RU2161835C1 - Electrothermal power element - Google Patents
Electrothermal power element Download PDFInfo
- Publication number
- RU2161835C1 RU2161835C1 RU2000101961A RU2000101961A RU2161835C1 RU 2161835 C1 RU2161835 C1 RU 2161835C1 RU 2000101961 A RU2000101961 A RU 2000101961A RU 2000101961 A RU2000101961 A RU 2000101961A RU 2161835 C1 RU2161835 C1 RU 2161835C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- working
- power
- heating element
- rod
- electrothermal
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Thermally Actuated Switches (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электротехнике, а более конкретно к электротермическим силовым элементам, которые могут быть использованы, в частности, в электроаппаратостроении в качестве электрического дистанционного управляющего элемента для включения (отключения) различного типа кнопок, выключателей, переключателей и др. электрических аппаратов, а также при работе в автоматическом режиме могут быть использованы в качестве привода, кинематически связанного с различными механизмами, преобразующими возвратно-поступательное движение в повороты или вращательное, с механическим накоплением энергии или исполнительным механизмом. The invention relates to electrical engineering, and more particularly to electrothermal power elements, which can be used, in particular, in electrical equipment as an electric remote control element for switching on / off various types of buttons, switches, switches, and other electrical devices, as well as work in automatic mode can be used as a drive kinematically connected with various mechanisms that convert reciprocating motion into motion orotas or rotational, with mechanical energy storage or actuator.
Известные устройства с использованием электротермического рабочего силового элемента, выполненного из материала с обратимой термической памятью формы (см. а. с. СССР N 1170525, М. Кл.5 H 01 H 33/42, Бюл. N 28 от 30.07.85г. ) в виде С-образно изогнутой пластины, которая установлена в корпусе, в качающих опорах, которые упираются в антифрикционные подпятники, один из которых неподвижно укреплен в корпусе устройства, а другой соединен с подвижным прямоходовым штоком, который содержит возвратную пружину и кинематически связан с элементами, преобразующими возвратно-поступательное движение штока во вращательное.Known devices using an electrothermal working power element made of a material with reversible thermal shape memory (see a. S. USSR N 1170525, M. Cl. 5 H 01 H 33/42, Bull. N 28 from 07.30.85) in the form of a C-shaped curved plate that is installed in the housing, in swing bearings that abut anti-friction bearings, one of which is fixedly mounted in the device housing, and the other is connected to a movable linear rod, which contains a return spring and is kinematically connected with the elements, transformative returns Atomic-translational movement of the rod into rotational.
Описанное устройство с одной внутренней стороны корпуса, вдоль С-образного рабочего силового элемента, содержит нагревательный элемент, повторяющий его форму, а с противоположной стороны корпуса выполнены сквозные отверстия для охлаждения воздухом. The described device on one inner side of the housing, along the C-shaped working power element, contains a heating element repeating its shape, and through holes for cooling by air are made on the opposite side of the housing.
Нагревательным элементом при работе управляют (включают-выключают) конечные выключатели. During operation, the heating element is controlled (on-off) by the limit switches.
К недостаткам описанного устройства следует отнести следующие:
- единственный С-образный рабочий силовой элемент не в состоянии разрывать большие тяговые усилия;
- сквозные отверстия в массивном корпусе не обеспечивают быстрого охлаждения рабочего силового элемента при работе;
- корпус устройства аккумулирует тепло за счет своей массивности и теплопроводности;
- возвратная пружина при работе потребляет часть полезной энергии, чем снижает КПД;
- в силу значительной толщины силового рабочего элемента в нем при знакопеременных нагрузках в режиме работы возникают усталостные явления, снижающие надежность.The disadvantages of the described device include the following:
- the only C-shaped working power element is not able to break large traction forces;
- through holes in the massive body do not provide quick cooling of the working power element during operation;
- the case of the device accumulates heat due to its massiveness and thermal conductivity;
- the return spring during operation consumes part of the useful energy, which reduces the efficiency;
- due to the significant thickness of the power working element, fatigue phenomena occur in it under alternating loads in the operating mode, which reduce reliability.
