DE87753C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21: Elektrische Apparate.

Elektricitätszähler.

Patentirt im Deutschen Reiche vom 30. Januar 1895 ab.

Vorliegende Erfindung bezieht sich auf Elektrizitätsmesser, die aus einem elektrischen Pendel, einem Registrirwerk und einem Stromanzeiger bestehen, welche Theile derartig zusammenwirken, dafs der Ausschlag des Pendels durch den Stromanzeiger begrenzt und auf die Registrirvorrichtung übertragen wird. Um Erschütterungen, welche durch das Anhalten des Pendels entstehen würden, zu vermeiden, wird dieses nicht selbst, sondern nur die Achse desselben, mit welcher das Pendel elastisch verbunden ist, durch den Stromanzeiger angehalten. Im Weiteren bezieht sich die Erfindung auf Neuerungen in der Stromzuführung zu der Erregerspule des Pendels, hervorgebracht durch die Bewegung des letzteren, wobei bezweckt wird, dafs der Stromkreis am Pendelcontact im Momente der Rückkehr des Pendels geöffnet wird. Dies wird dadurch erreicht, dafs ein mit dem Pendel verbundener Contact mit einem Schwimmcontact in Berührung kommt und diesen mit in die Höhe nimmt, während das Herabgehen dieses Schwimmcontactes in geeigneter Weise gedämpft ist; dabei wird der Oeffnungsfunke an diesen Contacten dadurch vermieden, dafs die' Erregerspule beim Anhalten der Pendelachse selbstthätig kurz geschlossen wird.

Fig. ι zeigt eine perspectivische Darstellung des Zählers, ^

Fig. 2 eine Draufsicht,

Fig. 3 einen Verticalschnitt in Richtung der Linie 3-3 (Fig. 2),

Fig. 4 eine Hinteransicht des Apparates.

Die übrigen Figuren geben Einzelheiten, auf welche in der Beschreibung näher zurückgekommen wird.

Auf der Grundplatte A des Instrumentes sind zwei gekrümmte Solenoidspulen B B befestigt, welche auf entsprechend gestaltete weiche Eisenkerne α einwirken; letztere werden durch eine Welle C getragen und sind durch passende Gegengewichte b ausbalancirt, während ihr Hub durch eine isolirte Stange d begrenzt ist. Diese Welle C liegt zum Zwecke, ihre Reibung auf ein Minimum zu reduciren, auf Hebelarmen c c auf, welche von der Grundplatte der Maschine, woselbst sie durch eine Stange c¹ mit einander verbunden sind, nach aufwärts ragen (Fig. 12 und 13). Diese Stange c¹ liegt in einem Metalltroge c² (Fig. 3), welcher auf einem Isolirklotz c³ befestigt ist.. Platten c¹, welche von der Grundplatte isolirt auf Säulen getragen werden, verhindern das Verschieben der Welle C und begrenzen den Ausschlag der Hebelarme c c. Letztere bilden somit ein aufserordentlich wirksames Antifrictionslager für die Welle C, weil diese Welle auf den oberen Enden dieser Arme rollt und die Arme dabei rückwärts und vorwärts schwingen. Infolge der Länge dieser Arme ist die Bewegung an ihren Zapfen aufserordentlich gering. Anstatt die ausschlagenden Arme von der Grundplatte ausgehen zu lassen, könnten die Platten C¹ auch nach aufwärts verlängert sein und dreieckige Gelenkstühle d¹ tragen (Fig. 6), welche an ihren oberen Enden drehbar in der Platte gelagert sind und mit ihren unteren Enden die Drehzapfen der Welle C

aufnehmen; diese Construction wäre einfach eine Umkehrung der anderen Construction.

