RU2210129C2

RU2210129C2 - Heat-sensitive switch

Info

Publication number: RU2210129C2
Application number: RU2001114955A
Authority: RU
Inventors: В.В. Виноградский; В.А. Лукьянов; С.П. Никишин; О.П. Серова; А.М. Чудаев
Original assignee: Закрытое акционерное общество Производственное объединение "Спецавтоматика"; Никишин Александр Сергеевич
Priority date: 2001-05-31
Filing date: 2001-05-31
Publication date: 2003-08-10

Abstract

FIELD: heat sensitive devices such as overtemperature warning devices. SUBSTANCE: heat-sensitive switch that can be used as temperature sensor, thermal relay, thermal fire alarm, and the like has shroud accommodating fixed and movable contacts and heat-sensing element made in the form of chute from foil strip material possessing shape memory effect. Movable contact of switch is built of movable and fixed parts. Movable part of this contact carries heat-sensing element fixed thereon in position and connected on one end at single point to fixed part of movable contact and its other end is disposed under movable part of movable contact. EFFECT: facilitated manufacture, enhanced operating precision and stability. 1 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к области электротехники, в частности к термочувствительным устройствам, таким как сигнализаторы предельной температуры, и может быть использовано в качестве термодатчика, термореле, термопереключателя, теплового пожарного извещателя. The invention relates to the field of electrical engineering, in particular to heat-sensitive devices, such as limit temperature alarms, and can be used as a temperature sensor, thermal relay, thermal switch, thermal fire detector.

В технике известны термочувствительные устройства, выполненные с применением материалов с эффектом памяти формы, например, термочувствительные устройства по патентам РФ 2040819, 2117354, 2151437, 2163405. Heat-sensitive devices are known in the art that are made using materials with a shape memory effect, for example, heat-sensitive devices according to the patents of the Russian Federation 2040819, 2117354, 2151437, 2163405.

За прототип взят термочувствительный переключатель по патенту РФ 2163405. The prototype is taken thermosensitive switch according to the patent of the Russian Federation 2163405.

В прототипе имеется корпус, в котором расположены подвижный и неподвижный контакты и термочувствительный элемент, выполненный из фольгового ленточного материала с эффектом памяти формы. При этом термочувствительному элементу задана память формы в виде желоба, а подвижный контакт состоит из подвижной и неподвижной частей. Подвижная часть подвижного контакта имеет две боковые опоры с загнутыми концами и расположенную между ними пружинную ходовую часть, причем термочувствительный элемент расположен под пружиной ходовой частью на боковых опорах. The prototype has a housing in which movable and fixed contacts and a heat-sensitive element are made of foil tape material with a shape memory effect. In this case, the temperature-sensitive element is given a shape memory in the form of a gutter, and the movable contact consists of the movable and fixed parts. The movable part of the movable contact has two lateral bearings with bent ends and a spring suspension located between them, the heat-sensitive element being located under the spring suspension on the lateral bearings.

Недостатками прототипа является низкая стабильность результатов и невысокая точность температуры срабатывания элемента, обусловленные тем, что термочувствительный элемент расположен на боковых опорах под ходовой частью без жесткого закрепления и месторасположение элемента, определяемое силами упругости пружинной ходовой части и боковых опор и упругими силами, восстанавливающими по "памяти" заданную форму, может меняться. The disadvantages of the prototype are the low stability of the results and the low accuracy of the response temperature of the element, due to the fact that the heat-sensitive element is located on the side supports under the chassis without rigid fastening and the location of the element, determined by the elastic forces of the spring chassis and side supports and elastic forces, restoring from memory "given shape may vary.

Задачей предлагаемого технического решения является повышение точности и стабильности результатов срабатывания термочувствительного элемента. The objective of the proposed technical solution is to increase the accuracy and stability of the response of the thermosensitive element.

