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Elektrisches Zeitrelais mit Synchronmotorantrieb Die Erfindung betrifft
ein elektrisches Zeitrelais mit Synchromnotorantrieb.
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Es sind bereits elektrische Zeitrelais mit Motorantrieb, die zwei
Zeitteile enthalten, bekannt. Der Antrieb solcher Zeitrelais erfolgt entweder über
einen elektrischen Motor oder über ein Uhrwerk od. dgl. Die Kontaktglieder werden
dabei durch Magnetkupplungen mit dem Antrieb verbunden. Die Anzahl und Art der ausführbaren
Schaltmanöver der Relaiskontakte und die Verzögerungszeit sind fest eingestellt.
Eine Erweiterung und Variationen der Schaltmanöver sind bei derartigen Zeitrelais
nicht möglich. Als Relaiskontakte finden entweder Festmetallkontakte oder Quecksilberschalter
Anwendung, die beispielsweise über Kurvenscheiben u. dgl. gesteuert werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elektrisches Zeitrelais
mit Synchronmotorantrieb zu besitzen, das mit mehreren Zeitteilen ausgerüstet werden
kann, deren Relaiskontakte in zeitlicher Folge nach einer einstellbaren und einer
oder mehreren fest eingerichteten Verzögerungszeiten schalten.
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Dies wird mit einem elektrischen Zeitrelais mit Synchronmotorantrieb
und einem oder mehreren mechanisch unabhängig gesteuerten Zeitteilen, das mit einem
oder mehreren Relaiskontakten ausgerüstet ist, die ihre Wirkstellung in zeitlicher
Folge nach einer einstellbaren und einer oder mehreren fest eingerichteten Verzögerungszeiten
erreichen und die Steuerung des Zeitrelais mittels einer oder mehrerer elektromagnetischer
Schaltkupplungen erfolgt, erreicht, das gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet
ist, daß das dem Antrieb des Zeitteiles dienende Untersetzungsgetriebe aus gleichen
Doppelrädern aufgebaut und derart angeordnet ist, daß durch Verschieben von Rädern
auf den Wellen die Laufzeit dieses Zeitteiles unabhängig von eventuell vorhandenen
weiteren Zeitteilen veränderbar ist, und daß ferner eine Drehrichtungssperre vorgesehen
ist, die beim Abschalten des Synchromnotors durch Federkraft ein Zurücklaufen des
Getriebes so lange verhindert, wie deren Schaltkupplungen geschlossen sind.
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Die Erfindung wird an Hand eines Ausführungsbeispiels in den Figuren
näher erläutert.
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F i g. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel des Zeitrelais als perspektivisches
Schaubild in teilweiser, auseinandergezogener Darstellung; F i g. 2 stellt
eine Draufsicht auf das Zeitrelais nach Abnahme einer vorderen Platine und des Zifferblattes
dar, wobei das Gehäuse nicht mitgezeichriet ist; F i g. 3 ist ein Schnitt
durch eine arretierbare Einstellvorrichtung; F i g. 4 erläutert einen Schleppanschlag;
F i g. 5 stellt ein Grundprinzip der elektrischen und elektromagnetischen
Bestückungsmöglichkeiten mit dem dazugehörigen Schaltdiagramm dar; F i
g. 6 stellt ein zweites, alternatives Grundprinzip analog der F i
g. 5 dar.
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Der Grundzeitteil 1 des Zeitrelais wird, wie in F i
g. 1 dargestellt, mittels eines Synchronmotors 1 a
angetrieben.
Die Zeitverzögerung wird durch ein demselben nachgeschaltetes Getriebe erreicht.
