DE159395C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT

Die Umschaltung der Ankerwickelung geschieht bei den meisten Motorzählern mittels eines auf der Ankerwelle befestigten Kollektors und Schleifbürsten. Da es praktisch unmöglich ist, die Reibungswiderstände des Umschalters dauernd gleich groß zu halten, so laufen derartige Zähler bei Verminderung der Reibungswiderstände, z. B. infolge von Erschütterungen, unter dem Einfluß der ständig

ίο wirkenden Hilfsanlaufsspulen ohne Belastung. Andererseits wird bei Vergrößerung dieser Reibungswiderstände, z. B. infolge von Verunreinigung oder der Beschädigung durch die Funkenbildung am Kollektor, die Anlaufsempfindlichkeit solcher Zähler beträchtlich vermindert. Hierdurch treten empfindliche Störungen der Meßgenauigkeit hauptsächlich in den unteren Belastungsgrenzen ein.

Zur Überwindung dieser Schwierigkeiten sind schon die verschiedensten Mittel in Vorschlag gebracht worden, z. B. mit der Bremsscheibe verbundene Eisenstückchen oder Hilfsanker (D. R. P. 146509), welche den Anker an den Stellen, wo er am günstigsten anläuft, festhalten sollen.

Durch diese Mittel wird der Zähler zwar gegen Leerlauf geschützt, der Anlauf aus diesen Haltestellen kann jedoch nur durch die von der Klemmvorrichtung geschwächte Wirkung des Häuptstromfeldes erfolgen, da die Hemmvorrichtung stärker wirken muß als die Triebkraft der Hilfsspule, um den Anker auch bei stärksten Erschütterungen und Überspannung vor Leerlauf zu schützen. Da ferner die Reibungswiderstände auch an der Anlaufsstelle in unvermindertem Maße bestehen, so ist eine günstige Anlaufsempfindlichkeit auf die Dauer nicht zu verbürgen.

Eine Störung der Meßgenauigkeit kann durch die vorerwähnten Hilfsmittel, welche die Verwendung dauernd wirksamer Hilfsantriebe voraussetzen, weder beseitigt noch gemildert werden, weil die Ankerbewegung dauernd von den veränderlichen Reibungswiderständen beeinflußt wird.

Dieser Übelstand kann nur beseitigt bezw. gemildert werden, wenn der Umschalter von der Ankerachse getrennt wird und seine Bewegung durch besondere Triebkräfte erfolgt, welche von der Ankerachse ausgelöst oder mittels der Ankerachse auf den Umschalter übertragen werden.

Zur Erreichung dieses Zweckes sind verschiedene Einrichtungen bekannt geworden, z. B. die im D. R. P. 97380 beschriebene Vorrichtung und andere. Dieselben sind sämtlich nur für Zähler mit beweglicher Ankerwicklung bestimmt und haben den Nachteil, daß die Trennung des Drehkörpers vom Umschalter nicht vollkommen durchgeführt werden kann, weil die Verbindung des Umschalters mit der rotierenden Wickelung durch biegi^'ne Drähte erfolgen muß, welche leicht breche; , schwer zu isolieren sind und nicht

so dünn gewählt werden können, daß sie keine Richtkraft auf den Drehkörper ausüben. Dazu kommt noch, daß die Lagerung des Kollektors mit der Ankerwelle konzentrisch sein muß, wodurch Schwierigkeiten in der Auslösung bezw. Kupplung der Antriebskraft entstehen. Auch fehlt diesen Einrichtungen eine vollkommene Zwangläufigkeit mit der Bewegung der Ankerachse.

ίο Bei Zählern mit feststehender Ankerwickelung läßt sich dagegen eine vollkommene Trennung des Umschalters von dem Drehkörper während des größten Teiles seines Umlaufes bewirken, so daß eine Beeinträchtigung der Messung durch Reibungsänderung am Umschalter beseitigt bezw. auf ein Mindestmaß gebracht werden kann. Dabei ist eine vollkommen zwangläufige Bewegung des Umschalters mit der Ankerachse erreichbar, wie an nachstehendem Erfindungsgegenstand gezeigt ist.

Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß die vom Drehkörper vollständig unabhängig gelagerte Umschaltvorrichtung für die Anker-Wickelung, z. B. ein Kollektor, durch einen Hilfsantrieb bewegt wird, welcher vom Anker nur im Augenblick der erforderlichen Umschaltung zur Wirkung gebracht wird.