Поставленная задача решается тем, что предложен термочувствительный переключатель, содержащий корпус, в котором расположены подвижный и неподвижный контакты и термочувствительный элемент, выполненный из фольгового ленточного материала с эффектом памяти формы в виде желоба. Подвижный контакт состоит из подвижной и неподвижной частей, причем на неподвижной части подвижного контакта жестко закреплен термочувствительный элемент, при этом один из концов термочувствительного элемента крепится в одной точке к неподвижной части подвижного контакта, а другой конец располагается под подвижной частью подвижного контакта. The problem is solved in that a heat-sensitive switch is proposed, comprising a housing in which movable and fixed contacts and a heat-sensitive element are made of foil tape material with a shape memory effect in the form of a gutter. The movable contact consists of a movable and fixed parts, and a thermally sensitive element is rigidly fixed to the stationary part of the movable contact, while one of the ends of the thermally sensitive element is fixed at one point to the fixed part of the movable contact, and the other end is located under the movable part of the movable contact.

Подвижный и неподвижный контакты являются одновременно электрическими выводами, причем подвижный контакт длиннее неподвижного и состоит из двух частей: подвижной и неподвижной. Подвижная часть представляет собой плоскую контактную пружину, жестко, например, с помощью микросварки, закрепленную на неподвижной части и образующую с неподвижным контактом контактную пару. Также жестко на этой же неподвижной части крепится и термочувствительный элемент одним своим концом в одной заранее определенной точке. Место крепления (например, приварки) термочувствительного элемента определяют с учетом предварительно измеренных пружинящих сил подвижного контакта и внутренних, восстанавливающих по "памяти" заданную форму, сил термочувствительного элемента. Термочувствительный элемент, имеющий форму желоба, крепится, например, одним из своих углов в некоторой определенной точке неподвижной части подвижного контакта так, чтобы его противоположный конец располагался под подвижной частью подвижного контакта и находился с этой подвижной частью в подвижном соединении. Оба контакта-вывода закреплены в электрически изолирующем торце корпуса. Свободные незакрепленные концы термочувствительного элемента и плоской контактной пружины, являющейся подвижной частью подвижного контакта, находятся в подвижном соединении. The movable and fixed contacts are simultaneously electrical terminals, and the movable contact is longer than the fixed one and consists of two parts: movable and fixed. The movable part is a flat contact spring, rigidly, for example, using microwelding, mounted on a fixed part and forming a contact pair with a fixed contact. Also, a thermosensitive element is fixed rigidly on the same fixed part with its one end at one predetermined point. The attachment point (for example, welding) of the heat-sensitive element is determined taking into account the previously measured spring forces of the movable contact and internal forces that restore the shape of the heat-sensitive element from the "memory". A heat-sensitive element having the shape of a trough is fastened, for example, by one of its angles at a certain point on the fixed part of the movable contact so that its opposite end is located under the movable part of the movable contact and is in the movable connection with this movable part. Both output contacts are fixed in the electrically insulating end of the housing. The free loose ends of the heat-sensitive element and the flat contact spring, which is the movable part of the movable contact, are in the movable connection.

В сравнении с прототипом в предлагаемом устройстве конструктивно иначе выполнена контактная пара "подвижный/неподвижный контакт" и иначе расположен и закреплен термочувствительный элемент. В прототипе термочувствительный элемент расположен без жесткого крепления на боковых опорах под пружинной ходовой частью подвижной части подвижного контакта. В предлагаемом техническом решении термочувствительный элемент одним своим концом жестко в одной точке закреплен на неподвижной части подвижного контакта, в то время как другой его конец свободен и расположен под подвижной частью указанного контакта в подвижном соединении с ней. Подвижный контакт, как и в прототипе, состоит из двух частей, но подвижная часть выполнена иначе, а именно в виде плоской контактной пружины жестко закрепленной на длинном Г-образном или дугообразном выводе, представляющем собой неподвижную часть подвижного контакта. Эти отличия позволяют говорить о соответствии технического решения критерию "новизна". In comparison with the prototype, the proposed device is structurally differently made contact pair "movable / fixed contact" and otherwise located and fixed thermosensitive element. In the prototype, the heat-sensitive element is located without a rigid mount on the side supports under the spring suspension of the movable part of the movable contact. In the proposed technical solution, the heat-sensitive element at one end is rigidly fixed at one point on the fixed part of the movable contact, while the other end is free and located under the movable part of the specified contact in a movable connection with it. The movable contact, as in the prototype, consists of two parts, but the movable part is made differently, namely in the form of a flat contact spring rigidly mounted on a long L-shaped or arc-shaped output, which is a fixed part of the movable contact. These differences allow us to talk about the compliance of the technical solution with the criterion of "novelty."

