DE86431C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES Λ

PATENTAMT.\%

Die Erfindung bezieht sich auf Elektrizitätszähler der in Patentschrift Nr. 55224 und 68527 beschriebenen Art, bei welcher der bewegliche Theil eines Strommessers ein Relais so steuert, dafs dieser bewegliche Theil stets in die Nulllage zurückgeführt und in dieser gehalten wird, sobald eine Aenderung in der Stromwirkung eintritt.

Bekanntlich geschieht das Messen des ein Torsionselektrodynamometer durchfliefsenden Stromes in der Weise, dafs man die durch den Strom aus'ihrer Nulllage abgelenkte Spule mit Hülfe einer an dieser Spule befestigten Spiralfeder wieder in die Nullstellung zurückdreht. Der durch den Zeiger am Torsionskopf auf einer darunter befindlichen Kreisscala indicirte Winkel,, um welchen man die Feder drehen mufste, um die Nullstellung wieder zu erreichen, steht im bestimmten Verhä'ltnifs zu der Stärke des durchfliefsenden Stromes, ist daher ein Mafs für dieselbe.

Die Erfindung betrifft nun gewisse Ausführungsformen der Registrirung bei. auf diesem Princip beruhenden Elektricitätszählern.

Fig. ι und 2 zeigen die Construction des Pendelelektromotors und seine Einwirkung auf den Zeiger der beweglichen Spule des Dynamometers behufs Einstellung desselben auf Null, ι, ι sind die festen Spulen, 2 die bewegliche Spule des Dynamometers. Die röhrenförmige Achse der letzteren trägt den Zeiger 6, an dessen Ende die Sperrungen 7, γ^Ά, dazwischen die Spalte 8. Das bei g^b isolirt aufgehängte Pendel 9 (Fig. 2) bekommt seinen Impuls durch den Elektromagneten A mit Hülfe des Armes D. Schwingt das Pendel nach links, dann findet bei 9^d Stromunterbrechung statt; das Pendel schwingt nach rechts, bis der Contact wieder geschlossen wird. Mit A ist der Elektromagnet 11 hinter einander, geschaltet, nimmt demzufolge an den Unterbrechungen und Schliefsungen des Pendels Theil. Sein Anker ii^a wird abwechselnd angezogen und losgelassen und bewirkt eine auf- und niedergehende Bewegung des damit verbundenen Hebels 11^d, dessen gekröpftes Ende sich unterhalb des Spaltes 8 und der Arretirungen j,j^& befindet. Oberhalb derselben liegen die Winkelhebel 12, i2^a und 13, i3^a mit den Sperrklinken I2^b, i3^b und den Arretirungsstiftchen I2^C, 13°. Die Sperrklinken 12^b, ι 3^b greifen in die Sperrräder 14, 15, welche lose auf der Welle 16 laufen, mit derselben aber durch ein dazwischenliegendes Differentialgetriebe verbunden sind. Diese Welle überträgt ihre Bewegung, mit Zwischenrädern auf das an Stelle des Torsionskopfes aufgesetzte Stiftenräd 3 mit dem Torsionszeiger 4, der auf. der Scala 5 spielt. Die Wirkungsweise dieser Construction zeigt folgende Betrachtung:

Ist das Dynamometer stromlos, so steht der Spulenzeiger 6 auf Null, die beiden Arretirungsstifte 12 ^c, 13° liegen auf den Arretirungen j·, 7^Ά frei auf. Sobald Strom durch das Instrument fliefst, wird die bewegliche Spule z. B. nach links abgelenkt. Zu gleicher Zeit fängt auch der Pendelmotor zu arbeiten an. Durch die Drehung nach links fällt der Arretirungsstift 13^c in die Spalte 8, während 12^c noch auf 7^a ruht. Durch den auf- und abschwingenden Hebel ii^d wird nun der Stift 13° auch beeiriflufst und ertheilt dem Klinkenhebel 13, 13 ^a