Das Zeitrelais ist mit Festmetall-Relaiskontakten (1 c,
1 dl, 2a" 2b, 2c, 4) bestückt. Bei derartigen Relaiskontakten
ist die Ausführung beispielsweise als Wisch-oder Verzögerungskontakt praktisch nicht
möglich (im Gegensatz zum Quecksilberschalter). Daher ist, da zu einem jeden Relaiskontakt
unmittelbar eine Verzögerungseinrichtung gehört, das Zeitrelais mit einem zweiten
Zeittei12 ausgerüstet, der mit einer eigenen Magnetkupplung2a unabhängig geschaltet
werden kann und in der Lage ist, zwei Relaiskontakte 2b und 2c in zeitlicher
Folge zu betätigen. Seinen Antrieb erhält dieser zweite Zeittei12 über das Getriebe
des Grundzeitteiles 1 und dessen Motor la über einen Abgriff G, mit
entsprechendem übersetzungsverhältnis und nachgeschalteten Ausgleichsübersetzungen
3. Hierdurch wird eine genaue und unabhängige Schaltung auch bei extrem großem
Verhältnis zur Grundzeit zur zusätzlichen Verzögerungszeit erreicht. Das Zeitrelais
besteht also wirkungsmäßig aus einem Grundzeitteil 1 mit einstellbarer Zeit
und einem zugehörigen Relaiskontakt 1 c sowie einem zweiten, sogenannten
Verzögerungsteil 2 mit zwei Relaiskontakten 2b und 2c, welche nach
fest eingestellten Zeiten schalten. Diese Relaiskontakte 2 b und 2 c können
mittels einer Elektromagnetkupplung
2a getrennt gesteuert werden.
Die Elektromagnetkupplungen ld und 2a können noch mit je einem Hilfskontakt 2al
und ldl bestückt werden, welcher z. B. für Verriegelungen, Selbsthaltung od.dgl.
Verwendung finden kann. Die eigentlichen Relaiskontakte trägt gegebenenfalls ein
eigenes Magnetsystem, z.B. ein Schneideankerrelais4, das den jeweiligen Erfordernissen
entsprechend bestückt werden kann. Dieses Relais ist jedoch nicht notwendig, falls
die Hilfskontakte zur Schaltung der Laststromkreise ausreichen.
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Die Steuerung des Zeitrelais erfolgt über Elektromagnetkupplungen
ld und 2a. Je nach Schaltfunktionen sind diese als Ruhe- oder Arbeitsstromkupplungen
ausgeführt. Der Synchronniotor la läuft entweder in der Ausgangsstellung bereits
oder wird erst in Bereitschaft gebracht, bevor der Zeitablauf durch Kupplungsbetätigung
eingeleitet wird. Der nach Zeitablauf schaltende Relaiskontakt 1 c setzt
den Synchrorffnotor la still, bis die Elektromagnetkupplung 1 d denselben
wieder freigibt und die Zeigerachse D
in ihre Ausgangslage zurückspringt.
Ist das Zeitrelais mit einem zweiten Zeitteil 2 ausgerüstet, so wird der Synchronmotor
la durch den Relaiskontakt 1 c gesteuert. Der zuletzt schaltende Relaiskontakt
setzt grundsätzlich den Antrieb still.
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Das Grundgetriebe des Zeitrelais ist ein Mäandergetriebe, welches
aus gleichen Stimrädern Ei mit Trieb E, in einem Stück besteht. Die
Wellen A, E
und F weisen untereinander den gleichen Abstand auf. Der
Trieb A, auf der Welle A kann also mit der Welle E oder F in
Eingriff gebracht werden. Das äußerste Rad Ei auf der Welle E greift
in das gleiche Endrad Bi auf der Welle B, welche auch das treibende Rad der Ausgleichsübersetzung
B2 bzw. BS zwischen der Welle B und der Kupplungswelle C
trägt und diese mit
einer feststehenden Kupplungsscheibe bewegt. Die Verbindung der angetriebenen Kupplungsscheibe
1 d2 mit der Welle erfolgt mittels einer Reibungskupplung ld" die in dem
Moment durchrutscht, in dem eine gewollte Zeitverstellung vorgenommen wird, und
somit diese überhaupt erst ermöglicht. Die Zeigerwelle D wird mittels einer
Räderübersetzung zwischen den Wellen C und D, bestehend aus dem zur
Kupplungsscheibe 1 d. gehörenden Radkranz und einem Sfi=adD" bewegt. Die
durch die Bauweise bestimmte übersetzung bewirkt eine Nfinderung des Schaltfehlers
der Elektromagnetkupplung 1 d. Die Zeigerwelle D trägt am Stimrad
D, befestigt eine SpiralfederD, für den Rückzug über einen Hebel D... über den Hebel
D, betätigt die Zeigerwelle D das Schalterwerk 5, desen Spannung und
Auslösung sie bewirkt. Eine auf diesem Hebel D3
befestigte (nicht gezeichnete)
Abdeckscheibe mit einer Markierung dient als Zeiger zur Verfolgung des Zeitablaufes.
