DE1498261A1 - Registriervorrichtung,insbesondere Maximumzaehler - Google Patents

Description

WESTINGHOUSE Erlangen, den jf 7 fl££ ff

Electric Corporation . Werner-von-oiemens-ätr. 50

Pittsburgh, Pa., USA

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Registriervorrichtung, insbesondere Maximumzähler

Die Priorität der entsprechenden USA-Anmeldung Serial-No, 422 vom 3^.i2.:964 wird beansprucht.

Diese Erfindung bezieht sich auf Registriervorrichtungen, insbesondere Maximumzähler, bei den en von einem Meßwerk über einen am Ende einer jeden Meßperiode rücksteilbaren Mitnehmer ein am Ende jeder Ableseperiode rückstellbares Zählwerk angetrieben wird. Bei solchen Vorrichtungen ist meist eine mit langsamer Geschwindigkeit bewegte Welle vorgesehen, die beispielsweise bei einem Maximumzähler über einen Winkel von max. 3-60° durch einen· Mitnehmer des Maximumwerkes angetrieben wird. Diese Welle treibt über ein Getriebe mit einem Übersetzungsverhältnis von beispielsweise 100:1 eine zweite Welle an, so daß bei einer halben Umdrehung der ersten Welle sich die zweite Welle 50 mal dreht.

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Wenn keine Hemmung vorgesehen ist, sind die Wellen frei beweglich und können sich unter dem Einfluß fremder Kräfte verstellen, wie etwa bei mechanischen Erschütterungen. Um zu verhindern, daß die Wellen solche ungewollten Bewegungen ausführen, wurde bereits vorgeschlagen, eine eingespannte blattfeder mit ihrem freien Ende mit der ersten ,Volle-in Eingriff zu bringen.

Nachteilig bei dieser bekannten Ausführung ist, daß die Reibungskraft, die durch die ?eier erzeugt wird, auf den Mitnehmerantrieb als eine Last wirkt. Obwohl solch eine Konstruktion realisierbar ist, hat sich herausgestellt, daß es schwierig ist, die Hemmkraft zu bestimmen, bei der einerseits mit Jicherheit unerwünschte Bewegungen verhindert werden und andererseits eine zu große Belastung des Mitnehmers nicht auftritt.

Gemäß der Erfindung werden die Nachteile der bekannten Vorrichtung dadurch vermieden, daß die Hemmeinrichtung vorzugsweise auf die Welle mit der höchsten auftretenden Geschwindigkeit wirkt. Vorzugsweise werden zur Hemmung magnetische Kräfte verwendet, um diese' Welle in einer ihrer zahlreichen Winkelstellungen zu fixieren.

V/eitere Vorteile der Erfindung werden anhand der folgenden Beschreibung in Verbindung mit der beiliegenden Zeichnung aufgezeigt.

Figur 1 zeigt in schematischer Darstellung eine perspektivische

Ansicht der Meßeinrichtung gemäß der Erfindung, Figur 2 zeigt eine Seitenansicht der Meßeinrichtung gemäß Fig. 1/ teilweise im Schnitt.und"

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Figur 3 zeigt eine ochnittansicht der Rückstelleinrichtung gemäß Fig.1.

Fsei dem Auaführungsbeispiel gemäß ^:ilig. ι ist angenommen, daß die zu messende variable GrT-lie die elektrische Energie ist, welche über die Leitungen L1 una L2 fließt. Die Energie wird beispielsweise durch ein Watts tunienmeter " herkömmlicher Konstruktion gemessen. Das watts tunienmeter enthält eine LäuTerscheibe 3, welche an der welle 5 befestigt ist. Mit HiUe von otrom- und Jpannungsspulen wird in der Läuferscheibe 3 ein Trehmoment erzeugt. Mit 7 ist ein Spannungspol bezeichnet, der eine Spannungsspjle 9 trägt, welche mit den Leitungen L1 und L2 verbunden ist. Strompole 11 und 13 sind mit wtromspulen versehen, welche in Reihe geschaltet sind und in der Leitung L2 liegen. Mit 15 ist ein Permanentmagnet bezeichnet, der zum Dämpfung der Läuferscheibe dient.

