Коммутирующее устройство

О П И С А Н И Е 1 ц 546956ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕтЕЛЬЛВУ Союз Советских Социалистических Респуолик(23) ПриоритетОпубликовано 15,02.77. Бюллетень6Дата опубликования описания 14.03.77 Государственны комите Совета министров СССРОММУТИРУЮ 1 ЦЕЕ УСТРОЙСТВО качест0 тельно Изобретение относится к коммутирующим устройствам, применяемым в автоматике, приборостроении, вычислительной и измерительной технике.Известны коммутирующие устройства, выполненные в виде корпуса с размещенными в нем контактными элементами 11, 21,Наиболее близким к изобретению по технической сущности является коммутирующее устройство, содержащее герметичный корпус с ре 1 змещыными В нем электродами и перемещаемый путем подогрева контактирующий металл в твердой фазе 131. Однако это устройство обладает значительной инерционностью и требует дополнительных источников тепла. Кроме того, известное устройство имеет относительно большие размеры и трудно поддается миниатюризации, а также не может работать непрерывно, так как после однократного срабатывания контактирующий металл необходимо испарить с поверхности электродов, что ограничивает область применения коммутирующего устройства,Для упрощения конструкции и расширения области применения предлагаемое коммутирующее устройство выполнено в виде диэлектрического капилляра, например стеклянного, заполненного металлом (сплавом), уменьшающим скачкообразно свой объем при плавлении, например висмутом или чугуном, причем температура размягчения стсп ярд превышает температуру плдвлен ого металла (сплава).Электроды выполнены пз контактирующего 5 металла (сплава) и размещены в противоположных концах капилляра, образуя с ним вакуумплотный спай, что позволяет повысить надежность срабатывания устройства.Для уменьше 11 ия тдг 1 зевд электродо 13 впут ре 11 н 1 й Л 1 дметр в середине капилляра выполнси меньшим, чем по краям, причем длп 11 д у ч 11 сткд к 1 пн.1 ля 1 з 11 - с у мс 1 ьшс 1 нь 1 и В 11 у трен 11 пм диаметром удовлетворяет неравенству 1) - , где 1 - длина участка капилляра с15 ЗКуменьшенным внутренним диаметром д, а коэффициент К характеризует степень уменьшения объема металла (сплава) при плавлении.Кроме того, коммутирующее устройство мо жет быть выполнено из отрезка литого микропровода в стеклянной изоляции.На чертеже показано описываемое коммутирующее устройство.Устройство содержит герметичный корпус 1 25 с размещенными в нем электродами 2 и перемещаемыи путем подогрева контактирующий металл 3 в твердой фазе.При работе коммутирующего устройства вве реле оно подключается последова в электрическу 1 о цепь прп помощи60 65 электродов 2, находящихся в электрическом контакте с контактирующим металлом (сплавом) 3, заполняющим герметичный корпус 1, причем между электродами и стенками капилляра имеет место вакуумплотный спай, Когда ток, протекающий через устройство, превысит некоторое критическое значение, контактирующий металл 3 внутри корпуса 1 расплавляется, уменьшая свой объем. Под действием сил поверхностного натяжения расплавляемый металл стягивается в разные стороны от точки наибольшего нагрева, размыкая таким образом электрическую цепь. Затем охлаждаясь, металл затвердевает с одновременным увеличением объема до первоначального значения, При этом электрический контакт восстанавливается и устройство снова готово к работе, Восстановленный контакт представляет собой не механическое соприкосновение двух столбиков затвердевшего металла, а единый спаянный цилиндрический блок. Это вызвано тем, что восстановление контакта начинается в жидкой фазе до встречи фронтов кристаллизации расширяющихся в корпусе столбиков металла, а завершается образованием твердого спая того же сечения, что и до размыкания контакта. Ввиду того, что внутренний диаметр корпуса мал, силы поверхностного натяжения во много раз больше гравитационных сил и, следовательно, пространственное располояение в поле сил тяжести так же, как и невесомость не влияют на работу коммутирующего устройства.