DE86000C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21: Elektrische Apparate.

Patentirt im Deutschen Reiche vom 21. Juni 1892 ab.

Bei vorliegendem Elektricitätszähler wird eine Unruhefeder und damit der Gang einer Uhr von einer oder mehreren von dem zu messenden Strome durchflossenen Spulen in der Weise beeinflufst, dafs die Unruhefeder nur während eines Theils ihrer Ausschwingung mit einem federnd oder pendelnd beweglichen zweiten Körper in Berührung kommt und hierbei einen veränderlichen Widerstand erleidet, welcher durch die von dem zu messenden Strome beeinflufsten Spulen oder Magnete geregelt wird.

Die in solcher Weise veränderte Geschwindigkeit des Uhrwerkes wird in bekannter Weise dergestalt zum Registriren der verbrauchten Elektricität verwendet, dafs der Gangunterschied dieses Uhrwerkes gegen eine richtig gehende Uhr bestimmt wird.

In beiliegender Zeichnung sind in Fig. 1 bis 5 verschiedene Ausführungsformen des nach obigen Darlegungen construirten Elektricitätszählers veranschaulicht.

Die Uhr, deren wesentliche Theile in Fig. 1 in Verbindung mit einem Zähler dargestellt sind, arbeitet in der Weise, dafs das unter der Zugkraft einer Aufzugsfeder oder eines Gewichtes stehende Räderwerk r₄ r_a

r₂ T₁ durch

einen Gangordner in seiner Geschwindigkeit geregelt wird. Dies geschieht dadurch, dafs der an der Unruhe u excentrisch sitzende Stift s bei seinen Schwingungen die um die Achse a.₂ drehbare Gabel g hin- und herwirft und dadurch den mit derselben verbundenen, ebenfalls auf der Achse a.₂ befestigten Anker ^ in geregelter Weise in das Steigrad r_x eingreifen läfst. Diese Bewegung wird durch Uebersetzung mittelst der Räder r₂ r₃ r₄ auf das Zeigerwerk übertragen.

Die Spiralfeder f ist als Gangordner neben der Unruhe u auf der Achse Ci₁ angebracht, und zwar so, dafs das innere Ende der Spiralfeder f wiederum fest auf der Achse a_L sitzt, während an das äufsere, völlig freie Federende ein seitlicher starrer Ansatzarm ^₁ angeschraubt ist. Dieser freie Federarm J₁ ist als Führung mit der um die Achse a₃ drehbaren und durch das Gewicht ρ_λ ausbalancirten Stange j verbunden. Der äufsere freie Federarm ^₁ kann bei den Schwingungen des Systems sich in dem gabelförmigen Ausschnitt g₁ des um die Achse a₂ drehbaren Hebels 0 ein wenig hin- und herbewegen. Infolge der Schwungkraft der Unruheachse und der eigenen Spannkraft der Feder f hat nun das Federende t das Bestreben, die Stange ο mit der Gabel g_x hin- und herzuwerfen, um sich so mehr Spielraum für ihre Schwingungen zu verschaffen. An dieser Freiheit der Ausschwingung wird sie nun durch elektromagnetische Kraft verhindert. Dies geschieht dadurch, dafs an der um die Achse a₂ beweglichen Stange 0 ein permanenter Magnet i angebracht ist, welchem nach Wunsch zum Theil durch die obere Regulirschraube ρ des Hebels 0 ein Gegengewicht geboten werden kann. Dieser Magnet (oder Eisenkörper oder Solenoid) i wird nun durch das äufsere Federende t mit in Schwingungen versetzt, schwingt aber unter dem Einflufs der festen, von dem zu messenden Strome durchflossenen Spule e. Diese Spule e übt demgemäfs je nach der Stromstärke eine verschieden starke Richtkraft auf den beweglichen Magneten i aus, welche

(2. Auflage, ausgegeben am 3. Februar i8gj.)