Der elektrische Zeitmotor ist auf der Grundplatte A neben dem Stromanzeiger gelagert (Fig. ι und 4). Die Elemente dieses Motors bestehen aus einem drehbar gelagerten Pendelarm D, welcher Solenoidkerne d² trägt; diese werden von einer feststehenden Solenoidspule E beeinfiufst, welche auf einem von der Grundplatte A aufsteigenden Klotz befestigt ist. Zu dem Pendel gehören passend verstellbare Gegengewichte e¹ (Fig. 3), welche schwerer sind als die Kerne d² und letztere gewöhnlich von dem Solenoid abziehen. Das Pendel D ist an einer Muffe F befestigt (Fig. 3) und diese ist auf der Welle F¹ drehbar gelagert. Mit der Muffe F ist der Pendelcontact / (Fig. 1) fest verbunden und ragt so hervor, dafs er mit einem schwimmenden Contact f¹ in Eingriff kommt. Dieser Schwimmcontact ist ein Finger, der auf einem feststehenden Säulchen f² drehbar gelagert ist (Fig. 4, ι ο und 11) und ein Gegengewicht y³ besitzt, welches um ein Geringes schwerer ist als der Finger/¹, so dafs letzterer das Bestreben, hat, nach aufwärts zu gehen. Der Finger f¹ ist durch einen Faden /⁴ mit einem Gewinde g verbunden (Fig. 5, 10 und 11), welches in einem Dämpfcylinder G gleitet. Dieser Dämpfcylinder wird durch ein Schutzgehäuse G¹ umschlossen und trägt in seinem Boden ein nach innen schlagendes Ventil g¹ (Fig. 5), das Gewicht g kann sich somit frei nach aufwärts bewegen, da in diesem Falle von unten Luft durch das Ventil g¹ zutritt, seine Abwärtsbewegung wird jedoch dadurch verzögert, dafs das Ventil g¹ geschlossen ist. Das Dämpfergewicht g ist so schwer bemessen, dafs es bei seinem Abwärtsgang den Schwimmcontactfinger in gedämpfter Bewegung nach abwärts zieht. Der Strom des elektrischen Zeitmotors geht durch den Finger/¹, Pendelcontact / und durch die Solenoidspule E; die Folge hiervon ist, dafs die Kerne d~ in das Solenoid gezogen werden; hierbei wird das Pendel geschwungen und die Muffe F gedreht, welche den Pendelcontact / nach aufwärts zieht; letzterer aber nimmt den Schwimmcontact f¹ mit. Bei der Rückbewegung des Pendels verläfst der Pendelcontact / den Schwimmcontact f¹. Die Contacte ff¹ kommen nicht eher wieder mit einander in Berührung als bei der zweiten Vorwärtsbewegung des Pendels, wobei der Contact / den Punkt, bis zu welchem inzwischen der Schwimmcontact gefallen ist, erreicht; hierdurch wird der Stromkreis des Solenoids E wieder geschlossen und dem Pendel ein neuer Impuls gegeben. Die Muffe F dreht sich auf Hebelarmen h, welche an ihren unteren Enden durch eine Stange'ft¹ verbunden sind (Fig. 3); letztere ruhen in einem Metalltrog Λ² und werden durch einen aus Isolirmaterial h³ bestehenden Klotz getragen. Die Hebelarme h und die Muffe F werden in ihrer Bewegung durch Platten H begrenzt, welche isolirt auf passenden Pfosten getragen werden. Die Theile. entsprechen somit genau den Theilen, welche die Welle C des Stromanzeigers tragen, und bilden ebenfalls ein wirksames Antifrictionslager für die schwingende Muffe F. Das Pendel und die durch die Muffe F und die Welle F¹ getragenen Theile sind von dem anderen Theil des Instrumentes isolirt, im Weiteren sind auch die Ständer/², der Dämpfcylinder G und das umgebende Gehäuse G¹ von dem Ständer isolirt. Anstatt die Ausschlagarme h vorzusehen, kann die Muffe F auch in herabhängenden Ausschlagarmen gelagert sein, welche Construction in Fig. 6 gezeichnet ist. Mit dem inneren Ende der Welle F¹ ist eine Scheibe / befestigt (Fig. 3 links), mit welcher eine Blattfeder i verbunden ist (Fig. 1, 10 und 11). Unterhalb der Blattfeder i ist ein Bolzen i¹ vorgesehen, welcher von demselben Arme hervorragt, welcher den Pendelcontact / trägt, also mit der Muffe F verbunden ist; es ist somit mit Hülfe der Blattfeder i und Bolzen 2¹ die Muffe F mit der Welle F¹ elastisch verbunden, so dafs ein Ausschlag der Muffe F, welcher ihr durch das Pendel mitgetheilt wird, sich auf die Welle F¹ überträgt, bis diese Welle mit Hülfe von weiter unten beschriebenen Vorrichtungen angehalten wird, während dann die Feder i eine weitere Bewegung der Muffe F und des durch sie getragenen Pendels gestattet, und zwar ohne Erschütterung oder Hämmerung, welche bei plötzlichem Anhalten dieser schwereren Theile entstehen müfste.

