Тепловое реле

 

ОПИСАНИЕ ,ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистических

Республик оп964773 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 02.03. 81 (21) 3251864/24-07 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 071082 . Бюллетень №37

Р1 М К з

Н 01 Н 37/58

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (33) УДК 621. 318.. 56 (088. 8) Дата опубликования описания 07 10. 82 (72) Авторы изобретения

«эСКСОЮЗЙА Я

gP I ENfh0 1 ЕХНИЧРГКй11

«вКЬЛИОТЕМА

A ° Ñ.Êàðíà÷åâ, Н.М.Ковтун и Е.Е.Соловьев (71) Заявитель

Донецкий физико-технический институт

AH Украинской ССР (54) ТЕПЛОВОЕ РЕЛЕ

Изобретение относится к электротехнике, а именно к элементам систем автоматического контроля и регулирования, и предназначено для ис.пользования в различных измерительных устройствах.

Известны термореле, в которых в качестве чувствительного элемента. использованы биметаллические пластины f13

Недостатками указанных устройств являются малая скорость замыкания контактов, что не позволяет использовать .их в быстродействующих схемах, "дребезг" контактов при замыкании и ,размыкании и усталость термобиметалла при большом числе срабатываний, что снижает надежность реле при длительной эксплуатации.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является тепловое реле, содержащее корпус йз диэлектрического материала, подвижный и неподвижный контакты, постоянный магнит и чувствительный элемент, выполненный из термомагнитного материала (2g.

Недостатком известного устройства является невозможность его использования в широком диапазоне температур, что снижает его функциональные воэможности.

Целью изобретения является расширение функциональных. возможностей устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в качестве термомагнитного материала чувствительного элемента использован магнитный материал с изменяющимся от температуры направлением магнитного момента, а корпус выполнен из диамагнитного материала.

Принцип работы данного теплового реле основан на использовании эффекта вращения вектора намагниченности некоторых магиетиков относительно их кристаллографических осей при изменении температуры. Этот эффект

20 известен в физике твердого тела как явление спиновой переориентации.

Выявлен. обширный класс магнитных веществ (редкоземельные ортоферриты и ортохромиты, интерметаллические соединения элементов переходных групп и др.), в которых спиновая переориентация происходит при различных температурах (от 6 до 550 К) .

Во всех этих кристаллах при изменении температуры вектор результирующей намагниченности плавно цовора964773

Соединение

Т„,К Т,К

H0FeO>

ErFeO3 .

TmFeO>

YbFeO3

ИйГеО3

SmFeO3

51

90

86

6,5

7,8.125

167

470

490

GdCr0>

Со

536

588

NdCo>

ТЬСо5

ТЬСа

250

280

450

365 18

Fe, „-те

MnSb

550

240

Мп ЗЬ

При прохождении температуры спиновой переориентации на кристалл

6ý объемом 1 мм3 в поле величиной 100 3 чивается от одной кристаллографичес» кой оси к другой, перпендикулярной первой, т.е. на 90 . Если такой кристалл поместить в магнитное поле, при прохождении температуры спиновой переориентации он будет плавно 5 поворачиваться вокруг оси, перпендикулярной направлению магнитного поля. При полном прохождении диапазона спиновой переориентации он повернется на 90о относительно перво- 10 начального положения.

На фиг. 1 изображено предлагае- мое тепловое реле на фиг. 2 - то же, горизонтальный разрез.

Тепловое реле содержит корпус в 15

1 виде полого диска 1 из электропроводного материала с хорошей теплопроводностью. Внутри полости диска 1 расположен постоянный магнит 2. В центре диска на шаровых опорах 3 закреплен чувствительный элемент 4, выполненный в виде магнитного кристалла с изменяющимся от температуры направлением магнитного момента, т.е. об ладающего эффектом спиновой пеРеоРиентации.

При малых размерах кристалла шаровые опоры могут быть заменены игольчатыми. На кристалле расположен обжимной металлический контакт 5 с щетками 6 на концах, обеспечивающими упругость контакта. Внутри диска помещено также диэлектрическое заполнение 7. с прикрепленными к нему электрическими контактами 8-10. На подвижном контакте 8 выполнены ограничители З5

11 угла поворота. В корпусе закреплены также контактные выводы 12-14.

