Термореле Советский патент 1986 года по МПК H01H37/58 H01H71/40 

такты геркона 1. Контакты замыкаются, сигнализируя о достижении контролируемой средой заданного значения температуры. При контроле охлалзден- ных или криогенных сред, температура которых ниже точки Кюри материала корпуса, перед началом работы термо-. реле включают нагревательный элемент

1

Изобретение относится к электронике, а именно к электрическим реле защиты, и может быть использовано в устройствах автоматики.

Цель изобретения - расширение области применения за счет контроля охлажденных сред.

На чертеже изображено предлагаемое термореле.

Термореле содержит геркон 1с корпусом из термомагнитного материал с заданной-точкой Кюри, помещенный в магнитное поле источника 2 магнитного поля и установленньй на корпусе геркона нагревательный элемент 3, выполненный, например в виде бифиляр ной спирали, включенной в электри- ческую сеть последовательно с регулятором 4 тока, например, вьтолнен- ного из термомагнитного материала.

Дпя исключения влияния магнитного поля, находящегося под током спирали на геркон, нагревательная спираль выполняется бифилярной.

Для корпуса геркона целесообразно выбирать материалы, исходя из требуемого значения контролируемой температуры, равной точке Кюри этих материалов .

Подготовка термореле к работе осуществляется следующим образом.

Через регулятор 4 тока нагревательный элемент 3 включается в элек трическую сеть и, находясь в тепловом контакте с термомагнитным мате- риалом корпуса, пОвьшает температуру последнего до значения точки Кюри, имитируя воздействие на него контролируемой среды. Термочувствительные материалы корпуса теряют магнитные свойства, превращаясь в парамагнетик

Это приводит к тому, что корпус не

3 и с помощью регулятора 4 устанавливают в нем определенную величину тока, под действием которого корпус геркона нагревается, вьше точки Кюри, теряет магнитные свойства.Под действием поля источника 2 контакты замыкаются, сиг-, нализируя о готовности термореле к контролю охлажденных сред. 1 ил.

5

О 15 20

25

30

ю

.

экранирует контакты от магнитного поля, контакты геркона замыкаются, сигнализируя о достижении контролируемой среды заданного значения температуры. Затем нагревательной элемент 3 отключается, в результате чего термочувствительный материал корпуса геркона охлаждается и вновь восстанавливает свои магнитные свойства, шунтируя поле магнита 2, в результате чего контакты геркона 1 размыкаются и приходят в нормально- разомкнутое состояние, сигнализируя рб охлаждении корпуса геркона ниже точки Кюри.

Проведенная проверка устанавливает, что термореле исправно и готово к работе. Если при нагреве термомагнитного материала корпуса вьше точки Кюри контакты геркона не разомкнулись, либо разомкнулись, но при охлаждении ниже точки Кюри вновь не замкнулись, то это свидетельству-- чт о неисправности или отказе термореле.

Выявленные таким образом или отказавшие устройства к работе не допускаются и заменяются исправным либо ремонтируются. Таким образом,данная проверка обеспечивает повьшение надежности термореле в процессе эксплуатации.

Термореле работает следующим образом.

При контроле нагретых сред, температура которых меньше точки Кюри материала корпуса геркона, контакты устройства разомкнуты, поскольку они экранируются от магнитного поля. Это состояние свидетельствует о том, что температура контролируемой среды ни- .fe точки Кюри термомагнитного материала корпуса геркона и характеризуется отсутствием сигнала с термореле.

При повьшении температуры среды происходит разогрев корпуса геркона и при нагреве его до температуры,равной точке Кюри материала корпуса, последний теряет свои магнитные свойства, превращаясь в парамагнетик Это приводит к тому, что корпус не экранирует контакты от магнитного поля, контакты геркона замьжаются, сигнализируя о достижении контролируемой средой заданного значения температуры. При снижении температуры контролируемой среды ниже точки Кюри материала корпуса, последний восстанавливает свои свойства и внов экранирует контакты, которые под действием упругих сил вновь размыкаются, сигнализируя о снижении температуры контролируемой среды ниже точки Кюри термомагнитного материала корпуса геркона (температура настройки термореле).

При контроле охлажденных или криогенных сред, температура которых ниже точки Кюри термочувствительного материала геркона, перед началом работы термореле включают нагревательный элемент 3 и с помощью регулятора 4 устанавливают в нем определенную величину тока, под воздействием которого корпус геркона нагревается выше точки Кюри,теряет свои магнитные свойства,превращаясь в парамагнетик. Под воздействием поля магнита 2 контакты замыкаются, свидетельствуя о нагреве корпуса до точки Кюри и одновременно свидетельствуя о готовности устройства к контролю охлажденных или криогенных сред. Далее термореле помещается в криогенную среду, в результате чего криогенная среда, например жидкость, вступает в тепловой кон- такт с материалом корпуса геркона, нагретым до температуры точки Кюри. В этом случае от нагревательного элемента к корпусу геркона подводится количество тепла, равное

a-uic - t

(1)

где У - напряжение питания нагревательного элемента; R - сопротивление нагревательного элемента;

- сила тока, протекающего через нагревательный элемент; продолжительность измерения.