Die Umdrehungen der Scheibe 3 werden durch ein Zählwerk 17 registriert, welches mit einer Schnecke 19 an der Welle 5 über ein Schneckenrad 21 in Verbindung steht. Das Zählwerk weist eine Zählscheibe 23 für die erste Dekade, eine zweite Scheibe 25 für die zweite Dekade, eine dritte Scheibe 27 für die dritte Dekade, eine vierte Scheibe 29 für die vierte Dekade und eine fünfte Scheibe 30 für die fünfte Dekade auf. Derartige Zählwerke sind bekannt und sind meist so geeicht, daß sie den Gesamtenergieverbrauch in Wattstunden messen, welcher über die Leitungen Ll'und L2 fließt.

Das Meßwerk 1 treibt einen Mitnehmer 31 an einer Welle 33 über

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einen Mitnehmerantrieb 35 an. Zu Beginn jeder Meßperiode nimmt die Welle 33 eine vorbestimmte Ausgangs- oder Nullstellung ein, in der der Mitnehmer 31 an einem Anschlag 34 anliegt, welcher an einem Tragteil S3 befestigt ist. Die Welle 33 dreht sich im Uhrzeigersinn in Richtung des Pfeiles Al weg vom Anschlag 34_;ent-

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sprechend der Größe der Energie einem Meßintervall. Das Meßintervall hat meist eine Dauer von 15 oder 30 Minuten. Am Ende jedes Meßintervalls wird die Welle 33 mit dem Mitnehmer 31 in ihre Nullstellung zurückgestellt. Diese an sich bekannten Rückstelleinrichtungen sind nicht Gegenstand der Erfindung.

Um das Maximum der Drehung des Mitnehmers 31 von seiner Nullposition über eine Verrechnungsperiode zu bestimmen, ist eine Scheibe 37 auf einer Welle 39 befestigt, welche gleichachsig mit der Welle 33 angeordnet ist, jedoch unabhängig von dieser drehbar. Die Scheibe· 37 hat einen Anschlag 41, welcher sich in die Umlaufhalm les Mitnehmers 31 erstreckt. Der Mitnehmer 31 tritt während seiner Drehung mit dem Anschlag 41 in Verbindung und dreht die Welle um ihre Achse. Sobald während irgend eines Meßintervalls der Mitnehmer über einen größeren Winkel gedreht wird,als er sich während eines vorhergehenden Meßintervalls der Verrechnungsperiode ;je ereignet hat, tritt der Mitnehmer wieder mit dem Anschlag 41 in Eingriff und schiebt ihn in eine neue Stellung vorwärts.

Zur Anzeige der Stellung des Anachlages 41 1st die Welle 39 mit einer Anzeigevorrichtung in Form eines Maximumzählwerke« 45 gekuppelt« Das Maximumzählwerk enthält drei Dekaden, welche durch

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Zeiger 47, 51 und 55 dargestellt sind. Sie sind auf Achsen 49, 53 und 57 befestigt. Die Drehung der Wellen 53 und 57 ist durch Getriebe 55 und 59 so untersetzt, daß bei zehn Umdrehungen der einen Welle eine Umdrehung der anderen erfolgt. Jeder Zeiger wirkt mit einer Nummernskala 0-9 zur Anzeige der Winkelstellung zusammen .

Das Zählwerk 45 ist mit der Welle 39 über Getriebe 61 und 63 fest verbunden. Das Übersetzungsverhältnis der Getriebe ist beispielsweise so gewählt, daß an dem Zählwerk 45 das Maximum innerhalb einer Verrechnungsperiode unmittelbar in Watt abgelesen werden kann „

Das Getriebe 61 enthält ein Ritzel 60, welches auf der Welle 49 befestigt ist, und ein Zahnrad 62, das auf der Welle 58 befestigt iet. Das Getriebe 63 enthält ein Ritzel 64, welches auf der Welle 58 btfestigt ist, und ein Rad 65, das mit der Welle 39 verbunden ist.