ebenfalls eine auf- und abgehende Bewegung, bei welcher das Rad 15 stets um einen Zahn weitergerückt wird, damit auch eine Drehung der Torsionsfeder entgegengesetzt der Drehrichtung der beweglichen Spule stattfindet, so lange, bis dieselbe wieder die Nullstellung erreicht hat, sich alo Torsionskraft und Ablenkungskraft des Stromes das Gleichgewicht halten. Der Pendelmotor arbeitet jetzt ruhig weiter, die Sperrklinken stehen aber aufser Eingriff, da die Arretirungstifte in der Nulllage durch J,¹/* gehalten werden. Wird nun der Strom schwächer, die Spule also durch die Torsionsfeder nach rechts gedreht, dann erneuert sich das Spiel, nur arbeitet in diesem Falle die Klinke I2^b so lange, bis die Nullstellung wieder erreicht ist. Fig. 3 zeigt die Sperrklinkenconstruction mit den Arretirungsstiften im Detail, Fig. 4 den Impulsmagneten für den Pendelmotor.

Um die Bewegung des Torsionszeigers 4 zu registriren, verwandelt man die rotirende Bewegung desselben mittelst einer in das Torsionsrad 3 eingreifenden Zahnstange in eine geradlinige und zeichnet, wie in Fig. 5 und 6 abgebildet, mittelst eines daran befestigten Zeichenstiftes auf einer rotirenden Trommel 19 ein Diagramm der Bewegung oder integrirt dieselbe, wie in Fig. 7 und 8 abgebildet, mittelst Zählwerkes. Diese Construction ermöglicht es auch, beide Methoden, die graphische und integrirende, zusammen auf demselben Mefsinstrument anzuwenden.

Nach Fig. 5 und 6 könnte die Zeichentrommel 19 durch ein Uhrwerk in Rotation gehalten werden, doch hat diese Anordnung den Nachtheil, dafs bei Benutzung des Instruments als Elektricitätszähler das Uhrwerk stets aufgezogen werden müfste und auch die Trommel weiter rotiren würde, wenn kein Strom das Instrument durchfliefst. Es wird deshalb die Trommel mittelst Schneckengetriebes von dem oben beschriebenen Pendelmotor angetrieben, rotirt infolge dessen nur so lange, als Strom das Instrument durchfliefst.

An Stelle des Magneten 11 in Fig. 2 mit seinem Hebel ii^d wirken hier die Magnete 1 i^x und ι iy auf die Klinkenhebel 12 und 13 ein. 12^e und i3^e sind Spiralfedern, welche die Anker 12^a und 13^a von den Magneten abreifsen, wenn dieselben stromlos sind. Die Schliefsung und Unterbrechung der letzteren wird durch Parallelschalten derselben mit dem Pendelmotormagneten 11 bewirkt. An Stelle der Arretirungen 7 und j^& am Zeiger 6 in Fig. ι und 2 sind hier zwei Contacte 21 und 21 ^a vorgesehen, mit welchen der Zeiger 6 in Berührung kommt, wenn er seine Nullstellung verläfst und damit den einen oder den anderen Klinkenhebelmagneten in Thätigkeit bringt. Die Zahnstange 18 greift unter Zwischenschaltung des Rädchens 17 in das Torsionsrad 3 ein und zeichnet dessen Bewegungen mittelst des Stiftes i8^b auf der Papiertrommel in Form eines Diagramms auf.

Um die Ausschläge des Torsionszeigers mittelst Zählwerkes zu integriren, mufs die geradlinige hin- und hergehende Bewegung der Zahnstange in eine rotirende verwandelt werden, deren Schnelligkeit der jeweiligen Gröfse der Torsion bezw. des durchfliefsenden Stromes proportional ist. Diese Forderung wird durch die in Fig. 7 und 8 abgebildete Construction erreicht.

