RU2566533C2

RU2566533C2 - Electromechanical time relay

Info

Publication number: RU2566533C2
Application number: RU2014110573/28A
Authority: RU
Inventors: Михаил Георгиевич Линт; Алексей Валерьевич Михайлов; Олег Спартакович Черненко
Original assignee: Открытое акционерное общество "Межрегиональная распределительная сетевая компания Центра и Приволжья"
Priority date: 2014-03-19
Filing date: 2014-03-19
Publication date: 2015-10-27
Also published as: RU2014110573A

Abstract

FIELD: electricity.

SUBSTANCE: electromechanical time relay comprises contact device and spring-loaded clockwork mechanism with shutter tensioning lever and solenoid, which armature turns the above lever. The relay is complete with one-way action air shock absorber ensuring shock-free impact of the armature on the lever in process of clockwork mechanism winding and free reversive movement of the armature.

EFFECT: improved reliability of electromechanical time relay by elimination of impact interaction for armature and shutter tensioning lever.

3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к электрическим переключателям, срабатывающим в зависимости от времени, а более конкретно - к электромеханическим реле времени.The invention relates to electrical switches depending on time, and more particularly to an electromechanical time switch.

Известно электромеханическое реле времени, содержащее контактное устройство и пружинный часовой механизм [1]. Часовой механизм вращает с постоянной скоростью вал, на котором закреплен кулачок, осуществляющий переключение электрических контактов с заданной выдержкой времени. Недостатком данного реле является то, что взвод пружины часового механизма осуществляются вручную. Это не позволяет использовать реле для коммутации электрических цепей в устройствах автоматики.Known electromechanical time relay containing a contact device and a spring clock mechanism [1]. The clock mechanism rotates at a constant speed the shaft on which the cam is fixed, which switches the electrical contacts with a given time delay. The disadvantage of this relay is that the cocking of the clock mechanism springs is carried out manually. This does not allow the use of relays for switching electrical circuits in automation devices.

Известно электромеханическое реле времени, содержащее контактное устройство и пружинный часовой механизм с заводным рычагом и электромагнитом, якорь которого поворачивает заводной рычаг (прототип) [2, стр.313]. Конструкция реле исключает недостаток аналога, поскольку взвод пружины часового механизма осуществляется в автоматическом режиме с помощью электромагнита.Known electromechanical time relay containing a contact device and a spring-loaded clock mechanism with a clockwork lever and an electromagnet, the anchor of which turns the clockwork lever (prototype) [2, p. 313]. The design of the relay eliminates the disadvantage of an analogue, since the cocking of the clock mechanism spring is carried out automatically using an electromagnet.

Недостатком реле является его низкая надежность, обусловленная частыми поломками зубчатых передач часового механизма. Это связано с ударным характером взаимодействия якоря электромагнита и заводного рычага часового механизма. В результате удара якоря по заводному рычагу при взводе возникает большая динамическая нагрузка, которая передается по кинематической цепи и приводят к поломке зубьев зубчатых колес часового механизма.The disadvantage of the relay is its low reliability, due to frequent breakdowns of the gears of the clock mechanism. This is due to the impact nature of the interaction of the electromagnet anchor and the clockwork lever. As a result of the impact of the anchor on the crank lever during cocking, a large dynamic load arises, which is transmitted along the kinematic chain and leads to breakage of the teeth of the gears of the clock mechanism.

Настоящее изобретение направлено на повышение надежности электромеханического реле времени путем устранения ударного взаимодействия якоря и заводного рычага.The present invention is directed to improving the reliability of an electromechanical time relay by eliminating the impact interaction of the armature and the crank arm.

Новое электромеханическое реле времени, так же как прототип, содержит контактное устройство и пружинный часовой механизм с заводным рычагом и электромагнитом, якорь которого поворачивает заводной рычаг.The new electromechanical time switch, as well as a prototype, contains a contact device and a spring-loaded clock mechanism with a clockwork lever and an electromagnet, the anchor of which rotates the clockwork lever.

Конструктивной особенностью реле является то, что оно снабжено пневматическим амортизатором одностороннего действия, обеспечивающим безударное воздействие якоря на рычаг при взводе часового механизма и свободный ход якоря в обратную сторону.The design feature of the relay is that it is equipped with a single-acting pneumatic shock absorber, which provides an unstressed effect of the armature on the lever during cocking of the clock mechanism and free movement of the armature in the opposite direction.

