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Magnetische Lagerentlastungsvorrichtung für Zähler
Zur Entlastung des
Unterlagers von Elektrizitätszählern vom Gewicht des Zählerankers sind magnetische
Vorrichtungen bekannt, die auf die Ankerachse eine Aufwärtskraft ausüben und dadurch
den Druck der Ankerachse auf das Unterlager weitgehend verringern. Meistens besteht
eine solche Vorrichtung aus einem feststehenden Magnetteil, gewöhnlich einem Dauermagnet,
und einer den Polen des Niagnetteiles zugeordneten, an der Ankerachse befestigten
Scheibe aus Weicheisen od. dgl. Da die vom Magnetteil ausgeübte Magnetkraft und
damit die Entlastungswirkung vom Abstand zwischen Magnetteil und Scheibe abhängt,
ist der Magnetteil meistens höhenverstellbar angebracht und in seiner eingestellten
Sollhöhenstellung mit Sicherungsmitteln festklemmbar.
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In der Regel sind die magnetischen Entlastungsvorrichtungen mit dem
Oberlager oder mit dem Unterlager des Zählers bzw. seiner Ankerachse zusammengebaut
oder zum mindesten in der Nähe eines dieser Lager angeordnet. Das Oberlager des
mit einer magnetischen Entlastungsvorrichtung für das Unterlager versehenen Zählers
bzw. Zählerankers ist meistens als ein Nadellager ausgebildet.
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Es gibt Nadellager, bei denen eine feststehende Lagernadel in einem
Lagerkörper an der Ankerachse geführt ist, und es gibt Nadellager, bei denen umgekehrt
eine an derAnkerachse befestigte Lagernadel in einem feststehenden Lagerkörper geführt
ist.
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Eine bekannte magnetische Entlastungsvorrichtung (britische Patentschrift
56I 795) ist wie folgt mit dem Oberlager des Zählers zusammengebaut: Das Oberlager
ist ein Nadellager mit fest-
stehender Lagernadel, die in eine Lagerbohrung
im oberen Ankerachsenende eingreift. In der Verlängerung der Ankerachse ist eine
Gewindehülse vorgesehen, die mit Innen- und Außengewinde versehen ist und sowohl
zur Halterung der Lagernadel als auch zur Halterung des feststehenden Magnetteiles
der magnetischen Entlastungsvorrichtung dient. Mit dem Außengewinde steckt die Gewindehülse
in einem Gewindeloch einer Platte des Zählergestells, mit beiden Enden mehr oder
minder aus der Platte hervorstehend; sie ist in diesem Gewindeloch längsverstellbar
und mit einer auf das Außengewinde aufgesetzten Gegenmutter in ihrer jeweiligen
Höheneinstellung festklemmbar. Auf das untere Ende der Gewindehülse ist der Magnetteil
aufgeschraubt, so daß dieser durch Verstellung der Gewindehülse höhenverstellbar
und in seiner Höheneinstellung sicherbar ist. Im Innern der Gewindehülse steckt
die Lagernadel, mit beiden Enden aus der Gewindehülse herausragend. Die Lagernadel
ist auf einem Teil ihrer Länge mit Gewinde versehen, mit dem sie im Innengewinde
der Gewindehülse höhenverstellbar ist. Mit ihrem freien Ende greift die Lagernadel,
wie schon erwähnt, in die Bohrung der Ankerachse ein, während auf ihr rückwärtiges
Ende Gegenmuttern zur Sicherung ihrer Höheneinstellung aufgeschraubt sind. Das in
die Bohrung der Ankerachse eingreifende freie Ende der Lagernadel reicht bei betriebsmäßiger
Einstellung nicht bis auf den Boden der Achsenbohrung und bildet hiermit einen höheneinstellbaren
Axialanschlag für eine mögliche Aufwärtsbewegung der Ankerachse. Die axiale Bewegungsmöglichkeit
der Ankerachse ist wichtig, damit die aufwärts gerichtete Magnetkraft der Entlastungsvorrichtung
nicht etwa einen Druck des Ankers gegen die Lagernadel bzw. das Oberlager ausüben
und damit den Zweck der Entlastungsvorrichtung, die Verringerung der Lagerreibung,
vereitelii könnte. Betriebsmäßig ist der Abstand des Axialanschlages für die Ankerachse
kleiner als der Abstand des Magnetteiles von der ihm zugeordneten Weicheisenscheibe,
so daß sich Magnetteil und Weicheisenscheibe auch bei Transporterschütterungen od.
dgl. niemals berühren und den Magnetteil beschädigen können.
