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Meßeinrichtung für Apparate mit periodischen Bewegungen, insbesondere
Eicheinrichtung für Zähler Die Erfindung betrifft eine Meßeinrichtung für Apparate
mit periodischen Bewegungen, insbesondere eine Eicheinrichtung für Zähler. Es ist
bereits vorgeschlagen worden, das umständliche Abzählen der Ankerumdrehungen von
Elektrizitätszählern und das Abstoppen der Meßzeit durch eine selbsttätige Zähl-und
Stoppvorrichtung; die durch einen Handschalter ein- und ausgeschaltet wird, vorzunehmen.
Diese bekannte Einrichtung hat aber eine verhältnismäßig verwickelte Schaltung und
benötigt viele Relais. Die Einrichtung ist deshalb teuer, benötigt viel Platz und
ist wegen der großen Anzahl von Relais und Schaltungen leicht Betriebsstörungen
ausgesetzt.
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Alle diese Mängel werden bei vorliegender Erfindung dadurch beseitigt,
daß durch Anwendung von polarisierten Relais in bestimmter Schaltung die Relais-
und Kontaktzahl wesentlich herabgesetzt wird. Wie bei den bekannten Einrichtungen
werden die Umdrehungen des Zählerankers durch einen Kontaktgeber überwacht, dessen
Stromstöße ein elektromagnetisch betriebenes Zählwerk und eine elektromagnetisch
betriebene Stoppeinrichtung für die Uhr beeinflussen.
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Erfindungsgemäß wird das Ein- und Ausschalten der Stoppuhr durch ein
polarisiertes Relais ohne Gegenkraft und der Antrieb des Zählwerkes für die Umdrehungen
durch ein polarisiertes Relais mit Gegenkraft besorgt, die Relais werden durch einen
Handschalter, der in dem Stromkreis des mit dem zu :eichenden Apparat verbundenen
Kontaktgebers liegt, bei der In- und Außerbetriebsetzung der Meßeinrichtung jeweils
umgepolt.
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Die Meßeinrichtung soll im einzelnen an Hand von Beispielen erläutert
werden. In der Zeichnung sind zwei verschiedene Ausführungsformen dargestellt.
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Die Abb. i zeigt eine Meßeinrichtung zum Betrieb für Gleichstrom,
die Abb.2 eine solche zum Betrieb für Gleich- oder Wechsel-An An dem Anker i (Abb.
i) des zu eichenden Zählers ist der Schaltarm 2 angebracht, der bei jeder Umdrehung
normal den Kontakt 3 öffnet. Der Kontakt 3 ist zu den in Reihe geschalteten Elektromagneten
i i, 12 des Zählrelais i o und den Elektromagneten 2 i, 22 des Stopprelais 2o parallel
geschaltet. Er schließt normalerweise die Elektromagnete kurz. Nur wenn der Schaltarm
2 den Kontakt 3 öffnet, wird von der Batterie 4 über den Vorschaltwiderstand
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ein kurzer Stromstoß durch die Magnete geschickt. Die Stromzuführung zu den Relais
erfolgt durch den Betriebsschalter 30 mit den feststehenden Kontakten 3 i
bis 34 und den beweglichen Kontakten 35, 36, die durch die Stange 37 miteinander
gekuppelt sind. Der Wicklungsanfang des Zählrelais io ist an die beiden äußeren
Kontakte 3 i, 34 angeschlossen, das Wicklungsende des Stopprelais 2o an die beiden
inneren Kontakte 32, 33. Die Stromzufuhr zu den Relais erfolgt durch die beweglichen
Kontakte 3 5, 3 6-, von denen der Kontakt 35 über den Vorwiderstand 5 mit dem Pluspol,
der Kontakt 36 mit dem Minuspol der Batterie 4 verbunden ist. Die beweglichen Kontakte
35, 36 sind durch den Zäblerkontakt 3 miteinander verbunden und haben nur dann verschiedenes
Potential, wenn dieser Kontakt offen ist.
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Die Relais io und 20 sind polarisiert. Auf den Anker des Relais i
o wirkt die Rückzugsfeder 14. Sein Hub ist durch die Anschläge 15, 16
begrenzt. Der Anker 23 des Relais 20 ist frei von Gegenkräften. Sein Hub ist durch
die Anschläge 25, 26 begrenzt.
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Die Polarität der Relaisanker ist derart gewählt, daß der Anker 13
in der gezeichneten Stellung des Betriebsschalters entgegen der Kraft der Feder
14 nach rechts, 'der Anker 23 nach links gezogen wird, sobald sich der Zählerkontakt
3 öffnet. Dies entspricht dem Betriebszustand der Meßeinrichtung. Bei jedem Umlauf
des Zählerankers i führt infolgedessen der Anker 13 eine Schwingung aus.