Величина характеризует тепловую инерцию устройства, т.е. время, в течение которого теплообмен между материалом корпуса геркона,. контролируемой средой и нагревательным элементом, приобретает стационарный характер.

Охлажденный или К1жогенный объект контроля отбирает тепло от материала корпуса геркона. В предположении,что масса объекта контроля во яного раз превышает массу материала корпуса геркона, количество собранного от него тепла подсчитывается по формуле

Cm(Q-T),

(2)

0

5

0

5

0

5

0

где

С удельная теплоемкость материала корпуса геркона; m - масса материала корпуса геркона;

0 - значение точки Юори материала корпуса геркона , Т - температура объекта контроля. Материал корпуса геркона охлаждается ниже температуры точки Кюри, если за время контроля количество теплоты (2 отведенное от него объектом контроля (например охлажденной жидкостью) превышает количество теплоты Q, подводимое к нему нагревательным элементом, т.е.

Q,Q,(3)

или с учетом выражений (2) и (3)

cm(Q-Tb R ;:.W

Полученные соотношения (3) и (4) представляют собой условие охлаждения материала корпуса геркона ниже точки Кюри 0 . Как только это произойдет, термомагнитный материал корпуса геркона восстанавливает свои магнитные свойства и вновь экранирует контакты геркона от действия поля магнита 2. В результате контакты геркона под действием упругих сил размыкаются, сигнализируя о достижении объектом контроля заданного значения температуры, которое может быть определено из условия (4)

n/v

cm

(5)

Полученное выражение (5) определяет значение температуры настройки термореле. Из (5) следует, что темS

пература Т настройки термореле определяется величиною i тока, протекающего через нагревательный элемент, длительностью С измерения и составом (точкой Кюри) термомагнитного материала. Таким образом, варьируя значениями I j c и 0 настраивают терморелё на несколько значений в области низких температур.

Для уменьшения тепловой инерционности термореле (длительности измерений) термомагнитному материалу корпуса геркона может быть придана ребристая форма, ускоряющая теплообмен между ним и контролируемой средой (объектом контроля). С этой же целью может быть использован обычный геркон со стеклянным корпусом (например Ж 16-3), на который методом напыления наносится термомагнитное покрытие. В этом случае тонкий слой покрытия и его незначительная масса обеспечивают значительное уменьшение инерционности устройства.

Преимущество предлагаемого термореле заключается в том, что нагревательный элемент позволяет до качала работы проверить его работоспособность, исправность и исключить применение неисправного устройства.

Кроме того, предлагаемое устройство позволяет контролировать темРедактор Н. Воловик

Составитель С. Гордон

Техред, В.Кадар Корректор В. Бутяга

Заказ 1616/56 Тираж 643 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ШШ Патент, г. Ужгород, ул. Проектная,4

21686 . 6

пературу не только сред, нагретых вьше точки .Кюри материала корпуса геркона, но и сред, температура которых ниже точки Кюри, в частности 5 охлажденных и криогенных сред,т.е. обладает более широкими функциональными возможностями.-Причем за счет регулирования тока в цепи наг рева- тельного элемента представляется

10 возможным с помощью одного устройства осуществлять контроль нескольких значений температур. Таким образом, сокращается номенклатура и число устройств данного типа для контроля

15 широкого класса технологических процессов.

Наибольший эффект применение предлагаемого термореле дает при контроле охлажденных или криогенных

20 сред, когда по условиям обеспечения герметичности, исключается выполнение нескольких отверстий для установки термореле (по числу контролируемых значений температур).

Формула изобретения

Термореле по авт.св. № 1092596, отличающееся тем, что, с целью расширения области применения за счет контроля охлажденных сред, оно снабжено регулируемым нагревательным элементом, размещенным на корпусе геркона.

Термореле может быть использовано в устройствах автоматики для контроля теплового состояния объектов или сред. Целью изобретения является расширение области использования за счет обеспечения контроля охлажденных сред. Термореле содержит геркон 1 с корпусом из термомагнитного материала с заданной точкой Кюри. На корпусе геркона 1 расположен нагревательный элемент 3, выполненный, например, в виде бифилярной спирали, включенной в электрическую сеть последовательно с регулятором тока 4. Геркон 1 помещен в магнитное поле источника 2 магнитного поля. Благодаря наличию регулируемого нагревательного элемента 3 возможна проверка исправности термореле и готовности его к работе, а также на стройка реле для контроля охлажденных или криогенных сред. При контроле нагретых сред, если температура среды меньше точки Кюри материала корпуса геркона, его контакты остаются paзoмкнytыми, т.к. они экранируются от магнитного поля источника 2. При повышении температуры среды происходит разогрев корпуса геркона 1, и при температуре,равной точке Кюри материала корпуса, последний теряет свои магнитные свойства и перестает экранировать конI (Л