Пневматический амортизатор содержит присоединенный к якорю поршень, расположенный в неподвижно установленном закрытом цилиндре. Торцевая часть поршня, образующая с цилиндром замкнутую полость, выполнена в форме чаши с тонкой, способной к упругой деформации стенкой, включающей соприкасающийся с цилиндром и примыкающий к торцу поршня герметизирующий поясок. В донной части цилиндра имеется дросселирующее отверстие, связывающее гильзу с внешней воздушной средой.The pneumatic shock absorber contains a piston attached to the armature, located in a fixed mounted closed cylinder. The end part of the piston, forming a closed cavity with the cylinder, is made in the form of a bowl with a thin wall capable of elastic deformation, including a sealing girdle adjacent to the cylinder and adjacent to the end of the piston. In the bottom of the cylinder there is a throttling hole that connects the sleeve with the external air environment.

Поршень амортизатора изготовлен из антифрикционного полимерного материала, его торцевая часть в форме чаши содержит внутреннюю коническую поверхность с углом уклона конуса α=8…10 градусов. Остальные геометрические параметры поршня определяются следующими соотношениями: толщина стенки поршня на торце составляет s=(0,01…0,04)*d, длина герметизирующего пояска t=(0,06…0,08)*d, высота пояска h=(0,006…0,008)*d, где d - наружный диаметр поршня.The shock absorber piston is made of antifriction polymer material, its end part in the shape of a bowl contains an internal conical surface with a cone angle α = 8 ... 10 degrees. The remaining geometric parameters of the piston are determined by the following relationships: the wall thickness of the piston at the end is s = (0.01 ... 0.04) * d, the length of the sealing girdle t = (0.06 ... 0.08) * d, the height of the girdle h = ( 0.006 ... 0.008) * d, where d is the outer diameter of the piston.

Использование пневматического амортизатора (демпфера), обеспечивающего торможение якоря электромагнита в конце его хода с целью уменьшения ударной нагрузки и шума является известным техническим решением. Известно реле с пневматическим демпфером, включающим поршень, цилиндр и дроссель [3]. Конструкция реле предусматривает присоединение поршня к якорю. Недостатком данного реле является то, что якорь электромагнита тормозится демпфером не только при торможении, но и при разгоне якоря. Это связано с тем, что при возврате поршня в исходное положение воздух повторно проходит через дроссель. В результате цикл времени срабатывания увеличивается.The use of a pneumatic shock absorber (damper), which provides braking of the armature of an electromagnet at the end of its stroke in order to reduce shock load and noise, is a well-known technical solution. A relay is known with a pneumatic damper including a piston, a cylinder and a throttle [3]. The design of the relay provides for the connection of the piston to the armature. The disadvantage of this relay is that the armature of the electromagnet is braked by the damper not only during braking, but also during acceleration of the armature. This is due to the fact that when the piston returns to its original position, air re-passes through the throttle. As a result, the response time cycle increases.

В предлагаемой конструкции реле времени с односторонним амортизатором при обратном ходе (разгоне) поршня амортизатора дроссель не работает. Поэтому время разгона якоря очень мало. Данное обстоятельство имеет принципиальное значение для реле времени, поскольку время разгона якоря влияет на точность выдержки времени.In the proposed design, the time relay with a one-way shock absorber during the reverse stroke (acceleration) of the shock absorber piston, the throttle does not work. Therefore, the acceleration time of the anchor is very short. This circumstance is of fundamental importance for the time relay, since the time of acceleration of the armature affects the accuracy of the time delay.

На фиг.1 представлен сборочный чертеж реле времени, на фиг.2 - амортизатор в разрезе А-А (фиг.1), на фиг.3 - местный вид А (фиг.2) поршня в разрезе.Figure 1 presents the assembly drawing of a time relay, figure 2 is a shock absorber in a section aa (figure 1), figure 3 is a partial view a (figure 2) of the piston in a section.

Реле времени содержит контактное устройство 1, пружинный часовой механизм 2 с заводным рычагом 3 и электромагнитом 4, якорь 5 которого поворачивает заводной рычаг 3 с помощью возвратной пружины 6 (фиг.1). Реле снабжено пневматическим амортизатором 7 одностороннего действия.The time relay contains a contact device 1, a spring-loaded clock mechanism 2 with a winding lever 3 and an electromagnet 4, the anchor 5 of which rotates the winding lever 3 using a return spring 6 (Fig. 1). The relay is equipped with a pneumatic shock absorber 7 single acting.

Основным несущим элементом реле является цоколь 8. К нему с помощью винтов 9 присоединен электромагнит 4. Амортизатор 7 установлен на стойке 10, которая прикреплена к цоколю винтом 11 и гайкой 12.The main bearing element of the relay is the base 8. An electromagnet 4 is attached to it using screws 9. The shock absorber 7 is mounted on the stand 10, which is attached to the base with a screw 11 and a nut 12.

