CN109904034B

CN109904034B - 一种高温环境下控制延时装置

Info

Publication number: CN109904034B
Application number: CN201910281337.7A
Authority: CN
Inventors: 刘志龙; 欧柱; 张�林; 吴小飞; 闫晓; 聂常华; 湛力
Original assignee: Nuclear Power Institute of China
Current assignee: Nuclear Power Institute of China
Priority date: 2019-04-09
Filing date: 2019-04-09
Publication date: 2020-02-07
Anticipated expiration: 2039-04-09
Also published as: CN109904034A

Abstract

本发明公开了一种高温环境下控制延时装置，包括若干延时单元和若干导线，延时单元包括：铁芯及其线圈、弹簧、衔铁、支架、直流接线端子、触点；通过耐高温导线把多个延时单元以及直流电源进行链式连接，形成一个链式延时结构，每个延时单元依次发生开关动作，最终的延时效果是每个延时单元延时时间的总和本装置能够在高温环境中进行延时控制，且结构简单，易于实现。

Description

一种高温环境下控制延时装置

技术领域

本发明涉及控制技术领域，具体地，涉及一种高温环境下控制延时装置。

背景技术

在一些特殊应用行业中，需要在高温环境(180℃)中实现延时控制，例如工作于高温环境中的核级电动闸阀的阀位信号就需要进行一定的延时。然而传统的控制延时控制技术(例如时间继电器技术)，由于其结构复杂，很难在高温环境中应用。

目前来说高温环境下(180℃)的延时控制技术的研究成果少之又少。实用新型专利201028047提出了一种电磁阀并分析介绍了由其构成的延时装置，然而这种控制延时装置并不能应用于高温环境中；论文《延时脱扣线圈装置的研制》提出了利用延时脱扣线圈进行延时，然而这种装置是依赖于电子电路的，并不能在高温环境中(180℃)工作，同时论文《自制延时控制装置的应用》中提出的延时装置也是依赖于电子电路，并不能应用到高温环境中。

与此同时高温环境下基于时间继电器的延时控制技术也没有得到实现，这是因为时间继电器难以在高温环境中工作，而应用于高温环境的继电器得到了高速发展，这是因为继电器结构简单。HF9111是厦门宏发研究的一款低功率耐高温继电器，其耐高温成都能够达到高温180℃，然而其并不能实现高温环境中控制信号的自由延时；又如中国实用新型专利205354970提出了小型耐高温大负载电磁继电器，这种继电器能在高温125度环境中正常工作。

发明内容

在一些特殊应用行业中，需要在高温环境(180℃)中实现延时控制，而传统延时控制技术(例如时间继电器技术)，由于其结构复杂，很难在高温环境中应用。为了克服传统延时控制技术无法在高温环境中应用的缺陷，本申请提出了一种高温环境下控制延时装置，不仅能在高温环境中进行延时控制，而且结构简单，易于实现。

本申请就是利用电磁式吸合结构结合输出侧直流接线端子作为延时单元，利用其在吸合过程中的延时时间(几十毫秒到一百毫秒)作为单元延时时间，最终利用耐高温导线设计基于单个或多个延时单元的延时反应链，解决高温环境中控制信号延时的问题，进行高温环境中信号的延时。

本申请提供了一种高温环境下控制延时装置，所述装置包括N个延时单元、若干导线、信号输出端F和G，N为大于等于2的正整数，所述延时单元包括：

铁芯及其线圈、弹簧、衔铁、支架、直流接线端子A-C、触点A和C、输入端D和E；

线圈两端分别与输入端D和E连接，衔铁能够绕支架转动，衔铁左端与弹簧上端连接，衔铁右端通过导线与直流接线端子B连接，弹簧下端与支架连接，衔铁右端上方和下方分别设有触点A和C；触点A通过导线与直流接线端子A连接，触点C通过导线与直流接线端子C连接，直流接线端子B与直流供电电源正极连接，铁芯下端固定在支架上，铁芯上端向衔铁右半部分下表面延伸；其中，第一延时单元的输入端D和E为控制信号输入端，第N-1延时单元的直流接线端子C与第N延时单元的输入端E连接，第N-1延时单元的直流供电电源负极与第N延时单元的输入端D连接，第N延时单元的直流供电电源负极与信号输出端F连接，第N延时单元的直流接线端子C与信号输出端G连接。

