DE897017C

DE897017C - Delay device

Info

Publication number: DE897017C
Application number: DEB12857A
Authority: DE
Inventors: Willy Dipl-Ing Brandegger
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1950-12-06
Filing date: 1950-12-06
Publication date: 1953-11-16

Description

Verzögerungseinrichtung Der Gegenstand der Erfindung ist eine neue, mechanisch oder elektrisch betriebene Einrichtung zur Verzögerung von Bewegungen. Sie kann sowohl als Zeitmesser, z. B. bei Schalteinrichtungen verschiedenster Art, wie auch als Dämpfungselement an Stelle bekannter pneumatischer oder hydraulischer Geräte (Zeitpumpen und Dämpfungspumpen) verwendet werden.Delay device The subject of the invention is a new, Mechanically or electrically operated device for delaying movements. It can be used as a timepiece, e.g. B. for switching devices of various types, as well as a damping element in place of known pneumatic or hydraulic ones Devices (time pumps and damping pumps) are used.

Der Bedarf der Technik an derartigen Einrichtungen ist groß und vielgestaltig. Je nach der Art der jeweils vorliegenden Aufgabe werden Uhrwerke, Synchronmotoren, Ferrarismotoren, Wirbelstrombremsen, aber auch, neben den erwähnten Zeit- und Dämpfungspumpen, Windflügel und andere Hemmwerke verwendet. Diese Geräte verlangen, wenn sie zuverlässig und dauerhaft sein sollen, meistens einen erheblichen technischen Aufwand und werden dadurch bei erheblichem Raumbedarf teuer. Ferner besteht bei ihnen eine nicht vernachlässigbare Empfindlichkeit gegenüber Erschütterungen, Stoß, Temperaturwechsel und Feuchtigkeit, deren Beseitigung zusätzliche Mittel erfordert. Zu erwähnen ist auch, daß wenn verzögerte Ein- oder Ausschaltung verlangt wird bei solchen Geräten besondere Mittel notwendig sind, um bei Spannungsausfall einen sofortigen Rückgang des Zeitmessers auf den Nullwert herbeizuführen. Bei der sehr großen Verbreitung derartiger Geräte besteht ein Bedürfnis, diese Aufgaben in einfachster Weise bei größter Betriebssicherheit zu lösen.The technical need for such devices is great and varied. Depending on the type of task at hand, clockworks, synchronous motors, Ferrari motors, eddy current brakes, but also, in addition to the mentioned time and damping pumps, Wind blades and other escapements are used. These devices demand when they are reliable and should be permanent, usually a considerable technical effort and will be therefore expensive if a considerable amount of space is required. Furthermore, there is one that cannot be neglected Sensitivity to vibrations, shock, temperature changes and moisture, the removal of which requires additional funds. It should also be mentioned that if delayed Switching on or off is required for such devices are, in the event of a power failure, an immediate drop in the timer to the Bring about zero value. With the very widespread use of such devices there is a need to perform these tasks in the simplest possible way with maximum operational reliability to solve.

Durch die Erfindung werden nun diese Anforderungen in neuartiger Weise mit einem besonders geringen Aufwand an technischen Mitteln erfüllt.The invention now meets these requirements in a novel way met with a particularly low level of technical resources.

