Поворотный переключатель

СО 1 ОЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 9 111) ЫЙ НОМИТЕТ СССРБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ УДАРСТВ ДЕЛАМ И ЕНИЯ(53) 621,318,56(56) АвторскоеУ 993353, кл. НАвторское свУ 1241297, кл.Н 01 Н 36/00, 1 088,8)видетельство ССС01 Н 37/58, 1981идетельство СССР01 Н 37/58,84. ИСАНИЕ ИЗОБ ТОРСНОМУ СВИДЕТЕПЬСТ(57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использованов автоматических устройствах контроля и управления тепловыми процессами. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей.Постоянный магнит 9, закрепленный нароторе 8, взаимодействует с пласти 2 28 А 1(51) 4 Н О 1 Н 37/58, 36/О нами 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.где Замыкание контактов герконов 3 сигна- щ лизирует об угловом положении источника тепловой энергии, а изменение параметров датчиков температуры 5 - о его температуре. 4 ил.Изобретение относится к электротехнике, и именно к тепловым поворотным переключателям и может быть использовано в автоматических устройст 5 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 зле мента, изготовленных из интерметаллического соединения ТшСО.Поворотный переключатель состоит иэ статора 1, выполненного в виде по лого диска из немагнитного материала, например дюралюминия, с закрепленными на его наружной поверхности пластинами 2 термочувствительного элемен та, выполненными из Ферромагнитного материала, например интерметаллического соединения ТаСо, 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 50 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 постоянного магнита 9. Ферромагнитныестержни 4 размещены в пазах так, чтонаправление намагниченности стержней,прилегающих к постоянному магниту 9,совпадает с направлением его поля.Ротор 8 закреплен на оси 12, установленной в подшипниках 13,Поворотный переключатель работаетследующим образом.В исходном положении, когда температура равна Т - температуре компенсации магнитных моментов подрешетокферромагнитного материала пластин 2,величина их остаточной намагниченности равна нулю. Под действием магнитных сил взаимодействия между постоянным магнитом 9 и ферромагнитнымистержнями 4, расположенными так, чтонаправление намагниченности ферромагнитных стержней, прилегающих к постоянному магниту 9, совпадает с направлением поля этого магнита, постоянныймагнит 9 вместе с ротором 8 и управляющим постоянным магнитом 11 совершает угловое перемещение до совмещения концов постоянного магнита 9 сближайшими от них ферромагнитнымистержнями 4. При этом управляющийпостоянный магнит 11 также оказывается напротив ферромагнитного стержня 4 и все герконы 3 выключены.При нагреве поворотного переключателя источником тепловой энергии(источник тепловой энергии долженнаходиться от поворотного переключателя на расстоянии, значительнопревосходящем его диаметр) пластины 2термочувствительного элемента, расположенные на половине поворотногопереключателя, обращенной к источнику тепловой энергии, нагреваются еготепловыми лучами, при этом зона нагрева пластин 2 составляет 180 О .При нагреве пластин 2 до температурыТ величина их остаточной намагниченности увеличивается до Т (фиг.4)В результате этого на статоре 1 иэпластин 2 образуется ферромагнитныйучасток, равный зоне нагрева 180 иимеющий направление намагниченности,совпадающее с направлением поля постоянного магнита 9,Ротор 8 в результате магнитногосилового взаимодействия постоянногомагнита 9 с пластинами 2, в которыхпроизошло увеличение остаточной на магниченцости, сонершает угловое перемещение до совмещения постоянного магнита 9 с этим Ферромагнитным участком при этом управляющий постояц 15 ный магнит 11, ось намагниченности которого направлена вдоль контактов герконон 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 соединяют датчик 5 температуры, расположенный с герконом 3 н одной радиальной плоскости, с измерительной электрической цепью 6.При перемещении источника тепловой энергии относительно поворотного переключателя ца угол; равный угловому . размеру пластин 2 в плоскости вращения ротора, в зону нагрева попадает пластина 2, находившаяся н тени, которая, нагреваясь до температуры Т 1, уве.ичивает свою остаточную намагниченность до величины 1 . Однонременсно 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 поворотного 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 11.