CN1820339A

CN1820339A - 与热控制单元相关的改良

Info

Publication number: CN1820339A
Application number: CN 200480019421
Authority: CN
Inventors: 罗伯特·安德鲁·奥赖尔
Original assignee: Otter Controls Ltd
Current assignee: Otter Controls Ltd
Priority date: 2003-07-08
Filing date: 2004-07-01
Publication date: 2006-08-16
Anticipated expiration: 2024-07-01
Also published as: CN100456407C; DE602004012264T2; EP1642309B1; GB2404285B; GB2404285A; EP1642309A1; GB0414817D0; DE602004012264D1; GB0316037D0; WO2005006370A1; WO2005006370A9

Abstract

一种用于液体加热容器的热响应控制器，包括搭接作用双金属致动器(104)，以响应所述双金属致动器(104)的操作可枢转地安装的离合操纵杆(102)，以及通过所述离合操纵杆所操作的切换装置，其特征在于，所述切换装置包括通过弹簧力推动与所述离合操纵杆相接触的一部分的部件(120)，并具有凸轮表面(132)，所述凸轮表面(132)在离合操纵杆的枢转运动的过程中被所述部分横过以发生切换致动运动。

Description

与热控制单元相关的改良

技术领域

本发明通常涉及热控制单元的改良，特别是——但是也不排出其它地——用于诸如壶、有柄水壶(jugs)、瓮、平底锅等的液体加热容器用的热控制单元。

本发明的优选实施例特别地可用于电液体加热容器的热控制单元，在所谓的“元件过热”的条件的情况下，其可操作以中断供给到容器中的加热元件的电源。这样的条件可能在这样的环境下发生：容器的元件在容器中没有充足的液体时被提供电源，或者容器被允许煮干。这种类型的控制器典型地公知为“干煮(dry-boil)”或者“元件过热”控制器。本发明特别地但是不排它地与将蒸汽控制器增加到干煮控制器相关，这样除了其元件保护功能之外，所述控制器将在容器中的水煮沸时也关闭容器元件。

背景技术

一种广知的干煮控制单元在批准的英国专利No.2194099(其内容此处并入以供参考)中进行了公开，并且本发明的优选实施例将此后特别参照在此现有申请中所公开的控制单元进行说明。但是，可以理解，并且必须注意本发明的教义通常可以应用到许多不同的控制单元并且因此本发明的范围将不能认为是限制于上述的特定的布置。

此现有出版物的控制单元(在工业上被“X1”控制器及其衍生等，此后将详细说明)包括被安装到可折叠热塑承载器中或者上的双金属件。控制单元中的双金属件的作用提供了主控制功能，以及承载器的热感应塌缩(collapse)提供了辅助(或者备份)控制功能。这样，所述控制器在元件过热条件中有效地提供了双阶段保护。

所述控制器被安置，以保护水煮沸容器，特别是相对诸如在前述的过热条件中缩引起的过高的温度。在使用所述控制器中，双金属件和其承载器被推动以与加热元件的头板的后表面相接触，以承受加热元件的操作温度。双金属件被安置以当元件过热的情况下将加热元件从其电源断开。

如果双金属件不能实现其主控制功能(例如考虑到控制器之内的开关触点焊接在一起)，元件的温度的连续升高导致热塑承载器开始塌缩由此开始上述的辅助控制功能。承载器被安置(当附着到元件的冷尾部(coldtail))以将控制器之内的弹簧端子偏压与各电供给端子相接触，以及承载器的塌缩允许弹簧端子从电源接线端弹回，由此中断电源接线端和元件之间的电学路径。

