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Einrichtung zur Verbrauchsmessung Es ist bekannt, Meßgrößen mit Hilfe
des Impulszeitverfahrens nach einem entfernten Ort zu übermitteln. Bei diesem Verfahren
werden vom Sende- nach dem Empfangsort Impulse übermittelt, deren Dauer der Meßgröße
bzw. dem Ausschlag des Meßgerätes, dessen Stellung übertragen werden soll, entspricht.
Es ist ferner bekannt, die zu übertragenden Fernmeßimpulse zu integrieren, um auf
diese Weise eine Verbrauchs- oder Mengenmessung durchzuführen. Bei der bekannten
Einrichtung wird zu diesem Zweck während der Dauer des Fernmeßimpulses am Empfangsort
auf elektromagnetischem Wege ein Zeitwerk in Bewegung gesetzt, dessen Zeitelement
durch das Steigrad gebildet wird. Die bekannte Einrichtung ist so beschaffen, daß
nur in der einen Bewegungsrichtung einer vom Steigrad angetriebenen Zahnstange das
Zählwerk angetrieben wird. Bei der bekannten Einrichtung wird die Meßgenauigkeit
dadurch beeinträchtigt, daß zu Beginn des Impulses Massen erheblicher Größe, insbesondere
die Masse der Zahnstange und des Steigrades beschleunigt werden müssen. Die zu dieser
Beschleunigung notwendige Zeit erscheint als Meßfehler und spielt eine um 'so größere
Rolle, j e kleiner der zu übertragende Wert ist. Es kommt noch hinzu, daß sich im
Laufe der Zeit die Beschleunigungszeit wegen der veränderlichen Reibungsverhältnisse
ändert. Außerdem ist die Beschleunigungszeit abhängig von der Stärke der Antriebskraft,
die wiederum von der Stärke der Fernmeßimpulse abhängt. Diese Nachteile lassen sich
vermeiden, wenn man gemäß der Erfindung ein auf die Fortschaltung eines Zifferschaltwerkes
einwirkendes Organ zu Beginn des zu übertragenden Zeitabschnittes (Fernmeßimpuls)
mittels einer elektromagnetischen Kupplung ohne weitere Zwischenglieder an eine
mit konstanter Geschwindigkeit umlaufende Welle ankuppelt und am Ende dieses Zeitabschnittes
von dieser wieder entkuppelt. Bei einer derart ausgebildeten Anordnung können veränderliche
Reibungsverhältnisse keinen wesentlichen Einfiuß auf die Meßgenauigkeit ausüben,
weil der Teil der Massen, der bei der bekannten Einrichtung gerade die Verzögerung
bedingt, dauernd umläuft. Gegenüber diesen Massen spielen die zu bewegenden Massen
des Zählwerkes beim Gegenstand der vorliegenden Erfindung keine Rolle. Auch veränderliche
Reibungsverhältnisse können durch Benutzung eines genügend starken Antriebes unschädlich
gemacht werden.
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Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist für die Integration
(Verbrauchsmessung) beliebiger Größen geeignet, für deren Übertragung das Impulszeitverfahren
benutzt werden kann. So kann man beispielsweise mit der Einrichtung gemäß der Erfindung
die Flüssigkeitsmenge messen, die in einer bestimmten Zeit durch ein Rohr fließt,
z. B. einer Turbine zugeführt worden ist. Auf ähnliche Weise lassen sich Dampf-
oder Luftmengen messen; auch kann man in Verbindung mit einem Temperaturmesser die
Wärmelieferung eines Heizwerkes
bestimmen, wenn eine konstante Strömungsgeschwindigkeit
des Heizmittels vorausgesetzt wird. Zur Wattstunden- oder Amperestundenmessung genügt
als Sendemeßgerät ein übliches Watt- oder Amperemeter, dessen Zeigerausschlag mit
Hilfe des Impulszeitverfahrens nach dem Empfangsort übertragen wird.
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Die Stromart, die zur Übertragung der Fernmeßimpulse dient, bleibt
beim Gegenstand der vorliegenden Erfindung ohne Einfluß auf die Meßgenauigkeit.
Es kann Gleichstrom oder Impulsstrom, nieder- oder hochfrequenter Wechselstrom verwendet
werden. Benutzt man Impulsstrom oder Wechselstrom, so muß die Frequenz groß im Vergleich
zu der geringsten Dauer des Meßimpulses sein.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Abbildungen schematisch
dargestellt.
