RU2053321C1

RU2053321C1 - Temperature controller for electric iron

Info

Publication number: RU2053321C1
Application number: RU92007617A
Authority: RU
Inventors: И.Н. Городницкий; А.Л. Емельянов; И.С. Кудрявцев; В.М. Курцин; У.К. Самединов; А.А. Шевцов
Original assignee: Акционерное общество открытого типа "Электрозавод - Холдинг"
Priority date: 1992-11-24
Filing date: 1992-11-24
Publication date: 1996-01-27

Abstract

FIELD: household electrical engineering. SUBSTANCE: temperature controller for electric iron has bimetallic plate 1, contact pair 2 and spring-loaded plate 3 with regulating mechanism 4, current-leading plates 5 and 6, flexible conducting plate 7, temperature sensitive junction 8, contact breakers 9 and 10, and insulators 11. When temperature exceeds the admissible value, junction melts, plates come apart and heater is de-energized. EFFECT: higher efficiency. 3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к бытовой электротехнике. The invention relates to household electrical equipment.

Согласно международным и отечественным нормативным документам, по правилам пожарной безопасности бытовой электроутюг должен быть снабжен термовыключателем без самовозврата, отключающим электропитание нагревателя при аварийном разогреве. Причиной аварийного разогрева утюга является, как правило, выход из строя терморегулятора, который в нормальном режиме работы стабилизирует температуру подошвы на регулируемом уровне в диапазоне рабочих температур от минимальной Т $\binom{min}{раб}$ до максимальной Т $\binom{max}{раб}$ . По этой же причине термовыключатель должен включаться после срабатывания последующего охлаждения, поскольку эксплуатация утюга с несправным терморегулятором недопустима, а ремонт терморегулятора можно проводить только в специальной мастерской. Отсутствие термовыключателя в конструкции утюга приводит при поломке терморегулятора к расплавлению подошвы и возгоранию легкоплавких деталей, что может явиться причиной возникновения пожара.According to international and domestic regulatory documents, according to fire safety rules, a household electric iron must be equipped with a non-self-resetting thermal switch that cuts off the power supply to the heater during emergency heating. The cause of emergency heating of the iron is, as a rule, the failure of the thermostat, which in normal operation stabilizes the temperature of the sole at an adjustable level in the operating temperature range from the minimum T $\binom{min}{slave}$ to maximum T $\binom{max}{slave}$ . For the same reason, the thermal switch should turn on after the subsequent cooling has been triggered, since the operation of an iron with an invalid temperature controller is unacceptable, and the temperature controller can only be repaired in a special workshop. The absence of a thermal switch in the design of the iron leads to a melting of the sole and the ignition of low-melting parts when the temperature controller breaks down, which can cause a fire.

Благодаря срабатыванию термовыключателя скачок температуры при аварийном разогреве утюга носит кратковременный характер и ограничивается допустимым уровнем при котором не происходит деформации легкоплавких деталей, не выделяются вредные и токсичные газы. Верхний допустимый уровень кратковременного перегрева утюга задается соответствующим значением предельно допустимой температуры Т= Т_кр, которая измеряется в центре подошвы. В зависимости от конструкции утюга и используемых в нем материалов предельно допустимая температура Т_крдля большинства существующих конструкций 350-450^оС.Due to the operation of the thermal switch, the temperature jump during emergency heating of the iron is of a short-term nature and is limited to an acceptable level at which no deformation of low-melting parts occurs, harmful and toxic gases are not released. The upper permissible level of short-term overheating of the iron is set by the corresponding value of the maximum permissible temperature T = T _cr , which is measured in the center of the sole. Depending on the design of the iron and the materials used therein maximum permissible temperature T _cr for most existing designs of 350-450 ^° C

Серийное производство электроутюгов в сочетании с высокими требованиями по безопасности и надежности диктуют необходимость создания максимально простых и надежных в эксплуатации устройств регулирования и защиты типа терморегулятора с встроенным термовыключателем. Serial production of electric irons in combination with high requirements for safety and reliability dictate the need to create the most simple and reliable control and protection devices, such as a temperature regulator with an integrated thermal switch.

