Appareil de mesure électrique.
La présente invention a pour objet un appareil de mesure électrique pour mesurer des valeurs intégrées avec indication de maxi muni d'une grandeur électrique variable.
I1 est souvent désirable de prévoir des mesures de grandeurs électriques qui montrent aussi bien leurs valeurs intégrées que leurs valeurs maximum. Dles dispositifs de ce genre sont ordinairement employés pour mesurer l'énergie électrique dans des wattheures-mètre.
Des watt-heures-mètre à indication de maximum connus comportent un watt-heuresmètre muni de façon amovible d'un enregistreur de maximum. L'enregistreur de maximum est muni d'un mécanisme de réglage de temps en forme d'un petit moteur électrique synehrone. Le mécanisme de réglage de temps peut servir à l'un des deux buts suivants:
Dans certains enregistreurs de maximum, le mécanisme régulateur de temps sert à fournir un mouvement de rotation constant avec lequel est comparé le mouvement de rotation d'un induit de watt-heures-mètre.
Dans une seconde forme de l'enregistreur de maximum, le mécanisme régulateur de temps sert à interrompre plériodiquement le couplage entre un induit de watt-heuresmètre et un organe de mesure de maximum.
Un pareil enregistreur est connu comme enregistreur de maximum à intervalle de mesure.
Il enregistre l'énerl ; ie électrique ou consommation en watt-heures pendant un intervalle prédéterminé, par exemple de 1E5 ou 30 minutes.
\ Bien que des enregistreurs de maximum de ces types fonctionnent de façon satisfaisante, la nécessité de prévoir l'alimentation des moteurs synchrones les rend moins adaptables à leur disposition amovible dans des watt-heures-mètre. Lorsqu'un enregistreur de ce genre doit être appliqué à un wattheures-mètre, il faut établir des connexions, à partir du circuit sur lequel le watt-heuresmètre est branché jusqu'au moteur synchrone.
En outre, si l'enregistreur doit être enlevé du watt-heures-mètre pour une révision ou par d'autres raisons, il faut interrompre les con nexions électriques du moteur synchrone avec sa source d'énergie.
Un autre inconvénient du moteur syn chrone consiste dans le fait qu'il est constamment en marche, même lorsqu'aucune énergie électrique ne passe par le watt-heures-mètre.
Quoique Ia consommation d'énergie du moteur synchrone ne soit pas grande, la nécessité de fournir constamment de l'énergie à celui-ci présente un certain inconvénient.
Il est possible d'employer, à la place du moteur synchrone, un mouvement d'horlogerie pour obtenir le réglage de temps désiré. Toutefois, les mouvements d'horlogerie sont en général volumineux et d'un poids considérable. Pour ces raisons, ils ne sont pas appropriés pour bien des installations de watt-heuresmètre dans lesquelles la place est restreinte et pour lesquelles on désire un enregistreur amovible. Un autre inconvénient des mouvements d'horlogerie résulte de la nécessité de les remonter périodiquement. Etant donné que les enregistreurs de maximum doivent être en marche pendant de longues périodes sans aucune surveillanoe, la nécessité de les remonter présente un inconvénient.
L'invention se propose donc de surmonter les difficultés susénoncées dans un appareil de mesure à indication de maximum d'une grandeur électrique variable comprenant un instrument de mesure ayant une partie mobile en concordance avec une grandeur électrique variable qui doit être mesurée, un élément de mesure de maximum et des moyens pour coupler celui-ci avec ladite partie mobile pour l'actionner.
L'appareil de mesure suivant l'invention comporte des moyens d'accumulation d'énergie accouplés à la partie mobile de façon à être aIimentés en énergie par celle-ci et des moyens pour introduire un réglage de temps dans le fonctionnement de l'élément de mesure de maximum, ces derniers moyens comportant un dispositif régulateur de temps actionné par les moyens d'accumulation d'énergie.
Une forme d'exécution de l'objet de l'invention est représentée, à titre d'exemple, au dessin annexé, dans lequel: La a fig. 1 montre une vue en plan d'un appareil de mesure, certaines parties étant enlevées;
la fig. 2 montre une vue en perspective de l'appareil de mesure représenté à la fig. 1, certaines parties étant enlevées;
la fig. 3 montre une vue de front d'une partie de l'ensemble du cadran et aiguilles de l'appareil suivant la fig. 1, et
la fig. 4 montre une vue en plan d'un détail de l'appareil de mesure suivant la fig. 1.
La fig. 1 montre un appareil de mesure ayant une partie rotative tournant en concor dance e avec une grandeur électrique variable qui doit être mesurée. Bien que cet appareil puisse être de types bien différents, on supposera pour cette explication que l'appareil de mesure 1 est un watt-heures-mètre à induction représenté à la fig. 1 par son disque induit 2.
Pour indiquer ou enregistrer les révolutions du disque 2, un enregistreur 3, amovible, fait partie du watt-heures-mètre 1. Cet enregistreur 3 comporte une plaque de front 4 espacée d'une plaque de base 5. Pour maintenir l'espacement de ces plaques, la plaque de front 4 est munie de jambes 6 ayant des rebords 7. Les rebords 7 sont fixés à la plaque de base 5 au moyen de vis à tête 8 passant par les rebords 7 et vissées dans des trous taraudés de la plaque de base 5. L'enregistreur comporte également un support dirigé vers l'arrière et ayant une paroi supérieure 10 fixée à la plaque de base 5 au moyen de rivets ou par soudure. La paroi 10 supérieure est formée d'une plaque qui est recourbée de façon à former une paroi arrière 11 et une paroi de fond 12.
