Компоненты термостатических блоков и способ лазерной сварки для изготовления этих компонентов

Изобретение относится к способу соединения компонентов термостатических систем и тепловых реле для низковольтных выключателей термостатических блоков. Техническим результатом является упрощение способа изготовления и снижение затрат. Компоненты состоят, по меньшей мере, из одного биметаллического элемента, состоящего из тонкой пластинки с первой гранью и второй гранью, и, по меньшей мере, одного соединительного элемента, который имеет, по существу, плоскую концевую часть с третьей гранью и четвертой гранью. Способ включает в себя этапы, на которых: накладывают концевую часть первой грани биметаллического элемента на третью грань концевой части соединительного элемента и сцепляют их. Сканируют вторую грань биметаллического элемента вдоль предварительно определенной траектории при помощи лазерного средства. Подвергают концевую часть второй грани биметаллического элемента сварочному воздействию лазерным средством, чтобы создать сварной шов между биметаллическим элементом и соединительным элементом. 3 н. и 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Настоящее изобретение относится к компонентам для термостатических блоков (того типа, которые используются в термостатических системах с биметаллическим элементом для сред или технических систем или в реле тепловой защиты, предназначенных для низковольтных выключателей), в частности к биметаллическим элементам и их соединениям с другими компонентами термостатических блоков, а также к способу их изготовления. В частности, настоящее изобретение относится к способу соединения биметаллических элементов с другими компонентами термостатических блоков посредством процесса лазерной сварки.

В низковольтных выключателях, характерных для современного уровня техники, биметаллический элемент в общем случае может быть соединен с другими компонентами термостатических блоков, например, жгутами или концевыми соединительными элементами термостата или подвижными контактами выключателя посредством механического соединения или сварки с припоем (сварки-пайки).

Механическое соединение биметаллических элементов традиционно осуществляют с помощью заклепок, штырей, прижимных систем или аналогичных соединительных систем. Хотя этот способ обеспечивает получение эффективной соединительной системы, он имеет недостатки. В частности, электропроводность вблизи точек контакта не идеальна и может изменяться от детали к детали. Кроме того, операция механического соединения по-прежнему требует большего количества деталей (например, заклепок и штырей), чем настоятельно необходимо для обеспечения функциональных возможностей термостатического блока, что приводит к усложнению процесса сборки и в любом случае обуславливает увеличение заводской себестоимости.

В качестве альтернативы механическому соединению биметаллический элемент и другие компоненты термостатических блоков можно соединять посредством обычных процессов сварки с припоем. Эти способы не имеют вышеупомянутых недостатков, но обуславливают другие, связанные со значительным подводом тепла, необходимым при этой технологии. Как известно, подвод тепла является критическим аспектом в сварке биметаллических элементов, поскольку это обуславливает структурные изменения биметаллического элемента. Поэтому его рабочая характеристика снижается, вследствие чего увеличивается количество некондиционных деталей и - в любом случае - возрастает разброс поведения конструкции от детали к детали.

Из вышеизложенного очевидно, что на современном уровне развития техники ощущается потребность в наличии компонентов термостатических блоков, которые ведут себя одинаково и которые можно эффективно изготавливать. Также очевидно, что на современном уровне развития техники ощущается потребность в наличии эффективного способа соединения компонентов термостатических систем и тепловых реле для низковольтных выключателей и, в частности, соединения биметаллических элементов с другими компонентами соответствующих термостатических блоков.

Цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы разработать компоненты термостатических блоков, которые можно эффективно изготавливать и которые ведут себя одинаково.

В рамках этой цели задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы разработать способ соединения компонентов термостатических блоков, в частности, биметаллических элементов с другими компонентами термостатических систем и тепловых реле для низковольтных выключателей, не обуславливающий наличие металлических соединительных систем.

Другая задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы разработать способ соединения компонентов термостатических блоков, в частности, биметаллических элементов с другими компонентами термостатических систем и тепловых реле для низковольтных выключателей, не обуславливающий наличие управляемых систем подвода тепла.

