RU2177656C1

RU2177656C1 - Heat-sensing switch

Info

Publication number: RU2177656C1
Application number: RU2000127206/09A
Authority: RU
Inventors: В.Н. Гришков; А.И. Лотков; В.И. Козубов
Original assignee: Институт физики прочности и материаловедения СО РАН
Priority date: 2000-10-30
Filing date: 2000-10-30
Publication date: 2001-12-27

Abstract

FIELD: heat-sensing devices including overtemperature alarms. SUBSTANCE: heat-sensing element of switch made of alloy featuring shape memory effect is made in the form of curvilinear figure. Perforated cover of device has segment-shaped bulge with rib at its highest point on underside that supports open ends of heat-sensing element; movable contact surface is covered with insulating coat at point where contact touches heat-sensing element. Switch has base that mounts movable and foxed contacts as well as adjusting screw. Heat-sensing element is mounted between movable contact and cover. EFFECT: facilitated manufacture and servicing, enhanced sensitivity and accuracy of readings, enlarged functional capabilities. 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к термочувствительным устройствам, в частности, к сигнализаторам предельной температуры, и может быть использовано в качестве термодатчика, термореле, терморегулятора для индикации температуры, для контроля технологических процессов, пожарной сигнализации и т.п. The invention relates to temperature-sensitive devices, in particular, to limit temperature detectors, and can be used as a temperature sensor, thermal relay, temperature regulator for indicating temperature, for controlling technological processes, fire alarms, etc.

Наиболее близким устройством того же назначения является термочувствительный выключатель, описанный в патенте 2040819 6 H 01 H 37/46,61/06, опубл. в БИ N 21, 1995 г. Выключатель содержит корпус, неподвижный и подвижный контакты, термочувствительный элемент из сплава с эффектом памяти формы (ЭПФ) и регулировочный винт. The closest device for the same purpose is the thermosensitive switch described in patent 2040819 6 H 01 H 37 / 46,61 / 06, publ. in BI N 21, 1995. The switch contains a housing, fixed and movable contacts, a heat-sensitive element made of an alloy with a shape memory effect (EPF), and an adjusting screw.

Недостатком этого устройства является изготовление термочувствительного элемента в виде криволинейной замкнутой фигуры из ленты с жестким соединением концов. Предлагаемое соединение концов ленты с помощью микросварки представляет собой весьма сложный процесс из-за высокой химической активности титана (Ti), являющегося одним из основных компонентов сплавов с ЭПФ. Кроме того, сварные конструкции из сплавов с ЭПФ не обеспечивают достаточной надежности при многократном термоциклическом срабатывании. По упомянутым причинам неприемлема и пайка, а, учитывая габаритные размеры и толщину ленты, из которой предполагается изготавливать термочувствительный элемент, неприемлема также и клепка. The disadvantage of this device is the manufacture of a thermosensitive element in the form of a curved, closed shape from a tape with a rigid connection of the ends. The proposed connection of the ends of the tape using microwelding is a very complex process due to the high chemical activity of titanium (Ti), which is one of the main components of EPF alloys. In addition, welded structures made of alloys with EPF do not provide sufficient reliability with repeated thermocyclic operation. For the mentioned reasons, soldering is also unacceptable, and, given the overall dimensions and thickness of the tape from which it is supposed to make a thermosensitive element, riveting is also unacceptable.

Другим недостатком этого устройства является то, что термочувствительный элемент находится в корпусе и, таким образом, частично изолирован от внешней среды, на температурные изменения которой он предназначен реагировать; к тому же на термочувствительный элемент оказывает влияние и температура, возникающая внутри корпуса при прохождении электрического тока через контакты, что, в конечном итоге, существенно снижает чувствительность устройства, точность его показаний и сужает сферу применения. Another disadvantage of this device is that the heat-sensitive element is located in the housing and, thus, is partially isolated from the external environment, which it is intended to respond to temperature changes; in addition, the temperature-sensitive element is also affected by the temperature that occurs inside the case when electric current passes through the contacts, which ultimately significantly reduces the sensitivity of the device, the accuracy of its readings and narrows the scope.

Задача заявляемого устройства - снижение трудоемкости изготовления, повышение чувствительности устройства и точности его показаний, расширение сферы применения устройства, повышение удобства в обслуживании. The objective of the claimed device is to reduce the complexity of manufacturing, increasing the sensitivity of the device and the accuracy of its indications, expanding the scope of the device, improving ease of maintenance.

