeben wird, sobald die gemessene Verbrauchsmenge die Grenze zwischen Block I und 11 bzw. zwischen Block II und III übersteigt.
Jeweils zu Beginn der Messperiode wird die Nockenwelle 36 auf eine weiter unten beschriebene Weise in ihre Ausgangsstellung gebracht, in der alle drei Sperrhebel 33 angehoben sind, so dass zunächst alle drei Zahnräder 42, 41 und 31 an der Drehung der Welle 7teilnehmen und ihre Drehungen mit entsprechenden Übersetzungsverhältnissen auf die Räder 24,25 und 17 übertragen.
Deren Drehungen werden zu der des Rades 13 durch die Differentialgetriebe 23, 20 und 16 addiert und auf das Zählwerk 29 übertragen, die Drehbewegungen jedes der vier Räder 24, 25, 17, 13 sind derjenigen der Triebwerkscheibe 1 und damit dem gemessenen Verbrauch proportional-jedoch mit unterschiedlichen Proportionalitätsfaktoren : während der Proportionalitätsfaktor für Rad 13 dem Tarif des Blockes IV entspricht, entspricht derjenige für Rad 17 der Differenz zwischen Tarif III und Tarif IV.
Der Proportionalitätsfaktor für Rad 25 entspricht dann der Differenz zwischen den Tarifen II und in und derjenige für Rad 24 der Differenz zwischen den Tarifen I und II ; werden nun diese drei Tarifdifferenzen zum Tarif IV addiert, so ergibt sich der Tarif I ; die Anzeige des Zählwerkes 29 ändert sich also proportional der mit Tarif I multiplizierten Verbrauchsmenge.
Überschreitet nach Beginn der Messperiode der gemessene Verbrauch den Block I, so wird Rad 42 und mit ihm Rad 24 gesperrt. Die Preiskomponente, um die sich der Kilowattstundenpreis des Blockes I von
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dem des Blockes II unterscheidet, kommt also auf die Zählwerkanzeige nicht mehr zur Wirkung, und das Zählwerk 29 verrechnet von da an den weiteren Verbrauch zum Tarif des Blockes II, bis bei Überschreitung von Block II auch das Rad 25 stillgesetzt wird und der Zählwerksanzeige nunmehr der Tarif von Block III zugrundegelegt wird. Bei Sperrung auch des Rades 17 erfolgt schliesslich die weitere Verbrauchsberechnung nach dem Tarif des Blockes IV.
Wenn die Messperiode abgelaufen ist, schliesst ein nicht dargestelltes Zeitmesswerk, z. B. ein Syn- chronmotor, mittels eines Nockens 47 vorübergehend den Kontakt 48, wodurch ein Elektromagnet 49 durch Anziehen seines Ankers 50 einen Umschalthebel 51 entgegen einer Rückholfeder 52 schwenkt und dabei die Räder 39 und 40 ausser Eingriff bringt. Die Nockenwelle 36 ist damit von der Triebwerkscheibe 1 abgekuppelt. Zugleich wird aber Rad 40 mit einem Ritzel 53 zum Eingriff gebracht, das über ein Zahnradgetriebe 54,55 und eine Rutschkupplung 56 von einem gleichfalls über den Kontakt 48 eingeschalteten Rückstellmotor 57 so angetrieben wird, dass die Nockenwelle 36 wieder bis in die durch Anschläge 58, 59 festgelegte Ausgangsstellung zurückgestellt wird.
Nach Wiederöffnen des Kontaktes 48 holt die Feder 52 den Umschalthebel 51 zurück, Rad 40 trennt sich von dem Ritzel 53 und kommt wieder mit dem Ritzel 39 in Eingriff. Die Einrichtung ist damit für die neue Messperiode vorbereitet.
Da das Zählwerk 29 kumulativ wirkt, ist es nicht nötig, dass es am Ende der Messperiode ebenfalls auf Null zurückgestellt wird. Legt man jedoch Wert darauf, den bis zum Ende einer Messperiode aufgelaufenen Preis auch nachträglich noch feststellen zu können, so kann man zwei Zählwerke vorsehen, die in aufeinander folgenden Messperioden abwechselnd eingeschaltet werden, wobei die Stellung, die das eingeschaltete Zählwerk am Ende einer Messperiode erreicht hat, bis zum Ende der darauf folgenden Messperiode, wo dieses Zählwerk erneut eingeschaltet wird, erhalten bleibt.
