RU1778814C

RU1778814C - Thermosensitive switch

Info

Publication number: RU1778814C
Application number: SU904866075A
Authority: RU
Inventors: Юрий Николаевич Коваль; Леонид Михайлович Неганов; Павел Варфоломеевич Титов; Петр Алексеевич Пинчук; Николай Игоревич Паршин
Original assignee: Институт металлофизики АН УССР
Priority date: 1990-09-17
Filing date: 1990-09-17
Publication date: 1992-11-30

Abstract

Изобретение относитс к области электротехники , в частности к электронагревательным приборам, в том числе и бытовым. Использование нового термочувствительного выключател позволит повысить надежность его работы. Термочувствительный выключатель содержит корпус, контактную группу, закрепленный на внешней стороне корпуса термочувствительный элемент из материала с пам тью формы и наход щийс в контакте с ним подпружиненный толкатель , Термочувствительный элемент выполнен в виде пластины U-образной формы, радиус кривизны центрального участка которой равен 10...20 толщин пластины, а длина одного из пр молинейных участков, образующего теплоприемник-теплопровод, составл ет 30...60 толщин пластины, при этом пластина жестко закреплена своим пр молинейным участком. Кроме того, на центральном участке пластины выполнены по крайней мере две продольные равно отсто щие друг от друга прорези. 1 з. п. ф-лы, 3 ил, 1 табл. (Л СThe invention relates to the field of electrical engineering, in particular to electric heating appliances, including household ones. Using a new thermosensitive switch will improve its reliability. The thermosensitive switch contains a housing, a contact group, a thermosensitive element made of a material with a shape memory and a spring-loaded pusher in contact with it, mounted on the outside of the housing. The thermosensitive element is made in the form of a U-shaped plate, the radius of curvature of the central portion of which is 10. ..20 thicknesses of the plate, and the length of one of the linear sections forming the heat receiver-heat conduit is 30 ... 60 thicknesses of the plate, while the plate is rigidly fixed with its own primal Noynom site. In addition, at least two longitudinal slots equally spaced from each other are made in the central portion of the plate. 1 s P. f-ly, 3 silt, 1 tab. (L C

Description

Изобретение относитс к области электротехники , в частности к электронагревательным приборам, в том числе и бытовым.The invention relates to the field of electrical engineering, in particular to electric heating appliances, including household ones.

Известны термочувствительные выключающие устройства, содержащие термочувствительный элемент из сплава с пам тью формы, нагруженный пружиной из пружинного материала, жесткость которой незначительно мен етс при охлаждении и нагреве в заданном интервале температур. При охлаждении до температуры вблизи начала пр мого мартенситного превращени (точки Мн) термочувствительный элементThermosensitive circuit breakers are known comprising a thermosensitive element of shape memory alloy loaded with a spring of spring material, the rigidity of which varies slightly upon cooling and heating in a given temperature range. When cooled to a temperature near the beginning of the direct martensitic transformation (Mn point), the thermosensitive element

деформируетс и отгибаетс пружиной в результате чего размыкаетс 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, преодолева сопротивление пружины, и размыкает контакты.is deformed and bent by a spring, as a result of which a pair of electrical contacts opens, one of which is located on the heat-sensitive element, and the other on the current lead. During subsequent heating, which causes a reverse martensitic transformation, the thermally sensitive element restores its shape, overcoming the resistance of the spring, and opens the contacts.

Недостатком устройства вл етс относительно медленное размыкание контактов, отсутствие резкого включени и вы ключа-N The disadvantage of this device is the relatively slow opening of the contacts, the absence of a sharp turn on and you key-N

ни , что ведет к подгоранию контактов и не позвол ет использовать его в услови х медленного изменени температуры,that leads to burning of the contacts and does not allow using it under conditions of slow temperature change,

Известен термочувствительный переключатель , который содержит корпус, контактную группу, закрепленный на внешней стороне корпуса термочувствительный элемент из материала с пам тью формы и наход щийс в контакте с ним подпружиненный толкатель, при этом, с целью обеспечени быстродействи и малого дифференциала срабатывани , он снабжен механизмом резкого переключени и двум шарнирными опорами, на которых установлен термочувствительный элемент. Это техническое решение выбрано в качестве прототипа.A heat-sensitive switch is known, which contains a housing, a contact group, a heat-sensitive element made of a material with a shape memory and a spring-loaded pusher in contact with it, attached to the outer side of the housing, while in order to ensure speed and a small differential differential, it is equipped with a sharp mechanism switching and two articulated supports on which a heat-sensitive element is mounted. This technical solution is selected as a prototype.

Однако конструктивное выполнение переключател не обеспечивает его надежную работу в бытовых электронагревательных приборах, так как передача усили от термочувствительного элемента на контактную группу осуществл етс через толкатель, который подпружинен пластиной, закрепленной консольно, и размещен с возможностью перемещени в направл ющем отверстии в корпусе, и, кроме того, зажат между термочувствительным элементом и подпружиненной пластиной, то вибрации , возникающие в момент переключени , привод т к неустойчивой его работе.However, the design of the switch does not ensure its reliable operation in domestic electric heaters, since the transfer of force from the heat-sensitive element to the contact group is carried out through a pusher, which is spring-loaded by a plate mounted cantilever, and placed with the possibility of movement in the guide hole in the housing, and, moreover, sandwiched between the temperature-sensitive element and the spring-loaded plate, the vibrations arising at the moment of switching lead to its unstable operation.