Da der Hebel D 3 Anschlag- und Schalthebel zugleich ist, ist eine Verstellung
desselben und damit des Zeitablaufes, beispielsweise durch Prellwirkung, nicht möglich.
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Es ist weiterhin eine Ausgleichsübersetzung vorgesehen, welche die
Welle C und D verbindet. Geht man von einer Motordrehzahl von
375 U/min aus, so ergeben sich übersetzungsverhältnisse, die unter ausschließlicher
Verwendung sogenannter Einheitsräder und eines Räderpaares für die Ausgleichsübersetzung
nicht genau zu erfüllen sind. Der übersetzungsfehler ist äußerst gering gehalten,
so daß er in der Einstellgenauigkeit vollkommen verschwindet. An der Welle B ist
eine RückIaufsperre 6 angebracht, die den Rücklauf bei abgeschaltetem Motor
in der Endstellung des Gerätes verhindert. Infolge des Gesamtzahnspieles kann bei
hohen Übersetzungsverhältnissen ohne Rücklaufsperre ein Rücklauf bei abgeschaltetem
Motor eintreten. Die Rücklaufsperre 6
besteht aus einem Trieb 6 e,
einem an einer Platine festsitzenden Bolzen 6a und einer Blattfeder 6h. Diese hält
das lose Triebrad 6c zwischen dem Bolzen 6a und dem Rad Bi auf der Welle B fest.
Diese Rücklaufsperre liegt somit in einem bestimmten Klemmwinkel und wirkt als sogenannte
Drehrichtungsklemmsperre.
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Auf der Welle M können sich je nach Bedarf noch weitere Schalterwerke
5 zur Betätigung der weiteren Kontakte 2b und 2c befinden, die durch
entsprechende Betätigungselemente K, bzw. K, auf der Welle K gesteuert werden.
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F i g. 2 stellt eine Draufsicht auf das Zeitrelais nach Abnahme
einer vorderen Platine und des Zifferblattes dar, wobei das Gehäuse nicht mitgezeichnet
ist.
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An einer Platine 7, die zusammen mit der - nicht gezeichneten
- zweiten Platine die gesamte Konstruktion trägt und mit derselben durch
Säulen X verbunden ist, befinden sich das Antriebselement, der Synchronmotor la
und die Elektromagnetkupplungen 1 d und 2 a. Auf der Vorderseite befinden
sich das Getriebe für den Grundzeitteil 1, bestehend aus den Wellen
A, B, C, D, E, F, das Getriebe für den Verzögerungsteil
2, bestehend aus den Wellen K, L, M, und das Ausgleichsgetriebe
3 mit den Wellen G, H, I, jeweils mit den dazugehörigen
Teilen, wie Triebrädern, Abgriffen usw. Weiterhin befinden sich auf der Platine
7 der Relaiskontakt 1 c und dahinter die weiteren Relaiskontakte
2b und 2c, welche ebenfalls durch die hintereinander angeordneten Schalterwerke
5 auf der Welle M betätigt werden. In der Zeichnung ist ferner noch die Rücklaufsperre
6
dargestellt. Die Welle K trägt noch Betätigungsscheiben Ki für die Schalterwerke
5 auf der Welle M. Sämtliche nicht dargestellten Teile des Zeitrelais, wie
z. B. Relais 4, Gleichrichter, Widerstände usw. befinden sich zwischen der Platine
7 und einer Grundplatte, welche gleichzeitig zur Befestigung des gesamten
Gerätes in einem Gehäuse dient.
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F i g. 3 zeigt eine arretierbare Einstellvorrichtung
8.
Die Einstellung der Laufzeit des Zeitrelais erfolgt mittels eines Drehknopfes
8a und eines Zeigerhebels 8 b, die beide arretierbar an der Glasscheibe des
Gehäusedeckels 8c angebracht sind. Der Zeigerhebel 8b, welcher vorzugsweise
aus glasklarem Kunststoff hergestellt ist, trägt auf einer Nase einen Gummiprellring
8 d und begrenzt den Bewegungsbereich des in Fig. 1 gezeigten Schalthebels
D, der Welle D.
