RU2040819C1

RU2040819C1 - Thermal switch

Info

Publication number: RU2040819C1
Application number: RU93008686A
Authority: RU
Inventors: Надежда Михайловна Матвеева; Александр Васильевич Шеляков; Михаил Владимирович Матвеев; Павел Геннадьевич Кручинин; Александр Юрьевич Терехов
Original assignee: Надежда Михайловна Матвеева; Александр Васильевич Шеляков; Михаил Владимирович Матвеев; Павел Геннадьевич Кручинин; Александр Юрьевич Терехов
Priority date: 1993-02-15
Filing date: 1993-02-15
Publication date: 1995-07-25

Abstract

FIELD: temperature-sensitive devices. SUBSTANCE: thermal element of switch is made of foil band incorporating transformation induced plasticity that has curvilinear form with its ends rigidly fixed which raises force applied by it to movable contact as soon as temperature rises to operating value at greater working movement of element. This, in its turn, makes it possible to reduce geometric dimensions of sensing element. EFFECT: improved speed, sensitivity, reliability, and economic efficiency of switch. 2 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 пожарной сигнализации, для термостатирования, для контроля за технологическими процессами. The invention relates to temperature-sensitive devices, in particular, to limit temperature detectors, and can be used as a temperature sensor, a thermal relay, a temperature regulator for indicating temperature, for a fire alarm, for temperature control, for monitoring technological processes.

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. Known thermoelectric switch containing a cylindrical body, two coaxial springs made of material with a shape memory effect and located on the insulating rod, a contact system of fixed and movable contacts, the movable contact mounted on an insulating sleeve placed movably on the rod between the springs [1] The disadvantage of this device is cumbersome and large inertia.

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. Closest to the proposed device is a device containing a housing in which movable and fixed contacts are located, and a heat-sensitive element made of a material with a shape memory effect (FZP) in the form of a plate using, for example, stamping or rolling and installed with the possibility of influencing movable contact [2] However, the heat-sensitive element in such a device has a relatively large size, as a result of which considerable time is required for its heating or cooling. In addition, the console execution of the element reduces the reliability of the device, especially when it is used in conditions of increased vibration, for example, in a vehicle.

Целью изобретения является повышение быстродействия, чувствительности, надежности и экономичности устройства. The aim of the invention is to increase the speed, sensitivity, reliability and efficiency of the device.

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. This is achieved by the fact that in the proposed device, the heat-sensitive element is made of a foil tape with an FAP in the form of a closed curved shape with a rigid connection of its ends and is placed between the movable contact and the housing, and the heat-sensitive element is given a shape memory in the form of a curved shape. This allows you to significantly increase the force developed by the element when triggered, and with a greater working stroke of the element compared to the plate mounted cantilever and having the same correlated geometric dimensions. As a result, the heat-sensitive element can be made of fine-grained materials with an FZP, which reduces its geometric dimensions, and also leads to an increase in the efficiency, speed, and sensitivity of the device. In addition, the implementation of the heat-sensitive element in the form of a closed curved figure increases its rigidity and cyclic resistance (the number of operation cycles), which in turn increases the reliability of the device.

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. In FIG. 1 shows one embodiment of a specific embodiment of a thermosensitive switch with normally open contacts; in FIG. 2 shows one of the installation options of the heat-sensitive element.

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. The thermosensitive switch contains a housing 1 with a pair of contacts 2 and 3, and the contact 3 is movable and has a L-shaped shape, and the thermosensitive element 4 is made of a material with EPF, for example, TiNiCu alloy made by ultrafast melt quenching in the form of a tape with a thickness of 20 -100 microns and a width of 0.5-8 mm. Element 4 is made of a piece of tape in the form of a closed curved figure with a rigid connection of its ends, for example, microwelding (if necessary, a ring or ellipse can be made multi-layer). Moreover, the temperature-sensitive element is given a shape memory for a curved figure (ring, ellipse or other) after connecting its ends. The heat-sensitive element 4 is placed between the contact 3 and the surface of the housing 1, made either having a recess corresponding in shape to the curvature of the element 4, or flat with limiters 5 (see Fig. 2). In this case, the total value of the distance between the surface of the housing and the contact 3 along the X axis and the gap between the contacts 2 and 3 is less than the linear size of the element 4 along the X axis, as a result of which the element 4 is pre-deformed before installation in the housing. To make it possible to adjust the response temperature of the device, a screw 6 is installed on the base of the housing 1, abutting against the lower surface of the movable contact 3. After adjusting the device to the required operating temperature, the adjustment screw 6 can be fixed, for example, using varnish.

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. The device operates as follows. In the initial position, contacts 2 and 3 are open. When heated above the response temperature, the heat-sensitive element 4, recalling the predetermined shape, squeezes the movable contact 3 and closes contacts 2 and 3. This is achieved due to the fact that the parameters of element 4 and contact 3 are selected so that the elastic force (rigidity) of contact 3 less than the force developed by the element 4 in the hot (above the switch-on temperature) state, but exceeds the stiffness of the element 4 in the cold (below the switch-off temperature) state (the rigidity of the element 4 in the hot and cold states may differ 3-6 times). When cooling, the element 4 is deformed under the action of the elastic force of contact 3, which leads to the opening of contacts 2 and 3. It is possible to set a reversible shape memory to the thermally sensitive element 4, which leads to spontaneous (without the action of the elastic force of contact 3) return of the element 4 to its original shape, which facilitates opening contacts.

Изменение или корректировка температуры срабатывания устройства достигается с помощью винта 6, регулирующего силу упругости подвижного контакта 3. Changing or adjusting the temperature of operation of the device is achieved using a screw 6, which regulates the elastic force of the movable contact 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. The proposed thermosensitive switch has increased speed, sensitivity, reliability and efficiency compared to the prototype, and also has the ability to adjust the response temperature, which can significantly expand the use of thermosensitive devices, in particular, for fire alarms on vehicles.

Claims

THERMOSENSITIVE CIRCUIT BREAKER, comprising a housing in which movable and fixed contacts and a thermosensitive element are arranged, made of material with a shape memory effect and installed with the possibility of influencing the movable contact, characterized in that the thermosensitive element is made of foil tape in the form of a closed curved figure with a rigid the connection of its ends and is located between the movable contact and the housing, and the heat-sensitive element is given a shape memory in the form of a curved shape .