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Ein besonderer Vorteil dieser bekannten Vorrichtung ist, daß sowohl
die Höhenstellung des feststehenden Magnetteiles als auch die Höhenstellung des
von der Lagernadel gebildeten Axialanschlages je für sich einstellbar und mit Sicherungsmitteln
festklemmbar ist; denn hiermit kann die Justierung der Entlastungsvorrichtung und
des Lagers wie folgt vorgenommen werden: Zunächst wird der Magnetteil so weit hochgeschraubt,
daß er auf den Anker praktisch keinen Einfluß ausübt, wobei auch die den Axialanschlag
hildende Lagernadel entsprechend hochgeschraubt wird, so daß der Anker mit seinem
vollen Gewicht auf dem Unterlager aufsitzt. Dann wird der Magnetteil langsam abwärts
geschraubt und damit seine das Unterlager entlastende Wirkung mehr und mehr zur
Geltung gebracht. Dies darf aber nicht so weit getrieben werden, daß die Magnetkraft
den Anker etwa von seinem Unterlager abhebt; tritt dies ungewollt ein, so mull man
den Magnetteil wieder entsprechend zurüdcsdirauben. Ist der Magnetteil fertig eingestellt,
so wird seine Einstellung mittels der Gegenmutter gesichert. Schließlich wird die
Lagernadel so weit herabgeschraubt, bis ihr Axialabstand von der Ankerachse einwandfrei
zu klein ist für ein Berühren des Magnetteiles an der Weicheisenscheibe.
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Diesen vorteilhaften Eigenschaften der vorstehend beschriebenen,
schon lange bekannten Entlastungsvorrichtung steht indessen als Mangel entgegen,
daß sie den heutigen Anforderungen nicht mehr gewachsen ist. Während man sich früher
damit zufrieden gab, den Lagerdruck des Unterlagers bis zu etwa soO/o zu verringern,
sind die Forderungen heute wesentlich höher. Heute erstrebt man, den Lagerdruck
fast ganz aufzuheben, so daß der verbleibende Restbetrag des Ankerdruckes auf das
Unterlager gerade soeben noch ausreicht, ein Hochhüpfen des Ankers vom Unterlager
im Betrieb zu verhüten. Dieses Streben stellt aber fast unerfüllbare Forderungen
an die Fertigung nicht nur der Entlastungsvorrichtung, sondern auch des Zählers,
denn die von der Entlastungsvorrichtung auf den Anker ausgeübte Aufwärtskraft ist
von vielen Einzelfaktoren abhängig, wie z. B. vom Gewicht des Ankers, von der die
Magnetkraft bedingenden Größe, Materialzusammensetzung und Maßhaltigkeit des Magnetteiles
wie auch der ihm zugeordneten Weicheisenscheibe, und alle diese Faktoren müssen
für eine laufende Fertigung mit höchster Genauigkeit über lange Fertigungszeiten
hinaus konstant gehalten werden, wenn man die erstrebte hohe Entlastung bei jedem
Einzel stück einwandfrei erreichen will, ohne Versager in Kauf nehmen zu müssen.
Zur Erfüllung der genannten Forderung kommt bei der Herstellung des Magnetteiles
nur hochwertiges Dauermagnetmaterial in Betracht, das sich gleichbleibend maßhaltig
praktisch kaum herstellen läßt und das es auch erwünscht macht, mit möglichst kleinen
Magneten auszukommen.
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Hinzu kommt, daß die erstrebte hohe Entlastung auch äußerste Genauigkeit
beim Justieren der Entlastungsvorrichtung erfordert und damit besonders geschultes
Personal, zumal, wenn man berücksichtigt, daß bei Erfüllung der genannten Bedingung
der Abstand des Magnetteiles von seiner Weicheisenscheibe in der Praxis weniger
als einen Millimeter beträgt und auf hundertstel Millimeter genau eingestellt werden
muß. Daß an so hohe Forderungen bei der genannten bekannten Vorrichtung niemals
gedacht gewesen sein kann, ergibt sich schon daraus, daß dort Teile der Magnetteilhalterung
und der Ankerachse in den aktiven Magnetluftspalt zwischen Magnetteil und Weicheisenscheibe
hineinragen und damit von vornherein eine erhebliche Spaltweite des Luftspaltes
voraussetzen. Auch die Verwendung von Muttern als Sicherungsmittel zum Festklemmen
der einzustellenden Teile ist bei der bekannten Vorrichtung einem Feineinstellen
abträglich, denn beim Anziehen üben die Muttern
auf die einzustellenden
Teile unvermeidlich Drehmomente aus, durch die sich die einzustellenden Teile unerwünscht
wieder verschieben können. Im übrigen entspricht auch die unvermeidlich große Bauhöhe
der bekannten Vorrichtung nicht den heutigen Forderungen an eine gedrungene Zählerbauform.