Наиболее близким по своей технической сути к предлагаемому устройству является "Электротермический силовой элемент" (см. а. с. N 1795859 от 29.05.93г., М.Кл. H 02 N 10/00), который содержит основание с нагревательным элементом, подвижный элемент с резьбовым гнездом для кинематической связи с исполнительным механизмом и рабочий элемент из материала с обратимой термической памятью формы, установленный на корпусе, выполненный в виде тонкостенной многогранной трубы, образующей в сечении правильный многоугольник (к примеру, шестигранный), с узкими сквозными прорезями по углам граней, в рабочей зоне, вдоль трубы. Причем нагревательный элемент расположен в центре нее, вдоль оси. The closest in technical essence to the proposed device is the "Electrothermal power element" (see and.with. N 1795859 from 05/29/93, M. Cl. H 02 N 10/00), which contains a base with a heating element, movable an element with a threaded socket for kinematic communication with the actuator and a working element made of a material with reversible thermal shape memory mounted on the housing, made in the form of a thin-walled polyhedral pipe forming a regular polygon (for example, hexagonal) in section, with narrow end-to-end cuts in the corners of the faces, in the working area, along the pipe. Moreover, the heating element is located in the center of it, along the axis.
Описанное устройство электротермического силового элемента имеет следующие недостатки:
а) при работе, в момент сокращения (уменьшения) длины устройства, значительно увеличивается диаметр окружности вписанного многоугольника рабочего элемента (т.е. увеличение в поперечном сечении);
б) предусмотрена работа устройства только в автоматическом режиме, т.е. при включении устройство будет совершать циклические возвратно-поступательные движения, что ограничивает диапазон его использования;
в) создает недостаточно высокие тяговые усилия;
г) устройство недостаточно устойчиво вдоль своей продольной оси при работе.The described device of the electrothermal power element has the following disadvantages:
a) during operation, at the time of shortening (decreasing) the length of the device, the circumference of the inscribed polygon of the working element increases significantly (that is, an increase in the cross section);
b) operation of the device is provided only in automatic mode, i.e. when turned on, the device will perform cyclic reciprocating movements, which limits the range of its use;
c) creates insufficiently high pulling forces;
g) the device is not stable enough along its longitudinal axis during operation.
Задачей предлагаемого изобретения является создание более совершенного электротермического силового элемента, то есть;
- при работе не увеличивающегося в поперечном сечении;
- предусматривающего работу устройства как в автоматическом, так и неавтоматическом режимах;
- создающего достаточно высокие тяговые усилия;
- устойчивого вдоль своей продольной оси при работе.The objective of the invention is the creation of a more advanced electrothermal power element, that is;
- when working not increasing in cross section;
- providing for the operation of the device in both automatic and non-automatic modes;
- creating a sufficiently high traction;
- stable along its longitudinal axis during operation.
Задача решается тем что предлагаемое устройство электротермического силового элемента содержит основание с нагревательным элементом, подвижный элемент и рабочий элемент из материала с обратимой термической памятью формы, выполненный в виде тонкостенного сильфона, внутри которого по центру вдоль продольной оси его установлен в основании нагревательный элемент трубчатого типа с прямоходовым подвижным штоком внутри него, причем внутренний конец указанного штока закреплен в подвижном элементе, а противоположный, наружный, конец установлен в подшипнике скольжения и связан кинематически с конечным переключателем. The problem is solved in that the proposed device of the electrothermal power element contains a base with a heating element, a movable element and a working element of a material with a reversible thermal shape memory, made in the form of a thin-walled bellows, inside of which a tubular type heating element is installed in the center along its longitudinal axis with an upstream movable rod inside it, with the inner end of the specified rod fixed in the movable element, and the opposite, outer, end set It is connected in a sliding bearing and is kinematically connected with a limit switch.
Новизна предлагаемого изобретения состоит в том, что рабочий элемент из материала с обратимой термической памятью формы выполнен в виде тонкостенного сильфона, а нагревательный элемент выполнен трубчатого типа с прямоходовым подвижным штоком внутри него, внутренний конец которого закреплен в подвижном элементе, а противоположный, наружный, конец установлен в подшипнике скольжения и связан кинематически с конечным переключателем. The novelty of the invention lies in the fact that the working element is made of a material with a reversible thermal shape memory in the form of a thin-walled bellows, and the heating element is made of a tubular type with an upstream movable rod inside it, the inner end of which is fixed in the movable element, and the opposite, outer end mounted in a plain bearing and kinematically coupled to a limit switch.
Новым также является наличие шунтирующего элемента (к примеру, проводящей перемычки), обеспечивающего (при необходимости) изменение режима работы электротермического силового элемента. Also new is the presence of a shunt element (for example, a conductive jumper) that provides (if necessary) a change in the operating mode of the electrothermal power element.
