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Zähler mit Zählwerk, in welchem eine Zeitvorrichtung das Zählwerk
beeinflußt Bei gewissen Zählern mit Zählwerk, z. B. elektrischen Maximumzählern
und Leistungsgrenzzählern, wird häufig ein Synchronmotor oder eine andere Zeitvorrichtung
verwendet, die das Zählwerk beeinflussen.
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Bei gewissen Maximumzählern wird ein Synchronmotor benutzt, um nach
bestimmten Zeitintervallen, den Registrierperioden (häufig 1/4 Stunde), einen Mitnehmerarm
nullzustellen, der die Bewegung des Zählrotors zu dem Zeiger oder der Zahlenrolle,
der bzw. die die Durchschnittsleistung je Registrierperiode angibt, überträgt. Bei
der Rückkehr des Armes zur Nullage wird der Zeiger (bzw. die Zahlenrolle) in seiner
Lage gehalten und zeigt bei der Ablesung den höchsten Wert, zu welchem der Mitnehmerarm
während irgendeiner Registrierperiode, während der Zeit der Zähler vor der Ablesung
eingeschaltet gewesen ist, fortbewegt wird. Dieser Wert ist die während der Ableseperiode
herausgenommene maximale Durchschnittsleistung und liegt nebst dem Energieverbrauch
der Debitierung desjenigen Teilnehmers zugrunde, bei dem der Zähler eingeschaltet
ist. Die Funktion eines Maximumzählwerkes wird unten näher beschrieben.
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Bei Leistungsgrenzzählern wird der Synchronmotor oder die Zeitvorrichtung
zur Bestimmung derjenigen Leistungsgrenze verwendet, über welcher ein Teilnehmer
einen höheren Preis je Kilowattstunde als Preis der Energie, die unter der Leistungsgrenze
entnommen wird, bezahlen soll. Die Energie, die über der Leistungsgrenze entnommen
wird, wird in dem Zählwerk des Zählers dadurch erhalten, daß eine von dem Synchronmotor
erhaltene konstante Drehbewegung mittels eines Diflerentialgetriebes von derjenigen
Drehbewegung, die von der Rotorwelle des Zählers erhalten wird, subtrahiert wird.
Damit das Zählwerk bei Leistungen unter der Leistungsgrenze nicht zurückgetrieben
wird, wird eine Sperrkupplung verwendet. Auch diese Vorrichtung wird unten näher
beschrieben.
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Sowohl für Maximumzähler als auch Leistungsgrenzzähler ist es von
größter Bedeutung, daß die Zeitvorrichtung und die Vorrichtungen, die von ihr angetrieben
werden, stets funktionieren. Wenn der Synchronmotor eines Maximumzählers stehenbleibt,
z. B. beim Sicherungsbruch in derjenigen Leitung, von welcher die Spannung für den
Synchronmotor entnommen wird, oder falls ein mechanischer Fehler entsteht, so daß
die Registrierperiode bei einer Gelegenheit während einer Ableseperiode verlängert
wird, so wird der Wert, der für den Durchschnittsleistungsverbrauch erhalten wird,
fehlerhaft. Bei ent-
sprechenden Fehlern in einem Leistungsgrenzzähler wird die Leistungsgrenze
Null werden, und alle Energie, die der Teilnehmer verbraucht, wird als Überverbrauch
registriert.
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Es sind schon Anordnungen zur Verhütung von Fehlregistrierungen bei
Tarifzählern mit spannungsgespeistem Zeitmotor, z. B. Einphasensynchronmotor, bekannt,
bei denen ein Spannungsrückgangsrelais den Antrieb des Tarifgerätes stillsetzt.
Die vorliegende Erfindung ist jedoch für verschiedene Zeitwerke benutzbar und arbeitet
sowohl bei mechanischen als auch bei elektrischen Fehlern.