Другая задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы разработать способ соединения компонентов термостатических блоков, в частности, биметаллических элементов с другими компонентами термостатических систем и тепловых реле для низковольтных выключателей, не предусматривающий конструктивные изменения в упомянутом биметаллическом элементе.

Другая задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы разработать способ соединения компонентов термостатических блоков, в частности, биметаллических элементов с другими компонентами термостатических систем и тепловых реле для низковольтных выключателей, гарантирующий воспроизводимость в массовом производстве.

Другая задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы разработать способ соединения компонентов термостатических блоков, в частности, биметаллических элементов с другими компонентами термостатических систем и тепловых реле для низковольтных выключателей, предусматривающий умеренные затраты и являющийся экономически конкурентоспособным.

Эта цель достигается, а упомянутые и другие задачи, которые станут более понятными из нижеследующего описания, решаются посредством способа соединения компонентов термостатических блоков, причем компоненты состоят, по меньшей мере, из одного биметаллического элемента, состоящего из тонкой пластинки с первой гранью и второй гранью, и, по меньшей мере, одного соединительного элемента, который имеет, по существу, плоскую концевую часть с третьей гранью и четвертой гранью, отличающегося тем, что он включает в себя этапы, на которых:

накладывают концевую часть первой грани биметаллического элемента на третью грань концевой части соединительного элемента и сцепляют их,

подвергают концевую часть второй грани биметаллического элемента сварочному воздействию лазерным средством, чтобы создать сварной шов между биметаллическим элементом и соединительным элементом.

Фактически, обнаружено, что, применяя лазерную сварочную систему и работая на одной грани биметаллического элемента в соответствии со способом согласно настоящему изобретению, можно создать между биметаллическим элементом и соединительным элементом сварной шов, которые не имеет недостатков, присущих известному уровню техники, поскольку отсутствуют средства механического соединения и не производится подвод тепла, что критично для биметаллического элемента.

Конкретные характеристики и преимущества способа согласно настоящему изобретению станут более очевидными по прочтении нижеследующего описания, приводимого со ссылками на прилагаемый чертеж, представляющий собой просто неограничительный пример, причем на этом единственном чертеже показан условный вид системы для сварки компонентов термостатических блоков, проводимой в соответствии с изобретением.

На прилагаемом чертеже биметаллический элемент 1 обозначен позицией 1. Элемент состоит из тонкой пластинки с первой гранью 10 и второй гранью 20. Позицией 2 обозначен соединительный элемент, предназначенный, например, для подсоединения термостатической системы или реле. Соединительный элемент 2 имеет плоскую концевую часть с третьей гранью 30 и четвертой гранью 40. Концевую часть первой грани 10 биметаллического элемента накладывают на третью грань 30 концевой части соединительного элемента и сцепляют с ней. Концевую часть второй грани 20 биметаллического элемента подвергают сварочному воздействию лазерным средством 50, чтобы создать сварной шов между биметаллическим элементом и соединительным элементом.

При осуществлении способа, соответствующего изобретению, сварочный шов, создаваемый лазерным средством, предпочтительно является не точечным сварным швом, а непрерывным сварным швом. Для создания такого шва лазерное средство 50 сканирует вторую грань 20 биметаллического элемента в соответствии с предварительно определенной траекторией. Для специалиста в данной области техники будет очевидно, что сканирование можно проводить за счет относительного движения, которое лазерное средство осуществляет относительно свариваемых компонентов во время операции сварки. Это относительное движение на практике можно обеспечить, поддерживая неподвижными свариваемые компоненты и перемещая лазерное средство, или поддерживая неподвижными лазерное средство и перемещая свариваемые компоненты, или перемещая и лазерное средство, и свариваемые компоненты.

Сканирование в соответствии с предварительно заданной траекторией предпочтительно следует некоторому криволинейному профилю, как показано на чертеже. Однако, в качестве альтернативы, можно проводить сканирование вдоль траектории смешанного характера и даже прерываемых разрывных линий (состоящих из криволинейных и прямолинейных участков). Упомянутые линии также можно повторять в нескольких областях свариваемой грани, например - по существу параллельно.

