CN101059898A - 一种基于记忆合金丝的线型温度感知元件 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于记忆合金丝的线型温度感知元件，包括两条探测导体，所述的两条探测导体成并行绞合设置，两条探测导体中至少有一条是记忆合金丝，两条探测导体中至少有一条包覆弹性绝缘层，该弹性绝缘层上有一条弹性窗口，所述弹性窗口设置在两条探测导体的挤压面之间。本发明在火灾发生时，利用其中记忆合金丝的相变后发生的应变，使两条探测导体发生短路，从而产生报警信号报火警；当火灾消除后，环境温度恢复到正常状态，在弹性绝缘层的弹力作用下，使两条探测导体恢复到初始状态，为再次发生火灾时报警作准备。本发明的线型温度感知元件可以重复报警使用。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于记忆合金丝的线型温度感知元件，该温度感知元件由两条探测导体、弹性绝缘层组成，其中至少一条是记忆合金丝，利用记忆合金丝的相变后发生的应变产生报警信号报告火警。
背景技术
目前使用的传统的开关量线型感温探测线缆是一种用途广泛的火灾线型温度感知元件，附图1和附图2显示了传统的开关量线型温度感知元件的结构，在该温度感知元件中，有一个外护套1，该护套内有两条弹性导体2、3绞合在一起，导体外面用一定融点的塑料层4、5包覆，当开关量线型温度感知元件某段受热并达到一定温度后，塑料软化或熔融，导体之间相互接触，即发生短路，从而达到报告火警的目的。这种线型温度感知元件的优点是：当线型温度感知元件上任意一点的温度达到设定的报警温度后，线型温度感知元件均可短路报警，线型温度感知元件的报警灵敏度与受热长度无关，因此，对保护对象局部过热或外来火源引起的火灾的探测灵敏度很高。缺点之一是这种线型温度感知元件中的导体无论在正常情况下还是处在报警温度的环境中时其弹性一样大，同时比较硬、脆，在安装使用过程中，很怕机械外力，而且施工难度大；缺点之二是这种线型温度感知元件的导体容易生锈，从而增大了导体及接线点的电阻值，大大地降低了报警的可靠性；缺点之三是这种线型温度感知元件火灾报警后不能重复使用。为此，需要提出一种可重复使用线型温度感知元件。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于记忆合金丝的线型温度感知元件，该温度感知元件中至少有一条导体是记忆合金丝，导体中至少有一条包覆弹性绝缘层，该弹性绝缘层上设置弹性窗口，本发明利用记忆合金丝受热引起的相变应力，使两条探测导体在弹性窗口处发生短路，从而产生报警信号；当温度恢复到正常值时，使两条探测导体恢复到绝缘状态，为再次发生火灾时报警作准备。
本发明的目的是通过下述技术方案实现的：一种基于记忆合金丝的线型温度感知元件，包括两条探测导体，所述的两条探测导体成并行绞合设置，所述的两条探测导体中至少有一条是记忆合金丝，所述的两条探测导体中至少有一条包覆弹性绝缘层，该弹性绝缘层上设置至少一个弹性窗口，所述弹性窗口设置在两条探测导体的挤压面之间。
本发明与已有技术相比具有如下优点：
1、由于本发明采用了记忆合金丝作为探测导体，该导体在常规温度下柔软性良好，便于线型温度感知元件的安装，当处在报警温度的环境中时，该探测导体将自动挤压弹性窗口，使两条探测导体在弹性窗口处发生短路，产生报警信号；减少了正常温度下线型温度感知元件本身的误报警。
2、由于本发明采用的记忆合金丝本身具有抗腐蚀性，长期处于腐蚀环境中时，其电阻值不会发生很大变化，可以有效的减少高腐蚀环境下温度感知元件的误报警。
3、由于本发明采用的记忆合金丝本身的弹性变化特性，可以通过提高记忆合金丝变形量的办法提高其报火警时的弹性应力，大大提高了温度感知元件动作的可靠性。
4、由于本发明采用的弹性体本身的弹性特性和记忆合金丝本身的相变，可以使线型温度感知元件重复使用。
附图说明
