RU159005U1

RU159005U1 - THERMOSENSITIVE ACTUATOR

Info

Publication number: RU159005U1
Application number: RU2015123538/07U
Authority: RU
Inventors: Сергей Сергеевич Гаврюшин; Анна Сергеевна Николаева
Original assignee: Анна Сергеевна Николаева
Priority date: 2015-06-18
Filing date: 2015-06-18
Publication date: 2016-01-20

Abstract

Термочувствительный актюатор, содержащий пластинчатый куполообразный элемент, выполненный в виде пологой оболочки вращения, имеющий центральное отверстие и выполненный из биметалла, состоящего из слоев с разными температурными коэффициентами расширения, и язычок с размещенным на нем электрическим контактом, выполненный из биметалла, состоящего из слоев с разными температурными коэффициентами расширения, один конец язычка жестко соединен с краем отверстия в пластинчатом куполообразном элементе, а другой конец расположен в отверстии пластинчатого куполообразного элемента, отличающийся тем, что отношение толщины пластины куполообразного элемента к постоянному радиусу кривизны меридиана пологой оболочки вращения находится в пределах 0.02-0.05, отношение толщины пластинчатого куполообразного элемента к толщине язычка находится в пределах 1.2-1.5, язычок жестко соединен с пластинчатым куполообразным элементом так, что слои язычка и пластинчатого куполообразного элемента с одинаковыми температурными коэффициентами расширения обращены друг к другу.A heat-sensitive actuator containing a plate-like domed element made in the form of a shallow shell of revolution, having a central hole and made of bimetal, consisting of layers with different temperature expansion coefficients, and a tongue with an electrical contact placed on it, made of bimetal, consisting of layers with different temperature expansion coefficients, one end of the tongue is rigidly connected to the edge of the hole in the plate-like domed element, and the other end is located in the hole lamellar domed element, characterized in that the ratio of the plate thickness of the domed element to the constant radius of curvature of the meridian of the shallow shell of revolution is in the range 0.02-0.05, the ratio of the thickness of the lamellar domed element to the thickness of the tongue is in the range 1.2-1.5, the tongue is rigidly connected to the lamellar domed element so that the layers of the tongue and lamellar dome-shaped element with the same temperature expansion coefficients are facing each other.

Description

Изобретение относится к приборостроению, в частности к элементам термочувствительных электрическим переключателей, применяющихся для защиты электрических цепей от перегрузок, контроля и регулирования температуры нагрева ответственных элементов, в оптических компонентах и в качестве манипулятора для транспортировки объектов в микросистемах.The invention relates to instrumentation, in particular to elements of heat-sensitive electrical switches used to protect electrical circuits from overloads, control and regulation of the heating temperature of critical elements, in optical components and as a manipulator for transporting objects in microsystems.

Из существующего уровня техники известны пластинчатые биметаллические актюаторы куполообразной формы, которые изменяют направление кривизны на обратное, прощелкивая при достижении критической температуры (патент Великобритании GB 1031827-A, H01H 37/00, 28.12.1962). Несмотря на простоту изготовления, такие актюаторы имеют ряд недостатков, одним из которых является нестабильная температура срабатывания из-за высоких периферийных напряжений, в отдельных случаях превышающих предел упругости. Из-за возникновения зон пластического деформирования на периферии актюатора температура срабатывания изменяется со временем в недопустимых пределах и срок службы датчиков, реле и переключателей уменьшается. Другим недостатком является появление трещин на периферии актюатора при многократных переключениях, в результате чего он выходит из строя.Dome-shaped plate-shaped bimetallic actuators are known from the prior art that reverse the direction of curvature, clicking when the critical temperature is reached (GB Patent GB 1031827-A, H01H 37/00, 12/28/1962). Despite the simplicity of manufacture, such actuators have a number of disadvantages, one of which is an unstable response temperature due to high peripheral stresses, in some cases exceeding the elastic limit. Due to the occurrence of plastic deformation zones on the periphery of the actuator, the response temperature changes over time to unacceptable limits and the life of the sensors, relays, and switches decreases. Another drawback is the appearance of cracks on the periphery of the actuator during repeated switching, as a result of which it fails.

Наиболее близкой к заявленному техническому решению, т.е. прототипом, является конструкция термочувствительного актюатора, содержащая пластинчатый куполообразный элемент, выполненный в виде пологой оболочки вращения, имеющий центральное отверстие и выполненный из биметалла, состоящего из слоев с разными температурными коэффициентами расширения, и язычок с размещенным на нем электрическим контактом, выполненный из биметалла, состоящего из слоев с разными температурными коэффициентами расширения, язычок выполнен за одно целое с пластинчатым куполообразным элементом (патент США US 4160226-A, H01C 7/04, 12.12.1974).Closest to the claimed technical solution, i.e. The prototype is the design of a heat-sensitive actuator containing a plate-like domed element made in the form of a shallow shell of revolution, having a central hole and made of bimetal, consisting of layers with different temperature expansion coefficients, and a tongue with an electrical contact placed on it, made of bimetal, consisting of of layers with different temperature expansion coefficients, the tongue is made in one piece with a plate-like domed element (US patent US 4160226-A, H01C 7/0 4, 12/12/1974).

