Термочувствительный выключатель

(71) Институт металлофизики АН УССР и Государственный научно-исследовательский, проектный и конструкторский институт сплавов и обработки цветных металлов "Гипроцветметобработка"(57) Изобретение относится к области электротехники, в частности к электронагревательным приборам, в том числе и бытовым. Использование нового термочувствитель 37-14,а прорези. 1 з. и, ф-лы,стоящие друг от3 ил. 1 табл. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИ Изобретение относится к о тротехники, в частности к эле тельным приборам, в том числеИзвестны термочувствител чающие устройства, содержащ ствительный элемент из сплав формы, нагруженный пружино ного материала, жесткость кот чительно меняется при охл нагреве в заданном интервале При охлаждении до температур чала прямого мартенситного и (точки Мн) термочувствительн бласти элек- ктронагреваи бытовым, ьные выклюие термочува с памятью й из пружинорой незнааждении и температур, ы вблизи наревра щения ый элемент ного выключателя позволит повысить надежность его работы. Термочувствительный выключатель содержит корпус, контактную группу, закрепленный на внешней стороне корпуса термочуьствительный элемент из материала с памятью формы и находящийся в контакте с ним подпружиненный толка- тель, Термочувствительный элемент выполнен в виде пластины О-образной формы, радиус кривизны центрального участка которой равен 1020 толщин пластины, а длина одного из прямолинейных участков, образующего теплоприемник-теплопровод, составляет 3060 толщин пластины, при этом пластина жестко закреплена своим . прямолинейным участком, Кроме того, на центральном участке пластины выполнены по крайней мере две продольные равно отдеформируется и отгибается пружинои в результате чего размыкается пара электрических контактов, один из которых расположен на термочувствительном элементе, а другой - на токопроводе. При последующем нагреве, вызывающем обратное мартенситное превращение, термочувствительный элемент восстанавливает форму, преодолевая сопротивление пружины, и размыкает контакты.Недостатком устройства является относительно медленное размыкание контактов, отсутствие резкого включения и выключе 1778814. ния, что ведет к подгоранию контактов и непозволяет использовать его в условиях медленного изменения температуры,Известен термочувствительный переключатель, который содержит корпус, контактную группу, закрепленный на внешнейстороне корпуса термочувствительный элемент из материала с памятью формы и находящийся в контакте с нимподпружиненный толкатель, при этом, сцелью обеспечения быстродействия и малого дифференциала срабатывания, он снабжен механизмом резкого переключения идвумя шарнирными опорами, на которыхустановлен термочувствительный элемент.Это техническое решение выбрано в качестве прототипа.Однако конструктивное выполнение переключателя не обеспечивает его надежнуюработу в бытовых электронагревательныхприборах, так как передача усилия от термочувствительного элемента на контактнуюгруппу осуществляется через толкатель, который подпружинен пластиной, закрепленной консольно, и размещен свозможностью перемещения в направляющем отверстии в корпусе, и, кроме того,зажат между термочувствительным элементом и подпружиненной пластиной, то вибрации, возникающие в моментпереключения, приводят к неустойчивой егоработе.Цель изобретения - повышение надежности.Поставленная цель достигается выполнением термочувствительного переключателя, содержащего корпус, контактнуюгруппу, закрепленный на внешней сторонекорпуса термочувствительный элемент изматериала с памятью формы и находящийсяв контакте с ним подпружиненный толкатель, в котором, согласно изобретению, термочувствигельный элемент выполнен в видепластины О-формы, радиус кривизны центральногоо участка которого равен 1020 толщин пластины, а длина одного изпрямолинейных участков, образующеготеплоприемник-теплопровод, составляет3060 толщин пластины, при этом пластинажестко закреплена своим прямолинейнымучастком.Кроме того, на центральном участкепластины выполнены по крайней мере двепродольные равно отстоящие друг от другапрорези.На фиг. 1 - общий вид термочувствительного переключателя; на фиг, 3- вид А-Афиг. 1, на фиг. 2 - вариант выполнения свободного прямолинейного участка термочувствительного элемента.