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" Instruments de mesure ".
La présente invention se rapporte à des instruments pour la mesure du débit d'énergie entre chaque fois deux parmi plu sieurs séries de valeurs de charge arbitraires d'une grandeur qui varie du moyen d'une méthode de soustraction.
L'invention a pour objet de réaliser un instrument qui puisse d'une manière simple mesurer et enregistrer le débit dténergie dans différentes séries de valeurs de charge.
Des instruments de cette espèce ont déjà été proposés. Ils sont cependant trop compliqués et trop coûteux, une multitude dtappareils de mesure étant adaptés comme organes de commande pour l'enregistrement des différences entre les différentes sé- ries de valeurs de charge.
Ces désavantages et d'autres sont évités suivant la présente invention qui est caractérisée en substance par un arbre, qui peut être mis en rotation du moyen d'un mécanisme à encochement sous le contrôle d'un appareil de mesure primaire, ainsi que par un arbre auxiliaire entraîné à vitesse constante au moyen d'un mo-
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teur synchrone, l'arbre mentionné en premier lieu étant muni d'un certain nombre d'organes contr8lés en dépendance de la vitesse ou du nombre de tours du dit a@@@e aussi bien qu'en dépen- dance de vitesses reçues de l'arbre auxiliaire au moyen d'engre- nege.
Une réalisation de l'invention est illustrée sur les des- sins annexés, dans lesquels la figure 1 montre une courbe de charge de la grandeur à mesurer, la figure 2, un diagramme enre- gistré en mesurant le débit d'énergie entre certaines séries de valeurs de charge et la figure 3 un @ schématique d'un instrument approprié à effectuer une telle mesure d'énergie entre un certain nombre de séries de valeurs.
En relation avec la mesure de la durée d'une grandeur il est souvent désirable aussi de mesurer l'énergie débitée dans les séries de valeurs de charge pour lesquelles la durée est mesurée.
On peut incliner à croire que ceci pourrait être obtenu à partir du diagramme de durée usuel mais, bien qu'une telle lecture de la courbe en ce qui concerne l'énergie débitée dans différentes sé- ries de valeurs de charge donne des résultats utiles pour de fai- bles charges, l'exactitude des résultats croissant avec l'accrois- sement de la durée, ce diagramme donne des résultats peu satis- faisants pour les séries de valeurs de charge élevée. Cela est dû au fait que, dans l'opération usuelle de mesure de durée pour de grands intervalles de temps- que ce soit d'une façon inter- mittente ou d'une façon continue, seul un nombre limité de valeurs complètement obtenues de la série de valeurs est enregistré.
La marge entre la charge réelle et la charge enregistrée varie ainsi à l'intérieur d'une zoné de valeurs qui est déterminée par la dif- férence entre les limites de chargea. Ceci est le cas spécialement pour les charges élevées et très élevées de courte durée. En ou- tre le.débit d'énergie entre deux séries de valeurs de charge n'est pas seulement défini.par la différence de charge entre les dites limites de charge et par la durée correspondant à celles-ci,
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même si la durée était exactement connue.
Si E1 et E2 indiquent les limites de charge, E2-E1 = e la différence de charge, t1 la durée pour la charge E1, t2 la durée pour la charge E2, le débit d'énergie dans la série de valeurs entre E1 et E2 sera au moins = e.t2 et au,maximum e.t1. Le degré de précision pourrait être exprimé par tl.
Cette vieille méthode ne satisfait plus aux exigences t2 de précision de notre temps et doit par conséquent-être reje- tée.
La disposition suivant l'invention représentée à la figure 3, permet toutefois d'obtenir des valeurs exactes des tranches de charge entre des limites de charge arbitraires.
Cet instrument pour mesurer le débit d'énergie entre certaines limites de charge consiste en deux séries I et II d'engrenages soustractifs ou, dans le cas présent, d'engrenages différen- tiels Vl, Dl, H1; V2, D2, H2 ..... Vn, Dn, Hn et S1, S2, S3,...