Скорость, мощность, угол падения, частоту, амплитуду и другие физические характеристики сканирования можно выбирать и модулировать в соответствии с характеристиками свариваемых элементов, например, такими как их химическая природа или их толщина.

Хотя можно использовать лазерные средства другого типа, весьма предпочтительно использовать твердотельный лазер, например лазер на кристалле Nd. И в этом случае такие характеристики использования лазера, как, например, частота, мощность и угол падения, можно выбирать и модулировать даже во время сварки в зависимости от характеристик свариваемых элементов и получаемых результатов.

На практике обнаружено, что способ, соответствующий изобретению, позволяет сваривать биметаллический элемент с различными компонентами биметаллических систем и тепловых реле для низковольтных выключателей. В частности, обнаружено, что обеспечивается возможность сварки биметаллического элемента с жесткими соединениями, а также с соединительными жгутами.

В этом последнем случае, концевую часть соединительных жгутов следует подвергать механической обработке на станке и придавать ей надлежащую форму, обеспечивающую возможность сцепления с одной гранью биметаллического элемента и приваривания к ней.

Способ, соответствующий изобретению, позволяет решить проблемы известного уровня техники и обладает многими преимуществами над ним.

В частности, становится необязательным использование механических соединительных элементов, вследствие чего уменьшается количество деталей, которые настоятельно необходимы для реализации функциональных возможностей выключателя. Кроме того, упрощаются операции сборки, вследствие чего уменьшаются технологическое время и заводская себестоимость.

Кроме того, использование лазерных средств позволяет избежать подвода тепла, что было бы критично для биметаллического элемента и могло бы привести к его повреждению. Вообще говоря, способ, соответствующий изобретению, обеспечивает повышенную эффективность и воспроизводимость от детали к детали по сравнению с эффективностью и воспроизводимостью, характерными для известного уровня техники, что уменьшает количество отказов и некондиционных деталей, а также повышает общую экономичность технологического процесса.

Следовательно, с помощью способа, соответствующего изобретению, можно получать компоненты термостатических систем и тепловых реле для низковольтных выключателей, имеющие улучшенные характеристики по сравнению с компонентами, характерными для известного уровня техники. Эти компоненты, как и устройства (например, выключатели), которые их содержат, составляют дополнительный аспект настоящего изобретения.

На практике обнаружено, что способ, соответствующий изобретению, и компоненты низковольтных выключателей, полученные этим способом, обеспечивают полное достижение поставленных целей и решение поставленных задач. Предлагаемый способ обеспечивает возможность внесения многочисленных модификаций и изменений, причем все они находятся в рамках изобретательского замысла.

Кроме того, возможна замена всех описанных деталей другими, технически эквивалентными элементами.

1. Способ соединения компонентов термостатических систем и тепловых реле для низковольтных выключателей, причем компоненты состоят, по меньшей мере, из одного биметаллического элемента, состоящего из тонкой пластинки с первой гранью и второй гранью, и, по меньшей мере, одного соединительного элемента, который имеет, по существу, плоскую концевую часть с третьей гранью и четвертой гранью, отличающийся тем, что он включает в себя этапы, на которых накладывают концевую часть первой грани биметаллического элемента на третью грань концевой части соединительного элемента и сцепляют их, сканируют вторую грань биметаллического элемента вдоль предварительно определенной траектории посредством лазерного средства, и подвергают концевую часть второй грани биметаллического элемента сварочному воздействию лазерным средством, чтобы создать сварной шов между биметаллическим элементом и соединительным элементом.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что предварительно определенная траектория следует криволинейному профилю.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что предварительно определенная траектория следует по одной или более смешанным, разомкнутым или замкнутым линиям, а также тем, что эти линии повторяются параллельно.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что лазерное средство представляет собой твердотельный лазер.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что, по меньшей мере, один соединительный элемент состоит из соединения защитного реле выключателя.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что, по меньшей мере, один соединительный элемент состоит из соединительного жгута.

7. Компоненты низковольтных выключателей, полученные способом по одному или более предыдущим пунктам.

8. Низковольтный выключатель, содержащий один или более компонентов по п.7.