Dieser Hilfsantrieb kann sowohl mechanisch wie auch magnetisch auf den Drehkörper einwirken. Durch diese Vorrichtung wird erreicht, daß der Anker in den langen Strecken seines Umlaufes, welche Freilaufstrecken genannt werden sollen, nur geringe und wenig veränderliche Reibungswiderstände zu überwinden hat, so daß die Wirkung der Hilfsvorrichtung auf diesen Strecken entbehrt und doch eine andauernd hohe Anlaufsempfindlichkeit erzielt werden kann, wobei infolge des Fehlens eines ständigen Antriebes ein Leerlaufen in diesen Strecken vollkommen ausgeschlossen ist.

Wird die Wirkung des Hilfsantriebes so stark bemessen, daß er die in der Schaltstrecke auftretenden Reibungswiderstände der Schaltvorrichtung (Kollektor) sicher überwindet und außerdem die auf den langen Freilaufstrecken entstandenen Reibungsverluste wieder ausgleicht, so muß er den Anker mit beträchtlicher Beschleunigung durch die Schaltstrecken ziehen, sofern dieselben sehr kurz und in geringer Anzahl vorhanden sind, das heißt der Anker wird mit überschüssiger Kraft und auch ohne Hauptstromwirkung sicher durch die Schaltstrecke gezogen, so daß er stets in einer Freilaufstrecke zur Ruhe kommt, wqdurch die günstigsten Anlaufsbedingungen geschaffen sind.

Infolge des beschleunigten Durchganges des Ankers durch die Schaltstrecken wird die Geschwindigkeit desselben nicht mehr allein von der Große der Reibungswiderstände abhängen,-sondern sie wird in hohem Maße durch die Wirkung der Bremsmagnete geregelt, so daß eine Veränderung der Reibungswiderstände in der Schaltstrecke schon einen verminderten Einfluß auf die Geschwindigkeit des Ankers in der Schaltstrecke hat, der auf die Dauer der Gesamtbewegung nur noch verschwindend ist.

An zwei nachfolgend beschriebenen Beispielen, welche noch vermehrt werden können, sollen die Wirkungen sowie die Arbeitsweise der Erfindung beschrieben werden:

Bei dem ersten Ausführungsbeispiel Fig. 1 und 2 rotiert mit der Ankerachse 1 eine Stromschlußvorrichtung, z. B. die auf der oberen Zapfenspitze befestigte Kontaktscheibe 2, welche eine der erforderlichen Anzahl der Hilfsantriebe bezw. Schaltungen entsprechende Zahl Stifte (in diesem Falle zwei) 3 und 4 trägt, die an feinen, der Ankerdrehung fast keinen Widerstand bietenden Kontakten, z. B. der Feder 5, vorbeistreifen und während der Dauer ihrer Berührung mit letzterer die Wickelung der Hilfsspule 6 einsehalten. Vor der Spule 6 kreist eine auf der Ankerachse befestigte Nadel bezw. ein Hilfsanker 7, welcher von der erregten Spule 6 in der Laufrichtung des Zählerankers 8 angezogen wird und dadurch demselben einen Hilfsantrieb erteilt.

Gleichzeitig wird durch eine mit der Ankerachse verbundene Antriebsvorrichtung ein Umschalter für die Ankerspule 9, z. B. der Kollektor 10, um eine Segmentstellung weiter gedreht.

Für das Wesen der Erfindung ist es belanglos, welcher Art die Stromschließung für den Hilfsantrieb ist, desgleichen ob die Drehung des Ankers durch Umschaltung, Abschaltung, Kurzschließung oder sonstige Schaltungen der Ankerwickelung oder Teilen derselben aufrecht erhalten wird. Ebenso kann die Anordnung und Art der Hilfsvorrichtung beliebiger zweckentsprechender Art sein, sie kann z. B. auch indirekt durch von der Spule oder vom Elektromagneten gespannte oder entspannte Hebel, Federn oder dergl. auf die Ankerdrehung einwirken. Ferner ist es ohne Bedeutung, ob die Wirkung des Hilfsantriebes durch Einschaltung, Kurzschließung oder Ausschaltung von Wickelungen, Hitzdrähten oder auf chemischer Wirkung beruhenden Bewegungsniitteln erzeugt wird. Auch die Wahl der Antriebsmittel für den Umschalter ist ohne Belang. Es sollen nur die Ausführungen näher beschrieben werden, welche sich besonders als brauchbar erwiesen haben.

So ist beispielsweise für den Antrieb des Umschalters durch die Ankerachse eine Vorrichtung vorteilhaft, welche keine exakte Einstellung der Eingriffsentfernung zwischen.

Ankeraclise und Umschalterachse bedingt und ein Weiterschalten des Kollektors zur unrechten Zeit, z. B. infolge heftiger Erschütterungen, verhindert und nach erfolgter Durchschaltung ein freies Laufen des Ankers gestattet.

