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Uberverbrauchszähler mit einstellbarer Tarifgrenze
Oberverbrauchszähler
dienen dazu, die nach Überschreitung einer festgelegten Leistungsgrenze, Tarifgrenze
genannt, verbrauchte Energie vom Gesamtverbrauch getrennt zu zählen. Zu diesem Zweck
sind unter dem Namen »Spitzenzähler<e Einrichtungen bekannt, bei welchen dem
Ankerdrehmoment, das der dem Netz entnommenen Leistung proportiona] ist, ein konstantes
Drehmoment, dessen Größe der Tarifgrenze entspricht, entgegenwirkt. Dieses Gegendrehmoment
kann magnetisch, elektrisch oder mechanisch erzeugt sein; seine Größe muß entsprechend
der Verschiebbarkeit der Tarifgrenze veränderbar sein. Bei einer anderen Art von
Überverbrauchszählern, bei Zählern mit Subtraktionszählwerk, wird von einer der
Ankerzahl proportionalen Drehzahl mittels eines Differentialgetriebes eine konstante,
der Tarifgrenze entsprechende Drehzahl subtrahiert und die Differenzdrehzahl durch
ein Zählwerk integriert. Die erforderliche konstante Drehzahl wird durch ein Zeitelement,
beispielsweise einen Synchronmotor oder ein Ankerhemmwerk mit Zahnradübersetzungen,
erzeugt. Naturgemäß ist die Einstellbarkeit der Tarifgrenze an einem Subtraktionswerk
leichter zu bewerkstelligen und in weiteren Grenzen möglich, als bei den erwähnten
Spitzenzählern. Überdies hat ein Überverbrauchszähler mit Subtraktionszählerwerk
den Vorteil, daß der Gesamtenergieverbrauch gemessen wird und auf einem zweiten
Zählwerk zur Anzeige gebracht werden kann. Bei
bekannten Überverbrauchszählern
mit Subtraktionszählwerk ist zur Veränderung der Tarifgrenze am Subtraktionszählwerk
ein auswechselbares Räderpaar angeordnet. Bei der Bestimmung des Übersetzungsverhältnisses
rhuß auch die Zählerkonstante berticksichtigt werden, was bei einem breiten Spielraum
in der Festlegung der Tarifgrenze ein reichhaltiges Lager von Übersetzungsrädern
bedingt. Um diesen Nachteil zu beheben, ist es bekannt, im Übersetzungspfad vom
Zeit element (Synchronmotor, Ankerhemmung) zum Differentialgetriebe ein einstellbares
Stufengetriebe anzuordnen, wodurch die Tarifgrenze auf einer Anzahl, beispielsweise
zehn, diskreten Stufen zwischen Null und einem Maximalwert einstellbar ist. Fällt
eine Tarifgrenze zwischen zwei Stufendrehzahlen, so ist eine Änderung des Gesamtübersetzungsverhältnisses
erforderlich, was zu extremen Übersetzungsverhältnissen führen kann, für welche
das Drehmoment des Zeitelementes normalerweise oft nicht ausreicht. Die Festlegung
der Tarifgrenze kann nicht immer willkürlich sein, sondern sie kann auch tarifpolitisch
bedingt sein, so daß man in ihrer Wahl nicht frei ist.
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Wird beispielsweise in einem Verbrauchernetz mit bisher zählerlosem
Haushaltungs-Pauschaltarif dieser durch einen Leistungstarif ersetzt und jeder Abonnent
fortan durch einen Überverbrauchszählers kontrolliert, so wird vorzugsweise die
Tarifgrenze für jeden Abonnenten individuell auf den bisherigen Pauschalwert festgelegt
und der Überverbrauch zusätzlich verrechnet. Für diesen oder ähnliche Fälle ergibt
sich die Forderung, daß die Tarifgrenze am Zähler zwischen einem Minimal- und einem
Maximalwert in feinen Stufen einstellbar ist, und zwar mit einer so feinen Abstufung,
daß ein Stufengetriebe allein hierfür nicht ausreichen würde. Der Erfindung liegt
daher die Problemstellung zugrunde, nicht etwa das Drehmoment zu erhöhen, sondern
die Übersetzungspfade so zu gestalten, daß keine extremen Drehzahlen erforderlich
werden können.
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Die Erfindung bezieht sich auf einen Überverbrauchszähler mit Subtraktionszählwerk
mit einstellbarer Tarifgrenze, bei dem im Übersetzungspfad vom Zeitelement zum Differentialgetriebe
ein einstellbares Übersetzungsgetriebe und ferner eine auswechselbare Zahnrad-Übersetzung
vorgesehen ist. Hiervon ausgehend, ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß
zwei mit einer konstanten Drehzahl angetriebene Übersetzungspfade, deren erster
ein erstes auswechselbares Räderpaar und deren zweiter ein einstellbares Übersetzungsgetriebe
sowie ein zweites auswechselbares Räderpaar aufweist, miteinander im Sinne einer
Addition der Dreiwege durch ein Differentialgetriebe gekuppelt sind, dessen Hauptachse
die die Tarifgrenze bestimmende Drehzahl liefert.
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In einer derartigen Anordnung liefert das erstgenannte auswechselbare
Räderpaar die minimale, das zweitgenannte auswechselbare Räderpaar die maximale
Tarifgrenze. Als einstellbares Übersetzungsgetriebe ist vorzugsweise ein Zentesimal-Stufengetriebe
mit Satzräderkonus vorgesehen, und dieses Getriebe gestattet die Einstellung der
Tarifgrenze in ganzen Prozenten vom Minimalwert zum Maximalwert.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anHand der Zeichnung näher
erläutert.