“X1”控制器和其发展获得了很大的商业成功，并提供了良好的干煮/元件过热保护。但是，在诸如壶的液体加热容器的通常使用中，例如，只依赖于X1控制器或者其等同物是不够的。而是，也必须提供一种所谓的煮沸控制器，当容器之内的液体达到预定的煮沸温度时，所述煮沸控制器可操作以关闭或者减小供给到容器的加热元件的电源。例如，在壶中，当壶中的水煮沸时，蒸汽控制器通常用于中断对元件的电源。蒸汽控制器典型地通过用户手工操作，并且在壶的通常的使用中，将提供热控制器的主要形式，X1或者其等同的干煮控制器只在用户打开壶而没有首先填充水或者导致壶煮干的蒸汽控制器失效的相对很少的情况下操作。

蒸汽控制器典型地包括双金属件，以及离合操纵杆(trip lever)，所述离合操纵杆可以通过用户设置到一对电触点被偏压到传导邻接中的“开”位置。当双金属件到达预定的温度，其改变形状并启动离合操纵杆到电触点被打开的“关”位置上，由此断开至元件的电学路径。

特别地适于X1干煮控制器的蒸汽控制器在批准的英国专利No.2212664(其内容此处并入以供参考)中进行了说明，并在工业上公知作为J控制器。J蒸汽控制器包括单独的控制器，所述控制器典型地安装到容器的手柄中并被连接到X1控制器。例如，在所谓的“水壶”中，X1控制器被设置在手柄的基部上，蒸汽控制器朝向壶的顶部设置在手柄中，并且将一个连接到另外一个的配线(wiring)通过壶的手柄之下。此布置在上述的GB 2212664中的图6C进行了显示。在可选的布置中，如GB 2212664中的图6B所示，J类型的蒸汽控制器被安置以插入到X1控制器的顶部中。

当X1干煮控制器和J蒸汽控制器证明是有效的并已经实现了相当的商业成功，至少考虑到它们给予器具设计者的灵活性，它们的成功是有一定的代价的，在今天这样高度竞争的世界中，价格有些太高，并且结果价格更低但是灵活性降低的解决方案有时也是优选的。

因此，很明显，单独的X1/J1布置的重新设计对于一些应用是有益的。但是，需要考虑的一个因素是这些现有的控制器的投资。当可能重新设计一个新的控制器时，这样的解决方案将否定了现有控制器中的设计投资。因此，如果控制器的任何新设计可以被配置这样其可以利用现有的设计投资将是有利的。

发明内容

本发明为了减轻上述所列出的不同的问题而提出，这样现有的设计投资被保留并且新的设计被保持相对较低的水平。

怀此目的，本发明此处的实施存在于这样的概念中：维持X1的设计同时以成本有效和有利的方式将X1与蒸汽控制器集成。

本发明的一个特定的方面涉及一种热控制单元，作为集成装置，包括蒸汽和干煮(dry-boil)控制器，所述干煮控制器具有主和辅助保护功能。

本发明的另外一方面涉及一种用于液体加热容器的热控制器单元，所述液体加热容器具有用于加热液体的元件，所述单元包括一体的第一和第二控制器，所述第一和第二控制器每个可操作以中断至元件的电源路径，所述第一控制器被安置以在元件过热条件的情况下中断电源路径，以及第二控制器可操作以当容器中的液体到达预定的温度时中断电源路径。

本发明的上述方面可以通过使用热响应控制器来获得，所述热响应控制器用于液体加热容器，包括：搭接作用双金属致动器，可枢转地安置以响应所述双金属致动器的操作的离合操纵杆(trip lever)以及通过所述离合操纵杆操作的切换装置，其特征在于，所述切换装置包括通过弹簧力推动与所述离合操纵杆的一部分相接触的部件，并具有凸轮表面，所述凸轮表面在离合操纵杆的枢转运动的过程中通过所述部分横过以发生切换致动运动。