Цель изобретени - повышение надежности .The purpose of the invention is to increase reliability.

Поставленна цель достигаетс выполнением термочувствительного переключател , содержащего корпус, контактную группу, закрепленный на внешней стороне корпуса термочувствительный элемент из материала с пам тью формы и наход щийс в контакте с ним подпружиненный толкатель , в котором, согласно изобретению, термочувствительный элемент выполнен в виде пластины U-формы, радиус кривизны центрального участка которого равен 10...20тол- щин пластины, а длина одного из пр молинейных участков, образующего теплоприемник-теплопровод, составл ет 30...60 толщин пластины, при этом пластина жестко закреплена своим пр молинейным участком.This goal is achieved by the implementation of a thermosensitive switch comprising a housing, a contact group, a heat-sensitive element made of a shape memory material and a spring-loaded plunger in contact with it, in which, according to the invention, the heat-sensitive element is made in the form of a U- plate the shape, the radius of curvature of the central portion of which is 10 ... 20 plate thicknesses, and the length of one of the rectilinear sections forming the heat receiver-heat conduit is 30 .. .60 plate thicknesses, while the plate is rigidly fixed with its straight portion.

Кроме того, на центральном участке пластины выполнены по крайней мере-две продольные равно отсто щие друг от друга прорези.In addition, at least two longitudinal slots equally spaced from each other are made in the central portion of the plate.

На фиг. 1 - общий вид термочувствительного переключател ; на фиг. 3 - вид А-А фиг. 1, на фиг. 2 - вариант выполнени свободного пр молинейного участка термочувствительного элемента,In FIG. 1 is a general view of a thermosensitive switch; in FIG. 3 is a view aa of FIG. 1, in FIG. 2 illustrates an embodiment of a free rectilinear portion of a heat-sensitive element;

Термочувствительный переключатель содержит корпус, состо щий из нижней части 1 и верхней части 2, контактную группу, выполненную в виде перекидного рычага 3,The heat-sensitive switch comprises a housing consisting of a lower part 1 and an upper part 2, a contact group made in the form of a rocker lever 3,

установленного в двух шарнирах 4 (два шарнира 4 определ ют одну поворотную ось рычага 3), размещенных в держателе 5, пружины 6, соединенной с планкой 7, несущей подвижный контакт на свободном кон0 це и установленной в двух шарнирах 8 (два шарнира 8 определ ют одну поворотную ось планки 7), размещенных в держателе 9, термочувствительный элемент 10 из материала с пам тью формы, закрепленный наinstalled in two hinges 4 (two hinges 4 define one rotary axis of the lever 3) located in the holder 5, a spring 6 connected to a bar 7 carrying a movable contact at its free end and installed in two hinges 8 (two hinges 8 define one rotary axis of the strap 7), placed in the holder 9, a heat-sensitive element 10 of material with shape memory, mounted on

5 внешней стороне корпуса 1 и наход щийс в контакте с подпружиненным толкателем (рычагом) 3, а также неподвижный контакт 11 с чоковводом (токовводы выведены из корпуса и электрически соединены с источ0 ником тока).5 to the outer side of the housing 1 and being in contact with a spring-loaded pusher (lever) 3, as well as the fixed contact 11 with the current lead (current leads are removed from the housing and are electrically connected to a current source).

Термочувствительный переключатель работает следующим образом. При нажатии на свободный конец толкател 3 он переходит в новое устойчивое положение, при этомThe temperature sensitive switch operates as follows. When you click on the free end of the pusher 3, he goes into a new stable position, while

5 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 планки5, his shoulder interacting with the heat-sensitive element (plate) 10 goes to position 12, and the free end of the heat-sensitive plate 10 goes to position 13. Spring 6 through the slot of the bar

0 7 опускаетс ниже шарнира 8 и поворачивает планку 7, а контакт, размещенный на ней, занимает положение 14 и замыкает неподвижный контакт 11. Таким обраслэм, электроцепь замыкаетс и включаетс 0 7 falls below the hinge 8 and rotates the bar 7, and the contact placed on it takes position 14 and closes the fixed contact 11. Thus, the circuit closes and turns on

5 нагреватель. При достижении заданной температуры свободный конец термочувствительной пластины 10 давит на плечо толкател 3 и поворачивает его в исходное положение, электроцепь разомкнута. Вклю0 чение прибора невозможно до тех пор, пока термочувствительный элемент не остынет и не восстановит свою пластичность.5 heater. When the desired temperature is reached, the free end of the thermosensitive plate 10 presses on the shoulder of the push rod 3 and rotates it to its original position, the electric circuit is open. Switching on the device is not possible until the temperature-sensitive element cools down and regains its ductility.