Благодаря новой форме рабочего элемента (т.е. в виде сильфона) и трубчатого нагревательного элемента с прямоходовым подвижным штоком внутри него один конец которого закреплен в подвижном элементе, а противоположный - в подшипнике скольжения, появляются новые свойства, такие как: устойчивость устройства вдоль своей продольной оси при работе, не увеличивается диаметр поперечного сечения рабочего элемента более номинального, возможность (при необходимости) изменять режим работы устройства. Due to the new form of the working element (i.e., in the form of a bellows) and a tubular heating element with a linear motion rod inside it, one end of which is fixed in the movable element, and the opposite end - in the sliding bearing, new properties appear, such as: stability of the device along its the longitudinal axis during operation, the cross-sectional diameter of the working element is not increased more than nominal, the ability (if necessary) to change the operating mode of the device.
Указанные свойства позволяют получить дополнительный положительный эффект - увеличение мощности тяговых усилий и высокую надежность, а также дают возможность работы устройства в автоматическом или в неавтоматическом режиме. These properties allow you to get an additional positive effect - an increase in traction power and high reliability, as well as enable the device to operate in automatic or non-automatic mode.
К технико-экономическим преимуществам, по сравнению с прототипом, относятся следующие:
д) создаются большие тяговые усилия;
е) возможность работы в автоматическом и в неавтоматическом (ручное управление) режиме;
ж) устройство более компактно, т.е. при работе не увеличивается габариты его в поперечном сечении;
з) более устойчиво по своей продольной оси;
и) бифилярный высокоомный проводник нагревательного элемента не создает индуктивности, т.е. помех;
к) более надежно.The technical and economic advantages, in comparison with the prototype, include the following:
e) large traction forces are created;
f) the ability to work in automatic and non-automatic (manual control) mode;
g) the device is more compact, i.e. during operation, its dimensions in the cross section do not increase;
h) more stable along its longitudinal axis;
i) the bifilar high-resistance conductor of the heating element does not create inductance, i.e. interference;
k) more reliable.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, где:
на фиг. 1 показано устройство электрического силового элемента в продольном сечении, вдоль оси, в обесточенном состоянии, т.е. без нагрева (в холодном);
на фиг. 2 показано устройство по стрелке А, в обесточенном состоянии (в холодном);
на фиг. 3 показано устройство в продольном сечении, т.е. в нагретом состоянии.The essence of the invention is illustrated by drawings, where:
in FIG. 1 shows a device of an electric power element in a longitudinal section, along an axis, in a de-energized state, i.e. without heating (in cold);
in FIG. 2 shows the device along arrow A, in a de-energized state (in cold);
in FIG. 3 shows a device in longitudinal section, i.e. in a heated state.
На чертежах буквами обозначено:
P - направление развиваемых тяговых усилий при работе;
L - длина силового рабочего элемента во включенном состоянии;
l - длина силового рабочего элемента в отключенном состоянии;
D - диаметр силового рабочего элемента в отключенном состоянии;
Предлагаемый электротермический силовой элемент (см. фиг. 1; 2 и 3) содержит основание 1 (с отверстиями для крепления при установке), на котором жестко установлено кольцо 2 с фланцем, которое жестко соединено (к примеру, припаяно) с торцом силового рабочего элемента 3, выполненного в виде сильфона из материала с обратимой термической памятью формы (к примеру, из никелево-титанового сплава или из сплава меди с цинком, алюминием, марганцем и железом по а.с. СССР N 153483).In the drawings, the letters indicate:
P is the direction of the developed traction efforts during operation;
L is the length of the power working element in the on state;
l is the length of the power working element in the off state;
D is the diameter of the power working element in the off state;
The proposed electrothermal power element (see Fig. 1; 2 and 3) contains a base 1 (with holes for mounting during installation), on which a ring 2 with a flange is rigidly mounted, which is rigidly connected (for example, soldered) to the end face of the
С другого торца рабочего элемента 3 установлен (к примеру: припаян или с помощью крепящих элементов 4 (винтов или болтов) подвижный элемент 5, который содержит сквозные отверстия 6 (для прохода воздуха при работе). On the other end of the working
По центру основания 1 установлен нагревательный элемент 7 трубчатого типа, который на своей наружной поверхности содержит винтовые пазы-канилюры для укладки бифилярного высокоомного нагревательного проводника. In the center of the
Внутри нагревательного элемента 7, по центру его, проходит прямоходовой подвижный шток 8, установленный своим внутренним концом в подвижном элементе 5, а противоположный, наружный, конец установлен в подшипнике скольжения 9 и кинематически связан с конечным переключателем 10. Inside the heating element 7, in the center of it, there is a straight-through
От конечного переключателя 10 выведены наружные зажимы для установки шунтирующего элемента 11 (к примеру: перемычки, кнопочного переключателя и пр.) для шунтирования его при переходе на другой режим работы устройства. External clamps are removed from the end switch 10 for installing the shunt element 11 (for example: jumpers, push-button switches, etc.) for shunting it when switching to another mode of operation of the device.