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Die Zeichnung zeigt in Fig. I eine schematische Darstellung eines
Überverbrauchszählers gemäß der Erfindung, in Fig. 2 ein Diagramm zur Erläuterung
seiner Wirlrungsweise.
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In der Anordnung gemäß Fig. I treibt ein Zähleranker, bestehend aus
der Triebscheibe II und der Achse 12 mittels einer Schnecke I3 über einSchneckenrad
14 und die Achse 15 ein Zählwerk I6 an, welches den Gesamtverbrauch anzeigt. Über
die Räder 17, I8 wird das eine Sonnenrad 19 eines Differentialge, triebes III angetrieben,
dessen anderes Sonnenrad 20 eine konstante Drehzahl und entgegengesetzte Dreh.-richtung
aufweist und dessen Differentialachse 21 durch die Abwälzung des Planetenrades 22
angetrieben wird. Die Umdrehungszahl der Achse 21 beträgt die Hälfte der Differenz
der Drehzahlen der beiden Sonnenräder 19 und 20 und wird positiv gezählt, wenn die
Drehzahl des Sonnenrades 19 größer ist Die Drehzahl des Sonnenrades 19 ist proportional
- dem Leistungsbezug, in Fig. 2 gleich der Ordinate der Belastungskurve in jedem
Zeitpunkt. Die konstante Drehzahl des Sonnenrades 20 entspricht der konstanten Belastungsgrenze
G und die Drehzahl und Drehrichtung der Differentialachse 21 entspricht dem Über-
und Minderverbrauch bezüglich derTarifgrenze G.
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Die Drehung der Achse 2I wird über die Räder 23, 24 und das in nur
positiver Drehrichtung durch die Klinke 25 angetriebene Klinkenrad 26 auf das Zählwerk
27 übertragen, welches somit den Überverbrauch bezüglich der festgesetzten Tarifgrenze
G zählt, entsprechend den schraffierten Flächen in Fig. 2. Die konstante Drehzahl
des Sonnenrades 20 wird durch einen Synchronmotor 28 erzeugt, welcher gleichzeitig
auf zwei verschiedenen Übersetzungspfaden die Sonnenräder 29, 30 eines Differentialgetriebes
1 in gleicher Drehrichtung antreibt, so daß die durch das Planetenrad 3I angetriebene
Differentialachse 32 eine Drehzahl erhält, welche die Hälfte der Summe beider Antriebsdrehzahlen
beträgt. Die Differentialachse 32 treibt über die Räder33, 34, 35 das Sonnenrad
20 an.
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Der erste Obersetzungspfad vom Synchronmotor 28 zum Differentialgetriebe
I besteht aus den beiden auswechselbaren Zahnrädern 36, 37 deren Achsen aus der
Zählwerkplatine 38 herausgeführt sind, was bekannt ist, und den beiden weiteren
Rädern 39 und 40. Der zweite Übersetzungspfad besteht aus den beiden Rädern 4I,
42, einem Zentesimal-Stufengetriebe mit einem Satzräderkonus 43 und dem Differentialgetriebe
II, den Rädern 44, 45, 46, 47, 48, 49, wobei die beiden Räder 46, 47 auswechselbar
und ihre Achsen zu diesem Zweck aus der Zählwerkplatine 50 herausgeführt sind. Das
Zentesimal-Stufengetriebe besitzt zwei auf ihrenAchsen verschiebbareAbgreifräder5I,
52, welche einzeln mit jedem Stufenrad des Satzräderkonus 43 kuppelbar sind, wobei
das Rad 51 die Differentialachse 53, das Rad 52 über die Räder 54, 55 mit dem Übersetzungsverhältnis
I: :5 das Sonnenrad 56 antreibt, während der Antrieb über das Planetenrad 58 vom
anderen Sonnenrad 57 erfolgt. Besteht zwischen einem Stufenrad des Satzräderkonus
43 und dem
Rad 5I die Übersetzung x und zwischen einem Stufenrad
und dem Rad 52 die Übersetung y, so ist die Gesamtübersetzung U des Getriebes vom
Rad 42 bis zum Sonnenrad 57: U = x + y/10 Besitzt der Satzräderkonus 43 neun Räder
mit konstantem Zähnezahlschritt, so läßt sich jeder ganzzahlige Prozentsatz der
Übersetzung von 0...99% einstellen.
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Sinn und Wirkungsweise der beiden Übersetzungspfade vom Synchronmotor
ajif das Differentialgetriebe I und Addition der beiden Drehzahlen sind folgende:
Ist n die Drehzahl des Synchronmotors 28 und ist ab das Übersetzungsverhältnis der
Räder 36, 37, so ist die Drehzahl n1 des Sonnenrades 29 a n1=nsyn#@1#@/b Ist ferner
X das Übersetzungsverhältnis der Räder 46, 47, so ist die Drehzahl n2 des Sonnenrades
30
Das Differentialgetriebe 1 addiert diese beiden Drehzahlen, und die resultierende,
die Tarifgrenze bestimmende Drehzahl nt des Sonnenrades 20 ist nt = = k3 (nl + t2)
wobei n2 durch Wahl der Übersetzung x und y einen Wert 0...0,99#e/f#k2 erhalten
kann. Die minimale wählbare Tarifgrenze G.min ist einstellbar durch die Übersetzung
a/b, der Wählbereich der Tarifgrenze mittels der Übersetzungen x und y von Gmin
bis Gmax ist einstellbar durch die Übersetzung e/f. Durch geeignete Wahl dieser
Übersetzungen ist es möglich, die Tarifgrenze auf jeden praktisch wünschbaren Leistungswert
zu legen.