RU2190279C2

RU2190279C2 - Thermoelectric device

Info

Publication number: RU2190279C2
Application number: RU2000110424/09A
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; fire alarm lines; ambient temperature control devices. SUBSTANCE: device has base, safety basket, two contacts built of flexible movable contact strips and contacts attached to them , as well as heat-sensing member made of material possessing shape memory effect. In case of ambient temperature increase heat-sensing member made in the form of clamp tends to straightforwardness and opens normally closed contacts. Electric circuit opens which serves as information signal for receiving-and-monitoring devices. Reverse process takes place upon reduction of ambient temperature. Temperature of heat-sensing member reduces, its material as if forgets preset straightforwardness and returns to initial state. In the process device contacts reclose thereby reclosing circuit for temperature control. EFFECT: enhanced speed and sensitivity. 4 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к термочувствительным устройствам, в частности к устройствам сигнальным для контроля температуры окружающей среды, и может быть использовано в линиях противопожарной сигнализации, а также в качестве терморегулятора для включения и выключения отопительных устройств. The invention relates to heat-sensitive devices, in particular to signaling devices for monitoring ambient temperature, and can be used in fire alarm lines, as well as a thermostat for turning heating devices on and off.

Известны пожарные извещатели типа ИП 103, ИП 105 /Н.Ф.Бубырь и др. Пожарная автоматика, М., Стройиздат, 1984 г., а также ГОСТ 2799-88, прототип/. Known fire detectors type IP 103, IP 105 / N.F. Bubyr and others. Fire automatics, M., Stroyizdat, 1984, as well as GOST 2799-88, prototype /.

Такой извещатель представляет собой термочувствительное устройство, помещенное в корпус. Корпус имеет определенную массу и габариты, что в условиях слабых тепловых изменений окружающей среды требует значительного времени для теплообмена и отслеживания температуры. Кроме того, монтажные и токопроводящие элементы конструкции дополнительно отводят тепло от термочувствительного элемента на электрические цепи, корпуса приборов и далее - на поверхности, к которым эти приборы крепятся. При этом общий отвод тепла соизмерим с подводом тепла, и в итоге термодатчики регистрируют не температуру окружающей среды, а некоторую среднюю величину температур воздушной среды и элементов зданий и сооружений. Таким образом, чувствительность и быстродействие описанных приборов становятся недостаточными для выполнения ими функций сигнализации и защиты. Such a detector is a heat-sensitive device placed in a housing. The case has a certain mass and dimensions, which in the conditions of weak thermal changes in the environment requires considerable time for heat transfer and temperature monitoring. In addition, mounting and conductive structural elements additionally remove heat from the heat-sensitive element to electrical circuits, instrument housings, and then to the surface to which these devices are attached. In this case, the total heat dissipation is commensurate with the heat input, and as a result, the temperature sensors record not the ambient temperature, but some average temperature of the air environment and elements of buildings and structures. Thus, the sensitivity and speed of the described devices become insufficient for them to perform the functions of alarm and protection.

Целью предлагаемого изобретения является повышение быстродействия и чувствительности контрольного термоэлектрического устройства за счет улучшения условий теплообмена между окружающей средой и термочувствительным элементом, малой тепловой инерционности самого элемента и высокой точности срабатывания. The aim of the invention is to increase the speed and sensitivity of the control thermoelectric device by improving the conditions of heat transfer between the environment and the heat-sensitive element, low thermal inertia of the element itself and high accuracy of operation.