Der Apparat zum Einstellen auf Null ist der nämliche wie der in Fig. 1 und 2, nur. versetzt der Pendelmotor aufserdem mit Hülfe des Klinkenhebels 22^a, 22^b und der Klinke 22° die Frictionsscheibe 24 in Rotation. Das integrirende -Zählwerk 26 wird durch die Nuthenwelle 25° angetrieben, auf welcher sich das Frictionsrädchen 25 der Länge nach frei bewegen kann, bei der ihm durch die Scheibe 24 mitgetheilten Rotation aber mittelst eines Nuthenkeiles die Nuthenwelle mitdreht und so die Bewegung der Scheibe auf das Zählwerk überträgt. Die Zahnstange 18 umfafst mittelst Gabel i8^c einen Spalt. in der Nabe 25 ^s des Rädchens 25 und nimmt dasselbe daher bei ihrer hin- und hergehenden Bewegung mit. Je gröfser nun der Torsionswinkel bezw. je stärker der durchfliefsende Strom ist, desto mehr wird das Rädchen gegen die Peripherie der Scheibe verschoben und damit seine Umfangsgeschwindigkeit proportionell erhöht, welche wiederum in gleicher Weise von dem Zählwerk registrirt wird. .

Fig. 9, 10, 11, 12 und 13 zeigen eine andere Construction, den Torsionswinkel mittelst zweier halbkreisförmiger Scheiben 33% 34 zu registriren, von denen die eine fest gelagert ist, während sich die andere mit dem Torsionsstiftenrade 3 bewegt und dadurch einen Sector freiläfst, dessen Winkelgröfse dem zu messenden Strome proportional ist. Zum Unterschiede von den vorher beschriebenen Anordnungen wirken die Klinkenhebel 12 und 13. so lange auf die Sperrräder 14 und 15 ein, als die Nullstellung vorhanden ist. Wird die Torsionsspule aber abgelenkt, so schaltet der eine oder der andere der Contacte 2i,2i^a einen der Magnete 29,30 ein, sein Ankerhebel drückt auf die zugehörige Sperrklinke und schaltet dieselbe aus, so dafs nun das andere Sperrrad arbeitet und auf die oben beschriebene Weise die Nulllage wieder herstellt. Auf der verlängerten Achse des Torsionsstiftenrades 3 dreht sich lose das Stiftenrad 32, welches durch das an dem verlängerten Hebel 12 befindliche Klinkengetriebe 31 und das Sperrrad 3i^a und 31° in langsam rotirender Bewegung gehalten wird. Auf dem Stiftenrade 32

ist das Zählwerk 26, das in Fig. 12 vergröfsert gezeichnete Verbindungsstück 34 und der in einem Schlitz desselben schwingende Hebel 26^b mit Klinke 26^a montirt. Diese Hebel erhalten ihre auf- und.abschwingende Bewegung durch den Hebel 35 und den Draht 35^b von dem Elektromagnetenanker 1 i^a mitgetheilt. Das ganze Zählwerk dreht sich mit dem Rade 32, weshalb die Zwischenschaltung des Kup'pelungsstückes 34 nöthig war. An der Klinke 26^a ist ein Stift 26^d befestigt, der durch ein Loch im Rade 32 auf- und abgleiten kann und auf der Scheibe 33 ^a, 34 bei seiner Bewegung aufstöfst. So lange kein Strom das Instrument durchfliefst, fallen die Kanten der Halbkreisscheiben 33^a, 34 zusammen, wie die punktirte Linie a in Fig. 11 andeutet, und der Stift 26^d gleitet über dieselbe hinweg. Sobald aber der Strom das Torsionsrad 3 zur' Einhaltung der Nullstellung verdreht, entsteht ein Sectorspalt c (Fig. 11) zwischen den Scheibenkanten. So lange der Stift 26^d über die Scheiben gleitet, registrirt er mit der Klinke 26^a auf dem Zählwerk, kommt er aber an den Sectorschlitz, so fällt er. tiefer und bringt die Klinke 26^a aufser Eingriff mit dem Zählwerk. Die Zeitdauer der Unterbrechung ist nun proportional dem Torsionswinkel, demnach ein Mafs für die Stärke des durchfiiefsenden Stromes.

Fig. 14, 15, 16, 17, 18 und 19 zeigen eine Ausführungsform des registrirenden Elektrodynamometers in Ansicht und Grundrifs und den zugehörigen Details.

