термоэлектрический переключатель

Формула изобретения

Термоэлектрический переключатель, содержащий металлическое основание, корпус из изоляционного материала, в котором размещены размыкающая контактная пара, состоящая из неподвижного контакта и подвижного контакта, установленного на консольно закрепленной плоской контактной пружине, и толкатель, и биметаллический термочувствительный элемент, установленный симметрично относительно толкателя с возможностью воздействия через него на контактную пружину, отличающийся тем, что толкатель установлен под свободным концом контактной пружины, размыкающая контактная пара размещена между толкателем и местом закрепления контактной пружины, биметаллический термочувствительный элемент выполнен в виде пластины и установлен в основании, часть которого выступает за пределы корпуса и изогнута под углом к части, прилегающей к корпусу, при этом переключатель снабжен регулировочным механизмом в виде регулировочного винта, установленного в изогнутой части основания под углом к продольной оси биметаллической термочувствительной пластины и с возможностью воздействия на пластинчатую пружину, один конец которой жестко закреплен на изогнутой части основания, а в другой - установлен конец биметаллической термочувствительной пластины.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электротехнике, в частности к термоэлектрическим переключателям, и может быть использовано в бытовых электроприборах, например бытовых электроплитах.

Известен термочувствительный электрический выключатель, содержащий основание, биметаллический термочувствительный пластинчатый элемент, подвижные и неподвижные контакты, пластинчатую пружину, установленную между основанием и упругой опорой в виде ползуна, и регулировочный винт, установленный вдоль продольной оси биметаллического термочувствительного пластинчатого элемента (Авторское свидетельство СССР N 1148056, кл. H 01 H 37/52, 37/54, 1985 г.).

В известном термочувствительном электрическом выключателе нагрев биметаллического термочувствительного пластинчатого элемента осуществляется непосредственно электрическим током, проходящим через него. Это отрицательно сказывается на точности срабатывания термоэлектровыключателя при использовании его в качестве температурного выключателя, так как нагрев биметаллического элемента от измеряемой температуры проходит через воздух или изолятор.

Известен также термоэлектрический переключатель, содержащий металлическое основание, корпус из изоляционного материала, в котором размещена размыкающая пара, состоящая из неподвижного контакта и подвижного контакта, установленного на консольно закрепленной плоской контактной пружине, и биметаллический термочувствительный диск. Биметаллический термочувствительный диск установлен в корпусе симметрично относительно толкателя и с возможностью воздействия через него на контактную пружину (Российская Федерация, патент N 2080681, кл. Н 01 Н 37/54, 1997 г.). Принимаем его за прототип.

К недостаткам известной конструкции можно отнести сложность изготовления биметаллического термочувствительного диска, недостаточную надежность и точность срабатывания при нагреве. Размещение подвижного контакта на свободном конце контактной пружины не обеспечивает достаточное усилие прижима контактов, что может привести к искрению при повышении передаваемой мощности электроприборов, т.е. снижает надежность известного термоэлектрического переключателя. Размещение толкателя между контактом и местом закрепления контактной пружины снижает долговечность контактной пружины, вследствие чего в известный термоэлектрический переключатель введено средство ограничения перемещения контактной пружины в виде хвостовика с концом, изогнутым в сторону контактной пружины. Это в свою очередь требует повышения усилия воздействия толкателя на контактную пружину, что также снижает долговечность и надежность контактной пружины. Недостаточная точность срабатывания возникает вследствие того, что термочувствительный диск имеет недостаточный контакт с металлическим основанием и поэтому температура нагреваемой поверхности будет отличаться от температуры термочувствительного диска. Кроме того, на точность срабатывания влияет погрешность изготовления термочувствительных дисков.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является создание конструкции термочувствительного переключателя, обеспечивающей надежность работы, точность срабатывания при заданной температуре, имеющей небольшие габариты и простую технологию изготовления.

Для решения этой задачи используется термоэлектрический переключатель, содержащий металлическое основание, корпус из изоляционного материала, в котором размещена размыкающая контактная пара, состоящая из неподвижного и подвижного контакта, установленного на консольно закрепленной плоской контактной пружине, и биметаллический термочувствительный элемент, установленный симметрично относительно толкателя с возможностью воздействия через него на контактную пружину. Новым является то, что толкатель установлен под свободным концом контактной пружины, а размыкающая контактная пара размещена между толкателем и местом закрепления контактной пружины. Биметаллический термочувствительный элемент выполнен в виде пластины и установлен в основании, которое имеет часть, выступающую за пределы корпуса и изогнутую под углом к части, прилегающей к корпусу. Термоэлектрический переключатель снабжен также регулировочным механизмом в виде регулировочного винта, установленного в изогнутой части основания под углом к продольной оси биметаллической термочувствительной пластины с возможностью воздействия на пластинчатую пружину. Один конец пластинчатой пружины жестко закреплен на изогнутой части основания, а в другой ее конец установлен конец биметаллической термочувствительной пластины.

