ДИЛАТОМЕТРИЧЕСКОЕ ТЕРМОРЕЛЕ Российский патент 1997 года по МПК G01K5/48 

Изобретение относится к авиационной технике, в частности, к устройствам для отключения подогревателей летательных аппаратов при достижении заданной температуры рабочей среды в условиях воздействия широкого диапазона вибрационных нагрузок, и может быть использовано в системах автоматики для терморегулирования жидкостей и газовой среды, а также для точного измерения температуры во взаимодействии с индикаторными часами.

Известные устройства в виде контактных термометров, биметаллических термореле, электрических датчиков температуры и др. не нашли широкого применения в качестве терморегуляторов и термовыключателей жидкостной и газообразной агрессивной среды, из-за сложности герметизации чувствительных элементов датчиков, снижения чувствительности при герметизации, и нестабильной работы из-за старения материалов при длительной эксплуатации. Поэтому после первых попыток их использования в частности в качестве терморегуляторов в водоподогревателях в конечном итоге были приняты регуляторы с дилатометрическим датчиком (см. книгу Квятковский С.В. "Бытовые нагревательные электроприборы", 1988) с точностью срабатывания ±3^oC, обеспечивающих до 500 тыс. срабатываний в течение 10-15 лет, что достигается также за счет микроразрыва цепи электроконтактной группы, в основу которой положена упругая деформация тонкой пружинящей пластины с двумя устойчивыми положениями.

Для обеспечения требуемой чувствительности такого дилатометрического термореле (0,005 мм/^oC) датчик выполняется длиной 300 мм.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является дилатометрическое термореле, содержащее корпус, закрепленный в нем дилатометрический датчик температуры, дилатометрические пары которого выполнены в виде трубок, расположенных одна в другой, а одна дилатометрическая пара выполнена с пассивным элементом в виде центрального стержня, и размещенную внутри корпуса электроконтактную группу, установленную с возможностью взаимодействия с элементами дилатометрических пар через передаточный механизм, при этом дилатометрические пары соединены между собой, а пассивные элементы установлены с зазором по отношению к активным элементам ( см. авт. свид. СССР N 186738, кл. G 01 K 5/64, опубл. 1966).

Недостатком такого устройства дилатометрического термореле является малая чувствительность датчика, что снижает его эксплуатационные характеристики.

Техническим результатом, создаваемым настоящим изобретением, является улучшение эксплуатационных характеристик путем повышения чувствительности.

Этот результат достигается тем, что в дилатометрическом термореле, содержащем корпус и закрепленный в нем дилатометрический датчик температуры, дилатометрические пары которого выполнены в виде трубок, расположенных в другой, а одна дилатометрическая пара выполнена с пассивным элементом в виде центрального стержня, и размещенную внутри корпуса электроконтактную группу, установленную с возможностью взаимодействия с элементами дилатометрических пар через передаточный механизм, при этом дилатометрические пары соединены между собой, а пассивные элементы установлены с зазором по отношению к активным элементам, а в дилатометрической паре с пассивным элементом в виде центрального стержня активный элемент выполнен в виде стакана, установленного снаружи дилатометрических пар, активные элементы установлены с образованием контакта между собой, при этом центральный стержень соединен одним концом с дном стакана, а другим концом с активным элементом трубой, контактирующей со стенками стакана.

На фиг. 1 показана конструкция дилатометрического термореле в продольном сечении, на фиг. 2, 3, 4 сечение соответственно по А-А, Б-Б, В-В на фиг. 1, на фиг. 5 сечение по Г-Г на фиг. 4.

Дилатометрическое термореле (фиг. 1) состоит из корпуса 1, дилатометрического датчика температуры 2, электроконтактной группы 3 и передаточного механизма 4. Дилатометрический датчик выполнен в виде стакана 5, являющегося активным элементом, изготовленным из материала с большим коэффициентом линейного расширения, с дном которого соединен стержень 6, являющийся пассивным элементом, изготовленным из материала с малым коэффициентом линейного расширения, который противоположным концом посредством гайки 7 соединен с трубкой 8, являющейся активным элементом, цилиндрической поверхностью примыкающей с внутренней стороны к стенкам стакана 5 и соединенной другим концом посредством штифтов 9 (фиг. 4) с трубкой 10 (фиг. 1), являющейся пассивным элементом, которая противоположным концом посредством штифтов 11 (фиг. 3) соединена с трубкой 12 (фиг. 1), примыкающей к стенкам трубки 8 по цилиндрической поверхности, а трубка 12 свободным концом штифтами 13 (фиг. 4) соединена с трубкой 14 (фиг. 1), являющейся пассивным элементом, и своими выступами 15 (фиг. 1, 2) проходит сквозь окна 16 трубки 8, где соединяется со штоком 17, снабженным съемным колпачком 18. Стакан 5 соединен пайкой со втулкой 19 (фиг. 1), имеющей резьбу для крепления датчика в корпусе. Стержень 6 в месте соединения со стаканом 5 герметизирован пайкой.

