Термовыключатель

 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к термовыключателям без самовозврата, предназначенным для защиты электротеплового оборудования от перегрева при аварийных режимах работы. Термовыключатель содержит элемент дистанционной кинематической связи между плавким элементом и переключателем электроконтактов, который выполнен в виде упругого проволочного стержня и размещен в трубке с возможностью поступательного перемещения. Один конец стержня опирается внутри трубки на плавкий элемент, а другой согнут под острым углом, выполняя функции возвратной пружины для стержня и фиксатора для кнопки, посредством которой замыкаются электроконтакты переключателя. Такое конструктивное решение позволяет выполнить термовыключатель простым с минимальным количеством деталей, каждая из которых выполняет несколько технических функций. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к термовыключателям без самовозврата по ГОСТ 27570.0, предназначенным для защиты электротеплового оборудования от перегрева при аварийном режиме, в частности для погружных электрокипятильников.

Известен тепловой плавкий переключатель [1], содержащий неподвижный и подвижные контакты, поворотную ось, храповик, плавкое вещество и цилиндрические пружины кручения, который способен многократно срабатывать и вручную возвращаться в исходное положение. Известен также температурный предохранитель [2] , содержащий поворотные контакты, поворотную ось, храповик, втулку, связанную с поворотной осью брикетом из плавкого вещества, спиральную пружину кручения и цилиндрическую пружину поджатия. Известно также более простое по конструкции тепловое реле [3], содержащее корпус, плавкое вещество между корпусом и одним из двух соосных дисков храпового механизма, поворотную ось с пружиной кручения и переключатель контактов поворотного типа. Недостатком устройств [1-3] является их сложность, размещение плавкого вещества внутри корпуса и отсутствие герметизации плавкого вещества. При нагревании плавкого вещества нагреваются все элементы конструкции, в том числе электрические переключатели. Такие устройства, не имеющие дистанционной кинематической связи с термочувствительным элементом, приходится устанавливать непосредственно в зоне контролируемой температуры и проводить в эту зону электрические провода, что весьма затруднительно при контроле высоких температур и жидких сред, например в электроводонагревателях, электросамоварах и чайниках. Известен тепловой выключатель [4], содержащий термочувствительный плавкий элемент, переключатель, поворотную ось, термочувствительный плавкий элемент и элемент дистанционной кинематической связи с упругим торсионным стержнем. Данное тепловое реле позволяет дистанционно контролировать температуру, т.е. это устройство лишено недостатков, присущих аналогам [1-3] . Однако в связи с тем, что от величины необходимой дистанционности зависят длина и жесткость торсиона, а следовательно, и усилие замыкания электрических контактов, приходится для каждой длины подбирать торсионы с различным диаметром проволоки и различные по диаметру трубки термочувствительной части. Кроме того, недостаточна эксплуатационная надежность, т.к. угол поворота оси, при включении на рабочий режим не ограничен упорами, а контролируется визуально. При этом возможно повторное включение уже включенного устройства, что может привести к механической поломке.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является выбранное прототипом тепловое реле [5], содержащее кнопку с возвратной пружиной, переключатель электрических контактов, жесткий стержень, размещенный в трубке и защемленный на одном конце плавким веществом, а на другом конце содержащий храповой механизм, связанный с кнопкой. Данная конструкция позволяет дистанционно контролировать температуру, лишена возможности повторного включения и имеет более высокие эргономические показатели.

Недостатками этого устройства являются наличие большого количества конструктивных элементов, большие габаритные размеры и высокие производственные затраты. Для таких простых и массовых изделий, как, например, погружные электрокипятильники, необходимо решить задачу создания наиболее простого и дешевого термовыключателя с минимально возможными габаритными размерами.

Сущность изобретения заключается в том, что в термовыключателе, содержащем закрепленный в корпусе неподвижный контакт на упругой пластине, размещенный в капиллярной трубке плавкий элемент и элемент дистанционной кинематической связи в виде упругого стержня, опирающегося одним концом в трубке на плавкий элемент, механизм включения в виде пустотелой кнопки с возвратной пружиной и направляющими гранями, одна из которых выполнена с поперечным рифлением в виде выступа или канавки на продольной плоскости, согласно изобретению упругий проволочный стержень размещен в трубке с возможностью возвратно-поступательного перемещения, при этом другой конец стержня, выходящий из трубки, соединен с возвратной пружиной стержня и образует с упругой пластиной подвижного контакта зазор, в котором имеет возможность перемещения и фиксации по поперечным рифлям кнопка. Возвратная пружина стержня может быть выполнена в виде отгиба продолжения этого стержня. Такое конструктивное решение позволяет выполнить термовыключатель простым и с минимальными габаритами, т.к. в нем минимальное количество простых деталей, каждая из которых выполняет несколько технических функций. Сопоставимый анализ с прототипом показывает, что в заявляемом объекте отсутствует храповой механизм, преобразующий поступательное движение кнопки во вращательное движение стержня благодаря тому, что воздействие кнопки на стержень производится непосредственно, без промежуточных преобразований, а стержень совершает не вращательное, а возвратно-поступательное перемещение, что упрощает конструкцию. Это позволяет сделать вывод, что заявляемое техническое решение соответствует критерию "новизна". Анализ известных технических решений (аналогов) в области электротехники и приборостроения позволяет сделать вывод об отсутствии в них признаков, сходных с отличительными признаками заявляемого устройства, которые явно не следуют из известного уровня техники и могут признаться соответствующими критерию "изобретательский уровень".

