СИГНАЛИЗАТОР ТЕМПЕРАТУРЫ Российский патент 1994 года по МПК G01K7/38 

Изобретение относится к измерению и контролю температуры и может быть использовано для визуальной и автоматической сигнализации о достижении объектом контроля заданной температуры в различных условиях эксплуатации.

Известен сигнализатор температуры, содержащий термочувствительный элемент в виде постоянного магнита, феррожидкость, заполняющую герметическую полость, образованную внутренней поверхностью корпуса и отделенную от термочувствительного элемента теплоизолирующей прокладкой, ось с грузом, размещенные в ферромагнитной жидкости, регистратор [1] .

Недостатком сигнализатора является зависимость его работоспособности от пространственной ориентации.

Наиболее близким по своей технической сущности к заявленному является сигнализатор температуры, содержащий корпус с подвижным магнитом, термочувствительный элемент из ферромагнитного материала с определенной точкой Кюри, упругую и теплоизолирующую прокладки, блок контроля, источник света, соединенные световодами через отверстия в корпусе, перекрываемые подвижными магнитами [2] .

Данный сигнализатор имеет следующие недостатки.

Наличие разрывов в световодах при передаче светового излучения от его источника до блока контроля приводит к потере энергии и необходимости повышения мощности источника света и увеличения чувствительности его приемника.

Наличие подвижного элемента приводит к задержке выдачи сигнала срабатывания, что снижает оперативность сигнализации.

Возможность заклинивания подвижного элемента и повреждение световода могут привести к ложному сигналу в блок контроля, что снижает надежность устройства и достоверность сигнализации.

Цель изобретения - повышение надежности контроля при одновременном снижении инерционности.

Цель достигается тем, что в сигнализаторе температуры, содержащем корпус с закрепленными в нем постоянными магнитами и теплоизолирующей прокладкой, установленной с образованием двух полостей, в первой из которых, в контакте с одной поверхностью прокладки, размещен термочувствительный элемент из ферромагнитного материала с заданной точкой Кюри, источник света и фотоприемник, соединенные через световод, на всю поверхность постоянного магнита последовательно нанесены покрытие из магнитного материала и покрытие, являющееся термочувствительным элементом, а световод пропущен через вторую полость корпуса, заполненную ферромагнитной жидкостью, с образованием контакта с другой поверхностью теплоизолирующей прокладки, выполненной ребристой.

В частном случае выполнения в известный анализатор могут быть введены магнитомодуляционный датчик в виде геркона, продольная ось которого параллельна оси полюсов постоянного магнита, закрепленный на внешней поверхности корпуса, в зоне второй полости, и блок контроля, подключенный к магнитомодуляционному датчику.

На чертеже представлена схема сигнализатора.

Устройство содержит корпус 1 из диамагнитного материала в виде стакана, в первой полости которого неподвижно закреплен постоянный магнит 2, покрытий диамагнитным материалом 3, который покрыт, в свою очередь, оболочкой 4 из ферромагнитного материала с определенной точкой Кюри, являющейся термочувствительным элементом, теплоизолирующую прокладку 5, неподвижно закрепленную в корпусе 1, нижняя поверхность которой, обращенная к первой полости корпуса 1, выполнена ребристой. В корпусе имеются сквозные соосные отверстия 6 и 7. В нижней части корпуса закреплен радиоактивно-люминесцентный источник света, содержащий радиоактивным изотопом заполненную ампулу 8, внутренняя поверхность одного из торцов которой имеет флюоресцирующее покрытие 9, а к этой поверхности прикреплено сферическое зеркало 10 для фокусировки светового потока. Источник света имеет крышку 11 с отверстием, через которое проходит световод 12, одним концом закрепленный в отверстии крышки 11, введенный во вторую полость корпуса 1 через отверстие 6, выведенный из полости через отверстие 7 и далее подключенный к блоку 13 контроля. На корпусе 1 со стороны теплоизолирующей прокладки 5 неподвижно закреплен магнитомодуляционный датчик (геркон) 14 с контактными 15, подключенными к входу блока 16 контроля. Продольная ось геркона 14 параллельна оси полюсов N-S постоянного магнита 2. Вторая полость корпуса 1 выполнена герметичной и заполнена ферромагнитной жидкостью 17. Световод 12 расположен вплотную с ребрами теплоизолирующей прокладки 5, которая размещена в контакте с термочувствительным элементом.

Сигнализатор температуры работает следующим образом. В исходном состоянии, когда значение контролируемой температуры меньше заданного: Т_к < V_к, термочувствительный элемент 4 обладает ферромагнитными свойствами, в результате чего магнитный поток постоянного магнита 2, проходя через покрытие 3, концентрируется в термочувствительном элементе 4, представляющем магнитную цепь с наименьшим сопротивлением. Ферромагнитная жидкость 17 не взаимодействует с магнитным потоком постоянного магнита 2 и не оказывает механического воздействия на часть световода 12, находящегося в полости корпуса 1. Радиоактивный изотоп ампулы 8, бомбардируя торец 9 ампулы, покрытой слоем флюоресцирующего вещества, вызывает его свечение, которое фокусируется сферическим зеркалом 10 и через световод 12 передается в фотоприемник 13 без модуляции. Контакты 15 геркона 14 не взаимодействуют с магнитным потоком постоянного магнита 2 и остаются разомкнутыми, что фиксируется дополнительным блоком 16 контроля.

В совокупности оба блока контроля регистрируют сигнал исходного состояния.

