DE75501C - Elektricitätszähler - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21: Elektrische Apparate.

FRANCOIS ALEXANDRE BROCQ. in PARIS. Elektricitätszähler.

Patentirt im Deutschen Reiche vom 12. Juli 1893 ab.

Der Elektricitätszähler, der den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildet, ist auf der beiliegenden Zeichnung in Fig. 1 und 2 in zwei zu einander senkrechten Schnitten dargestellt. Fig. 3 ist ein waagrechter Schnitt nach der Linie M-N der Fig. 1 und 2; das den Zähler einschliefsende Gehäuse ist abgenommen gedacht. Fig. 4 ist eine Oberansicht bezw. ein waagrechter Schnitt nach der Linie P- Q der Fig. 1 und 2. Fig. 5 giebt eine Vorderansicht des unteren Theiles des Apparates, das Zeigerwerk veranschaulichend.

Der Zähler besteht aus einem Gefäfs-, das von zwei cylindrischen Theilen^.^.¹ von verschiedenem Durchmesser gebildet ist. In dem oberen, weiteren Theil A enthält es einen Schwimmer B, der in der im Gefäfs befindlichen Flüssigkeit im Gleichgewicht ist. Diesen Schwimmer durchsetzt ein Rohr C, das an seinem unteren Theil einen aus Weicheisen, Stahl oder einem anderen magnetischen Körper bestehenden Cylinder D trägt.

Um den eingezogenen bezw. verengten Theil A¹ des cylindrischen Gefäfses sind zwei Spulen herumgewickelt, von denen die eine, obere, aus dickem Draht gebildete E von dem zu messenden Strom durchflossen wird; die andere, am unteren Theil angeordnete F besteht aus feinem Draht und wird zu rechter Zeit von einem an den Klemmen des Stromkreises abgenommenen Zweigstrom durchflossen. In der Richtung der Achse des Gefäfses A A¹ ist ein Metalldraht H ausgespannt, der oben in einer Zange d festgelöthet und unten an einer Spannschraube e befestigt ist; er dient dem von dem Schwimmer B und dem Eisen D gebildeten beweglichen System zur Führung.

Den Boden des Schwimmers B bildet eine Membran G, deren vorspringender Rand mit Löchern ο versehen ist, wie Fig. 7, die eine Unteransicht des Schwimmers giebt, zeigt. Auf diesem Rand oder Flantsch ruht frei beweglich ein ringförmiges, aus dünnem Blech bestehendes Ventil s, Fig. 2, dessen Hub von den seitlich aus dem Schwimmermantel vorstehenden Stiften bezw. Knaggen I begrenzt wird. Am oberen Theil des Schwimmers ist eine kleine, auf das Rohr C geschraubte Büchse h angebracht, auf welcher das pilzförmige Weicheisenstück / ruhen kann, das sich ebenfalls auf dem Draht H führt. Dieser Pilz / trägt eine in einen Bund oder Puffer ρ auslaufende Stange Ä; er dient, sobald der Schwimmer am oberen Ende seines Hubes anlangt, dazu, den um Spitzen λ, Fig. 6, drehbaren Magneten J umzukippen. Der Magnet J trägt sechs Metal· streifen K, Fig. 4, die bestimmt sind, mit ihren freien Enden b b . . . die Stromschlufsstücke cc... von sechs Metallplättchen K¹, Fig. 6, zu berühren und so ' Contacte zu schliefsen, durch welche dann ein Zweigstrom in die untere Spule F geht. In Fig. 6 ist der von den Streifen K gebildete Kamm nicht dargestellt.

Am unteren Theil des Apparates unter dem Eisencylinder D befindet sich ein Anker M, der an einem an ihm festen, drehbar gelagerten Arm N einen Sperrkegel / trägt (Fig. 5); dieser Kegel wirkt auf das Sperrrad g ein, das ein Zeigerwerk O antreibt.