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung bei Zählern,
vorzugsweise elektrischen Maximumzählern und Leistungsgrenzzählern, enthaltend die
Rotorwelle des Zählers, eine Antriebswelle für das Zählwerk des Zählers und eine
mit konstanter Geschwindigkeit rotierende Zeitwelle, eine Reibungskupplung, die
die Bewegung von der Rotorwelle des Zählers auf die Antriebswelle des Zählwerkes
überträgt,
und einen Mechanismus zur Regelung der erwähnten Bewegungsübertragung mittels erwähnter
Zeitwelle sowie einer Einrichtung zur Verhinderung von Fehlregistrierungen beim
Aufhören der Rotation der Zeitwelle, wenn der Antrieb des Zählwerkes gesperrt wird,
und ist dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Antriebswelle des Zählwerkes und
der Zeitwelle eine an sich bekannte Überlaufkupplung angeordnet ist, bei der eine
Sperre und ein Sperrad so zusammenwirken, daß sie die Antriebswelle des Zählwerkes
an der Zeitwelle festhalten, wenn die Rotation der Zeitwelle aufhört, so daß auch
die Antriebswelle stehenbleibt und die Reibungskupplung gleitet, aber daß die Sperre
über die Zähne des Sperrades schleift, ohne die Antriebswelle bei allen für die
Antriebswelle vorkommenden Rotationsgeschwindigkeiten zu betätigen, solange die
Zeitwelle mit erwähnter konstanter Geschwindigkeit rotiert.
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Die Erfindung wird durch die Zeichnungen (Fig. 1 bis 5) veranschaulicht.
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Fig. 1 zeigt einen Maximumzähler; Fig. 2 und 3 zeigen einen Schnitt
längs Linie A-A durch den Maximumzähler am Anfang bzw. Ende einer Zählperiode; Fig.
4 zeigt einen Schnitt längs Linie B-B von Fig. 1; Fig. 5 zeigt einen Leistungsgrenzzähler.
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Es wird zunächst die erfindungsgemäße Vorrichtung in Anwendung auf
das Zählwerk eines Maximumzählers beschrieben. Fig. 1 bis 4 zeigen im Prinzip ein
Maximumzählwerk mit obenerwähnter Vorrichtung. Bei Beschreibung der Funktion der
Vorrichtung wird davon ausgegangen, daß die Arme 11 und 25 b, der Mitnehmerarm 13
a und die Zahlenrolle 16 diejenige Lage hat, die aus Fig. 1 und 2, die ein »nullgestelltes«
Zählwerk zu Anfang einer Registrierperiode zeigen, hervorgeht. Der Zipfel 16 a liegt
dem Mitnehmerarm 13 a an, der seinerseits sich auf die Anhaltevorrichtung 15 in
Fig. 1 stützt.
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Eine Schnecke l a auf der Rotorwelle 1 des Zählers wird in der Längsrichtung
der Rotorwelle angeordnet. Sie treibt über das Schraubenrad 2 a, die Welle 2, die
Zahnräder 2 b und 3 b, die Welle 3 und das Zahnrad 3 a das Zählwerk 4 an, das das
Energiezählwerk des Zählers ist und die Energie, welche der Zähler registriert,
in Kilowattstunden angibt. Das Zahnrad 2b kämmt auch mit dem Zahnrad 5, das über
eine Reibungskupplung 6 die Antriebswelle 7 antreibt.
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Diese ist an dem einen Ende in dem festen Lager 8 lose gelagert und
am anderen Ende im Lager 9 des auf der Welle 10 schwingbar gelagerten Armes 11.