Поставленная цель достигается тем, что заявляемое термоэлектрическое устройство содержит основание, защитную корзинку, два контакта, состоящих из упругих контактных подвижных пластин и жестко закрепленных на них непосредственно контактов, и термочувствительный элемент, при этом термочувствительный элемент вынесен непосредственно в контролируемую среду, упругие контактные подвижные пластины, служащие электропроводными элементами, выполняют одновременно функции возвратных контактных пружин и теплоприемников с существенно увеличенной поверхностью, термочувствительный элемент имеет заданную память формы "на прямолинейность" и дополнительно может крепиться на различных расстояниях от точки крепления упругой контактной пластины. This goal is achieved by the fact that the inventive thermoelectric device contains a base, a protective basket, two contacts, consisting of elastic contact movable plates and directly fixed to them contacts, and a thermosensitive element, while the thermosensitive element is taken directly into the controlled environment, elastic contact movable plates serving as electrically conductive elements, simultaneously perform the functions of return contact springs and heat sinks with significantly increased hydrochloric surface temperature sensing element having a predetermined shape memory "for straightness" and additionally may be secured at various distances from the point of attachment of the contact elastic plate.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежом, где:
1 - основание
2 - защитная корзинка
3 - упругая подвижная контактная пластина
4 - упругая подвижная контактная пластина
5 - термочувствительный элемент
6 - электроизоляционная прокладка
7 - контакт
8 - контакт
9 - накладка
10 - накладка
11 - регулировочный винт
12 - клемма
13 - монтажный винт
14 - гайка
Предлагаемое термоэлектрическое устройство содержит основание 1, которое может крепиться к различным поверхностям, защитную корзинку 2 в виде отдельных ребер ограждения, предохраняющую элементы конструкции от механических повреждений, но пропускающую поток воздушной массы к термочувствительному элементу. К стойкам основания крепятся две упругих подвижных контактных пластины 3 и 4, выполняющих одновременно несколько функций:
- токопроводящие элементы;
- контактные группы с нормированным контактным давлением после регулировки;
- теплоприемники с существенно увеличенной поверхностью для ускорения теплообмена с окружающим воздухом;
- теплопроводники для передачи тепла к термочувствительному элементу.The invention is illustrated in the drawing, where:
1 - base
2 - protective basket
3 - elastic movable contact plate
4 - elastic movable contact plate
5 - heat-sensitive element
6 - electrical insulating gasket
7 - contact
8 - contact
9 - overlay
10 - overlay
11 - adjusting screw
12 - terminal
13 - mounting screw
14 - nut
The proposed thermoelectric device contains a base 1, which can be attached to various surfaces, a protective basket 2 in the form of individual fencing ribs, protecting structural elements from mechanical damage, but transmitting the flow of air mass to the heat-sensitive element. Two elastic movable contact plates 3 and 4 are attached to the base posts, which simultaneously perform several functions:
- conductive elements;
- contact groups with normalized contact pressure after adjustment;
- heat sinks with a significantly increased surface to accelerate heat transfer with ambient air;
- heat conductors for transferring heat to the thermally sensitive element.

Термочувствительный элемент 5 выполнен из материала с эффектом памяти формы /ЭПФ/, например из сплава TiNiCu, в виде тонкой ленты или проволоки, в форме U-образной скобы, или кольца, или S-образной фигуры, или биметаллического диска, изготовленного на заданную температуру срабатывания. Термочувствительному элементу предварительно задана память формы "на прямолинейности". Термочувствительный элемент закреплен на электроизоляционной прокладке 6. К упругим подвижным контактным пластинам 3 и 4 жестко прикреплены /например, контактной сваркой/ контакты 7 и 8, образующие контактную пару, покрытые драгметаллом /например, серебром/ для обеспечения необходимых величин электрического сопротивления, надежности и долговечности контактного соединения. Нормированное контактное давление обеспечивается металлическими накладками 9 и 10 с изогнутыми хвостами для фиксации положения упругих контактных пластин 3 и 4. Регулировка контактного давления производится технологическим винтом 11, которым можно подгибать хвосты накладок 9 и 10, задавая необходимое контактное давление и, соответственно, изменяя температуру срабатывания, т.е. регулируя момент размыкания контактной группы при определенной температуре. Клеммы 12 устанавливаются под монтажные винты 13 с гайками 14, стягивающие всю конструкцию в жесткое соединение. К клеммам подсоединен гибкий провод с монтажной трубкой дли подключения к монтажному кабелю с помощью механического обжатия соединения трубка-токопроводящая жила кабеля. The heat-sensitive element 5 is made of a material with a shape memory effect / EPF /, for example, from a TiNiCu alloy, in the form of a thin tape or wire, in the form of a U-shaped bracket, or a ring, or an S-shaped figure, or a bimetallic disk made at a given temperature triggering. The temperature-sensitive element is pre-assigned with a shape memory "on straightness". The thermosensitive element is mounted on an insulating gasket 6. To the elastic movable contact plates 3 and 4 are rigidly attached (for example, by contact welding) contacts 7 and 8, forming a contact pair coated with precious metal (for example, silver) to provide the required values of electrical resistance, reliability and durability contact compound. The normalized contact pressure is provided by metal plates 9 and 10 with curved tails to fix the position of the elastic contact plates 3 and 4. Contact pressure is adjusted by a process screw 11, which can be used to bend the tails of the plates 9 and 10, setting the required contact pressure and, accordingly, changing the response temperature , i.e. adjusting the moment of contact group opening at a certain temperature. Terminals 12 are installed under mounting screws 13 with nuts 14, tightening the entire structure into a rigid connection. A flexible wire with a mounting tube is connected to the terminals for connection to the mounting cable using mechanical crimping of the cable-conductor core of the cable.

Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии при нормальной температуре контакты 7 и 8 замкнуты, обеспечивая заданное электрическое сопротивление. При нагреве термочувствительного элемента 5 до уровня температуры срабатывания начинает проявляться память формы материала: после достижения температуры мартенситного превращения /t^o= 55÷60^oC - пожарная сигнализация/ изменяются термоупругие свойства и развивается размыкающее усилие, определяемое температурнозависимой жесткостью, превосходящее усилие смыкания контактов. В результате появляется "обрыв" электрической цепи, что служит информационным сигналом для приемно-контрольных устройств или защитным средством для отключения цепи питания обогревателей окружающей среды. При снижении температуры окружающей среды снижается температура термочувствительного элемента 5, материал которого в результате обратных мартенситных превращений теряет свою жесткость, "забывая" заданную форму. При этом упругие силы подвижных контактных пластин 3 и 4 сжимают термочувствительный элемент 5 до исходного состояния, контакты 7 и 8 смыкаются, обеспечивая за счет заданной жесткости пластин необходимое контактное давление и электрическое сопротивление. В результате электрическая цепь восстанавливается и также восстанавливается функция контроля температуры.The device operates as follows. In the initial state at normal temperature, contacts 7 and 8 are closed, providing a given electrical resistance. When the temperature-sensitive element 5 is heated to the temperature of the triggering temperature, the shape memory of the material begins to appear: after reaching the martensitic transformation temperature / t ^o = 55 ÷ 60 ^o C - fire alarm / thermoelastic properties change and a breaking force develops, determined by temperature-dependent stiffness, exceeding the contact closure force. As a result, an “open” circuit appears, which serves as an information signal for control panels or as a protective means for disconnecting the power supply circuit of environmental heaters. With decreasing ambient temperature, the temperature of the heat-sensitive element 5 decreases, the material of which, as a result of reverse martensitic transformations, loses its rigidity, "forgetting" the given shape. In this case, the elastic forces of the movable contact plates 3 and 4 compress the heat-sensitive element 5 to the initial state, the contacts 7 and 8 are closed, providing due to the specified rigidity of the plates, the necessary contact pressure and electrical resistance. As a result, the electrical circuit is restored and the temperature control function is also restored.

Предлагаемое термоэлектрическое устройство за счет особенностей конструкции и используемых материалов обеспечивает высокое быстродействие и чувствительность и поэтому применимо как в линиях противопожарной сигнализации, так и в качестве терморегулятора подогрева окружающей среды, т.е. включения и выключения отопительных устройств - газовых котлов, калориферов и т.п. Due to the design features and materials used, the proposed thermoelectric device provides high speed and sensitivity and therefore is applicable both in fire alarm lines and as a thermostat for heating the environment, i.e. turning on and off heating devices - gas boilers, heaters, etc.

На дату подачи заявки разработана техническая и конструкторская документация на данное термоэлектрическое устройство. At the filing date, technical and design documentation for this thermoelectric device was developed.

Claims

1. Thermoelectric device containing a base, a protective basket, contacts and a thermosensitive element, characterized in that the device contacts are normally closed with a fixed contact pressure force and are rigidly attached to elastic movable contact plates, which have an enlarged heat exchange surface and are installed with the ability to control contact pressure , the heat-sensitive element is taken directly into the controlled environment, made of tape or wire based on a material with an effective th shape memory and is installed between the elastic movable contact plates.

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.