Pour la fixation amovible de l'enregistreur 3 sur le watt-heures-mètre, la paroi arrière 11 est munie d'une paire de chevilles de fixation espacées 13. Dans la position de fixation, ces chevilles pénètrent dans des douilles 14 du watt-heures-mètre. Chacune des douilles 14 comporte une vis de blocage 15 pour assurer la cheville adjointe dans la position de fixation. Pour monter l'enregistreur 3 dans la position de service, les chevilles 13 sont simplement insérées dans les douilles 15 et les vis de blocage 15 sont serrées pour bloquer les chevilles en place. Pour enlever l'enregistreur, on exécute l'opération inverse.
Pour produire une indication de l'énergie électrique intégrée passant par le watt-heuresmètre, plusieurs aiguilles d'intégration 20, 21, 22 et 23 sont disposées de façon à pouvoir tourner sur l'enregistreur 3. Chacune des aiguilles d'intégration est montée sur un arbre 24, 25, 26 et 27 respectivement qui passe par une ouverture de palier dans la plaque de front 4. Sur les arbres 24, 25 et 26 sont fixés des pignons 28, 29 et 30 respec tivement Des roues dentées 31, 32 et 33 engrenant respectivement avec les pignons 28, 29 et 30, sont fixées sur les arbres 25, 26 et27 respectivement.
La relation entre les pignons et les roues dentées est telle que les aiguilles 22, 21 et 20 tournent à des vitesses multiples de la vitesse de rotation de l'aiguille 23. Ainsi, par exemple, les aiguilles 22, 21 et 20 peuvent être disposées de façon à faire respectivement 10, 100 et 1000 tours pour chaque révolution de l'aiguille 23. Par conséquent, si l'aiguille 20 est disposée pour tourner en concordance avec des unités de l'énergie électrique mesurée par le watt-heures-mètre, les aiguilles 21, 22 et 23 tournent respectivement en concordance aveo des multiples de ces unités. La relation entre les aiguilles est bien connue à tout expert.
Pour actionner les aiguilles d'intégration 20, 21, 22 et 23 en concordance avec la rotation du disque 2, un pignon 40 fixé sur le disque est couplé avec les aiguilles d'intégration au moyen d'engrenages appropriés. A cet effet, le pignon 40 engrène avec une roue dentée 41 montée sur un arbre 42 de façon à tourner avec celui-ci. L'arbre 42 s'étend entre la paroi supérieure 10 et la paroi de fond 12 dans lesquelles il est logé de façon à pouvoir tourner. Une vis sans fin 43, fixée sur l'arbre 42, engrène avec une roue héli coïdale 44 fixée sur un arbre 45.
Comme représenté à la fig. 1, l'arbre 45 s'étend entre la paroi arrière 11 et la plaque de base 5 dans lesquelles il est logé de façon à pouvoir tour ner. A son extrémité antérieure, l'arbre 45 porte un pignon 46 engrenant avec une roue dentée 47 fixée sur un prolongement de l'arbre 24. Grâce à la disposition de ces engrenages, les aiguilles d'intégration 20, 21, 22 et 23 sont actionnées en concordance avec la rotation du disque 2.
Pour mesurer l'énergie électrique maximum passant par le watt-heures-mètre, un organe de mesure de maximum 50 est prévu sur l'arbre 51. Cet organe 50 peut tourner par rapport à l'arbre 51. I1 est établi sous forme d'une roue dentée qui est couplée avec le pignon 40 en vue de tourner en concordance avec la rotation du disque induit 2.
Ce couplage comporte un pignon 52 fixé sur l'arbre 42 de façon à tourner avec celui-ci.
Le pignon 52 engrène avec une roue dentée 53 montée sur un arbre 54. L'arbre 54 s'étend entre les parois 10 et 12 dans lesquels il est logé de façon à pouvoir tourner. Un pignon 55, fixé sur l'arbre 54, engrène avec une roue dentée 56. Cette roue dentée 56 est munie d'une creusure 56a limitée par une surface cylindrique 57 dont le but sera expliqué par la suite. La roue dentée 56 est montée sur un arbre 58 de façon à tourner avec celui-ci.
Ce montage est réalisé par un collet de fixation 59 sur l'arbre 58 au-dessus de la roue dentée 56, et par un collet similaire non représenté au-dessous de la roue dentée 56. Ces collets empêchent un mouvement axial de la roue dentée par rapport à l'arbre tout en permettant un mouvement de rotation par rapport à l'arbre 58.
Le mouvement de rotation de la roue dentée 56 produit une rotation de la couronne dentée 60. Cette couronne dentée est fixée sur un arbre 61 portant un pignon 62 engrenant avec la roue dentée 50 formant l'organe de mesure de maximum. Grâce à cet engrenage, le mouvement de rotation du disque 2 produit la rotation de la roue dentée 50. Le sens de rotation du disque 2 et des roues dentées 41, 53, 56, 60 et 50 est indiqué par des flèches sur les parties respectives.
Certaines parties du mécanisme peuvent être en relation concentrique ou télescopique.
Ainsi, par exemple, l'arbre 26 de l'aiguille d'intégration 22 est muni d'un passage formant palier pour recevoir l'arbre 61. Par con séquent, les arbres 26 et 61 coopèrent dans un petit espace pour supporter leurs roues dentées et -pignons respectifs.