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Die Erfindung zeigt eine Lösung dieser Schwierigkeiten, die die obengenannten
vorteilhaften Merkmale und Eigenschaften der bekannten Vorrichtung voll wahrt, ihre
Mängel aber durch Heranziehung anderer, teils an sich bekannter, teils neuer Merkmale
behebt. Auch beim Erfindungsgegenstand ist das Oberlager als Nadellager ausgebildet,
aber in der anderen erwähnten bekannten Ausführungsform, bei der die Lagernadel
an der Ankerachse angebracht und der sie führende Lagerkörper feststehend angeordnet
ist. Weiterhin ist auch beim Erfindungsgegenstand ein ein mögliches Aufwärtsverschieben
der Ankerachse begrenzender Axialanschlag vorgesehen, und es ist auch beim Erfindungsgegenstand
sowohl der feststehend angeordnete Magnetteil der Entlastungsvorrichtung als auch
der Axialanschlag unter Zuhilfenahme einer sie gemeinsam tragenden Gewindehülse
höhenverstellbar und in seiner Höheneinstellung durch schraubbare Sicherungsmittel
festklemmbar. Ferner ist beim Erfindungsgegenstand von einer Halterungsmöglichkeit
des Magnetteiles und des Axialanschlages Gebrauch gemacht, die bei einer anderen
Magnetvorrichtung (britische Patentschrift 580896), bei einer magnetischen Schwebelagerung
eines Zählerankers, an sich bekannt ist, bei der der Zähleranker durch Magnetkraft
so stark angehoben wird, daß er schwebt und daß sich seine Achse oben gegen ein
federndes Steinlager abstützt, während sie am unteren Ende ein Nadellager trägt.
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Auch bei dieser bekannten Vorrichtung ist, wie bei der erstgenannten
bekannten Vorrichtung, eine den Magnetteil und den Axialanschlag gemeinsam tragende
Gewindehülse vorgesehen, aber in der Ausbildung als eine nur mit Innengewinde versehene,
fest am Zählergestell angebrachte Gewindebuchse, in die nicht nur der Axialanschlag
eingeschraubt ist, sondern auch der Magnetteil. Letzterer ist in der Gewindebuchse
höhenverstellbar und, ähnlich wie bei der erstgenannten Vorrichtung, mittels einer
auf ihn aufgesetzten Gegenmutter in seiner Einstellung sicherbar. Der Axialanschlag
dagegen ist mit der Gewindebuchse unverstellbar fest verschraubt, so daß er auch
nicht mit einem Sicherungsmittel für seine Einstellung versehen zu sein braucht
und auch nicht versehen ist. Der Abstand des Axialan schlages von der Ankerachse,
deren Bev.egungsspiel er begrenzt, ist also stets der gleiche, so daß auch bei dieser
bekannten Anordnung, ebenso wie bei der erstgenannten bekannten Vorrichtung, nicht
die Möglichkeit gegeben ist, eine so hochgradig feine Abstimmung des Magnetluftspaltes
vorzunehmen, denn der unverändert bleibende Axialanschlagabstand läßt dies nicht
zu.