При повышении контролируемой температуры и достижении ею точки Кюри Т_к = V_к термочувствительный элемент 4 теряет свои ферромагнитные свойства, переходя в парамагнитное состояние, прекращается шунтирование магнитного потока постоянного магнита 2 термочувствительным элементом 4. В результате магнитный поток, воздействуя на ферромагнитную жидкость 17, увеличивает ее кажущуюся вязкость (вплоть до затвердевания) и намагничивает ее. Затвердевшая ферромагнитная жидкость притягивается к постоянному магниту 2 и при этом прижимает световод 12 к ребрам теплоизолирующей прокладки 5, деформируя его. Кроме того, деформация световода происходит и в местах ввода световода 12 в полость корпуса. Результатом деформации является амплитудная модуляция светового потока, фиксируемая блоком 13 контроля. Одновременно магнитный поток, взаимодействуя с контактами геркона 14, замыкает последние, что фиксируется блоком 16 контроля. В совокупности блоки 13 и 16 регистрируют сигнал срабатывания сигнализатора.

При снижении контролируемой температуры до Т_к < V_к под воздействием магнитного поля постоянного магнита 2 термочувствительный элемент 4 восстанавливает ферромагнитные свойства и начинает шунтировать его магнитный поток. В результате ферромагнитная жидкость 17 восстанавливает первоначальную вязкость, прекращается деформация световода 12 и модуляция светового потока, контакты 15 геркона 14 размыкаются, оба блока контроля 13, 16 регистрируют в совокупности сигнал исходного состояния.

При температуре контролируемого объекта Т_к < V_к и механическом воздействии на световод 12, что может иметь место при значительном удалении фотоприемника 13 от корпуса 1, возможна модуляция светового потока, регистрируемая фотоприемником 13 как срабатывание сигнализатора. Однако блок 16 контроля регистрирует сигнал исходного состояния (контакты 15 геркона 14 разомкнуты). В совокупности оба блока регистрируют сигнал аномальных внешних условий.

При температуре контролируемого объекта Т_к < V_к и вибрациях, а также ускорениях объекта в направлениях, перпендикулярных продольной оси объекта, возможно замыкание контактов 15 геркона 14, регистрируемое блоком 16 контроля как срабатывание сигнализатора. Однако блок 13 контроля регистрирует сигнал исходного состояния, так как деформация световода 12 отсутствует. В совокупности оба блока регистрируют сигнал аномальных внешних условий. Аналогичный сигнал будет иметь место и при Т_к >V_к.

В итоге логика работы предлагаемого сигнализатора температуры может быть сведена в таблицу, где "+" означает срабатывание блока контроля, "-" - его исходное состояние.

Выбирая толщину и материал покрытия 4, формируют первоначальную вязкость ферромагнитной жидкости 17 и динамику ее изменения в ходе нарастания контролируемой температуры, регулируя тем самым быстродействие устройства и диапазон контролируемой температуры. Покрытие 3 выполняет функцию основы для нанесения чувствительного элемента 4 и разделителя - для уменьшения степени размагничивания постоянного магнита 2 и тем самым увеличения долговечности сигнализатора.

Предложенный сигнализатор температуры обладает следующими преимуществами.

Более широкой областью применения, так как в нем отсутствуют потери энергии в полости корпуса, что не требует увеличения мощности источника света.

Повышенной надежностью благодаря отсутствию возможности заклинивания движущейся части.

Повышенной достоверностью сигнализации благодаря возможности учета в совокупном сигнале поперечных вибраций, ускорения или перегрузки.

Более широкими функциональными возможностями благодаря выполнению дополнительной функции - сигнализации о наличии ускорений и нагрузок, приводящих к замыканию контактов геркона, что фиксируется блоком 16 контроля. (56) 1. Авторское свидетельство СССР N 1158874, кл. G 01 K 7/38, 1985.

2. Авторское свидетельство СССР N 1027539, кл. G 01 K 7/38, 1983.

Сущность изобретения: в первой полости корпуса закреплен постоянный магнит, на всю поверхность которого последовательно нанесены покрытие из диамагнитного материала и покрытие из ферромагнитного материала с заданной точкой Кюри, являющееся термочувствительным элементом. Через вторую полость корпуса, заполненную ферромагнитной жидкостью, пропущен световод, контактирующий с ребристой поверхностью теплоизолирующей прокладки. С другой поверхностью прокладки контактирует термочувствительный элемент. В частном случае выполнения на внешней поверхности корпуса, в зоне второй полости, может быть закреплен магнитомодуляционный датчик в виде геркона. 2 з. п. ф - лы, 1 ил. , 1 табл.

1. СИГНАЛИЗАТОР ТЕМПЕРАТУРЫ , содеpжащий коpпус с закpепленными в нем постоянным магнитом и теплоизолиpующей пpокладкой, установленной с обpазованием двух полостей, в пеpвой из котоpых в контакте с одной повеpхностью пpокладки pазмещен теpмочувствительный элемент из феppомагнитного матеpиала с заданной точкой Кюpи, источник света и фотопpиемник, соединенные чеpез световод, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности контpоля пpи одновpеменном снижении инеpционности, на всю повеpхность постоянного магнита последовательно нанесены покpытие из диамагнитного матеpиала и покpытие, являющееся теpмочувствительным элементом, а световод пpопущен чеpез втоpую полость коpпуса, заполненную феppомагнитной жидкостью, с обpазованием контакта с дpугой повеpхностью теплоизолиpующей пpокладки, выполненной pебpистой. 2. Сигнализатоp темпеpатуpы по п. 1, отличающийся тем, что в него введены магнитомодуляционный датчик, закpепленный на внешней повеpхности коpпуса в зоне втоpой полости, и блок контpоля, подключенный к магнитомодуляционному датчику. 3. Сигнализатоp темпеpатуpы по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что магнитомодуляционный датчик выполнен в виде геpкона, пpодольная ось котоpого паpалллельна оси полюсов постоянного магнита.