Коммутирующее устройство Советский патент 1988 года по МПК H01H37/68 

У Л

t :

70 12 1lf

J 8

/

.. d

VV

т

11

/J

р-т

fpuz.i

со

О)

сл

О5 00

Изобретение относится к электротехнике, к коммутирующим устройствам и предназначено для использования в автоматике, приборостроении и вычислительной технике.

Целью изобретения является повышение надежности коммутации.

На фиг. 1-6 показано коммутирующее устройство, варианты выполнения; на фиг. 7 - разрез А-А на фиг. 5; на фиг. 8 - вид Б на фиг. 6; на фиг.9 - вариант выполнения части подвижного механизма.

Коммутирующее устройство содержит диэлектрический корпус I, электроды 2 и 3, выполненные в виде капилляров в которые помещены металлы (сплавы) 4 и 5. Металл 4 скачкообразно увеличивает свой объем при плавлении, а металл 5 - уменьшает. Устройство содержит дополнительные электроды 6-9. Концы подвижного механизма 10 помещены в капилляры, в средней его части установлены втулка 11 и контактный элемент 12. Контактные поверхности электродов 6-9 и контактного элемента 12 покрыты контактирующим металлом 13, в качестве которого может быть использован металл 4 (5), либо жидкий металл, например ртуть. Для размещения средней части подвижного механизма в корпусе 1 выполнена полость 1 4.

Варианты устройства (фиг. 3 и 4) отличаются тем, что подвижный механизм выполнен в виде двух независимых частей 15 и 16, часть 15 помещена в капилляр 2 и взаимодействует с металлом 4, а часть 16 - в капилляр 3 и взаимодействует с металлом 5. Части 15 и 16 взаимодействуют одна с другой с помощью промежуточного элемента 17, на котором размещен контактный элемент 12. Устройство снабжено дополнительным электродом 18, на контактную поверхность которого нанесен металл 13 и которая служит направляющей для перемещения промежуточного элемента 17 с контактным элементом 12.

Варианты устройства, показанные на фиг. 5-8, отличаются тем, что подвижный механизм снабжен рычагом 19, установленным в корпусе 1 с возможностью вращения вокруг оси отверстия 20. Рычаг 19 снабжен контактным элементом 21, контактные поверхности которого покрыты металлом 13. Метал0

0

5

0

лы 4 и 5 показаны помещеньшгми в диэлектрические капилляры 22, которые герметизированы электродами 23 и 24.

Корпус такого устройства может быть выполнен из двух соединенных частей 25 и 26.

На фиг. 1, 3 и 5 металлы показаны в твердой фазе, а на фиг. 2, 4 и 6 - в жидкой фазе.

На фиг. 9 показан вариант выполнения части подвижного механизма. На стержне 27, неподвижно закрепленном в диэлектрическом корпусе 1, 5 установлен подвижный капилляр 28, в котором размещен металл, например, 4. Пунктиром показан ход капилляра 28.

Резервуары, в которых размещены металлы 4 и 5, могут быть выполнены не в виде капилляра, а, например, в виде щара и т.д. (не показано).

В качестве материала для диэлектрического корпуса может быть использовано стекло, пластмасса или керамика. В качестве металлов 4 и 5 могут быть использованы металлы, сплавы и другие материалы, скачкообразно изменяющие свой объем при плавлении. При этом металлы (сплавы) должны иметь одинаковую (или близкую с рас- хо кдением на ) температуру плавления. Один из металлов (металл 4) должен увеличивать свой объем при плавлении, а другой (металл 5) - уменьшать. В связи с тем, что коэффициенты изменения объема в большинстве случаев отличаются друг от друга, равенство перемещений подвижного механизма обеспечивается соответствую- Q щим объемом металлов при одинаковьпс диаметрах капилляров либо при равных объемах - диаметрами капилляров.

В качестве пар металлов могут быть использованы металлы: скачкооб5 разно уменьшают свой объем при плавлении галлий и его сплавы, висмут и его сплавы, германий, чугун, скачкообразно увеличивают свой объем при плавлении свинец, олово, припои иа

0 их основе, медь и медные припои, кадмиевые припои, цинковые припои и др. Необходимые металлы выбирают в зависимости от требуемой температуры срабатывания устройства. Например, с

5 температурой срабатывания 144-145 С могут быть приняты в качестве металла 4 - припой марки ПОСК 50 /Олово 49-50%, кадмий 17-19%, остальное - свинец), в качестве металла 5 - вис5

мутовый припой с температурой плавления 14А С.

