Термочутливий елемент

Реферат: UA 93632 U UA 93632 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до приладів контролю температури, зокрема до систем регулювання температурних режимів і може бути використана в елементах устаткування як давачі, запобіжники, термостати, регулятори прямої й не прямої дії тощо. Відомий термочутливий елемент, що містить дві металеві пластини з різними коефіцієнтами лінійного температурного розширення [Браславський Д.А. Приборы и датчики летательних аппаратов. - М.: Машиностроение, 1970. - 392 с.]. Конструктивне виконання даного термочутливого елемента передбачає нерухоме з'єднання двох металевих пластини в один пакет. Однак, цей термочутливий елемент має недостатню надійність, оскільки значні напруження, що виникають внаслідок робочих деформацій призводять до порушення міцності зчеплення між пластинами, до часткового або повного розриву між ними, тобто деструкції основного конструктивного елемента, що пов'язане з низкою чинників, у тому числі і з встановленням поля залишкових напружень. Найбільш близьким до запропонованого є термочутливий елемент, що містить пластину, виконану із твердотільного матеріалу з малим значенням коефіцієнта лінійного температурного розширення [Біметалічний термометр. Патент України на корисну модель № 81784 МПК G01K 5/00]. Конструктивне виконання даного термочутливого елемента передбачає дві металеві пластини з різними коефіцієнтами лінійного температурного розширення, пластина з більшим коефіцієнтом лінійного температурного розширення виконана із окремих сегментів, а пластина з меншим коефіцієнтом лінійного температурного розширення на одній із сторін містить бурти, причому сегменти з більшим коефіцієнтом лінійного температурного розширення встановлені між буртами пластини з меншим коефіцієнтом лінійного температурного розширення. Даний термочутливий елемент в порівнянні з аналогом дозволяє підвищити точність показів за рахунок зрівноваження інерційностей пластин, усунути напруження в пластині з більшим коефіцієнтом лінійного температурного розширення за рахунок її виконання із окремих сегментів, а також спростити спосіб кріплення пластин наявністю буртів на одній із сторін пластини з меншим коефіцієнтом лінійного температурного розширення. Однак відомий термочутливий елемент має недоліки до яких слід віднести його значну матеріалоємність та недостатню інформативність. Він передбачає використання двох твердотільних металічних пластин з різними значеннями коефіцієнтів лінійного температурного розширення, і чим більша різниця цих коефіцієнтів тим краща його інформативність. Однак, метали в твердому стані мають значення коефіцієнтів лінійного температурного розширення одного порядку, тобто їх значення різні, але ця різниця незначна. Крім цього, неможливе використання металевого термочутливого елемента в вимірювальних системах, що потребують використання елементів, виконаних лише із неметалевих магнітопрозорих матеріалів. В основу корисної моделі поставлено задачу створення такого термочутливого елемента, в якому конструктивне виконання пластин дозволить підвищити його інформативність та функціональні можливості. Поставлена задача вирішується тим, що у термочутливому елементі, що містить пластину, виконану із твердотільного матеріалу з малим значенням коефіцієнта лінійного температурного розширення, згідно з корисною моделлю, на одній із сторін пластини виконані ізольовані між собою порожнини, які заповнені матеріалами, що мають високі значення коефіцієнта лінійного температурного розширення. Поставлена задача вирішується також тим, що у термочутливому елементі матеріалами, які мають високі значення коефіцієнта лінійного температурного розширення можуть бути в твердому, рідкому або газоподібному агрегатному стані. Таке конструктивне виконання термочутливого елемента дозволяє підвищити інформативність його показань за рахунок використання матеріалів з більш великою різницею значень коефіцієнтів лінійного температурного розширення. Крім цього, термочутливий елемент може бути виконаний із неметалевих, магнітопрозорих матеріалів, що дозволить розширити його функціональні можливості. Тобто він може використовуватись у вимірювальних системах, що потребують використання елементів, виконаних лише із неметалевих магнітопрозорих матеріалів. На Фіг. 1 зображений термочутливий елемент в поздовжньому перерізі з круглими поперечними порожнинами на Фіг. 2 - вигляд зверху на термочутливого елемента, на Фіг. 3 зображений термочутливий елемент в поздовжньому перерізі з прямокутними поперечними порожнинами, на Фіг. 4 зображений термочутливий елемент в поздовжньому перерізі з еліптичними поперечними порожнинами, на Фіг. 5 зображений термочутливий елемент в робочому стані. 1 UA 93632 U 5 10 15 20 Термочутливий елемент містить пластину 1 виконану із твердотільного матеріалу з малим значенням коефіцієнта лінійного температурного розширення, на одній із сторін пластини виконані ізольовані між собою порожнини 2 будь-якої геометричної форми, наприклад круглої (Фіг. 1); прямокутної (Фіг. 3); еліптичної (Фіг. 4). Порожнини заповнені матеріалами, що мають високі значення коефіцієнта лінійного температурного розширення, які можуть знаходитись в твердому, рідкому або газоподібному агрегатному стані. Термочутливий елемент працює наступним чином. При підвищенні температури у вимірюваному середовищі відбувається нагрівання пластини 1, виконаної із твердотільного матеріалу з малим значенням коефіцієнта лінійного температурного розширення і матеріалів, що заповнюють порожнини 2 і мають високі значення коефіцієнта лінійного температурного розширення. Оскільки значення коефіцієнтів лінійного температурного розширення матеріалу пластини 1 та матеріалів, які заповнюють порожнини 2 різні, то нагрівання приводить до повороту (прогину) термочутливого елемента у бік, протилежний до боку розміщених порожнин (Фіг. 5). При заповненні порожнин 2 різними матеріалами (матеріалами з різним значенням коефіцієнта лінійного температурного розширення) по довжині пластини 1 можна досягти керованого (наперед заданого) прогину термочутливого елемента. Запропонований термочутливий елемент зберігатиме високу точність вимірювань, надійність та роботоздатність при довготривалому циклічному тепловому навантаженні за рахунок власного конструктивного виконання, що дозволяє усунути підвищену напруженість пластини, яка може бути виконана як із металу так і з іншого твердотільного матеріалу, який має достатньо хороші деформівні властивості і не втрачає їх при нагріванні. Серед таких матеріалів є достатня кількість різних полімерів та їх композитів, головним чином синтетичних, що мають високу механічну міцність, легкість, термічну та хімічну стійкість [http://refs.co.ua/51075Nemetallicheskie_materialy.html]. 25 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 1. Термочутливий елемент, що містить пластину, виконану із твердотільного матеріалу з малим значенням коефіцієнта лінійного температурного розширення, який відрізняється тим, що на одній із сторін пластини виконані ізольовані між собою порожнини, які заповнені матеріалами, що мають високі значення коефіцієнта лінійного температурного розширення. 2. Термочутливий елемент за п. 1, який відрізняється тим, що матеріалами, які мають високі значення коефіцієнта лінійного температурного розширення можуть бути в твердому, рідкому або газоподібному агрегатному стані. 2 UA 93632 U Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3