<Desc/Clms Page number 1>
Einrichtung zur Verrechnung des Verbrauches eines strömenden
Mediums nach einem Blocktarif.
Die Erfindung betrifft eine Verrechnungs-Einrichtung für den Verbrauch eines strömenden Mediums - wie z. B. von elektrischer Energie, Gas oder Flüssigkeit - nach einem Blocktarif, welcher die in einem bestimmten Zeitintervall insgesamt verbrauchte Menge durch mindestens eine fest vorgegebene Grenze in zwei oder mehrere Teilmengen (Verbrauchsmengen-Blöcke) mit unterschiedlichen Tarifen unterteilt, wobei zwischen dem Messwerk des Verbrauchsmessers und einem Zählwerk ein jeweils nach Überschreitung einer Blockgrenze durch das Messwerk gesteuertes und das Übersetzungsverhältnis zwischen beiden entsprechend der für die betreffende Blockgrenze festgesetzten Tarifänderung änderndes Umschaltorgan sowie Differentialgetriebe und Kupplungen angeordnet sind.
Die aus Versorgungsnetzen für elektrische Energie, Gas, Wasser od. dgl. von den Abnehmern entnommene Menge des betreffenden strömenden Mediums wird im Sinne einer wirtschaftlich gerechten, kostennahen Preisbildung häufig nach einem sogenannten"Blocktarif'verrechnet, bei welchem die in einem bestimmten Zeitintervall mögliche Verbrauchsmenge in zwei oder mehrere VerbrauchsmengenBlöcke aufgeteilt und der für die einzelnen Blöcke geltende Tarif entsprechend - im allgemeinen absteigend-gestaffelt ist ; dadurch werden also die Abnehmer von grösseren Mengen des Mediums während einer Messperiode gegenüber denjenigen preislich begünstigt, die nur eine geringere Menge verbrauchen.
Bei einem derartigen Blocktarifsystem für elektrische Energie können z. B. dem einzelnen Abnehmer in jedem Monat die ersten 10 kWh zu einem Preis von je 100, die 11. - 50. kWh zu 80, die 51. - 150. kWh zu 60 und schliesslich der darüber hinaus gehende Verbrauch zu 40 Münzeinheiten je kWh verrechnet werden.
Bei der bisher üblichen periodischen Verrechnung des Verbrauches auf Grund der Ablesung eines Verbrauchsmessers, der nur die entnommene Gesamtmenge - z. B. in kWh oder in m3 - anzeigt, müssen zuerst nach dem Blocktarif die Preise in den einzelnen Blöcken und daraus der zu zahlende Endbetrag errechnet werden, wobei die Arbeit des Verrechnungsbeamten natürlich durch geeignete Tabellen erleichtert werden kann ; für den Abnehmer selbst ist jedoch die gelegentliche Ermittlung seiner jeweiligen Schuld an das Unternehmen nur verhältnismässig umständlich feststellbar.
Aus der Schweizer Patentschrift Nr. 148175 ist-ferner ein Elektrizitätszähler bekannt, bei dem zwischen Messwerk und Zählwerk ein Umschaltorgan eingesetzt ist, welches nach Verbrauch einer festgesetzten Energiemenge den Zählwerksantrieb selbsttätig von einer Übersetzung auf eine andere umschaltet ; derartige Elektrizitätszähler werden zur automatischen Erfassung der Grundgebühr oder als Überver- brauchs-Zähler verwendet, bei etwaiger Erfassung eines Blocktarifes mit allerdings nur zwei Blöcken würden sich jedoch ebenfalls die bereits erwähnten Schwierigkeiten einstellen.
Nach der Erfindung werden nun Verrechnungs-Einrichtungen der eingangs beschriebenen Art vorteilhaft derart ausgebildet, dass die Gesamtübersetzung zwischen Messwerk des Verbrauchsmessers und Antriebswelle des Zählwerkes entsprechend dem Verbrauch der einzelnen Blöcke so unterteilt ist, dass die auf das Zählwerk über Differentialgetriebe und je einem der vorgesehenen Verbrauchsmengen-Blöcke zugeordnete Zahnräder übertragenen Drehbewegungen proportional der Drehbewegung des Messwerkes und
<Desc/Clms Page number 2>
damit dem Gesamtpreis der verbrauchten Menge sind,
wobei einerseits ein Zahnrad über ein Getriebe mit einem dem niedrigsten Tarif proportionalen Übersetzungsverhältnis mit dem Messwerk dauernd verbunden ist und anderseits weitere Zahnräder mit dem Messwerk je über ein Getriebe und eine durch das Messwerk betätigbare Kupplung der Reihe nach verbunden werden können, deren Übersetzungsverhältnis der Differenz zwischen den Tarifen des zugeordneten und des in der Blockreihe nachfolgenden Blockes entspricht.
