RU2710875C1

RU2710875C1 - Heat-sensitive actuating mechanism

Info

Publication number: RU2710875C1
Application number: RU2018139087A
Authority: RU
Inventors: Михаил Николаевич Кустов
Original assignee: Михаил Николаевич Кустов
Priority date: 2018-11-06
Filing date: 2018-11-06
Publication date: 2020-01-14

Abstract

FIELD: machine building.SUBSTANCE: invention relates to automatics system drives operating at controlled medium temperature change. To achieve technical result in heat-sensitive actuating mechanism, comprising housing 1 with installed inside it bimetallic popping membranes 2 and stop 3, in the housing made in the form of a cup, several bimetallic slamming membranes are coaxially installed, each of which is directed by the convex part from the rod, between bimetallic clapping membranes 3 there are thrust intermediate bases 4 with recess 5 in central part, in which convex part of bimetallic clapping membrane is located, and support 3 is spring-loaded and equipped with rod 6.EFFECT: increased value of stroke and developed force, as well as increased reliability of actuation.1 cl, 2 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к приводам систем автоматики, работающим при изменении температуры контролируемой среды.The present invention relates to drives of automation systems operating when the temperature of the controlled environment changes.

Известен датчик ТМ-108 включения электродвигателя вентилятора системы охлаждения двигателя автомобиля, содержащий корпус, детали контактной группы, установленные с возможностью взаимного перемещения подвижным толкателем при температурной деформации термочувствительного элемента - биметаллической шайбы (см. Описание датчика ТМ-108. Лист 40. «Автомобили ВАЗ-2103, ВАЗ-2106, ВАЗ-21061» Многокрасочный альбом, В.А. Вершигора, А.П. Игнатов, К.В. Новокшонов и др., М. Машиностроение, 1987 год).A known TM-108 sensor for turning on a motor fan of a car engine cooling system, comprising a housing, contact group parts mounted with the possibility of mutual movement by a movable pusher during temperature deformation of a heat-sensitive element - a bimetallic washer (see TM-108 sensor description. Sheet 40. “VAZ automobiles -2103, VAZ-2106, VAZ-21061 ”Multicolor album, V. A. Vershigora, A. P. Ignatov, K. V. Novokshonov et al., M. Mechanical Engineering, 1987).

Биметаллическая шайба («хлопающая» мембрана) имеет два устойчивых состояния:The bimetallic washer (“clapping” membrane) has two stable states:

- при температуре ниже 87 град. С она вогнута в сторону дна корпуса;- at a temperature below 87 degrees. With it is concave towards the bottom of the hull;

- при температуре 92 град. С и выше, шайба выгибается в сторону толкателя. Величина прогиба биметаллической шайбы в известном датчике невелика, а лишь достаточна для замыкания слаботочных контактов управления включением вентилятора. Усилие поджатая контактов через подвижный толкатель, развиваемое биметаллической шайбой также не велико.- at a temperature of 92 degrees. C and above, the washer bends towards the pusher. The magnitude of the deflection of the bimetallic washer in the known sensor is small, but only sufficient to close the low-current control contacts for turning on the fan. The force of the preloaded contacts through the movable pusher developed by the bimetallic washer is also not large.

То есть, к недостаткам термочувствительного исполнительного механизма, выполненного в виде одиночной биметаллической хлопающей мембраны можно отнести:That is, the disadvantages of the heat-sensitive actuator, made in the form of a single bimetallic popping membrane include:

- малую величину «рабочего хода»;- a small amount of "working stroke";

- малое развиваемое усилие;- small developed effort;

- невысокую надежность срабатывания.- low reliability of operation.

Все это ограничивает возможность использования известного термочувствительного исполнительного механизма на базе одиночной биметаллической хлопающей мембраны в чисто механических системах автоматики, где, как правило, для надежной работы требуются существенные величины «рабочего хода» и развиваемого усилия.All this limits the possibility of using the well-known thermosensitive actuator based on a single bimetallic popping membrane in purely mechanical automation systems, where, as a rule, significant values of the “stroke” and the developed effort are required for reliable operation.

В предложенном изобретении вместо одиночной биметаллической «хлопающей» мембраны (параметры которой, как правило, определяются в основном точностью изготовления), используется несколько (6-12) одинаковых «хлопающих» мембран, поэтому, даже если одна или две мембраны не сработают, исполнительный механизм останется работоспособным и выполнит свое назначение. При этом, набором из нескольких биметаллических «хлопающих» мембран можно обеспечить требуемое усилие и «величину рабочего хода» исполнительного механизма, т.е., обеспечивается возможность использования предложенного термочувствительного исполнительного механизма в механических системах автоматики.In the proposed invention, instead of a single bimetallic “popping” membrane (the parameters of which are, as a rule, determined mainly by the manufacturing accuracy), several (6-12) identical “popping” membranes are used, therefore, even if one or two membranes do not work, the actuator will remain operational and fulfill its purpose. At the same time, a set of several bimetallic "popping" membranes can provide the required effort and "magnitude of the stroke" of the actuator, that is, it is possible to use the proposed heat-sensitive actuator in mechanical automation systems.