Auf dem dem Zeitmotor zugewendeten Ende der Welle C des Stromanzeigers ist eine Curvenscheibe oder ein excentrischer Sector K be,-festigt, welcher nach aufwärts ragt und nahe der Scheibe / auf dem inneren Ende der Welle F¹ mit einem gekrümmten äufseren Ende versehen ist. Dieser Sector K ist eine Ausschaltscheibe des elektrischen Zeitmessers und wird durch die Bewegung des Stromanzeigers eingestellt. Die Scheibe / ist mit einem Bolzen k versehen, welcher bei der Vorwärtsbewegung des Pendels gegen den Rand des Sectors K schlägt; dieser Rand ist in Bezug auf die Stromindicatorbewegungen, welcher durch die Veränderungen der die Solenoide B durchfliefsenden Ströme hervorgebracht werden, derartig gestaltet, dafs die Scheibe / bei jedem Ausschwingen des Pendels eine Bogenstrecke beschreiben kann, welche genau den Aenderungen der Solenoidströme B entspricht.

Fest mit dem äufseren Rande der Welle F¹ ist ein Kurbelarm L verbunden, der an seinem Ende einen kleinen, aus Isolirmaterial bestehen-

den Klotz / trägt. Dieser Kurbelarm ist zum Zwecke, eine feine Einstellung zu erzielen, in geringem Betrage biegsam und parallel zu einem festen Arm L¹ gelagert. Durch diesen geht eine Schraube Z¹, welche sich gegen den Kurbelarm L derartig legt, dafs die Entfernung der Arme L L¹ geändert werden kann. Bei der Bewegung der Welle -F¹ stöfst das isolirte Ende I der Kurbel L gegen einen Kuppelarm M, welcher unter Vermittelung eines Reibungsklotzes m wie eine Klinke und Sperrrad wirkt und das Rad in¹ dreht; dieses Rad ist auf der ersten Welle einer Registrirvorrichtung N vorgesehen, welche von bekannter und passender Construction sein kann und zwischen zwei Platten iV¹ gelagert ist. Die Kurbel L der Registrirvorrichtung ist fest mit der. Welle F¹ verbunden und ihre Bewegung wird in scharfer Weise durch das Anschlagen des Bolzens k gegen den Begrenzungssector K bestimmt, obgleich das Pendel eine noch gröfsere Bewegung machen kann, was durch die Anwendung der Feder i möglich ist. Wenn der Pendelmotor in Thätigkeit ist und kein Strom durch die Indicatorspulen hindurchgeht, so -wird der Sector K der Scheibe I keine hinlänglich grofse Bewegung gestatten, so dafs die Kurbel L die Kuppelung nicht bewegen kann. Wenn jedoch durch die Spulen B des Stromanzeigers ein Strom hindurchfliefst, so wird sich das Segment K bewegen, so dafs es der Scheibe / ermöglicht ist, eine gröfsere Bewegung zu machen; hierbei wird aber auch die Kurbel L eine gröfsere Bewegung annehmen und den Kuppelarm M bewegen, der auf diese Weise dem Registrirgetriebe eine intermittirende Bewegung mittheilt. Es wird nach dem Vorhergehenden einleuchten, dafs das Anschlagen des Bolzens k gegen den Rand des Sectors K nicht nur mechanisch den Kurbelarm anhält, sondern gleichzeitig die Motorspule E kurz schliefst und somit die Motorspule stromlos wird; hierbei kann sich das Pendel frei nach rückwärts bewegen, ohne dafs diese Bewegung durch die Spule E verzögert würde. Die zusätzliche Bewegung, welche das Pendel infolge der elastischen Verbindung der Muffe F mit der Scheibe / annimmt, bewirkt, das dasselbe den Motorstromkreis an dem Schwimmcontact f¹ bei der Rückwärtsschwingung des Pendels unterbricht, ehe der Kurzschlufs durch die Trennung der Bolzen k und des Segmentes K aufgehoben ist. Der Stromzuflufs zu der äufseren Spule E wird zuerst durch die Trennung des Pendelcontactesy und des Schwimmcontactesy¹ unterbrochen. Der Kurzschlufs der Spule E, welcher durch die Contacte k und K gebildet wird, ist dabei noch geschlossen und die Spule durch diesen Nebenschlufs entlastet, so dafs, wenn k und K sich von einander trennen, keine Funken gebildet werden können. Dieses wird noch besser durch Berücksichtigung der in Fig. 7, 8 und 9 dargestellten Diagramme der Stromläufe verständlich, welche weiter unten näher beschrieben werden sollen.

