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Einrichtung für Betätigung des maximumrelais eines elektrischen lgaximumzählers.
Zur Einstellung der Zeit, innerhalb derer bei elektrischen Höchstverbrauchszählern
der Stromhöchstverbrauch (Maximum) während einer gewissen Zeit gemessen werden soll,
wurden bisher so;enannte Maximurnuhien (Umschaltuhren oder in die Zähler eigens
eingebaute Uhren) verwendet.
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Diese Uhren hatten somit die Aufgabe, den Stromkreis des liaximumreLlis
des Höchstverbiauchszählers entsprechend der Zeit, für welche däs Maximum festgestellt
werden soll, zu öffnen oder zu schließen.
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Sie sind mit ncrmalem, durch Hand- oder elektrischen Aufzug in Bewegung
gesetzten Anker- oder Pendelgang eingerichtet. Auch besitzen sie eine besondere
Kontaktanordnung mit Stufenscheiben, die der Dauer des Maximum entsprechend gebaut
sind, wodurch die Unterbrechung des Stromkreises oder der Stromschluß des Maximumrelais
für die gewünschte Zeit bewirkt wird.
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Die vorliegende Erfindung macht die Verwendung solcher Maximumuhren
entbehrlich; auch kommen bei ihr die besonderen Kontaktvorrichtungen in Wegfall.
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An die Stelle der Maximumuhr nebst den Kontaktvorrichtungen tritt
ein Minutenschalter, wie er seither nur für Treppenbeleuchtung mit Diuckknopfbenützung
bei 3 bis 5 :Minuten Schal' dauen im Gebrauche war.
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Die Neuerung besteht nun darin, daß lediglich ein solcher Minutenschalter
beliebiger Konstruktion für die Betätigung des Maximumrelais des Höchstverbrauchszählers
verwendet wird und damit, wie schon betont, die Verwendung besonderer Maximumuhren
mit ihren Kontaktvorrichtungen entbehrlich werden. Jedoch hat für diesen Zweck der
Minutenschalter gegen- j über den bisherigen Apparaten eine veränderte Schaltanordnung
und eine bedeutend längere Gangzeit. So war beispielsweise die Gangzeit bei dem
zur Ausprobung der Erfindung verwendeten Apparate 2o bis 25 14linuten.
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Die Triebkraft eines solchen Minutenschalters j kann entweder eine
Zug- oder Druckfeder, ein , Heizstab oder Druckluft sein.
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Während ziu Einstellung der Zeit für die verschiedenen Maxima bei
den bisher verwendeten Maximumuhien eine Auswechslung von Teilen der Uhr erforderlich
war, kommt auch dies bei vorliegender Erfindung in Wegfall.
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Zudem wird auch eine laufende Bedienung und Kontrolle des Minutenschalter=
überflüssig, weil sich die Triebkraft des Minutenschalters durch die veränderte
Schaltanordnung von R selbst einschaltet.
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Da ferner die Konstruktion des Minutenschalters gegenüber den Maximumuhren
eine bedeutend einfachere ist, gestaltet sich auch seine Herstellungsweise viel
billiger; denn sie ist fast um zwei Drittel der bisherigen Kosten geringer als bei
den bislang verwendeten Apparaten. Die Erfindung bietet also auch sehr nennenswerte
finanzielle Vorteile.
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In der Zeichnung veranschaulicht: Abb. i den Minutenschalter, der
mittels einer Zugfeder, Abb.2 den Minutenschalter, der mittels Druckluft, Abb. 3
den Minutenschalter, der mittels .sines Heizstabes in Tätigkeit gesetzt wird.
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Zur Erläuterung der Zeichnung und des Funktionsvorganges diene folgendes:
Es bedeutet Ra ein Spannungsrelais mit dem Anker a, der mit der Zugfeder
fa durch den am Anker a befestigten Hebel hl in Verbindung steht. Am Ende des Hebels
hl ist eine Rolle r1 angeordnet, die in dem Schlitz des doppelarmigen Hebels h2,
h3 gleitet und damit zwangläufig mit dem Anker a verbunden ist. Der Hebel h2, h3
sitzt lose auf der Achse 0l. Außerdem ist ein Hebel h3 fest auf der Achse
0, angebracht. Am Ende des Armes 1x3 ist eine Sperrklinke k, die in das Sperrad
S,. eingreift. Durch die starre Verbindung des Sperrades mit einem Zahnrad Z3 wird
ein kleines Räderwerk Z1 dis Z, in Betrieb gesetzt. Außerdem ist am Ende des Hebels
h3 eine Rolle r2 angeordnet, die in die Aussparung i-2 des Hebels h. gleitet, auf
dem die Röhre Qu befestigt und in 02 drehbar ist. Um beim Anspannen der Triebfeder
fz ein sofortiges Ablaufen des Räderwerkes zu vermeiden, wird als Bremsung entweder
ein Pendel, eine Wippe oder sonst eine mechanische Bremsung mit dem Räderwerk verbunden.