Sn-1 respectivement. La soustraction des différents engrena- ges différentiels dans les séries. I est déterminée par les roues dentées E1, Eé, E3 etc. au moyen d'un.arbre Pl entraîné. à un nombre de tours constant par un mécanisme d'horlogerie, un moteur synchrone M ou un autre dispositif semblable. Le mouvement est transmis au différentiel en question par les roues planétaires meneuses de droite H1, H2, H3 de celui-ci.Les en- grenages sont choisis de manière à augmenter la limite de sous- traction pour chaque différentiel en allant de gauche à droite dans le dessin.
Les roues planétaires meneuses de gauche V1, V2,
V3 etc... des engrenages différentiels ont toutes la même di- mension et sont calées sur unarbre P2 qui reçoit u'n mouvement au moyen d'un mécanisme à encochement Ea, la vitesse de celui-ci étant déterminée par la fréquence d'impulsions d'un instrument de mesure primaire @m qui indique l'énergie totale absorbée par exemple par le réseau électrique.
La vitesse de rotation de l'ar- bre Ppeut ainsi être considérée comme représentative de la gran-
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evio, deur momentanée en quelque sorte-de la quantité qui faît l'objet de la mesure @
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Les roues différentielles Dl, D2 ... des différents engre- nages différentiels tournant dans le sens des aiguilles d'une montre ou dans le sens contraire suivant la gran- deur instantanée de la charge.
Si l'on supposa qu'une rotation dans le sens des aiguilles d'une montre corres- pond k une différence positive entre la charge réelle et la charge déterminée par la limite de soustraction il suffira a'enregistrer l'énergie au-dessus de la limite de soustraction de l'engrenage différentiel en question
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11" au moyen d'un compteur o.-sens unique ordinaire connecté È. chacune des roues différentielles et de calculer la dif- férence entre les lectures des compteurs d'engrenages différentiels adjacents, en vue d'obtenir l'énergie débi- tée pendant une certaine période entre les séries de va- leurs du différentiel.
Dans la figure 1 l'aire comprise entre la ligne de charge E0 et la courbe K représente l'énergie au-dessus de la limite de charge Eo. Cette énergie que l'on peut désigner par A0 constitue 1!énergie totale. L'axe des abscisses dans le diagramme représente le temps H. De la même manière, l'énergie au-dessus de la série de valeurs
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41Lp1Eia4m cÎ . El est indiquée par Ai au-dosauj de - àg etc... L'énergie entre les limites de charge E1 etE2 peut donc être obte-
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/ nue comme étant 10... àifl±éreneef Al - A2 .
Comme E1, E2, E3, etc. sont des grandeurs connues la durée pour une série de valeurs de charge qui est la moyenne arithmétique entre les deux limites de charge E1 et E2 entre lesquelles la mesure a lieu, sera obtenue en multipliant A1 et A2 par le facteur A2 ou l'in- verse de la moyenne arithmétique de E1 E1 + E2 et E2. Si de tels calculs sont effectués aussi pour les autres engre- :'nages différentiels adjacents on obtient un diagramme cor- respondant à la figure 2.
La-durée pour E1, E2, E3 etc. peut aussi être obte-
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nue comme il est suggéré dans la fig. 1. A chaque roue différentielle à l'intérieur de la série I peut être adapté un interrupteur à ressort qui, chaque fois, que le pignon planétaire se meut en direction positive, ferme le circuit d'une horloge synchrone et coupe le circuit quand le mouvement de la roue planétaire est négatif.
Des interrupteurs à ressort peuvent aussi être employés afin d'obtenir des signaux et pour des buts de contrôle, mais comme cela rendrait l'installation plus coûteuse, il n'en est prévu que pour des cas spéciaux.
Au moyen du dispositif décrit on peut avoir connais- sance du débit d'énergie dans les différentes séries de valeurs de charge avec seulement un petit nombre de cal- culs, aussi bien que de la durée des charges moyennes dans les différentes séries de valeurs de charge dont en question . Les calculs peuvent être effectués aussi d'une manière mécanique au moyen d'un autre système d'en-
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grenagesldifférentiels , qui est indiqué par II dans la figure 3. Les roues planétaires meneuses du dit système reçoivent leur mouvement des roues différentielles du grou- pe I.
Les différences d'énergie entre les engrenages diffé- rentiels du groupe I sont obtenues au moyen de co.mpteurs à sens unique qui sont commandés au moyen d'engrenages par les roues différentielles du groupe II. A l'intérieur de ce groupe les plus hautes séries de valeurs de charge des engrenages différentiels constituent en mêmetemps la limite de charge inférieure pour l'engrenage différen- tiel adjacent à droite dans le dessin et vice versa.
