close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY4478

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(19)
BY (11) 4478
(13)
C1
(51)
(12)
7
H 01H 37/40
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
ДИЛАТОМЕТРИЧЕСКИЙ ТЕРМОРЕГУЛЯТОР
(21) Номер заявки: a 19980767
(22) 1998.07.17
(46) 2002.06.30
(71) Заявитель: Институт электроники Национальной
академии наук Беларуси (BY)
(72) Авторы: Ефремов Г.И.; Мухуров Н.И. (BY)
(73) Патентообладатель:
Институт
электроники
Национальной академии наук Беларуси (BY)
(56)
Автоматические приборы и регуляторы. М.-Л.: Машиностроение, 1964. - С.510-512, US 3784947 A, 1974,
RU 2087978 C1, 1997, US 3832662 A, 1974, RU 2043673 C1, 1995, GB 2091040 A, 1982.
(57)
Изобретение относится к электротехнике, электронике, автоматике и может быть использовано для сигнализации и позиционного регулирования температуры неагрессивных жидкостей и газов.
Техническая задача изобретения - повышение надежности дилатометрических терморегуляторов в условиях медленно протекающих температурных процессов.
Дилатометрический терморегулятор содержит чувствительный элемент, выполненный в виде трубки из
материала с большим значением к.т.р. Одним концом он закреплен в корпусе терморегулятора, другой конец
оставлен свободным. Внутри чувствительного элемента размещен V-образный преобразователь, состоящий
из сформованной упругой ленточной пружины. Один конец его закреплен на регулирующем винтовом устройстве, на втором конце имеется отверстие, в которое вставлен скользящий палец, закрепленный на свободном конце чувствительного элемента. На скользящем пальце имеется головка пальца, между которой и
свободным концом V-образного преобразователя предусмотрен зазор. В средней части симметрично относительно вершины последнего размещена металлическая дугообразная пластина, упруго деформированная
из плоской металлической ленты, которая краями опирается на диэлектрическую рамку, закрепленную на
чувствительном элементе. Прогиб металлической дугообразной пластины и вершина V-образного преобразователя направлены в одну сторону. На вершине V-образного преобразователя через изолятор закреплен
нормально закрытый контакт.
Фиг. 1
BY 4478 C1
В случае ограниченных размеров дилатометрического терморегулятора, малой ширины металлической
дугообразной пластины с вогнутой стороны последней расположен нормально открытый регулируемый контакт, через изолятор закрепленный на V-образном упругом ленточном держателе, идентичном по форме,
расположению и креплению V-образному преобразователю, при этом с вершиной, направленной в ту же
сторону. Положение нормально открытого регулируемого контакта на V-образном упругом ленточном держателе может регулироваться с целью получения нужной величины зазора, например за счет скользящего
или винтового соединения с последующей фиксацией. При достаточно больших размерах дилатометрического терморегулятора и значительной ширине металлической дугообразной пластины нормально открытый
регулируемый контакт размещается на диэлектрическом стержне, который через предусмотренное в металлической дугообразной пластине отверстие кинематически соединен с нормально закрытым контактом.
Изобретение относится к электротехнике, электронике, автоматике и может быть использовано для сигнализации и позиционного регулирования температуры неагрессивных жидкостей и газов.
Известно дилатометрическое реле температуры [1], содержащее трубку, расположенную на ней однорычажную переключающую систему электрических контактов, стержень, размещенный между дном трубки и
рычагом. Материалы стержня и трубки выбраны с максимальной разностью коэффициентов термического
расширения (к.т.р.). При изменении температуры относительное перемещение конца стержня, постепенно
поворачивая рычаг, замыкает (размыкает) контакты.
Реле не обеспечивает высокую надежность, т.к. изменение температуры и вследствие этого зазора между
контактами, является плавным, медленным процессом, в результате чего между контактами при малом зазоре между ними возникает интенсивное искрение, приводящее к эрозии или точечной сварке контактов и выходу реле из строя.
Известен терморегулятор дилатометрический контактный [2]. Терморегулятор содержит чувствительный
элемент (ЧЭ) в виде латунной трубки (αлат = 18⋅10-6 град-1), находящийся внутри нее стержневой преобразователь из инвара (αинв = 1⋅10-6 град-1) с промежуточным стержнем и двухрычажную систему переключения
электрических контактов, которые расположены на обращенных друг к другу сторонах свободных концов
рычагов. При изменении температуры окружающей среды изменяется длина латунной трубки, положение
промежуточного стержня и рычагов, у которых концы с контактами сходятся навстречу друг другу, зазор
между ними изменяется поэтому с удвоенной скоростью, но при этом медленно и постепенно с возможными
остановками при минимальных зазорах в соответствии с динамикой температурного процесса.