Предлагаемое техническое решение позволяет использовать положительные свойства "памяти" формы в виде желоба, а именно так же, как в прототипе, позволяет эффективно использовать единицу массы термочувствительного элемента, так как работают при "вспоминании" поперечная и продольная составляющие внутренних сил термочувствительного элемента, и в то же время оно лишено недостатков прототипа, состоящих в том, что отсутствие жесткого крепления термочувствительного элемента мешает стабильному срабатыванию устройства. В предлагаемом устройстве за счет жесткого крепления термочувствительного элемента на неподвижной части подвижного контакта одним из своих концов в одной точке, задаваемой и определяемой с учетом пружинящих сил контакта и восстанавливающих сил "памяти" элемента, обеспечивается высокая точность и стабильность результатов по температуре срабатывания переключателя, то есть достигается поставленная задача. Предлагаемое техническое решение более простое по конструкции, чем прототип, что также повышает надежность и стабильность работы. The proposed technical solution allows you to use the positive properties of the "memory" of the form in the form of a gutter, and in the same way as in the prototype, it allows you to effectively use the unit mass of the heat-sensitive element, since the transverse and longitudinal components of the internal forces of the heat-sensitive element work when "remembering", and at the same time, it is devoid of the disadvantages of the prototype, consisting in the fact that the absence of a rigid fastening of the thermosensitive element interferes with the stable operation of the device. In the proposed device, due to the rigid fastening of the heat-sensitive element on the fixed part of the movable contact with one of its ends at one point, set and determined taking into account the spring contact forces and the restoring forces of the "memory" of the element, high accuracy and stability of the results with respect to the temperature of the switch are ensured, then There is a task. The proposed technical solution is simpler in design than the prototype, which also increases the reliability and stability of the work.

Хотя применение термочувствительных элементов с памятью формы в виде желоба известно, но технических решений с предлагаемой совокупностью признаков из уровня техники не выявлено и такое решение не было очевидным для специалистов, что позволяет считать данное техническое решение отвечающим критерию "изобретательский уровень". Although the use of heat-sensitive elements with shape memory in the form of a trough is known, no technical solutions with the proposed combination of features have been identified from the prior art and such a solution was not obvious to specialists, which allows us to consider this technical solution to meet the criterion of "inventive step".

Более подробно термочувствительный переключатель описывается с опорой на чертежи:
фиг.1 - общий вид бескорпусного исполнения переключателя с нормально-замкнутыми при низкой температуре контактами (вариант 1);
фиг. 2 - вид контактов и термочувствительного элемента с нормально-замкнутыми при низкой температуре контактами в исходном состоянии;
фиг. 3 - вид контактов и термочувствительного элемента с нормально-замкнутыми при низкой температуре контактами в момент срабатывания переключателя;
фиг. 4 - общий вид бескорпусного исполнения переключателя с нормально-разомкнутыми при низкой температуре контактами (вариант 2);
фиг. 5 - вид контактов и термочувствительного элемента с нормально-разомкнутыми при низкой температуре контактами в исходном состоянии;
фиг. 6 - вид контактов и термочувствительного элемента с нормально-разомкнутыми при низкой температуре контактами в момент срабатывания переключателя.In more detail, the heat-sensitive switch is described with reference to the drawings:
figure 1 is a General view of the housing design of the switch with normally-closed at low temperature contacts (option 1);
FIG. 2 is a view of contacts and a thermosensitive element with normally closed at low temperature contacts in the initial state;
FIG. 3 is a view of contacts and a thermosensitive element with normally closed contacts at a low temperature at the time the switch operates;
FIG. 4 - a general view of the open-frame version of the switch with contacts normally open at low temperature (option 2);
FIG. 5 is a view of contacts and a thermosensitive element with normally open contacts at a low temperature in the initial state;
FIG. 6 is a view of contacts and a thermosensitive element with normally open contacts at a low temperature at the time the switch is triggered.