Comme on peut le voir de ce qui précède, il n'est toutefois pas nécessaire d'avoir un double jeu de compteurs comme il est indiqué dans la figure 3, l'un pour la mesu- re d'énergie et l'autre pour la mesure de durée. Les roues planétaires meneuses H1, H2 etc. sont toutes connectées à l'axe P2 de façon à pouvoir tourner mais sont assujetties
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dans la direction axiale. Le groupe II est pourvu d'un arbre P3 pivotant aux deux extrémités et qui porte toutes les roues différentielles des engrenages arrangées sur l'arbre de manière à leur permettre de tourner autour de cet arbre indépendamment l'une de l'autre.
Chaque engre- nage différentiel du groupe I est en outre pourvu, d'un pignon V etc.. de manière donner aux roues planétaires meneuses de chaque engrenage différentiel du groupe II des mouvements en sens opposés. Chaque roue différentiel- le du groupe I est en outre appropriée à commander deux roues planétaires meneuses adjacentes dans des mécanismes différentiels adjacents du groupe II.KWh indique un comp- teur de Kilowatts-heure qui peut être commandé par la roue différentielle au moyen d'un engrenage comme il est indiqué dans le coin droit de la fig. 3.
Un compteur combiné de l'énergie débitée entre dif- férentes séries de valeurs de charge et de la durée sui- vant la présente invention 0 s'avérera/utile à la fois dans la production de l'électricité et dans sa distribu- tion.
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"Measuring instruments".
The present invention relates to instruments for the measurement of the energy flow between each time two among several series of arbitrary load values of a magnitude which varies by means of a subtraction method.
The object of the invention is to provide an instrument which can in a simple manner measure and record the energy flow in different series of load values.
Instruments of this kind have already been proposed. However, they are too complicated and too expensive, a multitude of measuring devices being suitable as control devices for recording the differences between the different sets of load values.
These and other disadvantages are avoided according to the present invention which is characterized in substance by a shaft, which can be rotated by means of a notch mechanism under the control of a primary measuring apparatus, as well as by a shaft. auxiliary shaft driven at constant speed by means of a
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synchronous motor, the shaft mentioned in the first place being provided with a certain number of members controlled in dependence on the speed or the number of revolutions of said a @@@ e as well as in dependence of speeds received from the auxiliary shaft by means of gears.
An embodiment of the invention is illustrated in the accompanying drawings, in which FIG. 1 shows a load curve of the quantity to be measured, FIG. 2, a diagram recorded by measuring the energy flow between certain series of load values and FIG. 3 is a diagram of an instrument suitable for carrying out such a measurement of energy between a number of series of values.
In connection with the measurement of the duration of a quantity it is often also desirable to measure the energy delivered in the series of load values for which the duration is measured.
One might think that this could be obtained from the usual duration diagram but, although such a reading of the curve with respect to the energy delivered in different sets of load values gives useful results for at low loads, the accuracy of the results increasing with increasing time, this diagram gives unsatisfactory results for series of high load values. This is due to the fact that in the usual operation of duration measurement for large time intervals - whether intermittently or continuously, only a limited number of fully obtained values from the series of values is saved.
The margin between the actual load and the recorded load thus varies within a zone of values which is determined by the difference between the load limits. This is especially the case for high and very high short-term loads. In addition, the energy flow between two series of load values is not only defined by the difference in load between said load limits and by the duration corresponding to them,
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even if the duration was exactly known.
If E1 and E2 indicate the load limits, E2-E1 = e the load difference, t1 the time for the load E1, t2 the time for the load E2, the energy flow in the series of values between E1 and E2 will be at least = e.t2 and at, maximum e.t1. The degree of precision could be expressed by tl.
This old method no longer meets the t2 precision requirements of our time and must therefore be rejected.
The arrangement according to the invention shown in FIG. 3, however, makes it possible to obtain exact values of the load ranges between arbitrary load limits.
This instrument for measuring the energy flow between certain load limits consists of two series I and II of subtractive gears or, in the present case, of differential gears Vl, Dl, H1; V2, D2, H2 ..... Vn, Dn, Hn and S1, S2, S3, ...