In Verbindung mit den bisher beschriebenen Theilen des Apparates verwendet der Erfinder einen passenden Widerstand, der aus einer oder mehreren Stangen O zusammengesetzt ist; letztere werden vortheilhaft aus einem Gemisch von pulverisirter Kohle mit erdigen Bestandtheilen hergestellt, so dafs sie einen aufserordentlich hohen Widerstand besitzen. Sie sind unter Vermittelung passender Metallklammern 0 in den Stromkreis eingeschaltet. Es soll noch darauf hingewiesen werden, dafs die Spule E aus einer grofsen Anzahl feiner Drahtwindungen besteht und einen hohen Widerstand besitzt, da der Motor dafür bestimmt ist, beständig in den Stromkreis eingeschaltet zu sein und durch einen aufserordentlich schwachen Strom betrieben werden soll. Andererseits bestehen die Indicatorspulen B aus verhältnifsmäfsig wenig Windungen eines dicken Drahtes, da diese Spulen bestimmt sind, direct in den Hauptstromkreis eingeschaltet zu werden.

Die Fig. 7 veranschaulicht die Schaltung, sofern der Apparat für ein Zweileitersystem gebraucht wird; ein solches Instrument besitzt nur eine einzige Indicatorspule B. Die Spule B liegt direct in einer der Hauptleitungen 1. Die anderen Theile des Instrumentes liegen parallel zu den Stromverbrauchsstellen P zwischen den Hauptleitungen 1 und 2; dieser Stromkreis besteht aus einem Draht 3, welcher von der Hauptleitung 2 abgezweigt und mit dem Schwimmcontact f¹ verbunden ist; weiter zweigt von der Scheibe I ein Draht 4 ab und führt nach dem einen Ende der Spule E; weiter führt ein Draht 5 von dem anderen Ende der Spule E nach dem unteren Ende der Widerstandsstange O. Schliefslich zweigt ein Draht 6 von dem oberen Ende der Widerstandsstange O ab und führt nach der Hauptleitung 1 zurück. Um die Spule E wird ein Nebenschlufs durch den Draht 7 gebildet, welcher von dem Sector K abzweigt und zu dem unteren Ende der Widerstandsstange O führt, so dafs dieser Draht 7 somit die Spule kurz schliefst, wenn der Bolzen k den Sector anschlägt. In der Fig. 7 sind die Lampen B ausgeschaltet gedacht und somit fliefst kein Strom durch den Stromanzeiger. Das Segment K ist in seiner Normalstellung gezeichnet. Der Stromkreis der Spule E ist jedoch geschlossen und das Pendel kann frei schwingen. Der Schwingungsbogen ist jedoch nicht so stark, dafs er, wie vorher beschrieben, die Registrirvorrichtung antreiben kann.

