Термореле Советский патент 1991 года по МПК H01H1/66 H01H71/14 

Изобретение относится к электротехнике, предназначено для коммутации электрических цепей.

Известны реле, содержащие баллон в виде капилляра с электрическими контактами, внутри которого помещена капля жидкого металла. Перемещение указанной капли металла внутри баллона и, тем самым, переключение электрических контактов происходит за счет вибрации баллона.

Недостатком таких устройств является их сложность и низкое быстродействие.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является термореле, содержащее баллон в виде двух газонаполненных полостей, соединенных капиллярной трубкой с электрическими контактами, внутри которой помещен жидкий металл и два термопреобразователя, каждый из которых введен в одну из указанных газонаполненных полостей.

Однако указанное устройство имеет низкое быстродействие и недостаточную чувствительность.

Цель изобретения - повышение чувствительности и быстродействия термореле.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве, содержащим баллон в виде двух газонаполненных полостей, соединенных капиллярной трубкой с электрическими контактами, внутри которой помещен жидкий металл и два термопреобразователя, каждый из которых введен в одну из указанных газонаполненных полостей, а газонаполненных полостях размещён сорбент-газопоглотитель в тепловом контакте с термопреобразователем, а полости заполнены газом сорбируемым сорбентом-газопоглотителем.

Сущность предлагаемого изобретения базируется на следующей физической закономерности: зависимости количества сорS

СО

С

о ю о о о ю

бированного твердым телом газа от температуры.

Изменение давления в газонаполненной полости определяется законом Шарля, согласно которому давление газа при постоянной массе и объеме прямо пропорционально абсолютной температуре с коэффициентом пропорциональности

1 а -п-чп Следовательно, при увеличении

температуры газа в газонаполненной полости от 273 до 546 К (0°С - 273°С давление увеличится в два раза.

При использовании сорбента-газопоглотителя изменение давления от температуры можно определить из уравнения Генри

а КТР, где а - количество сорбированного газа;

Р - давление газа;

Кт- коэффициент пропорциональности, зависящий от температуры (экспоненциально).

При изменении температуры сорбента (активный угол СКТ) от 77 до 293 К,, при поглощении воздуха Кт изменяется от 8 10 до 5 10, т.е. на пять порядков. Следовательно, при тех же допущениях, что и в случае закона Шарля (постоянство массы и объема газа),

Э КТ1Р1 КТ2Р2,

й- Сопоставительный анализ позволяет сделать вывод, что предлагаемое термореле отличается тем, Что в известном устройстве введено: размещение сорбента-газопоглотителя в газонаполненных полостях в тепловом контакте с термопреобразователями, заполнение полостей газом сорбируемым сорбентом-газопоглотителем, что является существенным отличием, так как позволяет получить положительный эффект, заключающийся в повышении чувствительности и быстродействии известного устройства.

На фиг. 1 изображена конструкция предлагаемого устройства; на фиг. 2 - графики зависимости давления от температуры.

Термореле содержит баллон 1, газонаполненные полости 2 и 3, соединенные капиллярной трубкой 4 с жидким металлом 5, коммутируемые контакты 6, установленные в капиллярной трубке 4, а также термопреобразователи 7, сорбент-газопоглотитель 8,

Термореле работает следующим образом.

Пи прохождении тока через термопре образователь 7 пыд°ляется тепло, которое

одновременно разогревает сорбент-газопоглотитель 8, что в свою очередь приводит к изменению давления внутри полости и к изменению давления на жидкий металл,

Кривая 9 на графике фиг.2 показывает, что при повышении температуры газопоглотителя 8 давление сорбирующего газа в полости 2 экспоненциально повышается (в то время как для прототипа изменение давления от температуры определяется законом 0 Шарля кривая 10).

Изменение давления на жидкий металл приводит к перемещению капли 5 жидкого металла и замыканию контактов 6 между собой. Причем, как уже было указано ранее, 5 повышение чувствительности и быстродействия реле происходит за счет применения сорбента-газопоглотителя и сорбируемого газа.

В случае использования в качестве тер- 0 мопреобразователей термопар предлагаемое реле также реагирует на изменение направления тока управления и имеет повышенные чувствительность и быстродействие за счет одновременного нагревания 5 газа в одной полости и охлаждения газа в другой.

В качестве конкретного примера рассмотрим термореле, выполненное в стеклянном корпусе с омическими 0 нагревателями в качестве термопреобразователя.

Параметры термореле: Свободный внутренний объем газонаполненной полости, см30,01 5 Масса газопоглотителя, г0,001 Сорбирующий газС02 Давление при температуре 20°С, мм рт.ст.100 Сопротивление нагревателя (нихром 0 0,02 мм, длиной 10мм), Ом 1000

Расчет показывает, что мощность .срабатывания составляет величину порядка 0,5 Вт, а для предлагаемого Вт, т.е. в 100 раз меньше. Следовательно, достигает- 5 ся положительный эффект, заключающийся в повышении чувствительности известного устройства в 100 раз. В то же время повышается и быстродействие, так как при одинаковой мощности управления крутизна 0 нарастания давления в предлагаемом устройстве значительно выше,

Предоженное решение обеспечивает повышение чувствительности и быстродействия, снижение потребляемой мощности, 5 что приводит к упрощению устройств, имеющих в своем составе термореле. Формула изобретения Термореле, содержащее баллон с двумя газонаполненными пологи ими и каждой из которых имеется термопррпПрязователь,

соединенными между собой капиллярной трубкой, внутри которой находится жидкий металл и электрические контакты, отличающееся тем, что, с целью повышения чувствительности и быстродействия, оно снабжено сорбентом-газопоглотителем,

размещенным в газонаполненных полостях о тепловом контакте с термопреобразовате- ля ми, а газонаполненные полости заполнены газом, сорбируемым сорбентом- газопоглотителем.

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для коммутации электрических цепей. Цель изобретения - повышение чувствительности и быстродействия. Указанная цель достигается тем, что в термореле, содержащем баллон в виде двух газонаполненных полостей, соединенных капиллярной трубкой с электрическими контактами, внутри которой помещены жидкий металл и два термопреобразователя, каждый из которых введен в одну из указанных газонаполненных полостей, в газонаполненных полостях размещен сорбент-газопоглотитель в тепловом контакте с термопреобразователем, а полости заполнены газом, сорбируемым сорбентом-газопоглотителем. 2 ил.

Pjop

W4

2QO

300

Фиг.1

400

Т,К

Фиг. 2