ТЕРМОЧУВСТВИТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ Российский патент 1998 года по МПК G01K5/66 

Изобретение относится к приборостроению, а именно к элементам, чувствительным к изменению температуры, и может быть использовано в терморегуляторах, термодатчиках и термореле бытовых приборов, электрооборудовании, криогенных устройствах.

Известен термочувствительный элемент, содержащий биметаллическую пластинку, один из слоев которого выполнен из монокристалла твердого раствора замещения конкретной формулы (авт.св. N 1415075, кл G 01 K 5/62, 1988), что обеспечивает вблизи температуры 28 К фазового перехода первого рода отрицательное значение коэффициента линейного термического расширения вдоль кристаллографических осей "а" и "с". За пределами фазового перехода коэффициент линейного термического расширения вновь становится положительным.

Ближайшим аналогом к заявленному изобретению по совокупности существенных признаков является термочувствительный элемент (US, патент N 3796100, нки 73-363.5, публ. 1974), содержащий скрепленные между собой активный и пассивный слои материалов, при этом пассивный слой выполнен из волокнистого материала с волокнами из пластика, размещенными параллельно друг другу вдоль продольной оси термочувствительного элемента.

Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является создание термочувствительного элемента, обладающего высокой чувствительностью и способного работать в широком диапазоне температур от 4 до 420 К при сохранении упруго-прочностных свойств.

Технический результат, который может быть получен при использовании изобретения, достигается тем, что в термочувствительном элементе, содержащем скрепленные между собой активный слой, выполненный из материала с положительным коэффициентом линейного термического расширения, и пассивный слой из нитей или жгутов, дискретно размещенных параллельно друг другу вдоль продольной оси термочувствительного элемента, согласно изобретению пассивный слой выполнен из органических арамидных и неорганических углеродных нитей или жгутов с отрицательным коэффициентом линейного термического расширения вдоль нитей, пропитанных связующим и размещенных в один ряд.

Отличительными признаками заявленного технического решения являются такие, что в пассивном слое:
нити или жгуты состоят из органических арамидных или неорганических углеродных волокон;
нити или жгуты имеют отрицательный коэффициент линейного термического расширения вдоль нитей;
нити или жгуты пропитаны связующим и размещены в один ряд.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где в изометрии представлен общий вид заявленного термочувствительного элемента.

Термочувствительный элемент состоит из активного 1 и пассивного 2 слоев материалов с различными коэффициентами линейного термического расширения, скрепленных между собой, например, при помощи клеевого соединения 3. Пассивный слой 2 выполнен из волокнистого материала в виде дискретно размещенных в один ряд нитей или жгутов, пропитанных связующим 4. Нити или жгуты ориентированы вдоль продольной оси Х элемента от одного торца 5 до другого торца 6. Из отечественных арамидных нитей (жгутов) могут использоваться, например, СВМ, Армос, Терлон; из зарубежных - Кевлар-49 (США). Арамидные нити или жгуты - это жгуты или нити, состоящие из химических волокон, полученных на основе линейных волокнообразующих полиамидов, в которых не менее 85% амидных групп непосредственно связаны с двумя ароматическими кольцами. (Справочник по композиционным материалам.: Кн. 1. Под ред. Дж.Любина. - М.: Машиностроение, 1988, с.340). Из отечественных углеродных нитей могут использоваться, например, жгуты УКН-5000, ВМН; из зарубежных - Торнел-300. Они обладают отрицательным коэффициентом термического расширения вдоль волокон.

Активный слой 1 выполняется из материала с положительным коэффициентом линейного термического расширения. Предпочтительным вариантом является материал с высоким положительным коэффициентом, например, медь, латунь, дуралюминий или стеклопластик.

Изготавливать термочувствительные элементы предложенной конструкции можно методом намотки или выкладки соответствующих нитей (жгутов), пропитанных, например, эпоксидным связующим, на оправку или форму, покрытую материалом активного слоя, и последующим (после намотки или выкладки) отверждением. Этими способами можно получить элементы с пассивным слоем толщиной 0,1 - 0,3 мм и выше.

Элемент обладает высокой чувствительностью из-за большой разницы коэффициентов линейного термического расширения активного и пассивного слоев и высокой стабильностью, связанной со стабильностью коэффициентов термического расширения материала пассивного слоя в широком диапазоне низких и средних температур.

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано в терморегуляторах, термодатчиках и термореле бытовых приборов, электрообрудования, криогенных устройств. Активный слой термочувствительного элемента (ТЧЭ), выполненный из материала с высоким положительным коэффициентом линейного термического расширения (КЛТР), скреплен с пассивным слоем из волокнистого материала с отрицательным КЛТР вдоль волокон. Материал активного слоя - медь, латунь, стеклопластик, пассивного слоя - арамидные или углеродные нити или жгуты, дискретно размещенные в один ряд параллельно друг другу вдоль оси ТЧЭ. Технический результат, создаваемый изобретением, состоит в повышении чувствительности и обеспечении высокой стабильности при средних и низких температурах. 1 ил.

Термочувствительный элемент, содержащий скрепленные между собой активный слой, выполненный из материала с положительным коэффициентом линейного термического расширения, и пассивный слой из нитей или жгутов, дискретно размещенных параллельно друг другу вдоль продольной оси термочувствительного элемента, отличающийся тем, что пассивный слой выполнен из органических арамидных или неорганических углеродных нитей или жгутов с отрицательным коэффициентом линейного термического расширения вдоль нити, пропитанных связующим и размещенных в один ряд.