Die Sperrklinke k wird durch die Feder f1 dauernd gegen den Hebel h4 durch die Rolle
q gedrückt. Die Rolle q gleitet beim Ablaufen des Räderwerkes anfänglich auf einer
Kreisbahn Sb, die dann schließlich in eine gerade Bahn ausläuft. Dadurch wird bei
der Rückwärtsbewegung des Sperrades S,. die Sperrklinke k durch das Gleiten der
Rolle q auf der Gleitbahn die Klinke 7a außer Eingriff gebracht mit dem Sperrad
Sr, und die Sperrung des Hebels h2, h3 ist aufgehoben; das Räderwerk ist frei, die
Zugfeder eiltspannt
und wenn zur Kontaktgebung eine Quecksilberröhre
verwendet wird, kippt dieselbe zurück, erregt die Spannungsspule des Aufziehrelais
Ra (Einschaltung der Triebkraft), und es folgt der nächste Vorgang, der sich wie
folgt gestaltet Die normale Lage der um OZ drehbarenOuecksilberröhre Qu ist so,
daß die beiden Kontakte I und II durch Quecksilber kurzgeschlossen werden. Dadurch
ist die Netzspannung auf das Relais geschaltet. - Hierdurch wird der Relaisanker
a des Aufziehrelais Ra angezogen (gezeichnete Stellung).
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Mit dem Anker a starr verbunden ist der Hebel hr, der am Ende die
Rolle r1 trägt. Mechanisch lose verbunden mit h, ist die Spannfeder fz, '
die beim Anziehen des Ankers gespannt wird. Gleichzeitig beim Anziehen des Ankers
a wird der zweite Arm h, des Hebels h2, h3 nach rechts bewegt. Am Ende dieses Hebels
sitzt die Sperrklinke k mit der Rolle q. Die Rückwärtsbewegung des Hebels h2,
h$ wird durch den Eingriff der Klinke k in das Sperrad ST verhindert. Durch
die gespannte Feder. fz wird das Räderwerk Z8 bis Zst in Bewegung gesetzt; die Gangdauer
ist durch Ändern des Pendels oder der M'ippengewichte oder Veränderung der Bremsung
zu regulieren, was aber nur nebensächlich und auch ebensogut unterbleiben kann,
nachdem die Gangdauer durch den Hebel 1q eingestelltwird. Beim Zuriickgehen des
SperradesS,. und damit der Klinke k gleitet die Rolle q von der Kreisbahn auf die
gerade Gleitbahn des Hebels h,und kommt mit dem Sperrad ST außer Eingriff, wodurch
die Feder fz entspannt und die Triebkraft abgeschaltet wird. Nun wird gleichzeitig
beim Spannen der Feder fz bzw. Niederdrücken des Hebelarmes h2 die Quecksilberröhre
Qu nach rechts gekippt, wodurch die beiden Kontakte I und II unterbrochen und hierfür
die Kontakte II und III kurzgeschlossen werden. Hierdurch wird das Maximumrelais
des Zählers in Betrieb gesetzt-(gezeichnete Stellungl. Nach abgelaufener Maximumdauer,
nach Entspannen der Triebfeder fz, also durch Aufhebung der Sperrung, wird der Hebelarm
h2 wieder in seineAnfangslage nach oben gehen, und dadurch wird die Quecksilberröhre
Qu wieder nach der anderen Seite gekippt. Die Quecksilberröhre Qu kippt also infolge
ihrer eigenen Schwere langsam in die Anfangsstellung zurück, wodurch das Maximumrelais
auf einige Sekunden stromlos, also außer Betrieb gesetzt und das Aufzugsrelais Ra
wieder eingeschaltet wird. Der Vorgang wiederholt sich.
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Es ist also, wie schon gesagt, bei dieser Erfindung keinerlei Bedienung
notwendig. Die Einstellung der Gangdauer wird durch den Hebel h4 erzielt, der auf
der Sperradachse sitzt und durch Drehung ein früheres oder späteres Ausgleiten des
Sperrkegels bewirkt. Kleine Fein-1 heiten können durch das Pendel oder Wippe usw.
ausgeglichen werden. Der Hebel h, wird durch Schraube x festgeklemmt.
