ТЕРМОДАТЧИК

Полезная модель относится к электротехнике, в частности термочувствительным выключателям, и может быть использована для защиты от перегрева подшипников мощных машин и агрегатов.
Главной проблемой всех известных в настоящее технических решений, предназначенных для контроля перегрева подшипников мощных машин и агрегатов, является их низкая надежность и недостаточное быстродействие, что в основном связано с тем, что между чувствительными и исполнительными элементами термодатчиков имеется несколько передаточных звеньев. Отказ срабатывания или задержка времени срабатывания защиты мощных машин и агрегатов от перегрева подшипников даже на сотые доли секунды может привести к крупным техническим, техногенным, экологическим авариям и катастрофам (например, если термодатчик используется для контроля температуры подшипников в атомной установке).
7
Известен термодатчик (патент RU №2031469, МПК Н01Н 37/76, опубликован 20.03.1995), включающий корпус, в котором закреплены два контакта и термочувствительный припой. При превышении допустимой температуры термочувствительный припой расплавляется и воздействует на контакты.
Недостатком устройства является то, что термодатчик содержит элементы (например, пружинные контакты), которые увеличивают время срабатывания, которые возможно произвести только в специализированном производстве и от надежности работы которых зависит надежность работы самого термодатчика.
Известен термодатчик типа ТДЛ, серийно выпускаемый электромеханическим заводом Красный металлист на Украине (Демин В.В. Лабораторный практикум по рудничной автоматике и телемеханике. - М., Недра, 1981, с.92-93). Этот датчик широко применяется для защиты подшипников от перегрева на насосах, вентиляторах, подъемных и других горных машинах.
Термодатчик типа ТДЛ содержит корпус для термочувствительного элемента, сплав Вуда, валик, храповик, ось датчика, пружину, втулку, корпус, микропереключатель, кулачок. При нагреве подшипника до допустимой температуры сплав Вуда расплавляется, освобождает ось и взведенная пружина вызывает размыкание контактов микропереключателя.
Первый недостаток этого термодатчика - ненадежная его работа из-за большого количества деталей и сложной кинематической схемы.
Второй недостаток - низкое быстродействие из-за наличия большого количества промежуточных элементов, между чувствительным элементом (сплав Вуда) и исполнительным элементом (контактная система).
Второй недостаток состоит в том, что при размыкании контактов микропереключателя образуется электрическая дуга, которая может вызвать взрыв взрывоопасной среды в случае применения датчика для работы во взрывоопасных средах (например шахты опасные по газу и пыли).
7
Наиболее близким по конструкции является термодатчик (патент RU №2301473, МПК Н01Н 37/76, опубликовано 20.06.2007), включающий корпус, в котором закреплены два контакта и термочувствительный припой. Корпус термодатчика выполнен с внутренним каналом, в верхней части которого закреплен термочувствительный припой, обеспечивающий в расплавленном состоянии замыкание контактов, закрепленных в нижней части канала.
Недостатком этого устройства является то, что исходя из принципа работы, термодатчик имеет задержку времени срабатывания, вызванную наличием некоторого промежутка времени необходимого сначала для расплавления термочувствительного припоя, затем на его отекание вниз по внутреннему каналу и только после этого произойдет замыкание контактов. Для восстановления работоспособности этого устройства требуется его разборка, удаление припоя из нижней его части и закрепление термочувствительного припоя в верхней части. Поэтому вторым серьезным недостатком данного устройства является сложность его эксплуатации и зависимость надежности его повторной работы от квалификации обслуживающего его персонала. Кроме того, поскольку в данном термодатчике предполагается использовать термочувствительный припой типа ПОСК 50-18, который имеет температуру плавления 145°С, он не может быть использован для контроля недопустимой температуры подшипников мощных машин и агрегатов, когда необходимо срабатывание датчика при температуре 70-80°С.
Общими существенными признаками с прототипом является то, что термодатчик содержит корпус, в котором закреплены два контакта и термочувствительный припой.
Полезная модель направлена на решение задачи создания таких термодатчиков, которые позволяли бы обеспечить быстрый и надежный контроль недопустимой температуры перегрева подшипников.
Технический результат заявляемой полезной модели заключается в повышении быстродействия и надежности работы термодатчика за счет максимального сокращения количества передаточных звеньев между чувствительным и исполнительным элементами термодатчика.
Технический результат полезной модели достигается тем, что в термодатчике, содержащем корпус, в котором закреплены два контакта и электропроводный чувствительный припой, обеспечивающий при достижении недопустимой температуры переход в расплавленное состояние, согласно полезной модели, электропроводный термочувствительный припой закреплен между контактами в количестве, обеспечивающем при достижении недопустимой температуры размыкание контактов и наличие зазора между нижними торцами контактов и поверхностью расплава термочувствительного элемента, стекшего на дно корпуса.
Кроме этого, технический результат может достигаться тем, что в термодатчике в качестве одного из контактов использован корпус термодатчика.
Повышение быстродействия термодатчика достигается за счет того, что при расплавлении термочувствительного припоя он, в отличие от прототипа, начав стекать вниз, сразу размыкает контакты.
Повышение надежности заключается в том, что не требуется применения корпуса, состоящего из различных составных частей, и выполнения в нем различных каналов для стекания припоя, а также за счет того, что между чувствительным элементом (термочувствительным припоем) и исполнительным (контакты) нет промежуточных элементов.