Zunächst werde das Prinzip an Hand der in Bild i dargestellten schematischen Anordnung rein mechanischer Art erläutert. Der unter dem Einfluß -der Schwerkraft, einer Feder oder sonstigen Kraftquelle stehende Anker a sucht sich in Richtung des Pfeils zu bewegen. Diese Bewegung wird dadurch in gleichen oder ungleichen Zeitabständen verhindert, daß ein von dem Exzenter f beeinflußter Stößel c mit elastischem Kopf d den Anker a gegen die feste Wand drückt. Sobald nun die Reibungskraft zwischen a und b kleiner wird als die den Anker a bewegende Kraft in Pfeilrichtung, beginnt sich der Anker zu bewegen. Wie ohne weiteres ersichtlich ist, lösen sich bei Drehung des Exzenters Haltezeiten und Bewegungszeiten entsprechend der Zeitfunktion der Drehzahl von f ab, und der Anker a bewegt sich in kleinen Sprüngen im Durchschnitt gleichförmig in Pfeilrichtung. Man kann sagen, daß seine Bewegung durch den Impulsgeber f synchronisiert wird. Diese Bewegung ist physikalisch genau definiert, da keine unkontrollierten Nebeneinflüsse vorhanden sind bzw. solche ausgeschaltet werden können. Durch Versuche ist festgestellt, daß eine derartige Anordnung wegen ihrer Einfachheit einen sehr stetigen Ablauf des Ankers ergibt. Diese als Beispiel beschriebene mechanische Anordnung dient im wesentlichen als Mittel zur Erläuterung. In der Praxis hat man es gewöhnlich mit Einrichtungen zu tun, die sich als Steuerenergien der Kräfte aus elektri6schen oder elektromagnetischen Feldern bedienen.First, the principle will be explained using the schematic arrangement of a purely mechanical type shown in Figure i. The armature a, which is under the influence of gravity, a spring or other source of force, seeks to move in the direction of the arrow. This movement is prevented at equal or unequal time intervals in that a plunger c, influenced by the eccentric f, with an elastic head d presses the armature a against the fixed wall. As soon as the frictional force between a and b becomes smaller than the force moving the armature a in the direction of the arrow, the armature begins to move. As can be readily seen, when the eccentric rotates, hold times and movement times alternate according to the time function of the rotational speed of f , and armature a moves uniformly in small jumps on average in the direction of the arrow. One can say that its movement is synchronized by the pulse generator f. This movement is precisely defined physically, as there are no uncontrolled secondary influences or they can be eliminated. Experiments have shown that such an arrangement, because of its simplicity, results in a very steady drainage of the armature. This mechanical arrangement described as an example essentially serves as a means of explanation. In practice one usually has to deal with devices which use the forces from electrical or electromagnetic fields as control energies.

In Bild 2 ist schematisch die neue Einrichtung in einer Anordnung dargestellt, in der der Anker durch einen Elektromagneten b festgehalten wird, dessen Wicklung h von einem Wechselstrom durchflossen wird. Die beiden Andruckorgane g halten den Anker lediglich in Berührung mit den Polen des Elektromagneten, ohne seine Bewegung praktisch zu hindern. Das Ergebnis der Versuche mit einer derartigen Anordnung steht in vollem Einklang mit der Überlegung. Es ergibt sich eine gleichförmige Bewegung, deren Größe durch bekannte Mittel, wie Veränderung des Ankergewichts, der Magnetisierung, der magnetischen Streuung, durch einen magnetischen Nebenschluß, durch Einfügen unmagnetischerDistanzstücke zwischen Anker und Magneten u. a. m., in weiten Grenzen eingestellt werden kann. Diese Grenzen sind im Gegensatz zu bekannten Systemen bei ein und demselben Gerät um mehrere Größenordnungen. veränderbar, so ,z. B. von Bruchteilen von Sekunden bis zu 2o Minuten, wodurch ein Zeitmesser von universeller Verwendbarkeit entsteht. Die gleiche Einrichtung läßt sich aber auch ohne wesentliche Veränderung als Brems- oder Dämpfungsorgan benutzen, das den bisher nicht bekannten Vorteil hat, daß es, z. B. im Gegensatz zu pneumatischen oder hydraulischen Bremsen in Pumpenform jederzeit willkürlich und auch, durch Fernbetätigung durch einfaches Ausschalten eines Stromkreises außer Betrieb gesetzt werden kann. Am Anker a angreifende Kräfte erfahren einen konstanten Widerstand, dessen Größe in einfachster Weise durch die bereits genannten Mittel eingestellt und dessen Wegfunktion außerdem willkürlich bestimmt werden kann. Es ist dazu nur nötig, z. B. einen magnetischen Nebenschluß oder die Kraft auf - den Anker in Abhängigkeit vom Ankerweg zu beeinflussen, was durch bekannte einfachste Einrichtungen geschehen kann.In Figure 2, the new device is shown schematically in an arrangement in which the armature is held by an electromagnet b, the winding h of which is traversed by an alternating current. The two pressure members g only keep the armature in contact with the poles of the electromagnet without practically hindering its movement. The result of the tests with such an arrangement is fully in accordance with the consideration. The result is a uniform movement, the size of which can be adjusted within wide limits by known means, such as changing the armature weight, magnetization, magnetic scattering, by means of a magnetic shunt, by inserting non-magnetic spacers between armature and magnet, etc. In contrast to known systems, these limits are several orders of magnitude for one and the same device. changeable, so, z. B. from fractions of a second to 20 minutes, creating a timepiece of universal use. The same device can also be used without significant change as a braking or damping member, which has the previously unknown advantage that it, for. B. in contrast to pneumatic or hydraulic brakes in pump form at any time arbitrarily and also, by remote control by simply switching off a circuit can be put out of operation. Forces acting on the armature a experience a constant resistance, the size of which can be set in the simplest manner by the means already mentioned and whose path function can also be determined arbitrarily. It is only necessary, e.g. B. a magnetic shunt or the force on - to influence the armature depending on the armature travel, which can be done by known simple devices.

