RU2190278C2

RU2190278C2 - Thermoelectric device

Info

Publication number: RU2190278C2
Application number: RU2000110422/09A
Authority: RU
Inventors: К.С. Каратаев
Original assignee: Каратаев Константин Семенович
Priority date: 2000-04-21
Filing date: 2000-04-21
Publication date: 2002-09-27

Abstract

FIELD: electrical engineering. SUBSTANCE: device incorporating thermal lag provision has case accommodating movable and fixed contacts and heat-sensing element and provided with heat-taking lid. Contacts are normally closed with fixed contact pressure applied to them. Heat-taking lid has extended thermalcontact surface; heat-sensing element is made of material possessing shape memory effect with preset straightforwardness and its configuration may be different, that is, it may be U- or S-shaped, or made in the form of closed or split ring. In addition case may be made in the form of cylinder with height-to-diameter ratio higher than 2. EFFECT: reduced size, enhanced operating stability. 5 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к термочувствительным устройствам, в частности к устройствам сигнальным в случае контроля критической температуры в нескольких точках объекта контроля. The invention relates to heat-sensitive devices, in particular to signal devices in the case of critical temperature control at several points of the control object.

Устройство может быть использовано в качестве защитного средства в случае превышения допустимой температуры в определенных точках контролируемого объекта, а также в качестве термодатчика для термостатов и как термовыключатель в слаботочных электрических цепях средств автоматики. The device can be used as a protective tool in case of exceeding the permissible temperature at certain points of the controlled object, as well as as a temperature sensor for thermostats and as a thermal switch in low-current electrical circuits of automation equipment.

Известен термочувствительный выключатель по патенту РФ 2040819, Н 01 Н 37/46, 61/06, 1995 г., содержащий нормально разомкнутые подвижный и неподвижный контакты, а также термочувствительный элемент, изготовленный из ленты на основе материала с эффектом памяти формы в виде замкнутой криволинейной фигуры. Known thermosensitive switch according to the patent of the Russian Federation 2040819, N 01 N 37/46, 61/06, 1995, containing normally open movable and fixed contacts, as well as a thermosensitive element made of tape based on a material with a shape memory effect in the form of a closed curved figures.

Недостатком данного устройства являются ограниченные возможности применения из-за наличия нормально разомкнутых контактов, которые позволяют использовать эту конструкцию только как сигнализатор критической температуры, причем невысокой точности, и не дают возможности применять ее в линиях пожарной сигнализации. The disadvantage of this device is the limited application due to the presence of normally open contacts, which allow this design to be used only as a critical temperature alarm, and of low accuracy, and do not make it possible to use it in fire alarm lines.

Целью предлагаемого изобретения является разработка миниатюрного термовыключателя с широким спектром технических возможностей, обладающего малой тепловой инерционностью и высокой точностью срабатывания. The aim of the invention is to develop a miniature thermal switch with a wide range of technical capabilities, with low thermal inertia and high accuracy.

Цель достигается тем, что предлагаемое термоэлектрическое устройство содержит корпус, крышку-теплоприемник с существенно увеличенной площадью теплообменной поверхности, подвижный и неподвижный контакты, нормально замкнутые с фиксированным усилием контактного давления, при этом неподвижный контакт имеет выступ, ограничивающий перемещение подвижного контакта, и термочувствительный элемент, вынолненный из ленты на основе материала с эффектом памяти формы и установленный с возможностью воздействия на подвижный контакт, причем термочувствительному элементу заданa память формы "на прямолинейность". Термочувствительный элемент имеет несколько вариантов фopмы выполнения: U-образная, S-обрaзная, замкнутое или разомкнутое кольцо. Taкже имеется вариант формы выполнения корпуса - цилиндр с cooтношением высоты и диаметра больше, чем 2:1, пpи этом форма термочувствительного элемента может выбираться любой из перечисленных выше. The goal is achieved by the fact that the proposed thermoelectric device comprises a housing, a heat-receiving cover with a significantly increased heat exchange surface area, movable and fixed contacts, normally closed with a fixed contact pressure force, while the fixed contact has a protrusion restricting the movement of the moving contact, and a heat-sensitive element, made from a tape based on a material with a shape memory effect and installed with the possibility of influencing a movable contact, moreover, vstvitelnomu element zadana shape memory "for straightness." The temperature-sensitive element has several options for the execution form: U-shaped, S-shaped, closed or open ring. There is also a variant of the housing execution form - a cylinder with a ratio of height and diameter greater than 2: 1, in this case, the shape of the heat-sensitive element can be selected from any of the above.

На чертеже изображено предлагаемое термоэлектрическое устройство с нормально замкнутыми контактами, где 1 - корпус, 2 - неподвижный контакт, 3 - вывод, 4 - изолятор, 5 - подвижный контакт, 6 - крышка-теплоприемник, 7 - термочувствительный элемент, 8 - накладная лента, 9 - поперечная накладка. The drawing shows the proposed thermoelectric device with normally closed contacts, where 1 is the casing, 2 is the fixed contact, 3 is the output, 4 is the insulator, 5 is the movable contact, 6 is the heat receiver cover, 7 is the heat-sensitive element, 8 is the patch tape, 9 - a cross overlay.