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Auf der Antriebswelle 7 ist das Zahnrad 7 a befestigt, das in die
Zahnräder 13 b und 27 eingreift und diese in der Richtung des Pfeiles3 bzw. des
Pfeiles2 gemäß Fig. 2 antreibt. Das Zahnrad 13 b ist auf der Nabe 13, die auch den
Mitnehmerarm 13 a trägt, befestigt. Die Nabe 13 mit dem Zahnrad 13 b und dem Mitnehmerarm
13 a ist auf der Welle 12 frei gelagert und wird von der Feder 14 betätigt, so daß
diese die Nabe in der entgegengesetzten Richtung des Pfeiles P 3 zu drehen sucht,
d. h. entgegengesetzt der Drehung, die das Zahnrad 13 b von der Rotorwelle 1 des
Zählers erhält. Der Mitnehmerarm 13 a überträgt die Drehbewegung auf die Rolle 16
in der Richtung des Pfeiles P 3 dadurch, daß er die eine Seite des Zipfels 16 a
der Zahlenrolle 16, die proportional der Anzahl Umdrehungen der Rotorwelle 1 des
Zählers vorwärts
gedreht werden wird, bestätigt, d. h. proportional der Energie,
die der Wähler in dem kWh-Zählwerk 4 registriert. Diese Fortbewegung der Zahlenrolle
findet während einer bestimmten Zeit, der sogenannten Registrierperiode oder Zählperiode,
statt. Wenn diese zu Ende ist, wird der Arm 11 unter Betätigung des Armes 25b zu
der in Fig. 3 gezeigten Lage geschwenkt, wobei das Zahnrad 7a außer Eingriff mit
dem Zahnrad 13 b gebracht wird, das dann in der entgegengesetzten Richtung des Pfeiles
P 3 unter Betätigung der Feder 14 gedreht wird, bis der Mitnehmerarm 13 a durch
die Anhaltevorrichtung 15 angehalten wird. Die Zahlenrolle 16 wird in ihrer fortbewegten
Lage durch eine Reibungskupplung 17 festgehalten. Die Bewegung des Armes 11 am Ende
einer Registrierperiode wird in folgender Weise erhalten: Eine Zeitvorrichtung,
z. B. ein Synchronmotor 23, treibt über ein Getriebe 24 die Welle 25 mit dem darauf
befestigten Arm 25 b in Richtung des Pfeiles P1 mit einer Geschwindigkeit von einer
Umdrehung je Registrierperiode. Wenn das Ende des Armes 25b einen Stiftlla auf dem
Arm 11 passiert, wird der Arm 11 zu der in Fig. 3 gezeigten Lage geschwenkt, wobei
das Zahnrad 7 a außer Eingriff mit dem Zahnrad 13 b gebracht wird. Wenn das Ende
des Armes 25b bei fortgesetzter Drehung des Armes den Stift 11 a vollständig passiert
hat, wird der Arm 11 durch die Feder 28 zu der Ausgangslage gemäß Fig. 2 zurückgeführt.
Die Stützellb auf dem Arm 11 liegt dann an einer Anhaltevorrichtung 29 an. In dieser
Lage des Armes 11 befinden sich die Zahnräder 7 a und 13 b im Eingriff miteinander.
Die Ausschwingung und Zurückführung des Armes 11 geschieht jedesmal, wenn das Ende
des Armes 25b den Stift 11 a passiert. Das Getriebe 24 ist so gewählt, daß dies
mit der gewünschten Geschwindigkeit geschieht, z. B. einmal je 15 Minuten, wenn
die Registrierperiode 15 Minuten ist.
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Wenn das Ausschwingen des Armes 11 einmal je Registrierperiode dadurch
aufhören sollte, daß die Rotation des Armes 25b aufhört, z. B. beim Ausfall der
Spannung an dem Synchronmotor 23 oder wegen eines mechanischen Fehlers, würde das
Zahnrad 7 a im Eingriff mit dem Zahnrad 13 h während längerer Zeit, als was einer
Registrierperiode entspricht, bleiben, und das Zahnrad 13 b würde nicht zur Nulllage
zurückgeführt werden, sondern fortfahren, die Zahlenrolle 16 weiterzubewegen, wobei
Fehlregistrierung entsteht.
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Um eine solche Fehlregistrierung zu vermeiden, ist das hier beschriebene
Maximumzählwerk mit einer Vorrichtung versehen, welche die Weiterbewegung des Mitnehmerarmes
13 a und damit die Weiterbewegung der Zahlenrolle 16 hindert, wenn die Welle 25
des Getriebes 24 des Synchronmotors 23 stillsteht.