以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
图1是传统的开关量线型温度感知元件的结构示意图
图2是传统的开关量线型温度感知元件的断面图
图3是本发明实施例一的结构示意图
图4是本发明实施例一的横截面示意图(图3的A-A截面)
图5是本发明的初始工作状态示意图
图6是本发明的报警状态示意图
图7是本发明的恢复状态示意图
图8是本发明实施例二的结构示意图
图9是本发明实施例二的横截面示意图
图10是本发明实施例三的结构示意图
图11是本发明实施例三的横截面示意图
图12是本发明实施例四的结构示意图
图13是本发明实施例四的横截面示意图
图14是本发明实施例五的结构示意图
图15是本发明实施例五的横截面示意图
图16是本发明实施例六的结构示意图
图17是本发明实施例六的横截面示意图
图18是本发明实施例七的结构示意图
图19是本发明实施例七的横截面示意图
图20是本发明实施例八的结构示意图
图21是本发明实施例八的截面示意图(图20的B-B截面)
图22是本发明实施例九的结构示意图
图23是本发明实施例九的截面示意图(图22的C-C截面)
图24是本发明实施例十的结构示意图
图25是本发明实施例十的截面示意图(图24的D-D截面)
图26是本发明实施例十一的结构示意图
图27是本发明实施例十一的截面示意图(图26的E-E截面)
图28是本发明实施例十二的结构示意图
图29是本发明实施例十二的截面示意图(图28的F-F截面)
图30是本发明实施例十三的结构示意图
图31是本发明实施例十三的截面示意图(图30的G-G截面)
图32是本发明实施例十四的结构示意图
图33是本发明实施例十四的截面示意图(图32的H-H截面)
图34是本发明实施例十五的结构示意图
图35是本发明实施例十五的截面示意图(图34的I-I截面)
图36是本发明实施例十六的结构示意图
图37是本发明实施例十六的截面示意图(图36的J-J截面)
图38是本发明实施例十七的结构示意图
图39是本发明实施例十七的截面示意图(图38的K-K截面)
具体实施方式
实施例一：
参见图3及图4，本发明的温度感知元件，包括两条探测导体，所述的两条探测导体成并行绞合设置，两条探测导体中至少有一条是记忆合金丝，本实施例中探测导体7为记忆合金丝，探测导体6为常规的金属丝。两条探测导体中至少有一条包覆弹性绝缘层8，该弹性绝缘层上设置至少一个径向弹性窗口9，所述弹性窗口设置在两条探测导体的挤压面之间。本实施例中，探测导体6包覆弹性绝缘层8，该弹性绝缘层的厚度为1毫米，整条温度感知元件可以设置多个弹性窗口，弹性窗口的分布密度可以是1-100个/米；弹性窗口的形状可以是圆形或者是长方形，圆形的弹性窗口的直径是0.5-1毫米。长方形的弹性窗口的宽度是0.2-1毫米，长度可以是1-10毫米。在本实施例中，两条探测导体呈等距螺旋方式绞合在一起，其绞合节距小于或等于1500毫米。
本发明中的两条探测导体绞合的方式可以是两条互绞，也可以是一条探测导体缠绕在另一条探测导体上，还可以采用常规的绞合方式。
在本发明中，记忆合金丝在常规温度范围下柔软性很好，一旦超过这个相变温度，记忆合金丝的强度及刚性将变得很大。本发明的常规温度范围指的是记忆合金丝马氏体相温度范围，其马氏体逆相变终了温度Af的设计值可以在5℃～100℃范围内进行选择设定，本实施例设计的常规温度范围是-40℃～40℃，当探测导体受热时，其温度随之上升，当温度达到记忆合金丝马氏体逆相变终了温度Af时，记忆合金丝发生马氏体逆相变，强度增大并产生很大的弹力，并且恢复到初始的高温设计形状，高温设计形状通常采用直线形状。
本发明的温度感知元件的工作原理如下：
参见图5(仅显示本发明的横截面)，本发明处在初始工作状态下(正常环境温度下)，弹性绝缘层具有一定弹性，记忆合金丝7没有发生相变，柔软性较好，两条探测导体处于绝缘状态，不会发生短路。
