РЕЛЕ СИГНАЛЬНОЕ

Предлагаемая полезная модель относится к электротехническим устройствам, применяемым в области электротехники, электроники, связи, энергетики и бытовой электротехники, в частности для контроля, регулирования и ограничения температуры в качестве датчиков для максимальных температурных пожарных извещателей.
Известно температурное реле (Патент RU №2087979, МПК Н01Н 37/58, опубл. 1997.08.20), которое содержит корпус из изоляционного материала и расположенные в нем: подвижный и неподвижный контакты; термочувствительный элемент с задвнной точкой Кюри; постоянный магнит, размещенный на упругом поводке, с возможностью перемещения относительно термочувствительного элемента и кинематически связанный с подвижным контактом; подвижный регулятор температуры в виде элемента из ферромагнитного материала, установленного в пазу, образованном стенкой корпуса, с возможностью перемещения и взаимодействия с одним из полюсов постоянного магнита.
Однако вышеназванное температурное реле имеет относительно сложную конструкцию из-за наличия основных и вспомогательных элементов (держателя магнита, изолированной контактной группы, толкателя, поводка, сложного многофункционального корпуса). Кроме того, в нем не оптимизировано потокосцепление магнитных силовых линий между термочувствительным элементом из термомагнитного материала и постоянным магнитом, поэтому при взаимодействии постоянного магнита с термочувствительным элементом значительны потоки рассеивания, что требует увеличения намагниченности (остаточной магнитной индукции) постоянного магнита, а также увеличивает габаритные размеры устройства в целом.
Перед изобретателями стояла задача создания реле сигнального на базе термомагнитного эффекта, малогабаритного, надежного, технологичного в производстве и простого в сборке, срабатывающего в заданном диапазоне температур и имеющего оптимальное потокосцепление магнитных силовых линий между термочувствительным элементом из термомагнитного материала и постоянным магнитом.
Поставленная задача решена тем, что предложено реле сигнальное, содержащее корпус из изоляционного материала, неподвижный контакт, связанный с постоянным магнитом, подвижный контакт, связанный с термочувствительным элементом из термомагнитного материала с заданной точкой Кюри, находящимся в электромагнитной связи с постоянным магнитом. Новым в заявляемом устройстве является то, что постоянный магнит и термочувствительный элемент выполнены в виде шайб, в центральных отверстиях которых размещены электрические контакты, первый из которых связан с выводом-держателем неподвижного контакта, а второй - с концом плоской пружины, закрепленной противоположным концом на выводе-упоре для обеспечения подвижного электромеханического контакта, который размыкается при достижении термочувствительным элементом температуры точки Кюри.
Технический результат заключается в упрощении конструкции и в повышении технологичности процесса производства за счет снижения количества сборочных элементов и сборочных операций, а также в уменьшении массы и габаритных размеров реле сигнального. При этом достигается оптимальное потокосцепление магнитных силовых линий между термочувствительным элементом и постоянным магнитом, увеличение удельной тяговой характеристики и упрощение магнитной системы.
На фиг.1 представлено поперечное сечение реле сигнального с замкнутыми контактами, вид спереди; на фиг.2 - поперечное сечение реле сигнального, вид сбоку.