Недостатком прототипа является ограниченная величина перемещений, реализуемых при прощелкивании, что может привести к тому, что актюатор не будет обеспечивать требуемых контактных усилий и к возникновению дребезга, что недопустимо в электрических цепях.The disadvantage of the prototype is the limited amount of movement that occurs when clicking, which can lead to the fact that the actuator will not provide the required contact forces and to the occurrence of bounce, which is unacceptable in electrical circuits.

Задачей, на решение которой направлена полезная модель является устранение описанных недостатков. Данная задача решается за счет того, что заявленный термочувствительный актюатор, содержащий пластинчатый куполообразный элемент, выполненный в виде пологой оболочки вращения, имеющий центральное отверстие и выполненный из биметалла, состоящего из слоев с разными температурными коэффициентами расширения, и язычок с размещенным на нем электрическим контактом, выполненный из биметалла, состоящего из слоев с разными температурными коэффициентами расширения, один конец язычка жестко соединен с краем отверстия в пластинчатом куполообразном элементе, а другой конец расположен в отверстии пластинчатого куполообразного элемента. Отношение толщины пластины куполообразного элемента к постоянному радиусу кривизны меридиана пологой оболочки вращения находится в пределах 0.02-0.05, отношение толщины пластинчатого куполообразного элемента к толщине язычка находится в пределах 1.2-1.5, язычок жестко соединен с пластинчатым куполообразным элементом так, что слои язычка и пластинчатого куполообразного элемента с одинаковыми температурными коэффициентами расширения обращены друг к другу.The task the utility model is aimed at resolving the described drawbacks. This problem is solved due to the fact that the claimed heat-sensitive actuator containing a plate-like domed element made in the form of a shallow shell of revolution, having a central hole and made of bimetal, consisting of layers with different temperature expansion coefficients, and a tongue with an electrical contact placed on it, made of bimetal, consisting of layers with different temperature expansion coefficients, one end of the tongue is rigidly connected to the edge of the hole in the plate dome SG element and the other end located in an aperture plate dome member. The ratio of the plate thickness of the dome-shaped element to the constant radius of curvature of the meridian of the shallow shell of revolution is in the range 0.02-0.05, the ratio of the thickness of the plate-like domed element to the thickness of the tongue is in the range 1.2-1.5, the tongue is rigidly connected to the plate-like domed element so that the layers of the tongue and plate-like domed elements with the same temperature expansion coefficients are facing each other.

Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью существенных признаков, является увеличение величины перемещений, реализуемых при прощелкивании.The technical result provided by the given set of essential features is to increase the magnitude of the displacements realized by clicking.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображено:The invention is illustrated by drawings, which depict:

На фиг. 1 показан термочувствительный актюатор в изометрии.In FIG. 1 shows a temperature sensitive actuator in isometry.

На фиг. 2 изображен термочувствительный актюатор в разрезе (вид спереди) в недеформированном состоянии.In FIG. 2 shows a heat-sensitive actuator in section (front view) in an undeformed state.

На фиг. 3 изображен термочувствительный актюатор в разрезе (вид спереди) после прощелкивания при достижении критической температуры, показанIn FIG. 3 shows a section of a heat-sensitive actuator (front view) after snapping when a critical temperature is reached, shown

На фиг. 4 показан пример использования актюатора в термодатчике для контроля температуры нагрева контролируемого элемента подвижного железнодорожного транспорта (контролируемый элемент на чертеже не показан), термочувствительный актюатор изображен в недеформированном состоянии.In FIG. Figure 4 shows an example of the use of an actuator in a temperature sensor to control the heating temperature of a controlled element of a rolling railway transport (a controlled element is not shown in the drawing), a heat-sensitive actuator is shown in an undeformed state.

На фиг. 5 термочувствительный актюатор изображен после перегрева контролируемого элемента (контролируемый элемент на чертеже не показан).In FIG. 5, the heat-sensitive actuator is shown after overheating of the controlled element (the controlled element is not shown in the drawing).

Примечание: на фиг. 2-5 для упрощения чертежей штриховки разрезанных деталей не показаны.Note: in FIG. 2-5, to simplify the drawings, the hatching of the cut parts is not shown.

