ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2002 года по МПК H01H37/46 H01H61/06 

Изобретение относится к термочувствительным устройствам, в частности к устройствам сигнальным для контроля температуры окружающей среды, и может быть использовано в линиях противопожарной сигнализации, а также в качестве терморегулятора для включения и выключения отопительных устройств.

Известны пожарные извещатели типа ИП 103, ИП 105 /Н.Ф.Бубырь и др. Пожарная автоматика, М., Стройиздат, 1984 г., а также ГОСТ 2799-88, прототип/.

Такой извещатель представляет собой термочувствительное устройство, помещенное в корпус. Корпус имеет определенную массу и габариты, что в условиях слабых тепловых изменений окружающей среды требует значительного времени для теплообмена и отслеживания температуры. Кроме того, монтажные и токопроводящие элементы конструкции дополнительно отводят тепло от термочувствительного элемента на электрические цепи, корпуса приборов и далее - на поверхности, к которым эти приборы крепятся. При этом общий отвод тепла соизмерим с подводом тепла, и в итоге термодатчики регистрируют не температуру окружающей среды, а некоторую среднюю величину температур воздушной среды и элементов зданий и сооружений. Таким образом, чувствительность и быстродействие описанных приборов становятся недостаточными для выполнения ими функций сигнализации и защиты.

Целью предлагаемого изобретения является повышение быстродействия и чувствительности контрольного термоэлектрического устройства за счет улучшения условий теплообмена между окружающей средой и термочувствительным элементом, малой тепловой инерционности самого элемента и высокой точности срабатывания.

Поставленная цель достигается тем, что заявляемое термоэлектрическое устройство содержит основание, защитную корзинку, два контакта, состоящих из упругих контактных подвижных пластин и жестко закрепленных на них непосредственно контактов, и термочувствительный элемент, при этом термочувствительный элемент вынесен непосредственно в контролируемую среду, упругие контактные подвижные пластины, служащие электропроводными элементами, выполняют одновременно функции возвратных контактных пружин и теплоприемников с существенно увеличенной поверхностью, термочувствительный элемент имеет заданную память формы "на прямолинейность" и дополнительно может крепиться на различных расстояниях от точки крепления упругой контактной пластины.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежом, где:
1 - основание
2 - защитная корзинка
3 - упругая подвижная контактная пластина
4 - упругая подвижная контактная пластина
5 - термочувствительный элемент
6 - электроизоляционная прокладка
7 - контакт
8 - контакт
9 - накладка
10 - накладка
11 - регулировочный винт
12 - клемма
13 - монтажный винт
14 - гайка
Предлагаемое термоэлектрическое устройство содержит основание 1, которое может крепиться к различным поверхностям, защитную корзинку 2 в виде отдельных ребер ограждения, предохраняющую элементы конструкции от механических повреждений, но пропускающую поток воздушной массы к термочувствительному элементу. К стойкам основания крепятся две упругих подвижных контактных пластины 3 и 4, выполняющих одновременно несколько функций:
- токопроводящие элементы;
- контактные группы с нормированным контактным давлением после регулировки;
- теплоприемники с существенно увеличенной поверхностью для ускорения теплообмена с окружающим воздухом;
- теплопроводники для передачи тепла к термочувствительному элементу.

Термочувствительный элемент 5 выполнен из материала с эффектом памяти формы /ЭПФ/, например из сплава TiNiCu, в виде тонкой ленты или проволоки, в форме U-образной скобы, или кольца, или S-образной фигуры, или биметаллического диска, изготовленного на заданную температуру срабатывания. Термочувствительному элементу предварительно задана память формы "на прямолинейности". Термочувствительный элемент закреплен на электроизоляционной прокладке 6. К упругим подвижным контактным пластинам 3 и 4 жестко прикреплены /например, контактной сваркой/ контакты 7 и 8, образующие контактную пару, покрытые драгметаллом /например, серебром/ для обеспечения необходимых величин электрического сопротивления, надежности и долговечности контактного соединения. Нормированное контактное давление обеспечивается металлическими накладками 9 и 10 с изогнутыми хвостами для фиксации положения упругих контактных пластин 3 и 4. Регулировка контактного давления производится технологическим винтом 11, которым можно подгибать хвосты накладок 9 и 10, задавая необходимое контактное давление и, соответственно, изменяя температуру срабатывания, т.е. регулируя момент размыкания контактной группы при определенной температуре. Клеммы 12 устанавливаются под монтажные винты 13 с гайками 14, стягивающие всю конструкцию в жесткое соединение. К клеммам подсоединен гибкий провод с монтажной трубкой дли подключения к монтажному кабелю с помощью механического обжатия соединения трубка-токопроводящая жила кабеля.

Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии при нормальной температуре контакты 7 и 8 замкнуты, обеспечивая заданное электрическое сопротивление. При нагреве термочувствительного элемента 5 до уровня температуры срабатывания начинает проявляться память формы материала: после достижения температуры мартенситного превращения /t^o= 55÷60^oC - пожарная сигнализация/ изменяются термоупругие свойства и развивается размыкающее усилие, определяемое температурнозависимой жесткостью, превосходящее усилие смыкания контактов. В результате появляется "обрыв" электрической цепи, что служит информационным сигналом для приемно-контрольных устройств или защитным средством для отключения цепи питания обогревателей окружающей среды. При снижении температуры окружающей среды снижается температура термочувствительного элемента 5, материал которого в результате обратных мартенситных превращений теряет свою жесткость, "забывая" заданную форму. При этом упругие силы подвижных контактных пластин 3 и 4 сжимают термочувствительный элемент 5 до исходного состояния, контакты 7 и 8 смыкаются, обеспечивая за счет заданной жесткости пластин необходимое контактное давление и электрическое сопротивление. В результате электрическая цепь восстанавливается и также восстанавливается функция контроля температуры.

Предлагаемое термоэлектрическое устройство за счет особенностей конструкции и используемых материалов обеспечивает высокое быстродействие и чувствительность и поэтому применимо как в линиях противопожарной сигнализации, так и в качестве терморегулятора подогрева окружающей среды, т.е. включения и выключения отопительных устройств - газовых котлов, калориферов и т.п.

На дату подачи заявки разработана техническая и конструкторская документация на данное термоэлектрическое устройство.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в линиях противопожарной сигнализации и для контроля температуры окружающей среды. Техническим результатом является повышение быстродействия и чувствительности. Устройство содержит основание, защитную корзинку, два контакта, состоящих из упругих подвижных контактных пластин и прикрепленных к ним контактов, а также термочувствительного элемента, выполненного из материала с эффектом памяти формы. При повышении температуры окружающей среды термочувствительный элемент, выполненный в виде скобы, стремится к прямолинейной форме и размыкает нормально замкнутые контакты. Появляется "обрыв" электрической цепи, что служит информационным сигналом для приемно-контрольных устройств. При снижении температуры окружающей среды происходит обратный процесс. Температура термочувствительного элемента снижается, его материал "забывает" заданную прямолинейность и возвращается в исходное состояние. При этом вновь замыкаются контакты устройства, электрическая цепь восстанавливается и также восстанавливается функция контроля температуры. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Устройство термоэлектрическое, содержащее основание, защитную корзинку, контакты и термочувствительный элемент, отличающееся тем, что контакты устройства нормально замкнуты с фиксированным усилием контактного давления и жестко прикреплены к упругим подвижным контактным пластинам, которые имеют увеличенную поверхность теплообмена и установлены с возможностью регулирования контактного давления, термочувствительный элемент вынесен непосредственно в контролируемую среду, выполнен из ленты или проволоки на основе материала с эффектом памяти формы и установлен между упругими подвижными контактными пластинами. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что термочувствительный элемент выполнен в виде U-образной фигуры. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что термочувствительный элемент выполнен в виде S-образной фигуры. 4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что термочувствительный элемент выполнен в форме замкнутого или разомкнутого кольца.