DE45422C - Coulombmeter oder Elektricitätsmesser - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildet einElektricitätsmesser oder Coulombmeter, welcher eine Art Integrator ist, bei welchem der Verbrauch an elektrischer Energie durch eine Zählvorrichtung mit mehreren Zifferblättern angezeigt wird, die unter den nachfolgenden Bedingungen in regelmäfsigen Zeitintervallen in Thätigkeit tritt. Ein bewegliches Organ (Taste) erleidet eine Verschiebung, welche proportional der Stärke des Stromes ist, der in dem Stromkreis kreist; dieser Verschiebung der Taste entspricht eine gewisse Vorwärtsbewegung des Zählers, dessen Gradeintheilungen so gewählt sind, dafs sie die Mengen elektrischer Intensität anzeigen, welche während der auf einander folgenden und gleichen Zeitabschnitte, nach Verlauf welcher der Messer in Bewegung tritt, verbraucht wurden. Das Organ, welches der Taste gestattet, eine Verschiebung zu erleiden, welche in jedem Augenblick proportional der zu messenden Intensität des elektrischen Stromes ist, ist ein excentrischer Sector von passendem Profil, der auf der Achse oder dem Zapfen eines zwischen den Polen, von zwei Elektromagneten beweglichen Ankers von weichem Eisen montirt ist und unter dem Einflufs einer Spiralfeder steht, die den Sector beständig in seine Anfangsstellung zurückzuführen sucht. Sobald ein Strom in den Umwindungen der Elektromagnete kreist, wird der Anker bewegt, und die Winkelverschiebung dieses Ankers entspricht einer mehr oder weniger grofsen Spannung der Feder, welche einer mehr oder weniger energischen Kraft des durch die Elektromagnete hindurchgehenden Stromes widersteht.

Dieses Elektricitätsmessersystem kann in verschiedener Weise ausgeführt werden; nachstehend sollen einige Varianten mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben werden.

Die eine dieser Einrichtungen ist in Fig. 1 in Hinteransicht, in Fig. 2 in Vorderansicht und in Fig. 3 im Grundrifs dargestellt; Fig. 4 ist ein Verticalschnitt nach der Linie M-N der Fig. 3; in Fig. 4 ist die Zählvorrichtung fortgelassen.

Die Organe, welche die Einwirkung des elektrischen Stromes erleiden, sind die Elektromagnete EE, Fig. i, zwischen deren Polen ein Anker A angeordnet ist, dessen Achse B einen Sector C trägt, der mit Hülfe einer Bleimasse α und eines kleinen, regulirbaren Gegengewichtes b oder durch andere Mittel äquilibrirt ist. Dieser Sector C ist excentrisch, die Länge seiner Radien nimmt von B c nach B d allmälig ab. Um die Achse B des Sectors ist eine Spiralfeder D herumgewickelt, deren inneres Ende an der Achse B befestigt ist, wohingegen das äufsere Ende der Feder an einem festen Punkt festgemacht ist. Damit der Apparat empfindlich sei, selbst für die schwachen Ströme, und damit diese durch hinreichend grofse Verschiebungen des Sectors kenntlich gemacht werden, ist das äufsere, Ende der Feder D nicht an. einem ganz festen Punkt angebracht, sondern an einer Traverse e, welche in ihrer Ruhelage um eine geringe Strecke von dem metallischen Träger F absteht. An dieser Traverse e ist das eine Ende einer sehr schwachen Blattfeder y befestigt, deren anderes Ende bei g festgemacht ist. Sobald ein Strom durch die Elektromagnete geht, wird der Anker abgelenkt; ist die Ablenkung gering, so ist es die kleine Feder f, welche nachgiebt, bis die Traverse e den Träger F berührt. Von diesem

Augenblick an ist es die grofse Feder D, welche die Gegenkraft bildet, die bestrebt ist, der Verschiebung des Ankers und des mit dem Anker fest verbundenen Sectors C entgegenzuwirken.

