Synchronmotorangetriebenes Zeitrelais
Die vorliegende Erfindung betrifft ein synchronmotorangetriebenes Zeitrelais, das ein an den Synchronmotor angeschlossenes Zahnradgetriebe, ein mit einer Zeiteinstellungsanordnung zusammenwirkendes Planetengetriebe und zwischen den beiden Getrieben eine vom Relaisanker betätigte Kupplung zum Zusammenkuppeln der Getriebe und eine Anordnung zum Umstellen eines Skalabereichs umfasst. Das Kennzeichen der Erfindung ist, dass die genannte Umstellanordnung für den Skalabereich ein auf einer Achse von der Kupplung nicht drehbares, aber längs der Achse verschiebbar gelagertes Zahnrad umfasst, das längs der Achse bis zum Eingriff mit einem Zahnrad im Zahnradgetriebe mit Hilfe einer Transportschraube verschoben wird, die auf einer mit einem Umstellorgan versehenen Umstellachse angeordnet ist.
Es ist bekannt, ein elektrisches Zeitschaltwerk in Form eines Schalttafeleinbaugerätes zu verwenden. Es kann auf den jeweils gewünschten Zeitbereich und eine stufenlos einstellbare Laufzeit eingestellt werden. Zu diesem Zweck ist ein Drehknopf vorgesehen, der die Einschaltung verschiedener Zeitbereiche gestattet. Über diesen Drehknopf werden mit Hilfe eines Multiplikatorgetriebes die Skalenwerte jeweils mit 1, 10 oder 100 multipliziert. Die Wahl des Übersetzungsverhältnisses erfolgt durch Drehen des Knopfes. Man erreicht dadurch neben einem ausserordentlich grossen Zeitbereich (1:100) eine feine Teilung.
In der beigefügten Zeichnung zeigt Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer beispielsweisen Ausführungsform eines Relais nach der Erfindung, bei dem gewisse Teile nicht dargestellt sind. Fig. 2 veranschaulicht die Anordnung zum Betätigen der Kupplung. Fig. 3 zeigt die Anordnung zum Einstellen verschiedener Skalabereiche und Fig. 4 die Auslöseanordnung.
Auf der Achse eines Synchronmotors 1 ist ein Zahnrad 2 befestigt, das ein Zahnradgetriebe 3 antreibt, mit einer zweckmässigen Anzahl von Treibrädern, die freilaufend auf zwei parallelen Achsen 4 und 5 angeordnet sind. Jedes Treibrad besteht aus einem kleinen und einem grossen Zahnrad, wobei ein grosses Zahnrad auf einer der Achsen mit einem kleineren Zahnrad auf der anderen Achse zusammenwirkt.
Die Zeiteinstellung und Auslösung des Relais erfolgt mit Hilfe eines Planetengetriebes 6. Das Getriebe umfasst ein erstes Kronrad 7, ein zweites Kronrad 8 und ein Planetenrad 9. Das Kronrad 7 ist mittels einer Achse mit einem Einstellrad 12 mit einem Anzeiger verbunden, der mit einer von 0 und 2 bis 6 gradierten Skala zusammenwirkt. Das Planetenrad 9 ist auf einer freilaufenden Zwischenscheibe 10 angeordnet, die einen radial verlaufenden Achszapfen 15 und einen Auslösezapfen 16 trägt, dessen Funktion später erklärt wird. Das andere Kronrad 8 ist freilaufend auf einer Achse angeordnet, zweckmässig der Achse 4 im Zahnradgetriebe 3. Das Kronrad ist mit einem Zahnrad 17 fest verbunden. Das Kronrad 8 und das Zahnrad 17 sind in einem gewissen Abstand voneinander angeordnet, und in dem dabei entstehenden Zwischenraum ist eine Rückzugfeder 11 angebracht.
Das eine Ende der Feder 11 ist am Kronrad befestigt und das andere an einer Stütze im Relais, z. B.
um die Achse 5 im Zahnradgetriebe herum. Die Feder ist bestrebt, das Kronrad 8 und das Zahnrad 17 im Uhrzeigersinne zu drehen, bis ein Anschlag auf dem Kronrad 8 gegen einen festen Anschlag im Relais stösst. Zum Zusammenkuppeln des Zahnradgetriebes 3 und des Planetengetriebes 6 benützt man eine Kupplung mit zwei Kupplungshälften 18 und 19 und ein Zahnrad 20, welche Teile in Fig. 2 gezeigt sind. Die Kupplungshälfte 18 ist auf einer Achse 13 befestigt. Die Kupplungshälfte 19 und das Zahnrad 20 sind fest miteinander verbunden und freilaufend auf der Achse 21 angeordnet. Das Zahnrad 20 liegt in ständigem Eingriff mit dem Zahnrad 17 im Planetengetriebe. Die Kupplungshälfte 19 hat ausser halb des Zahnrades 20 eine kreisförmige Nute 21, in welche eine federnde Zunge 22 eingreift.