3
2
Реле сигнальное состоит из корпуса 1, выполненного из изоляционного материала (например, из полиамида), в котором неподвижно закреплены токопроводящие вывод-держатель 2 и вывод-упор 8 (выполненные, например, в виде изогнутой под углом 90° металлической пластины из нержавеющей ленты сплава 12Х18Н10Т-2-В толщиной 0,5 мм). Постоянный магнит 3, выполненный, например, в виде плоской шайбы диаметром 5 мм и толщиной 1,5 мм с центральным отверстием диаметром 1,6 мм, закреплен на выводе-держателе 2 электрическим контактом 4. Электрический контакт 4 может быть выполнен, например, из медной проволоки диаметром 1,5 мм, в виде сферической заклепки, установленной в центральном отверстии шайбы и выступающей расклепанной частью на 0,2 мм над плоскостью постоянного магнита 3. Термочувствительный элемент 5, выполненный, например, из легированного молибденом железо-никелевого сплава с точкой Кюри 70°С в виде плоской шайбы (например, диаметром 5 мм и толщиной 1 мм с центральным отверстием диаметром 1,6 мм), закрепленной электрическим контактом 6 (выполненным, например, в виде сферической медной заклепки с диаметром «головки» 2,6 мм, выступающей на 0,2 мм над плоскостью термочувствительного элемента 5) в отверстии около одного конца (например, на расстоянии 2,5 мм от конца) плоской возвратной пружины 7 (выполненной, например, из медно-никелевой ленты МНЦ15-20). При этом возвратная пружина 7 закреплена противоположным концом (например, методом контактной точечной сварки) на выводе-упоре 8, что обеспечивает подвижный электромеханический контакт, который размыкается при достижении термочувствительным элементом 5 температуры точки Кюри. При этом вывод-держатель 2 и вывод-упор 8 закреплены в корпусе 1 на расстоянии 3,4÷3,6 мм (для описываемой конкретной реализации устройства). Для защиты от внешней среды реле закрыто кожухом 9, выполненным, например, из листового алюминия методом технологической вытяжки в виде цилиндрической колбы диаметром 8 мм и высотой 13 мм. Причем электрические контакты 4 и 6 расположены соосно для оптимального потокосцепления магнитных силовых линий и на расстоянии 0,3÷0,5 мм при использовании постоянного магнита 3, выполненного из Nd-Fe-B (с остаточной индукцией Br=1,25÷1,12 Тл, коэрцитивной силой по индукции Нсв=844÷915 кА/м, коэрцитивной силой по намагничиванию Hci не менее 1300 kA/м и энергетическим произведением (ВН)max=220÷240 кДж/м), а также при линейных размерах плоской возвратной пружины 7: длина 36 мм, ширина 2,5 мм, толщина 0,5 мм и силе прогиба Р (фиг.1) пружины 7 не менее 15 гсм/с, измеренной в точке закрепления электрическим контактом 6 термочувствительного элемента 5.
Реле сигнальное работает следующим образом: в исходном состоянии, в электрически подключенном выводами 2 и 8 к электропитанию напряжением 6÷30 В постоянного тока реле сигнальном и при температуре, меньшей значения температуры срабатывания вблизи точки Кюри, остаточная индукция постоянного магнита 3 достаточна для того, чтобы преодолеть усилие возвратной пружины 7 и удерживать термочувствительный элемент 5 притянутым к постоянному магниту 3. При этом возвратная пружина 7 механически напряжена, электрические контакты 4 и 6 замкнуты и через выводы 2 и 8 обеспечивается замкнутое состояние электрической цепи. При нагреве окружающей среды до температуры срабатывания реле магнитная индукция термочувствительного элемента 5 уменьшается, что снижает силу его взаимодействия с постоянным магнитом 3. При этом сила упругости плоской возвратной пружины 7 начинает превышать силу притяжения, что приводит к отрыву термочувствительного элемента 5 от постоянного магнита 3 и возвратная пружина перемещается к выводу-упору 8, разрывая электромеханическую связь между электрическими контактами 4 и 6, и сигнализируя о превышении окружающей средой температуры заданной точки Кюри. При понижении температуры окружающей среды и восстановлении термомагнитным материалом намагниченности термочувствительный элемент 5 снова притягивается к постоянному магниту 3 и через электрические контакты 4 и 6 замыкает электрическую цепь по выводам 2 и 8. Реле сигнальное готово к повторению цикла срабатывания при установленных значениях температуры.
Предложенное реле сигнальное при миниатюрности (высота не более 16 мм, диаметр не более 8 мм, длина выводов 20 мм, вес не более 2 грамм), простоте конструкции и небольшой себестоимости изделия надежно в работе и может использоваться в качестве температурного датчика для тепловых пожарных извещателей. Электрическое сопротивление замкнутых контактов реле сигнального составляет не более 0,1 Ом, разомкнутых - не менее 1 МОм. Максимальный коммутируемый ток 50 мА, а диапазон рабочих напряжений 6÷30 В постоянного тока. При этом для изменения температуры срабатывания реле сигнального в диапазоне 60÷80°С достаточно изменить расстояние между электрическими контактами 4 и 6.