Die Einrichtung gemäss der Erfindung kann, ohne Abweichung von dem Erfindungsgedanken, gegen- über dem beschriebenen Ausführungsbeispiel in mannigfacher Weise abgewandelt werden. So kann man z. B. die Rutschkupplungen 44,43 und 32, um die durch sie bedingte mechanische Belastung des Mengenmesswerkes zu vermeiden, durch Ausrückkupplungen ersetzen, welche den von der Welle 7 zu dem entsprechenden Rad der Gruppe 24, 25,. 17, 13 führenden Verbindungsweg beim Überschreiten der zugeordneten Blockgruppe auftrennen.
Auch von der dem Ausführungsbeispiel zugrundeliegenden Rechenmethode, den Einheitspreis eines Blockes durch Addition von Einheitspreis-Differenzen zu dem niedrigsten vorkommenden Einheitspreis zu bilden, kann abgegangen werden, indem man z. B. statt von dem niedrigsten von dem höchsten Einheitspreis ausgeht und die Addition von Preisdifferenzen durch eine Subtraktion ersetzt. Schliesslich können die Differentialgetriebe zur Summen- oder Differenzbildung ganz entfallen, wenn man das Zählwerk durch Ein- und Ausrücken von Kupplungen oder durch Umschalteinrichtungen jeweils mit dem Mengenmesswerk über ein Getriebe verbindet, dessen Übersetzungsverhältnis dem Mengeneinheitspreis desjenigen Blockes entspricht, in welchem sich die verbrauchte Menge gerade befindet.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zur Verrechnung des Verbrauches eines strömenden Mediums-wie z. B. von elektrischer Energie, Gas oder Flüssigkeit - nach einem Blocktarif, welcher die in einem bestimmten Zeitintervall insgesamt verbrauchte Menge durch mindestens eine fest vorgegebene Grenze in zwei oder mehrere Teilmengen (Verbrauchsmengen-Blöcke) mit unterschiedlichen Tarifen unterteilt, wobei zwischen dem Messwerk des Verbrauchsmessers und einem Zählwerk ein jeweils nach Überschreitung einer Blockgrenze durch das Messwerk gesteuertes und das Übersetzungsverhältnis zwischen beiden entsprechend der für die betreffende Blockgrenze festgesetzten Tarifänderung änderndes Umschaltorgan sowie Differentialgetriebe und Kupplungen angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtübersetzung zwischen Messwerk (1)
des Verbrauchsmessers und Antriebswelle des Zählwerkes (29) entsprechend dem Verbrauch der einzelnen Blöcke so unterteilt ist, dass die auf das Zählwerk (29) über Differentialgetriebe (16 bzw.
20, 23) und je einem der vorgesehenen Verbrauchsmengen-Blöcke (I - IV) zugeordnete Zahnräder (24 bzw.
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Device for offsetting the consumption of a flowing
Medium according to a block tariff.
The invention relates to a billing device for the consumption of a flowing medium - such. B. of electrical energy, gas or liquid - according to a block tariff, which divides the total amount consumed in a certain time interval into two or more partial amounts (consumption amount blocks) with different tariffs by at least one fixed limit, whereby between the meter of the consumption meter and a counter, a switching device, which is controlled by the measuring mechanism after a block limit is exceeded and changes the transmission ratio between the two according to the tariff change set for the block limit in question, as well as differential gears and clutches are arranged.
The amount of the relevant flowing medium taken from supply networks for electrical energy, gas, water or the like by the consumers is often offset according to a so-called "block tariff" in the sense of an economically fair, cost-oriented pricing, in which the amount of consumption possible in a certain time interval divided into two or more consumption quantity blocks and the tariff applicable for the individual blocks is staggered accordingly - generally in descending order; this means that buyers of larger quantities of the medium during a measurement period are favorably priced compared to those who only use a smaller quantity.
In such a block tariff system for electrical energy z. E.g. to the individual customer in each month the first 10 kWh at a price of 100 each, the 11th - 50th kWh at 80, the 51st - 150th kWh at 60 and finally the additional consumption of 40 coin units per kWh will be charged.