В случае понижения температуры поворотного переключателя (зона охлаждения равна 180 ) до тем. ературы Т,спроисходит увеличеци:. .-таточной намагниченности план.цц 2 термочувствительного элемента, находящихся в зоне 50 охлаждения, в противоположном направлении до величины, (Фиг. 4), при этом магнитное поле ферромагнитного участка, образованного охлажденными пластинами 2 термочувствительного 55 элемента и равного.180 , направленосвстречно магнитному полю постоянного магнита 9 и взаимодействие между нимц цосит отталкивающий характер. В остальном работа поворотного переключателя аналогична описанной для случаяего нагрева ло температуры Т ,Поворотный переключатель работослособец при наличии градиента температур его зон нагрева и охлаждениян любой части характеристики температурной зависимости остаточной намагниченности пластин 2 термочунствительного элемента, достаточного длясоздания дисбаланса магнитных сил,переводящих поворотный переключательцз нейтрального положения в рабочее.Таким образом осуществляется адресная коммутация электрических цепейи измерение температуры источникатепловой энергии при его угловом перемещении относительно поворотного переключателя в широком диапазоне температур, определяемом характеристикой температурной зависимости остаточной намагниченности пластин 2 термочувстнительного.элемента и рабочимдиапазоном датчиков температур.Поворотный переключатель возвращается н нейтральное положение окололюбого последующего рабочего положения при достижении пластинами 2 термочунствительного элемента температуры Т,При этом величина остаточной намагниченности пластин 2 термочунствительного элемента ранна нулю (фиг.4),а ферромагнитные стержни 4 остаютсяв намагниченном состоянии. Кроме того,для надежного возвращения устройствав 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 немагнитныйзазор между статором 1 и ротором 8ферромагнитные стержни 4 и постоянный магнит 9 обращены разноименнымиполюсами.Вследствие этого величина силового магнитного взаимодействия междуферромагнитными стержнями 4 и постоянным магнитом 9 ротора 8 становится большей величины силового магнитного взаимодействия между пластинами 2 термочувствительного элементаи постоянным магнитом 9 ротора 8.В результате дисбаланса магнитныхсилполучаемого за счет смещенияв рабочем положении постоянного магнита 9 относительно ферромагнитных стержней 4, находящихся вблизи его концов, постоянный магнит 9 вместе с5 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 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- З 0 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 междупостоянным магнитом 9 и пластинами 2, которые устанавливают ротор 8 в рабочее положение,Ротор 8 имеет воэможность неограни-.545 ченного вращения в двух противоположных направлениях, значит, и герконы 3 срабатывают в двух противоположных последовательностях, соединяя приэтом 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 поворотногопереключателя.Преимуществом предлагаемого поворотного переключателя по сравнению с известным является то, что он позволяет измерять температуру различных тепловых объектов в широком диапазоне температур, определяемом рабочим диапазоном датчиков температуры, и одновременно определять угловое положение тепловых объектов относительноповоротного 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. формула изобретенияПоворотный 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 магнитаротора перпендикулярна оси намагниченности управляющего постоянного магнита, о т л и ч а ю щ н й 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 постоян 7 14326 ных магнитов с дополнительными пазами, расположенными на внешней поверхности термочувствительного элемента в одних .радиальных плоскостях с от 5 верстиями, датчики температуры установлены в указанных дополнительных пазах термочувствительного элемента и соединены через магнитоуправляемые контакты с внешней измерительной 1 О электрической цепью, пластины, обра" зующие термочувствительный элемент, установлены между собой так, что 28пластины 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. 11432628 Составитель В.КоносовТехред А.Кравчук Корректор едактор В.Петраш ожо Подписное Закаэ 5452/47 рственного зобретений Ж, Рауш,ь оиэводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Тираж 746ВНИИПИ Госудапо делам и035, Москва,комитета СССРи открытий кая наб., д. 4/