Verrechnungs-Einrichtungen mit auf einer vom Messwerk angetriebenen Vorgelegewelle sitzenden Rutschkupplungen können weiters zweckmässig derart ausgestaltet werden, dass die angetriebenen Teile der Rutschkupplungen über vom Messwerk gesteuerte, auf einer gemeinsamen Welle sitzende Nockenscheiben mittels mechanischer Sperren blockierbar sind, wobei die Bahnen der Nockenscheiben den einzelnen Verbrauchsmengen-Blöcken und ihre Abfallkanten den oberen Blockgrenzen entsprechen ; die jeweils nach Ablauf der gesamten, innerhalb einer Messperiode festgesetzten Teilmengen vorzunehmende Rückstellung der Nockenwelle in eine durch Anschläge festgelegte Ausgangsstellung erfolgt dabei mittels eines Zeitmesswerkes, wobei die Nockenwelle nach Entkupplung vom Messwerk über ein Getriebe von einem Motor angetrieben wird.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Verrechnungs-Einrichtung für den Verbrauch von elektrischer Energie auf Basis eines abnehmend gestaffelten 4-Block-Tarifes in Fig. 1 schematisch dargestellt ; Fig. 2 zeigt eine der zugehörigen Sperrhebeleinrichtungen in Seitenansicht.
Die Triebwerkscheibe 1 eines Messsystems für elektrische Arbeit treibt über eine Schnecke 2 und ein Schneckenrad 3 eine Welle 4 und ferner über ein Zahnradpaar 5-6 eine Welle 7 an, deren Drehzahl somit der vom Messwerk gemessenen, verbrauchten elektrischen Energie proportional ist ; auf dieser Welle 7 sitzt ein Zahnrad 8, das ihre Drehung über je auf einer Achse 14 bzw. 15 drehbar gelagerte und miteinander verbundene Zahnräder 9/10 und 11/12 auf ein Zahnrad 13 überträgt.
Von einem Differentialgetriebe 16 ist nun einerseits das rechte Sonnenrad mit diesem letzten Zahnrad 13 und das linke mit einem parallel dazu angeordneten Zahnrad 17 aus einem Stück gearbeitet ; auf der zugehörigen Planetenradwelle 18 sitzt das rechte Sonnenrad 19 eines weiteren Differentialgetriebes 20, dessen linkes Sonnenrad 21 auf der Pla-
EMI2.1
ferentialgetriebes gleich der halben Summe der Drehzahlen seiner Sonnenräder4 ist, ist die Drehzahl des Zahnkranzes 26, in dem die Planetenräder 27 des mittleren Differentialgetriebes 20 drehbar gelagert sind, der Summe der Drehzahlen der Zahnräder 13, 17, 24,25 proportional, genauer gesagt, gleich einem Viertel dieser Summe.
Der Zahnkranz 26 des mittleren Differentialgetriebes 20 befindet sich nun mit einem Zahnrad 28 auf der Antriebswelle eines Trommelzählwerkes 29 in Eingriff. Denkt man sich zunächst die Zahnräder 24, 25 und 17 bei laufender Triebwerkscheibe 1 stillstehend, so wird auf das Zählwerk 29 ausschliesslich die Drehbewegung des Zahnrades 13 übertragen. Da letzteres, wie oben beschrieben, mit der Triebwerkscheibe 1 ständig umläuft, ändert sich in diesem Fall die Anzeige des Zählwerkes 29 proportional mit der von dem Messwerk gemessenen elektrischen Arbeit.
Die Gesamtübersetzung zwischen der Triebwerkscheibe 1 und der Antriebswelle des Zählwerkes 29 auf dem über das Zahnrad 13 führenden Übertragungsweg möge dabei so gewählt sein, dass die Anzeige des Zählwerkes gleich der mit dem Kilowattstundenpreis für den Block IV multiplizierten Kilowattstundenzahl ist, die das Mengenmesswerk, dargestellt durch eine entsprechende Anzahl von Umdrehungen der Triebwerkscheibe l, gemessen hat. In dem oben angegebenen Tarifbeispiel gäbe also das Zählwerk 29 bei stillstehenden Rädern 17, 24, 25 den Preis für die verbrauchte elektrische Energie unter Zugrundelegung eines Mengeneinheitspreises von 40 Münzeinheiten je Kilowattstunde an.
Das Zählwerk 29 zeigt somit bei wachsender Verbrauchsmenge die Zunahme des Gesamtrechnungsbetrages unter den bisher gemachten Voraussetzungen richtig an, sofern sich die seit Beginn der Messperiode insgesamt entnommene elektrische Energie bereits oberhalb der unteren Grenze von Block IV befindet, in dem angegebenen Tarifbeispiel also mehr als 150 kWh beträgt.
Liegt die seit Beginn der Messperiode insgesamt entnommene elektrische Arbeit jedoch noch unterhalb des Blockes IV in Block III, d. h. in dem Beispiel zwischen 50 und 150 kWh, so muss in diesem Blockbereich angesichts des dort geltenden, höheren Kilowattstundenpreises bei gegebener Drehzahl der Triebwerkscheibe 1 die Drehzahl der Zählerwelle grösser sein als bei einer bereits in Block IV liegenden Gesamtentnahme. Um das zu erreichen, wird auf das Zählwerk 29 eine zusätzliche Drehbewegung übertragen, die der Differenz zwischen den für 1 kWh geltenden Preisen von Block nI und Block IV entspricht.
Diese Differenz beträgt in dem Zahlenbeispiel 60 - 40 = 20 Münzeinheiten/kWh, wenn sich der Gesamtverbrauch statt in Block IV erst in Block III befindet, es muss also zusätzlich zu der über das Zahnrad 13
<Desc/Clms Page number 3>
auf das Zählwerk übertragenen Drehbewegung bei gegebener Drehzahl der Triebwerkscheibe 1 auf das Zählwerk 29 noch eine Drehbewegung übertragen werden, die der mit der Preisdifferenz von 20 Münzeinheiten multiplizierten Zunahme der verbrauchten Arbeit entspricht. Diese zusätzliche Drehbewegung wird dem Zählwerk 29 über das Zahnrad 17 erteilt, dessen Drehgeschwindigkeit in dem Differentialgetriebe 16 zur Drehgeschwindigkeitdes Zahnrades 13 addiert wird.
Zahnrad 17 wird über Zwischenzahnräder 30, die drehbar auf den Achsen 14 und 15 sitzen, von einem Zahnrad 31 angetrieben, das über eine Rutschkupplung 32 mit der von der Triebwerkscheibe 1 ständig angetriebenen Welle 7 gekuppelt ist.
Solange der Verbrauch in dem Verbrauchsmengenblock III liegt, läuft das Zahnrad 31, über die Rutschkupplung 32 von der Welle 7 mitgenommen, genau so schnell um wie das mit der Welle 7 fest verbundene Zahnrad 8. Durch entsprechende Zwischenräder sind die Drehzahlübersetzungen zwischen der Welle 7 und dem Rad 17 bzw. dem Rad 13 so gewählt, dass sich die Drehzahl des Rades 17 zu der des Rades 13 bei gleicher Drehrichtung verhält wie die Differenz zwischen den Kilowattstundenpreisen der Blök- ke III und IV zu dem Kilowattstundenpreis des Blockes IV.
Sobald die verbrauchte Energie die Grenze zwischen den Blöcken III und IV überschreitet, muss das dem Block ni zugeordnete Zahnrad 17 stillgesetzt werden. Dies geschieht dadurch, dass ein in Fig. 2 dargestellter Sperrhebel 33 freigegeben wird, so dass er mit seiner Spermase 34 in das Zahnrad 31 einfällt und dieses Zahnrad sowie die ihm nachgeschalteten Zahnräder blockiert, wobei sich aber die Welle 7 infolge der Rutschkupplung 32 trotzdem weiterdrehen kann.
Gesteuert wird das Einfallen des Sperrhebels 33, wie aus Fig. 2 ersichtlich, durch eine Nockenscheibe 35, die sich in dem angegebenen Pfeilsinn dreht und über deren hintere Kante der Sperrhebel 33 herabfällt, sobald der Verbrauch die obere Grenze des Blockes ni überschreitet. Die Nockenscheibe 35 sitzt fest auf einer Nockenwelle 36, die über die Zahnräder 37 - 40 von der Welle 4 angetrieben wird, die ihrerseits über das Schneckenradgetriebe 2. 3 mit der Triebwerkscheibe 1 gekuppelt ist.
