SU546956A1 - Коммутирующее устройство - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к коммутирующим устройствам, примен емым в автоматике, приборостроении , вычислительной и измерительной технике.

Известны коммутирующие устройства, выполненные в виде корпуса с размещенными в нем контактными элементами 1, 2.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности  вл етс  коммутирующее устройство , содержащее герметичный корпус с размещепными в нем электродами и перемещаемый путем подогрева контактирующий металл в твердой фазе 3. Однако это устройство обладает значительной инерционностью и требует дополнительпых источников тепла. Кроме того, известное устройство имеет относительно большие размеры и трудпо поддаетс  миниатюризации, а также не может работать непрерывно, так как после однократного срабатывани  контактирующий металл необходимо испарить с поверхности электродов, что ограничивает область применени  коммутирующего устройства.

Дл  упрощени  конструкции и расщирени  области применени  предлагаемое коммутирующее устройство выполнено в виде диэлектрического капилл ра, например стекл нного, заполненного металлом (сплавом), уменьшающим скачкообразно свой объем при плавлении , например висмутом или чугуном, причем

температура разм гчени  стенок капилл ра превышает температуру плавлени  указанного металла (сплава).

Электроды выполнены из контактирующего металла (сплава) и размещены в противоположных концах капилл ра, образу  с ним вакуумплотный спай, что позвол ет повысить надежность срабатывани  устройства.

Дл  уменьшени  нагрепа электродов внутренний диаметр в середине капилл ра выполнен мепьпшм, чем по кра м, причем д.чипа участка капилл ра- с уменьшенным внутренним диаметром удовлетвор ет неравенству

, где / - длина участка капилл ра с ЗК

уменьшенным внутренним диаметром d, а коэффициент К характеризует степень уменьшени  объема металла (сплава) при плавлении. Кроме того, коммутирующее устройство может быть выполнено из отрезка лнтого микропровода в стекл нной изол ции.

На чертеже показано описываемое коммутирующее устройство.

Устройство содержит герметичный корпус 1 с размещенными в нем электродами 2 и перемещаемый путем подогрева контактирующий металл 3 в твердой фазе.

При работе коммутирующего устройства в

качестве реле оно подключаетс  последовательно в электрическую цепь при помощи

электродов 2, наход щихс  в электрическом контакте с контактирующим металлом (снлавом ) 3, заполн ющим герметичный корпус 1, причем между электродами и стенками канилл ра имеет место вакуумнлотный спай. Когда ток, протекающий через устройство, превысит некоторое критическое значение, контактирующий металл 3 внутри корпуса 1 расплавл етс , уменьша  свой объем. Под действием сил поверхностного нат жени  расплавл емый металл ст гиваетс  в разные стороны от точки наибольшего нагрева, размыка  таким образом электрическую цепь. Затем охлажда сь, металл затвердевает с одновременным увеличением объема до первоначального значени . При этом электрический контакт восстанавливаетс  и устройство снова готово к работе. Восстановленный контакт представл ет собой не механическое соприкосновение двух столбиков затвердевшего металла, а единый спа нный цилиндрический блок. Это вызвано тем, что восстановление контакта начинаетс  в жидкой фазе до встречи фронтов кристаллизации расшир ющихс  в корпусе столбиков металла, а завершаетс  образованием твердого спа  того же сечени , что и до размыкани  контакта . Ввиду того, что внутренний диаметр корпуса мал, силы поверхностного нат жени  во много раз больше гравитационных сил и, следовательно , пространственное расположение в поле сил т жести так же, как и невесомость не вли ют на работу коммутируюшего устройства .

Дл  нормальной работы коммутирующего устройства необходимо, чтобы герметичный корпус не был подвержен локальным деформаци м вплоть до температуры плавлени  контактирующего металла.

Дл  улучшени  контакта между контактирующим металлом, уменьшающим скачкообразно свой объем при плавлении, и электродами последние выполнены из контактирующего металла, образз  вакуумплотный спай с корпусом . Таким образом, эти электроды  вл ютс  продолжением рабочей части столбика металла , наход щегос  внутри корпуса. При необходимости корпус покрывает и электроды. Чтобы предотвратить возможность плавлени  электродов, например, выполненных из контактирующего металла, а также дл  того, чтобы расплавление металла и его контактирование происходило всегда в середине корпуса , внутренний диаметр корпуса в этом месте должен быть меньше, чем по кра м.

Расчет показывает, что дл  разрыва цепи внутри корпуса при полном его заполнении указанным металлом в твердой фазе необходимо расплавление участка длиной

d ЗК

/ d - внутренний диаметр корпуса,

К - коэффициент, показывающий долю уменьшени  объема (или увеличени  плотности) металла при плавлении.

Например, у висмута К 3,3% и, следовательно , дл  нарушени  контакта необходимо расплавление участка столбика металла длиной . Поэтому предлагаемый участок корпуса с у.меньшенным внутренним диаметром выполн ть длиной, определ е.мой неравенством

(1).

Дл  миниатюризации предложенное коммутирующее устройство выполнено из отрезка литого микропровода в стекл нной изол ции, температура разм гчени  которого ниже температуры плавлени  металла. Токоподводами и электродами в этом случае служит сама жила микропровода.

Применение литого микропровода значительно упрощает техпологию изготовлени  коммутирующего устройства, которое в этом случае также может быть выполнено с утоньшени ми внутреннего диаметра корпуса.

Измен   толщину стекл нной изол ции микропровода , можно в некоторой степени регулировать величину теплоотдачи,а значит, и режим работы коммутирующего устройства, выполненного из отрезка микропровода. Кроме того, вакуумплотный спай электродов с корпусом обеспечиваетс  автоматически в процессе лить  микропровода.

Claims (4)

1.Коммутирующее устройство, содержащее герметичный корпус с размещенными в нем

электродами и перемещаемый путем подогрева контактирующий металл в твердой фазе, отличающеес  тем, что, с целью упрощени  конструкции и расширени  области применени , оно выполнено в виде диэлектрического капилл ра, например стекл нного, заполненного металлом, (сплавом), уменьшающим скачкообразно своей объем при плавлении , например висмутом или чугуном, причем температура разм гчени  стенок капилл ра превышает температуру плавлепи  указанного металла (сплава).

2.Устройство по п. 1, отличающеес  тем, что, с целью повышени  надежности срабатывани , его электроды выполнены из контактирующего металла (сплава) и размещены в противоположных концах капилл ра, образу  с шм вакуумплотный спай.

3.Устройство по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю щ и йс   тем, что, с целью уменьшени  нагрева электродов, внутренний диаметр в середине капилл ра выполнен меньшим, чем по кра м, причем длииа участка капилл ра с уменьшенным внутренним диаметром удовлетвор ет неравенству

/

где /- длина участка капилл ра с уменьшенным внутренним диаметром d, а коэффициент К характеризует степень уменьшени  объема металла (сплава) при плавлении.

4.Устройство по пп. 1-3, отличаюшеес   тем, что оно выполнено из отрезка литого микропровода в стекл нной изол ции,

Источники информации, ирин тые во вииманис ири экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР № 74002, кл. Н 01Н 37/68, 1947.

2.Авторское свидетельство СССР № 74245, кл. Н 01Н 37/68, 1947.

3.Авторское свидетельство СССР Ле 229640. кл. Н 01Н 37/68 (прототип).