D'une manière quelque peu similaire, l'arbre 51 est disposé dans un passage prévu dans l'arbre 27. Il est à noter que la vitesse de rotation des arbres 26 et 27 est relativement petite en comparaison de celle des arbres 24 et 25. La construction télescopique est de préférence appliquée aux arbres ayant la vitesse plus petite.
Afin d'obtenir une indication de l'énergie maximum, il est désirable que la rotation du disque 2 soit comparée à un mouvement de rotation constant ou que la rotation du disque soit mesurée pour chacun de nombreux intervalles de temps égaux prédéterminés. Pour le but envisagé, il doit être supposé que l'organe de mesure de maximum 50 soit actionné pen- dant chacun des nombreux intervalles de mesure.
A cet effet, il est désirable qu'un embrayage ou des roues dentées débrayages soient prévues dans le couplage entre l'organe à maximum 50 et le disque 2 en vue d'interrompre Ie couplage entre eux à la fin de chaque intervalle de mesure. Dans l'exemple décrit, la roue dentée 56 est montée de façon à pouvoir la mettre en et hors d'engrénement avec la couronne dentée 60.
Ce mouvement de la roue dentée 56 en et hors d'engrènement avec la couronne dentée 60 est effectué au moyen d'une came 70 fixée sur l'arbre 56 et tournant avec celui-ci. Cette came 70 dépasse une ouverture dans la paroi supérieure 10 (fig. 1) et coopére avec une oreille 71 de la paroi superieure.
L'arbre 58 s'étend entre une paire de plaques parallèles 72 et 73. Ces plaques sont maintenues en espacement au moyen de bou- ions d'espacement 74 sur lesquels les plaques sont fixées au moyen de vis à tête (non représentées). Dans les plaques 72 et 73 est égale- ment supporté un arbre 75 qui s'étend entre les parois 10 et 12, dans lesquelles il est logé axe façon à pouvoir tourner. A cet effet, les parois sont munies de vis à paliers 76 (fig. 1) pour recevoir les extrémités de l'arbre 75. Les plaques 72 et 73 constituent ainsi un châssis guidant l'arbre 58 et la roue dentée 56 pour un mouvement pivotant autour de l'axe de l'arbre 75.
Pendant chaque rotation de l'arbre 58, la came 70 vient engager l'oreille 71, avec laquelle elle coopère afin de faire pivoter la roue dentée 56 autour de l'axe de l'arbre 75 d'une distance suffisante pour amener la roue dentée 56 hors d'engrènement avec la couronne dentée 70. Ce mouvement n'est pas suffisant pour amener la roue dentée 56 hors d'engrènement avec son pignon 55.
Le mouvement de rotation de l'arbre 58 est déterminé par l'intervalle de mesure désiré pour l'enregistreur de maximum. Dans la pratique, on emploie en général des intervalles de 15 ou de 30 minutes. Si l'on désire donc un intervalle de 15 minutes, l'arbre .5 tourne avec une révolution en 15 minutes. Dans ce cas, la came 70 vient engager l'oreille 71 une fois dans chaque intervalle de 15 minutes pour séparer la roue dentée 56 de la couronne dentée 60.
Pour le réglage de temps de la rotation de l'arbre 56, on a prévu un mécanisme régulateur de temps a' échappement qui comporte une roue d!éichappement 80, un levier d'échap- pement 81 ayant des dents d'échappement 8 coopérant avec la roue d'échappement 80 et ayant une fourchette 83 coopérant avec une goupille 84 fixée sur un balancier 815. Un spiral 86 est. adjoint au balancier pour déterminer sa période d'oscillation. a;a roue d'éehappement & 0, le levier d'échappement 81 et le balancier 85 sont fixés respective- ment sur les arbres 87, 88 et 89 qui sont logés de façon à pouvoir tourner dans les plaques 72 et 73.
L'arbre 58 est couplé avec l'arbre 87 de la roue d'échappement au moyen d'un engrenage 9Q logé de façon à pouvoir tourner dans les plaques 72 et 73. Par conséquent, le mou veinent de rotation de l'arbre 58 est déter- miné par le mécanisme régulateur de temps à échappement.
Pour actionner l'arbre 58 ainsi que le mé- canisme régulateur de temps à échappement, on a prévu un dispositif d'accumulation d'énergie en forme d'un ressort spiral 91. Ce ressort spiral est logé dans la creusure 56a formée dans la roue dentée 56.
Comme il a été mentionné, il est désirable d'aecumuler de l'énergie dans le ressort 91 par l'action du disque induit 2. A cet effet, le ressort 91 est couplé avec le disque 2 par l'intermédiaire d'un accouplement ou embrayage à glissement réalisé par frottement entre une extrémité du ressort spiral 91, d'une part, et la roue dentée 56, d'autre part.
Comme représenté au dessin annexé, l'extrémité intérieure du ressort spiral 91 est rigidement fixée au collet 59 de l'arbre 58. L'extrémité extérieure du ressort 91 est en enla, age- ment par frottement avec la paroi 'cylindrique 5.7 de la roue dentée 56. Par suite de eet arrangement, la rotation du disque 2 entraîne la rotation de la roue dentée 56 tout en produisant une accumulation d'énergie 'dans le ressort spiral 91.
Lorsque l'énergie accumulée dans le ressort dépasse une valeur prédéterminée, l'extrémité extérieure du ressort spiral glisse par rapport à la roue dentée 516 pour permettre que la rotation du dislque 2 continue sans lui imposer une charge excessive.