Die Rückstellung des Maximumzählwerkes 45 in eine vorbestimmte Au»gangs- oder Nullstellung wird am Ende einer Verrechnungsperiode durch Drehung der Welle 58 in Rückstellrichtung (Pfeil A3 in Pig.1) vorgenommen. Zu diesem Zweck ist ein Zahnrad 69 vorgesehen, welches auf einer Welle 71 drehbeweglich befestigt ist. Das Zahnrad 69 steht mit einem auf der WeJ-Ie 58 angeordneten. Ritzel 73 im Eingriff. Zur Drehung der Welle 71 ist ein. Rückstellarm 75 vorgesehen. Die Rückstellung des Maximumzählwerkes 45 von seiner

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maximalen Stellung wird durch Drehung der Welle 71 im entgegen- · gesetzten Uhrzeigersinn (Pfeil A5 Gemäß Fig. 1) vorgenommen, und zwar über einen Winkel von weniger als 360°. Obgleich das Rad 69 unmittelbar an der Welle 71 befestigt sein kann, würde eine solcht Konstruktion nicht günstig sein, da die Räder in dem Rädersug Schaden erleiden könnten. Dies kommt dadurch zustande, daß die Übersetzung so gewählt ist, daß bei nur einer Umdrehung oder weniger der Welle 71 die Welle 49 viele Umdrehungen ausführen muß. Bei solch einer Räderübersetzung wirkt sich eine leichte Reibung an der Welle 49 so aus, daß an der Welle 71 ein großes Drehmoment ausgeübt werden muß. Das Drehmoment, welches an der Welle 71 zum Zwecke der Überwindung der vorerwähnten Reibung angewendet werden muß, kann daher so groß sein, daß Teile des Getriebezuges beschädigt werden können.

Um einen Schaden an den Teilen des Räderzuges zu verhüten, ist daher eine nachgiebige oder federnde Kupplung zwischen des Punkt der Anwendung der Rückstellkraft und dem Zählwerk eingeschaltet. In der besonderen Ausführung gemäß Fig. 1 ist das Rad 69 drehbeweglich auf der Welle 71 angeordnet. Die Welle 71 ist mit einem Stellring 77 versehen, in dem eine um die Welle 71 gelegte Feder 79 mit dem einen Ende gesichert ist, während das andere Ende an dem Rad 69 befestigt iat. Die Feder 69 stellt also ein nachgiebiges Kupplungselement »wischen dem Rad 69 und dem Rückstellarm 75 dar und erlaubt eine leicht« Bewegung zwischen diesen Teile« um einen geeigriten Winkel, -z.B. von 15°.

In der Praxis sind die Teile, soweit sie beschrieben sind, in

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einem Gehäuse untergebracht, welches in Fig. 2 dargestellt ist. Das Gehäuse enthält eine Grundplatte 81» auf welcher das Meßwerk 1 befestigt ist. Die Zählwerke 17 und 45 sind, wie Pig. 2 zeigt, von der Grundplatte 81 getragen. Ein kappenförmiger Glasdeckel 83 ist mit seinem offenen Ende über die Grundplatte 81 gestülpt, um das Meßwerk und die Zählwerke einzuschließen. Die Zählwerke können durch den durchsichtigen Glasdeckel abgelesen werden.

Der Rückstellarm 75 ist in der Frontplatte des Deckels 83 angeordnet. Die Frontplatte trägt eine Rückstelleinheit 85, welche am Ende der Verrechnungsperiode durch den Ableser zum Zwecke der Rückstellung des Maximumzählwerkes 45 betätigt wird. Kontaktmesser 87* welche sich von der Grundplatte 81 nach der anderen Seite erstrecken, dienen zum Herstellen der elekxrischen Verbindungen zwischen dem Meßgerät und dem außenliegenden Stromkreis.