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Bei Verwendung von Druckluft als Triebkraft ist der Minutenschalter
folgendermaßen eirege-: richtet.
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Der Apparat (Abb. z) besteht aus dem Relais Ra, dem Eisenanker
a, dem Kolben k, der Quecksilberröhre Hg und der Maximumvorrichtung.
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Der Eisenanker a bewegt sich in der zylindrischere Führung i, an welcher
seitwärts ein Schlitz ls sich befindet. her Kolben k besteht aus zwei Messingplatten
in,, in, zwischen denen eine Leder- oder Graphitdichtung sich befindet. Der
Kolben ist mit'dem Eisenanker a starr verbunden und bewegt sich im Zylinder Z ;
auf dem Verbindungsstück sitzt der Stift S1.
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Die Maximumvorrichtung besteht aus dem Räderwerk Z1 bis 7,", dem Maximumzählwerk
und dem Maximumrelais.
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Die Quecksilberröhre Hg ist auf dem Hebel hl befestigt ; der Hebel
hat seinen Drehpunkt in 0t. Auf dem Hebel sind die Stifte SZ und S;, angebracht.
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f2 ist eine im Drehpunkt 0r des Hebels h, gelagerte Feder und durch
den Stift S1 mit dem Anker a mechanisch gekuppelt.
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V ist ein Saugventil, dessen Hub durch die Feder f1 reguliert wird.
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Der Vorgang ist folgender: Die normale Lage der Röhre- Hg ist so,
daß die beiden Kontakte I und II der Quecksilberröhre überbiückt sind. Durch die
Kontakte II- und III wird das Maximumrelais an die Netzspannung angeschlossen.
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In stromdurchflossenem Zustand ist die Wicklung des Relais
Ra über die beiden Kontakte I und II der Hg-Röhre an die Netzspannung angeschlossen
und die Spule erregt. Der Eisenanker a und der Kolben k werden nach
oben gezogen. Bei dieser Bewegung geht der eine Arm der Feder f2 links vom Drehpunkt
01 nach oben und rechts vom Drehpunkt 01 nach unten; drückt also rechts
gegen den Stift s3. Hierdurch kippt der Hebel nach rechts, das Quecksilber läuft
von den Kontakten I und II nach II und III und schaltet den Stromkreis für das Maximumrelais
ein, so daß das Maximumzählwerk in Betrieb gesetzt ist.
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Durch das Einziehen des Ankers a bzw. Hochziehen des Kolbens k wiid
im Zylinder ein luftverdünnter Raum geschaffen; das Saugventil V am Zylinder Z öffnet
bzw. hebt sich und Luft strömt ein. Gleichzeitig wird durch Hochgehen des Eisenankers
a die Feder f d Zusammengedrückt und gespannt. Bei Unterbrechung des
Stromkreises des Aufzugsrelais Ra durch das Kippen der Röhre drückt nun die Feder
f d den Kolben wieder nach unten und die im Zylinder Z befindliche Luft wird
zusammengepreßt. Je nach Einstellung des Ventils h kann
mehr oder
weniger Luft entweichen und damit die Dauer des zu ermittelnden Maximum beliebig
einreguliert werden.
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Hat sich durch den Druck der Feder f ,, der Kolben k allmählich wieder
tief genug nach unten bewegt, so drückt die Feder f.= gegen den Stift s. nach oben,
hebt dabei den Hebel hl und damit die Röhre und bringt diese dann wieder zum Kippen.
Das Quecksilber unterbricht die beiden Kontakte II und III und damit gleichzeitig
den Stromkreis des Maximumrelais. Das Maximumzählwerk wird ausgeschaltet. Durch
das Umkippen vergehen einige Sekunden, dann wird wieder das Aufzugsrelais eingeschaltet
und der Vorgang wiederholt sich.