Sn-1 respectively. The subtraction of the different differential gears in the series. I is determined by the toothed wheels E1, Eé, E3 etc. by means of a driven Pl shaft. at a constant number of revolutions by a clockwork mechanism, a synchronous motor M or the like. The movement is transmitted to the differential in question by the right-hand drive planetary wheels H1, H2, H3 thereof. The gears are chosen so as to increase the under-traction limit for each differential going from left to right. in the drawing.
The left driving planetary wheels V1, V2,
V3 etc ... differential gears all have the same dimension and are wedged on a shaft P2 which receives movement by means of a notch mechanism Ea, the speed of this being determined by the frequency of pulses from a primary measuring instrument @m which indicates the total energy absorbed, for example, by the electrical network.
The speed of rotation of the shaft P can thus be considered as representative of the great-
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evio, momentary deur in a way - of the quantity which is the object of the measurement @
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The differential wheels Dl, D2 ... of the different differential gears rotating clockwise or counterclockwise depending on the instantaneous size of the load.
Assuming that a clockwise rotation corresponds to a positive difference between the actual charge and the charge determined by the subtraction limit, it will suffice to record the energy above. the subtraction limit of the differential gear in question
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11 "by means of an ordinary o.-one way meter connected to each of the differential wheels and calculating the difference between the readings of the adjacent differential gear counters, in order to obtain the energy delivered during a certain period between the series of differential values.
In figure 1 the area between the load line E0 and the curve K represents the energy above the load limit Eo. This energy, which can be designated by A0, constitutes the total energy. The x-axis in the diagram represents time H. Likewise, the energy above the series of values
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41Lp1Eia4m cÎ. El is indicated by Ai au-dosauj de - àg etc ... The energy between the load limits E1 and E2 can therefore be obtained
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/ naked as being 10 ... àifl ± ereneef Al - A2.
Like E1, E2, E3, etc. are known quantities the duration for a series of load values which is the arithmetic mean between the two load limits E1 and E2 between which the measurement takes place, will be obtained by multiplying A1 and A2 by the factor A2 or the in- pays the arithmetic mean of E1 E1 + E2 and E2. If such calculations are also carried out for the other adjacent differential gears, a diagram corresponding to FIG. 2 is obtained.
The-duration for E1, E2, E3 etc. can also be obtained
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naked as suggested in fig. 1. To each differential wheel inside the I-series can be fitted a spring-loaded switch which, each time the planetary gear moves in a positive direction, closes the circuit of a synchronous clock and cuts the circuit when the planetary gear is moving in a positive direction. planetary wheel movement is negative.
Spring-loaded switches can also be employed for obtaining signals and for control purposes, but as this would make installation more expensive, they are only intended for special cases.
By means of the device described it is possible to know the energy flow in the different series of load values with only a small number of calculations, as well as the duration of the average loads in the different series of load values. load of which in question. The calculations can also be carried out mechanically by means of another system of input.
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Differential graining, which is indicated by II in figure 3. The leading planetary wheels of said system receive their movement from the differential wheels of group I.
The energy differences between the differential gears of group I are obtained by means of one-way counters which are controlled by means of gears by the differential wheels of group II. Within this group the highest series of differential gear load values simultaneously constitute the lower load limit for the adjacent differential gear on the right in the drawing and vice versa.
As can be seen from the above, however, it is not necessary to have a double set of meters as shown in figure 3, one for energy measurement and the other for the duration measure. The leading planetary wheels H1, H2 etc. are all connected to axis P2 so that they can rotate but are subject to
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in the axial direction. Group II is provided with a shaft P3 pivoting at both ends and which carries all the differential wheels of the gears arranged on the shaft so as to allow them to rotate around this shaft independently of one another.
Each differential gear of group I is furthermore provided with a pinion V etc. in order to give the driving planetary wheels of each differential gear of group II movements in opposite directions. Each group I differential wheel is further suitable for controlling two adjacent drive planetary wheels in adjacent group II differential mechanisms. KWh indicates a kilowatt-hour counter which can be controlled by the differential wheel by means of a gear as shown in the right corner of fig. 3.
A combined meter of the energy delivered between different sets of load values and the time following the present invention will prove useful both in the production of electricity and in its distribution.
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