In Bild 3 wird die Anwendung des Prinzips der Erfindung auf den Fall gezeigt, in dem ein elektrisches Feld zur Steuerung der Hemmung angewendet wird. Inder beispielsweisen Ausführung des Bildes 3 ist b ein: feststehenlder Zylinder aus einem Halbleiter, z. B. Solnhofener Stein, der einesteils einen metallischen Kern k und andernteils eine dicht anliegende, aber leicht bewegliche Hülse i besitzt, idie .in einen, Hebel L ausläuft. Hülse und Hebel können entgegen der Wirkung der Feder nach oben -bewegt werden. Wird beispielsweise in der oberen Stellung des Hebels zwischen L und k eine Wechselspannung gelegt, so wird i mit dem festen Stein k im Takt der doppelten Periodenzahl des Wechselstroms ;infolge des Johnsen-Rahbek-Effekts gekoppelt und wieder losgelassen, so daß auch hier die bereits beschriebene Wirkung auftritt. Mit der Hebelbewegung werden in bekannter Weise die Schaltorgane verbunden. Diese elektrostatische Kräftewirkung tritt schon bei üblichen Spannungen in relativ großer Stärke auf. Hierdurch und durch den sehr geringen Stromverbrauch eignet sich diese Anordnung besonders für empfindliche Relais u. dgl. Im Rahmen der Erfindung ist es ohne weiteres möglich, die Form der Anordnung ohne Änderung ihrer Arbeitsweise dem jeweiligen ,besonderen Zweck anzupassen. So kann z. B. an Stelle der Trommel b eine Scheibe treten usw. Die Einstellung der Ablaufzeit erfolgt durch Änderung der Spannung (Spannungsteiler), durch Veränderung der Trommeloberfläche, z. B. Axialverschiebung, d. h. allgemein der berührenden und haftenden Oberfläche, durch Änderung der bewegenden Kraft usw.Figure 3 shows the application of the principle of the invention to the case where an electric field is used to control the escapement. In the exemplary embodiment of Figure 3, b is a: stationary cylinder made of a semiconductor, e.g. B. Solnhofen stone, which on the one hand has a metallic core k and on the other hand a tightly fitting, but easily movable sleeve i, i .in a, lever L expires. The sleeve and lever can be moved upwards against the action of the spring. If, for example, an alternating voltage is applied between L and k in the upper position of the lever, then i is coupled with the solid stone k in time with twice the number of periods of the alternating current; as a result of the Johnsen-Rahbek effect, and released again, so that here too the described effect occurs. With the lever movement, the switching elements are connected in a known manner. This electrostatic force effect occurs to a relatively high degree even at normal voltages. Because of this and because of the very low power consumption, this arrangement is particularly suitable for sensitive relays and the like. So z. B. step in place of the drum b a disc, etc. The setting of the expiry time is done by changing the voltage (voltage divider), by changing the drum surface, z. B. Axial displacement, i.e. in general of the contacting and adhering surface, by changing the moving force, etc.

Aus Bild q. ist in beispielsweiser Ausführung eine elektromagnetische Herrimung gemäß der Erfindung dargestellt.From picture q. is an electromagnetic one in an exemplary embodiment Shown according to the invention.

Der feststehende, geblätterte Magnetkern b trägt die Wicklung h, die wiederum an Wechselspannung gelegt ist. Der Kern b wird von einer konzentrischen, magnetisier-baren Hülse i umgeben, die auf ihm leicht drehbar und verschiebbar ist. Die Wirkung ist analog derjenigen nach Bild 2. Die gehemmte Bewegung des Hebels r erfolgt in derselben Weise wie bei Bild 3.The fixed, scrolled magnetic core b carries the winding h, the is in turn applied to AC voltage. The core b is supported by a concentric, surrounded by magnetizable sleeve i, which is easily rotatable and slidable on it. The effect is analogous to that in Figure 2. The inhibited movement of the lever r is done in the same way as in Figure 3.