С наружной стороны подвижного элемента 5 содержится резьбовое гнездо 12 для установки к примеру, стержня 13, осуществляющего кинематическую связь с исполнительным механизмом (не показан). On the outside of the
Включение и отключение устройства производиться выключателем 14. В исходном положении (см. фиг. 1 и 2) нагревательный элемент 7 отключен и устройство находиться в обесточенном состоянии ("холодном") и в этом положении рабочий элемент 3 имеет минимальную длину "l" и диаметр силового рабочего элемента - D. The device is turned on and off by the
При работе (см. фиг. 2 и 3) в начальный момент рабочий элемент 3 (сильфон) имеет исходную температуру, т.е. температуру окружающей среды и длину "l", причем конечный переключатель 10 замкнут, но при замыкании внешнего выключателя 14 замыкается цепь электропитания нагревательного элемента 7 и происходит нагревание изнутри рабочего элемента 3 (сильфона) и при достижении определенной величины повышения температуры, заложенной в термическую память формы, длина рабочего элемента 3 дискретно увеличивается до длины "L", создавая тяговые усилия по стрелке "P" (рабочий ход). During operation (see Fig. 2 and 3) at the initial moment, the working element 3 (bellows) has an initial temperature, i.e. the ambient temperature and the length "l", and the end switch 10 is closed, but when the
При этом наружный конец прямоходового подвижного штока 8 освобождает конечный переключатель 10, в результате чего цепь электропитания нагревательного элемента 7 разомкнется и будет проходить интенсивное охлаждение рабочего элемента 3 (сильфона), который охладившись до исходной пониженной температуры, также заложенной в термическую память формы, вернется в исходное положение длиной "l" (холостой ход). In this case, the outer end of the
Наружный конец прямоходового подвижного штока 8 при этом воздействует на конечный переключатель 10, замыкая его, в результате чего вновь замыкается цепь электропитания нагревательного элемента 7 и рабочий элемент 3 вновь нагревается и увеличивается до размера "L", создавая тяговые усилия по стрелке "Р" (рабочий ход). The outer end of the
При работе охлаждение может происходить как естественным путем за счет конвекции воздуха (при этом имеет значение расположение устройства в пространстве), так и искусственно, принудительно, за счет обдувания, к примеру, холодным воздухом. During operation, cooling can occur both naturally through air convection (the arrangement of the device in space is important), and artificially, by force, by blowing, for example, cold air.
Предлагаемое устройство будет совершать циклические возвратно-поступательные движения в автоматическом режиме необходимое число раз в зависимости от заданной программы. The proposed device will perform cyclic reciprocating movements in automatic mode the required number of times, depending on the given program.
Для остановки устройства достаточно разорвать электроцепь питания нагревательного элемента 7 выключателем 14. To stop the device, it is enough to break the power circuit of the heating element 7 by the
При этом из любого положения при отключении устройство возвращается в исходное положение. In this case, from any position when disconnected, the device returns to its original position.
Таким образом устройство работает в автоматическом режиме и стержень 13 совершает возвратно-поступательные движения, преобразуя их в поворотное или вращательное, т.е. работает в качестве привода. Thus, the device operates in automatic mode and the
При установке шунтирующего элемента 11 происходит блокирование конечного переключателя 10 и устройство в таком случае будет работать в неавтоматическом (ручном) режиме, т. е. будет управляться вручную выключателем 14: при включении его последует единичный импульс силы (рабочий ход), достаточный для включения, к примеру, электрического аппарата, а при отключении - возврат устройства в исходное положение (холостой ход). When the shunt element 11 is installed, the end switch 10 is blocked and the device in this case will operate in a non-automatic (manual) mode, that is, it will be controlled manually by the switch 14: when it is turned on, it will be followed by a single impulse of force (working stroke), sufficient to turn on, for example, an electric apparatus, and when turned off, the device returns to its original position (idle).
Наиболее рационально использовать предлагаемое устройство в области электроаппаратостроения, к примеру, в качестве привода для различных аппаратов и машин или в качестве дистанционного включающего устройства для электрических аппаратов, там где требуется и необходим простой, бесшумный и компактный силовой элемент. It is most rational to use the proposed device in the field of electrical engineering, for example, as a drive for various devices and machines or as a remote switching device for electrical devices, where a simple, silent and compact power element is required and necessary.
Учитывая все вышеприведенные преимущества (см. пункты: "д", "е", "ж", "з", "и" и "к") и низкую стоимость устройства, очевидно, что оно быстро окупится при изготовлении и эксплуатации и даст значительный экономический эффект. Considering all the above advantages (see points: "e", "e", "g", "z", "and" and "k") and the low cost of the device, it is obvious that it will quickly pay off in the manufacture and operation and will give significant economic effect.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000101961A RU2161835C1 (en) | 2000-01-24 | 2000-01-24 | Electrothermal power element |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000101961A RU2161835C1 (en) | 2000-01-24 | 2000-01-24 | Electrothermal power element |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2161835C1 true RU2161835C1 (en) | 2001-01-10 |
Family
ID=20229833
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2000101961A RU2161835C1 (en) | 2000-01-24 | 2000-01-24 | Electrothermal power element |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2161835C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2650183C2 (en) * | 2013-08-07 | 2018-04-11 | АББ С.п.А. | Cooling apparatus for an electrical or electronic device, and electrical or electronic device, in particular a circuit breaker, comprising such cooling apparatus |
RU194006U1 (en) * | 2019-04-01 | 2019-11-22 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт машиноведения им. А.А. Благонравова Российской академии наук (ИМАШ РАН) | POWER DEVICE |
-
2000
- 2000-01-24 RU RU2000101961A patent/RU2161835C1/en active
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2650183C2 (en) * | 2013-08-07 | 2018-04-11 | АББ С.п.А. | Cooling apparatus for an electrical or electronic device, and electrical or electronic device, in particular a circuit breaker, comprising such cooling apparatus |
RU194006U1 (en) * | 2019-04-01 | 2019-11-22 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт машиноведения им. А.А. Благонравова Российской академии наук (ИМАШ РАН) | POWER DEVICE |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
WO1990015928A1 (en) | A shape memory actuator | |
AR015283A1 (en) | ACTUATOR ASSEMBLY FOR AN ELECTRICAL POWER SWITCHING DEVICE AND THE APPLIANCE THAT INCLUDES SUCH ASSEMBLY | |
EP0045250A1 (en) | Memory alloy thermal motor | |
RU2161835C1 (en) | Electrothermal power element | |
CN110896017A (en) | Operating mechanism of miniature circuit breaker | |
DE102012011962B4 (en) | Valve attachment for a radiator control valve with electronic motor and spring and with or without expansion body | |
CN106066214A (en) | Resettable sensor cluster and system | |
EP3428386A1 (en) | Apparatus and methods for regulating component temperature in a downhole tool | |
CN111627762B (en) | Automatic electric engineering distribution circuit breaker who changes | |
RU2423264C1 (en) | Miniature drive motor | |
CN110911246B (en) | Remote control miniature circuit breaker | |
EP0108607A2 (en) | Actuator | |
CN214477191U (en) | Temperature automatic control device based on shape memory alloy | |
CN2136522Y (en) | Marmem temp. controller | |
CN208385337U (en) | A kind of swing type memorial alloy reclosing | |
JP2008182873A (en) | Rod linear actuator | |
DK200300059A (en) | Motor controlled actuator and valve, method and applications. | |
GB2056677A (en) | Thermally-responsive actuators | |
US5578982A (en) | Temperature limiters | |
CN206516564U (en) | A kind of compression-type temperature controller forced shutdown structure | |
CN213958815U (en) | Low-voltage regulating switch and voltage regulator | |
CN216311626U (en) | Permanent-magnet bidirectional bistable operating mechanism | |
CN220189457U (en) | Electric miniature lateral push rod | |
RU48100U1 (en) | EXPLOSION-PROTECTED SWITCH (OPTIONS) | |
JPS60261374A (en) | Operating device in vacuum |