Ueber dem Sector C befindet sich eine Taste h, welche fest an einem Zahnsegment G sitzt, das sich um i dreht und in Eingriff steht mit einem Trieb j, welcher mit einem Stift k versehen ist; dieser Stift A: begrenzt, indem er sich gegen die Schraube / oder irgend einen anderen Anschlag legt, die Aufwärtsbewegung des Segmentes G und folglich diejenige des Bolzens oder der Taste h. Das Zahnsegment G fällt, sobald es nicht gehemmt ist, durch sein Eigengewicht und auch durch die Wirkung der Feder m nach unten, bis die Taste h auf dem Sector C aufliegt. Da dieser Sector excentrisch ist, so sinkt die Taste um so tiefer, je mehr der Sector von links nach rechts abgelenkt ist, Fig. ι; die Grenze der Aufwärtsbewegung der Taste ist indessen infolge der Anordnung des Stiftes k constant. Die Verschiebung der Taste ist also je nach der Stellung des Sectors C mehr oder weniger grofs.

In folgender Weise wird diese Taste in regelmäfsigen Zeitintervallen verschoben und ihre Verschiebungen werden in ein Vorrücken der Zeiger des Zählers umgewandelt.

Der Apparat enthält zwei Uhrwerke; das erste, welches man Stundenmechanismus nennen kann, ruft in gleichen und regelmäfsigen Zeitintervallen, z. B. alle Minuten, eine Ausrückung hervor, welche weiter unten erklärt werden wird; das Federhaus dieses Uhrwerkes befindet sich bei K. Dieser Mechanismus setzt aufserdem die Zeiger eines Uhrzifferblattes H, Fig. 2, in Bewegung, welches auf der Vorderseite des Apparates angebracht ist und zur Controle des Zählers dient. Der zweite Uhrmechanismus, dessen Motor das Federhaus M ist, Fig. 1, setzt die Räder des Zählers nach jedem Ausrücken der Taste h in Bewegung. In der normalen Stellung nimmt der Mechanismus die auf der Zeichnung angegebene Lage ein, die Taste h ist gehoben und der Stift k liegt an den Anschlag /an.

Nach einem bestimmten Zeitabschnitt, z. B. nach jeder Minute, wirkt die Achse / des Stundenmechanismus, Fig. 1 und 3, durch ihren Daumen η auf den Sperrhebel 0, und dieser giebt das Rad ρ frei. Das Rad ρ ist auf der Achse q montirt, auf welche ebenfalls der Trieb r aufgekeilt ist, mit welchem das Rad s in Eingriff steht. Dieses auf der Achse t lose angeordnete Rad ist mit einem konischen Trieb u fest verbunden, welcher das erste Rad des Epicycloidengetriebes uvu\ Fig. 3 und 4, bildet. Der Zwischentrieb ν dreht sich auf einem Arm χ, welcher auf die Achse t aufgekeilt ist. Es ist diese Achse t, welche den oben erwähnten Trieb j trägt, der mit dem Stift k versehen ist und mit dem die Taste h tragenden Segment G in Eingriff steht. Sobald der Daumen η den Sperrhebel 0 hebt, wird das Rad ρ frei und mit dem letzteren die Achse q, der Trieb r und das Rad s. Das Epicycloidengetriebe kann sich also verstellen und kommt (durch das sinkende Segment G bewegt) in die in Fig. 5 angedeutete Lage. Das Segment G ist dann so weit herabgesunken, dafs die Taste auf dem Sector C aufruht. Die Räder des Zählers haben sich indessen nicht gedreht.

Unmittelbar nach dieser Ausrückung wirkt der zweite Daumen n\ Fig. 1 und 3, der Achse / des Stundenmechanismus auf die Sperrklinke ο¹, welche das Radp¹ freigiebt. Dieses Rad p^l ist auf einer Achse q¹ montirt, welche ebenfalls einen Trieb r¹ trägt, in welchen das Rad s¹ eingreift. Das letztere ist mit dem dritten Trieb ii^l des Epicycloidengetriebes fest verbunden. Der Trieb r' steht andererseits, Fig. 4, mit den Rädern a^l b^{ c^] d¹ e^f¹ g^l h¹ und dem Rade des Federhauses M in Verbindung. Die Achse des Rades c¹ ist andererseits durch Räder mit dem Zähler T verbunden. Dieser ist dem Zähler eines Gasmessers ähnlich und hat Zifferblätter, welche die Einer, Zehner, Hunderter u. s. w. angeben.