Поставленная задача достигается тем, что предлагаемое устройство содержит основание, на котором смонтированы подвижный и неподвижный контакты, регулировочный винт. Кроме того, устройство содержит термочувствительный элемент из сплава с ЭПФ в виде криволинейной фигуры (окружности, овала) и крышку с сегментообразной выпуклостью по форме кривизны термочувствительного элемента. The task is achieved in that the proposed device contains a base on which mounted movable and fixed contacts, an adjusting screw. In addition, the device contains a heat-sensitive element made of an alloy with an EPF in the form of a curved shape (circle, oval) and a lid with a segmented bulge in the form of the curvature of the heat-sensitive element.

Особенностью устройства является то, что термочувствительный элемент выполнен из ленты в виде криволинейной незамкнутой фигуры и ему задана память формы на эту фигуру, а на внутренней стороне сегментообразной выпуклости крышки, в наивысшей ее точке, имеется ребро упора (выступ), в которое упираются концы термочувствительного элемента. Это позволяет криволинейной фигуре, в виде которой изготовлен термочувствительный элемент, работать так же, как и подобной фигуре с жестко соединенными концами. Для улучшения контакта термочувствительного элемента с внешней средой и отвода тепла, которое появляется при прохождении электрического тока через контакты, крышка выполнена перфорированной. A feature of the device is that the heat-sensitive element is made of a tape in the form of a curved non-open figure and it is given a shape memory for this figure, and on the inner side of the segment-shaped convexity of the lid, at its highest point, there is a stop rib (protrusion) against which the ends of the heat-sensitive item. This allows the curved figure in the form of which the thermally sensitive element is made to work in the same way as a similar figure with rigidly connected ends. To improve the contact of the heat-sensitive element with the external environment and heat dissipation, which appears when the electric current passes through the contacts, the cover is perforated.

Другой особенностью устройства является то, что поверхность подвижного контакта в месте взаимодействия с термочувствительным элементом имеет теплоизолирующее покрытие. Another feature of the device is that the surface of the movable contact in the place of interaction with the thermally sensitive element has a heat-insulating coating.

На чертеже изображен один из вариантов исполнения термочувствительного выключателя с нормально разомкнутыми контактами. The drawing shows one embodiment of a thermosensitive switch with normally open contacts.

Термочувствительный выключатель содержит основание 1, подвижный контакт 2, имеющий Г-образную форму, неподвижный контакт 3, термочувствительный элемент 4, крышку 5 и регулировочный винт 6. The thermosensitive switch contains a base 1, a movable contact 2 having an L-shaped form, a fixed contact 3, a thermosensitive element 4, a cover 5 and an adjusting screw 6.

Термочувствительный элемент 5 изготовлен из сплава с ЭПФ (например, на основе никелида титана) в виде ленты толщиной 20-100 мкм и шириной 0,5-8 мм, которой придана форма криволинейной фигуры (окружности, овала) со сведенными, но незакрепленными концами, причем термочувствительному элементу придана память формы на окружность (овал). Термочувствительный элемент 4 установлен разомкнутой частью вверх, между подвижным контактом 2 и крышкой 5, в сегментообразной выпуклости последней, упираясь разомкнутыми концами в ребро упора, что придает упругость разомкнутой окружности, в виде которой изготовлен термочувствительный элемент 4 и исключает его проворачивание, например, при вибрации. Поскольку наибольшая суммарная величина расстояния зазора между внутренней поверхностью крышки 5 и контактом 2 (по вертикали) и зазора между контактами 2 и 3 меньше вертикального линейного размера термочувствительного элемента 4, нижнюю часть его, после установки в сегментобразную полость крышки 5, слегка деформируют. Верхняя плоскость подвижного контакта 2 в месте взаимодействия с термочувствительным элементом 4 имеет (на чертеже не показано) теплоизолирующее покрытие (например, лак, краска), а крышка 5 выполнена перфорированной, что уменьшает влияние на термочувствительный элемент тепла, возникающего при прохождении электрического тока через контакты 2 и 3, и одновременно оптимизирует восприятие термочувствительным элементом 4 изменений температуры внешней среды. Для осуществления регулировки по температуре срабатывания устройство имеет регулировочный винт 6, упирающийся в нижнюю поверхность подвижного контакта 2. The heat-sensitive element 5 is made of an alloy with EPF (for example, based on titanium nickelide) in the form of a tape with a thickness of 20-100 μm and a width of 0.5-8 mm, which is given the shape of a curved shape (circle, oval) with flattened but loose ends, moreover, the temperature sensitive element is given a shape memory on a circle (oval). The heat-sensitive element 4 is installed open part upward, between the movable contact 2 and the cover 5, in the segmented convexity of the latter, resting open ends against the stop rib, which gives elasticity to the open circle in the form of which the heat-sensitive element 4 is made and excludes its rotation, for example, during vibration . Since the largest total value of the distance of the gap between the inner surface of the cover 5 and the contact 2 (vertical) and the gap between the contacts 2 and 3 is less than the vertical linear size of the heat-sensitive element 4, the lower part of it, after installation in the segmented cavity of the cover 5, is slightly deformed. The upper plane of the movable contact 2 in the place of interaction with the heat-sensitive element 4 has (not shown) a heat-insulating coating (for example, varnish, paint), and the cover 5 is perforated, which reduces the effect on the heat-sensitive element of the heat that occurs when electric current passes through the contacts 2 and 3, and at the same time optimizes the perception by the temperature-sensitive element 4 of changes in the temperature of the external environment. To carry out adjustment according to the response temperature, the device has an adjusting screw 6, abutting against the lower surface of the movable contact 2.