优选的，所述支架包括竖直子支架和水平子支架，竖直子支架下端与水平子支架上表面固定连接，铁芯下端固定在水平子支架上表面，弹簧下端与水平子支架固定连接。

优选的，竖直子支架上半部分设有转动轴或销，衔铁通过转动轴或销与竖直支架滑动连接。

优选的，线圈为陶瓷绝缘电磁线圈，其特点为电磁线分为两层，外层以陶瓷材料作为绝缘层，内层为镀镍铜线；铁芯为电工纯铁材料；弹簧为Inconel x-750合金材料；衔铁为耐高温铁氧体磁铁材料；支架为钛合金材料；导线为PFA铁氟龙导线。陶瓷绝缘电磁线圈材料常用与高温环境中，温度可达到几百摄氏度，另外镀镍铜线作为线圈电磁线在高温环境中能够保持良好的磁性；电工纯铁材料做成的铁芯能够承受一定的温度，在180℃下具有良好的磁性；Inconel x-750合金材料具有耐高温、耐腐蚀、抗氧化的性能，其甚至能在800℃时保持良好的弹簧性能；高温铁氧体磁铁材料工作温度可达到350℃，在350℃摄氏度下具有良好的磁性；钛合金材料具有强度高、耐腐蚀、耐热性高的特点，用于几百摄氏度的环境中；PFA铁氟龙导线工作温度可达250℃，具有优良的耐高温、抗腐蚀、高绝缘的特点；可以看出以上选择的的材料都符合本申请180℃高温的要求。

优选的，触点A和C均位于衔铁右端转动可触及范围内。

本申请提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

(1)本高温环境下控制延时装置可以在高温环境中对控制信号进行延时，克服了传统技术无法在高温环境中实现延时控制的缺陷。

(2)本高温环境下控制延时装置延时时间可以自由设定，具体延时时间长短可以由所连接的延时单元个数确定，可以在具体应用中具体确定延时单元个数，灵活方便。

(3)本高温环境下控制延时装置可以直接和高温设备安装在一起，利于产品一体化设计，提高了空间利用率。

总之本装置可以简单有效实现在高温环境中对控制信号进行延时，同时延时时间可以自由设定，最终达到延时控制的目的。系统设计合理成本较低，原理简单，易于实现。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定；

图1是本申请中延时单元示意图的结构示意图；

图2是本申请中高温控制延时装置示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在相互不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述范围内的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

本发明提出的高温环境下控制延时装置主要由耐高温延时单元，耐高温导线两个部分组成，利用耐高温导线连接高温延时单元并且通过直流接线端子连接直流供电电源，最终形成高温延时控制装置。

高温延时单元(如图1)主要由吸合单元以及连接直流供电电源的直流接线端子组成。直流接线端子；连接直流电源时采用耐高温导线。延时吸合单元组成类似于电磁继电器结构的设计原理，和普通继电器不同的是它是由耐高温线圈、耐高温弹簧、衔铁设计的，另外它不追求功率方面的设计，仅仅对控制信号的处理。本发明主要是利用多个延时单元吸合过程中的延时时间叠加实现对控制信号的延时以最终实现高温环境中控制延时。和继电器工作类似，延时单元的延时功能的实现主要是通过耐高温电磁线圈通电产生磁力，从而吸合衔铁，使得触点B和触点A分离并且最终和触点C接触，此时输出侧有直流供电电源供电，实现控制信号传向下一级延时单元。每个延时单元的延时时间主要是衔铁克服高温弹簧力的作用，直到触点B和触点C闭合这段时间，这段时间根据制作工艺可以达到几十毫秒到一百多毫秒，因此每个延时单元的延时时间为几十毫秒到一百多毫秒。

高温环境下控制延时装置设计图如图2所示，给出了三个延时单元连接的设计图，通过对延时单元的链式连接实现延时控制。每个延时单元分为输入部分和输出部分，控制信号从D端和E端输入，当B端子和C端子闭合后就会接通输出电源，从而产生下一级延时单元的输入信号。

延时装置的延时时间的长短是由延时单元确定的，延时单元的多少直接决定了延时控制装置最终的延时时间。具体应用中，根据实际需要，来确定延时装置中延时单元的多少。

图1位为高温环境下控制延时装置设计示意图。此装置示意仅展示了三个延时单元的情况，用以详细说明本发明。图1中，延时单元1中D点和E点为控制信号的输入端口，最后一个延时单元F点和G点为控制信号输出端口。每个延时单元主要包括耐高温线圈、耐高温弹簧、衔铁以及支架、直流接线端子、耐高温导线(电磁铁，电磁铁包括铁芯和线圈)等。通过把延时单元进行链式设计进行延时控制。