Eine in den Zeigerhebel eingelassene Hülse8e ist durch
die Glasscheibe 8 c des Gehäusedeckels geführt und trägt den Drehknopf 8a,
welcher auf der Hülse 8e längsverschiebbar ist. In den Drehknopf 8a ist eine Spannbüchse
8 f eingelassen, die mit einer durchgehenden Schraube8g, welche in das Gewinde
der Hülse 8c gedreht wird, eine Klemmung zwischen dem Zeigerhebel 8b und
dem Drehknopf 8a ermöglicht.
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Der Drehknopf 8a ist oben mit einer Abschlußkapsel 8h verschlossen.
Die Abschlußkapsel 8h
springt in eine Nut 8 i im Kopf 8 a ein
und kann ohne Zerlegen des Gerätes nicht entfernt werden. Sie liegt
drehbar
im Drehknopf 8a. Durch ihren Schlitz 8k
kann ein Schlüssel eingeführt werden,
der beispielsweise auch durch einen zweiten aufsetzbaren Knopf ersetzbar ist.
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Zwischen dem Zeigerhebel 8 b und der Abdeckscheibe
81 sowie zwischen der Glasscheibe des Gehäusedeckels 8 c und dem Drehknopf
8 a befindet sich je eine Reibscheibe 8 m.
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Das Schalterwerk 5 muß längs eines Weges des Schalthebels D,
gespannt werden. Dieser Weg geht vom Einstellbereich verloren und ergibt eine kleinste
einstellbare Zeit von 0,25 Skalenteilen; während dieses Abschnittes erfolgt
der Aufzug des Schalterwerkes. Dieser Weg muß bei der nächsten Schaltung wieder
zurückgelegt werden.
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Die zusätzliche Verzögerungszeit läuft normalerweise im Anschluß an
die Grundzeit ab. Der Grenzzeitteil 1 müßte infolgedessen nach seiner Schaltung
stillgelegt werden oder aber über die Skalenstellung »0« hinaus weiterlaufen
können. Dies ist z. B. mittels eines Schleppanschlages 9 möglich, wie er
in F i g. 4 dargestellt ist. Ein Anschlaglappen 9 b ist auf einem
Schalthebel 9 a in Form eines zweiten Hebels angeordnet. Beide Hebel
sind durch Reibung gekuppelt. Trifft der Anschlaglappen 9 b nach einer Vollumdrehung
wieder auf den Anschlaghebel 9 e, so wird er festgehalten. Der Schalthebel
9 a kann jedoch noch eine weitere Dreiviertelumdrehung ausführen. 9c bedeutet
eine Nase an dem Hebel 9 a und 9 d eine solche an dem anderen Anschlaglappen
9b.
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Es kann durch einen solchen Schleppanschlag erreicht werden, daß die
Zeigermarke der Grundzeit nach erfolgter Schaltung bei »0« stehenbleibt.
Die bisher in Deckung stehende Verzögerungszeitmarke löst sich in dieser Stellung
von ihr und läuft bis zur Endmarkierung, welche die tatsächliche Einstellung markiert,
weiter.
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In F i g. 5 ist ein Grundprinzip des erfindungsgemäßen Zeitrelais
mit Zeitablauf bei Erregung dargestellt. In diesem Falle ist das Zeitrelais außer
mit einem Antriebselement, dem Synchronmotor la nebst Getrieben, noch mit zwei Elektromagnetkupplungen
ld und 2a (beides Arbeitsstromkupplungen), mit ihren Hilfskontakten ldl und 2al,
dem Relaiskontaktle, den nach einer zusätzlichen Verzögerungszeit schaltenden Relaiskontakten
2 b und 2 c und dem Relais 4 bestückt.
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Die Schaltvorgänge sind an Hand des Schaltdiagramms erklärt. Es bedeutet
t die am Drehknopf 8 a eingestellte Zeit, tv, die erste und tV2 die
zweite zusätzliche Verzögerungszeit. Mit Beginn der Erregung des Zeitrelais,
d. h. der Einschaltung der Elektromagnetkupplung 1 d, beginnt die
am Drehknopf 8 t eingestellte Laufzeit des Grundzeitteiles. Nach Ablauf dieser
Zeit t schaltet der Relaiskontakt 1 c (erster Schaltvorgang). Dieser
Relaiskontakt legt außerdem die Magnetkupplungen 2a des zweiten Zeitteiles an Spannung.