Для обеспечения перемещения элементов датчика предусмотрены зазоры 20, 21, 22, 23, 24 (фиг. 1) и 25 (фиг. 5). Для надежности крепления в месте соединения трубок 12, 14 установлены вкладыши 26 (фиг. 1).

С целью снижения теплопередачи от активных элементов к пассивным предусмотрен кольцевой зазор 27.

Элекроконтактная группа выполнена в виде 2-х микропереключателей 28 с ограничителями 29 и держателя микропереключателей 30, кинематически связанного с гайкой, размещенной снаружи стакана 31 (на фиг. 1, 2, 3, 4, 5 не показано), устанавливающей положение держателя относительно настраивающихся по отверстиям 32 кулачков 33, установленных на 2 рычагах 34 и микроскопически связаны с коромыслом 36, имеющим общую ось вращения с рычагами через отверстия в рычагах 37 (фиг. 1, показано пунктирно) посредством штифта 38, запрессованного в коромысле.

Дилатометрическое термореле на объекте крепится посредством накидной гайки 39.

Дилатометрическое реле работает следующим образом.

Настройка реле на заданные режимы работы производится перемещением держателя гайкой, размещенной на стакане 31, и установкой поворотом индивидуально относительно каждого микропереключателя кулачков 33, обеспечивающих срабатывание реле на 2-х заданных температурных режимах. При этом кулачки устанавливаются с определенным зазором относительно каждого из микропереключателей, а рычаги 35 отверстиями 37 независимо упираются в штифт 38 коромысла 36, которое в свою очередь упирается в колпачок 18 дилатометрического датчика за счет пружин 35.

При нагревании среды происходит удлинение стакана 5 (фиг. 1) в направлении от места заделки за счет линейного расширения, и перемещение соединенного с ним стержня 6, который в свою очередь перемещает трубку 8, последняя, имея тепловой контакт со стаканом 5, нагревается и перемещается от места заделки, перемещая соединенную с ним штифтами 9 (фиг. 4) трубку 10, которая перемещает соединительную с ней штифтами 11 (фиг. 3) трубку 12, имеющую тепловой контакт с трубкой 8, и удлиняется за счет линейного расширения, перемещая за собой соединенную с ней штифтами 13 (фиг. 4) трубку 14, соединенную со штоком 17, образуя зазор между колпачком 18 и коромыслом 36, имеющим общую ось вращения с рычагами 34, равный перемещению от линейного расширения 3-х активных элементов стакана 5, трубок 8, 12, который выбирается пружинами 35, рычаги с кулачками поворачиваются до упора ограничителей 29 в корпусе микропереключателей 28, происходит срабатывание дилатометрического термореле на 2 заданные температуры.

Дилатометрическое термореле может быть использовано также для точного, до 0,2^oC, измерения температуры среды. Для этого вместо передаточного механизма и электроконтактной группы в контакте со штоком 17 дилатометрического датчика устанавливаются индикаторные часы, проградуированные в температуре.

Использование: авиационная техника, в частности, устройства для отключения подогревателей летательных аппаратов при достижении заданной температуры рабочей среды в условиях воздействия широкого диапазона вибрационных нагрузок, и может быть использовано в системах автоматики для терморегулирования жидкостей и газовой среды, а также для точного измерения температуры во взаимодействии с индикаторными часами. Сущность изобретения: термореле содержит корпус 1 и закрепленный в нем дилатометрический датчик температуры 2 в виде активного элемента в форме стакана 5 и пассивного элемента в виде стержня 6. Стержень 6 расположен по оси стакана и соединен с его дном. Внутри корпуса размещена электроконтактная группа 3, взаимодействующая с элементами через передаточный механизм 4. Внутри стакана установлены две пары активных 8, 12 и пассивных 10, 14 элементов в виде трубок, расположенных одна в другой. Первые из трубок установлены с возможностью контакта с боковой поверхностью стакана и между собой, а вторые установлены с зазором 27 по отношению к активным элементам. При этом элемент, обращенный к стакану, соединен со свободным концом стержня, а пассивные и активные элементы соединены попарно штифтами 9, 11, 13. 5 ил.

Дилатометрическое термореле, содержащее корпус, закрепленный в нем дилатометрический датчик температуры, дилатометрические пары которого выполнены в виде трубок, расположенных одна в другой, а одна дилатометрическая пара выполнена с пассивным элементом в виде центрального стержня, и размещенную внутри корпуса электроконтактную группу, установленную с возможностью взаимодействия с элементами дилатометрических пар через передаточный механизм, при этом дилатометрические пары соединены между собой, а пассивные элементы установлены с зазором по отношению к активным элементам, отличающееся тем, что в дилатометрической паре с пассивным элементом в виде центрального стержня активный элемент выполнен в виде стакана, установленного снаружи дилатометрических пар, активные элементы установлены с образованием контакта между собой, при этом центральный стержень соединен одним концом с дном стакана, а другим концом с активным элементом трубкой, контактирующей со стенками стакана.