参见图2，本高温控制延时装置主要有耐高温延时单元、耐高温导线组成。其中延时单元主要由耐高温弹簧、耐高温线圈、衔铁、支架、直流接线端子、电磁铁等组成，利用其开通具有一定的延时特性，进行控制延时设计。耐高温导线的主要作用是在高温环境中连接每一个延时单元以及输出侧的直流电源，直流电源的作用是为延时单元输出侧供电。

控制信号最初连接到第一个延时单元中D点和E点组成的输入端子上，控制延时单元进行工作，从而第一个延时单元的B点和C点接触，接通直流电源，对第二个延时单元进行供电，因此第二个延时单元开启接通动作，以此类推，每个延时单元依次进行开通动作，每次开通动作所需时间为几十毫秒到一百多毫秒，从而实现高温控制延时，最终延时时间的长短由延时单元的个数确定。

在一些特殊应用行业中，需要在高温环境(180℃)中实现延时控制，而传统延时控制技术(例如时间继电器技术)，由于其结构复杂，很难在高温环境中应用。为了克服传统延时控制技术无法在高温环境中应用的缺陷，本发明公开了一种高温环境下控制延时装置，整个装置的组成主要包括高温延时单元，耐高温导线，通过耐高温导线把多个延时单元以及直流电源进行链式连接，形成一个链式延时结构，每个延时单元依次发生开关动作，最终的延时效果是每个延时单元延时时间的总和。其中延时单元采用电磁线圈吸合装置，电磁线圈采用耐高温线圈，弹簧采用采用耐高温弹簧并且输出侧具有直流电源接线端子。本延时装置针对的是高温环境下的延时控制，其结构简单，低成本，易于设计实现。

本申请提供了高温环境下一种新的控制延时装置，包括第一个延时单元做为信号输入单元、最后一个延时单元做为控制信号输出单元，多个延时单元通过耐高温导线进行链式连接，并且延时单元输出侧由耐高温导线连接到直流供电电源。此装置中不限定延时单元个数，延时单元个数在具体实际应用中确定，最终延时效果根据是每个延时单元演示效果的叠加，从而实现高温环境中时间可调的延时装置。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1.一种高温环境下控制延时装置，其特征在于，所述装置包括N个延时单元、若干导线、信号输出端F和G，N为大于等于2的正整数，所述延时单元包括：

铁芯、线圈、弹簧、衔铁、支架、直流接线端子A-C、触点A和C、输入端D和E；

线圈两端分别与输入端D和E连接，衔铁能够绕支架转动，衔铁左端与弹簧上端连接，衔铁右端通过导线与直流接线端子B连接，弹簧下端与支架连接，衔铁右端上方和下方分别设有触点A和C；触点A通过导线与直流接线端子A连接，触点C通过导线与直流接线端子C连接，直流接线端子B与直流供电电源正极连接，铁芯下端固定在支架上，铁芯上端向衔铁右半部分下表面延伸；其中，第一延时单元的输入端D和E为控制信号输入端，第N-1延时单元的直流接线端子C与第N延时单元的输入端E连接，第N-1延时单元的直流供电电源负极与第N延时单元的输入端D连接，第N延时单元的直流供电电源负极与信号输出端F连接，第N延时单元的直流接线端子C与信号输出端G连接；线圈为陶瓷绝缘电磁线圈；线圈中电磁线分为两层，外层以陶瓷材料作为绝缘层，内层为镀镍铜线；铁芯为电工纯铁材料；弹簧为Inconelx-750合金材料；衔铁为耐高温铁氧体磁铁材料；支架为钛合金材料；导线为PFA铁氟龙导线。

2.根据权利要求1所述的高温环境下控制延时装置，其特征在于，所述支架包括竖直子支架和水平子支架，竖直子支架下端与水平子支架上表面固定连接，铁芯下端固定在水平子支架上表面，弹簧下端与水平子支架固定连接。

3.根据权利要求2所述的高温环境下控制延时装置，其特征在于，竖直子支架上半部分设有转动轴或销，衔铁通过转动轴或销与竖直支架滑动连接。

4.根据权利要求1所述的高温环境下控制延时装置，其特征在于，触点A和C均位于衔铁右端转动可触及范围内。