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Einrichtung zur Verrechnung der verbrauchten Menge eines fließfähigen
Mediums nach einem Blocktarif Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Verrechnung
der verbrauchten Menge eines fließfähigen Mediums - wie z. B. von Gas, Flüssigkeit,
elektrischer Energie - nach einem Blocktarif, welcher die in einem bestimmten Zeitintervall
insgesamt verbrauchte Menge durch mindestens eine fest vorgegebene Mengengrenze
in zwei oder mehrere Teilmengen (Verbrauchsmengenblö cke) mit unterschiedlichen
Preisen je Einheit unterteilt.
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In seiner Grundform weist ein solcher Blocktarif eine oder mehrere
fest vorgegebene Grenzen für die in einem bestimmten Zeitraum, der Meßperiode, verbrauchte
Menge auf, bei deren Überschreitung die darüber hinaus verbrauchte Menge zu einem
anderen, im allgemeinen niedrigeren Preis je Mengeneinheit berechnet wird als die
unterhalb der betreffenden Grenze liegende Verbrauchsmenge. Der mögliche Verbrauch
innerhalb der Meßperiode wird, mit anderen Worten, in zwei oder mehr aufeinanderfolgende
Verbrauchsmengenblöcke aufgeteilt, innerhalb deren unterschiedliche Preise für die
Mengeneinheit gelten. Auf diese Weise wird im allgemeinen derjenige Verbraucher,
der während der Meßperiode eine größere Menge verbraucht hat, gegenüber dem Verbraucher
einer geringeren Menge preislich bevorzugt.
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Zur näheren Erläuterung sei nachstehend als Beispiel der Aufbau eines
Blocktarifs für elektrische Energie mit vier Blöcken und einer Meßperiode von 1
Monat angegeben. Nach diesem Tarif werden die in die einzelnen Blöcke fallenden
Teilmengen der während der Meßperiode insgesamt entnommenen elektrischen Energie
wie folgt verrechnet: Block I: die ersten 10 kWh zu 25 Pf/kWh, Block II: die nächsten
40 kWh zu 18 Pf/kWh, Block III: weitere 100 kWh zu 11 Pf/kWh, Block IV: alle weiteren
kWh zu 8 Pf/kWh.
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Wenn die Verrechnung der entnommenen Menge jeweils am Ende einer
Meßperiode auf Grund der Ablesung eines der Anlage des Abnehmers vorgeschalteten
Mengenzählers erfolgt, dessen Zählwerk, wie üblich, nur die insgesamt entnommene
Menge als solche, z. B. in Kilowattstunden oder in Kubikmetern, anzeigt, so macht
sich der Umstand lästig bemerkbar, daß der zu zahlende Preis der von dem Zählwerk
angezeigten Menge nicht mehr proportional ist, sondern auf Grund des Blocktarifs
in einzelnen Abschnitten errechnet werden muß. Für die mit der Ablesung beauftragten
Bediensteten des Versorgungsunternehmens wird diese Schwierigkeit meist dadurch
vermindert, daß man ihnen eine Tabelle in die Hand gibt, in der die Verbrauchsmengen
und die zugehörigen Preise direkt nebeneinandergestellt sind.
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Die Benutzung einer solchen Tabelle ist aber auch nur dann nicht allzu
umständlich, wenn die Abrechnung bei allen Abnehmern nach ein und demselben Blocktarif
erfolgt. Für den Abnehmer selbst macht es jedoch meist erhebliche Schwierigkeiten,
wenn er auf Grund des jeweiligen Zählerstandes feststellen will, wieviel er dem
Versorgungsunternehmen im Augenblick schuldet.
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Diese Schwierigkeiten werden nun durch die Erfindung beseitigt.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, wonach zwischen dem
Meßwerk des Verbrauchsmessers und einem Zählwerk - wie bei Tarifgeräten bekannt
- zwei oder mehrere, jeweils nach Überschreitung einer Blockgrenze durch das Meßwerk
gesteuerte und das Übersetzungsverhältnis zum Zählwerk entsprechend der für die
betreffende Blockgrenze festgesetzten Tarifänderung ändernde Umschaltorgane sowie
Differentialgetriebe und Kupplungen anzuordnen sind, wird nun erfindungsgemäß dadurch
gelöst, daß die Gesamtübersetzung zwischen dem Meßwerk und dem Zählwerk so unterteilt
ist, daß die über Differentialgetriebe und über je einem der vorgesehenen Verbrauchsmengenblöcke
zugeordneten Zahnräder auf das Zählwerk übertragenen Drehbewegungen proportional
der Drehbewegung des Meßwerkes und damit dem Gesamtpreis der verbrauchten Menge
sind, und daß ein Zahnrad über
ein Getriebe mit einem dem niedrigsten
Tarif proportionalen Übersetzungsverhältnis dauernd mit dem Meßwerk verbunden ist,
während die weiteren Zahnräder je über ein Getriebe und eine durch das Meßwerk betätigbare
Kupplung der Reihe nach mit dem Meßwerk verbunden werden können und das Übersetzungsverhältnis
dieser Getriebe der Differenz zwischen den Mengeneinheitspreisen des zugeordneten
Verbrauchsmengenblockes und des in der Blockreihe nachfolgenden entspricht.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt
und nachstehend beschrieben.
