Тепловое реле

,ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Сфвз СоветскикСоциалистическихРеспублик оц 964773(22) Заявлено 02.03. 81 (21) 3251864/24-07с присоединением заявки Мо(23) ПриоритетОпубликовано 071082; Бюллетень М 37 Р 1 М К з Н 01 Н 37/58 Государственны й комитет СССР ио делам изобретений и открытийДата опубликования описания 07.10. 82(71) Заявитель Донецкий физико-технический институт АН Украинской ССР(54) ТЕПЛОВОЕ РЕЛЕ Изобретение относится к электротехнике, а именно к элементам систем автоматического контроля и регулирования, и предназначено для ис.пользования в различных измерительных устройствах.Известны термореле, в которых в качестве чувствительного элемента. использованы биметаллические пластины 1).Недостатками указанных устройств являются малая скорость замыкания контактов, что не позволяет использовать .их в быстродействующих схемах, "дребезги контактов при замыканин и ,размыкании и усталость термобиметалла при большом числе срабатываний, что снижает надежность реле при длительной эксплуатации. Наиболее близким к изобретению . по технической сущности является тепловое реле, содержащее корпус йз диэлектрического материала, подвижный и неподвижный контакты, постоянный магнит и чувствительный элемент, выполненный из термомагнитного материала 2.Недостатком известного устройства является невозможность его использования в широком диапазоне температур,что снижает его функциональные воэможности,Целью изобретения является расширение функциональных. возможностейустройства,Поставленная цель достигаетсятем, что в качестве термомагнитногоматериала чувствительного элементаиспользованмагнитный материал с изменяющимся от температуры направлением магнитного момента, а корпусвыполнен из диамагнитного материала. Принцип работы данного тепловогореле основан на использовании эффекта вращения вектора намагниченностинекоторых магиетиков относительноих кристаллографических осей приизменении .температуры. Этот эффект 20 известен в физике твердого тела какявление спиновой переориентации.Выявлен. обширный класс магнитныхвеществ (редкоземельные ортоферритыи ортохромиты, интерметаллическиесоединения элементов переходныхгрупп и др.), в которых спиновая переориентация происходит при различных температурах (от 6 до 550 К) .Во всех этих кристаллах при изменении температуры вектор результирующей намагниченности плавно овораТ,К Т,К Соединение 63 51 НОЕеозЕтРе 03 .твгеО,УЪРеозИйГео 3ЯщЕеОЗЪ 99 90 92 86 7,8 6,5 167 125 490 470 38 10 588 536 Со 280 ИЙСо 5 ТЬСо ТЬСа 250 450 365 18 63 Ее,.теМпЯЬ 550 п 5 Ь 240 При прохождении температуры спиновой переориентации на кристалл 6 э объемом 1 мм 3 в поле величиной 100 3 чивается от одной кристаллографической оси к другой, перпендикулярнойпервой, т,е. на 90 ф . Если такойкристалл поместить в магнитное поле,при прохождении температуры спиновой переориентации он будет плавно 5поворачиваться вокруг оси, перпендикулярной направлению магнитного поля. При полном прохождении диапазона спиновой переориентации он повернется на 90 о относительно первоначального положения.На фиг. 1 изображено предлагае-мое тепловое реле на фиг, 2 - тоже, горизонтальный разрез.Тепловое реле содержит корпус в 151виде полого диска 1 из электропроводного материала с хорошей теплопроводностью. Внутри полости диска 1 расположен постоянный магнит 2. В центре диска на шаровых опорах 3 закреплен чувствительный элемент 4, выполненный в виде магнитного кристаллас изменяющимся от температуры направлением магнитного момента, те, обладающего эффектом спиновой переориентации.При малых размерах кристалла шаровые опоры могут быть заменены игольчатыми, На кристалле расположен обжимной металлический контакт 5 с щетками 6 на концах, обеспечивающимиупругость контакта. Внутри диска помещено также диэлектрическое заполнение 7. с прикрепленными к нему электрическими контактами 8-10. На подвижном контакте 8 выполнены ограничители З 511 угла поворота. В корпусе закреплены также контактные выводы 12"14.На фланце имеются. крепежные отверстия 15,При работе реле в безводной среде 40(например, в атмосфере гелия, азота)внутренний объем для улучшения теплообмена может быть соединен свнешней средой рядом отверстий в корпусе. Если предусматривается работа 45во влагосодержащей среде, во избежание обмерзания шаровых опор внутрен- .ний объем нужно выполнить герметичным, предварительно наполнив его дляулучшения теплопередачи газообразнымгелием.Тепловое реле работает следующимобразом.При температуре окружающей среды,отличной от температуры спиновойпереориентации, магнитный кристалл4 находится в положении, когда кристаллографическая ось его, совпадающая с направлением магнитного момента, направлена вдоль поля постоянного магнита 2 (например, положение,когда замкнуты контакты 8 и 9),При достижении температуры переходамагнитный кристалл 4 начинает поворачиваться, подвижной, контакт сходитс контакта 9 и цепь разрывается. При дальнейшем изменении температуры подвижной контакт 8 постепенно достигает контакта 10 и замыкает цепь контактов 8 и 10. При обратном изменении температуры процесс происходит в обратном порядке.Если между контактами 9 и 10 расположить несколько дополнительных контактов, .за время хода подвижного контакта 8 можно переключить несколько цепей. Если вместо дискретных контактов укрепить элемент с заданным законом изменения сопротивления (или какого-либо другого параметра), открывается возможность использовать реле в системах автоматического регулирования.Выбором соответствующего магнетика можно перекрыть широкий температурный диапазон (от 6 до 550 К),В таблице приведены химические форМулы некоторых магнетиков, которые можно использовать"в данной конструкции, и температуры, начала (Т) и,конца (Т 1) спиновой переориентации. Величина 4 Т = Т 2- Т составляет температурный диапазон переориентации..действут вращающий момент от 80 до 6 10 эрг в зависимости от выбора соединения.Таким образом по сравнению с известными конструкциями расширяется рабочий диапазон термореле в область низких температур. Реле работает в любом положении, а также при наличии вибрации. Возможно практически неограничениое число срабатываний, Исключаются возвратные механизмы.Кроме того, имеется возможностьаналогов 6 го преобразования температуры в электрический сигнал.Предлагаемое реле не потребляет энергии внешних источников и обладает более высокой чувствительностью, так как удельная теплоемкость применяемых в нем материалов С= 21 ц кал/г К, что в несколько раз меньше удельных теплоемкостей, например, биметаллических, конструкций Се = 0,113 кал/г К, См;== 0,109 кал/г К, СРЬ= 0,03 кал/г К,формула изобретенияТепловое реле, содержащее кор.пус, подвижный и неподвижные контак"5 ты, постоянный магнит и чувствительный элемент, выполненный из термомагнитного материала, о т л и ч а ю -щ е е с я.тем, что, с целью расшире-ния его Функциональных возможностей,10 в качестве термомагнитного материала чувствительного элемента использован магнитный материал с изменяющимся .от температуры направлениеммагнитного момента, а корпус выпол 15 нен из диамагнитного материала.Источники, информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР9562878, кл, Н 01 Н 37/60, 1975.2. Авторское свидетельство СССР9626451, кл. Н 01 Н 37/58, 1976 . филиал ППП "Патент",