Sobald der Daumen η^λ den Sperrhebel o¹ ausrückt, werden das Rad p^} und alle Zwischenräder bis zum Triebe u^l des Epicycloidengetriebes frei. Alsdann kann das Federhaus M durch Vermittelung der Räder h¹ g¹/¹ β^λd^lc^lb^la^l undr'i'i!¹ das Epicycloidengetriebe bewegen, welches hierdurch bis in die in Fig. 4 gezeigte Stellung zurückgeführt wird. Diese Bewegung hat ein doppeltes Resultat hervorgerufen: Die Verstellung des Epicycloidengetriebes hat eine Drehbewegung der Achse t und folglich des Triebes j veranlafst; das Segment G, welches die Taste h trägt, ist dadurch wieder so weit gehoben, bis der Stift k wieder gegen den Anschlag t anliegt. Das zweite Resultat war, dafs durch die Achse des Rades c¹ der Zähler vor^ gerückt worden ist. Es ist klar, dafs die Gröfse der Aufwärtsbewegung der Taste h im Verhältnifs zur Drehbewegung des Zählers steht.:

Die Fig. 6, 7, 8 und 9 zeigen in denselben Ansichten wie die Fig. 1 bis 4 eine etwas abgeänderte Construction des Elektricitätsmessers. Es ist in der Anordnung der Elektromagnete E, des Ankers A, der Spiralfeder D und des excentrischen Sectors C nichts geändert. Die Taste h ist fest mit dem Zahnsegment G verbunden , welches mit dem Trieb j in Eingriff steht. Die Achse i des. Zahnsegmentes G trägt den Haken jr, Fig. 6 und 9, welcher auf einem Daumen \ einer der Achsen des durch das Federhaus M bethätigten Mechanismus ruht. Dieser Mechanismus hat auf dem Rade, welches den Daumen ■{ trägt, einen Stift z¹, Fig. 8 und 9, welcher auf einen Hebel p einwirkt, und auf dem folgenden Rade einen anderen

Stift Ar¹, welcher in Verbindung mit einem zweiten Hebel Z¹ wirkt. Die beiden Hebel p und Z¹ sind auf einer einzigen Achse m¹ montirt, welche noch einen Arm J, Fig. 6 und 8, trägt.

Dieser Arm J, Fig. 6, hat zwei seitlich vorstehende Stifte t¹ und v¹, von denen der eine f¹ dazu bestimmt ist, durch ein Rad des Stundenmechanismus, dessen Federhaus sich bei K befindet, beeinfiufst.zu werden, während der andere ν^Λ dazu bestimmt ist, auf einen Winkelhebel L einzuwirken, welcher bei x^l drehbar ist und dessen oberer Arm eines der Enden der Achse y¹ des Triebes p trägt.

In. gleichen Zeitintervallen (z. B. jede Minute) wird gegen, den Stift t^l gestofsen und hierdurch der Hebel J gehoben, wodurch die folgenden Wirkungen hervorgebracht werden:

Der Stift v¹ dreht den Hebel L und dieser entfernt den Trieb j von der Verzahnung des Segmentes G, welches alsdann von dieser Seite frei wird; dieses Segment kann sich aber noch nicht senken, weil der Haken y, den die Achse des Segmentes trägt, von dem Daumen \ zurückgehalten wird. Eine zweite Wirkung des Hebens des Stiftes t¹ und seines Hebels J ist, dafs der Sperrhebel j¹ den Stift i¹ freigiebt. Der vom Motor M angetriebene Mechanismus setzt sich dann in Gang und der Haken y des die^ Taste tragenden Segmentes gleitet sofort von der Spitze des Daumens \ ab, wodurch das Segment herabsinkt. Gleich nachdem der Treibmechanismus angefangen hat sich zu drehen, wird er wieder gehemmt, weil der Stift Ar¹ gegen den Hebel Z¹ stöfst. Kurze Zeit darauf giebt der Stundenmechanismus den Stift t¹ frei, und die Hebel J und L gehen dann in ihre ursprünglichen Stellungen zurück; einerseits kommt der Trieb j von neuem mit dem Zahnsegment G in Eingriff und andererseits nehmen die Hebel p und Z¹ ihre Anfangsstellungen wieder ein. Der Treibmechanismus setzt sich hierauf wieder so lange in Gang, bis der Stift i^l gegen den Sperrhebel p anstöfst. Diese Bewegung der Räder des Treibmechanismus M veranlafst das Drehen des Daumens %, welcher den Haken y zurückschiebt. Das die Taste tragende Zahnsegment G geht infolge dessen wieder in die Höhe und dreht dabei den Triebj, dessen Achsey^x einen Trieb \^l trägt, welcher durch Vermittelung der ,Räder JViV¹ den Zähler Vorrücken läfst.