Термочувствительный переключатель (фиг.1-6) содержит термочувствительный элемент 1, выполненный из фольгового ленточного материала с эффектом памяти формы в виде желоба, неподвижный контакт 2, подвижный контакт, состоящий из неподвижной части 3, имеющей, например, Г-образную или дугообразную форму, и подвижной части 4, выполненной в виде плоской контактной пружины, причем оба контакта запрессованы в изолятор 5. Изолятор 5 герметично закрывает один из торцов не показанного на чертежах корпуса термочувствительного переключателя, который представляет собой, как правило, цилиндрическую гильзу, выполненную, например, из металла, другой торец которой также герметично закрыт. The heat-sensitive switch (Figs. 1-6) contains a heat-sensitive element 1 made of foil tape material with a shape memory effect in the form of a trench, a fixed contact 2, a movable contact, consisting of a fixed part 3 having, for example, an L-shaped or arched shape , and the movable part 4, made in the form of a flat contact spring, both contacts being pressed into the insulator 5. The insulator 5 hermetically closes one of the ends of the heat-sensitive switch, which is not shown in the drawings, As a rule, it is a cylindrical sleeve made, for example, of metal, the other end of which is also hermetically closed.

Работу устройства рассмотрим на примере варианта 1. We consider the operation of the device using the example of option 1.

Термочувствительный переключатель работает следующим образом. The temperature sensitive switch operates as follows.

В исходном состоянии неподвижный контакт 2 замкнут на подвижную часть 4 подвижного контакта, при этом термочувствительный элемент 1 деформирован под действием превосходящих сил плоской контактной пружины, являющейся подвижной частью 4 подвижного контакта, и представляет собой прямолинейный участок под пружиной с постепенным переходом на другом своем конце к цилиндрическим участкам по краям. По мере роста температуры контролируемой среды термочувствительный элемент 1, "вспоминая" заданную ему форму в виде желоба, наращивает свои внутренние силы и, преодолевая усилия пружины, являющейся подвижной частью 4 подвижного контакта, отжимает ее от неподвижного контакта 2, размыкая, таким образом, образуемую ими контактную пару. In the initial state, the fixed contact 2 is closed to the movable part 4 of the movable contact, while the heat-sensitive element 1 is deformed under the action of the superior forces of the flat contact spring, which is the movable part 4 of the movable contact, and is a straight section under the spring with a gradual transition at its other end to cylindrical sections around the edges. As the temperature of the controlled medium rises, the thermosensitive element 1, “recalling” the given shape in the form of a trough, builds up its internal forces and, overcoming the efforts of the spring, which is the movable part 4 of the movable contact, squeezes it from the stationary contact 2, thus breaking, forming them a contact pair.

При понижении температуры термочувствительный элемент слабеет, пружина начинает деформировать края желоба, одновременно прогибая термочувствительный элемент вдоль и придавая ему плоскую форму, контактная пара замыкается. As the temperature decreases, the heat-sensitive element weakens, the spring begins to deform the edges of the gutter, while bending the heat-sensitive element along and giving it a flat shape, the contact pair closes.

Практическое осуществление термочувствительного переключателя не вызывает затруднений, так как он изготавливается известными в технике способами из известных материалов. Предлагаемое техническое решение прошло опытную отработку и показало хорошие стабильные результаты срабатывания. Потребность в недорогих и простых в изготовлении переключателях велика, и предлагаемое техническое решение позволяет такую потребность удовлетворить. The practical implementation of the temperature-sensitive switch does not cause difficulties, since it is made by methods known in the art from known materials. The proposed technical solution passed experimental testing and showed good stable response results. The need for inexpensive and easy to manufacture switches is great, and the proposed technical solution allows such a need to be satisfied.

Claims

A thermosensitive switch comprising a housing in which movable and fixed contacts and a thermosensitive element are made of foil tape material with a shape memory effect in the form of a gutter, wherein the movable contact consists of movable and fixed parts, characterized in that the thermally sensitive element is rigidly fixed to the stationary part of the movable contact, and one of the ends of the heat-sensitive element is attached at one point to the fixed part of the movable contact, and the other end It relies under the movable portion of the movable contact.