本发明的其它方面、本发明的这些方面的优选特征在权利要求书和本申请的其它位置中进行了说明。

附图说明

本发明的这些和/或者其它方面和特征将从实施例的下述说明并结合附图而详细了解到，其中：

图1a、1b和1c是英国专利No.2194099中所描述的热控制单元的示意表不；

图2a、2b分别是根据本发明的实施例的组装控制单元的透视图；

图3是图2a、2b中所描述的控制单元的分解视图；

图4a、4b、5a和5b、以及图6a、6b是图2a、2b的控制器在不同的操作状态中的示意横截面视图；以及

图7a-7e是与图1a-1c中所描述的控制器比较的修改的和新的部件的示意表示。

具体实施方式

图1a、1b和1c是前述的英国专利No.2194099中所描述的热控制单元的示意表示。

此控制单元是前述的X1控制器单元，并且其结构和操作在英国专利No.2194099中进行了详细的说明并且此处不再重复。如下就已经足够：在使用所述控制器中，将所述控制器连接到加热元件头24导致双金属片22以与其紧密热接触挤压元件头的表面，并导致片承载器21通过设置在承载器上所设置的柱52、53与所述控制器的内部弹簧32、33的各部分58、60的邻接所产生的弹簧偏压而将所述控制器向内推动。承载器的此向内运动反过来导致弹簧58、60与所述控制器的电学端子28、29接触。推杆23连接到双金属片22并通过承载器21中的孔延伸至所述控制器之内的、协作开关触点通过弹簧31和通过上述的弹簧58的延伸所提供的位置上。加热元件电学端子54、55接触弹簧31、33的各部分以使得电源从控制端子28、29供给到加热元件。

在操作X1控制器中，加热元件的过热条件将通过通常导致前述的切换触点打开的双金属片22传感，由此将加热元件从其电源断开。但是不同地，在这种情况下，双金属片22不能打开其相关的触点，加热元件的温度将继续升高。然后第二机构保证加热元件被关闭，因为承载器21开始熔化并通过弹簧部分58、60进行被迫变形，这样弹簧和控制端子28、29之间的电接触被断开。

为了对X1控制器更好地理解结构和操作，可以参照英国专利No.2194099。

图2a、2b是根据作为上述的X1控制器的修改的本发明的实施例的被组装控制单元的透视图。图2b显示了从与使用中的元件头相邻从侧面所示的控制器。图2a显示了控制器的相对侧面，尽管特定的部件为了简洁被省略。

如上所述，本发明的控制器的优点在于其不需要对图1a-1c中所描述的X1控制器进行较大的修改而提供显著的优点。为了实现此目的，本发明的控制器与现有的控制器具有许多相同的部件并用作相同的功能，这些通用的特征此后用相同的参考数字来引用，以方便它们的识别并将只是在下述进行简单地描述。

现在看图2a、2b，本发明的控制器和此处前述所描述的X1控制器的非常明显的区别在于在新的控制器中，主模制件26形成有向上(如图2a、2b中所描述)和通常盒形的模制延伸件100。枢转离合操纵杆102被安装在延伸件100上并与蒸汽传感双金属片104(在此特定的示例中，圆形双金属片)结合操作以提供如前所述的蒸汽控制器，双金属片104被槽接(slottedinto)在形成于模制延伸件100的上表面上的一部分106中。此部分106具有用于容纳双金属件的相对边的内槽126并包括具有设置在其下侧上并被配置以与片104中的孔130匹配的双金属保持栓128的舌部108以保证在模制延伸件中保持所述片。槽126是锲形形状，允许双金属件的前边运动同时相对的、后边保持固定在位。

离合操纵杆102包括在侧板112中的各端上终止的杆110(图2b)。各板112形成有台阶凸起销114，所述销114与杆110一起作用以提供使得ON/OFF摇臂把手(rocker knob、未示出)连接到控制单元的装置。垂直侧板112每个形成有侧凸缘(lateral ledge)113，这些凸缘的功能与离合操纵杆的另外的特征一起将在后面参照图3进行说明。

图3是图2a、2b中所描述的控制单元的分解视图。不同的部件出于简洁被省略，但是控制单元的主要部件可见，即主模制件26和插座入口27(包括延伸件100)以及内模制件25。内模制件25在使用中配合到加热元件头部24，这样承载器辅助组件的双金属件(未示出，但是基本如前述描述的X1控制器)相对元件头24偏压，用于热传输。