In analoger Weise wie die über Zwischenräder miteinander gekuppelten Zahnräder 31 und 17 dem Verbrauchsmengenblock III zugeordnet sind, sind die Räder 41 und 25 dem Block Il und die Räder 42 und 24 dem Block I zugeordnet. Die Zahnräder 41 und 42 sind mit der Welle 7 ebenfalls durch Rutschkupplungen 43 bzw. 44 gekuppelt. Drehbewegungen der Räder 24 und 25 werden in dem Differentialgetriebe 23 addiert ; ihre Summe wird über die Planetenradwelle 22 dem Differentialgetriebe 20 zugeführt, und an dem das Zählwerk 29 antreibenden Zahnkranz 26 des letztgenannten Differentialgetriebes erscheint diese Summe, mit der Summe der Drehbewegungen der Räder 17 und 13 addiert.
Die Übersetzungsverhältnisse der einmal zwischen den Zahnrädern 42 und 24 und zum andern zwischen den Zahnrädern 41 und 25 liegenden Getriebe sind nach derselben Regel, wie sie oben für die Übersetzung zwischen den Rädern 31 und 17 beschrieben wurden, so bemessen, dass jedes der Räder 24 und 25, sofern es nicht blokkiert ist, in analoger Weise wie Rad 17 mit einer Drehzahl umläuft, die sich zu der Drehzahl des Rades 13 verhält wie die Differenz zwischen den Kilowattstundenpreisen des dem betreffenden Rad zugeordneten und des in der Blockreihenfolge nächstfolgenden Blockes zu dem Kilowattstundenpreis des Blockes IV, der ja für den Block III den nächstfolgenden Block darstellt.
Ebenso wie für das dem Block II zugeordnete Zahnrad 31 ist auch für die den Blöcken I und B zugeordneten Zahnräder 42 bzw. 41 je ein, in der Zeichnung nicht dargestellter, Sperrhebel 33 vorgesehen, der von einer zugehörigen Nockenscheibe 45 bzw. 46 der Nockenwelle 36 zum Sperren freigegeben wird, sobald die gemessene Verbrauchsmenge die Grenze zwischen Block I und 11 bzw. zwischen Block II und III übersteigt.
Jeweils zu Beginn der Messperiode wird die Nockenwelle 36 auf eine weiter unten beschriebene Weise in ihre Ausgangsstellung gebracht, in der alle drei Sperrhebel 33 angehoben sind, so dass zunächst alle drei Zahnräder 42, 41 und 31 an der Drehung der Welle 7teilnehmen und ihre Drehungen mit entsprechenden Übersetzungsverhältnissen auf die Räder 24,25 und 17 übertragen.
Deren Drehungen werden zu der des Rades 13 durch die Differentialgetriebe 23, 20 und 16 addiert und auf das Zählwerk 29 übertragen, die Drehbewegungen jedes der vier Räder 24, 25, 17, 13 sind derjenigen der Triebwerkscheibe 1 und damit dem gemessenen Verbrauch proportional-jedoch mit unterschiedlichen Proportionalitätsfaktoren : während der Proportionalitätsfaktor für Rad 13 dem Tarif des Blockes IV entspricht, entspricht derjenige für Rad 17 der Differenz zwischen Tarif III und Tarif IV.
Der Proportionalitätsfaktor für Rad 25 entspricht dann der Differenz zwischen den Tarifen II und in und derjenige für Rad 24 der Differenz zwischen den Tarifen I und II ; werden nun diese drei Tarifdifferenzen zum Tarif IV addiert, so ergibt sich der Tarif I ; die Anzeige des Zählwerkes 29 ändert sich also proportional der mit Tarif I multiplizierten Verbrauchsmenge.
Überschreitet nach Beginn der Messperiode der gemessene Verbrauch den Block I, so wird Rad 42 und mit ihm Rad 24 gesperrt. Die Preiskomponente, um die sich der Kilowattstundenpreis des Blockes I von
<Desc/Clms Page number 4>
dem des Blockes II unterscheidet, kommt also auf die Zählwerkanzeige nicht mehr zur Wirkung, und das Zählwerk 29 verrechnet von da an den weiteren Verbrauch zum Tarif des Blockes II, bis bei Überschreitung von Block II auch das Rad 25 stillgesetzt wird und der Zählwerksanzeige nunmehr der Tarif von Block III zugrundegelegt wird. Bei Sperrung auch des Rades 17 erfolgt schliesslich die weitere Verbrauchsberechnung nach dem Tarif des Blockes IV.