Размещение размыкающей контактной пары между местом закрепления контактной пружины и толкателем позволяет увеличить усилие прижима контактов при тех же геометрических параметрах контактной пружины, что повышает надежность работы термоэлектрического переключателя. Кроме того, подобное размещение размыкающей контактной пары позволяет снизить усилия изгиба в месте крепления контактной пружины, что повышает долговечность и надежность контактной пружины.

Использование регулировочного механизма с пластинчатой пружиной, один конец которой жестко закреплен на изогнутой части металлического основания, а в другой установлен конец биметаллической пластины, установленной в основании, обеспечивает необходимое усилие сжатия биметаллической термочувствительной пластины и одновременно прижим ее средней части к основанию, что повышает точность срабатывания.

Установка регулировочного винта под углом к продольной оси биметаллической термочувствительной пластины обеспечивает более высокую точность регулировки, так как на один оборот винта величина натяга пружины будет меньше в отличие от того, если бы винт располагался вдоль оси биметаллической термочувствительной пластины.

Форма металлического основания позволяет обеспечить малогабаритность конструкции и возможность ее встройки в бытовые электроприборы, например в конфорки электроплит.

Использование в качестве биметаллического термочувствительного элемента пластины позволяет упростить технологию изготовления термочувствительного переключателя.

На чертеже изображен общий вид термоэлектрического переключателя.

Термоэлектрический переключатель содержит корпус 1, выполненный из керамики. В корпусе 1 консольно установлена плоская контактная пружина 2 и закреплена вместе с электрическим выводом 3 заклепкой 4. В сквозном отверстии корпуса 1 под свободным концом контактной пружины 2 установлен толкатель 5. Между местом закрепления контактной пружины 2 и толкателем 5 размещена размыкающая контактная пара, состоящая из подвижного контакта 6, установленного на контактной пружине 2, и неподвижного контакта 7, установленного на другом электрическом выводе 8, закрепленном в корпусе 1.

Термоэлектрический переключатель имеет крышку 9 из изоляционного термостойкого материала и основание 10, выполненное из нержавеющей стали. Часть основания 10 выступает за пределы корпуса 1 и изогнута под углом к части основания 10, прилегающей к корпусу 1.

В основании 10 под толкателем 5 симметрично относительно него размещен биметаллический термочувствительный элемент в виде прямоугольной пластины 11, один конец которой установлен в прорези 12 основания 10.

Для установки заданной температуры срабатывания при нагреве термоэлектрический переключатель имеет регулировочный механизм, состоящий из регулировочного винта 13 с резьбой и пластинчатой пружины 14. Регулировочный винт 13 ввернут в изогнутую часть основания 10 под углом к продольной оси биметаллической термочувствительной пластины 11 и упирается в пластинчатую пружину 14. Один конец пластинчатой пружины 14 приварен к изогнутой части основания 10, а на другом ее конце выполнена прорезь (не показана), в которую установлен второй конец биметаллической термочувствительной пластины 11.

Поворотом регулировочного винта 13 устанавливают величину усилия пластинчатой пружины 14, соответствующую заданной температуре при нагреве, одновременно осуществляется прижим биметаллической термочувствительной пластины 11 к основанию.

Температура, при которой термоэлектрический переключатель возвращается в исходное состояние, определяется конструктивно и задается величиной h - расстоянием от оси биметаллической пластины 11 до поверхности на корпусе 1, в которую упирается средняя часть пластины 11 после срабатывания.

Термоэлектрический переключатель имеет габариты b1h=16,533,513,0 мм, что позволяет его встраивать в электробытовые приборы, например конфорки электроплит.

Термоэлектрический переключатель работает следующим образом.

Термоэлектрический переключатель устанавливают внутри конфорки. В исходном положении контакты 6 и 7 замкнуты. Когда температура поверхности конфорки достигает заданной температуры, например 400^oС, биметаллическая термочувствительная пластина 11 выгибается вверх и поднимает толкатель 5, который воздействует на контактную пружину 3, и контакты 6 и 7 размыкаются. Конфорка отключается.

При ее остывании до необходимой температуры биметаллическая термочувствительная пластина 11 выгибается в обратную сторону, толкатель 5 возвращается в исходное состояние, контактная пара замыкается.

Переход биметаллической термочувствительной пластины 11 из одного положения в другое происходит "хлопком", что обеспечивается подбором ее геометрических параметров и усилия пластинчатой пружины 14.