На фланце имеются. крепежные отверстия 15.

При работе реле в безводной среде 40 (например, в атмосфере гелия, азота) внутренний объем для улучшения теплообмена может быть соединен с внешней средой рядом отверстий в корпусе. Если предусматривается работа 45 во влагосодержащей среде, во избежание обмерзания шаровых опор внутрен- .. ний объем нужно выполнить герметичным, предварительно наполнив его для улучшения теплопередачи газообразным гелием.

Тепловое реле работает следующим образом.

При температуре окружающей среды, отличной от температуры спиновой переориентации, магнитный кристалл

4 находится в положении, когда кристаллографическая ось его, совпадающая с направлением магнитного момента, направлена вдоль поля постоянного магнита 2 (например, положение, когда замкнуты контакты 8 и 9), При достижении температуры перехода магнитный кристалл 4 начинает поворачиваться, подвижной. контакт сходит с контакта 9 и цепь разрывается.

При дальнейшем изменении температуры подвижной контакт 8 постепенно достигает контакта 10 и замыкает цепь контактов 8 и 10. При обратном изменении температуры процесс происходит в обратном порядке.

Если между контактами 9 и 10 расположить несколько дополнительных контактов, .за время хода подвижного контакта 8 можно переключить несколько цепей. Если вместо дискретных контактов укрепить элемент с заданным законом изменения сопротивления (или какого-либо другого параметра), открывается возможность использовать реле в системах автоматического регулирования. Выбором соответствующего магнетика можно перекрыть широкий температурный диапазон (от 6 до 550 К) .

В таблице приведены химические формулы некоторых магнетиков, которые можно использовать"в данной конструкции, и -температуры .начала (Т„) и,конца (Т1) спиновой переориентации.

Величина 4Т = Тg - Т q составляет температурный диапазон переориентации., °

964773.действует вращающий момент от 80 до 6 10 эрг в зависимости от выбора соединения.

Таким образом по сравнению с из-. вестными конструкциями расширяется рабочий диапазон термореле в область низких температур. Реле работает в любом положении, а также при наличии г вибрации. Возможно практически неограничениое число срабатываний. Исключаются возвратные механизмы.

Кроме того, имеется возможность аналоговОго преобразования температуры в электрический сигнал.

Предлагаемое реле не потребляет энергии внешних источников и обладает более высокой чувствительностью, так как удельная теплоемкость применяемых в нем материалов С

= 2-10 кал/г.К, что в несколько раз меньше удельных теплоемкостей, например, биметаллических, конструкций

Cpq = 0,113 кал/г К, См;=

0,109 кал/г ° К, .C -- 0,03 кал/г К.

Формула изобретения

Тепловое реле, содержащее кор.пус, подвижный и неподвижные контак5 ты, постоянный магнит и чувствительный элемент, выполненный из термомагнитного материала, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью расшире- ния его функциональных возможностей, 10 в качестве термомагнитного материала чувствительного элемента использован магнитный материал с изменяющимся .от температуры направлением магнитного момента, а корпус выпол15 нен из диамагнитного материала.

Источники, информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9562878, кл. Н 01 Н 37/60, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

9626451, кл. Н 01 Н 37/58, 1976 .

НИИПИ Заказ 7644/36 ираж 761 .Подписное. Филиал ППП "Патент", :r. ужгород, ул.Проектная,4

Тепловое реле Тепловое реле Тепловое реле 

 

Похожие патенты:

Термореле // 516116

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в термомагнитных контакторах, позволяющих контролировать температуру нагрева и отключать питающую электрическую цепь при перегреве

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для пожарных извещателей при работе в закрытых помещениях для выдачи информации о пожаре при достижении температуры окружающего воздуха 60-80oС

Изобретение относится к электротехнике, в частности к температурным переключателям для контроля, регулирования и ограничения температуры

Термореле // 993353

Термореле // 1221686
Наверх