Der Apparat ist gänzlich eingeschlossen; der Antrieb erfolgt auf magnetischem Wege durch die Wandungen hindurch. Er ist an einem Brett Z befestigt, das mittelst eines an diesem gebildeten Knopfloches Y an der Wand aufgehängt wird; zum Sichern der senkrechten Lage des Zählers dient eine Schraube P, Fig. 2 links. Die Stromzuführungs- und -Entnahmeklemmen sind im Innern des Holzes bei 1, 2, 3, 3 befestigt. Die Klemmen 1, 2 stehen mit den Enden der Spule E in Verbindung und die eine dieser Klemmen nimmt einen Draht der Station, die andere eine Leitung des Theilnehmers (Abonnenten) auf, die Doppelklemme 3,3 empfängt die beiden anderen Leitungen. Die Spule F und der Unterbrecher KK¹ sind zwischen ι und 3, 3 im Nebenschlufs eingeschaltet.

Der fertige, gänzlich eingeschlossene Zähler braucht nicht geöffnet zu werden, wenn man ihn an seinem Platze anbringt, so dafs er vorher geaicht werden kann.

Eine um R, Fig. 2 links, bewegliche Schiene Q bedeckt zugleich die Klemmen und die Befestigungsschraube -P. Diese Schiene wird, nachdem der Zähler mit den entsprechenden Leitungen verbunden ist, oben mit einer Plombe versehen, so däfs der Zähler vollständig beschützt ist.

Der beschriebene Zähler arbeitet in folgender Weise:

Angenommen, der Schwimmer sei am unteren Ende seines Hubes und die kleine pilzförmige Kappe /gesenkt (Fig. 2), der Eisencylinder D, den die hohle Stange C des Schwimmers trägt, ist dann im unteren Theil des Hohlraumes A¹. Geht nun ein Strom von der Stärke i in die Spule E, so wird der Eisencylinder D nach der Mitte dieser Spule E hin angezogen und steigt unter dem Einflufs einer Kraft von der Form k P; diese Kraft erzeugt zwischen der Oberseite und der Unterseite der Membran G des Schwimmers einen Druckunterschied H, der proportional der Kraft k Ϊ² ist und gleich η k P sei. Die Geschwindigkeit des Hinaufsteigens ν ist proportional der Geschwindigkeit, mit welcher die Flüssigkeit durch die ringförmige Oeffnung, die zwischen dem Umfange der Membran G und dem oberen cylindrischen Gefäfs A frei geblieben ist, abfliefst. Diese Ausflufsgeschwindigkeit kann nun aber durch V=A:¹ γ H versinnlicht werden, oder, was auf dasselbe herauskommt, durch V=A:¹ γ nki² = K i, die Steiggeschwindigkeit ist also proportional i.

Ist I der Hub und t die Zeit eines Auf-

/
stieges, so hat man i = —

Gleich nachdem der Schwimmer am oberen Ende seines Hubes angekommen ist, sinkt er wieder plötzlich, wie sogleich erklärt werden soll, darauf steigt er wieder und so weiter. Die Anzahl der Aufwärtsbewegungen wird von dem Sperrkegel f und dem Sperrrade g registrirt.

Es folgt daraus, dafs, wenn der Stromverbrauch eine Zeit T gedauert hat, die Anzahl JV der Zähne, um welche das Sperrrad wieder gedreht ist, sein wird

_ —^Ki

Der Zähler ist also ein Coulombmesser.

Sowie der Schwimmer am oberen Ende seines Hubes anlangt, trifft der von ihm mitgenommene Weicheisenpilz / gegen den dünnen Napf χ des Deckels des Gefäfses A A¹; der Pilz zieht nun den Magneten / an und dieser kippt dabei um, so dafs dann bei KK¹ Contact gebildet wird.

Es ist jetzt folgender Stromkreis geschlossen:

Von der Klemme ι durch den Draht α, die Spule F, den Draht ß, der in den Kamm K endet, diesen Kamm K und jenen K¹ der Stromschlufsstücke c, von welchem der Draht γ ausgeht, der zur Klemme 3, 3 führt. Es fliefst nun ein Zweigstrom durch die Spule F. Der Schwimmer wird alsdann heftig nach unten gezogen und läfst den Pilz / oben (s. Fig. 1); da der Widerstand der Flüssigkeit beim Abwärtsgange des Schwimmers infolge des sich dann hebenden, ringförmigen Ventils s vermindert wird, sinkt der Schwimmer so hinreichend rasch herab, dafs die Dauer des Herabganges oder deren Aenderungen gegenüber der Zeit des Aufstieges bei dem gröfsten Stromverbrauch vernachlässigt werden können. Gleichzeitig wird der Anker M mit seinem Arme N nach oben gezogen und bewirkt durch den Sperrkegel f die Registrirung eines Hubes auf dem ersten Zifferblatt des Zeigerwerkes.