Die Zunge ist im Rahmenwerk des Relais befestigt und wird mittels einer Feder 23 gegen einen Bügel 24 gedrückt, der mit seinem Ende 25 gegen einen Teil 26 im Relaisrahmen anliegt. Das andere Ende 27 des Bügels 24 wird von der Feder 23 gegen die Oberseite des Relais ankers 28 gepresst gehalten. Der Relais anker ist in Fig. 2 im Schnitt in der Ruhestellung des Relais gezeigt.
Die Achse 13 ist mit einer sich längs erstreckenden Nute 29 versehen, und ein Zahnrad 30 mit einem in die Nute 29 hineinragenden Zapfen 31 ist längs der Achse verschiebbar angeordnet. Die Achse ist in zwei Ohren 32 auf einem Bügel 33 gelagert, der wiederum schwenkbar um eine im Rahmenwerk des Relais gelagerte Umstellachse 34 gelagert ist. Mit einer im Rahmenwerk des Relais befestigten Feder 35 wird der Bügel 33 gegen den Uhrzeigersinn so gepresst, dass das Zahnrad 30 in Eingriff mit einem Zahnrad im Zahnradgetriebe 3 ist. In der Nähe einer der Lagerungsstellen der Umstellachse 34 ist die Achse mit einer Nut 36 versehen, in welcher das eine Ende 38 eines im Rahmenwerk gelagerten im Winkel gebogenen Hakens 37 liegt. Das andere Ende 39 des Hakens liegt an einem Ohr 40 des Bügels 33 an.
Wie aus Fig. 1 hervorgeht, ist eine Transportschraube 41 auf dem Teil der Umstellachse 34 angeordnet, der gerade vor dem Zahnradgetriebe 3 liegt. Die Transportschraube ist so angeordnet, dass das Zahnrad 30 auf der Achse 13 in das schraubenförmige Gewinde 42 hineinragt und von diesem bei der Drehung der Achse 34 mitgenommen wird. Die Steigung des Gewindes ist so gewählt, dass das Zahnrad 30 von einem Zahnrad im Zahnradgetriebe zu einem anliegenden Zahnrad verschoben wird, wenn die Umstellachse 34 eine Drehung macht. Die Umstellachse wird von der Stirnseite des Relais aus betätigt mit Hilfe eines Umstellorgans 43, das aus einem Kopf mit einer Einkerbung 44 besteht, so dass die Umstellung unter Verwendung eines Schraubenmeissels ausgeführt werden kann.
Das Umstellgerät wirkt mit einer Indexscheibe 45 mit dem Index x 1 s, x 10 s, x 1 min., x10 min., xlh, x 10 h zusammen.
Die Indexscheibe hat gleich viele Indexe wie die Anzahl Zahnräder auf der Achse 5 im Zahnradgetriebe 3. Der Index, der dem zur Zeit eingestellten Zeitraum entspricht, ist durch ein Fenster in der Stirnplatte des Relais sichtbar.
In Fig. 4 ist die Relaisspule mit 46 bezeichnet. Sie ist in irgendeiner an sich bekannten Weise, z. B. mit im Winkel gebogenen Platten 47 und 48, im Rahmenwerk des Relais befestigt. Der Anker 28 ist in der Platte 48 gelagert und wird von der Spule mittels einer Feder 49 entfernt gehalten. Eine Auslöseachse 50, auch in Fig. 1 gezeigt, trägt einen Auslösehaken 51, der mit dem Auslösezapfen 16 auf der Zwischenscheibe 10 zusammenwirkt, und einen Sperrhaken 52 mit einer Sperrfläche 53. Die Auslöseachse 50 ist ausserdem mit einem weiteren Haken 54 versehen, der mit der federnden Zunge 22 zusammenwirkt, wenn der Motor 1 weiterrotiert, nachdem das Relais ausgelöst worden ist, so dass die Zwischenscheibe sich gegen den Uhrzeigersinn weiterdreht und die Auslöseachse 50 beeinflusst. Der Haken 54 und die federnde Zunge 22 bewirken, dass die Kupplung 18, 19 sich öffnet.
Um anzuzeigen, wieviel Zeit von einem Auslösevorgang übrig ist, ist die Zwischenscheibe 10 mit einem Anzeiger 55 versehen, der mit einer Skala 56 zusammenwirkt. Diese Skala ist in derselben Weise eingeteilt wie die Skala 14, hat aber einen nur halb so grossen Winkelumfang, weil der Zeiger 55 sich mit der Hälfte der Geschwindigkeit bewegt, mit der das Rad 12 beim Einstellen der Zeit gedreht wird. Wenn der Synchronmotor das Planetengetriebe anzutreiben beginnt, bewegt sich gleichzeitig der Zeiger 55 vom eingestellten Wert auf Null zu und zeigt also kontinuierlich die Zeit an, die übrig ist, bis das Relais ausgelöst wird.