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Es ist dabei angenommen, daß es sich um die Verrechnung von elektrischer
Energie nach einem 4-Block-Tarif mit von Block zu Block abnehmenden Preis je Kilowattstunde
handelt. Es zeigt F i g. 1 eine schematische Darstellung einer Verrechnungseinrichtung
gemäß der Erfindung und F i g. 2 eine Seitenansicht einer in der F i g. 1 gezeigten
Sperrhebeleinrichtung.
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In der F i g. 1 ist mit 1 die Triebwerkscheibe eines sonst nicht
weiter dargestellten Meßsystems für elektrische Arbeit bezeichnet. Diese Triebwerkscheibe
1 treibt über eine Schnecke 2 und ein Schneckenrad 3 eine Welle 4 und weiterhin
über ein Zahnräderpaar 5, 6 eine Welle 7 an, deren Drehzahl somit der von dem Meßwerk
gemessenen, verbrauchten elektrischen Energie proportional ist. Auf der Welle 7
sitzt ein Zahnrad 8 fest, das die Drehbewegung der Welle 7 über miteinander verbundene
Zahnräder 9, 10 und die ebenfalls miteinander verbundenen Zahnräder 11, 12 auf ein
Zahnrad 13 überträgt. Die Zahnräder 9, 10 sind auf einer Achse 14, die Zahnräder
11, 12 auf einer Achse 15 drehbeweglich gelagert.
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Das Zahnrad 13 ist mit dem rechten Sonnenrad eines Differentialgetriebes
16 fest verbunden. Ebenso ist mit dem Linien Sonnenrad des Differentialgetriebes
16 ein Zahnrad 17 verbunden. Auf der zugehörigen Planetenradwelle 18 sitzt das rechte
Sonnenrad 19 eines weiteren Differentialgetriebes 20, dessen linkes Sonnenrad 21
auf der Planetenradwelle 22 eines dritten Differentialgetriebes 23 sitzt. Die Sonnenräder
des Differentialgetriebes 23 sind mit den Zahnrädern 24 bzw. 25 fest verbunden.
Da die Drehzahl der Planetenradwelle eines Differentialgetriebes gleich der halben
Summe der Drehzahlen seiner Sonnenräder 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.
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Der Zahnkranz 26 des mittleren Differentialgetriebes 20 befindet
sich nun mit einem Zahnrad 28 auf der Antriebswelle eines Trommelzählwerkes 29 im
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.
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Da letzteres, wie oben beschrieben, mit der Triebwerkscheibe 1 ständig
umläuft, ändert sich in diesem Fall die Anzeige des Zählwerks 29 proportional mit
der von dem Meßwerk gemessenen elektrischen Arbeit.
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Die Gesamtübersetzung zwischen der Triebwerkscheibe 1 und der Antriebswelle
des Zählwerks 29 auf dem über das Zahnrad 13 führenden Übertragungsweg möge dabei
so gewählt sein, daß die An-
zeige des Zählwerks gleich der mit dem Kilowattstundenpreis
für den Block IV multiplizierten Kilowattstundenzahl ist, die das Mengenmeßwerk,
dargestellt durch eine entsprechende Anzahl von Umdrehungen der Triebwerkscheibe
1, gemessen hat.
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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 8 Rappen 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.
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Liegt die seit Beginn der Meßperiode insgesamt entnommene elektrische
Arbeit jedoch noch unterhalb des Blocks 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 Zählerwefle 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 III und Block
IV entspricht. Diese Differenz beträgt in dem Zahlenbeispiel 11 - 8=3 Rp/kW, wenn
sich der Gesamtverbrauch statt in Block IV erst in Block III befindet, es muß also
zusätzlich zu der über das Zahnrad 13 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 3 Rappen multiplizierten Zunahme
der verbrauchten Arbeit entspricht.
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Diese zusätzliche Drehbewegung wird dem Zählwerk 29 über das Zahnrad
17 erteilt, dessen Drehbewegung in dem Differentialgetriebe 16 zu der Drehbewegung
des Zahnrades 13 addiert wird. Das Zahnrad 17 wird über Zwischenzahnräder 30, die
drehbeweglich 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.