Sobald der Schwimmer am unteren Ende seines Hubes ankommt, veranlafst der unten an der Stange k des Pilzes / angebrachte Bund ρ den Fall dieses Pilzes; der Magnet J hebt sich dann wieder, der Strom läuft nicht mehr durch die Spule F und der Anker M fällt zurück. Der Schwimmer beginnt hierauf wieder zu steigen und veranlafst dieselben Bewegungen in derselben Reihenfolge.

Die Wirkung der Temperaturänderungen auf die Aequilibrirung des Schwimmers wird in folgender Weise ausgeglichen: Der Boden des Schwimmers, d. i. die Membran G ist gewellt (Fig. i, 2 und 7), so dafs sie eine gewisse Federkraft besitzt, und der Schwimmer enthält ein Gas oder eine flüchtige Flüssigkeit, das bezw. die so gewählt ist, dafs die Zunahme innerer Spannung rascher stattfindet als diejenige der äufseren Spannung; es folgt daraus, dafs, sobald die Dichtigkeit der Flüssigkeit sich bei Temperaturzunahme vermindert,

der Umfang des Schwimmers zunimmt und bei passend gewählten Körpern das Gleichgewicht innerhalb gegebener Temperaturgrenzen aufrecht erhalten bleibt.

Wie das Schema Fig. 8 zeigt, kann man auch einestheils am Schwimmer B, anderentheils an einem kleinen Hülfsschwimmer χ zwei Ketten y \ befestigen, deren Gewicht auf den Centimeter Länge dasselbe ist. Es ist sofort klar, dafs dieses System bei allen Stellungen des Schwimmers im Gleichgewicht ist, und ferner dafs der Durchmesser der Haube ν derart berechnet sein kann, dafs der Hülfsschwimmer beim Steigen den Hauptschwimmer um einen Theil entlastet, der gleich ist der durch die Ausdehnung der Flüssigkeit verursachten Verminderung des Auftriebes.

Eine andere wichtige Vorkehrung dient dazu, die Bildung von Funken an den Contacten KK¹ zu beseitigen. Diese Contacte, deren Anzahl 6 ist, werden nach einander geschlossen; zwischen je zwei auf einander folgende von ihnen ist je ein Widerstand eingeschaltet. Diese Widerstände δ $, Fig. ι rechts, die keine Selbstinduction haben und z. B. aus Kohle oder passend gewickelten Drähten bestehen können, nehmen an Gröfse zu und stehen mit den sechs Stromschlufsstücken K¹, Fig. 6, durch die sechs Drähte ε ε... in Verbindung. Die Ene'rgie, die sonst bei jeder Unterbrechung den Funken erzeugt, wird alsdann benutzt, um den Strom in dem folgenden Widerstand zu erzeugen, und die endgültige Unterbrechung findet über einen keine Selbstinduction aufweisenden Widerstand statt, der so grofs, wie gewünscht, sein kann, weil ja alsdann alle Widerstände in Reihe geschaltet sind.

Um ferner den Einflufs der Reibungen auf die Registrirung . geringer Strommengen aufzuheben, wird dem Schwimmer B eine gewisse Auftriebskraft gelassen. Alsdann aber würde bei keinem Stromverbrauch im Theilnehmerstromkreis dieser Schwimmer bis zum oberen Theile des Cylinders A steigen, der Pilz / das Kippen des Magneten J hervorrufen und der Apparat markiren. Um dieses Leermarkiren, das so aus der dem Schwimmer gelassenen Auftriebskraft folgen würde, zu vermeiden, wird der obere Spiegel der Flüssigkeit so geregelt, dafs der Schwimmer B allein nicht bis an das obere Ende des Cylinders A gelangen kann, dafs vielmehr erst eine Sendung eines gegebenen Stromes von 0,15 bis 0,2 Amp. z.B. stattfinden mufs, damit der Eisencylinder D von dem Elektromagneten E angezogen und der Schwimmer auf diese Art bis an das obere Ende des Cylinders gehoben wurde.