Die Wirkungsweise des Relais ist die folgende:
Die gewünschte Auslösezeit wird mittels des Einstellrades 12 und Umstellgerätes 43 eingestellt. Wenn die gewünschte Zeit 30 Minuten ist, wird das Rad 12 so gedreht, dass der Zeiger auf die Ziffer 3 zeigt, und das Umstellgerät 43 wird gedreht, bis im Fenster auf der Stirnplatte des Relais 10 min abgelesen werden kann.
Das Zahnrad 30 ist dann so weit bewegt worden, dass es in Eingriff mit dem dritten Zahnrad ist, vom Zahnrad auf der Achse 4 im Zahnradgetriebe 3 aus vorwärts gerechnet, wie in Fig. 1 angegeben. Beim Drehen des Rades 12 wird die Zwischenscheibe 10 mit dem Planetenrad 9 in derselben Richtung gedreht, aber mit der halben Drehgeschwindigkeit des Kronrades 7.
Sowohl die Relais spule als auch der Synchronmotor sind so an den Kontaktsatz angeschlossen, dass beide mit Strom gespeist werden, wenn das Relais eingeschaltet wird. Bei der Bewegung des Ankers gegen die Sperrfläche 53 wird der Bügel 24 freigemacht, (Fig. 2), so dass er im Uhrzeigersinn um das Ende 25 und die Zunge 22 mit ihrem unteren Ende nach rechts schwingt, wobei die beiden Kupplungshälften 18 und 19 miteinander in Eingriff kommen.
Dadurch ist der Synchronmotor eingeschaltet; er treibt das Planetengetriebe so, dass die Zwischenscheibe 10 mit dem Auslösezapfen sich gegen den Uhrzeigersinn in Fig. 1 bewegt. Wenn die eingestellte Zeit sich ihrem Ende nähert, ist der Auslösezapfen in Kontakt mit dem Auslösehaken 51 auf der Auslöseachse, und diese beginnt sich im Uhrzeigersinne in Fig. 1 zu drehen. Wenn die Auslöseachse sich etwas gedreht hat, gleitet der Anker von der Sperrfläche 53 ab und fällt in seine Endlage hinab. Dann wird der Kontaktsatz erneut beeinflusst, so dass der Strom zum Synchronmotor unterbrochen wird, und die übrige Kontaktgabe findet statt.
Da der Anker immer noch angesprochen ist, ist die Kupplung zwischen dem Zahnradgetriebe und dem Planetengetriebe geschlossen. Um zu verhindern, dass die Zwischenscheibe im Planetengetriebe zu weit getrieben wird, wenn der Strom zum Synchronmotor aus irgendeinem Grund nicht unterbrochen werden sollte, wenn der Relais anker in die Endlage geht, beeinflusst der zusätzliche Haken 54 auf dem Auslösearm die federnde Zunge 22 so (Fig. 2), dass die Kupplung geöffnet wird.
Sobald die Kupplung dadurch offen ist, dass der Anker zurückgegangen ist, weil der Strom zur Spule unterbrochen wird, geht das Planetengetriebe schnell in die Ausgangslage zurück und das Relais ist bereit für eine neue Funktion.
Die lange Zeit, bis zu 60 Stunden, die das Relais eingeschaltet sein kann, ehe seine Funktion stattfindet, macht es notwendig, zwischen dem Zahnradgetriebe und dem Planetengetriebe eine Kupplung einzusetzen und so einzurichten, dass sich die Kupplung öffnet, wenn das Relais funktioniert hat. Andernfalls wäre die Rückgangszeit unzulässig lang. Durch Aufteilen der Ansprechbewegung des Ankers in zwei Momente erhält man eine aus gezeichnete Möglichkeit, in einer einfachen Weise die Kupplung beim Start des Relais zu beeinflussen.
Der zusätzliche Haken auf der Auslöseachse ergibt auch eine sichere Notauslösung der Kupplung, die man nicht erhielte, wenn die Kupplung elektrisch beeinflusst würde.
Weil die Zeiteinstellung auf dem Planetengetriebe durch Drehen des einen Kronrades erfolgt, wird der grosse Vorteil erreicht, dass die Umstellung der eingestellten Zeit stattfinden kann, auch wenn das Relais gestartet hat und der Synchronmotor das andere Kronrad im Planetengetriebe antreibt. Die Umstellung des ersten Kronrades bewirkt nur, dass das Planetenrad sich dreht, unabhängig davon, ob das andere Kronrad stillsteht oder in Betrieb ist.
Eine solche Umstellung der eingestellten Zeit auf eine andere wohl definierte Auslösezeit ist nur durch den auf der Zwischenscheibe angeordneten Zeiger 55 möglich, der immer anzeigt, wie viel von der Auslösezeit noch übrig ist. Wenn man also eine andere, längere oder kürzere Zeit haben will, wird das Rad 12 gedreht, bis der Zeiger 55 auf seiner Skala 56 die neu eingestellte Zeit bis zur Auslösung angibt.