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In Abb. i ist vor einem Meßinstrument, beispielsweise einem Amperemeter
A, eine hauptsächlich aus einem umlaufenden Fühler F bestehende Abtastvorrichtung
angeordnet, die den jeweiligen Stand des Zeigers Z elektrisch ausprüft. Der Fühler
F wird durch einen Motor Ml mittels eines Schnurtriebes dauernd in der Pfeilrichtung
um die Achse x gedreht. Während einer Umdrehung macht der Fühler F einmal mit der
Festmarke a, die beliebig außerhalb der Skala liegt, Kontakt und erregt infolgedessen
vorübergehend das Relais RI durch einen Strom aus der Batterie B. Das Relais R1
schaltet sich durch seinen Ankerkontakt 2 in einem über den Ruhekontakt 5 des Relais
R2 verlaufenden Haltestrom und bleibt somit auch nach der Öffnung des Kontaktes
a erregt. Im weiteren Verlauf seiner Umdrehung berührt der Fühler F den Zeiger Z
und schaltet hierdurch vorübergehend das Relais R2 ein. Das Relais R2 öffnet den
Kontakt 5 und schaltet dadurch das Relais R1 aus. Dies geschieht in dem Augenblick,
wo der Fühler F an dem Zeiger Z vorbeigeht. Das Relais R1 ist daher während der
Bewegung des Fühlers F von a nach Z erregt und hält während dieser Zeit durch seinen
Ankerkontakt ¢ eine zu einem Hochfrequenzsender H fS 'gehörige Leitungsschleife
geschlossen, wodurch der entfernte Empfänger H fE (Abb. 2) über die Leitungen
La, Lb entsprechend beeinflußt wird. Die Zeitdauer der Beeinflussung ist
bei gleichbleibender Umlaufgeschwindigkeit des Fühlers ein Maß für den Zeigerausschlag.
Das zum Empfänger gehörige Relais R3 schließt während dieser Beeinflussung seinen
Ankerkontakt und schaltet dadurch eine elektromagnetische Kupplung K (Abb. 2 und
6) ein, die die Welle z eines Ziffernschaltwerkes ZW mit der Welle d eines
mit konstanter Geschwindigkeit laufenden Elektromotors 1172 kuppelt. Das Ziffemschaltwerk
wird daher solange fortgeschaltet, wie der Fühler F sich von a nach Z bewegt. Dieser
Vorgang wiederholt sich jedesmal in gleicher Größe, wenn der umlaufende Fühler dieselbe
Stellung des Zeigers Z antrifft. Die Gesamtfortschaltung der Ziffern ist also proportional
dem Zeigerausschlag und der Dauer seines Bestehens. Das gleiche gilt für wechselnde
Zeigerausschläge. Der Ziffernfortschritt ist also ein Maß für die verbrauchten Amperestunden.
Durch Wahl des Übersetzungsverhältnisses zwischen dem Ziffernschaltwerk und dem
Motor M2 kann der Zähler so geeicht werden, daß er unmittelbar die verbrauchten
Amperestunden angibt.
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In Abb. 3 ist ein Empfänger dargestellt, bei welchem die vom Relais
R3 des Empfängers abhängige elektromagnetische Kupplung K1 zunächst dazu dient,
einen Zeiger S entsprechend dem Zeiger Z des abgetasteten Meßinstrumentes (Abb.