In the usual periodic billing of consumption based on reading a consumption meter, which only shows the total amount withdrawn - e.g. B. in kWh or in m3 - the prices in the individual blocks and from this the final amount to be paid must first be calculated according to the block tariff, whereby the work of the clearing officer can of course be facilitated by suitable tables; for the customer himself, however, the occasional determination of his respective debt to the company is relatively difficult to determine.
An electricity meter is also known from Swiss patent specification No. 148175, in which a switching element is used between the measuring mechanism and the counter, which automatically switches the counter drive from one translation to another after a fixed amount of energy has been consumed; Such electricity meters are used to automatically record the basic charge or as over-consumption meters, but if a block tariff was recorded with only two blocks, the difficulties already mentioned would also arise.
According to the invention, billing devices of the type described at the outset are advantageously designed in such a way that the overall gear ratio between the meter of the consumption meter and the drive shaft of the meter is subdivided according to the consumption of the individual blocks so that the on the meter via differential gears and one of the intended consumption quantities -Blocks assigned gears transmitted rotary movements proportional to the rotary movement of the measuring mechanism and
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so that the total price of the amount consumed are
where on the one hand a gear is permanently connected to the measuring unit via a gear with a gear ratio proportional to the lowest tariff and on the other hand further gears can be connected to the measuring unit via a gear and a clutch actuated by the measuring unit, whose gear ratio is the difference between corresponds to the tariffs of the assigned block and the block following in the block series.
Offsetting devices with slipping clutches located on a countershaft driven by the measuring mechanism can also be designed in such a way that the driven parts of the slipping clutches can be blocked by means of mechanical locks via cam disks controlled by the measuring mechanism and sitting on a common shaft, the paths of the cam disks corresponding to the individual consumption quantities -Blocks and their falling edges correspond to the upper block boundaries; the resetting of the camshaft to an initial position determined by stops takes place by means of a timing mechanism, with the camshaft being driven by a motor via a gear unit after decoupling from the measuring mechanism.
In the drawing, an exemplary embodiment of the billing device according to the invention for the consumption of electrical energy on the basis of a decreasing 4-block tariff is shown schematically in FIG. 1; Fig. 2 shows one of the associated locking lever devices in side view.
The drive unit disk 1 of a measuring system for electrical work drives a shaft 4 via a worm 2 and a worm wheel 3 and also a shaft 7 via a gear pair 5-6, the speed of which is thus proportional to the electrical energy used and measured by the measuring unit; A gear wheel 8 is seated on this shaft 7, which transmits its rotation to a gear wheel 13 via gear wheels 9/10 and 11/12 which are rotatably mounted on an axle 14 or 15 and are connected to one another.
Of a differential gear 16, on the one hand, the right sun gear with this last gear 13 and the left with a gear 17 arranged parallel to it are now made from one piece; on the associated planetary gear shaft 18 sits the right sun gear 19 of a further differential gear 20, the left sun gear 21 of which on the pla-
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differential gear is equal to half the sum of the speeds of its sun gears4, the speed of the ring gear 26, in which the planet gears 27 of the middle differential gear 20 are rotatably mounted, is proportional to the sum of the speeds of the gears 13, 17, 24, 25, more precisely, equal a quarter of this amount.
The ring gear 26 of the middle differential gear 20 is now in engagement with a gear 28 on the drive shaft of a drum counter 29. If one first thinks of the gears 24, 25 and 17 standing still with the engine disk 1 running, only the rotary movement of the gear 13 is transmitted to the counter 29. Since the latter, as described above, continuously rotates with the drive mechanism disk 1, in this case the display of the counter 29 changes proportionally with the electrical work measured by the measuring mechanism.
The overall ratio between the drive unit disk 1 and the drive shaft of the counter 29 on the transmission path leading via the gear 13 should be selected so that the display of the counter is equal to the number of kilowatt hours multiplied by the kilowatt hour price for block IV, which the quantity measuring unit is represented by has measured a corresponding number of revolutions of the engine disk l. In the tariff example given above, with the wheels 17, 24, 25 stationary, the counter 29 would indicate the price for the electrical energy consumed based on a unit price of 40 coin units per kilowatt hour.