Известны терморегуляторы, содержащие электронные и электромеханические системы контроля температуры подошвы утюга [1,2] Однако они имеют сложную конструкцию. Known temperature controllers containing electronic and electromechanical systems for monitoring the temperature of the sole of the iron [1,2] However, they have a complex structure.

Наиболее близким к изобретению является терморегулятор [3] содержащий контактный прерыватель с биметаллической и подпружиненной пластинами и контактной парой, установленными с возможностью взаимодействия при изменении температуры, две токоподводящие пластины и упругую токопроводящую пластину, выводы контактного прерывателя закреплены неподвижно и разделены изоляторами, при этом один из выводов контактного прерывателя электрически соединен с концом одной из токоподводящих пластин, упругая пластина контактирует с другой токоподводящей пластиной и удерживается в исходном положении заклепкой, изготовленной из сплава с температурой плавления, ниже предельно допустимой температуры Т_кр, но выше максимальной рабочей температуры Т $\binom{max}{раб}$ . При разогреве подошвы выше максимальной рабочей температуры заклепка плавится и упругая пластина поднимается, разрывая цепь питания нагревательного элемента. Недостатком конструкции является то, что прижимной контакт со временем окисляется и надежность устройства снижается. Кроме того, конструкция термовыключателя относительно сложна и требует специальных элементов крепления к подошве утюга.Closest to the invention is a thermostat [3] containing a contact chopper with a bimetallic and spring-loaded plate and a contact pair that are installed with the ability to interact with temperature, two current-conducting plates and an elastic conductive plate, the terminals of the contact breaker are fixed motionless and separated by insulators, one of which the terminals of the contact chopper are electrically connected to the end of one of the current supply plates, the elastic plate is in contact with the other current supply box plate and held in its original position by a rivet made of an alloy with a melting point below the maximum permissible temperature T _cr , but above the maximum working temperature T $\binom{max}{slave}$ . When the sole warms up above the maximum operating temperature, the rivet melts and the elastic plate rises, breaking the power circuit of the heating element. The design drawback is that the pressure contact oxidizes over time and the reliability of the device decreases. In addition, the design of the thermal switch is relatively complex and requires special fastening elements to the sole of the iron.

Задачей настоящего изобретения является создание терморегулятора для утюга, обеспечивающего надежное отключение нагревателя при разогреве подошвы выше максимальной рабочей температуры и имеющего простую и надежную конструкцию. The present invention is the creation of a temperature controller for the iron, which provides reliable shutdown of the heater when the sole is heated above the maximum operating temperature and has a simple and reliable design.

Для этого в терморегуляторе для утюга содержащем контактный прерыватель с биметаллической и подпружиненной пластинами с контактной парой, установленными с возможностью взаимодействия при изменении температуры, две токоподводящие пластины и упругую токопроводящую пластину, выводы контактного прерывателя закреплены неподвижно и разделены изоляторами, при этом один из выводов контактного прерывателя электрически соединены с концом одной из токоподводящих пластин, конец упругой токопроводящей пластины соединен посредством термочувствительного спая с концом другой токоподводящей пластины, а другой конец неподвижно закреплен и электрически соединен с выводом контактного прерывателя. To do this, in an iron thermostat containing a contact breaker with a bimetallic and spring-loaded plate with a contact pair installed with the possibility of interaction when the temperature changes, two current-carrying plates and an elastic conductive plate, the contact breaker leads are fixed and separated by insulators, while one of the contact breaker leads electrically connected to the end of one of the conductive plates, the end of the elastic conductive plate is connected by means of thermal sensors ity junction with the end of another current-supplying plate and the other end fixedly secured and electrically connected to terminal contact breaker.