x) auf einer Skala einzustellen. Das Relais R3 schaltet an seinem Kontakt 6 die
Kupplung K1 so lange eine wie es erregt ist; d. h. solange der Fühler F (Abb. i)
sich zwischen a und Z bewegt. Dementsprechend bewegt sich der Arme des Empfängers
in dem Schlitz i einer feststehenden Platte h von seiner Ruhelage am Kontakt g aus
in der Richtung des Pfeiles, wobei er den Zeiger S mitnimmt. Der Antrieb des Armes
e geschieht bei eingerückter Kupplung K, durch die Welle d, die von einem Motor
M2 durch ein Vorgelege angetrieben wird. Derselbe Motor treibt durch ein weiteres
Vorgelege die Welle t in entgegengesetzter Richtung an und bewegt, nachdem die elektromagnetische
Kupplung K2 eingerückt und zugleich die Kupplung K1 ausgerückt ist, den Arm y in
entgegengesetzter Richtung wie e. Der Arm y nimmt den Arm e mit sich bis
in die Ruhelage zurück. Vorher nimmt der Arm r, falls der Arme den Zeiger S nicht
erreicht hatte, den Zeiger bis zum Arm e mit, wo der Zeiger S stehenbleibt, während
die Arme y und e ihren Weg bis zum Kontakt g fortsetzen. Am Kontakt g wird über
den Arm y und das Relais R4, sowie den Ruhekontakt 6 des Relais R3 ein Strom aus
der Batterie B2 hergestellt, wobei das Relais R4 anspricht. Das Relais R4 schaltet
am Kontakt ix die Kupplung K2 aus, so daß jetzt die Feder in den Arm y bis an seinen
Ruheanschlag q zurückbewegt, während der Arm e am geöffneten Kontakt g stehenbleibt.
Das Relais RQ hält sich hiernach über seinen Ankerkontakt io und den Ruhekontakt
8 des Relais R3 erregt, bis beim nächsten Umlauf des Fühlers F (Abb. i) der Kontaktschluß
bei a (Abb. i) das Relais R3 von neuem erregt und dadurch die Öffnung des Kontaktes
8 veranlaßt.
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Nachdem die Arme e und y ihre Arbeit, wie beschrieben, vollendet haben,
steht der Zeiger S in derselben Lage wie der Zeiger Z. Erfindungsgemäß wird von
der Welle des Armes e mittels der Zahnradübertragung v (Abb. 3) ein ZiffernschaltwerkZW,
welches demjenigen der Abb. i
entspricht, angetrieben, und zwar
geschieht der Antrieb zufolge des laufenden Gesperres y nur während der Zeiten,
wo der Arm e sich vorwärtsbewegt, nicht jedoch, wenn der Arm e durch den Arm y zurückgestellt
wird. Der in Abb. 3 dargestellte Empfänger zeigt somit nicht nur den jeweiligen
Stand des entfernten Meßinstrumentes A an, sondern führt gleichzeitig auch die Verbrauchsmessung
aus.
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Die Einrichtung des Armes y, mittels welcher derselbe, wie beschrieben,
den Zeiger S nur bis zum Anschlag am Arm e mitnimmt, ist in Abb. 4 dargestellt.
An dem nach oben gebogenen Ende des Armes r (Abb. 4) ist um die Achse
f
eine Klinke k drehbar, die für gewöhnlich durch eine Feder n in der dargestellten
Lage gehalten wird. In einem Ausschnitt des Armes r ist ferner mittels des Stiftes
o ein Anschlag P drehbar, der durch die Feder s ausgeschwenkt wird, wenn die Nase
der Klinke k ihn freigibt. Letzteres geschieht, wenn, wie oben beschrieben, die
Klinke k gegen den Arm e stößt. Infolgedessen wird in diesem Augenblick der Anschlag
P von dem Zeiger S frei, gegen dessen Fahne u er anliegt, solange der Arm y sich
in der Richtung von q nach e (Abb. 3) bewegt, indem er hierbei den Zeiger S mitnimmt.
Beim Auslösen des Anschlags P bleibt der Zeiger S an dem Ort stehen, wo bisher der
Arm e eingestellt war. Die Arme c und r setzen von hier aus ihre Bewegung nach g
hin gemeinsam fort, ohne den Zeiger S weiter mitzunehmen. Beim Rückgang des Armes
r geht der noch immer ausgeschwungene Anschlag P an der Fahne $i des Zeigers
S vorbei, ohne sie zu berühren. Der Anschlag P wird erst wieder in seine
Stellung hinter der Nase der Klinke k gemäß Abb. 4 gebracht, wenn er gegen den Stift
q (Abb. 3) anschlägt, also der Arm y sich wieder in der Ruhelage befindet.
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In der Abb. 5, die die Hauptteile der Abb. a wiederholt, wird vom
Zeiger S ein Regulierwiderstand RW mittels Zahnräderübersetzung angetrieben und
dadurch einem im Ortsstromkreis einer Batterie B3 oder sonstigen Stromquelle angeordneten
Elektrizitätszähler EZ, der die übliche Bauart besitzt, ein Strom zugeführt, dessen
Stärke dem jeweiligen Stand des Zeigers S entspricht. Der Zähler EZ führt die Verbrauchsmessung
aus, die mit den jeweiligen Stellungen der Zeiger S bzw. Z verbunden ist.