内模制件25与主模制件26协作，如在X1控制器中，以限定用于容纳L、N和E端子销28、29和30、弹簧31、32(显示为与弹簧31相接触)、116和34以及栓接机构(未示出)的室。如从图1a、3所示的控制器的比较立即可见，中间弹簧116与X1控制器的中间弹簧60显著不同。这些不同将在后面进行详细的说明。

当所述控制器被完全组装并连接到元件，线片簧32和(L)线簧31将一起偏压以形成电接触。线片簧32在一端与通电端子(live terminal)28相邻接，线片簧32的另外一端形成有与(L)线簧31的一端上的相似触点匹配的触点，以及线簧31的另外一端上的弯管(knee)与通过内模制件25中的孔57凸起的元件的两个冷尾部(不可见)之一相邻接。中间弹簧116在一端与中间端子29的头部接触，并如下面详细说明，可以被移动到邻接从元件头端部24凸起并通过内模制件25中的另外的孔(未示出)的另外一个冷尾部54。

通过控制器所提供的干煮或者过热保护与图1a、1b和1c的控制器的相似的方式作用，并且为了简洁本发明的此方面的功能在此处将不再被详细说明。需要本发明的控制器的此方面的另外的详细说明的读者参照如上所述的图1a、1b、1c以及英国专利No.2194099中的说明。

图3也提供了离合操纵杆102以及双金属片104以及将它们组装到控制器中的更佳的视图。离合操纵杆包括第二水平杆118，以及台阶状拨动开关(toggle)120从第二杆118向前凸起，如图所述，用于与中间片簧116协作。第一水平杆110也包括向后凸起的销121，如图所示用于与双金属件104协助。拨动开关120和销121的功能将在下面进行详细的说明。

第二水平杆118被安置以容纳在形成于前述的模制延伸件100的侧面板中的侧向槽122中，这样侧板112被安置在前述的侧板之外，以及离合操纵杆102可以相对模制延伸件枢转。主模制件26与一对带肩部的平稳部(plateaux)124一起形成，所述平稳部124与离合操纵杆垂直板112的侧凸缘113一起协作以将离合操纵杆在主模制件26上保持在位。

图4a是沿着图2a中的线A-A的控制器的示意垂直横截面视图，控制器连接到示例的加热元件的头部。图4b是图4a的放大视图。图4显示了电学路径被中断的其关状态中的控制器，以及蒸汽控制器处于其“冷”条件中。换言之，图4显示了当相关的容器没有被用户打开以及当容器中的任何液体的温度不是高到足以导致蒸汽控制双金属件104操作时将呈现的控制器。

在所描述的关状态中，离合操纵杆104在枢转运动的其范围的一端上并且第一水平杆110承载在壳体延伸件100的上表面上。通过第二杆118所承载的台阶拨动开关120相对在形成在其中的凸轮形成弯头(knee bend)132的基部上相对中间弹簧116歇置。中间弹簧116在弯头132之上和之下在内25和主模制件26之间被捕获，并且(如后面将说明)这是拨动开关120和弯头132之间的交互作用将中间弹簧上的触点134弹性地移动到与加热元件冷尾部54相邻接或者脱离邻接。如在X1控制器中，中间弹簧116被安置以在其最下点与所述控制器的中间端子29相接触。因此，可以理解是触点124被移动与冷尾部54相邻接和脱离邻接在中间端子29和冷尾部54之间形成电学路径或者断开所述电学路径。

在如图4所示的控制器的状态中，双金属件104处于冷状态中：所述双金属件通常是盘形，其凹陷表面处于最上。在此状态中，从图4b可见，双金属件的前边从设置在离合操纵杆的第一杆110上的管121分开，以及双金属件歇置在其保持的锲形槽的下表面上。

图5a显示了当图4的控制器被切换到开位置时所发生的情况。图5b是图5a的一部分的放大视图。如图所示，围绕第二杆118(在从冷尾部54离开的方向上)向上枢转离合操纵杆102导致第一杆110和尖部(pip)121与双金属片104的前边122的下侧相接触并且将片的前边提升到其通常是水平的位置。

在离合操纵杆枢转时，这样通过第二杆118所承载的台阶拨动开关120向上跨到形成在中间弹簧116中的弯头132之上，并且这(如上所述)驱动弹簧116上的触点134与加热元件冷尾部54相邻接。在此状态中，中间弹簧116在中间端子销29和冷尾部之间通过触点134形成电学路径，这样加热元件可以被提供动力。

当离合操纵杆向上枢转到其最大的程度(如图5b中最清楚所示，在图5b中拨动开关120的上表面与控制器中的内肋相邻接)，拨动开关120的台阶部分的基本扁平的端部部分136相对中间弹簧116的弯头132的顶点138承载。扁平端部部分136和顶点138之间的相互作用在触点134相对冷尾部54保持的逆时针枢转位置中保持离合操纵杆102。此布置的特别的优点是通过前述的内肋所形成的ON运行制动件靠近拨动开关120与中间弹簧116配合的点，由此使得能够紧密地控制拨动开关(toggle)120和弹簧116的相对位置。

图6a显示了响应于双金属件104的切换到其相对的中凹结构从如图5所示的ON位置到OFF位置的控制器的切换，在所述结构中，水在相关的容器中煮沸并且蒸汽撞击在双金属件上。在所述片通过搭接作用从其冷态切换到其热态，这样所述片的自由端122向下推动所述针尖121(并且因此离合操纵杆102)。在离合操纵杆102向下推动时，拨动开关118的端部部分136移离弯头的顶点138并通过中间弹簧的力推动以滑下位于顶点138之下的弯头132的倾斜部分140。这允许中间弹簧116上的触点134用搭接作用从冷尾部54弹回，由此迅速地断开冷尾部54和中间端子29之间的电学路径并关闭加热元件。

双金属片104将保留在其热态中直到其被冷却到其离合温度(其从一个状态变化到另外的状态的温度)之下，这样所述片将返回到其冷态并且所述控制器将如图4中所描述。

所提出的布置的一个优点在于用户可以通过向上移动离合操纵杆实施所谓的“迫使重置”，由此将触点134推动与冷尾部54相邻接。这允许用户将电源供给到所述元件，即使双金属件没有重设到其冷位置。

图7a是修改的主模制件26的透视图。从此视图中所描述的模制件和图1a中所描述的模制件的比较可以理解，主要差异包括增加模制延伸件100。有利地，新的模制件的形状与现有的模制件主体大致相同，这被认为是其将可以简化适用现有的模制件以包括额外的特征。相似地，在图7b中所描述的内模制件25是与现有的内模制件大体相同的形状，主要区别在于增加了模制延伸件，所述模制延伸件在内模制件被固定到主模制件上时配合在主模制延伸件100之上。

分别在图7c、7d中所描述的离合操纵杆和中间弹簧与图1a中所描述的控制器相比是新的部件。在图7e中所描述的双金属件104是用于此控制器的新的部件，但是实际上从通过申请人所制造的另外的控制器(在现有技术中称为A1控制器)所“借”来的。

因此，很明显，需要实施从新控制器的工具修改相对较小，并主要包括至现有模制件的添加件。这允许此控制器的制造以相对较低的成本实施。

通过示例对本发明的不同方面进行了说明。但是，可以理解修改在不背离本发明的精神的情况下进行。例如，尽管本发明参照了将一体的蒸汽控制器添加到X1干煮控制器，本发明不限于与X1控制器以及其衍生一起使用。此外，尽管前述引用了不同的方向(上、下等)，可以理解这些方向只是为了说明并且不能认为本发明的部件的取向受到任何类型的限制。