Узлы реле закрыты кожухом 13, который прикреплен к цоколю 8 с помощью защелок 14.The relay nodes are closed by a casing 13, which is attached to the base 8 using latches 14.

Пневматический амортизатор содержит присоединенный к якорю поршень 15, расположенный в неподвижно установленном закрытом цилиндре 16 (фиг.2). Торцевая часть поршня 15, образующая с цилиндром 16 замкнутую полость, выполнена в форме чаши с тонкой, способной к упругой деформации стенкой, включающей соприкасающийся с цилиндром и примыкающий к торцу поршня герметизирующий поясок 17. В донной части цилиндра имеется дросселирующее отверстие 18, связывающее внутреннюю полость цилиндра 16 с внешней воздушной средой. Поршень прикреплен к фланцу 19 якоря 5 с помощью скобы 20, которая присоединена к поршню 15 винтом 21.The pneumatic shock absorber contains a piston 15 connected to the armature, located in a fixed mounted closed cylinder 16 (figure 2). The end part of the piston 15, forming a closed cavity with the cylinder 16, is made in the form of a bowl with a thin wall capable of elastic deformation, including a sealing girdle 17 in contact with the cylinder and adjacent to the end of the piston. At the bottom of the cylinder there is a throttling hole 18 connecting the internal cavity cylinder 16 with external air. The piston is attached to the flange 19 of the armature 5 with a bracket 20, which is attached to the piston 15 by a screw 21.

Пример конкретных значений конструктивных параметров поршня, изображенных на фиг.3, представлен в таблице.An example of specific values of the design parameters of the piston depicted in figure 3, is presented in the table.

ПараметрParameter МатериалMaterial Диаметр поршня d, ммPiston diameter d, mm Угол уклона конуса α, град.The angle of inclination of the cone α, deg. Толщина стенки s, ммWall thickness s, mm Длина пояска t, ммBelt length t, mm ЗначениеValue Фторопласт Ф-4Ftoroplast F-4 14,214.2 99 0,30.3 1one

Реле времени работает следующими образом.The time relay operates as follows.

При включении электромагнита 4 якорь 5 сжимает пружину 6 и освобождает заводной рычаг 3, который начинает поворачиваться, опускаясь вниз (фиг.1). Одновременно осуществляется вращение центрального вала часового механизма, который через определенный промежуток времени приводит к срабатыванию контактного устройства 1. Затем электромагнит 4 отключается и якорь 5 поднимается вверх под действием пружины 6. При этом якорь 5 поворачивает рычаг 3, возвращая его в верхнее исходное положение и производя взвод пружины часового механизма.When you turn on the electromagnet 4, the anchor 5 compresses the spring 6 and releases the clockwork lever 3, which begins to turn, dropping down (figure 1). At the same time, the central shaft of the clockwork is rotated, which, after a certain period of time, triggers the contact device 1. Then the electromagnet 4 is turned off and the armature 5 rises up under the action of the spring 6. In this case, the armature 5 rotates the lever 3, returning it to its upper initial position and producing cocking of a spring of a clockwork.

Подъем и опускание якоря 5 сопровождается соответствующим движением поршня 15 амортизатора 7 (фиг.2). При движении поршня 15 вверх внутри цилиндра 16 создается давление, обусловленное сопротивлением прохождения воздуха через дроссель 18. Это приводит к упругому расширению тонких стенок поршня 15 и герметизации полости цилиндра 16, что способствует торможению поршня. Происходит плавное безударное воздействие поршня 15 на рычаг 3. При движении поршня 15 вниз давление внутри цилиндра 16 уменьшается. Тонкие стенки поршня 15 сжимаются под действием атмосферного давления и пропускают воздух через зазор между стенками цилиндра 16 и поршня 15. Воздух проходит в цилиндр 16, минуя дроссель 18. Якорь 5 не испытывает сопротивления и движется с максимальной скоростью.The raising and lowering of the armature 5 is accompanied by the corresponding movement of the piston 15 of the shock absorber 7 (figure 2). When the piston 15 moves upward inside the cylinder 16, pressure is created due to the resistance of air passing through the throttle 18. This leads to elastic expansion of the thin walls of the piston 15 and the sealing of the cylinder 16, which contributes to the braking of the piston. There is a smooth, shock-free action of the piston 15 on the lever 3. When the piston 15 moves downward, the pressure inside the cylinder 16 decreases. Thin walls of the piston 15 are compressed by atmospheric pressure and pass air through the gap between the walls of the cylinder 16 and the piston 15. The air flows into the cylinder 16, bypassing the throttle 18. The armature 5 does not experience resistance and moves at maximum speed.