Eine besonders wirksame und günstige Wirkung der Kupplung von b und i erhält man nun gemäß der Erfindung, wenn man zwischen die sich berührenden, magnetisch erregten Oberflächen beider Körper eine Emulsion von feinstverteiltem Eisen in einem geeigneten Su-spensionsmittel, z. B. Öl, bringt. Bekanntlich erstarrt bei magnetischer Erregung eine derartige Emulsion und führt dann eine sichere Kupplung herbei. Es ist nun gemäß der Erfindung vorteilhaft, mindestens eine der beiden sich berührenden Flächen als wenigstens an der Oberfläche porösen Körper auszuführen, wodurch eine erhöhte Sicherheit für die Festhaltung der kuppelnden Emulsion entsteht. Zweckmäßig wird man zu diesem Zweck z. B. den Kern a aus Sintereisen ausführen. Gemäß der Erfindung wird zweckmäßig bei Verwendung einer Eisenemulsion nur einer der beiden Teile aus magnetischem Material hergestellt, da eine sichere Kupplung in diesem Fall auch so erfolgt. Man gewinnt dadurch den Vorteil, die Hülse im Sinn einer günstigen Herstellung auch aus nichtmetallischem Stoff, z. B. aus Preßstoff, herstellen zu können.According to the invention, a particularly effective and beneficial effect of coupling b and i is obtained if an emulsion of finely divided iron in a suitable suspension medium, e.g. B. Oil, brings. It is known that such an emulsion solidifies with magnetic excitation and then leads to a secure coupling. According to the invention, it is advantageous to design at least one of the two contacting surfaces as a body that is porous at least on the surface, which results in increased security for the holding of the coupling emulsion. Appropriate for this purpose is z. B. run the core a from sintered iron. According to the invention, when using an iron emulsion, only one of the two parts is expediently made of magnetic material, since a secure coupling also takes place in this way. This gives the advantage that the sleeve in the sense of a cheap production from non-metallic material, such. B. from molded material to be able to produce.

Für die praktische Anwendung der Erfindung ist in Bild 5 ein Beispiel gegeben.An example of the practical application of the invention is shown in Figure 5 given.

Hier ist a wieder ein Anker, und zwar der kreiszylindrische Kern eines Solenoids, das aus dem Eisenrahmen p, der Wicklung w und dem Messingführungsrohr q besteht. Mit diesem Solenoidrahmen p ist koaxial ein gleichartiger Rahmen b mit der Wicklung h verbunden, der aber zweckmäßig kein Führungsrohr ,besitzt, so daß die Verlängerung von a direkte magnetische Berührung mit dem Rahmen b hat. Dieses untenliegende Solenoid ist die Hemmungseinrichtung gemäß der Erfindung, während das obenliegende Solenoid in bekannter Weise die Aufgabe hat, den Kern bei Beginn des Schaltspiels hochzuziehen. Bei diesem Beispiel sucht der Kern bei freier Bewegung sich unter dem Einfluß des Gewichts G in Pfeilrichtung zu bewegen. Mit der Anordnung nach Bild 5 wird auch gezeigt, daß sich der Grundgedanke der Erfindung auch bei Gleichstrom, d. h. zerhacktem Gleichstrom durchführen läßt. Es ist eine Schaltung mit Anschluß an ein Gleichstromnetz gezeichnet, wobei bei der oberen Stellung des Schalters S der Zugmagnet eingeschaltet wird, der dann den Anker hebt. Bei Schaltung von S auf den unteren Kontakt wird dann das untere Solenoid (Hemmwerk) eingeschaltet, in dessen Stromkreis der Selbstunterbrecher r liegt, dessen Anker vom Hemmwerk selbst betätigt wird. Allgemein kann der zerhackte Gleichstrom mit bekannten Mitteln auch außerhalb des Hemmwerks erzeugt werden. Da es derartige Zerhacker mit konstanter Unterbrechungszahl gibt, kann auch auf diese Weise ein zeitproportionaler Ablauf des Hemmwerks erreicht werden, wobei eine vollständige Stromausschaltung durch den Unterbrecher nicht unbedingt erforderlich ist. Es genügen periodische Schwächungen des Stroms in einem Umfang, der zur Freigabe des Ankers jeweils genügt. Die Wirkungsweise des unteren Solenoids nach Bild 5 als Hemmwerk ist im übrigen dieselbe, wie bereits. beschrieben, und bedarf keiner weiteren Erläuterung. An seine Stelle kann gemäß der Erfindung ein elektrostatisches (Johnsen-Rahbek) Hemmwerk in gleicher koaxialer Anordnung treten, wobei der Kern beweglich und die äußere Hülse fest angeordnet ist. Der Halbleiter tritt hierbei an die Stelle der Spule und hat dieselbe Anordnung.Here a is again an armature, namely the circular cylindrical core of a solenoid, which consists of the iron frame p, the winding w and the brass guide tube q. With this solenoid frame p a similar frame b is coaxially connected to the winding h, but which has no guide tube, so that the extension of a has direct magnetic contact with the frame b. This lower solenoid is the escapement device according to the invention, while the overhead solenoid has the task, in a known manner, of pulling up the core at the start of the switching cycle. In this example the core tries to move freely in the direction of the arrow under the influence of the weight G. The arrangement according to Figure 5 also shows that the basic idea of the invention can also be carried out with direct current, ie chopped direct current. A circuit is drawn with a connection to a direct current network, with the pull magnet being switched on when the switch S is in the upper position, which then lifts the armature. When switching from S to the lower contact, the lower solenoid (inhibitor) is switched on, in whose circuit the self-interrupter r is located, the armature of which is actuated by the inhibitor itself. In general, the chopped direct current can also be generated outside of the escapement by known means. Since there are such choppers with a constant number of interruptions, a time-proportional sequence of the inhibiting mechanism can also be achieved in this way, with a complete power cut-off by the interrupter not being absolutely necessary. Periodic weakening of the current is sufficient to an extent that is sufficient in each case to release the armature. The functioning of the lower solenoid as shown in Fig. 5 as an inhibitor is otherwise the same as already. and does not require any further explanation. According to the invention, it can be replaced by an electrostatic (Johnsen-Rahbek) escapement in the same coaxial arrangement, the core being movable and the outer sleeve being fixed. The semiconductor takes the place of the coil and has the same arrangement.