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Diese Vorrichtung arbeitet folgendermaßen: Auf der Welle 25 ist ein
Zahnrad 25 a befestigt, das im Eingriff mit einem auf der Welle 10 gelagerten Zahnrad
26b steht, auf dessen Nabe 26 ein Sperrad 26 a befestigt ist. Auf dem Zahnrad 27
ist eine Sperrfeder 27 a angebracht, die dem Sperrad 26 a anliegt, so daß das Zahnrad
27 daran gehindert wird, in der Richtung des Pfeiles P2 zu rotieren, wenn das Sperrrad
26 a stillsteht. Die Rotation, die das Zahnrad 7a von der Rotorwelle 1 erhält, kann
nur stattfinden, wenn das Sperrad 26 a in der Richtung des Pfeiles P2 schneller
als das Zahnrad 27 rotiert, wobei die
Sperre 27a über die Zähne
des Sperrades 26 a schleift. Die Rotationsgeschwindigkeit des Sperrades 26 a ist
so gewählt, daß das SperradZoa schneller als das Zahnrad 27, dessen Rotationsgeschwindigkeit
von der Rotationsgeschwindigkeit der Rotorwelle 1 bestimmt wird, bei einer für den
Zähler wahrscheinlichen Belastung rotieren kann, rotiert. Wenn der Maximumzähler
normal funktioniert, rotiert der Synchronmotor 23 und damit das Sperrad 26a mit
konstanter Rotationsgeschwindigkeit, die stets höher ist als die Rotationsgeschwindigkeit,
die das Zahnrad 27 erreichen kann. Die Rotationsgeschwindigkeit des Zahnrades 27
wird dann nur von dem Zahnrad 7 7a, das auch das Zahnradl3b mit dem Mitnehmerarm
13 a antreibt, bestimmt. Das Zahnrad 27 beeinflußt also normal nicht die Funktion
des Zählwerkes. Aber falls das Sperrad 26a stehenbleibt, wird die Weiterbewegung
des Zahnrades 13 b auch unterbrochen, da die Sperrfeder27a das Zahnrad 27 hindert,
in der Richtung des Pfeiles zu rotieren, wobei das Zahnrad 7 a, das das Zahnrad
13 b antreibt, stehenbleibt. Die Rotationsbewegung der Rotorwelle 1 wird durch die
Reibungskupplung 6 gehindert, auf die Welle 7 und das Zahnrad 7 7n übertragen zu
werden. Die Reibung der Reibungskupplung 6 ist so gewählt, daß sie nicht imstande
ist, das Sperrad 26a, das an dem Synchronmotor mit den Zahnrädern 26 b, 25a und
dem Getriebe 24 festgekuppelt ist, anzutreiben, wenn der Synchronmotor stillsteht.
Sie ist auch so klein gewählt, daß die Fehlanzeige des Zählers hauptsächlich nicht
beeinflußt wird, wenn sie gleitet.
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Mit der oben beschriebenen Vorrichtung wird verhindert, daß die Rotationsbewegung
der Rotorwelle die Zahlenrolle 16 erreicht, wenn der Synchronmotor stillsteht. Wenn
bei einem Spannungsausfall der Synchronmotor mitten in einer Registrierperiode stehenblcibt.
wird sowohl die Rotation des Armes 25 b, der die Registrierperiode bestimmt, als
auch die Weiterbewegung des Mitnehmerarmesl3a, der die Zshlenro'!.e 6 ibrtbewegt,
unterbrochen, und dar Zähler zeigt die höchste maximale Durchschnittsleistung die
früher registriert worden ist. Während der Zeit des Spannungsanfalls zählt das kWh-Zählwerk
des Zählers die verbrauchte Energie unbehindert. Wenn die Spannung des Synchronmotors
zurückkommt und er zu rotieren beginnt, setzt die unterbrochene Registrierperiode
fort, und die Zahlenrolle 16 kann wieder weiterbewegt werden.