Выполнение термочувствительного элемента в виде пластины U-образной формы,The implementation of the heat-sensitive element in the form of a plate U-shaped,

5 котора плоскостью одного участка закреплена на корпусе, а другой - упираетс в толкатель, выполненный в виде рычажного механизма, при этом выполнение центрального участка арочной формы, делает его ус0 тойчивым к вибрации, что исключает случайное включение или частое включение, привод щее к снижению ресурса работы устройства .5 which is fixed on the case with the plane of one section and rests against the pusher made in the form of a lever mechanism, while the execution of the central section of the arched shape makes it resistant to vibration, which eliminates the accidental inclusion or frequent inclusion, leading to a decrease in resource device operation.

РR

е Отношение 20 -r- 10 обеспечиваетe The ratio of 20 -r- 10 provides

коэффициент увеличени напр жений К в пределах 120...60, что соответствует напр жени м , приложенным к свободному концу термочувствительной пластины, обеспечивающим включение в пределах 0,3-3.5 МПа.the coefficient of increase in stresses K is in the range of 120 ... 60, which corresponds to the stresses applied to the free end of the heat-sensitive plate, ensuring inclusion in the range of 0.3-3.5 MPa.

В услови х слабых вибраций (амплитуда 0,1-0,2 МПа) значени напр жений, св занных со случайными толчками, в 1,5-3,5 раз меньше значений напр жений, обеспечивающих включение или выключение термочув- Under conditions of weak vibrations (amplitude 0.1–0.2 MPa), the values of voltages associated with random shocks are 1.5–3.5 times lower than the values of voltages that enable or disable the thermal sensing.

ствительного переключател . Кроме того,manual switch. Besides,

РR

при 20 термочувствительный переключатель становитс громоздким.at 20, the temperature sensitive switch becomes cumbersome.

RR

В том случае, когда -г- 10, абсолютноеIn the case when -r- 10, absolute

значение максимальных и минимальных (отрицательных ) напр жений в сжатом и раст нутом сло х существенно отличаютс , что приводит к неодинаковой величине обрати- мой пластической деформации в этих сло х, т.е. сн тие этой деформации требует разного нагрева в сжатом и раст нутом сло х. Вследствие этого при нагреве слой с большей деформацией перед восстановлением формы нагружаетс реактивными напр жени ми , что приводит к нарушению режима работы термочувствительного переключател .the values of the maximum and minimum (negative) stresses in the compressed and stretched layers differ significantly, which leads to unequal values of reversible plastic deformation in these layers, i.e. The removal of this deformation requires different heating in the compressed and stretched layers. As a result, when heated, the layer with greater deformation is loaded with reactive stresses before the shape is restored, which leads to a disruption in the operating mode of the temperature sensitive switch.

Вариации длины участка теплопровода, св зывающего нагреваемый объект с областью сильных деформаций в термочувствительном элементе, обусловлены разностью между температурой срабатывани переключател и температурой нагреваемого объекта. Закрепленный пр молинейный участок термочувствительного элемента, формирующий теплоприемник-теплопро- вод, имеет длину 30...60Н. В случае его длины меньше 30h, источник тепла слишком приближен к тепловому узлу, что приводитVariations in the length of the portion of the heat conduit connecting the heated object with the region of severe deformations in the heat-sensitive element are due to the difference between the switching temperature of the switch and the temperature of the heated object. The fixed rectilinear section of the heat-sensitive element forming the heat receiver-heat conduit has a length of 30 ... 60N. If its length is less than 30h, the heat source is too close to the thermal unit, which leads

к задержке повторного включени переключател , а при длине большей, чем 60h, замедл етс подача тепла к тепловому узлу и задерживаетс отключение источника тепла после достижени объектом заданного теплового состо ни .to a delay in switching the switch on again, and when the length is longer than 60h, the heat supply to the thermal unit slows down and the switching off of the heat source is delayed after the object reaches the specified thermal state.

Термочувствительный переключатель был испытан в устройстве дл автоматического отключени электрокружки при закипании воды. Экспериментальные данные испытаний представлены в таблице.The temperature sensitive switch was tested in a device for automatically shutting off the electric mug when boiling water. The experimental test data are presented in the table.

Claims

1. A thermosensitive switch containing a housing, a contact group, a heat-sensitive element made of a material with a shape memory and a spring-loaded pusher in contact with it, which is made in order to increase reliability, has a heat-sensitive element made in the form of a U-shaped plate, the radius of curvature of the central portion of which is 10-20 plate thicknesses, and the length of one of the linear sections forming the heat sink-heat conduit is 30-60 plate thicknesses When this plate is fixedly secured to its rectilinear portion forming a heat-thermally.

2. The switch according to claim 1, with the exception that at least two longitudinal slots are equally spaced from each other in the central portion of the plate.

biological decontamination of water is 20-100 s.

/ To Zlek - 1 tronagra

h /

U - 2haL

Ivv-u

/ G source - to the top nickname

FIG.

FIG. 2