Предлагаемое термоэлектрическое устройство содержит тонкостенный корпус 1 с изолированным от корпуса выводом 2, выполняющим одновременно функцию неподвижного контакта, причем конец вывода загнут на 90^o с целью получения контактного соединения с подвижным контактом 5, сформованным в виде скобы из упругого токопроводящего материала, например бериллиевой бронзы. Подвижный контакт 5 механически и электрически связан с корпусом 1 при помощи поперечной накладки 9, которая точечной сваркой приварена к корпусу 1 в двух местах. На поверхности подвижного контакта 5 закреплен термочувствительный элемент 7 с помощью накладной ленты 8, выполненной из алюминиевой тонкостенной фольги с липким слоем. Это позволяет перемещать термочувствительный элемент 7 вдоль оси У при проверке системы "термочувствительный элемент - подвижный контакт" на заданную температуру срабатывания, т.е. на размыкание контактного соединения. Электрическая изоляция вывода 2 обеспечивается изолятором 4 - диэлектрическим стеклоспаем, а вывод 3 электрически связан с корпусом и жестко соединен с ним, например, контактной сваркой. Крышка-теплоприемник 6 выполнена из тонкого металла с гофрами жесткости.The proposed thermoelectric device comprises a thin-walled housing 1 with an output 2 isolated from the housing, which simultaneously performs the function of a fixed contact, the end of the output being bent 90 ^° in order to obtain a contact connection with a movable contact 5, molded in the form of a bracket from an elastic conductive material, for example, beryllium bronze. The movable contact 5 is mechanically and electrically connected to the housing 1 by means of a transverse lining 9, which is spot-welded to the housing 1 in two places. A heat-sensitive element 7 is fixed on the surface of the movable contact 5 using a patch tape 8 made of thin-walled aluminum foil with an adhesive layer. This allows you to move the temperature-sensitive element 7 along the y-axis when checking the system "temperature-sensitive element - movable contact" at a given operating temperature, i.e. to open the contact connection. The electrical insulation of terminal 2 is provided by an insulator 4 - dielectric glass junction, and terminal 3 is electrically connected to the housing and is rigidly connected to it, for example, by resistance welding. The cover-heat sink 6 is made of thin metal with stiffeners.

Устройство работает следующим образом. В исходном положении контакты 2 и 5 замкнуты. При нагреве термочувствительного элемента 7 до уровня температуры срабатывания за счет мартенситных превращений материала изменяется жесткость чувствительного материала - он "вспоминает" предварительно заданную форму - прямолинейность - и в связи с изменением своих термоупругих свойств развивает усилие, превосходящее усилие смыкания контактов, т.е. контактного давления, обеспечивающего работу электрической цепи. В результате появляется "обрыв" электрической цепи, что является информационным сигналом для приемно-контрольных устройств или защитным средством отключения цепи питания контролируемых устройств. При снижении температуры окружающей среды или контролируемого объекта снижается температура термочувствительного элемента 7, и он в результате обратных мартенситных превращений в материале теряет свою жесткость, "забывая" заданную форму. Упругое усилие подвижного контакта 5 сжимает термочувствительный элемент до исходного состояния, и в результате контактная поверхность подвижного контакта смыкается с поверхностью неподвижного контакта, обеспечивая за счет заданной жесткости необходимое контактное давление и электрическое сопротивление контактной группы. В результате восстанавливаются электрическая цепь и функция контроля температуры. The device operates as follows. In the initial position, contacts 2 and 5 are closed. When the thermosensitive element 7 is heated to the level of the response temperature due to martensitic transformations of the material, the rigidity of the sensitive material changes - it “remembers” the predetermined shape - straightness - and, due to a change in its thermoelastic properties, develops a force that exceeds the contact closure force, i.e. contact pressure, ensuring the operation of the electrical circuit. As a result, an “open” circuit appears, which is an information signal for control panels or a protective means of disconnecting the power circuit of controlled devices. When the ambient temperature or the controlled object decreases, the temperature of the thermosensitive element 7 decreases, and as a result of reverse martensitic transformations in the material it loses its rigidity, "forgetting" the given shape. The elastic force of the movable contact 5 compresses the heat-sensitive element to its initial state, and as a result, the contact surface of the movable contact closes with the surface of the fixed contact, providing due to the specified stiffness the necessary contact pressure and electrical resistance of the contact group. As a result, the electrical circuit and temperature control function are restored.

Предлагаемое изобретение благодаря описанным конструктивным особенностям обеспечивает высокую точность срабатывания и эффективность защиты при повышении температуры окружающей среды или контролируемых устройств. The present invention, due to the described design features, provides high accuracy of operation and protection efficiency with increasing ambient temperature or controlled devices.

На дату подачи заявки разработана техническая документация и организовано промышленное производство предлагаемого устройства для линий противопожарной сигнализации. At the filing date, technical documentation was developed and industrial production of the proposed device for fire alarm lines was organized.

Claims

1. Thermoelectric device comprising a housing, a cover-heat receiver, movable and fixed contacts and a heat-sensitive element made of material with a shape memory effect, characterized in that the cover-heat exchanger is made with an increased heat-exchange surface area, the device contacts are normally closed with a fixed contact force pressure, fixed contact has a protrusion that limits the movement of the movable contact, and heat-sensitive element installed with the possibility of exposure and the movable contact is given shape memory for straightness.

2. The device according to claim 1, characterized in that the heat-sensitive element is made in the form of a U-shaped figure.

3. The device according to p. 1, characterized in that the heat-sensitive element is made in the form of an S-shaped figure.

4. The device according to claim 1, characterized in that the heat-sensitive element is made in the form of a closed or open ring.

5. The device according to p. 1, characterized in that the housing can be made in the form of a cylinder with a ratio of height to diameter greater than 2: 1.