Устройство работает следующим образом.

При температуре ниже температуры срабатьгеания устройства металлы 4 и 5 находятся в кристаллическом состоянии, при этом объем металла 5 больше чем в жидком состоянии, а у металла

4- меньше (фиг. 1, 3 и 5). При этом контактные элементы 12 замыкают контакты 6 и 7. Подвижный механизм находится в крайнем

левом положении. При расплавлении металлов 4 и 5 происходит изменение их объемов - металл 4 увеличивает свой объем и перемещает подвижный механизм (часть 15) вправо. Металл

5не препятствует этому перемещению так как уменьшает свой объем при плавлении. Перемещение подвижного механизма приводит к разрыву контактных элементов с электродами 6 и 7

и подключению их к электродам 8 и 9 При температуре переключения металл 13 должен быть жидким. При опускании температуры ниже температуры плавления металлой они кристаллизуются. Металл 5 при этом увеличивает свой объем и перемещает подвижный механизм влево. Металл 4 этому не препятствует, так как он при кристаллизации уменьшает свой объем.

При перемещении подвижного механизма контактными элементами осуществляется переключение электродов. Подвижный механизм, снабженный рычагом, обеспечивает возможность увеличения расстояния между электродами при сохранении объема металлов 4 и 5. Силы, образующиеся при кристаллизации металла 5 и перемещающие под- .вижиый механизм, также как и силы, образующиеся при плавлении металла 4 и перемещающие подвижный механизм намного (на два порядка и более), превьшают силы гравитации, поверхностного натяжения и другие силы, действующие в системе. Это позволяет снабдить механизм рычагом.

5

5 о

0 5 g

5

Нагрев устройства может быть осуществлен от внешнего источника тепла либо от нагрева управляющей цепи с электродами 2 и 3 (23 и 24) и метал- . лами 4 и 5. В последнем случае нет необходимости снижать электрическое сопротивление в этой цепи и в качестве капилляров могут быть использованы и диэлектрические капилляры.

При вьшолнении втулки 11 (фиг.1) электропроводной обеспечивается коммутация цепи электродов 2 и 3 с электродами 6 и 7, 8 и 9, и сопротивление этой цепи имеет существенное значение, так как вносит дополнительные погрешности.

Предложенное устройство позволяет расширить возможности коммутирую дих устройств в сравнении с известными, так как позволяет переключать электроды, сократить расход металлов и энергозатраты для переключения электродов, размещенных на заданном расстоянии, позволяющим улучшить электрические параметры устройства. Устройство может работать в любом пространственном положении и в невесомости, может быть вьтолнено с диаметрами капилляров от нескольких микрон до нескольких миллиметров и более для переключения электродов.в широком интервале, температур и усилий.

Формула изобретения

Коммутирующее устройство, содержащее диэлектрический корпус, в котором расположены электроды и резервуары с размещенными в них металл 1ми, изменяющими скачкообразно свой объем при плавлении и перемещающими при этом подвижный механизм, переключающий при перемещении электроды, о т- личающееся тем, что, с целью повьщ1ения надежности срабатывания, металлы в резервуарах выбраны

с противоположными свойствами изменения своего объема, а объемы металлов выбраны из условия равенства перемещений подвижного механизма.

6

70

IZ 12 8 53

.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в автоматике, приборостроении и вычислительной технике. Пелью изобретения является повышение надежности коммутации. Коммутирующее устройство содержит диэлектрический корпус 1, электроды 2 и 3, выполненные в виде капилляров, в которых пометены металлы 4 и 5. Металл 5 обладает свойством уменьшать свой объем при плавлении, а металл 4 - противоположным свойством - увеличивать свой объем при плавлении. С металлами 4 и 5 взаимодействует подвижный элемент 10, снабженный- в своей средней части контактным элементом 12 для переключения электродов 6 и 7, 8 и 9. Металлы 4 и 5 имеют одинаковую температуру плавления, а их объемы выбраны из условия равенства перемещений ими при изменении объема подвижного элемента. 9 ил. (Л

/ЧУЧУЧ

Q

ff/}}ff/}

Х,Х1

С

V

у

Л

7 /7

сриг.г

15 17

2 I

Ш

////Х///////Х

/////////////

X

ч у V ч. V у xk X,

12

у

.

гуЧххХч

ГчХХ X

.

фиг.

22

Фиг. 5

/ /

21 -J А

W 19 20 16 Т 5

Н 0 / / /

/

2tt

фиг.6

365168

i-A

/ / / /

75 w 183

ut. 8