The counter 29 thus correctly displays the increase in the total invoice amount under the conditions made so far as the amount consumed increases, provided that the total electrical energy drawn since the beginning of the measurement period is already above the lower limit of block IV, i.e. more than 150 kWh in the tariff example given amounts.
However, if the total electrical work taken since the beginning of the measurement period is still below block IV in block III, i.e. H. in the example between 50 and 150 kWh, in view of the higher kilowatt-hour price applicable there, the speed of the meter shaft must be greater at a given speed of the engine disk 1 than with a total withdrawal already in block IV. In order to achieve this, an additional rotary movement is transmitted to the counter 29, which corresponds to the difference between the prices of block nI and block IV applicable to 1 kWh.
In the numerical example, this difference is 60 - 40 = 20 coin units / kWh if the total consumption is only in block III instead of in block IV, so it has to be in addition to that via gear 13
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Rotary movement transmitted to the counter at a given speed of the drive pulley 1 can still be transmitted to the counter 29 a rotary movement which corresponds to the increase in work consumed multiplied by the price difference of 20 coin units. This additional rotational movement is given to the counter 29 via the gear 17, the rotational speed of which is added to the rotational speed of the gear 13 in the differential gear 16.
Toothed wheel 17 is driven via intermediate toothed wheels 30, which are rotatably seated on axles 14 and 15, by a toothed wheel 31 which is coupled to the shaft 7 continuously driven by the drive unit disk 1 via a slip clutch 32.
As long as the consumption is in the consumption quantity block III, the gear 31, carried by the shaft 7 via the slip clutch 32, runs just as fast as the gear 8 firmly connected to the shaft 7. The speed ratios between the shaft 7 and the wheel 17 or the wheel 13 is selected so that the speed of the wheel 17 is related to that of the wheel 13 with the same direction of rotation as the difference between the kilowatt hour prices of blocks III and IV to the kilowatt hour price of block IV.
As soon as the energy consumed exceeds the limit between blocks III and IV, the gear 17 assigned to block ni must be stopped. This happens in that a locking lever 33 shown in Fig. 2 is released so that it falls with its sperm nose 34 into the gear 31 and blocks this gear and the gears connected to it, but the shaft 7 continues to rotate due to the slip clutch 32 can.
The engagement of the locking lever 33 is controlled, as can be seen from FIG. 2, by a cam disk 35 which rotates in the indicated direction of the arrow and the locking lever 33 falls over its rear edge as soon as the consumption exceeds the upper limit of the block ni. The cam disk 35 is firmly seated on a camshaft 36 which is driven via the gear wheels 37 - 40 from the shaft 4, which in turn is coupled to the drive unit disk 1 via the worm gear 2 3.
In a manner analogous to how the gears 31 and 17 coupled to one another via intermediate gears are assigned to the consumption quantity block III, the wheels 41 and 25 are assigned to the block II and the wheels 42 and 24 to the block I. The gears 41 and 42 are also coupled to the shaft 7 by slip clutches 43 and 44, respectively. Rotational movements of the wheels 24 and 25 are added in the differential gear 23; their sum is fed to the differential gear 20 via the planetary gear shaft 22, and this sum appears on the ring gear 26 of the last-mentioned differential gear that drives the counter 29, and is added to the sum of the rotational movements of the gears 17 and 13.
The transmission ratios of the gears lying between gears 42 and 24 and between gears 41 and 25 are based on the same rule as described above for the ratio between gears 31 and 17, such that each of gears 24 and 25, provided that it is not blocked, rotates in the same way as wheel 17 at a speed that is related to the speed of wheel 13 as the difference between the kilowatt hour prices of the respective wheel and the next block in the block sequence to the kilowatt hour price of the Block IV, which is the next block for block III.
As for the gear wheel 31 assigned to the block II, a locking lever 33, not shown in the drawing, is also provided for the gear wheels 42 and 41 assigned to the blocks I and B, which is controlled by an associated cam disk 45 or 46 of the camshaft 36 is released to lock as soon as the measured consumption volume exceeds the limit between block I and 11 or between block II and III.