L'énergie accumulée dans le ressort 91 provoque le mouvement de rotation de'l'arbre 58. Toutefois, la rotation de l'arbre 58 est réglée par suite du fonctionnement du méca- nisme régulateur de temps à échappement adjoint à une révolution en 1.5 minutes, lorsqu'on désire obtenir un intervalle de mesure de 15 minutes. Pendant chacun de ces intervalles, la came 70 vient engager l'oreille 71 pour séparer temporairement les roues dentées 56 et 60.
Lorsque les roues dentées 56 et 60 se séparent, il est désirable que la roue dentée 50 comme organe de usure de maximum soit ramenée à un réglage prédéterminé ou à zéro, dans lequel un poussoir 100 de cette roue vient s'engager avec une butée fixe 101.
A cet effet, la roue dentée 50 est munie d'un ressort spiral 102 ayant son extrémité intérieure reliée à la roue dentée 50 et son extrémité extérieure à un support fixe 10l3. Ce ressort est disposé de façon à faire tourner la roue à maximum en sens inverse des aiguilles d'une montre, comme représenté à la fig. 2'. Par conséquent, lorsque les roues dentées 56 et 60 se séparent temporairement, le ressort 1021 amène la roue 50 à sa position prédéterminée ou à zéro dans laquelle le poussoir 100 vient buter contre la butée fixe 10"1.
Il en résulte donc que l'organe à maximum 50 est couplé avec le disque induit 2 pour effectuer une rotation jusqu'à une position qui dépend de la rotation totale du disque 2 pendant un intervalle de 15 minutes.
1 ! 1 est désirable qu'une indication de la rotation maximum de l'organe de mesure de maximum 50 soit obtenue pendant une période de décompte qui peut être d'une durée d'un mois. Une pareille indieation peut être obtenue par l'adjonction d'un indicateur de maximum tel qu'une plume ou aiguille à l'organe à maximum 50. Comme représenté au dessin, l'arbre 51 s'étend en dehors de l'arbre 27 et est pourvu à son extrémité extérieure d'une aiguille de maximum 110.
L'arbre 51 est également muni d'un levier 111 qui est placé dans le parcours du poussoir 100. Par conséquent, lors de la rotation de l'organe à maximum 50, le poussoir 100 vient s'engager avec le levier 111 pour faire tourner l'arbre 51 avec l'aiguille 110. L'arbre 51 avec l'aiguille 110 est maintenu dans la position atteinte lors de la rotation au moyen d'un ressort plat 112 qui s'appuie sur la surface périphérique d'un disque 113 fixé sur l'arbre 51. Le ressort plat 112 est fixé à un support fixe 114. Le ressort 112 est réglé de façon à s'appuyer légèrement sur le disque 11'3. Par suite du frottement entre le ressort et le disque, l'aiguille 110 est maintenue dans toute position.
Cet engagement de frottement n'imposera au mécanisme aucune charge excessive.
Pour l'indication des quantités mesurées par l'enregistreur, un cadran 120 est fixé sur la plaque de front 4. Ce cadran est muni d'échelles 121 pour les aiguilles d'intégration . 21, 22 et 23. En outre, il est muni d'une échelle 122 pour l'aiguille de maximum 110.
L'échelle 12t2 est concentrique à l'échelle 121 adjointe à l'guille 23 ayant le mouvement le plus lent. Ces échelles sont graduées pour indiquer les valeurs intégrées et de maximum mesurées par les aiguilles 2-0, 21, 2-2-, 23 et 110
Le fonctionnement de l'enregistreur décrit résulte sans autre de la descrIption précé- dente. Lorslque l'instrument de mesure 1 est relié pour mesurer la quantité électrique dési- rée telle que l'énergie électrique, le disque induit 2 tournera en concordance avec l'énergie électrique qui doit être mesurée.
La rotation du disque 2 provoque le mouvement de rotation des aiguilles d'intégration 20, 21, 22 -et 23 en concordance avec la valeur intégrée de l'énergie électrique.
En plus, la rotation du disque induit 2 sert à produire la rotation de l'organe de mesure de maximum 510. En outre, la rotation du disque 2 produit une accumulation d'énergie dans le ressort spiral 91. L'énergie accumulée dans le ressort 91 sert à actionner -le mécanisme régulateur de temps à échappement qui est du type à démarrage automatique. Si l'énergie accumulée dans le ressort spiral 91 dépasse une valeur prédéterminée, la roue dentée 56 glissera par rapport au ressort spiral pour permettre au disque 2 à -con- tinuer son mouvement de rotation sans y produire une -charge excessive.
L'énergie maxi muni accumulée dans le ressort 91 avant le glissement de la roue dentée 516 peut considé- rabilement varier ; par exemple, le ressort peut être établi pour un maximum d'énergie accu- mulée suffisant à actionner de lui-même le mécanisme d'échappement pendant plusieurs minutes.
La came 70 tourne sous le contrôle du mécanisme régulateur de temps à échappe- ment pour venir buter contre l'oreille -71 et faire pivoter la roue dentée 56 autour de l'axe de l'arbre 75 à la fin d'un intervalle de mesure qui peut être d'une durée de 15 mi -nutes. Le mouvement resul. tant de la roue dentée 58 -amène celle-ci hors d'engrènement -avec la couronne dentée 610 et permet au ressort spiral 102 de faire tourner l'organe à maximum 50 en sens inverse au mouvement des aiguilles d'une mont-re vers sa position prédéterminée de zéro.