Выполнение упругой токопроводящей пластины со стороны термочувствительного спая профилированной с сечением, обеспечивающим плотность тока 5-10 А/мм², позволяет осуществить дополнительный подогрев термочувствительного спая, обеспечивая максимальное соответствие температуры спая температуре подошвы с минимальным временным запаздыванием. Соответствие указанных температур, в свою очередь, позволяет с достаточной точностью и минимальной временной задержкой отключить нагреватель при аварийном разогреве и тем самым надежно ограничить величину кратковременного перегрева утюга на уровне ниже значения предельно допустимой температуры.The implementation of the elastic conductive plate on the side of the heat-sensitive junction profiled with a cross section that provides a current density of 5-10 A / mm ² allows for additional heating of the heat-sensitive junction, ensuring maximum matching of the junction temperature to the sole temperature with minimal time lag. Correspondence of the indicated temperatures, in turn, makes it possible to switch off the heater during emergency heating with sufficient accuracy and a minimum time delay and thereby reliably limit the value of short-term overheating of the iron to a level below the maximum permissible temperature.

Создание термочувствительного спая с помощью низкотемпературного припоя на основе свинца с содержанием серебра от 2,5 до 3,0% позволяет обеспечить срабатывание термовыключателя в требуемом диапазоне температур (290-305^оС), выбранном из условия пожаробезопасности утюга.Creating a thermosensitive junction using a low-temperature lead-based solder with a silver content of 2.5 to 3.0% allows the thermal switch ^to operate in the required temperature range (290-305 ° C) selected from the fire safety condition of the iron.

На фиг.1,2 представлены терморегуляторы с различным расположением биметаллической пластины; на фиг.3 терморегулятор с иным расположением токоподводящей пластины. Figure 1.2 presents thermostats with different locations of the bimetal plate; figure 3 thermostat with a different location of the current-supply plate.

Терморегулятор состоит из контактного прерывателя, в состав которого входит биметаллическая пластина 1, контактная пара 2 и подпружиненная пластина 3 с регулировочным механизмом 4, двух токоподводящих пластин 5 и 6 и упругой токопроводящей пластины 7. The temperature controller consists of a contact chopper, which includes a bimetallic plate 1, a contact pair 2 and a spring-loaded plate 3 with an adjusting mechanism 4, two current-conducting plates 5 and 6 and an elastic conductive plate 7.

Пластины 6 и 7 соединены между собой посредством термочувствительного спая 8, образованного низкотемпературным припоем на основе свинца с содержанием серебра 2,5-3,0% (ПСр 2,5 или ПСр 3). В месте спая пластина 7 профилирована и имеет сечение, обеспечивающее плотность тока от 5 до 10 А/мм².The plates 6 and 7 are interconnected by means of a heat-sensitive junction 8 formed by a low-temperature solder based on lead with a silver content of 2.5-3.0% (PSR 2.5 or PSR 3). In place of the junction plate 7 is profiled and has a cross section that provides a current density of 5 to 10 A / mm ² .

Выводы 9 и 10 контактного прерывателя неподвижно закреплены между изоляторами 11, прием вывод 9 совместно с пластиной 5, а вывод 10 с пластиной 7. The findings 9 and 10 of the contact chopper are fixedly fixed between the insulators 11, the reception of the output 9 together with the plate 5, and the output 10 with the plate 7.

При исправном терморегуляторе и замкнутой контактной паре 2 происходит нагрев подошвы утюга. With a working temperature regulator and a closed contact pair 2, the soleplate is heated.