Указанный технический результат обеспечивается тем, что в термочувствительном исполнительном механизме, содержащем корпус с установленными внутри него биметаллическими хлопающими мембранами и упором, в корпусе, выполненном в виде стакана, соосно установлены несколько биметаллических хлопающих мембран, каждая из которых обращена выпуклой частью от штока, между биметаллическими хлопающими мембранами установлены упорные промежуточные основания с углублением в центральной части, в котором расположена выпуклая часть биметаллической хлопающей мембраны, а упор выполнен подпружиненным и снабжен штоком.The specified technical result is ensured by the fact that in a heat-sensitive actuating mechanism comprising a housing with bimetallic popping membranes installed inside it and an abutment, several bimetallic popping membranes, each of which faces the convex part from the stem, between the bimetallic, are coaxially mounted in the housing, made in the form of a cup stopping intermediate bases with a recess in the central part, in which the convex part of the bimetallic bursting membrane, and the emphasis is spring-loaded and provided with a rod.

Анализ известных в технике решений не выявил технических решений с заявленной совокупностью существенных признаков, что свидетельствует о соответствии заявленного изобретения условию патентоспособности «новизна», кроме того, биметаллический исполнительный механизм не следует явным образом из уровня техники, т.е., имеет «изобретательский уровень».An analysis of the solutions known in the art did not reveal technical solutions with the claimed combination of essential features, which indicates the compliance of the claimed invention with the condition of patentability “novelty”, in addition, the bimetallic actuator does not follow explicitly from the prior art, i.e., has an “inventive step” ".

Проведенные испытания опытного образца термочувствительного исполнительного механизма, их положительные результаты, свидетельствуют о том, что заявленное техническое решение соответствует критерию «промышленная применимость».The tests of the prototype thermosensitive actuator, their positive results, indicate that the claimed technical solution meets the criterion of "industrial applicability".

Сущность предложенного изобретения поясняется схематичными чертежами, где на Фиг. 1 показан общий вид термочувствительного исполнительного механизма в исходном положении, т.е., до воздействия высокой температуры на биметаллические «хлопающие» мембраны. На Фиг. 2 - тоже, после воздействия на термочувствительный механизм высокой температуры, т.е., при срабатывании «хлопающих» мембран и максимально выдвинутом штоке. Величина прогиба «хлопающих» мембран в крайних положениях на Фиг. 1 и Фиг. 2 специально показана увеличенной для обеспечения наглядности восприятия схемы действия предложенного исполнительного механизма.The essence of the proposed invention is illustrated by schematic drawings, where in FIG. 1 shows a general view of a heat-sensitive actuator in its initial position, that is, before exposure to high temperature on bimetallic "popping" membranes. In FIG. 2 - also, after exposure to a heat-sensitive mechanism of high temperature, that is, when triggered by "popping" membranes and the rod extended as much as possible. The magnitude of the deflection of the "clapping" membranes in the extreme positions in FIG. 1 and FIG. 2 is specially shown enlarged to provide clarity of perception of the action scheme of the proposed actuator.

Термочувствительный исполнительный механизм содержит корпус 1 выполненный в виде стакана с соосно установленными внутри него биметаллическими хлопающими мембранами 2 и упором 3. Каждая из биметаллических хлопающих мембран 2 обращена выпуклой частью от штока. Между биметаллическими хлопающими мембранами 2 установлены упорные промежуточные основания 4 с углублением 5 в центральной части, в котором расположена выпуклая часть биметаллической хлопающей мембраны 2. Упор 3 выполнен подпружиненным, снабжен штоком 6 и имеет возможность перемещения внутри корпуса 1.The thermosensitive actuator comprises a housing 1 made in the form of a cup with bimetallic clapping membranes 2 coaxially mounted inside it and a stop 3. Each of the bimetallic clapping membranes 2 faces a convex part from the stem. Between the bimetallic clapping membranes 2, thrust intermediate bases 4 are installed with a recess 5 in the central part, in which the convex part of the bimetallic clapping membrane 2 is located. The stop 3 is spring-loaded, provided with a stem 6 and has the ability to move inside the housing 1.