Новое конструктивное решение позволяет, во-первых, повысить надежность реле путем снижения динамических нагрузок и исключения поломок зубчатых передач часового механизма, во-вторых, избежать потерь времени при срабатывании реле, обеспечив тем самым необходимую точность выдержки времени.The new constructive solution allows, firstly, to increase the reliability of the relay by reducing dynamic loads and eliminating damage to the gears of the clock mechanism, and secondly, to avoid time losses when the relay is triggered, thereby ensuring the necessary accuracy of time delay.

Источники информацииInformation sources

1. Патент РФ №2075128 (RU). Электромеханическое реле времени. Опубликовано 10.03.1997 г. МПК: Н01Н 43/12, G04B 23/02.1. RF patent No. 2075128 (RU). Electromechanical time relay. Published on March 10, 1997 IPC: Н01Н 43/12, G04B 23/02.

2. В.И. Гуревич. Электрические реле. Устройство, принцип действия и применения. Настольная книга электротехника. Серия «Компоненты и Технологии». - М.: СОЛОН-Пресс, 2011. - 688 с.: ил.2. V.I. Gurevich. Electrical relays. Device, principle of operation and application. Handbook of electrical engineering. Series "Components and Technologies". - M.: SOLON-Press, 2011 .-- 688 p.: Ill.

3. Патент ЕР 0281384. Electromagnetic relay having silencing means. Дата публикации: 1988-09-07. МПК: Н01Н 50/30.3. EP patent 0281384. Electromagnetic relay having silencing means. Date of publication: 1988-09-07. IPC: Н01Н 50/30.

Claims

1. Электромеханическое реле времени, содержащее: часовой механизм с заводным рычагом и электромагнит, якорь которого поворачивает заводной рычаг, отличающееся тем, что реле снабжено пневматическим амортизатором одностороннего действия, обеспечивающим безударное воздействие якоря на рычаг при взводе часового механизма и свободный ход якоря в обратную сторону.1. Electromechanical time switch, comprising: a clockwork with a clockwork lever and an electromagnet, the anchor of which turns the clockwork lever, characterized in that the relay is equipped with a pneumatic shock absorber single-acting, providing shockless impact of the armature on the lever when cocking the clockwork and the anchor can move freely in the opposite direction .

2. Электромеханическое реле времени по п.1, отличающееся тем, что пневматический амортизатор содержит присоединенный к якорю поршень, расположенный в неподвижно установленном закрытом цилиндре, причем торцевая часть поршня, образующая с цилиндром замкнутую полость, выполнена в форме чаши с тонкой, способной к упругой деформации стенкой, включающей соприкасающийся с цилиндром и примыкающий к торцу поршня герметизирующий поясок, а в донной части цилиндра имеется дросселирующее отверстие, связывающее гильзу с внешней воздушной средой.2. The electromechanical timer according to claim 1, characterized in that the pneumatic shock absorber comprises a piston attached to the armature located in a fixed mounted closed cylinder, the end part of the piston forming a closed cavity with the cylinder, made in the form of a bowl with a thin, elastic deformation by a wall, including a sealing girdle adjacent to the cylinder and adjacent to the end of the piston, and at the bottom of the cylinder there is a throttling hole connecting the sleeve with the external air.

3. Электромеханическое реле времени по п.1, отличающееся тем, что поршень амортизатора изготовлен из антифрикционного полимерного материала, его торцевая часть в форме чаши содержит внутреннюю коническую поверхность с углом уклона конуса α=8…10 градусов, а остальные конструктивные параметры поршня определяются следующими соотношениями: толщина стенки поршня на торце составляет s=(0,01…0,04)*d, длина герметизирующего пояска t=(0,06…0,08)*d, высота пояска h=(0,006…0,008)*d, где d - наружный диаметр поршня. 3. The electromechanical timer according to claim 1, characterized in that the shock absorber piston is made of antifriction polymer material, its end part in the shape of a bowl contains an internal conical surface with a cone angle α = 8 ... 10 degrees, and the remaining design parameters of the piston are determined by the following ratios: the wall thickness of the piston at the end is s = (0.01 ... 0.04) * d, the length of the sealing girdle t = (0.06 ... 0.08) * d, the height of the girdle h = (0.006 ... 0.008) * d where d is the outer diameter of the piston.