Wie vorhin steht die Gröfse der Aufwärtsbewegung der Taste h im Verhältnifs zur Bewegung der Räder des Mechanismus M und folglich zur Vorwärtsbewegung des Zählers; diese Bewegung dauert mehr oder weniger lange, weil der Haken y während einer Umdrehung des Daumens ^ mehr oder weniger lange Zeit hindurch gehoben ist, je nach der Stellung, welche dieser Haken y gemäfs der Fallhöhe der Taste h einnimmt.

Die Fig. io, ii, 12 und 13 zeigen eine zweite Abänderung des Elektricitätsmessers, bei welcher die Elektromagnete E vertical angeordnet sind. Der Anker A der letzteren trägt einen Sector C, Fig. 12, gegen welchen die Taste zu liegen kommt, die bei dieser Construction ein Sperrrad h bildet. Dieses Tasterrad h ist auf einer Achse O montirt, welche bei P einen langen Trieb trägt, der in ein Zahnrad eingreift, welches zum Räderwerk des Treibmechanismus M gehört. Dieselbe Achse O hat bei Q. Schraubengewinde, auf welchem das als Mutter ausgebildete Ende eines Hebels R aufruht. Dieser Hebel ist um eine Achse S, Fig. 13, drehbar und sein verticaler Arm R¹ kann von dem Stift a² einer Achse b^% beeinflufst werden, welche der Stundenmechanismus, dessen Federhaus sich bei K befindet, in Bewegung setzt. Auf der Achse b'² sitzt ein zweiter Stift c², Fig. 12,- welcher dazu dient, einen Hebel d², Fig. 1 3, "welcher bei e'² drehbar ist, zu heben. Die Achse e² des Hebels cP trägt einen zweiten Hebel/², Fig. 10 und 12, an dem ein langer Dorn g·² sitzt, welcher das Rad h hemmt, sobald der genannte Dorn mit irgend einem der Zähne des Rades h in Eingriff ist.

Nach Verlauf von bestimmten Zeitintervallen (z. B. nach jeder Minute) hebt der Stift c² den Hebel d² dergestalt, dafs der Hebel/² den Dorn g~ von dem Rade h entfernt, worauf das freigewordene Rad h der Bewegung des Treibmechanismus M folgt und sich dreht. Durch den als Schraubenmutter ausgebildeten Hebel R aber, welcher mit dem Schraubengewinde Q in Eingriff steht, wird die Achse O vorgeschoben und das Rad h dem excentrischen Sector C genähert; das Rad h bleibt stillstehen, sobald es diesen Sector berührt. In derselben Zeit, während welcher das Rad h auf diese Weise vorschreitet, bewegt das Triebwerk das Werk des Zählers und läfst diesen um einen Betrag vorrücken, welcher der geradlinigen Verschiebung der Achse O entspricht, welche letztere in diesem Falle die Taste bildet, von welcher vorhin gesprochen wurde. Einen Augenblick nach der Hemmung der Achse O stöfst der Stift a²· gegen den verticalen Arm R¹ des Hebels R und hebt den horizontalen Arm dieses Hebels von der Schraube Q ab; hierdurch wird die Achse O frei und nimmt durch die Wirkung der Feder U, Fig. 10 und 12, welche auf das äufsere (vordere) Ende der Achse O drückt, ihre Anfangsstellung wieder ein, wobei der lange Trieb P diese Längsverschiebung gestattet, ohne mit dem Zahnrade des Triebwerkes M aufser Eingriff zu kommen.

Fig. 14 ist ein der Fig. 12 entsprechender Grundrifs, aber in kleinerem Mafsstabe, welcher eine Abänderung der eben beschriebenen Einrichtung zeigt. Bei dieser Construction ist der am Anker A befestigte Seotor C durch

eine einfache Nadel V ersetzt und die Achse O an Stelle des Rades h mit einem doppelten Flügel h versehen, dessen Krümmung passend gewählt ist, um mit der Nadel V bei den verschiedenen Stellungen in Berührung zu kommen, welche diese bei den verschiedenen Intensitäten des die Elektromagnete E passirenden elektrischen Stromes einnimmt. Die Wirkungsweise dieser Vorrichtung ist übrigens dieselbe, wie diejenige, welche mit Bezug auf Fig. io bis 13 beschrieben wurde.

Da diese Apparate bei den Theilnehmern (Abonnenten) einer elektrischen Kraft aufgestellt werden müssen, so sind die Apparate in einem mit einem Schlüssel verschliefsbaren Kasten, welcher ganz aus Eisen oder Gufseisen ist, unterzubringen, so dafs man nicht von aufsen mit Hülfe eines kräftigen Magneten den Anker A beeinflussen und die Angaben des Apparates fälschen kann.