В исходном положении, т.е., до воздействия высокой температуры, пружина 7 упирающаяся одним торцом в неподвижную крышку 8, а другим торцом в подвижный упор 3, перемещая его, поджимает биметаллические хлопающие мембраны 2 и упорные промежуточные основания 4 друг к другу и к дну корпуса 1. При этом, высота пакета состоящего из биметаллических хлопающих мембран 2 и промежуточных оснований 4 минимальна, т.е., шток 6 выступает из корпуса 1 термочувствительного исполнительного механизма на минимальную величину.In the initial position, i.e., before exposure to high temperature, the spring 7 abuts one end against the fixed cover 8, and the other end against the movable stop 3, moving it, compresses the bimetallic clapping membranes 2 and the persistent intermediate bases 4 to each other and to the bottom of the housing 1. At the same time, the height of the package consisting of bimetallic popping membranes 2 and intermediate bases 4 is minimal, that is, the stem 6 protrudes from the housing 1 of the heat-sensitive actuator by a minimum value.

При воздействии на биметаллические хлопающие мембраны 2 высокой температуры, происходит нагрев слоев биметалла и их деформация. При этом (при определенной температуре) каждая биметаллическая «хлопающая» мембрана переходит в противоположное устойчивое состояние, происходит схлопывание мембран, т.е., выпуклые стороны мембран 2 становятся обращенными в сторону штока 6. Каждая из биметаллических хлопающих мембран 2, изменив направление прогиба, перемещает соседние, ближние к упору 3 детали 2 и 4 в сторону упора 3. Упор 3, несущий шток 6 также перемещается, преодолевая усилие пружины 7. При этом шток 6 перемещается и выступает из корпуса 1 на максимальную величину. Величина «рабочего хода» и усилие штока определяются параметрами биметаллических хлопающих мембран и их количеством.When exposed to bimetallic clapping membranes 2 of high temperature, the bimetal layers are heated and their deformation occurs. In this case (at a certain temperature), each bimetallic “popping” membrane goes into the opposite stable state, the membranes collapse, that is, the convex sides of the membranes 2 become turned toward the stem 6. Each of the bimetallic popping membranes 2, changing the direction of deflection, moves the neighboring parts 2 and 4, which are closest to the stop 3, to the side of the stop 3. The stop 3, the bearing rod 6 also moves, overcoming the force of the spring 7. In this case, the rod 6 moves and protrudes from the housing 1 by the maximum value. The magnitude of the "stroke" and the force of the rod are determined by the parameters of the bimetallic clapping membranes and their number.

При окончании воздействия на биметаллические хлопающие мембраны 2 высокой температуры, происходит их остывание и обратное «схлопывание» при определенной температуре. Выпуклая сторона биметаллических «хлопающих» мембран опять располагается в углублениях 5 оснований 4, т.е., каждая из хлопающих мембран вновь обращается выпуклой частью в направление - от штока. Пружина 7 через подвижный упор 3 поджимает друг к другу биметаллические хлопающие мембраны 2 и основания 4, при этом шток 6 возвращается в исходное положение, т.е. минимально выступает из корпуса 1.At the end of exposure to bimetallic clapping membranes 2 of high temperature, they cool and reverse "collapse" at a certain temperature. The convex side of the bimetallic "popping" membranes is again located in the recesses 5 of the base 4, that is, each of the popping membranes again turns the convex part in the direction from the rod. The spring 7, through the movable stop 3, presses the bimetallic clapping membranes 2 and the base 4 against each other, while the stem 6 returns to its original position, i.e. protrudes minimally from housing 1.

Параметры «рабочего хода» предложенного термочувствительного исполнительного механизма достаточны для возможного использования его в системах автоматики не требующих высокого быстродействия. Предложенный исполнительный механизм работоспособен после длительных периодов ожидания (например, десятки лет до разрушения биметаллических хлопающих мембран от коррозии), имеет значительный ресурс - десятки тысяч циклов срабатывания.The parameters of the "stroke" of the proposed heat-sensitive actuator are sufficient for its possible use in automation systems that do not require high speed. The proposed actuator is operational after long periods of waiting (for example, tens of years before the destruction of bimetallic clapping membranes from corrosion), has a significant resource - tens of thousands of cycles.

Проведенные испытания макета опытного образца термочувствительного исполнительного механизма подтвердили его работоспособность и надежность работы. Параметры: - длина хода, усилие, развиваемое на штоке механизма, были в пределах допустимых после 20 тыс. циклов срабатывания.The tests of the prototype prototype of the heat-sensitive actuator carried out confirmed its operability and reliability. Parameters: - stroke length, the force developed on the stem of the mechanism, were within the allowable after 20 thousand cycles of operation.

Claims

A heat-sensitive actuator comprising a housing with a bimetallic popping membrane installed inside it and an abutment, characterized in that several bimetallic popping membranes are coaxially installed in the cup-shaped housing, each of which faces the convex part from the stem, and thrust bimetallic membranes are installed intermediate bases with a recess in the central part, in which the convex part of the bimetallic clapping membrane is located, and the emphasis is made burnt and stocked.