Термочувствительный переключатель содержит корпус, состоящий из нижней части 1 и верхней части 2, контактную группу, выполненную в виде перекидного рычага 3, установленного в двух шарнирах 4 (два шарнира 4 определяют одну поворотную ось рычага 3), размещенных в держателе 5, пружины 6, соединенной с планкой 7, несущей подвижный контакт на свободном конце и установленной в двух шарнирах 8 (два шарнира 8 определяют одну поворотную ось планки 7), размещенных в держателе 9, термочувствительный элемент 10 из материала с памятью формы, закрепленный на внешней стороне корпуса 1 и находящийся в контакте с подпружиненным толкателем (рычагом) 3, а также неподвижный контакт 11 с токовводом (токовводы выведены из корпуса и электрически соединены с источником тока),Термочувствительный переключатель работает следующим образом. При нажатии на свободный конец толкателя 3 он переходит в новое устойчивое положение, при этом его плечо, взаимодействующее с термочувствительным элементом (пластиной) 10, переходит в положение 12, а свободный конец термочувствительной пластины 10 - в положение 13. Пружина 6 через прорезь планки 7 опускается ниже шарнира 8 и поворачивает планку 7, а контакт, размещенный на ней, занимает положение 14 и замыкает неподвижный контакт 11. Таким образом, электроцепь замыкается и включается нагреватель. При достижении заданной температуры свободный конец термочувствительной пластины 10 давит на плечо толкателя 3 и поворачивает его в исходное положение, электроцепь разомкнута. Включение прибора невозможно до тех пор, пока термочувствительный элемент не остынет и не восстановит свою пластичность.Выполнение термочувствительного элемента в виде пластины О-образной формы, которая плоскостью одного участка закреплена на корпусе, а другой - упирается в толкатель, выполненный в виде рычажного механизма, при этом выполнение центрального участка арочной формы, делает его устойчивым к вибрации, что исключает случайное включение или частое включение, приводящее к снижению ресурса работы устройства. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Отношение 20-10 обеспечиваетйкоэффициент увеличения напряжений К в пределах 12060, что соответствует напряжениям, приложенным к свободному концу термочувствительной пластины, обеспечивающим включение в пределах 0,3 - 3,5 МПа.. ной пластины мм Длительностьнагрева до кипения, мин Длительностькипения, сПримечание Длина теплоприем-ника-теплопово а мм 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 60 20 100 300 5 1 2 3 4 45 30 60.70 20 12 12 12 12 12 экономическинецелесообразно недостаточно-биологическое обезвреживание воды составляет 0-1 Ос,В условиях слабых вибраций (амплитуда 0,1-0,2 МПа) значения напряжений, связанных со случайными толчками, в 1,5-3,5 раз меньше значений напряжений, обеспечивающих включение или выключение термочув ствительного переключателя. Кроме того, при - 20 термочувствительный переклюййчатель становится громоздким.В том случае, когда - , 10, абсолютноей 10 значение максимальных и минимальных (отрицательных) напряжений в сжатом и растянутом слоях существенно отличаются, что приводит к неодинаковой величине обрати мой пластической деформации в этих слоях, .т.е. снятие этой деформации требует разного нагрева в сжатом и растянутом слоях. Вследствие этого при нагреве слой с большей деформацией перед восстановлением 20 формы нагружается реактивными напряжениями, что приводит к нарушению режима работы термочувствительного переключателя.Вариации длины участка теплопровода, 25 связывающего нагреваемый объект с областью сильных деформаций в термочувствительном элементе, обусловлены разностью между температурой срабатывания переключателя и температурой нагреваемого 30 объекта. Закрепленный прямолинейный участок термочувствительного элемента, формирующий теплоприемник-теплопровод, имеет длину 3060 п. В случае его длины меньше 30 й, источник тепла слишком 35 приближен к тепловому узлу, что приводит к задержке повторного включения переключателя, а при длине большей, чем 6 ОЬ, замедляется подача тепла к тепловому узлу и задерживается отключение источника тепла после достижения объектом заданного теплового состояния.Термочувствительный переключатель был испытан в устройстве для автоматического отключения электрокружки при закипании воды. Экспериментальные данные испытаний представлены в таблице,Ф ор мул а изобретен и я 1. Термочувствительный выключатель,содержащий корпус, контактную группу, закрепленный на внешней стороне корпуса термочувствительный элемент иэ материала с памятью формы и находящийся в контакте с ним подпружиненный толкатель, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности, термочувствительный элемент выполнен в виде пластины О-образной формы, радиус кривизны центрального участка которой равен 10 - 20 толщин пластины, а длина одного из прямолинейных участков, образующего теплоприемник-теплопровод, составляет 30-60 толщин пластины, при этом пластина жестко закреплена своим прямолинейным участком, образующим теплоприемник-теплопровод.2. Выключатель по и. 1, о т л и ч а ю щ ий с я тем, что на центральном участке пластины выполнены, по крайней мере две продольные равно отстоящие друг от друга прорези.1778814 РОКД Составитель Ю,Коваль ехред М.Моргентал Корректор М,Керецма Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 1 Редактор Н.КолядаЗаказ 4197ВНИИПИ Госуд Тираж венного комите 113035, Москва по изоб-35, Ра Подписноетениям и открытиям при ГКНТ ССская наб., 4/5