Er wird periodisch durch 'die Magnetkraft nach rechts und nach dem Verschwinden
dieser Kraft durch die Feder 14 wieder nach links gezogen.
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In derselben Weise würde auch der Anker des Relais 2o arbeiten, wenn
an ihm eine Gegenkraft angreifen würde. Da dies aber nicht der Fall ist, führt er
beim ersten, Stromstoß nur einen Hub nach links aus und verharrt in dieser Stellung,
solange die Meßeinrichtung in Betrieb ist.
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In ganz anderer Weise wirken die Stromstöße, wenn sich der Betriebsschalter
3o in der strichliert angedeuteten Stellung befindet, in der die Polarität der Relaismagnete
vertauscht ist. Bei dem Zählrelais i o sucht nun die Magnetkraft den Anker 13 nach
links zu schwenken. Da jetzt aber diese Kraft in derselben Richtung wirkt wie die
Feder 14, kommt kein Hub mehr zustande. Der Anker 13 verharrt somit in Ruhe.
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Bei dem Relais 2o, bei dem sich jetzt ebenfalls die Richtung der Magnetkraft
umgekehrt hat, wird bei dem jetzt folgenden Stromstoß der Anker 23 in die strichliert
angedeutete Stellung 23a nach rechts geschwenkt und verharrt in dieser Stellung.
Der Anker 13 des Relais i o ist wie das Pendel einer Uhr mit der Palette
17 verbunden, die in die Zähne des Steigrades 4 i des Zählwerks 40 eingreift.
Die beiden Teile 17,
41 können derart gebaut sein, daß der Teil 17 bei jedem
Hub des Relaisankers das Steigrad weiterschaltet. Der Teil 17 kann aber auch
nur eine Hemmung des Steigrades bewirken, die bei jedem Ankerhub die Drehung des
Steigrades um einen Zahn zuläßt. In diesem letzten Fall muß das Steigrad durch ein
besonderes Uhrwerk angetrieben werden, während im ersten Fall eine solche Antriebskraft
entbehrlich ist.
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Das Steigrad 41 ist über die aus dem: Steigrad 42 und der Klinke 43
zusammengesetzten Schlupfkupplung mit der Auslösescheibe 44 gekuppelt. Diese Scheibe
hat an ihrem Umfang- eine Rast 45. Fest mit der Auslösescheibe 44 ist der Handgriff
46 und der Zeiger 47 gekuppelt, der über der Skala. 48 angeordnet ist. Der kleine
Zeiger 49 wird mit dem Übersetzungsverhältnis i : i o durch ein nicht angedeutetes
Zahnradgetriebe vori dem Zeiger 47 angetrieben. Der Zeiger 49 zeigt die einzelnen
Schaltschritte, der Zeiger 47 die Schaltschrittzehner an.
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Die Auslösescheibe 44 kann mittels des Handgriffes 46 im Sinne des
auf der Skala 48 angebrachten Pfeiles gegen das Steigrad 42 verdreht werden. Mit
der Auslösescheibe 44 arbeitet die Klinke 5 i des Spannwerks 5o mit dem Fallgewicht
52 zusammen. Mit der Klinke 5 1 ist die Klinke 53 kraftschlüssig gekuppelt.
Sie dient zum Verklinken des Fallgewichts 52 in der gezeichneten erhobenen Stellung.
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Das Fallen des Gewichts 52 kann auf zweierlei Weise bewirkt werden,
entweder durch Niederdrücken des Druckknopfes 54 von Hand oder durch Einschnappen
der Klinke 5 i in die. Rast 45 der Auslösescheibe 44 gegen deren Umfang die Klinke
51 durch die Feder 55 gedrückt wird. Sobald das Gewicht 52 herabfällt, trifft es
auf den Knopf 38 der Kupplungsleiste_37 und wirft den Betriebsschalter 3o in die
strichliert gezeichnete Ausschaltestellung. Das Heben des Fallgewichts erfolgt durch
Hochdrücken des Hebels 56, der mittels des Lenkers 57 das Fallgewicht 52 nach oben
schiebt, bis es hinter der Klinke 53 einschnappt. Dabei wird zugleich der Betriebsschalter
in die Betriebsstellung gebracht, denn. die bei 58 auf dem Hebel 56 liegende Kupplungsstange
37 wird beim Hochdrücken des Hebels 56 mit nach oben geschoben.
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Der Relaisanker 23 greift mittels einer Gabel das Gesperre 27 der
Stoppuhr 28 an. In der Stellung 23 des Ankers läuft die Uhr, in der Stellung 23a
ist das Laufwerk gesperrt.