Термочувствительный актюатор 1 содержит пластинчатый куполообразный элемент 2 и язычок 3 с размещенным на нем электрическим контактом 4. Пластинчатый куполообразный элемент 2 выполнен в виде пологой оболочки вращения и имеет центральное отверстие 5. Один конец язычка 6 жестко соединен с краем отверстия 5 в пластинчатом куполообразном элементе 2, а подвижный конец 7 расположен в отверстии 5 пластинчатого куполообразного элемента 2. Пластинчатый куполообразный элемент 2 выполнен из биметалла, состоящего из слоев с разными температурными коэффициентами расширения (8 - слой с большим температурным коэффициентом расширения, 9 - слой с меньшим температурным коэффициентом расширения). Язычок 3 также выполнен из биметалла, состоящего из слоев с разными температурными коэффициентами расширения (10 - слой с большим температурным коэффициентом расширения, 11 - слой с меньшим температурным коэффициентом расширения). Отношение толщины пластины куполообразного элемента 2 к постоянному радиусу кривизны меридиана пологой оболочки вращения пластинчатого куполообразного элемента 2 находится в пределах 0.02-0.05. Отношение толщины пластинчатого куполообразного элемента 2 к толщине язычка 3 находится в пределах 1.2-1.5. Язычок 3 соединен с пластинчатым куполообразным элементом 2 так, что слои язычка 3 и пластинчатого куполообразного элемента 2 с одинаковыми температурными коэффициентами расширения (11 и 9) обращены друг к другу. Актюатор 1 прикреплен к опоре 12 с возможностью поворота при прощелкивании. Неподвижный контакт 14 размещен на опоре неподвижного контакта 13.The heat-sensitive actuator 1 contains a plate-like domed element 2 and a tongue 3 with an electrical contact 4. The plate-like domed element 2 is made in the form of a shallow shell of revolution and has a central hole 5. One end of the tab 6 is rigidly connected to the edge of the hole 5 in the plate-like domed element 2 and the movable end 7 is located in the hole 5 of the plate-like domed element 2. The plate-like domed element 2 is made of bimetal, consisting of layers with different temperature coefficients itsientami extensions (8 - a layer with a large thermal expansion coefficient, 9 - a layer with a lower thermal expansion coefficient). The tongue 3 is also made of bimetal, consisting of layers with different temperature expansion coefficients (10 is a layer with a large temperature coefficient of expansion, 11 is a layer with a lower temperature coefficient of expansion). The ratio of the plate thickness of the dome-shaped element 2 to the constant radius of curvature of the meridian of the shallow shell of revolution of the plate-like domed element 2 is in the range 0.02-0.05. The ratio of the thickness of the plate-like domed element 2 to the thickness of the tongue 3 is in the range 1.2-1.5. The tongue 3 is connected to the plate-shaped domed element 2 so that the layers of the tongue 3 and the plate-like domed element 2 with the same temperature expansion coefficients (11 and 9) face each other. The actuator 1 is attached to the support 12 with the possibility of rotation when snapping. The fixed contact 14 is placed on the support of the fixed contact 13.

Устройство работает следующим образом: при перегреве контролируемого элемента (на чертеже не показан) актюатор 1, установленный, например, на буксовом узле вагона или локомотива на опоре 12, деформируется с прощелкиванием, контакт 4 замыкает электрическую цепь, например, звонка или сигнальной лампы в вагоне проводника, соприкасаясь с неподвижным контактом 14, установленным на опоре неподвижного контакта 13. Благодаря выбранному отношению толщины пластинчатого куполообразного элемента 2 к толщине язычка 3, когда пластинчатый куполообразный элемент 2 прощелкивает, язычок 3 уже полностью деформирован в направлении прощелкивания. Таким образом, в описанной конструкции достигается увеличение реализуемых полезных перемещений и контактных усилий для исключения дребезга.The device operates as follows: when the controlled element overheats (not shown in the drawing), the actuator 1, installed, for example, on the axle box of the car or locomotive on the support 12, is deformed with a snap, pin 4 closes the electric circuit, for example, of a bell or signal lamp in the car the conductor, in contact with the fixed contact 14 mounted on the support of the fixed contact 13. Due to the selected ratio of the thickness of the plate-like domed element 2 to the thickness of the tongue 3, when the plate-like domed lement proschelkivaet 2, the tab 3 is completely deformed in the direction of buckling. Thus, in the described construction, an increase in the realized useful displacements and contact forces is achieved to eliminate bounce.

Claims

A heat-sensitive actuator containing a plate-like domed element made in the form of a shallow shell of revolution, having a central hole and made of bimetal, consisting of layers with different temperature expansion coefficients, and a tongue with an electrical contact placed on it, made of bimetal, consisting of layers with different temperature expansion coefficients, one end of the tongue is rigidly connected to the edge of the hole in the plate-like domed element, and the other end is located in the hole lamellar domed element, characterized in that the ratio of the plate thickness of the domed element to the constant radius of curvature of the meridian of the shallow shell of rotation is in the range 0.02-0.05, the ratio of the thickness of the lamellar domed element to the thickness of the tongue is in the range 1.2-1.5, the tongue is rigidly connected to the lamellar domed element so that the layers of the tongue and lamellar dome-shaped element with the same temperature expansion coefficients are facing each other.