Für diesen Zweck eignet sich besonders gut der in Fig. ι und 2 dargestellte Antrieb, welcher aus zwei mit der Ankerachse ι fest verbundenen, etwa halbkreisförmigen Scheiben 11 und 12 besteht, die so zueinander gestellt sind, daß ihre geraden Flächen parallel zueinander und ihre Peripherien einander entgegengesetzt liegen. Für jede Scheibe ist auf der Kollektorachse ein Schaltrad oder, wie dargestellt, ein Stiftenkranz vorhanden mit je einer der halben Segmentzahl des Kollektors 10 entsprechenden Zähne- bezw. Stiftzahl. Beide Stiftenkränze können auf einer gemeinsamen Stiftenscheibe 13 nach beiden Richtungen achsial abstehend und um halbe Teilung versetzt befestigt sein. Nach einer halben Ankerdrehung erfaßt nun die Flanke der Scheibe 11 einen der nach oben gekehrten Stifte von Scheibe 13 und dreht auf diese Weise die Scheibe und den Kollektor 10 im Sinne der Uhrzeigerbewegung um eine Segmentstellung weiter. Da, wo die radialen Flanken der Scheiben 11 und 12 mit der Peripherie zusammentreffen, kann je eine kleine Erhöhung 15 bezw. 16 an der Peripherie jeder Scheibe vorhanden sein; dadurch werden die Stifte der Scheibe 13 über die Bahn des übrigen Umfanges der Scheiben 11 und 12 hinausgedrückt, so daß dieselben bei der Weiterdrehung des Ankers nicht an den Stiften schleifen und der Anker frei läuft.

Nach so erfolgter Drehung des Kollektors 10 hat der Stromschlußstift 4 die Feder 5 verlassen, womit die' Wirkung der Hilfsspule 6 auf den Anker bezw. auf Nadel 7 aufhört und der Anker 8 seinen Weg durch die Freilaufstrecke ausschließlich unter dem Einflüsse der Hauptstromspulen vollzieht, bis nach einer

z. B. halben Drehung der andere Kontaktstift 3 die Feder 5 berührt, so daß unter der neuen Wirkung des Hilfsantriebes jetzt die Flanke der unteren Scheibe 12 einen der nach unten gerichteten Stifte der Scheibe 13 erfaßt und damit den Kollektor 10 abermals um eine Segmentstellung weiter dreht.

In Fig. 5 ist der Stromlauf der vorbeschriebenen Anordnung dargestellt. Der Nebenschlußstrom verläuft dabei wie folgt:

Von der -f- Klemme ausgehend, durchfließt er den Vorschaltwiderstand ζυ und wird mittels der Feder 28 dem oberen Kollektorzapfen zugeführt, gelangt von hier je nach Stellung des Kollektors 10 über eine der Bürsten 26 oder 27 durch die Ankerwickelung 9 und über die andere Bürste zu einem mit dem unteren Kollektorzapfen in Verbindung stehenden Segment des Kollektors 10 und fließt über die Feder 29 sowie durch Widerstand zu¹ zum — Pol des Netzes.

Der Schließungskreis für die Hilfsspule 6 zweigt einmal vor und einmal hinter der Ankerspule 9 ab, z. B. von einem Teil des Vorschaltwiderstandes w. Infolgedessen ist der Hilfsantrieb der Schaltstrecke zur Ankerspule und event, einem Teile des Vorschaltwiderstandes parallel geschaltet. Dadurch wird, besonders wenn der Widerstand der Hilfsspule im Verhältnis zur Ankerspule klein ist, der Strom in letzterer stark vermindert, so daß sich die Umschaltung derselben funkenlos vollzieht, was einen wesentlich günstigen Einfluß auf die Unveränderlichkeit der Reibungswiderstände in der Schaltstrecke ausübt. Der Zählwerksantrieb kann bei diesen Ausführungsbeispielen von der Kollektorwelle aus geschehen, z. B. mittels der Schnecke 14 und Rad 17, so daß der Anker auch von der Zählwerksarbeit befreit ist.

Bei dem Ausführungsbeispiel in Fig. 3 und 4 geschieht der Antrieb des Kollektors 10 durch eine besondere Triebkraft, die beispielsweise durch den elektrischen Aufzug 18 erzeugt und mittels des Rades 31 auf den Trieb 32 des Kollektors 10 übertragen wird. Das Steigrad 19 wird durch das Echappement 23 so festgehalten, daß die auf der Ankerachse sitzende Scheibe 21 frei zwischen den Zähnen des Steigrades 19 kreisen kann. Das Echappement kann beliebiger Art sein, hier besteht es aus einer Achse, welche in der Kreisbahn der Steigradspitzen gelagert und an einer Stelle so weit ausgefeilt ist, daß die Steigradzähne nach erfolgter Drehung der Achse frei durch den Ausschnitt in der Echappementachse gehen können.