Claims (6)

Patent-Ansprüche:

1. In einem Elektricitätsmesser oder Coulombmeter die Verbindung eines oder mehrerer Elektromagnete, welche von dem zu messenden Strom durchflossen werden, mit einem drehbar gelagerten Anker, dessen Achse einen an seinem Umfang passend excentrisch gekrümmten Sector trägt, sowie mit einer Taste, welche sich in regelmäfsigen Zeitintervallen verschiebt, wobei sie immer von einem festen Punkt ausgeht und sich jedesmal nach dem excentrischen Sector hinbewegt, dergestalt, dafs die verschiedenen, auf diese Art in regelmäfsigen, gleichförmigen Zeitintervallen ausgeführten Verschiebungen der genannten Taste Vorwärtsbewegungen eines Zählwerkes gestatten, welche den verschiedenen Intensitäten des die Elektromagnete umkreisenden Stromes entsprechen.

2. Diejenige Ausführungsform des im Anspruch ι. gekennzeichneten Elektricitätsmessers, Fig. i, bei welcher eine der Bewegung des Ankers A entgegenwirkende Spiralfeder D Verwendung findet, deren eines Ende mit der Achse B des Ankers A und deren anderes Ende durch eine Traverse e mit dem freien Ende einer am Gestell bei g festen schwächeren Feder f verbunden ist, so zwar, dafs gemäfs der Stärke des die Elektromagnete durchfliefsenden Stromes zunächst (unter der Wirkung schwacher Ströme) die Feder / nachgiebt, bis die Traverse e gegen einen festen Träger F zu liegen kommt und dann (unter der Wirkung stärkerer Ströme) die Feder D mehr oder weniger gespannt wird.

3. Diejenige Ausführungsform des im Anspruch i. gekennzeichneten Elektricitätsmessers, bei welcher

a) Fig. ι bis 5 die bewegliche Taste h auf einem Zahnsegment G angeordnet ist, das mit einem Mechanismus in Verbindung steht, welcher ein Epicycloidengetriebe u ν u^l, Fig. 3, 4 und 5, enthält, das während des Herabgehens der Taste sich verstellt, ohne den Zähler in Bewegung zu setzen, dagegen während der Aufwärtsbewegung der Taste in seine Anfangsstellung zurückkehrt und den Zähler um einen der Senkung der Taste entsprechenden Betrag vorrücken läfst, und

b) der Antrieb der verschiedenen Räderwerke des Mechanismus durch zwei Federhäuser K und M stattfindet, von denen das eine K (Stundenwerk) die Ausrückung der Taste veranlafst, während das andere M (Triebwerk) die Zählvorrichtung während des gerade vorschreitenden Hubes der Taste nach deren Berührung mit dem excentrischen Sector vorrückt.

4. Diejenige Ausführungsform des im Anspruch i. gekennzeichneten Elektricitätsmessers, Fig. 6 bis 9, bei welcher das die Taste h tragende Segment G mit einem Haken y ausgerüstet ist, der in Verbindung mit einem Daumen ^ des Stundenmechanismus M, zwei Sperrhebeln j' I¹ und einer in regelmäfsigen Zeitintervallen bethätigten Ausrückvorrichtung f' J v^l L steht.

5. Diejenige Ausführungsform des im Anspruch i. gekennzeichneten Elektricitätsmessers, Fig. 10 bis 13, bei welcher die Taste eine Scheibe h bildet, welche letztere auf dem einen Ende einer der Länge nach verschiebbaren Achse O montirt ist, deren anderes Ende Schraubengewinde Q. hat, um durch einen als Mutter ausgebildeten Hebel R vorgeschoben zu werden, wobei dieser Mechanismus mit einer Ausrückvorrichtung verbunden ist, welche in regelmäfsigen Zeitintervallen in Thätigkeit tritt.

6. Diejenige Ausfuhrungsform des im Anspruch i. gekennzeichneten Elektricitätsmessers, Fig. 14, bei welcher der excentrische Sector durch eine Nadel V ersetzt ist und die Taste einen drehbaren Flügel h bildet, der auf einer Achse O montirt ist, welche vorrückt, bis der Flügel an die gemäfs der mehr oder weniger grofsen Intensität des die Elektromagnete durchfliefsenden Stromes mehr oder weniger verstellte Nadel anstöfst.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen.