Поворотный переключатель

 

Изобретение относится к электротехнике и моЛ ет быть использовано в автоматических устройствах контроля и управления тепловыми процессами . Целью изобретения является расширение функциональных возможностей. Постоянньй магнит 9, закрепленный на роторе 8, взаимодействует с пластинами 2 термочувствительного элемента , выполненнь ми в виде инверсионного постоянного магнита, в которых произошло изменение величины магнитного поля в результате их нагрева источником тепловой энергии, совершающим угловое перемещение. Ротор 8 с постоянным магнитом 9 повторяет это угловое перемещение, при этом под действием магнитного поля управляющего постоянного магнита 11, закрепленного на постоянном магните 9, последовательно замыкаются контакты герконов 3, соединяя датчики температуры 5 с измерительной электрической цепью. Замыкание контактов герконов 3 сигна- g лизирует об угловом положении источника тепловой энергии, а изменение параметров датчиков температуры 5 - о его температуре. 4 ил. (Л

СО1ОЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

2 28 А1 (19) (1I) (51) 4 Н 01 Н 37/58, 36/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4233002/24-07 (22) 21. 04. 87 (46) 23, 10.88. Бюл. Ф 39 (72) И.И.Рисак (53) 621.318.56(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 993353, кл. Н 01 Н 37/58, 1981.

Авторское свидетельство СССР

N 1241297,,кл. Н 01 Н 37/58, Н 01 Н 36/00, 1984. (54) ПОВОРОТНЫЙ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в автоматических устройствах контроля и управления тепловыми процессами. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей.

Постоянный магнит 9, закрепленный на роторе 8, взаимодействует с пластинами 2 термочувствительного элемента, выполненными в виде инверсионного постоянного магнита, в которых произошло изменение величины магнитного поля в результате их нагрева источником тепловой энергии, совершающим угловое перемещение. Ротор 8 с постоянным магнитом 9 повторяет это угловое перемещение, при этом под действием магнитного поля управляющего постоянного магнита 11, закрепленного на постоянном магните 9, последовательно замыкаются контакты герконов 3, соединяя датчики температуры 5 с измерительной электрической цепью.

Замыкание контактов герконов 3 сигнализирует об угловом положении источника тепловой энергии, а изменение параметров датчиков температуры 5— о его температуре. 4 ил.

1432628

Изобретение относится к электротехнике, и именно к тепловым поворотным переключателям и может быть использовано в автоматических устройст5 вах контроля и управления тепловыми процессами.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей.

На фиг. 1 представлен поворотный переключатель, общий вид, поперечный разрез; на фиг. 2 — разрез А-А на фиг. 1; на фиг, 3 — принципиальная электрическая схема поворотного переключателя; на фиг. 4 — температурная зависимость остаточной намагниченности пластин термочувствительного эле мента, изготовленных из интерметаллического соединения Тш СО .

Поворотный переключатель состоит из статора 1, выполненного в виде по лого диска из немагнитного материала, например дюралюминия, с закрепленными на его наружной поверхности пластинами 2 термочувствительного элемен- 25 та, выполненными из ферромагнитного материала, например интерметаллического соединения Та Со, имеющего свойство менять направление намагниченности на противоположное при изменении температуры. В отверстиях, расположенных на внутренних поверхностях пластин 2„ размещены магнитоуправляемые контакты (герконы) 3. Пазы выполнены на внутренней поверхности термочувствительного элемента через одну пластину 2 и расположены между отверстиями пластин 2. В указанных пазах размещены ферромагнитные стержни 4, выполненные в виде постоянных магнитов. В дополнительных пазах, выполненных на внешней поверхности термочувствительного элемента в одних радиальных плоскостях с отверстиями, размещены датчики 5 температуры, соециненные через герконы 3 с измерительной электрической цепью б.

На статоре 1 закреплена теплозащитная бленда 7. Внутри статора установлен ротор 8 из немагнитного материала, на котором закреплен постоянный магнит 9, выполненный в виде полукольца, и противовес 10, выполненный в виде полукольца из немагнитного материала.

Посередине постоянного магнита 9 55 расположен управляющий постоянный магнит 11, намагниченный вдоль оси, параллельной продольным осям магнитоуправляемых контактов 3 и перпендикулярной плоскости намагниченности по стоянного магнита 9. Ферромагнитные стержни 4 размещены в пазах так, что направление намагниченности стержней, прилегающих к постоянному магниту 9, совпадает с направлением его поля.

Ротор 8 закреплен на оси 12, установленной в подшипниках 13.

Поворотный переключатель работает следующим образом.

В исходном положении, когда температура равна Т„ — температуре компенсации магнитных моментов подрешеток ферромагнитного материала пластин 2, величина их остаточной намагниченности равна нулю. Под действием магнитных сил взаимодействия между постоянным магнитом 9 и ферромагнитными стержнями 4, расположенными так, что направление намагниченности ферромагнитных стержней, прилегающих к постоянному магниту 9, совпадает с направлением поля этого магнита, постоянный магнит 9 вместе с ротором 8 и управляющим постоянным магнитом 11 совершает угловое перемещение до совмещения концов постоянного магнита 9 с ближайшими от них ферромагнитными стержнями 4. При этом управляющий постоянный магнит 11 также оказывается напротив ферромагнитного стержня 4 и все герконы 3 выключены.

При нагреве поворотного переключателя источником тепловой энергии

{источник тепловой энергии должен находиться от поворотного переключателя на расстоянии, значительно превосходящем его диаметр) пластины 2 термочувствительного элемента, расположенные на половине поворотного переключателя, обращенной к источнику тепловой энергии, нагреваются его тепловыми лучами, при этом зона нагрева пластин 2 составляет 1800 .

При нагреве пластин 2 до температуры

Т величина их остаточной намагниченности увеличивается до T (фиг.4) ° т

В результате этого на статоре 1 из пластин 2 образуется ферромагнитный участок, равный зоне нагрева 180 и имеющий направление намагниченности, совпадающее с направлением поля постоянного магнита 9.

Ротор 8 в результате магнитного силового взаимодействия постоянного магнита 9 с пластинами 2, в которых произошло увеличение остаточной намагниченности, совершает угловое перемещение до совмещения постоянного магнита 9 с этим ферромагнитным участком при этом управляющий постоян1

5 ный магнит 11, ось намагниченности которого направлена вдоль контактов герконов 3, оказывается напротив гсркона 3, расположенного посередине зоны нагрева пластин 2, и под действием магнитного поля управляющего постоянного магнита 11 этот геркон 3 срабатывает (его контакты замыкаются).

Замкнутые контакты геркона 3 соеди— няют датчик 5 температуры, расположенный с герконом 3 в одной радиальной плоскости, с измерительной электрической цепью 6.

При перемещении источника тепловой энергии относительно поворотного переключателя на угол; равный угловому . размеру пластин 2 в плоскости вращения ротора, в зону нагрева попадает пластина 2, находившаяся в тени, которая, нагреваясь до температуры Т 1, уве..ичивает свою остаточную намагниченность до величины It-„. Одновременс но на противоположном конце зоны нагрева другая пластина 2 выходит из зоны нагрева и, охлаждаясь, уменьшает величину остаточной намагниченности до нуля. В результате происходит нарушение баланса магнитных сил и ротор 8 совершает угловое перемещение на одну пластину 2.

При угловом перемещении источника тепловой энергии относительно поворотI ного переключателя с дискретностью, равной угловым размерам пластин 2, ротор 8 вместе с постоянными магнитами 9 и 11 также отслеживает это угловое перемещение, последовательно включая герконы 3, расположенные напротив управляющего постоянного магнита 1 1.

В случае понижения температуры поворотного переключютсi.÷ (зона охлаждения равна 180 ),n тем. = ðàòóðû Т, с происходит увеличени:. таточной намагниченности плас.нн 2 термочувствительного элемента, находящихся в зоне 50 охлаждения, в противоположном направлении до величины r„, (фиг. 4), при этом магнитное поле ферромагнитного участка, образованного охлажденными пластинами 2 термочувствительного 55 элемента и равного. 180, направлено с встречно магнитному полю постоянного магнита 9 и взаимодействие между ними носит отталкивающий характер. В ос тальном работа поворотного переключателя аналогична описанной для случая его нагрева ло температуры Т .

Поворотный переключатель работоспособен при наличии градиента температур его зон нагрева и охлаждения н любой части характеристики температурной зависимости остаточной намагниченности пластин 2 термочувствительного элемента, достаточного для создания дисбаланса магнитных сил, переводящих поворотный переключатель из нейтрального положения в рабочее.

Таким образом осуществляется адресная коммутация электрических цепей и измерение температуры источника тепловой энергии при его угловом перемещении относительно поворотного переключателя в широком диапазоне температур, определяемом характеристикой температурной зависимости остаточной намагниченности пластин 2 термочувствительного.элемента и рабочим диапазоном датчиков температур.

Поворотный переключатель возвращается в нейтральное положение около любого последующего рабочего положения при достижении пластинами 2 термочувствительного элемента температуры Т„.

При этом величина остаточной намагниченности пластин 2 термочувствительного элемента равна нулю (фиг.4), а ферромагнитные стержни 4 остаются в намагниченном состоянии. Кроме того, для надежного возвращения устройства в нейтральное положение ферромагнитные стержни 4 установлены в пазах через одну пластину 2 термочувствительного элемента и имеют направление намагниченности, противоположное направ,лению намагниченности постоянного магнита 9 ротора 8, т.е. в немагнитный зазор между статором 1 и ротором 8 ферромагнитные стержни 4 и постоянный магнит 9 обращены разноименными полюсами.

Вследствие этого величина силового магнитного взаимодействия между ферромагнитными стержнями 4 и постоянным магнитом 9 ротора 8 становится большей величины силового магнитного взаимодействия между пластинами 2 термочувствительного элемента и постоянным магнитом 9 ротора 8.

В результате дисбаланса магнитных сил,,получаемого за счет смещения

1432б28 в рабочем положении постоянного магнита 9 относительно ферромагнитных стержней 4, находящихся вблизи его концов, постоянный магнит 9 вместе с

5 ротором 8 и управляющим постоянным магнитом 1 1 совершает угловое перемещение на половину углового размера пластин 2. При этом концы постоянного магнита 9 и управляющий постоян- 10 ный магнит 11 оказываются напротив ферромагнитных стержней 4 и все герконы 3 включены. Устройство возвращается из рабочего в нейтральное положение поочередно, через одно рабо.чее положение, в направлении по часовой стрелке или против часовой стрелки. Из рабочего положения (фиг. 1) в нейтральное устройство возвращается в направлении по часовой стрелке.

В этом состоянии поворотный переключатель находится до момента достижения пластинами 2 температуры Т> или градиента температур зон нагрева и охлаждения, достаточного для создания дисбаланса магнитных сил поворотного переключателя, переводящих его в рабочее положение.

В рабочее положение поворотный пе- 30 реключатель переходит из любого нейтрального положения при достижении градиента температур зон нагрева и охлаждения, достаточного для создания дисбаланса магнитных сил, переводящих поворотный переключатель в рабочее положение, так как угловые размеры зон нагрева и охлаждения и постоянного магнита 9 равны 180, а ферромагнитные стержни 4 имеют массу, значительно меньшую массы пластин 2, 40 и всегда будет существовать дисбаланс магнитных сил между постоянным магнитом 9 и пластинами 2, которые устанавливают ротор 8 в рабочее положение.

Ротор 8 имеет воэможность неограни-.5

45 ченного вращения в двух противоположных направлениях, значит, и герконы 3 срабатывают в двух противоположных последовательностях, соединяя при этом датчики 5 температуры с измерительной электрической цепью 6.

Теплозащитная бленда 7 ограничивает зону нагрева поворотного переключателя в плоскости оси 12 вращения и защищает поворотный переключатель от нагрева других его частей. Ротор 8 сбалансирован противовесом 10 относительно оси 12. что защищает ротор 8 от внешних возмущающих моментов и повышает точность работы поворотного переключателя.

Преимуществом предлагаемого поворотного переключателя по сравнению с известным является то, что оН поз— воляет измерять температуру различных тепловых объектов в широком диапазоне температур, определяемом рабочим диапазоном датчиков температуры, и одновременно определять угловое положение тепловых объектов относительно поворотного переключателя в широком диапазоне температур, определяемом характеристикой температурной зависимости остаточной намагниченности ферромагнитного материала пластин термочувствительного элемента и лежащего для различных сплавов в диапазоне

20-300 К.

Формул а и з о б р е т е н и я

Поворотный переключатель, содержащий статор, термочувствительный элемент, выполненный из термомагнитного материала в виде цилиндра, образованного пластинами с отверстиями, расположенными по образующей цилиндра, и закрепленный на наружной поверхности статора, при этом на внутренней поверхности термочувствитель-. ного элемента выполнены пазы, расположенные параллельно отверстиям, магнитоуправляемые контакты, расположенные в отверстиях термочувствительного элемента, ферромагнитные стержни, расположенные в пазах термочувствительного элемента, ротор, установленный на оси внутри статора, постоянный магнит ротора, выполненный в виде полукольца с пазом на внешней поверхности и закрепленный на роторе, управляющий постоянный магнит, установленный в пазу постоянного магнита ротора, при этом ось намагниченности управляющего постоянного магнита параллельна продольным осям магнитсуправляемых контактов, а плоскость намагниченности постоянного магнита ротора перпендикулярна оси намагниченности управляющего постоянного магнита, о т л и ч а ю щ н и с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, он снабжен датчиками температуры и внешней измерительной электрической цепью, пластины термочувствительного элемента выполнены в виде инверсионных постоян7 14326 ных магнитов с дополнительными пазами, расположенными на внешней поверхности термочувствительного элемента в одних .радиальных плоскостях с от5 верстиями, датчики температуры установлены в указанных дополнительных пазах термочувствительного элемента и соединены через магнитоуправляемые контакты с внешней измерительной 1О электрической цепью, пластины, образующие термочувствительный элемент, установлены между собой так, что

28 пластины с пазами, выполненными на внутренней поверхности термочувствительного элемента, чередуются с пластинами без этих пазов, при этом указанные пазы расположены между отверстиями, а ферромагнитные стержни выполнены в виде постоянных магнитов, расположенных в пазах так, что направление намагниченности этих постоянных магнитов совпадает с направлением намагниченности постоянного магнита ротора.

1432628

Составитель В.Коносов

Редактор В.Петраш Техред A.Êðàâ÷óê Корректор М.Пожо

Заказ 5452/47 Тираж 746 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4