На фиг. 1 изображен в разрезе термовыключатель в положении, когда контакты разомкнуты. На фиг. 2 изображен термовыключатель в положении, когда включен рабочий режим и контакты замкнуты.

Термовыключатель состоит из корпуса 1, на котором закреплен неподвижный контакт 2 и упругая пластина 3 с подвижным контактом 4. В нижней части корпуса закреплена капиллярная трубка 5 с размещенным внутри нее стержнем 6, выполненным, например, из упругой пружинной проволоки, верхний, выходящий из трубки конец которой имеет перегиб под острым углом и опирается концом 7 на стенку корпуса. При этом вершина перегиба выполняет функцию защелки, а отогнутый конец 7 выполняет функцию возвратной пружины для стержня 6 при его возвратно-поступательном перемещении. Нижний конец стержня 6 опирается на плавкий элемент 8, размещенный в трубке 5, конец которой заглушен. В корпусе размещена пустотелая кнопка 9 с возвратной пружиной 10. Кнопка 9 имеет три направляющих грани, одна из которых размещена в зазоре между контактной упругой пластиной 3 и вершиной изогнутого конца стержня 6 и содержит на своих плоскостях поперечное рифление в виде выступа или канавки 11.

Работает термовыключатель следующим образом. В исходном состоянии (фиг. 1) кнопка 9 находится в левом крайнем положении, контакты 2 и 4 разомкнуты, а стержень 6 заблокирован от возможного поступательного перемещения плавким элементом 8 и гранью кнопки 9. Для приведения в рабочее положение перемещают кнопку 9 внутрь корпуса 1, преодолевая усилие возвратной пружины 10 и прогибая контактную пластину 3. Выступы 11 входят в зазор между упругой контактной пластиной 3 и вершиной изгиба конца стержня 6, при этом контакты 2 и 4 замыкаются, а кнопка за счет усилия упругой деформации пластины 3 фиксируется в положении, как показано на фиг. 2. При повышении температуры до точки плавления вещества 8 нижний конец стержня 6 получает возможность перемещения вниз (проваливается) под действием усилия пластины 3, а выступы 11 выходят из зазора между пластиной 3 вершиной перегиба стержня 6. Под действием возвратной пружины 10 кнопка перемещается в исходное положение (фиг. 1). Контактная пластина 3 за счет собственной упругости размыкает контакты 2 и 4. Стержень 6 под действием упругости отогнутого конца 7 также возвращается в исходное положение. После охлаждения и затвердевания плавкого вещества 8 можно повторно включать рабочий режим.

Источники информации 1. Патент Великобритании N 2005477, кл. H 01 H 37/76, 1979 г.

2. Заявка Японии N 59-39848, кл. H 01 H 37/76, 1984 г.

3. А.с. N 1624553, кл. H 01 H 37/76, 1991 г.

4. Патент РФ N 2017250, кл. H 01 H 37/76, 1994 г.

5. Патент РФ N 2017251, кл. H 01 H 37/76, 1994 г. (прототип).

Формула изобретения

1. Термовыключатель, содержащий закрепленный в корпусе неподвижный электроконтакт и подвижный контакт на упругой пластине, размещенные в капиллярной трубке плавкий элемент и элемент дистанционной кинематической связи в виде упругого стержня, опирающегося своим одним концом в трубке на плавкий элемент, механизм включения в виде пустотелой кнопки с возвратной пружиной и направляющими гранями, одна из которых выполнена с поперечным рифлением в виде выступа или канавки на продольной плоскости, отличающийся тем, что упругий проволочный стержень размещен в трубке с возможностью возвратно-поступательного перемещения, при этом другой конец, выходящий из трубки, соединен с возвратной пружиной стержня и образует с упругой пластиной подвижного контакта зазор, в котором имеет возможность перемещения и фиксации за счет поперечного рифления кнопка.

2. Термовыключатель по п. 1, отличающийся тем, что возвратная пружина стержня выполнена в виде отгиба продолжения этого стержня.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2