Le sommet de la came 70 quitte alors l'oreille 71 après un court intervalle pour permettre aux roues dentées 56 et 60 de revenir de nouveau en engrènement afin de-commencer un nouvel intervalle de mesure. Pendant ce prochain intervalle de mesure, le levier 111 et l'aiguille 110 ne sont pas affectés, si le poussoir 1û0 ne dépasse pas son mouvement maximum antérieur. Toutefois, si la demande pendant un intervalle dépasse toute demande antérieure pendant la période de décompte, le poussoir 100 vient buter contre le levier 111 pour faire avancer l'aiguille 110 sur l'échelle. Par conséquent, l'aiguille 110 indique le déplacement maximum de la roue dentée 50 et le maximum d'énergie électrique pour tous les intervalles de mesure de 15 minutes se présentant pendant une période de décompte.
A la fin de la période de décompte, la lecture de l'ai- guille 11s0 sur une échelle 122 peut être notée, et l'aiguille 110 peut alors être ramenée à la main vers sa position de zéro jusqu'à ce que le levier 111 vienne buter contre le poussoir 1.00. L'enregistreur est ainsi mis en condition pour une nouvelle période de décompte.
Comme il résulte de la fig. 2, la réaction du ressort spiral 91 s'exerce dans une direction telle qu'il force la roue dentée 56 élasti- quement en engrènement avec la couronne dentée 60. Cet -arrangement du ressort spiral élimine la nécessité -de ressorts additionnels pour assurer le couplage des roues dentées 56 et 60 ;
Lors du fonctionnement, l'enregistreur 3 impose une faible charge additionnelle au disque induit 2.
Cette charge varie légèrement en concordance avec la quantité d'éner gie accumulée dans le ressort spiral 9e1. Toutefois, les effets de cette charge additionnelle peuvent être pratiquement compensés pour un fonctionnement à faible charge du disque induit 2 par une manipulation appropriée du réglage à faible charge qui est ordinairement prévu dans des watt-heures-mètre. Lorsque le disque induit 2 fonctionne à une charge plus élevée telle qu'au-dessus de 50 % de la charge normale, un léger freinage imposé par l'enregistreur 3 peut être pleinement compensé par une manipulation appropriée du réglage à pleine charge prévu dans les watt-heuresmètre.
En procédant ainsi, il est possible de maintenir parfaitement bien l'exactitude de l'appareil de mesure dans les limites commerciales acceptables.
REVENDICBTION:
Appareil de mesure électrique pour mesurer des valeurs intégrées avec indication de maximum d'une grandeur électrique variable comprenant un instrument de mesure ayant une partie mobile en concordance avec une grandeur électrique variable qui doit être mesurée, un élément de mesure de maximum et des moyens. pour coupler celui-ci avec ladite partie mobile pour l'actionner, caractérisé par des moyens d'accumulation d'énergie accouplés à la partie mobile de façon à être alimentés en énergie par celle-ci et des moyens pour introduire un réglage de temps dans le fonctionnement de l'élément de mesure e de maximum, ces derniers moyens comportant un dispositif régulateur de temps actionné par "les moyens d'accumulation d'énergie.
Electrical measuring device.
The present invention relates to an electrical measuring device for measuring integrated values with indication of maximum provided with a variable electrical quantity.
It is often desirable to provide measurements of electrical quantities which show both their integrated values and their maximum values. Devices of this kind are commonly used to measure electrical energy in watt-hour meters.
Known maximum-indicating watt-hours-meters include a watt-hour meter removably provided with a maximum recorder. The maximum recorder is provided with a time adjustment mechanism in the form of a small synehrone electric motor. The time adjustment mechanism can serve one of two purposes:
In some maximum recorders, the time regulating mechanism is used to provide a constant rotational motion with which the rotational motion of a watt-hour-meter armature is compared.
In a second form of the maximum recorder, the time regulating mechanism serves to periodically interrupt the coupling between a watt-hourmeter armature and a maximum measuring device.
Such a recorder is known as a maximum to measurement interval recorder.
It registers the enerl; ie electricity or consumption in watt-hours during a predetermined interval, for example 1E5 or 30 minutes.
\ Although maximum recorders of these types perform satisfactorily, the need to provide power to synchronous motors makes them less adaptable to their removable arrangement in watt-hours-meters. When such a recorder is to be applied to a watt-hour meter, connections must be made from the circuit on which the watt-hour meter is connected to the synchronous motor.
In addition, if the recorder must be removed from the watt-hour-meter for overhaul or for other reasons, the electrical connections of the synchronous motor with its power source must be interrupted.
Another disadvantage of the synchronous motor is that it is constantly running, even when no electrical energy is passing through the watt-hours-meter.
Although the power consumption of the synchronous motor is not large, the need to constantly supply power to it has a certain drawback.
It is possible to use, instead of the synchronous motor, a clockwork movement to obtain the desired time setting. However, watch movements are generally bulky and of considerable weight. For these reasons, they are not suitable for many watt-hour meter installations where space is limited and where a removable recorder is desired. Another disadvantage of watch movements results from the need to wind them periodically. Since maximum recorders have to be on for long periods without any monitoring, the need to reassemble them presents a disadvantage.
The invention therefore proposes to overcome the aforementioned difficulties in a measuring device with maximum indication of a variable electrical quantity comprising a measuring instrument having a movable part in agreement with a variable electrical quantity which must be measured, an element of maximum measurement and means for coupling the latter with said mobile part to actuate it.