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Es wird nun die erfindungsgemäße Vorrichtung mit dem Zählwerk eines
Leistungszählers (Subtraktionszähler) beschrieben.
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Fig. 5 zeigt im Prinzip ein Subtraktionszählwerk mit obenerwähnter
Vorrichtung. Die Schnecke 1 CL der Rotorwelle 1 treibt das Schraubenrad 31 cd an,
auf dessen Nabe 31 das Zahnrad 31 b und das Sonnenrad 31 c befestigt sind. Das Zahnrad
31 b treibt über die Zahnräder 3 a und 3 b das Zählwerk 4 an, das den Gesamtenergieverbrauch
registriert. Das Sonnenrad 31c steht mit dem Planetenrad 30 des Differentialzentrums
2 2a im Eingriff. Das Planetenrad 30 steht auch im Eingriff mit dem Sonnenrad 32
b der Nabe 32, die auch das Zahnrad 32n trägt. Das Differentialzentrum 2a ist auf
der Welle 2 befestigt, wie auch ein Sperrad 2 b. Die übrigen gezeigten Räder laufen
frei auf der Welle 2. Das Zahnrad 32 a wird mit einer konstanten Geschwindigkeit
durch den Synchronmotor 23 über die Zahnräder 33, 36 b, die Welle 36, die Zahnräder
36b und 25a, die Welle
25 und das Getriebe 24 angetrieben. Die Rotationsbewegung
von der Rotorwelle 1 und von dem Synchronmotor 23 wird in dem Differentialgetriebe
31 c-30-2 a, 32 b in bekannter Weise zusammengesetzt, so daß die Welle 2 eine Rotationsgeschwindigkeit
erhält, die aus der Rotationsbewegung der Rotorwelle 1 minus der Rotationsbewegung
des Synchronmotors 23 besteht. Diese Rotationsbewegung wird jetzt durch das Sperrad
2 b und die Sperre 34a, die Zahnräder 34 und 5 und die Reibungskupplung 6, die Welle
7 und das Zahnrad 7 7a auf ein Ubertragungszählwerk mit Zahlenrollen 16 übertragen.
Dieses registriert eine Energiemenge - den Überverbrauch - entsprechend dem Gesamtverbrauch
minus denjenigen Teil des Verbrauches, der bei einer Leistung, die eine bestimmte
Leistungsgrenze, die Abonnementsgrenze, unterschreitet, herausgenommen wird. Die
Sperrkupplung 35 verhindert, daß die Rotationsbewegung des Synchronmotors 23 auf
das Oberverbrauchszählwerk übertragen wird, wenn der Zähler unter der Abonnementsgrenze
belastet wird.
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Wenn der Synchronmotor 23 stehenbleibt, wird das Überverbrauchszählwerk
den Gesamtenergieverbrauch registrieren wie das Zählwerk 4, und wird also falsch
registrieren, so daß derjenige Teilnehmer, bei welchem der Zähler steht, zu viel
bezahlen muß, da er den Überverbrauchspreis auch für einen Teil der Energie, die
unter der Abonnementsgrenze entnommen worden ist, bezahlen muß.
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Durch Anordnung derselben Vorrichtung, die oben im Zusammenhang mit
einem Maximumzählwerk beschrieben worden ist, zwischen dem Zahnrad 2Sn und dem Zahnrad
7 7n, wird Fehlregistrierung in dem Uberverbrauchswerk verhindert, wenn der Synchronmotor
stehenbleibt. Die Vorrichtung besteht aus denselben Einzelteilen, wie bei dem oben
beschriebenen Maximumzählwerk, nämlich den Teilen 26 und 37 und « 3 und 6. Durch
diese Vorrichtung wird jegliche Registrierung auf dem tJberverbrauchswerk verhindert,
wenn der Synchronmotor stillsteht.
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Die oben beschriebene Vorrichtung kann auch in anderen Leistungsgrenzzählern
verwendet werden, z. B. Spitzenzählern (mit nur Überverbrauchswerk) und Dreifachtarifzählem.