ι sind die festen Spulen, 2 die bewegliche Spule des Instrumentes. Die die letztere tragende hohle Welle, ist in den Zapfen 36^s1 und 37^d (Fig. 18) gelagert; 6 ist der den Nullstellungsmechanismus in Thätigkeit setzende Zeiger. Die Torsion kann entweder wie in Fig. 18 auf einer Blattfeder 37°, die in ihrem oberen Ende in dem Zapfen 37^e befestigt ist, einwirken, oder wie in Fig. 19 auf eine Torsionsspiralfeder 58. Die Wirkung ist in beiden Fällen die gleiche. Um die bewegliche Spule genau auf Null einstellen zu können, ist das Stiftenradsegment 38^a nicht direct mit der Torsionsfeder verbunden, sondern dreht sich lose auf der Nabe 38, welche einen Arm 39 besitzt. Gegen diesen Arm drückt die verstellbare Feder 38^d und kann die Bewegung des Armes 39 durch die Arretirungsschraube 38^e in der Backe 38^f fixirt werden. Eine Schraube 40 in der Backe 40^a ist so an dem Vorsprung des Instrumentgestelles angeordnet, dafs der Arm 39 gegen sie anstöfst, bevor die Verzahnung des Stiftensectors 38^s das Getriebe i6^d verläfst. Durch diese Vorrichtung wird auch einer übermäfsigen Torsion der Torsionsfeder vorgebeugt. Als Motor zur Aufrechterhaltung der Nullstellung dient der bereits beschriebene und in Fig. 16 nochmals abgebildete Pendelmotor, in dessen Stromkreis auch der Magnet 11 eingeschaltet ist. Die Polenden dieses Stromkreises liegen an den Hauptpolklemmen des Dynamometers, also im Nebenschlufs zu dem zu messenden Strome. Der Anker des Magneten 11 bewirkt mittelst Sperrklinke 42 und Sperrrad 41^d den Antrieb des Stiftensegmentes 38% zugleich mit dem Hebelarm ii^d und dem Winkelhebel 43, Sperrrad 45 und Sperrklinke 43^b den Antrieb des Zählwerkes. Durch eine Oeffnung 46 im Rahmen (s. Fig. 16) ragt das gegabelte Ende der Dynamometernadel 6, oberhalb desselben schwingt der Stift 44^a des Hebelarmes 44 auf und ab, welcher in der Nullstellung des Instrumentes in die Oeffnung der Gabel eintaucht. Nur in dieser Stellung ist es der Sperrklinke möglich, das Zählwerk in Gang zu setzen. Sobald eine der Gabelzinken J,"^A unter den Stift 44^a tritt, findet Arretirung des Zählwerks statt. Die Thätigkeit dieses Apparates ist folgende: Wenn das Pendel durch die Wirkung des Magneten A in Gang gesetzt ist,, so beginnt der Anker zu schwingen und treibt durch den Hebel 42^a, den Sperrhaken 42, das Sperrrad 4i^b, die Welle 41 und das Getriebe i6^d das Rädsegment 38^a, welches durch die bekannte Anwendung einer Führung an jedem Ende eine hin- und hergehende Bewegung erhält. Wenn das Getriebe i6^d unterhalb der Stifte des Radsegmentes sich befindet, so dreht sich das obere Ende der Hängefeder 37° um einen Winkel von circa 45° in einer Richtung, welche jener der auf die bewegende Rolle 2 des Dynamometers von dem durch die Hauptrolle ι hindurchgehenden Strom ausgeübten Kraft entgegengesetzt ist. Diese gegenseitige Kraft zwischen den beiden Rollen wird die Rolle 2 in der Pfeilrichtung bewegt haben, bis ihr Stift ihr gegabeltes Ende 7, J¹¹ nach rechts geführt haben wird und 7^a gegen die Arretirungen 7^d stöfst, wobei der Stift 44 ^s frei in den Spalt 8 hinunter kann. Der Stift 44^a empfängt eine schwingende Auf- und Abbewegung durch seinen Hebel 44, die Welle 43 ^a, den Hebel 43, Hubhebel 1 i^d auf der Welle 1 i^c des Ankers 11^a. Jedesmal, wenn der Stift 44^s in den Spalt 8 hineingleitet oder aus ihm herauskommt, bewirkt er, dafs die Sperrklinke 43^b. einen Zahn am Sperrrade 45 erfafst und so auf dem Scheibengetriebe registrirt. Der Stift fährt fort, bei jeder Schwingung des Ankers ii^a zu zählen, bis das Radsegment infolge der Torsion der Hängefeder die Kraft des Stromes überwunden und die bewegende Rolle des Dynamometers mit ihrem Stift und das gegabelte Ende y, J^ g^eg^en die Arretirung 7^d gezogen hat. Dies bringt 7^a unter den Stift 44^a und sistirt die Registrirung. Das Radsegment setzt seinen Lauf fort, bis das

