ТЕРМОПРИВОД Российский патент 1999 года по МПК G01K5/14 H01H37/32 

Изобретение относится к устройствам для автоматического поддержания заданного температурного режима в помещениях, например в теплицах, парниках, производственных помещениях и т.п., и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства, в том числе в сельском хозяйстве, промышленности и в быту.

Известно устройство /1/, используемое в качестве термопривода регулирующих устройств, содержащее шток, размещенный внутри герметичного сосуда, заполненного термочувствительным и эластичным наполнителем. Достоинством этого устройства является конструктивная простота. Однако подвижное уплотнение в виде мягкой манжеты не обеспечивает абсолютной герметичности и вызывает значительные силы сопротивления перемещению штока. В результате этого данное устройство требует периодических дозаправок рабочей жидкостью, замены уплотнительных элементов, а также характеризуется низкой точностью выдерживания заданного температурного режима. Кроме того, из-за большого объема жидкости оно обладает большой инерционностью.

Известен также термопривод /2/, в котором уплотнение штока обеспечивается сильфоном, чем достигается более высокая герметичность и уменьшение сил трения. Недостатками являются высокая инерционность, а также конструктивная и технологическая сложность.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является устройство /3/, содержащее неподвижную стойку, термочувствительный элемент в виде цилиндрической трубчатой пружины и приводной вал; при этом один конец трубчатой пружины жестко соединен со стойкой, а другой - с приводным валом. Устройство обладает абсолютной герметичностью, малой инерционностью, так как объем рабочей жидкости и самого термочувствительного элемента малы, а площадь поверхности теплообменника велика.

К недостаткам прототипа относятся некоторая конструктивная сложность, недостаточная надежность и большие размеры, особенно при больших углах поворота вала.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение - создание надежного, конструктивно и технологически простого и малогабаритного термопривода.

Сущность изобретения состоит в том, что, в отличие от известного устройства, содержащего термочувствительный элемент в виде герметичной винтовой цилиндрической трубчатой пружины, заполненной жидкостью, стойку и приводной рычаг, в заявляемом термоприводе термочувствительный элемент выполнен в виде многослойной винтовой цилиндрической трубчатой пружины, число слоев которой кратно двум, а направление навивки всех четных слоев противоположно направлению навивки нечетных слоев. При этом свободные концы пружины расположены по существу в одной диаметральной плоскости; причем один из упомянутых концов жестко соединен с неподвижной стойкой, а другой - с приводным рычагом, установленным на упомянутой стойке с возможностью углового поворота вокруг продольной оси термочувствительного элемента.

Кроме того, форма и размеры поперечного сечения витков пружины термочувствительного элемента выполнены таким образом, что отношение крутящего момента к вызываемому им углу упругого закручивания для каждого витка одинаково.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, состоит в том, что заявляемый термопривод надежнее, конструктивно и технологически проще и имеет меньшие габариты.

Изобретение поясняется графическими изображениями.

На фиг. 1 представлена конструктивная схема заявляемого термопривода. На фиг. 2 - изображение общего вида термопривода.

Термопривод содержит неподвижную стойку 1, состоящую из кронштейна 2 с закрепленной в ней с помощью болта 3 цапфы 4, на которой с возможностью вращения установлен рычаг 5. Соосно оси цапфы установлен термочувствительный элемент 6, представляющий собой многослойную винтовую цилиндрическую трубчатую пружину, заполненную жидкостью. При этом один конец пружины приварен к цапфе 4, а другой - к штуцеру 7, который с помощью гайки 8 закреплен на рычаге 5. Форма и размеры поперечного сечения витков пружины термочувствительного элемента выполнены таким образом, чтобы жесткость каждого витка (отношение прилагаемого момента к углу закручивания) была одинаковой. Отверстия в цапфе 4 и штуцере 7 после заполнения термочувствительного элемента 6 жидкостью уплотняются пробками 9 с прокладками 10. Стойка 1 с помощью болтов (витков) закрепляется на неподвижном основании, а рычаг 5 непосредственно или через тягу (не показана) соединяется с форточкой (фрамугой или дверью и т.п.).

Термопривод работает следующим образом.

После монтажа термопривода производится его установка в исходное положение. Для этого, отвернув болт 3, поворачивают цапфу 4 до тех пор, пока приводимая рычагом 5 форточка не займет положение, соответствующее данной температуре. При изменении температуры происходит закручивание или раскручивание термочувствительного элемента 6, вызывающего соответствующий поворот рычага 5.

Так, при повышении температуры окружающей среды, в которой установлен термопривод, происходит раскручивание витков термочувствительного элемента, а при понижении - закручивание. Чем выше перепад температуры, тем больше угол поворота рычага 5 и, соответственно, интенсивнее регулирующий тепловой поток через форточку.

Таким образом, без затрат энергии термопривод обеспечивает регулирование температуры в помещениях. Благодаря высокой герметичности термочувствительного элемента, отсутствию трения и малому объему жидкости в элементе при большой поверхности теплообмена достигается высокая надежность, точность поддержания температуры, малая инерционность. Термопривод прост в изготовлении и надежен в работе, а также имеет малые габариты и массу.

Литература
1. А.с. СССР N 476458.

2. А.с. СССР N 1726998.

3. Л. Е. Андреева. Упругие элементы приборов. М.: Машгиз, 1962, с. 350, (фиг. 191 (б)), (прототип).

Изобретение относится к устройствам для автоматического поддержания заданного температурного режима в помещениях, теплицах, парниках и т.п. за счет естественной вентиляции. В отличие от известного термопривода, включающего стойку, вал с рычагом, имеющий возможность вращательного движения, и термочувствительный элемент в виде цилиндрической трубчатой пружины, заполненный жидкостью, последний в изобретении выполнен в виде многослойной винтовой цилиндрической трубчатой пружины с числом слоев, кратным двум, при этом направление навивки четных слоев противоположно направлению навивки для нечетных слоев. Один конец этой пружины жестко соединен со стойкой, а другой - с рычагом. Кроме того, форма и размеры поперечного сечения витков пружины выполнены так, что обеспечивают одинаковую изгибную жесткость для всех витков. Предлагаемое устройство имеет малую инерционность, обеспечивает высокую точность поддержания заданной температуры, малые размеры и массу, надежно в работе. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Термопривод, содержащий термочувствительный элемент в виде герметичной винтовой цилиндрической трубчатой пружины, заполненной жидкостью, неподвижную стойку и приводной рычаг, отличающийся тем, что термочувствительный элемент выполнен в виде многослойной винтовой цилиндрической трубчатой пружины, число слоев которой кратно двум, а направление навивки всех четных слоев противоположно направлению навивки нечетных слоев, при этом один из расположенных по существу в одной диаметральной плоскости свободных концов пружины жестко соединен с неподвижной стойкой, а другой - с приводным рычагом, установленным на упомянутой стойке с возможностью углового поворота вокруг продольной оси термочувствительного элемента. 2. Термопривод по п.1, отличающийся тем, что форма и размеры поперечного сечения витков пружины термочувствительного элемента выбраны так, что отношение крутящего момента к вызываемому им углу упругого закручивания для каждого витка одинаково.