Die Meßeinrichtung arbeitet auf folgende
Weise: Vor der Inbetriebsetzung ist der Schalter 3o, der Anker 23 und das Fallgewicht
52 in der strichliert angedeuteten Stellung. Nun wird, bevor der Arm 2 den Kontakt'3
erreicht, der Hebel 56 nach oben gedrückt, der Betriebsschalter 3o in die
Einschaltestellung (ausgezogene Linien) und das Fallgewicht 52 in die erhobene Stellung
gebracht. Im übrigen hat sich dabei an der Meßeinrichtung nichts geändert. Es ist
die Einrichtung nur für die Inbetriebsetzung vorbereitet worden.
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Wenn nun der Arm 2 den Kontakt 3 öffnet, wird der Anker des Stopprelais
2o aus der Stellung 23a in die Stellung 23 gebracht. Die Stoppuhr 28 beginnt zu
laufen. Gleichzeitig führt der Anker 13 des Zählrelais seinen ersten Hub aus. Die
Zeiger 47, 49 rücken um einen Schritt weiter. Bei jedem folgenden Umlauf des Zählerankers
führt nur das Zählrelais i o j eweils einen Hub aus, an dem Relais 20 ändert sich
nichts.
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Nach der gewünschten Anzahl von Umdrehungen wird, bevor der Arm 2
wieder den Kontakt erreicht hat, der Knopf 54 niedergedrückt und die Klinke 53 angehoben.
Das Gewicht 52 fällt herab und bringt den Schalter 30 in die Ausschaltestellung.
Im übrigen ändert sich an der lNIeßeinrichtung zunächst nichts. Die Einrichtung
wird dadurch nur für die Außerbetriebsetzung vorbereitet.
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Beim nächsten Öffnen des Kontakts 3 wird der Anker des Stopprelais
2o, wie vorher angegeben, in die Stellung 23a zurückgebracht und die Uhr 28 gesperrt.
Das Zählrelais io wird durch die letzte Kontaktöffnung nicht mehr beeinflußt.
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Die Stoppuhr 28 gibt die Meßzeit an, das Zählwerk 4o die Zahl der
innerhalb der Meßzeit erfolgten Kontaktöffnungen, vermindert um eins, da die letzte
Öffnung nicht mitgezählt wurde. Es gibt somit genau die Anzahl der vollen Ankerumdrehungen
an.
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Statt des Abschaltens der Meßeinrichtung von Hand durch den Druckknopf
54 kann auch eine selbsttätige Abschaltung nach einer bestimmten Anzahl von Ankerumdrehungen
bewirkt werden. Es braucht dabei nur der Zeiger 47 mittels desHandgriffes auf dieentsprechende
Zahl der Skala 48 eingestellt zu werden. Nach dieser Zahl von Ankerumdrehungen,
fällt dann die Klinke 5 i in die Rast 45 der Auslösescheibe 44, entklinkt das Fallgewicht
52 und bereitet dadurch in derselben Weise wie vorher die Stillsetzung der Meßeinrichtung
vor.
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Die Rast 45 kann nur derart gegen das Steigrad 41 eingestellt werden,
daß die Klinke 51 erst nach Rückgang des Ankers 13 in die gezeichnete Ausgangsstellung,
also nachdem der Arm 2 den Kontakt 3 verlassen hat, in die Rast einschnappt. Diese
Einstellung wird durch die als Schlupfkupplung dienenden Teile 42, 43 jeweils gesichert.
Das fallende Gewicht 52 bereitet bei dieser Einstellung der Auslösevorrichtung nur
die Außerbetriebsetzung vor. Sie wird erst in dem Augenblick vollendet, wo der Arm
2 den Kontakt 3 trifft.
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Um die Einrichtung auch auf andere Kontaktwerke umschalten zu können,
ist das Kontaktwerk,3 über den Schalter 6o mit der Meßeinrichtung verbunden. Er
besteht aus den Schaltarmen 61, 62, die durch die Stange 63 miteinander gekuppelt
sind, und aus den feststehenden Kontakten 64 bis 67. Das Kontaktwerk 3 ist an die
feststehenden Kontakte 65, 67 angeschlossen. Ein zweites Kontaktwerk 3a ist mit
den Kontakten 64, 66 verbunden. Das Kontaktwerk 3a kann beispielsweise von einem
Normalzähler oder einem Eichzähler betätigt werden. Im Ausführungsbeispiel wird
es von dem Pendel 6 einer Normaluhr gesteuert. Diese Einrichtung ermöglicht ein
bequemes Eichen der Stoppuhr 28.
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Sobald der Schalter 6o auf die Kontakte 64, 66 umgestellt ist, werden
auf dem Zählwerk 40 statt der Ankerumdrehungen die Pendelschwingungen der Normaluhr,
also Sekunden, registriert. Die Stoppuhr 28 wird bei der ersten Pendelschwingung
ein-, bei der letzten ausgeschaltet. Zeigt die Stoppuhr richtig, so müssen nach
dem Stillsetzen der Meßeinrichtung die Angaben des Zählwerks 40 mit denen der Stoppuhr
28 übereinstimmen.