Getriebe, nachdem es an seinem Ende angelangt ist (Fig. 15), durch die Führung 38' weiter nach der oberen Seite gebracht wird und die Bewegung des Radsegmentes umkehrt. Nachdem die Torsion der Hängefeder 3-7 ^c nunmehr allmälig nachgelassen hat, kommt sie wieder zu einem Punkt, wo ihre Kraft vom Dynamometer überwunden wird. ' Die bewegende Rolle mit ihrer Nadel und Gabel bewegt sich von Neuem gegen die Arretirung 7 ^d, der Spalt 8 kommt unter den Stift 44 ^s und die Registrirung wird wieder aufgenommen, bis die Führung 38^h sich dem Getriebe nähert, den Zahn 47^a hinunterdrückt und die Registrirung einstellt, indem sie den Hebel 43 hochhält, während das Getriebe das Nullpunktende des Radsegmentes umkreist. Wenn dies geschehen ist, werden der Zahn 47^a und der Hebel 43 freigelassen und die Registrirung geht von ' Statten wie zuvor. Diese Reihe von Functionen wiederholt sich mit jeder Hin- und Herbewegung des Radsegmentes.

Wenn der Strom gleich Null ist, so werden der Stift und die bewegende Rolle des Dynamometers durch den Sperrhebel 48 gesperrt, sobald die Torsion der Hängefeder durch die beschriebene Thätigkeit des Radsegmentes auf Null gebracht wird, so dafs dadurch eine vollkommen stabile Einstellung des Nullpunktes des Instrumentes gesichert ist. Durch eine sich hebende und fallende Feder 5 3, welche bei jeder Schwingung des Ankers ii^a durch einen an der Welle ii^c angebrachten Arm ii^e einen Antrieb erhält, wird dem Stifte Stabilität verliehen. Eine Frictionsfeder 54 (Fig. 14 und 15) liegt an dem Flantsch der Büchse 38 (Fig. 18) an und verleiht der Bewegung des Radsegmentes Beständigkeit.

Claims (2)

1. Patent-Ansprüche:

   ι . Eine Vorrichtung, um bei Elektricitätszählern, die mit ständig in der Nulllage gehaltenen Torsionsspulen arbeiten, die Torsionswinkel zu registriren, dadurch gekennzeichnet, dafs die bewegliche Torsionsspule (2) (Fig. 1) einen blattfederartigen Spulenzeiger (6) trägt, dessen Ende mit einem Schlitz (8) versehen ist, in welchen bei Störung der Nulllage die Klinkenstifte (i2^c) und (13°) abwechselnd eingreifen.
2. 2. Eine Abänderung der Registrirvorrichtung nach Anspruch 1 derart, dafs an Stelle des Spulenzeigers (6) auf der beweglichen Torsionsspule eine halbkreisförmige Scheibe^ 3^a) befestigt ist, welche mit einer zweiten, ebenfalls halbkreisförmigen, aber mechanisch von ihr getrennten Scheibe (34) eine kreisförmige Auflagefläche für den Zählstift (26^d) während der Nullstellung des Instrumentes bildet, jedoch durch Verdrehung einen sectorförmigen Zwischenraum herstellt, dessen Gröfse durch den dadurch aufgehaltenen Stift (26^d) proportional dem zu messenden Strom registrirt wird.

   Hierzu 4 Blatt Zeichnungen.