Nunmehr laufen die Zeiten tvi und tv, ab. Nach Ablauf von tv, schaltet der Relaiskontakt
2b (zweiter Schaltvorgang), während nach Ablauf von tv2 der Relaiskontakt2c
schaltet (dritter Schaltvorgang) und den Antriebsmotor 2 stillsetzt. Somit ist die
Endstellung erreicht. Mit der Beendigung der Erregung werden beide Magnetkupplungen
ldl und 2a, spannungslos. Es kehren also beide Zeitteile 1 und 2 in ihre
Ausgangslage zurück, und sämtliche Relaiskontakte nehmen ihre ursprüngliche Lage
wieder ein (vierter Schaltvorgang). Die Zeitspanne zwischen dem vierten Schaltvorgang
und »0« bedeutet die Rücklaufzeit des Zeitrelais. Sie ist eine Gerätekonstante.
Die Zeitspanne zwischen »0«
und Beginn der Erregung ist frei wählbar,
d. h., sie ist von der Bedienung des ZeitreIais abhängig. Wird das Zeitrelais
so geschaltet, daß sofort nach Beendigung der Rücklaufzeit die Erregung von neuem
beginnt, ist diese Zeitspanne gleich »0«, d. h., zwischen dem vierten Schaltvorgang
und Einschaltung der Elektromagnetkupplung 1 d, liegt nur die Rücklaufzeit.
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Andererseits kann zwischen der Ausgangsstellung »0« und dem
Beginn der Erregung jede beliebige Zeitspanne liegen.
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F i g. 6 zeigt ein zweites Grundprinzip des Zeitrelais, und
zwar mit Zeitablauf bei Entregung. Dabei ist das Zeitrelais mit den gleichen Elementen
wie in F i g. 5 bestückt, nur tritt an die Stelle der Arbeitsstromkupplang
ld eine Ruhestromkupplung, während die zweite Elektromagnetkupplung Za wieder als
Arbeitsstromkupplung ausgeführt ist. Mit Beginn der Erregung, d. h. der Einschaltung
der Elektromagnetkupplung ldl, erfolgt der erste Schaltvorgang. Es schalten die
Relaiskontakte le, 2b, 2c. Mit Beendigung der Erregung des Zeitrelais und
damit der Elektromagnetkupplung ldl beginnt die am Drehknopf 8a eingestellte Laufzeit
des Grundzeitteiles. Nach Ablauf dieser Zeit t schaltet der Relaiskontakt le (zweiter
Schaltvorgang). Dieser Relaiskontakt schaltet auch die Magnetkupplung 2a, des zweiten
Zeitteiles ein. Nunmehr laufen die Zeiten tvi und tv2 ab. Nach Ablauf der Zeit tvi
schaltet der Relaiskontakt 2 b (dritter Schaltvorgang), während nach
Ab-
lauf der Zeit tv 2 der Relaiskontakt 2 c schaltet (vierter Schaltvorgang)
und dabei den Antriebsmotor 2 stillsetzt. Beide Magnetkupplungen werden spannungslos,
und beide Zeitteile kehren in ihre Ausgangsstellung zurück. Sämtliche Relaiskontakte
nehmen ihre Ausgangsstellung wieder ein. Die Zeitspanne zwischen dem vierten Schaltvorgang
und der Ausgangsstellung »0« bedeutet wie in F i g. 5 die Rücklaufzeit.
Ebenso ist wie in dem Beispiel der F i g. 5 die Zeitspanne zwischen der Ausgangsstellung
»0« und dem ersten Schaltvorgang, d. h. Beginn der Erregung, beliebig.
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Es sind außer einem verzögerten Hauptschaltvorgang, beispielsweise
noch folgende zusätzliche Schaltmanöver möglich: Kontaktgaben für mehrere Schaltvorgänge,
die zum Hauptschaltvorgang nochmals zeitlich verschoben sind, mehrere zusammenwirkende,
einstellbare und feste Zeitverzögerungen für weitere Schaltvorgänge, Wischkontaktgaben
sowie Wischunterbrechungen, Verriegelungen, automatischer Rückgang in die Ausgangslage
und Wiederbereitstellungszeiten, die z. B. aus Sicherheitsgründen notwendig sind,
Zeitabläufe, die unabhängig von weiteren Befehlen ablaufen, u. dgl. m.
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Es sind hier nur die Grundprinzipien dargestellt. Durch beliebige
Kombinationen kann eine Vielzahl von Schaltmanövem erreicht werden.