参见图6(仅显示本发明的横截面)，本发明处在火灾环境中，当温度达到记忆合金丝马氏体逆相变终了温度Af时，记忆合金丝发生马氏体逆相变，刚度提高，弹力发生突变，并且恢复到初始的高温设计形状，在记忆合金丝7的弹力作用下，两条探测导体相互挤压，径向弹性窗口随之变形扩大，两条探测导体实现电接触，即发生短路进行报警。
参见图7(仅显示本发明的横截面)，当灭火结束，本发明所处环境恢复到正常温度时，记忆合金丝发生相变，恢复为马氏体，在径向弹性窗口9的弹力作用下，记忆合金丝7向原始位置恢复，两条探测导体之间的状态变成绝缘状态。
本发明中的记忆合金丝可以是镍钛记忆合金、镍钛铜记忆合金、铁基记忆合金、铜基记忆合金材料中的一种。(奥氏体终了相变温度Af为5℃-100℃)。
本发明中的弹性绝缘层可以是热塑性弹性体材料，也可以是橡胶材料，也可以是具有弹性的其它高分子材料。弹性体的包覆厚度为0.1毫米～3毫米。
实施例二：
参见图8、图9，本实施例是在实施一的基础上的改进，本实施例中探测导体11为记忆合金丝，探测导体10为常规的金属丝。探测导体上包覆弹性绝缘层12，该弹性绝缘层的厚度为0.5毫米，弹性窗口13的宽度是1毫米。为了提高温度感知元件可靠性，在所述的两条探测导体外包覆绝缘护套层14。该绝缘护套层使用常规的材料。
实施例三：
参见图10、图11，本实施例是在实施例一基础上的改进，包括两条探测导体，所述的两条探测导体成并行绞合设置，两条探测导体中至少有一条是记忆合金丝，两条探测导体中至少有一条包覆弹性绝缘层，该弹性绝缘层上设置至少一个径向弹性窗口，所述弹性窗口设置在两条探测导体的绞合挤压面之间，在所述弹性绝缘层和所述探测导体之间设置NTC特性阻隔层。本实施例中，探测导体19为记忆合金丝，探测导体15为常规的金属丝，探测导体15外面包覆NTC特性阻隔层18，在NTC特性阻隔层外面包覆弹性绝缘层16，弹性绝缘层上开设多个径向弹性窗口17。所述NTC特性阻隔层是指具有负温度系数特性的塑料层，属于常规材料，不进行详细介绍。
在本实施例中，还可以将弹性绝缘层和NTC特性阻隔层变换一下位置，即在所述弹性绝缘层外包覆NTC特性阻隔层。
本实施例的工作原理与实施例一相类似，不同点在于：发生火灾时记忆合金丝发生相变后，探测导体15外的NTC特性阻隔层与探测导体19(即记忆合金丝)发生接触，两条探测导体之间的电信号参数会随温度继续升高发生变化，根据电信号参数的大小进行火灾报警，其报警原理参见中国专利说明书，其专利号为200520119064.X。
实施例四：
参见图12、图13，本实施例是在实施例三基础上的改进，本实施例中探测导体19为记忆合金丝，探测导体15为常规的金属丝，探测导体15外面包覆NTC特性阻隔层18，在NTC特性阻隔层外面包覆弹性绝缘层16，弹性绝缘层上开设多个径向弹性窗口17。为了提高温度感知元件可靠性，在所述的两条探测导体外包覆绝缘护套层20。
实施例五：
参见图14、图15，本实施例是在实施例一基础上的改进，包括两条探测导体，所述的两条探测导体成并行绞合设置，两条探测导体中至少有一条是记忆合金丝，两条探测导体中至少有一条包覆弹性绝缘层，该弹性绝缘层上设置至少一个径向弹性窗口，所述弹性窗口设置在两条探测导体的绞合挤压面之间，在所述另外一条探测导体上包覆NTC特性阻隔层。本实施例中探测导体22为记忆合金丝，探测导体21为常规的金属丝。探测导体22上包覆弹性绝缘层23，该弹性绝缘层上设置多个径向弹性窗口24，探测导体21上包覆NTC特性阻隔层25。本实施例的工作原理与实施例一相类似，不同点在于：发生火灾时记忆合金丝发生相变后，探测导体21外的NTC特性阻隔层与探测导体22(即记忆合金丝)发生接触，两条探测导体之间的电信号参数会随温度继续升高发生变化，根据电信号参数的大小进行火灾报警。
实施例六：