必须注意，尽管此处所描述的特征的特定的组合在所附的权利要求书中进行了说明，本发明的范围延伸到所述特征的排列组合，而不管特定的排列或者组合是否在所附的权利要求书中进行了明确的列举。

Claims

1.一种用于液体加热容器的热响应控制器，包括搭接作用双金属致动器，以响应所述双金属致动器的操作可枢转地安装的离合操纵杆，以及通过所述离合操纵杆操作的切换装置，其特征在于，所述切换装置包括通过弹簧力推动与所述离合操纵杆的一部分相接触的部件，并具有凸轮表面，所述凸轮表面在离合操纵杆的枢转运动的过程中通过所述部分横过以发生切换致动运动。

2.根据权利要求1所述的控制器，其中，所述部件包括具有构成所述凸轮表面的弯头和构成具有所述离合操纵杆部分的拨动开关的弹簧。

3.根据权利要求2所述的控制器，其中，所述弹簧电学可导，并被安置以在控制器的操作的过程中承载电流。

4.根据权利要求3所述的控制器，其中，所述弹簧本身构成所述切换装置的移动触点并在通过所述离合操纵杆部分的控制器的操作中移入和移除与控制器的固定触点的电学接触。

5.根据前述任一所述的控制器，其中，所述搭接作用双金属致动器是保持在所述控制器的体模制件中的凹陷圆形双金属件，所述离合操纵杆可枢转地安装到所述体模制件中并且所述弹簧装置被设置在所述体模制件中。

6.根据前述任一所述的控制器，其中，所述搭接作用双金属致动器被配置以在或者大约在80摄氏度从冷态切换到热态，并且在切换时以作用在所述离合操纵杆上以将所述切换装置从开状态切换到关闭状态。

7.根据权利要求6所述的控制器，其中，双金属致动器被配置以在冷却时从所述热态重置到所述冷态，而不需要将所述切换装置切换到所述开状态。

8.根据权利要求7所述的控制器，其中，一旦双金属致动器在冷却时从所述热态重置到所述冷态，通过手工操作所述离合操纵杆以将所述切换装置切换到所述开状态时，切换装置可以只重置到其开状态。

9.根据权利要求5-8任一所述的控制器，其中，所述双金属件槽接在所述体模制件中所形成的槽中，所述槽被成形以在相对端基本保持静止时，允许双金属件的直径的一端运动。

10.根据权利要求5-9任一所述的控制器，其中，双金属件具有中心孔以及体模制件的一部分与所述孔配合以保持所述双金属件。

11.根据权利要求5-10任一所述的控制器，其中，所述体模制件具有双金属件承载表面和两个分开、横向、侧表面，离合操纵杆包括第一细长部件和第二部件，所述第一细长部件可枢转地安装在设置在所述侧表面的各个中的各形成物中的相对端部上，所述第二部件从所述第一细长部件分开，所述第二部件包括用于与所述双金属件运动协作的邻接装置以及所述第一细长部件承载所述离合操纵杆部分。

12.一种根据前述任一所述的控制器，用作水煮沸容器中的蒸汽控制器。

13.一种根据权利要求12与加热元件过热保护(干煮)控制器集成的控制器。

14.根据权利要求13所述的控制器，其中，所述元件过热保护控制器包括第一和第二，独立可操作的，温度响应切换装置。

15.根据权利要求14所述的控制器，其中，所述温度响应切换装置之一包括双金属元件，另外一个包括可熔部件。

16.根据权利要求15所述的控制器，其中，所述可熔部件包括用于所述双金属元件的承载器，所述承载器适于在比所述双金属元件的通常操作温度更高的温度上进行切换致动强迫变形。

17.根据权利要求13-16任一所述的控制器，其中，蒸汽控制器和元件过热保护控制器共享共用的切换装置。

18.一种热响应控制器，基本参照附图的图2-8所描述。

19.一种电加热水煮沸容器，包括如前述权利要求任一中所述的控制器。