Beim Eintritt des Ankers in eine Schaltstrecke wird durch einen Stift der an der Ankerachse sitzenden Auslösescheibe 22 das Echappement 23 mittels seines Armes 24 so weit gedreht, daß ein Zahn des Steigrades 19 frei wird und in einen Ausschnitt der Schaltscheibe 21 fällt, so daß der Anker durch den Druck dieses Steigradzahnes einen Hilfsantrieb erhält.

Inzwischen ist der Arm 24 des Echappements 23 von dem Auslösestift der Scheibe 22 abgefallen, so daß das Echappement den nächsten Stift des Steigrades 19 festhält und der Anker bis zur nächsten Umschaltung frei läuft.

Die Vorteile, welche sich aus vorstehend beschriebener Erfindung ergeben, sind daher:

i. Da der Anker während des größten Teiles seiner Bewegung ausschließlich unter dem Einflüsse des Hauptstromfeldes steht, so wirken nach Ausschalten des Iiauptstromes

keinerlei Triebkräfte auf denselben ein, es ist also jede Leerlauf gefahr grundsätzlich beseitigt.

2. Da in den Freilaufstrecken nur sehr kleine und dauernd gleichbleibende Reibungswiderstände vorhanden sind und die in den Schaltstrecken aufgesammelte Reibungsarbeit von dem dort wirkenden Hilfsantrieb mit überschüssiger Kraft überwunden wird, so wird der

ίο Zähler dauernd eine hohe Anlaufsempfindlichkeit behalten.

3. Infolge der besonderen Lagerung des Umschalters kann derselbe ohne Rücksicht auf die Festigkeit der Ankerkonstruktion leicht und klein ausgeführt werden; dadurch wird die vom Zähler zu leistende gesamte Reibungsarbeit, die zufolge der nur teilweise erfolgenden Drehung des Kollektors gegenüber dem dauernd rotierenden Kollektor schon wesentlieh vermindert ist, noch weiter reduziert, so daß der Einfluß auf die Meßgenauigkeit auch in den unteren Belastungsgrenzen verschwindend ist.

4. Wird durch die Parallelschaltung der Hilfswickelung zur Ankerspule während der Umschaltung jede Funkenbildung verhütet, wodurch die Gefahr der Reibungsänderung am Umschalter wesentlich vermindert, eine lange Lebensdauer des Umschalters ermöglicht und der ohnehin schon sehr geringe Einfluß der Umschaltarbeit auf das Meßresultat noch bedeutend vermindert wird.

Claims (4)

1. Patent-Ansprüche:

   i. Vorrichtung zur Ankerschaltung und zum Ausgleich der Reibung"swiderstände bei Motorzählern mit feststehender Ankerwicklung, gekennzeichnet durch eine vorn Anker vollkommen unabhängig gelagerte Umschaltvorrichtung (z. B. einen Kommutator), welche nur an möglichst wenigen und kurz bemessenen Strecken des Ankerumlaufes mit dem Drehkörper gekuppelt wird und während dieser Kupplung durch einen vom Drehkörper (z. B. durch Einschaltung von Spulen, Elektromagneten oder anderen auf Stromwirkung beruhenden Antriebsmitteln oder durch Auslösung von mechanischen event, elektrisch gespannten Triebwerken usw.) zur Wirkung gebrachten Hilfsantrieb bewegt wird.
2. 2. Eine Ausführungsform nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Wickelung des Hilfsantriebes während ihrer Wirkung parallel zur Ankerspule und gegebenenfalls' zu einem Teil des Vorschaltwiderstandes geschaltet wird, so daß die Umschaltung des Ankers bei vermindertem Ankerstrom erfolgt.
3. 3. Eine Ausführungsform nach Anspruch ι und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Umschalter (Kollektor 10) unabhängig von der Ankerachse gelagert und nur während der Dauer des Hilfsantriebes von derselben angetrieben wird.
4. 4. Eine besondere Ausbildung des Antriebes für den Umschalter, gekennzeichnet durch zwei auf der Ankerachse befestigte Scheiben mit zwei oder mehr etwa radial oder zahnförmig ausgebildeten Flanken, welche den Umschalter nach Vollendung einer Freilaufstrecke mittels eines am Umschalter befestigten Doppelrades oder zweier Stiftenkränze (13) um eine Segmentstellung weiter drehen.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.