Терморегулятор не обеспечивает высокую надежность вследствие сильной эрозии контактов из-за медленного процесса замыкания (размыкания) контактов.
Наиболее близким по технической сущности является дилатометрическое реле температурное [3]. В качестве ЧЭ оно также содержит латунную трубку, закрепленную на корпусе реле. В трубке расположен Vобразный преобразователь (VП), состоящий из двух V-образных ленточных пружин из инвара, на вершинах
которых размещены электрические контакты. Вершины пружин направлены в разные стороны. Одним концом VП закреплен на регулирующем винтовом устройстве, расположенном в корпусе, другим - через палец
со свободным концом трубки. Между головкой пальца и VП предусмотрен расчетный зазор, обеспечиваемый при настройке реле на нужную температуру регулирующим устройством. При нагревании трубка и палец перемещаются относительно пружин вследствие разности к.т.р. латуни и инвара. Это приводит к
уменьшению зазора, его устранению, растяжению пружин VП и размыканию контактов при заданной температуре. Благодаря большому передаточному отношению VП скорость перемещения контактов существенно
превосходит скорость перемещения пальца. Однако, поскольку последняя является функцией медленно протекающих температурных процессов, не устранены причины, из-за которых контакты длительное время находятся на недопустимо малом расстоянии друг от друга.
Данное реле не обеспечивает высокую надежность вследствие сильной эрозии контактов из-за медленного процесса их замыкания (размыкания).
Технической задачей изобретения является повышение надежности дилатометрических терморегуляторов в условиях медленно протекающих температурных процессов.
Решение технической задачи достигается тем, что в дилатометрическом терморегуляторе, содержащем
чувствительный элемент из материала с большим значением коэффициента термического расширения
(к.т.р.), закрепленный одним концом на корпусе, V-образный преобразователь, сформованный из ленточной
пружины с малым значением к.т.р., расположенный внутри чувствительного элемента и соединенный посредством скользящего пальца одним концом со свободным концом чувствительного элемента, двигающимся
при изменении температуры вдоль продольной оси симметрии терморегулятора, а другим концом - с регулирующим устройством, расположенным в корпусе, и переключающую систему контактов, смонтированную в
средней части V-образного преобразователя, переключающая система контактов содержит закрепленную на
чувствительном элементе диэлектрическую рамку с неподвижным контактом и соединенную с ним и с
внешней электрической схемой управления металлическую дугообразную пластину, симметричную относи2
BY 4478 C1
тельно середины V-образного преобразователя и замкнутую с нормально закрытым контактом на вершине
V-образного преобразователя, причем эта вершина и прогиб металлической дугообразной пластины направлены в одну сторону, установленный с другой стороны металлической дугообразной пластины напротив ее центра нормально открытый контакт, выполненный с возможностью регулировки положения, кинематически
связанный с нормально закрытым контактом.
При малых размерах дилатометрического терморегулятора и малой ширине металлической дугообразной
пластины кинематическая связь нормально закрытого контакта с нормально открытым контактом, выполненным с возможностью регулировки положения, осуществлена за счет V-образного упругого ленточного
держателя, расположенного по другую сторону металлической дугообразной пластины, с вершиной в том же
направлении, что прогиб металлической дугообразной пластины.
При больших размерах дилатометрического терморегулятора и пластины кинематическая связь нормально закрытого контакта с нормально открытым контактом, выполненным с возможностью регулировки положения, осуществлена за счет диэлектрического стержня, вставленного через выполненное в центре
металлической дугообразной пластины отверстие в середины контактов.
Введение в конструкцию дилатометрического терморегулятора упруго деформированной дугообразно
изогнутой металлической пластины, взаимодействующей с нормально закрытым и нормально открытым регулируемым контактами с указанным направлением ее прогиба и расположением в ЧЭ обеспечивает мгновенное размыкание (замыкание) контактов при любой скорости изменения температуры, что в результате
исключает эрозию контактов и обеспечивает повышение надежности терморегулятора. Введение сочетания
нормально закрытого и нормально открытого регулируемого контактов и выполнение последнего регулируемым обеспечивает надежное функционирование терморегулятора в заданном интервале температурного режима.