参见图16、图17，本实施例是在实施例五基础上的改进，在本实施例中，探测导体22为记忆合金丝，探测导体21为常规的金属丝。探测导体22上包覆弹性绝缘层23，该弹性绝缘层上设置多个径向弹性窗口24，探测导体21上包覆NTC特性阻隔层25。为了提高温度感知元件可靠性，在所述的两条探测导体外包覆绝缘护套层26。
实施例七：
本实施例是在实施例一基础上的改进，在本实施例中，一条探测导体为记忆合金丝，另一条探测导体为常规的金属丝。参见图18及图19，为了便于表示弹性窗口的结构，该图仅显示了一条探测导体27的结构，该探测导体上包覆弹性绝缘层28，该弹性绝缘层上设置一个弹性窗口29，所述的弹性窗口是狭长条状窗口，该狭长条状窗口与探测导体等长设置。所述窗口的宽度为探测导体直径0～1.5倍之间，或者窗口的宽度为0.2毫米。(所谓弹性窗口的宽度可以是0，因为当用很薄的工具在弹性绝缘层上开口后，由于弹性绝缘层的弹性使开口基本闭合)，本实施例的狭长条状窗口也可以应用在实施例一至实施例六中。
实施例八：本实施例是在实施例七基础上的改进，在本实施例中，一条探测导体为记忆合金丝，另一条探测导体为常规的金属丝。参见图20及图21，该图仅显示了一条探测导体27的结构，该探测导体上包覆弹性绝缘层28，该弹性绝缘层上设置一个弹性窗口30，所述的弹性窗口是狭长条状窗口，该狭长条状窗口以等距螺旋线方式环绕在探测导体上。所述窗口的宽度为0.2毫米。
实施例九：
本实施例是在实施例一基础上的改进，在本实施例中，一条探测导体为记忆合金丝，另一条探测导体为常规的金属丝。参见图22及图23，为了便于表示弹性窗口的结构，该图仅显示了一条探测导体27，该探测导体上包覆弹性绝缘层28，该弹性绝缘层上设置多个弹性窗口31，所述的弹性窗口是狭长条状窗口，窗口的宽度为0.2-3毫米，窗口的纵向长度为1-500毫米，多个狭长条状窗口沿探测导体纵向等距设置。在本实施例中，多个狭长条状窗口沿探测导体纵向设置的密度可以是每米1-500个，本实施例的狭长条状窗口也可以应用在实施例一至实施例六中。
实施例十：
本实施例是在实施例一基础上的改进，在本实施例中，一条探测导体为记忆合金丝，另一条探测导体为常规的金属丝。参见图24及图25，为了便于表示弹性窗口的结构，该图仅显示了一条探测导体27，该探测导体上包覆弹性绝缘层28，该弹性绝缘层上设置多个弹性窗口32，该弹性窗口是矩形窗口，窗口的宽度为0.2-3毫米，窗口的纵向长度为1-3毫米，多个窗口沿探测导体纵向设置的密度可以是每米1-500个，本实施例的矩形窗口也可以应用在实施例一至实施例六中。
实施例十一：
本实施例是在实施例一基础上的改进，在本实施例中，一条探测导体为记忆合金丝，另一条探测导体为常规的金属丝。参见图26及图27，为了便于表示弹性窗口的结构，该图仅显示了一条探测导体27，该探测导体上包覆弹性绝缘层28，该弹性绝缘层上设置多个弹性窗口33，该弹性窗口是圆形窗口，窗口的直径为0.2-3毫米，多个窗口沿探测导体纵向设置的密度可以是每米1-500个。
实施例十二：
本实施例是在实施例一基础上的改进，在本实施例中，一条探测导体为记忆合金丝，另一条探测导体为常规的金属丝。参见图28及图29，为了便于表示弹性窗口的结构，该图仅显示了一条探测导体27，该探测导体上包覆弹性绝缘层28，该弹性绝缘层上设置多个弹性窗口34，该弹性窗口是圆形窗口，窗口的直径为0.2-1毫米，多个窗口构成一排，多排窗口沿探测导体纵向等距设置。
实施例十三：
本实施例是在实施例一基础上的改进，在本实施例中，一条探测导体为记忆合金丝，另一条探测导体为常规的金属丝。参见图30及图31，为了便于表示弹性窗口的结构，该图仅显示了一条探测导体27，该探测导体上包覆弹性绝缘层28，该弹性绝缘层上设置多个弹性窗口35，该弹性窗口是圆形窗口，窗口的直径为0.2-1毫米，多个窗口沿探测导体纵向呈等距螺旋链状设置。
实施例十四：