At the beginning of the measuring period, the camshaft 36 is brought into its starting position in a manner described below, in which all three locking levers 33 are raised so that initially all three gears 42, 41 and 31 participate in the rotation of the shaft 7 and their rotations with it Transferred corresponding gear ratios to the wheels 24, 25 and 17.
Their rotations are added to that of the wheel 13 by the differential gears 23, 20 and 16 and transmitted to the counter 29, the rotational movements of each of the four wheels 24, 25, 17, 13 are proportional to those of the drive pulley 1 and thus the measured consumption with different proportionality factors: while the proportionality factor for bike 13 corresponds to the tariff of block IV, that for bike 17 corresponds to the difference between tariff III and tariff IV.
The proportionality factor for bike 25 then corresponds to the difference between tariffs II and in and that for bike 24 corresponds to the difference between tariffs I and II; If these three tariff differences are added to tariff IV, tariff I results; the display of the counter 29 changes proportionally to the amount of consumption multiplied by tariff I.
If the measured consumption exceeds block I after the start of the measurement period, wheel 42 and with it wheel 24 are locked. The price component around which the kilowatt hour price of block I of
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that of block II is no longer effective on the counter display, and from then on the counter 29 offsets the further consumption at the tariff of block II until wheel 25 is also stopped when block II is exceeded and the counter display now has the Block III tariff is used. If bike 17 is blocked, further consumption will be calculated according to the block IV tariff.
When the measuring period has expired, a timing mechanism (not shown) closes, e.g. B. a synchronous motor, by means of a cam 47 temporarily the contact 48, whereby an electromagnet 49 by pulling its armature 50 pivots a changeover lever 51 against a return spring 52 and thereby disengages the wheels 39 and 40. The camshaft 36 is thus uncoupled from the engine disk 1. At the same time, however, wheel 40 is brought into engagement with a pinion 53, which is driven via a gear train 54, 55 and a slip clutch 56 by a return motor 57, which is also switched on via contact 48, in such a way that the camshaft 36 is back into the position indicated by stops 58, 59 is reset.
After the contact 48 is reopened, the spring 52 brings the switching lever 51 back, the wheel 40 separates from the pinion 53 and comes into engagement with the pinion 39 again. The facility is now prepared for the new measurement period.
Since the counter 29 acts cumulatively, it is not necessary that it is also reset to zero at the end of the measuring period. However, if it is important to be able to determine the price that has accrued up to the end of a measuring period, then two counters can be provided which are switched on alternately in successive measuring periods, whereby the position reached by the switched-on counter at the end of a measuring period until the end of the following measuring period, when this counter is switched on again.
The device according to the invention can, without deviating from the concept of the invention, be modified in many ways compared to the exemplary embodiment described. So you can z. B. replace the slip clutches 44, 43 and 32, in order to avoid the mechanical stress on the quantity measuring mechanism caused by them, with release clutches which move from the shaft 7 to the corresponding wheel of the group 24, 25 ,. 17, 13 disconnect the leading connection path when the assigned block group is exceeded.
The calculation method on which the exemplary embodiment is based, to form the unit price of a block by adding unit price differences to the lowest unit price that occurs, can also be dispensed with by z. B. assumes the highest unit price instead of the lowest and replaces the addition of price differences with a subtraction. Finally, the differential gears for calculating the sum or difference can be completely omitted if the counter is connected to the quantity measuring unit by engaging and disengaging clutches or by switching devices via a gear whose transmission ratio corresponds to the unit price of the block in which the quantity used is currently located is located.
PATENT CLAIMS:
1. Device for offsetting the consumption of a flowing medium-such. B. of electrical energy, gas or liquid - according to a block tariff, which divides the total amount consumed in a certain time interval into two or more partial amounts (consumption amount blocks) with different tariffs by at least one fixed limit, whereby between the meter of the consumption meter and a counter, a switching device, which is controlled by the measuring unit after a block limit is exceeded and which changes the transmission ratio between the two according to the tariff change set for the block boundary in question, as well as differential gears and clutches are arranged, characterized in that the overall transmission between the measuring unit (1)
of the consumption meter and drive shaft of the counter (29) is subdivided according to the consumption of the individual blocks so that the transmission to the counter (29) via differential gears (16 or
20, 23) and gears (24 or 20) assigned to one of the intended consumption quantity blocks (I - IV).
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