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Solange der Verbrauch in dem Verbrauchsmengenblock III liegt, läuft
das Zahnrad 31, über die Rutschkupplung 32 von der Welle 7 mitgenommen, genauso
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 Blöcke III und IV zu dem Kilowattstundenpreis des Blocks IV.
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Sobald die verbrauchte Energie die Grenze zwischen den Blöcken m
und IV überschreitet, muß das dem Block III zugeordnete Zahnrad 17 stillgesetzt
werden. Das geschieht dadurch, daß ein in der Fig.2 dargestellter Sperrhebel 33
freigegeben wird, so daß er mit seiner Sperrnase 34 in das Zahnrad
31
einfällt und dieses Zahnrad sowie die ihm nachgeschalteten Zahnräder blockiert.
Infolge der Rutschkupplung 32 kann sich aber die Welle 7 trotzdem weiterdrehen.
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Gesteuert wird das Einfallen des Sperrhebels 33, wie aus der F i
g. 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 Blocks III überschreitet. Die Nockenscheibe 35 sitzt fest auf
einer Nockenwelle 36, die über die Zahnräder 37 bis 40 von der Welle 4 angetrieben
wird, die ihrerseits über das Schneckenradgetriebe 2, 3 mit der Triebwerkscheibe
1 gekuppelt ist.
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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 II 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 Ubersetzungsverhältuisse der einmal zwischen den Zahnrädern 42 und 24 und zum
anderen 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 blockiert 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 Blocks
zu dem Kilowattstundenpreis des Blocks IV, der ja für den Block III den nächstfolgenden
Block darstellt.
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Ebenso wie für das dem Block III zugeordnete Zahnrad 31 ist auch
für die den Blöcken I und II 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 II bzw. zwischen Block II und III
übersteigt.
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Jeweils zu Beginn der Meßperiode wird die Nokkenwelle 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 7 teilnehmen 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 Drehbewegung aller vier Räder 24, 25, 17, 13 sind der Drehbewegung
der Triebwerkscheibe 1 und somit dem gemessenen Verbrauch proportional, aber mit
unterschiedlichen Proportionalitätsfaktoren. Während der Proportionalitätsfaktor
für Rad 13 dem Mengeneinheitspreis des
Blocks IV entspricht, entspricht der für Rad
d7 dem Unterschied des Einheitspreises von Block II gegenüber dem von Block IV.
Der Proportionalitätsfaktor für Rad 25 entspricht der Einheitspreisdifferenz zwischen
Block II und III und der für Rad 24 der Einheitspreisdifferenz zwischen Block I
und II.
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Addiert man diese drei Einheitspreisdifferenzen zu dem Einheitspreis
von Block IV, so ergibt sich der Einheitspreis für Block I. Die Anzeige des Zählwerkes
29 ändert sich also proportional der mit dem Einheitspreis für Block I multiplizierten
Verbrauchsmenge.
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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 Blocks I von dem des Block II unterscheidet,
kommt also auf die Zählwerkanzeige nicht mehr zur Wirkung, und das Zählwerk 29 verrechnet
von da an den weiteren Verbrauch zum Einheitspreis des Blocks II, bis bei Überschreitung
von Block II auch das Rad 25 stillgesetzt wird und der Zählwerksanzeige nunmehr
der Einheitspreis von Block III zugrunde gelegt wird.
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Bei Sperrung auch des Rades 17 erfolgt schließlich die weitere Verbrauchsberechnung
nach dem Einheitspreis von Block IV.
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Wenn die Meßperiode abgelaufen ist, schließt ein nicht dargestelltes
Zeitmeßwerk, z. B. ein Synchronmotor, mittels eines Nockens 47 vorübergehend den
Kontakt48, 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 Nokkenwelle 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.
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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 aufeinanderfolgenden
Meßperioden abwechselnd eingeschaltet werden, wobei die Stellung, die das eingeschaltete
Zählwerk am Ende einer Meßperiode erreicht hat, bis zum Ende der darauffolgenden
Meßperiode, wo dieses Zählwerk erneut eingeschaltet wird, erhalten bleibt.
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Die Einrichtung kann gegenüber 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 Mengenmeßwerks
zu vermeiden, durch Ausrückkupplungen ersetzen, welche den von der Welle 7 zu dem
entsprechenden Rad der Gruppe 24, 25, 17 führenden Verbindungsweg beim Überschreiten
der zugeordneten Blockgruppe auftrennen.
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Auch von der dem Ausführungsbeispiel zugrundeliegenden Rechenmethode,
den Einheitspreis eines Blocks durch Addition von Einheitspreisdifferenzen 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.