Dieses Leermarkiren kann auch durch die Anziehung vermieden werden, die zwischen dem Eisen D des Schwimmers, das immer etwas magnetisch bleibt, und dem das Räderwerk bewegenden Anker M stattfindet; um diese Wirkung zu regeln, ist das Räderwerk am Gestell mittelst Coulissen qq, Fig. 5, befestigt, die gestatten, das Räderwerk zu heben oder zu senken, um den Abstand des Ankers M von dem Eisencylinder D des Schwimmers zu verändern.

Das Ergebnifs der beschriebenen Einrichtungen ist ein Apparat von einfacher und billiger Bauart, der aufser der Zeit des Brennens zu keinem Stromverbrauch Veranlassung giebt und der sich aichen läfst, weil er transportirt und aufgestellt werden kann, ohne dafs man an den inneren Theilen zu rühren hat, und weil er ein vollkommen geschlossenes Ganzes bildet.

Wenn man bei dem soeben beschriebenen Zähler die feste Spule F fortläfst und den Cylinder A¹, sowie die Stange C des Schwimmers um die entsprechende Strecke verkürzt, so erhält man einen Stundenzähler. Es genügt dann, dem Schwimmer eine gewisse Auftriebskraft zu lassen und die Klemmen 1 und 3, die nur beibehalten werden, mit den Klemmen des Stromkreises zu verbinden, dessen Betriebszeit man feststellen will.

Der Apparat bildet in diesem Falle eine Klepsydra (Wasseruhr), deren Umkehrung ersetzt ist durch die Geschwindigkeit, die der bewegliche Theil am unteren Ende seines Laufes hat, der in regelmäfsigen Intervallen stattfindet, so lange der Apparat geladen ist.

Claims (6)

Patent-Ansprüche:

1. Ein Elektrizitätszähler, bei welchem das Product aus der Stärke eines elektrischen Stromes und der Zeit durch die Aufzeichnung der Anzahl der Aufstiege eines Schwimmers (B) gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, dafs der Auftrieb durch die Einwirkung eines vom Strom durchlaufenen Solenoids (E) auf eine am Schwimmer befestigte magnetische Masse (D) hervorgerufen und durch die gleichzeitig stattfindende Flüssigkeitsbewegung in geeigneter Weise geregelt wird, wobei das Herabsteigen des Schwimmers rasch während einer nicht zu berücksichtigenden Zeit ,mit Hülfe eines Ventils (s) unter dem Einflufs eines auf dieselbe magnetische Masse (D) wirkenden Stromes (F) erfolgt, welcher unter der Einwirkung des Schwimmers, wenn dieser am oberen Ende seines Hubes ankommt, in Thätigkeit tritt.

2. Ein Zähler der unter !.genannten Art, bei welchem die störende Wirkung der Temperaturänderungen dadurch ausgeglichen wird, dafs eine Stirnfläche des Schwimmers mit Wellen versehen ist, die eine Volumen-

Veränderung des Schwimmers durch die Wirkung der Ausdehnung oder der Zusammenziehung eines Gases oder einer flüchtigen Flüssigkeit zulassen.

3. Ein Zähler der unter 1. genannten Art, bei welchem die Wirkung der Reibungen auf die Registrirung kleiner Strommengen dadurch aufgehoben wird, dafs man dem Schwimmer eine gewisse Auftriebskraft läfst.

4. Ein Zähler der unter 1. genannten Art, bei welchem der Spiegel der Flüssigkeit des Zählers in der Weise geregelt ist, dafs, so lange kein Stromverbrauch im Theilnehmerstromkreis stattfindet, der Schwimmer nicht in den oberen Theil des Cylinders steigen kann, so dafs der Zähler nicht markirt, wenn kein Strom durch ihn hindurchgeht.

5. Ein Zähler der unter 1. genannten Art, bei welchem zur Vermeidung des Leermarkirens die Magnetisirung des Eisens D und die Wirkung dieses Eisens auf den das Räderwerk bewegenden Anker M nutzbar gemacht ist.

6. Ein Zähler der unter 1. genannten Art, welcher dadurch in. einen Stundenzähler umgewandelt wird, dafs man den Elektromagneten F nicht wirken läfst, so dafs der Schwimmer in regelmäfsigen Intervallen steigt und sinkt, so lange der Apparat vom Strome durchflossen ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.