zu der mechanischen Richtkraft des pendelartigen oder mit einer Feder schwingenden Magneten hinzukommt, während ohne Strom das Uebergewicht des Magneten oder eine Gegenspiralfeder allein als Richtkraft für den Schwungkörper dient. Dadurch wird die Freiheit der Ausschwingung des äufseren Federendes t indirect beeinflufst. Bei Kurzschluss z. B. oder sehr starkem Stromstofse wird der Magnet i und der Doppelhebel ο bezw. die Gabel g₁ ganz festhalten und die Uhr geht dann am schnellsten, da die Schwingungsdauer der Feder f dann voll zur Geltung kommt und deren Spannkraft dann am meisten wirken kann. Ist kein Strom vorhanden, so ist das Federende t nur insoweit in seiner Bewegung gehindert, als die Kraft beträgt, welche zum Ueberwinden der Trägheit des Doppelhebels ο (nebst ρ und z) erforderlich ist. Dieses Trägheitsmoment von o, welches gleichzeitig als Dämpfung der Ausschwingung des freien Federendes t dient, wird passend bestimmt durch das Uebergewicht, welches man dem Magneten i gegenüber dem Gegengewichte ρ giebt, oder durch Hinzufügen einer Dämpfungsfeder. Dadurch erfährt die Feder f auch ohne Strom eine Richtkraft nach der Ruhelage hin, welche um so gröfser ist, je stärker diese Pendel wirkung des Gegengewichtes / oder die Kraft, der Feder gemacht wird.

Die Fig. 3, 4 und 5 zeigen gegenüber den Fig. ι und 2 nur geringe Unterschiede. Hier sind die Anordnungen doppelseitig dargestellt. Statt des permanenten Magneten sind hier zwei auf Spannung geschaltete Solenoide i i an dem Doppelhebel ο befestigt, welche unter der elektrodynamischen Einwirkung der beiden vom Strome durchflossenen festen Spulen e e stehen.

Das äufsere freie Ende der Spiralfeder f ist bei t mit einem seitlichen starren Ansatzarme t_i verbunden, welcher mit einem Ausschnitt.^ die um die Achse a₂ bewegliche Stange 0 umschliefst und hier mit der Schraube h festgespannt ist. Auf diese Weise dient die Stange ο selbst dem Federende t als Halt und Führung. Bei den Schwingungen der Achse α_λ nebst Unruhe wird nun das äufsere Federende mittelst des Armes ^₁ den Doppelhebel 0 nebst den Solenoiden i i hin - und herzuwerfen streben, um sich so Freiheit für seine Ausschwingungen zu verschaffen. Je nach der Stärke des zu messenden Stromes werden aber die. Rollen e e anziehend (bei umgekehrter Stromrichtung abstofsend) auf diese schwingenden Solenoide i i wirken und sie z. B. bei sehr starkem Strome ganz oder nahezu festzuhalten suchen. In diesem Falle würde die Uhr am schnellsten gehen, da die Spannkraft der Gangfeder f dabei voll zur Geltung kommt. Um ferner die sonst übergrofsen Ausschwingungen des freien Federendes t zu dämpfen und gleichzeitig ein Mittel der Einregulirung zu besitzen, sind hier noch zwei entgegengesetzt gewundene Spiralfedern V₁'V₂ angebracht. Diese Dämpfungsfedern sind isolirt mit ihren inneren Enden fest an der Platine angebracht und mit ihren äufseren Enden ebenfalls isolirt an dem Arm ^₁ des äufseren Federendes befestigt. Durch diese in ihrer Spannkraft gleichen, aber entgegengesetzt an dem Arm ^₁ angreifenden Federn V₁ V₂ wird eine bestimmte Richtkraft auf das Federende t und den Hebel ο ausgeübt, wie diese Richtkraft in Fig. ι und 2 durch die Pendelwirkung des Uebergewichtes der Schraube i erzeugt wird. Je nachdem man die entgegenwirkenden Federn V₁ V₂ mehr oder weniger spannt, kann man eine beliebig starke Dämpfung auf das Federende und die Solenoide ii ausüben und ist in der Lage, die Wirkungsweise so einzureguliren, dafs man nach Wunsch die genaue Proportionalität der Uhrdifferenzen mit der elektrischen Kraft erzielen kann. Dieser Dämpfungswirkung der Federn ähnlich läfst sich auch die Richtkraft des Pendels ο in Fig. 1 and 2 nach Wunsch bemessen, eventuell kann man gleichzeitig zur genauen Erzielung der Proportionalität bezw. der Empfindlichkeit die dämpfende Wirkung der Federn und des Uebergewichtes mit einander combiniren. In dieser Form ist der Zähler für Wattstundenzählung zu benutzen und dient gleichermafsen für Gleich- und Wechselstrom. Die beiden innen und aufsen isolirt befestigten Spiralfedern V₁ v., dienen gleichzeitig als Stromzuführung für die beiden Nebenschlufsspulen i i.