Wenn die Messperiode abgelaufen ist, schliesst ein nicht dargestelltes Zeitmesswerk, z. B. ein Syn- chronmotor, mittels eines Nockens 47 vorübergehend den Kontakt 48, wodurch ein Elektromagnet 49 durch Anziehen seines Ankers 50 einen Umschalthebel 51 entgegen einer Rückholfeder 52 schwenkt und dabei die Räder 39 und 40 ausser Eingriff bringt. Die Nockenwelle 36 ist damit von der Triebwerkscheibe 1 abgekuppelt. Zugleich wird aber Rad 40 mit einem Ritzel 53 zum Eingriff gebracht, das über ein Zahnradgetriebe 54,55 und eine Rutschkupplung 56 von einem gleichfalls über den Kontakt 48 eingeschalteten Rückstellmotor 57 so angetrieben wird, dass die Nockenwelle 36 wieder bis in die durch Anschläge 58, 59 festgelegte Ausgangsstellung zurückgestellt wird.
Nach Wiederöffnen des Kontaktes 48 holt die Feder 52 den Umschalthebel 51 zurück, Rad 40 trennt sich von dem Ritzel 53 und kommt wieder mit dem Ritzel 39 in Eingriff. Die Einrichtung ist damit für die neue Messperiode vorbereitet.
Da das Zählwerk 29 kumulativ wirkt, ist es nicht nötig, dass es am Ende der Messperiode ebenfalls auf Null zurückgestellt wird. Legt man jedoch Wert darauf, den bis zum Ende einer Messperiode aufgelaufenen Preis auch nachträglich noch feststellen zu können, so kann man zwei Zählwerke vorsehen, die in aufeinander folgenden Messperioden abwechselnd eingeschaltet werden, wobei die Stellung, die das eingeschaltete Zählwerk am Ende einer Messperiode erreicht hat, bis zum Ende der darauf folgenden Messperiode, wo dieses Zählwerk erneut eingeschaltet wird, erhalten bleibt.
Die Einrichtung gemäss der Erfindung kann, ohne Abweichung von dem Erfindungsgedanken, gegen- über dem beschriebenen Ausführungsbeispiel in mannigfacher Weise abgewandelt werden. So kann man z. B. die Rutschkupplungen 44,43 und 32, um die durch sie bedingte mechanische Belastung des Mengenmesswerkes zu vermeiden, durch Ausrückkupplungen ersetzen, welche den von der Welle 7 zu dem entsprechenden Rad der Gruppe 24, 25,. 17, 13 führenden Verbindungsweg beim Überschreiten der zugeordneten Blockgruppe auftrennen.
Auch von der dem Ausführungsbeispiel zugrundeliegenden Rechenmethode, den Einheitspreis eines Blockes durch Addition von Einheitspreis-Differenzen zu dem niedrigsten vorkommenden Einheitspreis zu bilden, kann abgegangen werden, indem man z. B. statt von dem niedrigsten von dem höchsten Einheitspreis ausgeht und die Addition von Preisdifferenzen durch eine Subtraktion ersetzt. Schliesslich können die Differentialgetriebe zur Summen- oder Differenzbildung ganz entfallen, wenn man das Zählwerk durch Ein- und Ausrücken von Kupplungen oder durch Umschalteinrichtungen jeweils mit dem Mengenmesswerk über ein Getriebe verbindet, dessen Übersetzungsverhältnis dem Mengeneinheitspreis desjenigen Blockes entspricht, in welchem sich die verbrauchte Menge gerade befindet.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zur Verrechnung des Verbrauches eines strömenden Mediums-wie z. B. von elektrischer Energie, Gas oder Flüssigkeit - nach einem Blocktarif, welcher die in einem bestimmten Zeitintervall insgesamt verbrauchte Menge durch mindestens eine fest vorgegebene Grenze in zwei oder mehrere Teilmengen (Verbrauchsmengen-Blöcke) mit unterschiedlichen Tarifen unterteilt, wobei zwischen dem Messwerk des Verbrauchsmessers und einem Zählwerk ein jeweils nach Überschreitung einer Blockgrenze durch das Messwerk gesteuertes und das Übersetzungsverhältnis zwischen beiden entsprechend der für die betreffende Blockgrenze festgesetzten Tarifänderung änderndes Umschaltorgan sowie Differentialgetriebe und Kupplungen angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtübersetzung zwischen Messwerk (1)
des Verbrauchsmessers und Antriebswelle des Zählwerkes (29) entsprechend dem Verbrauch der einzelnen Blöcke so unterteilt ist, dass die auf das Zählwerk (29) über Differentialgetriebe (16 bzw.
20, 23) und je einem der vorgesehenen Verbrauchsmengen-Blöcke (I - IV) zugeordnete Zahnräder (24 bzw.
**WARNUNG** Ende DESC Feld kannt Anfang CLMS uberlappen**.