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Es ist schließlich auch bekannt, bei der letztgenannten Vorrichtung
das als Oberlager vorgesehene Steinlager und das als Unterlager vorgesehene Nadellager
miteinander zu vertauschen, so daß also die Ankerachse auf dem Unterlager aufsitzt,
und dementsprechend eine schwächere Magnetkraft vorzusehen, die den Zähleranker
vom Unterlager nicht abhebt. Da das Nadellager für seine erstbesprochene Verwendungsart
als Unterlager mit einem höheneinstellbaren und mittels Gegenmuttern festklemmbaren
Axialanschlag versehen ist, befindet sich nunmehr bei der Vertauschung der beiden
Lager dieser einstell- und festklemmbare Axialanschlag am Oberlager, ähnlich wie
bei der oben als erster besprochenen magnetischen Entlastungsvorrichtung; wie indessen
bei dieser Lagervertauschung die Anbringung des Magnetteiles durchgeführt werden
kann oder gedacht sein könnte, ist nicht bekannt. Die Schwierigkeiten einer hochgradigen
Feineinstellung aber, deren Behebung dem Erfindungsgegenstand als Aufgabe zugrunde
liegt, würden auch in diesem Falle nicht ausgeräumt sein.
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Im übrigen ist diese bekannte Vorrichtung im Aufbau sogar noch komplizierter
und sperriger als die erstbesprochene bekannte Vorrichtung.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine magnetische Lagerentlastungsvorrichtung
zum Entlasten des Unterlagers eines Zählers, dessen Oberlager als Nadellager ausgebildet
und mit einem ein mögliches Aufwärtsverschieben der Ankerachse begrenzenden Axialanschlag
versehen ist, wobei sowohl der feststehend angeordnete Magnetteil der Entlastungsvorrichtung
als auch der Axialanschlag unter Zuhilfenahme einer sie gemeinsam tragenden Gewindehülse
höhenverstellbar und in seiner Sollhöheneinstellung durch schraubbare Sicherungsmittel
festklemmbar ist. Erfindungsgemäß wird bei einer solchen Vorrichtung das genannte
Ziel einer Feinsteinstellmöglichkeit bei sehr einfachem, raumsparendem und leicht
justierbarem Aufbau dadurch gelöst, daß unter Verwendung eines an sich bekannten
Nadellagers, dessen Lagernadel an der Ankerachse und dessen die Lagernadel führender
Lagerkörper feststehend angeordnet ist, der Axialanschlag, in an sich bekannter
Weise gemeinsam mit dem Magnetteil in eine am Zählergestell unverstellbar angebrachte
Gewindebuchse eingeschraubt, vom Lagerkörper des Nadellagers gebildet ist und daß
als gemeinsames Sicherungsmittel für beide festzuklemmenden Teile (Magnetteil und
Axialanschlag) Schrauben in zur Ankerachse paralleler Anordnung derart in einem
dieser beiden Teile angeordnet sind, daß sie durch Anziehen zum Anschlag gegen den
anderen der beiden Teile kommen und dann durch weiteres Anziehen die beiden Teile
auseinanderdrängen und verklemmen.
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Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert.
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In einem Oberlagerbock I eines Zählergestells ist eine Gewindebuchse
2 mit feinem Innengewinde befestigt. In dieses Innengewinde greift ein mit entsprechendem
Außengewinde versehener Lagerkörper 3, in dem eine nadelartige Verjüngung 4 der
Ankerwelle 5 läuft. Der Lagerkörper kann z. B. an der Lauffläche aus einem gelochten
Edelstein be-
stehen. Dies ist in der Zeichnung der Einfachheit
halber weggelassen. Der Lagerkörper 3 bildet gleichzeitig einen Anschlag für die
Stirnseiten des nicht verjüngten Teils der Ankerwelle.
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In der Buchse 2 sitzt ebenfalls mit AuRengewinde ein beispielsweise
aus Spritzguß hergestellter Körper 6, der einen hohlzylindrischen Dauermagnetkörper
7 und einen etwa napfförmigen Eisenrückschluß 8 enthält. Die Teile 6, 7 und 8 bilden
den feststehenden Teil der Lågerentlastungsvorrichtung. Auf die Ankerwelle 5 ist
zugleich mit dem Scheibenanker g eine Weicheisenscheibe 10 aufgespritzt, die den
beweglichen Teil der Magnetvorrichtung bildet. Zwischen beiden Teilen befindet sich
ein Ankerluftspalt 11, der genau eingestellt werden muß, und zwar so, daß das Unterlager
des Zählerankers nur so weit entlastet wird, daß sich noch eine gute Ankerführung
ergibt.
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In dem Lagerkörper 3 sitzen Sicherungsschrauben I2, die beim Anziehen
die Teile 3 und 6 auseinanderdrängen und dadurch in der Büchse 2 festklemmen.