Es unterscheiden sich die dargestellten Elektricitätszähleranordnungen dadurch wesentlich von anderen Uhrzählern, dafs hier die Beweglichkeit des einen freien Endes einer Gangfeder je nach der Stärke und eventuell Richtung des elektrischen Stromes mehr oder weniger behindert ist,* indem sie einer veränderlichen Richtkraft gegenüber einen verschieden starken Widerstand bei ihren Schwingungen zu überwinden hat. Der Magnetkörper oder das Solenoid befinden sich gleichsam in elastischer Verbindung mit der schwingenden Achse, was sich auch aus dem Umstände ergiebt, dafs man bei Festhalten des Magnetkörpers die Uhr selbst nicht anhält, sondern sogar deren Ge-schwindigkeit bis zum Maximum beschleunigt. Es kommt eben die Spiralfeder je nach der Stromstärke nur während eines verschieden grofsen Theiles der Schwingung mit ihrer Spannkraft zur Geltung, während ihre eigene Schwingungsdauer an und für sich ungeändert bleibt.

Wenn der Unterschied in der Eigenschwingungsdauer zwischen der Unruhe nebst Gangfeder und dem Doppelhebel nebst Magneten

zu grofs gemacht, also z. B. die Solenoide zu schwer sind und an zu langen Hebelarmen angreifen, so wird die lebendige Kraft, d. h. auch das Trägheitsmoment dieses Magnetensystems nebst den Dämpfungsfedern zu grofs und dieser Hebel erhält von der Unruheachse entgegengesetzten Impuls als dieselbe selbst hat, d. h. wenn die Unruhe nach rechts schwingt, schwingt der Magnethebel nach links u. s. w. Alsdann »jagen« sich beide Theile der Uhr und diese geht noch schneller als sonst bei festgehaltenem Magnetsystem.

Aus den vorher erläuterten Mitteln, das Trägheitsmoment, die Richtkraft und die Dämpfung des äufseren freischwingenden Federendes bezw. des mit demselben verbundenen Magnetdoppelhebels zu verändern bezw. dessen Eigenschwingungsdauer zu variiren, ergiebt sich die Möglichkeit, den Zähler zu reguliren.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Elektricitätszähler, bei welchem von dem zu messenden Strome durchflossene Spulen die Schwingungen einer Unruhefeder und damit den Gang einer Uhr beeinflussen, dadurch gekennzeicheet, dafs die Unruhefeder nur während eines Theiles ihrer Ausschwingung mit einem zweiten, unabhängig für sich federnd oder pendelnd beweglichen Körper in Berührung kommt und hierbei dadurch einen veränderlichen Widerstand erleidet, dafs die schwingende oder pendelnde Bewegung dieses zweiten Körpers von dem zu messenden Strome mit Hülfe von Spulen' beeinflufst wird.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.