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Die erfindungsgemäße Einrichtung läßt sich mittels Verdoppelung, Verdreifachung
usw. auch benutzen, um einen Verbrauch anzuzeigen, der nicht lediglich durch eine
veränderliche Meßgröße bestimmt wird, sondern gleichzeitig von zwei oder mehr veränderlichen
Meßgrößen abhängig ist. Wenn beispielsweise ein Flüssigkeitsstrom eine wechselnde
Strömungsgeschwindigkeit und zugleich wechselnden Höhenstand in einem Kanal hat,
so wird eine Relaisübertragung, wie vorbeschrieben, in Abhängigkeit von dem die
Strömungsgeschwindigkeiten anzeigenden Meßorgan gebracht und zur Einschaltung des
Ziffernschaltwerkes, wie vorbeschrieben, benutzt, während eine zweite gleichartige
Relaisübertragung, die in Abhängigkeit von dem den Höhenstand der Flüssigkeit anzeigenden
Meßorgan gebracht ist, die Antriebsgeschwindigkeit des Ziffernschaltwerkes entsprechend
ändert, oder umgekehrt. Abb.6 veranschaulicht schematisch eine Anordnung zu diesem
Zwecke. Dieselbe besteht wesentlich aus einer Kegelradübersetzung T/V zwischen Motor
M2 und Zähler ZW und einem zwischen den Kegelrädern in bekannter Art verschiebbaren
Übertragungsrad D. Letzteres wird durch die zweiterwähnte Relaisübertragung verschoben
und bewirkt je nach seiner Lage einen schnelleren oder langsameren Umlauf der Zählerwelle
Z.
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Die Ausbildung der Abtastvorrichtung kann mannigfach anders als wie
dargestellt sein, insbesondere ist es nicht nötig, daß der Fühler und der Zeiger
als leitende Kontaktorgane ausgebildet sind, viehmehr kann z. B. der Fühler F ein
Druckorgan sein, welches den Zeiger Z gegen Kontakte drückt oder mittels sonstiger
Einwirkung (z. B. durch Funkenübergang, Abdeckung einer Selenzelle, pneumatisch,
kapazitiv, induktiv, elektromagnetisch usw.) einen Vorgang auslöst, der einen elektrischen
Strom zur Folge hat. Der Fühler kann, anstatt einen Kreislauf zu machen, auch hin
und her bewegt werden, und zwar entweder parallel zur Ebene des Zeigers oder senkrecht
dazu, wie dies bekannten Einrichtungen entspricht. Er kann im ersteren Falle sich
in der Bewegungsrichtung des Zeigers oder in einem Winkel dazu-bewegen. Der Anfangskontakt
a kann beliebig außerhalb der Skala angeordnet sein, jedoch muß alsdann der Kontakt
g des Empfängers nach Abb. 3 mit der Lage des Kontaktes a - übereinstimmen.
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Das Übertragungssystem kann sowohl hinsichtlich seiner Arbeitsweise
wie auch seiner baulichen Einrichtung in. ganz beliebiger Art ausgebildet werden;
es kommt lediglich darauf an, daß am Empfänger eine der Abtastzeit des Fühlers entsprechende
Beeinflussung stattfindet, die auf ein Ziffernschaltwerk übertragen wird. Letzteres
kann ebenfalls verschiedenartig durchgebildet werden; es ist lediglich erforderlich,
daß es die Beeinflussungszeit des Empfängers als eine Zahl zum Ausdruck bringt.
Die damit verbundene Streckensummierung kann, zugleich zur selbsttätigen Registrierung
der einzelnen Strecken auf einem laufenden Papierstreifen benutzt werden. Stattdessen
ist es möglich, die Zahlensumme in bestimmten Abständen auf einem laufenden Papierstreifen
selbsttätig zum Ausdruck zu bringen.
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An Stelle der dargestellten elektromagnetischen Kupplung kann eine
beliebige andere
Kupplung benutzt werden, die vom Relais R3 aus
durch elektromagnetische Auslösung oder Sperrung ein- und ausgerückt wird.