Al3 Rückstelleinheit 85 kann jede gebräuchliche Konstruktion ver wendet sein. Fig. 3 zeigt eine geeignete Einheit. Mit 34A ist .ein Mitnehmerfinger bezeichnet, der auf einer Welle 30A mit Hilfe eines Stiftes 36A befestigt ist. Mit 40A ist der- Betätigungsarm bezeichnet. Zwischen einer Schulter 24B, einer Bohrung, einer Schraubenrauffe 24A und dem vergrößerten Kopf 30B an der Welle 30A ist «ine federnde Scheibe 99 eingelegt. Diese Feder drückt die Wellt 30A nach rechte in Be'zug auf Fig. 3 und ruft zwischen dem Flog«r 34A und dtr Sebraufetnaraffe 24A tine geeignete Reibung hervor, BItMi Ittfcungeeoetnt ist gröier alt daa sum Aufwinden der Feder 79. Diett Reibung verhtittt am Ende der Rückstellung einen ^HNullfprtregⁿ dt· Zählwerkes 45 durch die Schraubenfedern 79, falls der

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Arm 40A plötzlich freigegeben wird. Die Feder 79 sichert die Rückstellung des Zählwerkes 45 ohne ungewöhnliche Beanspruchung irgendwelcher Teile.

Die Wirkungsweise des in der Zeichnung dargestellten Gerätes ist wie folgt: Es sei angenommen, daß eine Verrechnungsperiode gerade beendet und das Maximumzählwerk 45 in die Nullstellung -zurückgeführt worden ist. Es sei ferner angenommen, daß durch die Rückstell bewegung der Anschlag 41 in Eingriff mit dem Mitnehmer 31 gebracht worden ist. Wenn nun elektrische Energie während des nachfolgenden Meßintervalls durch die Last verbraucht wird, bewirkt das Wattstundenmter 1 eine Drehung des Mitnehmers 31 um die Achse der Welle 33 in Richtung des Pfeiles A.1 , und zwar mit einer Geschwindigkeit, die abhängt von der Geschwindigkeit, mit welcher Energie der Last zur Verfügung gestellt wird. Während einer solchen Bewegung tritt der Mitnehmer 31 mit dem Anschlag 41, in Eingriff und dies bewirkt, daß entsprechend der Räderübersetzung- der feiger des Maximumzählwerkes 45 vorwärts bewegt wird. . ... _;

Nach Ablauf der ersten Meßperiode folgt die Rückstellung des Maximumzählwerkes, wobei der Mitnehmer 31 in seine Nullstellung zurückgeführt wird. Dies kann in an sich bekannter Weise erfolgen. Die welle 39 verbleibt jedoch in der zuvor eingenommenen Stellung.

"Während des nächsten Meßintervalls ist der Energieverbrauch durch die Last beispielsweise nicht genügend, um den Mitnehmer 31 in Eingriff mit¹ dem Anschlag 41 zu bringen. In einem solchen Fall

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verbleibt die Stellung des Maximumwählwerkes 45 unverändert. Wenn jedoch die Last während der folgenden Meßperiode genügend zunimmt, betätigt der Mitnehmer 31 den Anschlag 41 wieder und verstellt ihn weiter. Solch ein Vorwärtstreiben ist begleitet mit einem Weiterschalten des Maximumzählwerkes 45. Daher zeigt das Maximum-. zählwerk 45 in jedem Augenblick das Maximum, welches sich in irgend einem Meßintervall während der Verrechnungsperiode ereignet hat.

Am Ende der Verrechnungsperiode, welche beispielsweise einen Monat beträgt, notiert der Ableser den Stand des Maximumzählwerkes 45 und den des Verbrauchszählwerkes 17. Er dreht-dann den Arm 40A entgegengesetzt dem Uhrzeigerdreheinn- um den Finger 34A in Eingriff mit dem Arm 75 zu bringen. Die Drehung des Armes 40A bewirkt eine Spannung der Feder 79. Die gespannte Feder stellt ein Drehmoment für das Rad 69 zum Zwecke der Rückstellung des Maximumzählwerkes 45 und des Anschlages 41 zur Verfügung, bis der Anschlag wieder mit dem Mitnehmer 31 in Eingriff gelangt. Der Stift 36A begrenzt die Rückstellbewegung des Armes 40A, wenn der Arm sich weit genug bewegt hat, um die Rückstellung des Zählwerkes 45 sicherzustellen. Sollte der Ableser plötzlich den Arm 40A freigeben, so verhindert die durch die Feder 99 hervorgerufene Reibung zwischen der Hülse 24A und der Welle 30A ein Zurückprallen des Zählwerkes durch die Feder 79 aus der Nullstellung des Zählwerkes. Der Ableser betätigt', nun den Arm. 4OA, um die Welle 30A in Uhrzeigerdrehrichtung zu drehen, bis der Arm seine markierte Stellung erreicht. In dieser Stellung liegt ,der Finger 34A außerhalb des

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vom Arm 75 bestreichbaren Bereiches.

Die Wellen 39, 49» 53» 57, 58 und 71 bilden zusammen mit ihren Zahnrädern ein Gebilde, wobei die verschiedenen Teile in irgendwelchen Stellungen verbleiben, welche sie gerade angenommen haben. Unter solchen Umständen unterliegen sie leicht der Eiriwirkung von äußeren Kräften, welche z.B. herrühren von Vibrationen oder kinetischer Energie, welche durch die absichtliche Bewegung der Teile erzeugt wird. Um solche unerwünschten Bewegungen der Teile zu verhindern, wurde bereits vorgeschlagen, eine Blattfeder vorzusehen, welche mit einem Ende gegen die mit niedrigster Geschwindigkeit angetriebene Welle 39 drückt. Die resultierende Reibung zwischen der Feder und der Welle verhindert, daß die Teile gegeneinander unerwünschte Bewegungen ausführen, aber auch erlaubt, eine absichtliche Bewegung durch den Mitnehmerantrieb und durch die Rückstellvorrichtung auszuführen.

Wie vorher ausgeführt wurde, ist die Anwendung von einer solchen Reibungsbremse aber nur unter gewissen Bedingungen möglich. Wenn die Reibungshemmung an der mit niedrigster Geschwindigkeit gedrehten Welle 39 angeordnet ist, nehmen Rückschlag und Trägheit bis zur Wirkungslosigkeit an den Wellen mit höherer Geschwindigkeit ab. Wenn die Reibungshemmung hingegen an der mit höherer Geschwindigkeit bewegten Welle 49 angeordnet werden würde, würde die Verstärkung der minimalen praktischen Reibungskraft eine — wesentliche Belastung des Wattstundenmeters bedeuten.

Gemäß der Erfindung werden magnetische Kräfte zum Hemmen der

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Welle 49 in irgendeiner der verschiedenen Winkelstellungen vorgesehen. Diese Winkelstellungen stimmen vorzugsweise mit den Stellungen des Zeigers 47 überein. Me erwünschte Hemmung wird beispielsweise durch zwei Teile einer magnetischen Vorrichtung erzeugt, wobei der eine Teil an der Welle 49 und der andere Teil an dem Träger SS befestigt ist. Die Teile sind voneinander gerade soweit entfernt angeordnet, daß keine mechanische Berührung

zwischen beiden Teilen stattfindet. Die Vorrichtung ist^:derart ausgebildet, daß eine magnetische Kraft zwischen beiden Teilen wirksam ist, wobei die Kraft größer ist, wenn der Zeiger 47 unmittelbar auf eine seiner Ziffern zeigt, als "wenn der Zeiger etwas entfernt von_:einer Zahl ist.

Der-;e.rste Teil der magnetischen Vorrichtung kann aus permanentmagnetischem Material bestehen; vorzugsweise hat er die Form einer gezahnten Scheibe 43» beispielsweise mit 10 Zahnen rund um seinen Umfang. Sie ist aus einem dünnen Blech aus Weicheisen geschnitten. Es ist erwünscht, daß die zusätzliche Trägheit der Welle 49 dadurch nur minimal zunimmt.

Der zweite Teil besteht vorzugsweise aus einem-Permanentmagnet 43E» der in der Nähe des Rades 43 befestigt ist. Er stellt einen festen magnetischen Fluß bereit, welcher durch die Zähne des Rades geht. Der dem Rad zugekehrte Teil weist einen ausgeprägten Nordpol N auf. ' . '

Falls die Scheibe 43 sich infolge-äußerer Kräfte zu drehen beginnt,

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wird der Permanentmagnet 43P einen Zahn des Rades festhalten und dadurch eine weitere Drehung des Rades durch diese Kräfte verhüten,

Kräfte, welche jedoch von dem Mitnehmerantrieb 35 oder von der Rückstellbewegung herrühren, sind genügend groß, um die Scheibe zu drehen. Da die Zähne der Scheibe 43 nicht mechanisch im Eingriff mit dem Permanentmagneten 43P sind, tritt keine Abnutzung der Teile ein. Das Hemmoment weist einen Wert auf, welcher genügt, um Drehungen der Welle bei äußeren Kräften ohne ungebührliche Belastung des Wattstundenmeters mit Sicherheit zu verhindern. Falls es erwünscht ist, kann die Stärke dieses Momentes einstellbar gemacht sein, entweder durch Änderung der Magnetisierung des Permanentmagneten oder durch Änderung des Abstandes zwischen Magnet und Scheibe 43.

Wenn die Scheibe 43 zehn weichmagnetische Zähne hat, können die Zähne so zu dem Permanentmagnet angeordnet sein, daß jeder Zahn seine'maximale Hemmkraft ausübt, wenn der Zeiger 47 auf eine seiner zugeordneten Ziffern zeigt.

Wenn die ■ Scheibe 43 beispielsweise 20 Zähne aufweist, werden 10 der Zähne den Zeiger 47 an 10 zugeordneten Ziffern anzuhalten versuchen, während die übrigen Zähne den Zeiger in einer Zwischenstellung zwischen zwei Ziffern anzuhalten versuchen.

Die Anordnung der Scheibe 43 an der mit hoher Geschwindigkeit

bewegten Welle 49 erlaubt eine Hemmung mit einer sehr kleinen I

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leichten Scheibe und einem kleinen Permanentmagneten. Die Getriebeübersetzungen verstärken die durch das Rad 43 hervorgerufene Hemmomente auf die Wellen 39, 53, 57, 58 und 71.

Der Permanentmagnet 43P kann aus irgend einem geeigneten Material gefertigt sein. Es kann also beispielweise ein Keramik- oder ein Aluminium-, Nickel-Kobalt-Permanentmagnet verwendet werden. In der besonderen dargestellten Ausführung hat der Permanent in Seitenansicht die Form eines Parallelogramms, wobei das zugespitzte Ende den Norpol trägt. Der Magnet kann aufgenietet oder in anderer Weise an einer vertikalen Wand des Trägers SS befestigt sein.

5 Patentansprüche
Figuren

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Claims (4)

PIA b5AO 2υ Patentansprüche.

1. Kegio triervorrie ht un^, insbesondere .„uxiinumzähler, bei der von eine-;! '.'etfwerl; über einen am i^nde einer Jeden .,leßperiorie rückstell biiren ..^;i tnehmer ein am i^nde jeder Ableoeperiode rückstel Ibares Zähiv.erk angetrieben wird, wobei zwischen .uitnehmer und Zählwerk ein übersetzungsgetriebe angeordnet ist, welches mit einer ilemaieitirich ι. υ ng zur Verhimierun;¹: ungewollter Bewegungen der Getriebetej Ie versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daIi eile deckeinrichtung vcrzugsweiüe auf die V/elle mit der höchsten auftretenden Geschwindigkeit wirkt.

2. Registriervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hemmung durch magnetische Kräfte hervorgerufen wird.

5. Registriervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hermnvorrichtung aus einem feststehenden und einem mit der .Velle beweglichen scheibenförmigen Teil besteht.

4. Registriervorrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe mit am Umfang gleichmäßig verteilten Zähnen versehen ist, wobei ein oder mehrere Zähne einer Ziffer des Zählwerkes zugeordnet sind,

5- Registriervorrichtung nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeich-· net., daß der feststehende Teil stabförmig ausgebildet ist und an dem der Scheibe zugekehrten Teil angespitzt ist.

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