Кроме того, термодатчик имеет более простую систему восстановления его работоспособности, так как для восстановления его работоспособности после срабатывания, в отличие от прототипа, термодатчик не нужно разбирать и совершать ряд технологических операций, а достаточно его перевернуть и разогреть при помощи внешнего источника тепла его корпус (например опустить его в кипящую воду), при этом находящийся в нижней части корпуса термочувствительный припой расплавится, стечет вниз к нижним концам контактов и займет свое исходное положение. Далее останется только дождаться затвердевания термочувствительного припоя и термодатчик вновь готов к работе. Такой способ восстановления работоспособного состояния термодатчика не является трудоемким, так как срабатывание термодатчика может произойти один раз за несколько лет.
Заявляемый термодатчик является абсолютно взрывобезопасным, так как размыкание контактов при расплавлении припоя происходит в герметичной камере нижней части корпуса.
Кроме того, заявляемый термодатчик обладает повышенной надежностью и за счет того, что электрическая связь между двумя контактами, образованная токопроводящим термочувствительным припоем, не подвержена окислению, загрязнению или дребезгу контактов при вибрации технологического оборудования, на котором будет установлен датчик.
Изобретение поясняется чертежами.
На фиг.1 представлен термодатчик, выполненный в соответствии с п.1 формулы изобретения, с указанием положения электропроводного чувствительного припоя в исходном состоянии.
На фиг.2 представлен термодатчик, выполненный в соответствии с п.1 формулы изобретения, с указанием положения припоя после срабатывания датчика при повышении температуры до значений выше сверхдопустимой.
На фиг.3 представлен термодатчик, выполненный в соответствии с п.1 и п.2 формулы изобретения, с указанием положения электропроводного чувствительного припоя в исходном состоянии.
На фиг.4 представлен термодатчик, выполненный в соответствии с п.1 и п.2 формулы изобретения, с указанием положения припоя после срабатывания датчика при повышении температуры до значений выше сверхдопустимой.
Термодатчик (фиг.1, 2), выполненный в соответствии с п.1 формулы изобретения, включает корпус 1, в котором закреплены два контакта 2, крепежный элемент 3, удерживающий верхние концы контактов 2, выполненный из изоляционного материала, и нижний крепежный элемент 4, удерживающий нижние концы контактов 2, под которым крепится электропроводный чувствительный припой 5 (например, сплав Вуда) и который выполнен из изоляционного материала, не смачивающегося термочувствительным припоем.
Нижний крепежный элемент 4 установлен в корпусе 1 на определенном расстоянии от дна корпуса 1 таким образом, чтобы электропроводный термочувствительный припой 5, замыкающий концы контактов 2 в твердом состоянии, после расплавления и стекания под воздействием силы тяжести на дно корпуса 1 создавал надежный зазор между поверхностью расплава электропроводного чувствительного припоя 5 и торцами контактов 2.
Термодатчик (фиг.1, 2), выполненный в соответствии с п.1 формулы изобретения, работает следующим образом.
При достижении недопустимой температуры электропроводный термочувствительный припой 5 расплавляется и под действием силы тяжести стекает на дно корпуса 1, как показано на фиг.2, сразу размыкая тем самым электрическую связь между контактами 2.
Чтобы вернуть термодатчик в рабочее состояние, достаточно его разогреть при помощи внешнего источника тепла корпус 1 (например, опустив его в кипящую воду), затем перевернуть. При этом находящийся в нижней части корпуса расплавленный электропроводный термочувствительный припой 5 стечет вниз к нижнему крепежному элементу 4 и займет свое исходное положение. Далее останется только дождаться затвердевания электропроводного термочувствительного припоя 5 и термодатчик вновь готов к работе. Такой способ восстановления работоспособного состояния термодатчика не является трудоемким, так как срабатывание термодатчика может произойти один раз за несколько лет.
Таким образом, предлагаемый термодатчик позволяет обеспечить повышение его быстродействия и надежности работы.
Термодатчик (фиг.3, 4), выполненный в соответствии с п.1 и п.2 формулы изобретения, включает корпус 1, в котором закреплен контакт 2, крепежный элемент 3, удерживающий верхний конец контакта 2, выполненный из изоляционного материала, и нижний крепежный элемент 4, удерживающий нижний конец контакта 2, под которым крепится электропроводный чувствительный припой 5 (например, сплав Вуда) и который выполнен из изоляционного материала, не смачивающегося термочувствительным припоем.
Нижний крепежный элемент 4 установлен в корпусе 1 на определенном расстоянии от дна корпуса 1 таким образом, чтобы электропроводный термочувствительный припой 5, обеспечивающий электрическую связь между нижним концом контакта 2 и корпусом 1 в твердом состоянии, после расплавления и стекания под воздействием силы тяжести на дно корпуса 1 создавал надежный зазор между поверхностью расплава электропроводного чувствительного припоя 5 и торцами контакта 2.
Термодатчик (фиг.3, 4), выполненный в соответствии с п.1 и п.2 формулы изобретения, работает следующим образом.
При достижении недопустимой температуры электропроводный термочувствительный припой 5 расплавляется и под действием силы тяжести стекает на дно корпуса 1, как показано на фиг.4, сразу разрывая тем самым электрическую связь между контактом 2 и корпусом 1.
Чтобы вернуть термодатчик в рабочее состояние, достаточно его разогреть при помощи внешнего источника тепла корпус 1 (например, опустив его в кипящую воду), затем перевернуть. При этом находящийся в нижней части корпуса расплавленный электропроводный термочувствительный припой 5 стечет вниз к нижнему крепежному элементу 4 и займет свое исходное положение. Далее останется только дождаться затвердевания электропроводного термочувствительного припоя 5 и термодатчик вновь готов к работе. Такой способ восстановления работоспособного состояния термодатчика не является трудоемким, так как срабатывание термодатчика может произойти один раз за несколько лет.
Таким образом, предлагаемый термодатчик позволяет обеспечить повышение его быстродействия и надежности работы.