Устройство работает следующим образом. В исходном положении контакты 2 и 3 разомкнуты. При нагреве внешней среды выше температуры срабатывания термочувствительный элемент 4, вспоминая предварительно заданную форму, отжимает подвижный контакт 3 и замыкает контакты 2 и 3. Это достигается подбором параметров подвижного контакта 2 и термочувствительного элемента 4 таким образом, что сила упругости (жесткости) пластины подвижного контакта 2 меньше усилия, развиваемого термочувствительным элементом 4 при нагреве выше температуры включения, но превышает жесткость термочувствительного элемента 4 в остывшем (ниже температуры выключения). При охлаждении термочувствительный элемент 4 деформируется под действием силы упругости подвижного контакта 2. The device operates as follows. In the initial position, contacts 2 and 3 are open. When the external environment is heated above the response temperature, the thermosensitive element 4, recalling the predefined shape, squeezes the movable contact 3 and closes the contacts 2 and 3. This is achieved by selecting the parameters of the movable contact 2 and the thermosensitive element 4 in such a way that the elastic force (stiffness) of the movable contact plate 2 is less than the force developed by the temperature-sensitive element 4 when heated above the switch-on temperature, but exceeds the rigidity of the temperature-sensitive element 4 in the cooled one (I’ll turn it off below the temperature reading). When cooling, the heat-sensitive element 4 is deformed under the action of the elastic force of the movable contact 2.

Изменение или корректировка устройства по температуре срабатывания достигается с помощью винта 6, регулирующего силу упругости подвижного контакта 2, а перфорация крышки 5, кроме оптимизации восприятия температурных изменений внешней среды, позволит визуально контролировать настройку устройства. Changing or adjusting the device according to the response temperature is achieved using a screw 6, which regulates the elastic force of the movable contact 2, and the perforation of the cover 5, in addition to optimizing the perception of temperature changes in the environment, will allow you to visually control the device settings.

Предложенный термочувствительный выключатель обладает повышенной чувствительностью, точностью показаний, простотой изготовления, удобством в обслуживании и возможностью применения в условиях вибрации. The proposed temperature-sensitive switch has increased sensitivity, accuracy of readings, ease of manufacture, ease of maintenance and the ability to use in vibration conditions.

Claims

1. A heat-sensitive switch containing a base and movable and fixed contacts located on it, an adjusting screw, a cover, and also a heat-sensitive element made of an alloy with a shape memory effect, mounted with the possibility of influencing the movable contact, characterized in that the heat-sensitive element is made of tape and made in the form of an open curved figure, the lid is perforated and has a segmented convexity, on the inside of which a protrusion is located at the highest point, in otorrhea abut the open end of the thermally responsive member when it is installed between the cover and the movable contact, wherein the heat-sensitive element is given a curved shape in memory.

2. The thermosensitive switch according to claim 1, characterized in that the movable contact has a heat-insulating coating at the site of interaction with the thermosensitive element.