The measuring device according to the invention comprises energy storage means coupled to the mobile part so as to be supplied with energy by the latter and means for introducing a time adjustment in the operation of the element. maximum measurement, the latter means comprising a time regulator device actuated by the energy storage means.
One embodiment of the object of the invention is shown, by way of example, in the accompanying drawing, in which: a fig. 1 shows a plan view of a measuring apparatus with some parts removed;
fig. 2 shows a perspective view of the measuring apparatus shown in FIG. 1, some parts being removed;
fig. 3 shows a front view of part of the assembly of the dial and hands of the apparatus according to FIG. 1, and
fig. 4 shows a plan view of a detail of the measuring apparatus according to FIG. 1.
Fig. 1 shows a measuring device having a rotating part rotating in correspondence with a variable electrical quantity which is to be measured. Although this device can be of very different types, it will be assumed for this explanation that the measuring device 1 is an induction watt-hour-meter shown in FIG. 1 by its induced disc 2.
To indicate or record the revolutions of disc 2, a removable recorder 3 is part of watt-hour-meter 1. This recorder 3 has a faceplate 4 spaced apart from a baseplate 5. To maintain the spacing of these plates, the front plate 4 is provided with legs 6 having flanges 7. The flanges 7 are fixed to the base plate 5 by means of cap screws 8 passing through the flanges 7 and screwed into threaded holes of the plate base 5. The recorder also has a rear facing bracket having a top wall 10 secured to base plate 5 by means of rivets or by welding. The upper wall 10 is formed of a plate which is curved so as to form a rear wall 11 and a bottom wall 12.
For the removable fixing of the recorder 3 to the watt-hour-meter, the rear wall 11 is provided with a pair of spaced fixing dowels 13. In the fixing position, these dowels penetrate into sockets 14 of the watt- hour-meter. Each of the sleeves 14 has a locking screw 15 to secure the adjoining plug in the fixing position. To mount the recorder 3 in the service position, the plugs 13 are simply inserted into the sockets 15 and the locking screws 15 are tightened to lock the plugs in place. To remove the recorder, the reverse operation is carried out.
To produce an indication of the integrated electrical energy passing through the watt-hourmeter, several integration hands 20, 21, 22 and 23 are arranged so as to be able to rotate on the recorder 3. Each of the integration hands is mounted. on a shaft 24, 25, 26 and 27 respectively which passes through a bearing opening in the face plate 4. On the shafts 24, 25 and 26 are fixed pinions 28, 29 and 30 respectively Toothed wheels 31, 32 and 33 meshing respectively with the pinions 28, 29 and 30, are fixed on the shafts 25, 26 and 27 respectively.
The relationship between the pinions and the toothed wheels is such that the needles 22, 21 and 20 rotate at speeds multiple of the rotational speed of the needle 23. Thus, for example, the needles 22, 21 and 20 can be arranged. so as to make respectively 10, 100 and 1000 revolutions for each revolution of the hand 23. Therefore, if the hand 20 is arranged to rotate in accordance with units of the electrical energy measured by the watt-hour-meter , the hands 21, 22 and 23 respectively rotate in accordance with the multiples of these units. The relationship between needles is well known to any expert.
To actuate the integration needles 20, 21, 22 and 23 in accordance with the rotation of the disc 2, a pinion 40 fixed to the disc is coupled with the integration needles by means of suitable gears. For this purpose, the pinion 40 meshes with a toothed wheel 41 mounted on a shaft 42 so as to rotate with the latter. The shaft 42 extends between the top wall 10 and the bottom wall 12 in which it is housed so as to be able to rotate. A worm 43, fixed on the shaft 42, meshes with a helical helical wheel 44 fixed on a shaft 45.
As shown in fig. 1, the shaft 45 extends between the rear wall 11 and the base plate 5 in which it is housed so as to be able to turn. At its front end, the shaft 45 carries a pinion 46 meshing with a toothed wheel 47 fixed on an extension of the shaft 24. Thanks to the arrangement of these gears, the integration needles 20, 21, 22 and 23 are actuated in accordance with the rotation of the disc 2.
To measure the maximum electrical energy passing through the watt-hours-meter, a measuring member of maximum 50 is provided on the shaft 51. This member 50 can rotate with respect to the shaft 51. I1 is established in the form of 'a toothed wheel which is coupled with the pinion 40 to rotate in accordance with the rotation of the armature disc 2.
This coupling comprises a pinion 52 fixed on the shaft 42 so as to rotate with the latter.
The pinion 52 meshes with a toothed wheel 53 mounted on a shaft 54. The shaft 54 extends between the walls 10 and 12 in which it is housed so as to be able to rotate. A pinion 55, fixed on the shaft 54, meshes with a toothed wheel 56. This toothed wheel 56 is provided with a recess 56a limited by a cylindrical surface 57, the purpose of which will be explained later. The toothed wheel 56 is mounted on a shaft 58 so as to rotate therewith.
This assembly is achieved by a fixing collar 59 on the shaft 58 above the toothed wheel 56, and by a similar collar not shown below the toothed wheel 56. These collars prevent axial movement of the toothed wheel. relative to the shaft while allowing rotational movement relative to the shaft 58.
The rotational movement of the toothed wheel 56 produces a rotation of the toothed ring 60. This toothed ring is fixed on a shaft 61 carrying a pinion 62 meshing with the toothed wheel 50 forming the maximum measuring member. Thanks to this gear, the rotational movement of the disc 2 produces the rotation of the toothed wheel 50. The direction of rotation of the disc 2 and the toothed wheels 41, 53, 56, 60 and 50 is indicated by arrows on the respective parts. .