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Beim Einstellen der Magnetvorrichtung sind zunächst die Schrauben
12 gelockert und in den Körper 3 zurückgeschraubt. Durch Schraubung wird hierauf
zunächst der Körper 6 eingestellt und dann der Lagerkörper 3 so lange nachgeschraubt,
bis der Luftspalt II größer ist als das Spiel zwischen dem Lagerkörper 3 und der
Stirn der nicht verjüngten Ankerwelle 5, d. h. bis ein Kleben des Teils 10 an den
Teilen 7 und 8 bei Anheben des Ankers unmöglich ist. Anschließend werden die Schrauben
I2 angezogen und dadurch die Teile 3 und 6 in der Büchse 2 verklemmt und gesichert.
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Das beschriebene Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes bestätigt
zunächst die Behauptung, daß sich der Erfindungsgegenstand aus einfachsten Bauteilen
und sehr gedrungen aufbauen läßt. Dies ist hauptsächlich durch das Heranziehen des
Lagerkörpers des Nadellagers als Axialanschlag erreicht, daneben aber auch wesentlich
durch die Art der Sicherungsmittel. Während bei den bekannten Vorrichtungen die
durchweg als Gegenmuttern ausgebildeten Sicherungsmittel erheblichen Platz in der
Höhenausdehnung der Vorrichtung beanspruchen, denn außer der Bauhöhe der Gegenmuttern
ist auch ein zusätzlicher Platz für die Höhenverstellung der Gegenmuttern erforderlich,
verschwinden beim Erfindungsgegenstand die als Sicherungsmittel dienenden Schrauben
und ihr Bewegungsweg in der Höhenausdehnung der Entlastungsvorrichtung praktisch
im inneren anderen Bauteil der Vorrichtung. Ein weiterer Vorteil des Erfindungsgegenstandes
ist es, daß zum Festklemmen des Magnetteiles einerseits und des Axialanschlages
andererseits ein und dieselben Sicherungsschrauben dienen. Besonders bedeutsam ist
aber der Fortschritt, der beim Eriindungsgegenstand hinsichtlich der Justierung
der Vorrichtung erzielt ist: Die einzelnen Justiervorgänge können an sich in der
gleichen Reihenfolge durchgeführt werden wie bei der zuerst besprochenen bekannten
Vorrichtung, doch erfordern sie beim Erfindungsgegenstand weit weniger Übung und
Erfahrung des Personals. Beim Verstellen der Gegenmuttern ders bekannten Vorrichtungen
muß man mit der einen Hand eine Zange od. dgl. zum Drehen der Gegenmutter bedienen
und mit der anderen Hand eine zweite Zange od. dgl. zum Festhalten des festzuklemmenden
Teiles, damit dieser sich nicht mit der Gegenmutter mitdreht; beim Erfindungsgegenstand
braucht man lediglich mit einem Schraubenzieher die Sicherungsschrauben (I2) so
weit einzudrehen, bis man einen merklichen Anschlagwiderstand spürt. Ein Festhalten
irgendwelcher Einzelteile gegen Verdrehung beim Anziehen der Schrauben ist nicht
erforderlich, denn der Druck der Sicherungsschrauben wirkt nur in der achsparallelen
Richtung, er übt kein Drehmoment aus. Somit ist es ohne besondere Schwierigkeit
möglich, den Magnetluftspalt kleinstmöglich so einzustellen, daß der magnetisch
aufwärts gedrückte Anker sich gerade noch nicht vom Unterlager abhebt.
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Bei allen diesen Überlegungen ist noch folgender Vorteil außerordentlich
bedeutsam: Bei der Fertigung der Einzelteile des Erfindungsgegenstandes ist kaum
noch eine Präzisionsarbeit erforderlich.
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Die Maßtoleranzen der Einzelteile können weitgehend groß sein, sofern
sich die Einzelteile noch in der gewünschten Weise ineinanderstecken lassen; für
das Justieren der Vorrichtung sind Maßungenauigkeiten der Einzelteile völlig unschädlich.
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Auch bei nicht genau maßhaltigen Einzelteilen läßt sich der Magnetteil
so einstellen, daß er das Unterlager weitestgehend entlastet, ohne daß der Anker
gerade noch nicht hochhüpft; und ist diese Einstellung, in die ungemerkt auch das
Toleranzspiel eingegangen ist, erreicht, so wird sie mit den Sicherungsschrauben
trotz der Maßùngenauigkeiten unveränderbar und sicher festgehalten.