На начальной стадии разогрева температура термочувствительного спая 8 растет несколько быстрее температуры подошвы (Тпод), что объясняется разогревом за счет протекающего через пластину 7 и спай 8 тока. Аналогичная картина имеет место и в квазистационарном режиме работы терморегулятора при включении утюга в течение первых 10-15 с. В дальнейшем температура подошвы на стадии разогрева растет значительно быстрее температуры спая (Т_сп). При первом включении терморегулятора (размывании контактной пары 2) Т_под достигает 270^оС, а температура спая 205^оС. В процессе релаксации (включения-отключения терморегулятора) температура Т_под практически сравнивается с температурой спая. Квазистационарный режим работы утюга характеризуется наличием конкретного интервала температуры Т_под, в котором температурные кривые Т_под (t) и Т_сп (t) повторяются с циклической периодичностью.At the initial stage of heating, the temperature of the heat-sensitive junction 8 grows somewhat faster than the temperature of the sole (Tp), which is explained by heating due to the current flowing through the plate 7 and junction 8. A similar picture takes place in the quasi-stationary mode of operation of the thermostat when the iron is turned on for the first 10-15 seconds. Subsequently, the temperature of the sole at the stage of heating increases much faster than the temperature of the junction (T _cn ). When first switched on the temperature controller (erosion of the contact pair 2) _by T reaches 270 ^{° C,} and the temperature of junction 205 ^C. The relaxation process (on-off thermostat) temperature T is compared with _a practically junction temperature. The quasi-stationary mode of operation of the iron is characterized by the presence of a specific temperature range T _under , in which the temperature curves T _under (t) and T _cn (t) are repeated with cyclic periodicity.

Максимальная Т_под, достигаемая в конце разогрева, превышает на несколько десятков градусов максимальное значение Т_под в квазистационарном режиме. В то же время максимальная Т_сп не достигает температуры плавления спая.The maximum T _under reached at the end of the heating exceeds several tens of degrees the maximum value of T _under in quasi-stationary mode. At the same time, the maximum T _cn does not reach the junction melting temperature.

При неисправном терморегуляторе Т_под и Т_сп нарастают линейно, при этом Т_сп нарастает медленнее.When _a faulty thermostat T, and T _ch is increasing linearly, while T _cn increases slowly.

Для обеспечения пожаробезопасности необходимо при Т_под ≅390^оС отключить терморегулятор и нагреватель от сети. Для обеспечения срабатывания термовыключателя при такой температуре необходимо, чтобы спай имел температуру плавления ≈300^оС. Близкий температурный интервал плавления имеют припой ПСр 2,5. В результате расплавления спая 8 при указанной температуре пластина 7 отходит от пластины 6, разрывая цепь питания нагревателя, чем обеспечивается защитное отключение.To ensure fire safety, it is necessary at T _under оре390 ^о С to disconnect the thermostat and heater from the network. To ensure the tripping thermoswitch at a temperature, it is necessary that the junction has a melting temperature ≈300 ° ^C. A similar melting range are solder SEP 2,5. As a result of the melting of the junction 8 at the indicated temperature, the plate 7 moves away from the plate 6, breaking the power supply circuit of the heater, which ensures a protective shutdown.

При изготовлении утюга (нагревательного элемента) на другое напряжение питания настройка температуры срабатывания термовыключателя может быть осуществлена выбором иного припоя (ПСр3) и изменением сечения пластины 7. In the manufacture of the iron (heating element) for a different supply voltage, the temperature of the thermal switch can be set by selecting a different solder (PSr3) and changing the cross section of the plate 7.

Для утюгов на 127 и 220 В сечение пластины 7 должно быть таким, чтобы обеспечивалась в ней плотность тока в диапазоне 5-10 А/мм².For irons at 127 and 220 V, the cross section of the plate 7 should be such that a current density in the range of 5-10 A / mm ^{2 is} provided in it.

Claims

1. Thermostat for an electric iron, comprising a contact chopper with a bimetallic and spring-loaded plate and a contact pair, which are installed with the possibility of interaction when the temperature changes, the first and second current-conducting plates and an elastic conductive plate, the terminals of the contact breaker are fixedly fixed and separated by insulators, one of the terminals of the contact breaker electrically connected to the end of the first conductive plate, characterized in that the first end of the elastic conductive plate is soy dinene by means of a heat-sensitive junction with the end of the second current-conducting plate, the second is fixedly mounted and electrically connected to the other terminal of the contact chopper.

2. The temperature regulator according to claim 1, characterized in that the elastic current-conducting plate from the side of the heat-sensitive junction is made profiled and has a cross section that provides a current density of 5-10 M / mm ² .

3. The temperature regulator according to claim 1, characterized in that the heat-sensitive junction is formed by a low-temperature solder based on lead with a silver content of 2.5 - 3.0%.