Some parts of the mechanism can be in a concentric or telescopic relationship.
Thus, for example, the shaft 26 of the integration needle 22 is provided with a passage forming a bearing to receive the shaft 61. Consequently, the shafts 26 and 61 cooperate in a small space to support their wheels. respective toothed and pinions.
In a somewhat similar fashion, the shaft 51 is disposed in a passage provided in the shaft 27. Note that the rotational speed of the shafts 26 and 27 is relatively small compared to that of the shafts 24 and 25. The telescopic construction is preferably applied to the shafts having the lower speed.
In order to obtain an indication of the maximum energy, it is desirable that the rotation of the disc 2 be compared to a constant rotational movement or that the rotation of the disc be measured for each of many predetermined equal time intervals. For the intended purpose, it should be assumed that the maximum 50 measuring device is actuated during each of the many measuring intervals.
For this purpose, it is desirable that a clutch or disengaging toothed wheels are provided in the coupling between the maximum member 50 and the disc 2 in order to interrupt the coupling between them at the end of each measurement interval. In the example described, the toothed wheel 56 is mounted so as to be able to put it in and out of mesh with the toothed ring 60.
This movement of the toothed wheel 56 in and out of engagement with the toothed ring 60 is effected by means of a cam 70 fixed to the shaft 56 and rotating with the latter. This cam 70 projects through an opening in the upper wall 10 (FIG. 1) and cooperates with an ear 71 of the upper wall.
The shaft 58 extends between a pair of parallel plates 72 and 73. These plates are kept in spacing by means of spacers 74 to which the plates are secured by means of cap screws (not shown). In the plates 72 and 73 is also supported a shaft 75 which extends between the walls 10 and 12, in which it is housed so as to be able to rotate. For this purpose, the walls are provided with bearing screws 76 (fig. 1) to receive the ends of the shaft 75. The plates 72 and 73 thus constitute a frame guiding the shaft 58 and the toothed wheel 56 for movement. pivoting about the axis of the shaft 75.
During each rotation of the shaft 58, the cam 70 engages the lug 71, with which it cooperates in order to cause the toothed wheel 56 to pivot around the axis of the shaft 75 by a sufficient distance to bring the wheel toothed 56 out of engagement with the toothed ring 70. This movement is not sufficient to bring the toothed wheel 56 out of engagement with its pinion 55.
The rotational movement of shaft 58 is determined by the desired measurement interval for the maximum recorder. In practice, intervals of 15 or 30 minutes are generally employed. So if you want an interval of 15 minutes, the .5 shaft turns with one revolution in 15 minutes. In this case, the cam 70 engages the lug 71 once in each 15 minute interval to separate the toothed wheel 56 from the toothed ring 60.
For the timing of the rotation of the shaft 56, an escapement timing regulating mechanism has been provided which has an escapement wheel 80, an escapement lever 81 having cooperating escape teeth 8. with the escape wheel 80 and having a fork 83 cooperating with a pin 84 fixed to a balance 815. A hairspring 86 is. assistant to the balance to determine its period of oscillation. At the escapement wheel & 0, the escape lever 81 and the balance 85 are fixed respectively on the shafts 87, 88 and 89 which are housed so as to be able to turn in the plates 72 and 73.
The shaft 58 is coupled with the shaft 87 of the escape wheel by means of a gear 9Q housed so as to be able to rotate in the plates 72 and 73. Consequently, the slack veins in rotation of the shaft 58. is determined by the escapement timing mechanism.
To actuate the shaft 58 as well as the escapement timing regulating mechanism, an energy storage device in the form of a spiral spring 91 is provided. This spiral spring is housed in the recess 56a formed in the recess. toothed wheel 56.
As has been mentioned, it is desirable to accumulate energy in the spring 91 by the action of the armature disc 2. For this purpose, the spring 91 is coupled with the disc 2 via a coupling. or slip clutch produced by friction between one end of the spiral spring 91, on the one hand, and the toothed wheel 56, on the other hand.
As shown in the accompanying drawing, the inner end of the spiral spring 91 is rigidly fixed to the collar 59 of the shaft 58. The outer end of the spring 91 is engrained in friction with the cylindrical wall 5.7 of the. toothed wheel 56. As a result of this arrangement, the rotation of the disc 2 causes the rotation of the toothed wheel 56 while producing an accumulation of energy in the spiral spring 91.
When the energy accumulated in the spring exceeds a predetermined value, the outer end of the spiral spring slides relative to the toothed wheel 516 to allow the rotation of the disc 2 to continue without placing an excessive load on it.
The energy accumulated in the spring 91 causes the rotational movement of the shaft 58. However, the rotation of the shaft 58 is regulated as a result of the operation of the escapement time regulating mechanism added to a 1.5 revolution. minutes, when a measurement interval of 15 minutes is desired. During each of these intervals, the cam 70 engages the lug 71 to temporarily separate the toothed wheels 56 and 60.
When the toothed wheels 56 and 60 separate, it is desirable that the toothed wheel 50 as the maximum wear member be returned to a predetermined setting or to zero, in which a pusher 100 of this wheel engages with a fixed stop. 101.