Сущность изобретения поясняется фиг. 1, на которой дано продольное сечение дилатометрического терморегулятора при малых размерах дилатометрического терморегулятора и малой ширине металлической дугообразной пластины с кинематической связью нормально закрытого контакта с нормально открытым
контактом, выполненным с возможностью регулировки положения, за счет V-образного упругого ленточного держателя, расположенного по другую сторону металлической дугообразной пластины, с вершиной в том
же направлении, что прогиб металлической дугообразной пластины, где:
1 - чувствительный элемент (ЧЭ),
2 - корпус,
3 - V-образный преобразователь (VП),
4 - регулирующее винтовое устройство,
5 - отверстие VП,
6 - скользящий палец,
7 - головка пальца,
8 - металлическая дугообразная пластина,
9 - диэлектрическая рамка,
10 - изоляторы,
11 - нормально закрытый контакт,
12 - нормально открытый регулируемый контакт,
13 - V-образный упругий ленточный держатель,
16 - переключающая система контактов,
17 - неподвижный контакт,
18 - электрические провода.
На фиг. 2 представлена часть продольного сечения дилатометрического терморегулятора при больших
размерах дилатометрического терморегулятора и пластины с кинематической связью нормально закрытого
контакта с нормально открытым контактом, выполненным с возможностью регулировки положения, за счет
диэлектрического стержня, вставленного через выполненное в центре металлической дугообразной пластины отверстие в середины контактов, где:
11' - нормально закрытый контакт,
12' - нормально открытый регулируемый контакт,
14 - диэлектрический стержень,
15 - отверстие.
Дилатометрический терморегулятор (фиг. 1) содержит чувствительный элемент 1, выполненный в виде
трубки из материала с большим значением к.т.р. Одним концом он закреплен в корпусе 2 терморегулятора,
другой конец оставлен свободным. Внутри чувствительного элемента 1 размещен VП 3, состоящий из сформованной упругой ленточной пружины. Один конец его закреплен на регулирующем винтовом устройстве 4,
на втором конце имеется отверстие VП 5, в которое вставлен скользящий палец 6, закрепленный на свободном конце чувствительного элемента 1. На скользящем пальце 6 имеется головка пальца 7, между которой и
свободным концом VП 3 предусмотрен зазор δ. В средней части VП 3 симметрично относительно вершины
3
BY 4478 C1
последнего размещена металлическая дугообразная пластина 8, упруго деформированная из плоской металлической ленты, которая краями опирается на диэлектрическую рамку 9, закрепленную на чувствительном элементе 1. Прогиб металлической дугообразной пластины 8 и вершина VП 3 направлены в одну сторону. На
вершине VП 3 через изолятор 10 закреплен нормально закрытый контакт 11. В случае ограниченных размеров дилатометрического терморегулятора, малой ширины металлической дугообразной пластины с вогнутой
стороны металлической дугообразной пластины 8 расположен нормально открытый регулируемый контакт
12 через изолятор 10 закреплен на V-образном упругом ленточном держателе 13, идентичном по форме,
расположению и креплению VП 3, при этом с вершиной, направленной в ту же сторону. Положение нормально открытого регулируемого контакта 12 на V-образном упругом ленточном держателе 13 может регулироваться с целью получения нужной величины зазора s, например, за счет скользящего или винтового
соединения с последующей фиксацией. При достаточно больших размерах дилатометрического терморегулятора и значительной ширине металлической дугообразной пластины 8 нормально открытый регулируемый
контакт 12' (фиг. 2) размещается на диэлектрическом стержне 14, который через предусмотренное в металлической дугообразной пластине 8 отверстие 15 кинематически (подвижно механически) соединен с нормально закрытым контактом 11'. В переключающую систему контактов 16 входят нормально открытый
регулируемый контакт 12, закрепленный через изолятор 10 на V-образном упругом ленточном держателе 13
(или 12' на диэлектрическом стержне 14), нормально закрытый контакт 11 (или 11'), закрепленный через
изолятор 10 на вершине VП 3, неподвижный контакт 17, размещенный на диэлектрической рамке 9 и гальванически соединенный с металлической дугообразной пластиной 8, электрические провода 18.
Дилатометрический терморегулятор работает следующим образом.
В исходном состоянии металлическая дугообразная пластина 8 прижата к нормально закрытому контакту
11 (или 11'). Электрическая цепь между нормально закрытым контактом 11 (или 11') и неподвижным контактом
17 замкнута.