Fig. 8 stellt die Stromverbindungen dar, sofern das Instrument für ein Dreileitersystem

gebaut, jedoch für ein Zweileitersystem benutzt wird; die Verbindungen sind hierbei dieselben wie in Fig. 7, nur mit dem Unterschiede, dafs die zweite Spule B in die andere Hauptleitung 2 eingeschaltet ist. In dieser Figur ist der Stromkreis der Lampen P geschlossen und der Sector K durch den Stromanzeiger in eine Stellung gebracht, welche der durch die Spulen B hindurchfliefsenden Stromstärke entspricht. Die Scheibe /. ist in der Stellung Fig. 10 gezeichnet, in der die Spule B kurz geschlossen ist, d. h. der Bolzen k ist mit dem Rande des Sectors K in Berührung. In dieser Darstellung ist das freie Ende der Feder i von der Scheibe / durch den Bolzen i\ der durch die Muffe f getragen wird, weggezogen, und in dieser Stellung befindet sich das Pendel gerade in dem Zustande, in dem es seinen Rückwärtsgang beginnt. Wie nun das Pendel nach rückwärts schwingt, trennen sich die Contacte f und f^L, ehe der Bolzen k und Scheibe K aufser Berührung mit einander kommen, weil die Scheibe / nicht mit dem Pendel zurückgehen kann, bevor der Bolzen i¹ dasselbe trifft. Auf diese Weise ist jede Funkenbildung zwischen den Contacteny und f¹ vermieden.

In Fig. 9, welche die Stromverbindungen für ein Dreileitersystem zeigt, sind die Verbindungen ganz ähnlich wie in Fig. 8, nur mit dem Unterschiede, dafs der Stromkreis 5 und 6, in welchem die Spule E gelagert ist, mit dem neutralen Draht des Dreileitersystems und der äufseren Hauptleitung 1 verbunden ist. In dieser Figur ist der Sector K in derselben Stellung, wie in Fig. 8 gezeichnet. Die Scheibe / ist in der Stellung gezeichnet, die sie nach dem Rückwärtsgange des Pendels B und kurz bevor das Pendel seinen nächsten Vorwärtsgang beginnt, gebracht ist; der Contact^/ und Schwimmcontact _/' sind nicht mit einander in Berührung. Der Contact f wird den Schwimmcontact f¹ treffen, ehe der Bolzen k die Unterbrechungsscheibe if anschlägt; hierdurch wird der Stromkreis der Spule E geschlossen und giebt, wie oben beschrieben, dem Pendel einen neuen Anstofs.

In den übrigen Figuren sind die Leitungen mit denselben Buchstaben bezeichnet, wie in den Fig. 7 und 9.

Es geht aus dem Gesagten hervor, dafs der schwingende Motor fortwährend in den Stromkreis eingeschaltet ist und arbeitet, dafs jedoch die Registrirvorrichtung nur dann eingeschaltet wird, wenn durch die Spulen B ein Strom fliefst. Da der Strom, welcher durch die Spulen B fliefst, genau proportional sein mufs dem in den Lampen oder sonstigen Ableitungen aufgewendeten Stromverbrauch, und da der Sector K es ermöglicht, dafs die schwingende Welle F¹ einen Bogen beschreibt, der genau dem Betrage des Stromes der Spulen B entspricht, so mufs diese oscillirende Welle die Registrirvorrichtung unter Vermittelung des Kurbelarmes und der Kuppelung bei jeder Schwingung des Motors um einen Betrag bewegen, der der Menge des durch die Spulen B fließenden Stromes entspricht; die Registrirvorrichtung zeigt daher auf ihrem Zifferblatt die Menge des verbrauchten Stromes an. Die Stromanzeigevorrichtung ist zu allen Zeiten frei, um den Sector K einzustellen, nur dann nicht, wenn der Bolzen k gegen dieses Segment drückt; es mufs daher seine Stellung in jedem Moment eine genaue Angabe des Strombetrages sein, welcher gerade verbraucht wird.

Der Zähler arbeitet demnach auf folgende Weise:

Wenn kein Strom in den Lampen oder dergl. verbraucht wird, wird der Stromkreis einmal bei jeder Pendelschwingung geschlossen, indem er die Erregerspule durchfliefst und dem Pendel somit einen· neuen Anstofs giebt. Wie schon, erwähnt, hat der Sector K dann eine solche Lage, dafs die Registrirvorrichtung nicht weiter verschoben werden kann. Werden nun die Lampen oder dergl. eingeschaltet, so werden die Eisenkerne α in einem der Stromstärke entsprechenden Betrage in die Spulen B hineingezogen und drehen den auf derselben Welle befestigten Sector K aus seiner Nulllage, die er in Fig. 4 einnimmt, heraus, z. B. in die in Fig. 10 dargestellte. Infolge der Excentricitä't des Sectors kann jetzt die Scheibe / weiter herumschwingen, ehe ihr Stift k an die Sectorbahn anstöfst. Diese Weiterbewegung ist genügend, um, wenn das Klötzchen / an den Kuppelarm M prallt, mit Hülfe des Reibungsklotzes m die Registrirscheibe m¹ um den Betrag des gerade verbrauchten Stromes weiter zu drehen.

Da sofort, wenn der Stift k an den Sector stöfst, der Strom nicht mehr durch die Spule E fliefst (Fig. 7, 8 und 9), so werden auch die Solenoidkerne d² nicht mehr eingezogen, sondern das Pendel schwingt nur aus und hebt mittelst des Stiftes i¹ die' Blattfeder i hoch, so dafs also die Bewegung ohne Stofs weiter geht. Beim Umkehren des Pendels kann infolge der Dämpfung der Schwimmcontact f^l dem Pendelcontact f nicht rasch genug folgen und der letztere entfernt sich also von ihm (Fig. 11). Wenn i¹ wieder an der Scheibe/ anliegt, diese demnach mitgenommen wird, entfernt sich k von dem Sector. Beim Wiedervorwä'rtsgange des Pendels trifft alsbald, da f¹ inzwischen immer weiter gesunken ist, der Contact f an f¹, es fliefst Strom durch die Spule E, welche, indem sie die Solenoidkerne einzieht, dem Pendel einen neuen Impuls verleiht u. s. f.

Claims (2)

1. Pa teντ-AnSprüche:
   Ein Elektrizitätszähler derjenigen Art, bei welcher der Verbrauchsstrom einen Anschlag (Curvenscheibe, excentrischen Sector oder dergl.) verstellt, der den Ausschlag eines mit der Registrirvorrichtung in Verbindung stehenden elektrischen Zeitmessers begrenzt, dadurch gekennzeichnet, dafs das als Zeitmesser dienende elektrische Pendel nicht starr auf seiner die Registrirachse antreibenden Schwingachse befestigt, sondern elastisch mit dieser verbunden ist, so dafs es weiter schwingen kann, wenn letztere durch den Sector des Stromanzeigers angehalten wird, zum Zwecke, Erschütterungen des Zeitmessers zu vermeiden.
2. 2. In Verbindung mit der Einrichtung nach Anspruch ι ein die Erregerspule E des Pendels periodisch schliefsender Contact, bestehend aus einem mit dem Pendel verbundenen Contactstück f und einem Schwimmcontact f¹, welch letzterer beim freien Ausschwingen des Pendels durch f getroffen und gehoben wird, während sein Niedergang beim Rückschwingen des Pendels durch geeignete Dämpfung verzögert wird, zum Zwecke, den Zweigstrom für den Zeitmesser an dieser Contactstelle zu unterbrechen, bevor der durch den excentrischen Sector (K) hergestellte Kurzschlufs der Zeitmesserspule (E) Unterbrechung erfährt.

   Hierzu 3 Blatt Zeichnungen.