本实施例是在实施例一基础上的改进，在本实施例中，一条探测导体为记忆合金丝，另一条探测导体为常规的金属丝。参见图32及图33，为了便于表示弹性窗口的结构，该图仅显示了一条探测导体27，该探测导体上包覆弹性绝缘层28，该弹性绝缘层上设置多个弹性窗口36，该弹性窗口是圆环形窗口，窗口的宽度为0.2-1毫米，多个圆环形窗口沿探测导体纵向等距设置。设置的密度可以是每米1-500个。
实施例十五：
本实施例是在实施例十四基础上的改进，在本实施例中，一条探测导体为记忆合金丝，另一条探测导体为常规的金属丝。参见图34及图35，为了便于表示弹性窗口的结构，该图仅显示了一条探测导体27，该探测导体上包覆弹性绝缘层28，该弹性绝缘层上设置多个弹性窗口37，该弹性窗口是开环形窗口(参见图35，该窗口不是一个完整的环状，窗口的侧面视图呈C形)，窗口的宽度为0.2-1毫米，多个开环形窗口沿探测导体纵向等距设置。设置的密度可以是每米1-500个。
实施例十六：
本实施例是在实施例十四基础上的改进，在本实施例中，一条探测导体为记忆合金丝，另一条探测导体为常规的金属丝。参见图36及图37，为了便于表示弹性窗口的结构，该图仅显示了一条探测导体27，该探测导体上包覆弹性绝缘层28，该弹性绝缘层上设置多个弹性窗口38，该弹性窗口是圆环形窗口，该圆环形窗口与探测导体的轴线斜交设置，窗口的宽度为0.2-1毫米，多个圆环形窗口沿探测导体纵向等距设置。设置的密度可以是每米1-500个。
实施例十七：
本实施例是在实施例十六基础上的改进，在本实施例中，一条探测导体为记忆合金丝，另一条探测导体为常规的金属丝。参见图38及图39，为了便于表示弹性窗口的结构，该图仅显示了一条探测导体27，该探测导体上包覆弹性绝缘层28，该弹性绝缘层上设置多个弹性窗口39，该弹性窗口是开环形窗口，该开环形窗口与探测导体的轴线斜交设置，窗口的宽度为0.2-1毫米，多个圆环形窗口沿探测导体纵向等距设置。设置的密度可以是每米1-500个。
本发明中的弹性绝缘层上的弹性窗口可以用如下方法获得：
机械方式：先将弹性绝缘层包覆在探测导体上，通过机械方法在其上开口；
高温开口：在记忆合金丝的奥氏体终了相变温度下，利用记忆合金丝的应变，在已经软化或熔化的弹性绝缘层上进行融化开口；
模具开口：在弹性绝缘层包覆探测导体时，利用包覆模具事先在弹性绝缘层上开口。除此以外，还可以采用多种开口方式，不进行详细描述。
Claims (10)
1、一种基于记忆合金丝的线型温度感知元件，其特征在于：包括两条探测导体，所述的两条探测导体成并行绞合设置，所述的两条探测导体中至少有一条是记忆合金丝，所述的两条探测导体中至少有一条包覆弹性绝缘层，该弹性绝缘层上设置至少一个弹性窗口，所述弹性窗口设置在两条探测导体的挤压面之间。
2、根据权利要求1所述的线型温度感知元件，其特征在于：在所述的两条探测导体外包覆绝缘护套层。
3、根据权利要求1所述的线型温度感知元件，其特征在于：在所述弹性绝缘层和所述探测导体之间设置NTC特性阻隔层。
4、根据权利要求1所述的线型温度感知元件，其特征在于：在所述弹性绝缘层外包覆NTC特性阻隔层。
5、根据权利要求1所述的线型温度感知元件，其特征在于：在所述另外一条探测导体上包覆NTC特性阻隔层。
6、根据权利要求5所述的线型温度感知元件，其特征在于：在所述的两条探测导体外包覆绝缘护套层。
7、根据权利要求1至6所述的线型温度感知元件，其特征在于：所述的记忆合金丝可以是镍钛记忆合金、镍钛铜记忆合金、铁基记忆合金、铜基记忆合金材料中的一种。
8、根据权利要求1至6所述的线型温度感知元件，其特征在于：所述的弹性绝缘层可以是热塑性弹性体材料，也可以是橡胶材料，也可以是具有弹性的其它高分子材料。
9、根据权利要求1所述的线型温度感知元件，其特征在于：所述的弹性窗口是狭长条状窗口，多个狭长条状窗口沿所述探测导体纵向等距设置。
10、根据权利要求1所述的线型温度感知元件，其特征在于：所述的弹性窗口是狭长条状窗口，该狭长条状窗口与所述探测导体等长设置。
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