При повышении температуры длина ЧЭ 1 увеличивается, его свободный конец перемещается вдоль продольной оси симметрии ЧЭ 1, перемещая скользящий палец 6. Зазор δ между головкой пальца 7 и VП 3
уменьшается и при температуре, близкой к расчетной, становится равным нулю. После этого скользящий палец 6 деформирует VП 3, который нормально закрытым контактом 11 (или 11'), нажимая на металлическую
дугообразную пластину 8, вначале выпрямляет ее, а затем при заданной температуре переводит за нейтральное положение. Металлическая дугообразная пластина 8 независимо от скорости изменения температуры
мгновенно прогибается в другую сторону, размыкаясь с нормально закрытым контактом 11 (или 11') и замыкаясь с нормально открытым регулируемым контактом 12 (или 12'), который до этого момента перемещался
синхронно с нормально закрытым контактом 11 (или 11') при сохранении постоянной величины зазора s. В
этом положении нормально открытым регулируемым контактом 12 (или 12') и неподвижным контактом 17
электрическая цепь замыкается.
При снижении температуры деформирование VП 3 и V-образного упругого ленточного держателя 13
происходит в обратном направлении. Нормально открытый регулируемый контакт 12 (или 12') нажимает на
металлическую дугообразную пластину 8, выпрямляет ее, переводит за нейтральное положение и процесс
мгновенного переключения контактов повторяется.
Зазоры δ и s определяются расчетом в зависимости от требуемой температуры и заданного интервала регулировки.
Мгновенность прямого и обратного переключения контактов, обеспечиваемая металлической дугообразной пластиной 8 с помощью подвижных нормально закрытого контакта 11 (или 11') и нормально открытого регулируемого контакта 12 (или 12') исключает эрозию контактов и повышает надежность дилатометрического
терморегулятора.
Источники информации:
1. Агейкин Г.И., Костина Е.Н., Кузнецова М.Н. Датчики контроля и регулирования. - М.: Машиностроение, 1965. - С. 801.
2. Автоматические приборы и регуляторы (справочные материалы). Под общ. ред. Кошарского Б.Д. - М.Л.: Машгиз, 1964. - С. 512.
3. Автоматические приборы и регуляторы (справочные материалы). Под общ. ред. Кошарского Б.Д. - М.Л.: Машгиз, 1964. - С. 510-512.
4
BY 4478 C1
1. Дилатометрический терморегулятор, содержащий чувствительный элемент из материала с большим
значением коэффициента термического расширения (к.т.р.), закрепленный одним концом на корпусе, Vобразный преобразователь, сформированный из ленточной пружины с малым значением к.т.р., расположенный внутри чувствительного элемента и соединенный посредством скользящего пальца одним концом со
свободным концом чувствительного элемента, двигающимся при изменении температуры вдоль продольной
оси симметрии терморегулятора, а другим концом - с регулирующим устройством, расположенным в корпусе, и переключающую систему контактов, смонтированную в средней части V-образного преобразователя,
отличающийся тем, что переключающая система контактов содержит закрепленную на чувствительном
элементе диэлектрическую рамку с неподвижным контактом и соединенную с ним и с внешней электрической схемой управления металлическую дугообразную пластину, симметричную относительно середины Vобразного преобразователя и замкнутую с нормально закрытым контактом на вершине V-образного преобразователя, причем эта вершина и прогиб металлической дугообразной пластины направлены в одну сторону, установленный с другой стороны металлической дугообразной пластины напротив ее центра нормально
открытый контакт, выполненный с возможностью регулировки положения, кинематически связанный с нормально закрытым контактом.
2. Дилатометрический терморегулятор по п.1, отличающийся тем, что при малых размерах дилатометрического терморегулятора и малой ширине металлической дугообразной пластины кинематическая связь
нормально закрытого контакта с нормально открытым контактом, выполненным с возможностью регулировки
положения, осуществлена за счет V-образного упругого ленточного держателя, расположенного по другую
сторону металлической дугообразной пластины, с вершиной в том же направлении, что и прогиб металлической дугообразной пластины.
3. Дилатометрический терморегулятор по п.1, отличающийся тем, что при больших размерах дилатометрического терморегулятора и пластины кинематическая связь нормально закрытого контакта с нормально открытым контактом, выполненным с возможностью регулировки положения, осуществлена за счет
диэлектрического стержня, вставленного через выполненное в центре металлической дугообразной пластины отверстие в середины контактов.
Фиг. 2
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.
5
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
182 Кб
Теги
by4478, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа