Induktionszähler mit auf einem Doppelstein-Unterlager stehender Ankerwelle und zu dieser asymmetrischer Triebmagnetanordnung
Es ist bekannt, dass die Triebsysteme eines elektrischen Induktionszählers, also z. B. ein Spannungstriebmagnet und ein Stromtriebmagnet, auf die Ankerscheibe des Zählers bzw. die Ankerwelle nicht nur tangentiale Kräfte ausüben, sondern auch eine magnetische Kraft, die senkrecht auf die Ankerwelle gerichtet ist. Diese magnetische Schubkraft ist unter der Bezeichnung Thomsonkraft bekannt. Wenn bei einem Zähler die Triebsysteme symmetrisch zur Ankerwelle verteilt angeordnet sind, so heben sich die Thomsonkräfte der Triebsysteme gegenseitig auf. Wenn aber die Triebsysteme, wie es meistens der Fall ist, asymmetrisch zur Ankerwelle verteilt angeordnet sind, so bleibt eine resultierende, unausgeglichene Thomsonkraft übrig, die auf die Ankerwelle einwirkt.
In neuerer Zeit wird bei Induktionszählern das untere Ende der senkrechten Ankerwelle auf einem Doppelsteinlager gelagert. Ein Doppelsteinlager besteht aus zwei schalenförmigen Edelsteinen, zwischen denen sich eine kleine Lagerkugel aus Stahl befindet.
Der eine Edelstein ist an der Ankerwelle befestigt und der andere Edelstein ist an einem Tragteil des Zählers befestigt. Solche Doppelsteinlager haben den Vorteil, dass ihre Reibung ausserordentlich gering ist.
Wenn aber bei einem Induktionszähler, der mit einem Doppelsteinlager versehen ist, eine unausgeglichene Thomsonkraft wirksam ist, so schiebt die Thomsonkraft die Ankerwelle um so leichter zur Seite, so dass sich dadurch der obere, an der Ankerwelle befestigte Edelstein nicht mehr senkrecht über dem unteren Edelstein befindet, und so, dass sich hierdurch auch die Lagerkugel zwischen den beiden Edelsteinen verschiebt und an den beiden Edelsteinen auf einer anderen Berührungsbahn bewegt.
Die Erfindung lehrt, wie ein solcher Fehler in besonders einfacher Weise vermieden werden kann.
Die Erfindung bezieht sich also auf einen Induktionszähler mit auf einem Doppelstein-Unterlager stehender Ankerwelle und mit einer solchen, zu der Ankerwelle asymmetrischen Anordnung des Spannungstriebmagneten und des Stromtriebmagneten, dass diese Triebmagnete auf die Ankerachse eine nicht ausgeglichene magnetische Schubkraft ausüben. Ein Ausgleich der magnetischen Schubkraft ist besonders bei Doppelstein-Unterlagern sehr bedeutsam, die wegen ihrer geringen und auf die Dauer konstanten Reibung in steigendem Masse auch bei Einphasen Wechselstromzählern verwendet werden, da sie eine wartungsfreie, langjährige Lebensdauer des Zählers, insbesondere von Langzeitzählern, gewährleisten, dem Schiefhangeinfluss aber in weit höherem Masse unterliegen als Einstein-Unterlager.
Der grössere Schiefhangeinfluss eines Doppelsteinlagers gegenüber einem Einsteinlager beruht auf der grösseren Freizügigkeit der Lagerkugel und somit auf der stärkeren Auslenkung der Kugel unter den auf sie einwirkenden Querkräften, so dass auch die reversiblen Reibungsänderungen entsprechend grösser sind. Dabei wird der Läufer und damit die Kugel vom Trieb eis en abgestossen und der Bereich kleiner Reibungsfehler von der Senkrechtlage wegverlegt. Bei Wechselstromzählern mit Doppelstein-Unterlager sind diese Reibungs änderungen schon bei kleinen Neigungen des Zählers gegenüber der Senkrechtaufhängung relativ gross.
Die Erfindung lehrt eine besonders einfache und wirksame Möglichkeit, bei einem Induktionszähler mit auf einem Doppelstein-Unterlager stehenden Ankerwelle und mit zu dieser asymmetrischer Triebmagnetanordnung eine Gegenkraft für den Ausgleich der unerwünschten Schubkraft hervorzurufen. Die Erfindung bezieht sich also auf einen Induktionszähler mit auf einem Doppelstein-Unterlager stehen der Ankerwelle und mit einer solchen, zu der Ankerwelle asymmetrischen Anordnung des Spannungstriebmagneten und des Stromtriebmagneten, dass diese Triebmagnete auf die Ankerachse eine nicht ausgeglichene magnetische Schubkraft ausüben. Dieser Induktionszähler ist erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet, dass der Spannungstriebmagnet unterhalb und der Stromtriebmagnet oberhalb der Läuferscheibe angeordnet ist.
Wie im folgenden noch erläutert wird, kann dabei durch entsprechende Wahl der Höhenlage der Läuferscheibe bezüglich ihres Abstandes vom Oberlager der Bereich kleiner Reibungsänderungen in die Senkrechtlage des Zählers gelegt werden.
Bislang ist bei Induktionszählern der Spannungstriebmagnet durchweg oberhalb und der Stromtriebmagnet unterhalb der Läuferscheibe angeordnet. In früheren Zeiten ist zwar auch schon einmal ein Zähler bekanntgeworden, bei dem der Spannungstriebmagnet unterhalb und der Stromtriebmagnet oberhalb der Läuferscheibe angeordnet war, doch hat diese Anordnung später keine weitere Anwendung mehr gefunden; insbesondere aber handelte es sich in dem genannten Falle nicht um einen Zähler mit Doppelstein-Unterlager, sondern um einen Zähler mit Einstein-Unterlager.
Um so erklärlicher ist es, dass man die in einem einzelnen Sonderfall angewendete Anordnung des Spannungstriebmagneten unterhalb der Läuferscheibe ganz fallengelassen hat, denn selbst wenn man damals, was aber nicht der Fall ist, den Schiefhangeinfluss schon gekannt hätte, so ist es sehr unwahrscheinlich, dass man eine Abhängigkeit des Schiefhangeinflusses von der Anordnung des Span nungstriebmagneten unter- oder oberhalb der Läuferscheibe erkannt haben würde, da der Schiefhangeinfluss bei Einsteinlagern, im Vergleich zu Doppelsteinlagern, in weit geringerem und somit viel schwerer erkennbarem Masse wirksam ist.
Die Wirkung und die Vorteile der Massnahme nach der Erfindung werden an Hand der Zeichnung beispielsweise erläutert.
Die Fig. 1 zeigt zunächst an einem Schaubild den Einfluss des Schiefhanges auf die Fehlergrösse. In dem Schaubild ist der Fehler in Abhängigkeit vom Schiefhang des Zählers aufgetragen, wobei die Werte nach +ss hin einem Schiefhang des Zählers zum Triebmagnet hin entsprechen, also entgegen der störenden Schubkraft, so dass somit die Werte nach -p hin einem Schiefhang vom Triebmagnet weg entsprechen. Der Bereich kleiner Reibungsfehler ist mit einem Doppelpfeil eingetragen.
In der Fig. 2 ist schematisch ein Zähler dargestellt, bei dem in bekannter Weise der Spannungstriebmagnet 1 oberhalb und der Stromtriebmagnet 2 unterhalb der Läuferscheibe 3 angeordnet ist. Die Achse 4 der Läuferscheibe ruht auf einem Doppelstein Unterlager 5. Die die Läuferscheibe ablenkende Schubkraft besteht in diesem Falle bei senkrechter Lage des Zählers aus zwei Komponenten, die in der Figur durch kleine Pfeile angedeutet sind: die eine Komponente ist radial zur Läuferscheibe gerichtet und rührt von der exzentrischen Lage des Spannungspoles auf der Läuferscheibe her, während die zweite Komponente axial gerichtet ist und von der Inhomogenität des Spannungsflusses im Triebluftspalt abhängt. Die radiale Komponente stösst den Läufer vom Triebeisen weg, die axiale Komponente drückt den Läufer vom Spannungspol weg.
Bezüglich der Auslenkung der Kugel verstärken sich die beiden Kraftkomponenten gegenseitig.
Wird dagegen der Spannungstriebmagnet 1 erfindungsgemäss, wie es in der Fig. 3 schematisch dargestellt ist, unterhalb der Läuferscheibe 3 angeordnet und der Stromtriebmagnet 2 oberhalb der Läuferscheibe, dann lenken die beiden Kraftkomponenten die Kugel nach entgegengesetzter Richtung aus, so dass die resultierende Auslenkung vermindert wird.
Da ferner die Auslenkung durch die radiale bzw. axiale Kraftkomponente vom Abstand der Läuferscheibe vom Oberlager bzw. von der Achslänge abhängig ist, kann sie bei unterhalb der Läuferscheibe angeordnetem Spannungstriebmagneten durch entsprechende Wahl der Höhenlage der Läuferscheibe auf der Achse zum mindesten annähernd beseitigt werden. Hiermit kann der Bereich kleiner Reibungs änderungen in die Senkrechtlage des Zählers gelegt werden. wie es in der Fig. 4 dargestellt ist. Auch hier ist, wie in der Fig. 1 der Bereich kleiner Reibungsfehler mit einem Doppelpfeil eingetragen.
Neben dem Ausgleich der unerwünschten Schubkraft werden durch die Erfindung günstigerweise noch weitere Vorteile erzielt:
Ein Stromtriebmagnet erfordert stärkere Zuleitungen als ein Spannungstriebmagnet. Wenn ein Stromtriebmagnet erfindungsgemäss oberhalb der Läuferscheibe angeordnet ist, so ist seine Entfernung von den Anschlussklemmen des Zählers, die sich in der Regel unten am Zähler befinden, grösser als bei den bekannten Zählern. Dem hierdurch bedingten, etwas grösseren Kupferaufwand steht aber der bedeutsame Vorteil gegenüber, dass eine Zuleitung um so elastischer und schmiegsamer ist, je länger sie ist, und dass somit die Zuleitungen eines oberhalb der Läuferscheibe angeordneten Stromtriebmagneten bei der Montage bedeutend weniger an der Spule zerren können als die Zuleitungen eines unterhalb der Läuferscheibe angeordneten Stromtriebmagneten.
Ausserdem hat die Anordnung des Stromtriebmagneten oberhalb der Läuferscheibe den Vorteil, dass die in der Wicklung und in dem Eisen des Stromtriebmagneten sich bildende, sehr unterschiedliche und bei grösseren Stromstärken recht beträchtliche Wärme an einer hochgelegenen Stelle des Zählers entsteht und nach oben entweichen kann, ohne erst den ganzen Zähler durchströmen zu müssen.