For this purpose, the toothed wheel 50 is provided with a spiral spring 102 having its inner end connected to the toothed wheel 50 and its outer end to a fixed support 1013. This spring is arranged so as to make the wheel turn fully counterclockwise, as shown in FIG. 2 '. Consequently, when the toothed wheels 56 and 60 temporarily separate, the spring 1021 brings the wheel 50 to its predetermined position or to zero in which the pusher 100 abuts against the fixed stop 10 "1.
It therefore follows that the member at maximum 50 is coupled with the armature disc 2 to perform a rotation to a position which depends on the total rotation of the disc 2 during an interval of 15 minutes.
1! 1 is desirable that an indication of the maximum rotation of the meter of maximum 50 be obtained during a counting period which may be of a duration of one month. Such an indication can be obtained by adding a maximum indicator such as a pen or needle to the maximum member 50. As shown in the drawing, the shaft 51 extends outside the shaft 27. and is provided at its outer end with a needle of maximum 110.
The shaft 51 is also provided with a lever 111 which is placed in the path of the pusher 100. Consequently, during the rotation of the member at maximum 50, the pusher 100 engages with the lever 111 to make turn the shaft 51 with the needle 110. The shaft 51 with the needle 110 is held in the position reached during the rotation by means of a flat spring 112 which rests on the peripheral surface of a disc 113 fixed on the shaft 51. The flat spring 112 is fixed to a fixed support 114. The spring 112 is adjusted so as to rest lightly on the disc 11'3. As a result of the friction between the spring and the disc, the needle 110 is held in any position.
This frictional engagement will not impose any excessive load on the mechanism.
For the indication of the quantities measured by the recorder, a dial 120 is fixed on the front plate 4. This dial is provided with scales 121 for the integration hands. 21, 22 and 23. In addition, it is provided with a scale 122 for the needle of maximum 110.
The scale 12t2 is concentric with the scale 121 added to the guide 23 having the slowest movement. These scales are graduated to indicate the integrated and maximum values measured by needles 2-0, 21, 2-2-, 23 and 110
The operation of the recorder described results without further from the previous description. When the measuring instrument 1 is connected to measure the desired electrical quantity such as electrical energy, the armature disk 2 will rotate in accordance with the electrical energy to be measured.
The rotation of the disc 2 causes the rotational movement of the integration needles 20, 21, 22 -and 23 in accordance with the integrated value of the electrical energy.
In addition, the rotation of the induced disc 2 serves to produce the rotation of the measuring device of maximum 510. In addition, the rotation of the disc 2 produces an accumulation of energy in the spiral spring 91. The energy accumulated in the coil. spring 91 is used to actuate the escapement time regulating mechanism which is of the automatic start type. If the energy accumulated in the spiral spring 91 exceeds a predetermined value, the toothed wheel 56 will slide relative to the spiral spring to allow the disc 2 to continue its rotational movement without producing an excessive load thereon.
The maximum energy provided accumulated in the spring 91 before the sliding of the toothed wheel 516 can vary considerably; for example, the spring can be established for a maximum of accumulated energy sufficient to actuate the escape mechanism on its own for several minutes.
Cam 70 rotates under the control of the escapement timing mechanism to abut against lug -71 and rotate toothed wheel 56 around shaft axis 75 at the end of an interval of. measure which can be 15 minutes long. The movement resul. both of the toothed wheel 58 - brings it out of mesh - with the toothed ring 610 and allows the spiral spring 102 to rotate the member at maximum 50 in the opposite direction to the movement of the needles of a watch towards its predetermined position of zero.
The top of the cam 70 then leaves the lug 71 after a short interval to allow the cogwheels 56 and 60 to re-engage in order to begin a new measurement interval. During this next measuring interval, the lever 111 and the needle 110 are not affected, if the pusher 10 does not exceed its previous maximum movement. However, if the demand during an interval exceeds any previous demand during the count period, pusher 100 abuts lever 111 to advance needle 110 up the scale. Therefore, needle 110 indicates the maximum displacement of toothed wheel 50 and the maximum electrical energy for all 15 minute measurement intervals occurring during a counting period.
At the end of the counting period the reading of needle 11s0 on a scale 122 can be noted, and needle 110 can then be returned by hand to its zero position until the lever 111 abuts against pusher 1.00. The recorder is thus put in condition for a new counting period.
As it follows from fig. 2, the reaction of the spiral spring 91 is exerted in a direction such that it forces the toothed wheel 56 elastically into mesh with the ring gear 60. This arrangement of the spiral spring eliminates the need for additional springs to ensure the coupling of the toothed wheels 56 and 60;
During operation, the recorder 3 imposes a small additional load on the armature disc 2.
This load varies slightly in accordance with the amount of energy accumulated in the spiral spring 9e1. However, the effects of this additional load can be substantially compensated for for low load operation of induced disc 2 by proper manipulation of the low load setting which is ordinarily expected in watt-hours-meters. When armature disc 2 is operating at a higher load such as above 50% of normal load, slight braking imposed by recorder 3 can be fully compensated by proper manipulation of the full load setting provided in the watt-hour meter.
By doing so, it is possible to keep the accuracy of the measuring apparatus perfectly well within commercially acceptable limits.
CLAIM:
Electrical measuring apparatus for measuring integrated values with maximum indication of a variable electrical quantity comprising a measuring instrument having a movable part in correspondence with a variable electrical quantity to be measured, a maximum measuring element and means. for coupling the latter with said movable part to actuate it, characterized by energy storage means coupled to the movable part so as to be supplied with energy by the latter and means for introducing a time adjustment in the operation of the measuring element e of maximum, the latter means comprising a time regulator device actuated by "the energy storage means.