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Bei Verwendung eines Heizstabes als Triebkraft ist der mechanische
Zusammenbau, wie aus Abb.3 ersichtlich, folgendermaßen: Es bedeutet Ra das Aufzugsrelais
mit dem Anker a, drehbar um 04. Qu ist eine Ouecksilberröhre mit vier Kontakten
und ist auf dem Hebel hi befestigt. Der Hebel sitzt lose auf einer in
0, angebrachten Achse. Aufzugsrelais und Röhre sind durch die doppelarmige
Feder fi - drehbar um 0, - mechanisch miteinander verbunden: Die beiden Enden der
Feder liegen zwischen den Stiften S1, S= (befestigt auf dem Anker a) bzw. S3, S,
(befestigt auf dem Hebel A,). Hs, Hw sind ein Heizstab bzw. die Heizwicklung; h_
und 1z, sind Hebel, die mit der Röhre mechanisch gekuppelt und um die Achsen 0,
bzw. 0, drekbar sind. Die Federn f2 und f3 verhindern ein zu starkes Aufschlagen
der Röhre, wenn sie von der einen Lage in die andere umkippt. Die Stifte S; und
y begrenzen die Bewegungen der Hebel h., h3.
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In stromlosem Zustand des Schalters ist die Ouecksilberröhre so gekippt,
daß die KontakteI und II überbrückt sind. Der Anker a wird durch die Zugfeder f,
nach oben gezogen.
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Bei Stromdurchgang wird der Anker a angezogen und dadurch links die
Feder f, durch den Stift S1 nach unten und rechts vom Drehpunkt U, nach oben gedrückt.
Durch den Druck der Feder fi gegen den Stift S3 wird die Röhre nach- der Seite ,geneigt,
wodurch das Ouecksilber abläuft und der Kontakt I und II unterbrochen wird und die
Kontakte II, III und IV überbrückt werden. Hierdurch ist das Maximumrelais eingeschaltet;
der Anker Ala des Maximumrelais Rrn wird angezogen und damit durch die Feder f,
- welche mit dem Anker 11a, drehbar um 03, in der Triebachse des Triebes
Z4 mechanisch verbunden ist - das Triebrad Z4 mit dem Zahnrad Z; in Eingriff gebracht.
Dadurch wird das lfaximumzählwerk Zm- in Betrieb gesetzt durch die Zahnräder Z,
bis Z., bzw. Sn = Schneckenrad, das auf . der Ankerachse sitzt. Das Anzugsmoment
des Relaisankers lila ist so stark, daß bei Stromdurchgang der Eingriff der Räder
Z4, Z, sicher stattfindet und die Zugkraft der Feder ffi überwunden wird. Gleichzeitig
mit dem Maximumrelais ist auch die Heizwicklung Hw eingeschaltet. Der Heizstab ist
bei M durch P, fest verankert; an seinem anderen Ende N drückt er gegen die beiden
Hebel lt., h3. Der Heizstab hat die Ausschaltung des Maximumrelais
zu betätigen. Durch die Heizwirkung der Wicklung dehnt sich der Stab Hs aus und
drückt infolgedessen gegen den Hebel h. und damit gleichzeitig gegen den Hebel h3
und bewirkt, daß durch dessen Drehbewegung bzw. dessen Druck durch die Rolle r,.,
gegen den Hebel lt, die Röhre gehoben wird, und zwar so hoch, daß durch die Neigung
der Röhre das Quecksilber vom Kontakt IV nach III abläuft und die Heizwicklung abschaltet.
Durch die Ausdehnung des Heizstabes wird die Wirkung des Hebels h" unterbunden.
Durch Abkühlen des Heizstabes verkürzt er sich und die Feder f4 bewirkt durch den
Druck der Rolle ri des Hebels h2 gegen den Hebel hl, daß die Röhre weiter gehoben
wird. Nachdem der Schwerpunkt der Röhre inzwischen nach dem Kontakt I und II zu
verlegt ist, ist schließlich die Röhre so weit geneigt, daß das Ouecksilber auch
die beiden Kontakte II und III unterbricht und in die Anfangsstellung zurückläuft,
d. h. I und II überbrückt. Es wird also das Aufzugsrelais Ra durch Kurzschließung
der beiden Kontakte I und II eingeschaltet. Durch die Unterbrechung der Kontakte
II und III wird aber das Maximumrelais stromlos, der Anker Ma wird durch die Federkraft
f,; wieder zurückgezogen, die beiden Zahnräder Z4, Z,-, kommen außer Eingrift und
das Maximumzählwerk ist ausgeschaltet.
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Die Zugkräfte der Federn fi, f4, f5 sind so abgeglichen, daß das Heben
der Röhre in die eine oder andere Lage sicher erfolgt. Die technischen Einzelheiten
können durch konstruktive Teile leicht berücksichtigt werden. Durch das vorzeitige
Abschalten der Heizwicklung wird eine größere Genauigkeit erzielt.