Для нормальной работы коммутирующего устройства необходимо, чтобы герметичный корпус не был подвержен локальным деформациям вплоть до температуры плавления контактирующего металла.Для улучшения контакта между контактирующим металлом, уменьшающим скачкообразно свой объем при плавлении, и электродами последние выполнены из контактирующего металла, образуя вакуумплотный спай с корпусом. Таким образом, эти электроды являются продолжением рабочей части столбика металла, находящегося внутри корпуса. При необходимости корпус покрывает и электроды.Чтобы предотвратить возможность плавления электродов, например, выполненных из контактирующего металла, а также для того, чтобы расплавление металла и его контактирование происходило всегда в середине корпуса, внутренний диаметр корпуса в этом месте должен быть меньше, чем по краям.Расчет показывает, что для разрыва цепи внутри корпуса при полном его заполнении указанным металлом в твердой фазе необходимо расплавление участка длинойг з --- ,1ЗК где д - внутренний диаметр корпуса,К - коэффициент, показывающий долюуменьшения объема (или увеличения плотности) металла при плавлении,Э 10 15 20 э, 30 35 40 45 50 йй Например, у висмута К=3,3% и, следовательно, для нарушения контакта необходимо расплавление участка столбика металла длиной 110 с, Поэтому предлагаемый участок корпуса с уменьшенным внутренним диаметром выполнять длиной, определяемой неравенством (1).Для миниатюризации предложенное коммутирующее устройство выполнено из отрезка литого микропровода в стеклянной изоляции, температура размягчения которого ниже температуры плавления металла. Токоподводами и электродами в этом случае служит сама жила микропровода.Применение литого микропровода значительно упрощает технологию изготовления коммутирующего устройства, которое в этом случае также может быть выполнено с утоньшениями внутреннего диаметра корпуса.Изменяя толщину стеклянной изоляции микропровода, можно в некоторой степени регулировать величину теплоотдачи, а значит, и режим работы коммутирующего устройства, выполненного из отрезка микропровода. Кроме того, вакуумплотный спай электродов с корпусом обеспечивается автоматически в процессе литья микропровода.Формула изобретения1. Коммутирующее устройство, содержащее герметичный корпус с размещенными в нем электродами и перемещаемый путем подогрева контактирующий металл в твердой фазе, отличающееся тем, что, с целью упрощения конструкции и расширения области применения, оно выполнено в виде диэлектрического капилляра, например стеклянного, заполненного металлом, (сплавом), уменьшающим скачкообразно своей объем при плавлении, например висмутом или чугуном, причем температура размягчения стенок капилляра превышает температуру плавления указанного металла (сплава).2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности срабатывания, его электроды выполнены из контактирующего металла (сплава) и размещены в противоположных концах капилляра, обра. зуя с ним вакуумплотный спай.3. Устройство по пп. 1 и 2, о тл и ч а ю щи йс я тем, что, с целью уменьшения нагрева электродов, внутренний диаметр в середине капилляра выполнен меньшим, чем по краям, причем длина участка капилляра с уменьшенным внутренним диаметром удовлетворяет не- равенству)ЗКгде 1 - длина участка капилляра с уменьшенным внутренним диаметром д, а коэффициент К характеризует степень уменьшения объема металла (сплава) при плавлении.4, Устройство по пп. 1 - 3, о тл и ч а ю щее тем, что оно выполнено из отрезка литого микропровода в стеклянной изоляции,546956 Составитель С. ГорбачеваТекред Е. Хмелева Корректор Т, Добровольская Редактор А. Пейсоченко Заказ 338/4 Изд.219 Тирагк 1019 Подписное ЦПИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж.35, Раушская наб., д. 4/5Типография, пр. Сапунова, 2 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:1. Авторское свидетельство СССР74002, кл. Н 01 Н 37/68, 1947. 6 2. Авторское свидетельство СССР74245,кл. Н 01 Н 37/68, 1947. 3. Авторское свидетельство СССР229640. кл. Н 01 Н 37/68 (прототип).