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In der Abb.2 ist eine Einrichtung dargestellt, die für den Antrieb
mit Gleich- und Wechselstrom geeignet ist. Hier ist das Zähl-und das Stopprelais
in ein gemeinsames Relais 70 zusammengefaßt. Entsprechende Teile sind mit
den gleichen Bezugszeichen versehen wie in Abb. i. Für das Zählwerk 40 und den Betriebsschalter
30 ist eine einfachere Darstellungsweise gewählt. Die Auslösescheibe 44 der
Abb. i ist durch einen Arm ersetzt. Die Wechselstromquelle wird bei 7 und 8 angeschlossen.
Der Kontakt 3 ist den Elektromagneten 7 i, 72 parallel geschaltet. Durch den Betriebsschalter
3o kann abwechselnd der eine oder der andere Magnet kurzgeschlossen und unwirksam
gemacht werden. Ist der Kontakt bei 30a geschlossen, so ist der Magnet 7 i unwirksam,
ist der Kontakt bei 3 ob geschlossen, der Magnet 72. Der Kontaktschluß 3oa entspricht
der Betriebsstellung der Meßeinrichtung. Hier ist nur der Magnet 72 wirksam. Er
erhält bei jeder Ankerumdrehung einen Stromstoß und zieht den Anker 73 entgegen
der Zugkraft der Feder 74 an. Der Ankerhub ist durch die Anschläge 7 5,
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begrenzt. Nach dem Verschwinden des Stromstoßes wird der Anker 73 durch die Feder
74 jeweils zum Anschlag 75 zurückgezogen.
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Dieser Anschlag ist nachgiebig. Er wird durch. die Feder 77 gehalten.
Die Spannung dieser Feder ist derart eingestellt, daß sie entgegen der Zugkraft
der Feder 74 den Anschlag 75 in der gezeichneten Stellung festhält, daß sie aber
der vereinigten Wirkung der Federkraft 74 und der Zugkraft des Magneten 71 nachgibt.
Der Magnet 71 ist eingeschaltet, wenn bei der Außerbetriebsetzung der Kontakt 3ob
geschlossen wird.
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Der Relaisanker 73 greift mit einem gewissen Leergang die Gabel27
zur Betätigung des Stoppuhrgesperres an. In der Stellung 27 der Gabel kann das Uhrwerk
ablaufen, in der Stellung 27a ist es gesperrt.
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Die Einrichtung arbeitet folgendermaßen: Vor der Inbetriebsetzung
wird die Auslösevorrichtung 44 auf eine bestimmte Anzahl von Ankerumdrehungen eingestellt,
beispielsweise nm den Winkel a aus der Auslösestellüng 44a herausgesehwenkt.
Die Gabel der Stoppuhr befindet sich in der Stellung 72a, der Schalter 3o
liegt an dem Kontakt 30b an. Bei jeder Ankerumdrehung wird der Magnet 71 erregt,
er zieht den Anker 73 unter gleichzeitiger Zusammendrückung der Feder 77 nach links.
Der Anker kann nur einen sehr kleinen Hub ausführen, eine Fortschaltung des Zählwerks
40 findet nicht statt.
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Bei der Inbetriebsetzung wird der Sehalter 3o auf den Kontakt 30a
umgelegt. Nunmehr ist der Magnet 72 eingeschaltet. Beim ersten Stromstoß zieht er.den
Anker 73 nach rechts und bringt die Gabel der Stoppuhr aus der Sperrstellung
27- in die Offenstellung 27. Nach Verschwinden des Stromstoßes schwingt der
Anker in die Ausgangsstellung zurück. Durch die Ankerschwingung wird das Zählwerk
40 um einen Schritt weitergeschaltet. Bei den folgenden Stromstößen schwingt der
Anker zwischen den Anschlägen 75, 76 hin und her. Die Gabe12 wird infolge des Leergangs
dabei nicht weiter beeinflußt. Sobald die Auslösevorrichtung 44 nach Beendigung
der Messung den Schalter 30 gegen den Kontakt 3 ob drückt, wird der Magnet
72 aus-, der Magnet 71 eingeschaltet. Beim nächstfolgenden Stromstoß wird der Anker
7 3 nach links geschwenkt und die Stoppuhrgabel aus der Stellung 27 in die Sperrstellung
27a zurückgebracht. Das Zählwerk 4o registriert, wie in Abb. i, diesen letzten Stromstoß
nicht mit. Auch in der Ausführung nach Abb.2 wird die In- und Außerbetriebsetzung
durch den Betriebsschalter 30 nur vorbereitet und erst durch den auf die
Betätigung des Schalters folgenden Stromstoß vollendet.