термочувствительный выключатель

Формула изобретения

ТЕРМОЧУВСТВИТЕЛЬНЫЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ, содержащий корпус, в котором расположены подвижный и неподвижный контакты и термочувствительный элемент, выполненный из материала с эффектом памяти формы и установленный с возможностью воздействия на подвижный контакт, отличающийся тем, что термочувствительный элемент изготовлен из фольговой ленты в виде замкнутой криволинейной фигуры с жестким соединением ее концов и размещен между подвижным контактом и корпусом, причем термочувствительному элементу задана память формы в виде криволинейной фигуры.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к термочувствительным устройствам, в частности, к сигнализаторам предельной температуры, и может быть использовано в качестве термодатчика, термореле, терморегулятора для индикации температуры, для пожарной сигнализации, для термостатирования, для контроля за технологическими процессами.

Известен термоэлектрический выключатель, содержащий цилиндрический корпус, две соосные пружины, выполненные из материала с эффектом памяти формы и расположенные на изоляционном штоке, контактную систему из неподвижного и подвижного контактов, причем подвижный контакт установлен на изоляционной втулке, размещенной подвижно на штоке между пружинами [1] Недостатком такого устройства является громоздкость и большая инерционность.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является устройство, содержащее корпус, в котором расположены подвижный и неподвижный контакты, и термочувствительный элемент, выполненный из материала с эффектом памяти формы (ЗПФ) в виде пластины с помощью, например, штамповки или прокатки и установленный с возможностью воздействия на подвижный контакт [2] Однако термочувствительный элемент в таком устройстве имеет сравнительно большие размеры, вследствие чего требуется значительное время для его прогрева или остывания. Кроме того, консольное выполнение элемента снижает надежность устройства, в особенности при его использовании в условиях повышенной вибрации, например, на транспортном средстве.

Целью изобретения является повышение быстродействия, чувствительности, надежности и экономичности устройства.

Это достигается тем, что в предлагаемом устройстве термочувствительный элемент изготовлен из фольговой ленты с ЗПФ в виде замкнутой криволинейной фигуры с жестким соединением ее концов и размещен между подвижным контактом и корпусом, причем термочувствительному элементу задана память формы в виде криволинейной фигуры. Это позволяет существенно увеличить усилие, развиваемое элементом при срабатывании, причем при большем рабочем ходе элемента по сравнению с пластиной, закрепленной консольно и имеющей такие же соотносимые геометрические размеры. В результате термочувствительный элемент может быть изготовлен из тонкомерных материалов с ЗПФ, что снижает его геометрические размеры, а также приводит к повышению экономичности, быстродействия и чувствительности устройства. Кроме того, выполнение термочувствительного элемента в виде замкнутой криволинейной фигуры увеличивает его жесткость и циклическую стойкость (количество циклов срабатывания), что в свою очередь повышает надежность устройства.

На фиг. 1 изображен один из вариантов конкретного исполнения термочувствительного выключателя с нормально разомкнутыми контактами; на фиг. 2 представлен один из вариантов установки термочувствительного элемента.

Термочувствительный выключатель содержит корпус 1 с парой контактов 2 и 3, причем контакт 3 выполнен подвижным и имеет Г-образную форму, и термочувствительный элемент 4 из материала с ЭПФ, например, из сплава TiNiCu, изготовленного методом сверхбыстрой закалки из расплава в виде ленты толщиной 20-100 мкм и шириной 0,5-8 мм. Элемент 4 выполнен из отрезка ленты в виде замкнутой криволинейной фигуры с жестким соединением ее концов, например, микросваркой (при необходимости кольцо или эллипс могут быть изготовлены многослойными). Причем термочувствительному элементу задана память формы на криволинейную фигуру (кольцо, эллипс или другую) после соединения ее концов. Термочувствительный элемент 4 помещен между контактом 3 и поверхностью корпуса 1, выполненной либо имеющей углубление, соответствующее по форме кривизне элемента 4, либо плоской с ограничителями 5 (см. фиг. 2). При этом суммарная величина расстояния между поверхностью корпуса и контактом 3 вдоль оси Х и зазора между контактами 2 и 3 меньше линейного размера элемента 4 вдоль оси Х, вследствие этого элемент 4 перед установкой в корпус предварительно деформируется. Для осуществления возможности регулировки температуры срабатывания устройства на основании корпуса 1 установлен винт 6, упирающийся в нижнюю поверхность подвижного контакта 3. После настройки устройства на требуемую температуру срабатывания регулировочный винт 6 может фиксироваться, например, с помощью лака.

Устройство работает следующим образом. В исходном положении контакты 2 и 3 разомкнуты. При нагреве выше температуры срабатывания термочувствительный элемент 4, вспоминая предварительную заданную форму, отжимает подвижный контакт 3 и замыкает контакты 2 и 3. Это достигается за счет того, что параметры элемента 4 и контакта 3 подобраны таким образом, что сила упругости (жесткость) контакта 3 меньше усилия, развиваемого элементом 4 в горячем (выше температуры включения) состоянии, но превышает жесткость элемента 4 в холодном (ниже температуры выключения) состоянии (жесткость элемента 4 в горячем и холодном состояниях может отличаться в 3-6 раз). При охлаждении элемент 4 деформируется под действием силы упругости контакта 3, что приводит к размыканию контактов 2 и 3. Возможно задание обратимой памяти формы термочувствительному элементу 4, что приводит к самопроизвольному (без воздействия силы упругости контакта 3) возврату элемента 4 к исходной форме, облегчающему размыкание контактов.

Изменение или корректировка температуры срабатывания устройства достигается с помощью винта 6, регулирующего силу упругости подвижного контакта 3.

Предложенный термочувствительный выключатель обладает повышенными быстродействием, чувствительностью, надежностью и экономичностью по сравнению с прототипом, а также имеет возможность регулировки температуры срабатывания, что позволяет существенно расширить применение термочувствительных устройств, в частности, для пожарной сигнализации на транспортных средствах.