Im allgemeinen sind die Einzelbewegungen, z. B. bei Wechselstrom von 5o Hz ioo in der Sekunde, sehr zahlreich in der Zeiteinheit, aber auch sehr klein. Es kann nun vorkommen, daß in Fällen von geringer Impulszahl in der Sekunde die Einrichtung auf größere Werte der Einzelwege eingestellt und diese sehr genau bestimmt werden müssen. In solchen Fällen werden gemäß der Erfindung (vgl. Bild 6) die zusammenarbeitenden Haftflächen je mit verzahnungsähnlichen gleichen Vorsprüngen versehen. Dadurch wird erreicht, daß die Einzelbewegungen streng das Maß der Teilung der Vorsprünge annehmen, da nach Verlassen einer Zahnreihe ein Festhalten erst wieder erfolgt, wenn bei der Fortbewegung des Ankers der nächste Zahn ungefähr wieder erreicht ist. Auf diese Weise entspricht einem Zeittakt des Stroms genau ein immer gleicher Wegtakt des Ankers. Es können so unter Umständen selbst einzelne Halbperioden abgezählt werden.In general, the individual movements, e.g. B. with alternating current of 50 Hz 100 per second, very numerous in the unit of time, but also very small. It can now happen that in cases of low number of pulses per second the The device is set to larger values of the individual paths and these are determined very precisely Need to become. In such cases, according to the invention (see Fig. 6), the cooperating Adhesive surfaces each provided with tooth-like projections. This will achieves that the individual movements strictly assume the extent of the division of the projections, because after leaving a row of teeth, you will only hold on again if the Movement of the anchor the next tooth is approximately reached again. To this Way, one time cycle of the current corresponds exactly to one always the same path cycle of the Anchor. In this way, under certain circumstances, even individual half-periods can be counted.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Delay device, characterized in that that under the influence of an auxiliary worker of any origin with any context between force and path or force and time moving measuring element (armature) in the same or variable time intervals delayed or held and released again will. z. Delay device according to claim i, characterized in that inhibition and the measuring element is released by a periodically moving mechanical brake (Picture i). 3. Delay device according to claim i, characterized in that the inhibition and release of the measuring element by electrical (Johnsen-Rahbek) or electromechanical clutches are effected by alternating current or hooked or modulated direct current. 4. Delay device according to claim i and 3, characterized in that in electromagnetic operation, the device as coupling agent finely divided iron powder, which in a suitable suspending agent, z. B. oil, is used. 5. Delay device according to claim 4, characterized in that the magnet system is made entirely or partially of porous There is sintered iron, the pores of which, especially on the coupling surfaces, with a Iron emulsion are filled. 6. Delay device according to claim 4 and 5, characterized characterized in that one of the poles or coupling surface parts of non-magnetic Material consists. 7. Delay device according to claim i and 3 to 6, characterized characterized in that when the coupling magnet is excited by chopped direct current the coupling magnet itself serves as an interrupter magnet. B. delay device according to claim i and 3 to 7, characterized in that with electromagnetic Inhibition wear the two coupling parts corresponding tooth-like projections.