RU2210830C1

RU2210830C1 - Thermoelectric switch

Info

Publication number: RU2210830C1
Application number: RU2002103115/09A
Authority: RU
Inventors: П.Н. Ишков; А.С. Кутмин; М.Е. Воробьев; В.И. Малофеев
Original assignee: Открытое акционерное общество "Электроаппарат"
Priority date: 2002-02-04
Filing date: 2002-02-04
Publication date: 2003-08-20

Abstract

FIELD: electrical engineering; domestic appliances such as electric ranges. SUBSTANCE: thermoelectric switch has insulating case that accommodates breaking contact pair of fixed and movable contact members mounted on overhanging contact spring, and pusher. The latter is mounted under loose end of leaf contact spring; breaking contact pair is disposed between pusher and contact spring joint. Bimetal heat-sensing member is made in the form of strip and is mounted in metal base symmetrically relative to pusher. Thermoelectric switch base has part projecting beyond case and bent relative to that abutting against case. Bent part of base accommodates adjusting mechanism made in the form of adjusting screw set at certain angle to longitudinal axis of bimetal strip and used to actuate leaf spring. One end of leaf spring is fixed to bent part of base and its other end is secured to heat-sensing bimetal strip. EFFECT: enhanced operating reliability, operating precision at preset temperature, reduced size, facilitated manufacture. 1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, в частности к термоэлектрическим переключателям, и может быть использовано в бытовых электроприборах, например бытовых электроплитах. The invention relates to electrical engineering, in particular to thermoelectric switches, and can be used in household electrical appliances, for example household electric stoves.

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.). Known thermosensitive electric switch containing a base, a bimetallic thermosensitive plate element, movable and fixed contacts, a leaf spring installed between the base and the elastic support in the form of a slider, and an adjusting screw installed along the longitudinal axis of the bimetallic thermosensitive plate element (USSR Copyright Certificate N 1148056, C. H 01 H 37/52, 37/54, 1985).

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. In the known heat-sensitive electric switch, the heating of the bimetallic heat-sensitive plate element is carried out directly by the electric current passing through it. This adversely affects the accuracy of the thermoelectric switch when used as a temperature switch, since the heating of the bimetallic element from the measured temperature passes through the air or insulator.

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. Also known is a thermoelectric switch containing a metal base, a housing of insulating material, in which a disconnecting pair is placed, consisting of a fixed contact and a movable contact mounted on a cantilevered flat contact spring, and a bimetallic heat-sensitive disk. A bimetallic heat-sensitive disk is installed symmetrically in the housing relative to the pusher and with the possibility of acting through it on the contact spring (Russian Federation patent N 2080681, class N 01 H 37/54, 1997). We take it for a prototype.

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. The disadvantages of the known design include the complexity of manufacturing a bimetallic heat-sensitive disk, insufficient reliability and accuracy of response when heated. Placing a movable contact on the free end of the contact spring does not provide sufficient contact clamping force, which can lead to sparking when the transmitted power of electrical appliances increases, i.e. reduces the reliability of the known thermoelectric switch. Placing the pusher between the contact and the fixing location of the contact spring reduces the durability of the contact spring, as a result of which a means for restricting the movement of the contact spring in the form of a shank with an end bent towards the contact spring is introduced into the known thermoelectric switch. This in turn requires an increase in the force of action of the pusher on the contact spring, which also reduces the durability and reliability of the contact spring. Insufficient response accuracy occurs due to the fact that the heat-sensitive disk has insufficient contact with the metal base and therefore the temperature of the heated surface will differ from the temperature of the heat-sensitive disk. In addition, the accuracy of the operation is affected by the manufacturing error of the thermosensitive discs.

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. The problem to which the invention is directed is to create a thermosensitive switch design that ensures reliable operation, accuracy of operation at a given temperature, having small dimensions and simple manufacturing technology.

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. To solve this problem, a thermoelectric switch is used, which contains a metal base, a housing made of insulating material, in which a disconnecting contact pair is placed, consisting of a fixed and movable contact mounted on a cantilevered flat contact spring, and a bimetallic heat-sensitive element mounted symmetrically with respect to the pusher exposure through it to the contact spring. New is that the pusher is installed under the free end of the contact spring, and the opening contact pair is placed between the pusher and the location of the contact spring. The bimetallic heat-sensitive element is made in the form of a plate and is installed in the base, which has a part protruding outside the body and bent at an angle to the part adjacent to the body. The thermoelectric switch is also equipped with an adjusting mechanism in the form of an adjusting screw installed in the curved part of the base at an angle to the longitudinal axis of the bimetallic heat-sensitive plate with the possibility of acting on the leaf spring. One end of the leaf spring is rigidly fixed on the curved part of the base, and the other end has a bimetal heat-sensitive plate.

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. Placing a disconnecting contact pair between the place of fixing the contact spring and the pusher allows you to increase the clamping force of the contacts with the same geometric parameters of the contact spring, which increases the reliability of the thermoelectric switch. In addition, such a placement of the opening contact pair allows to reduce the bending forces at the attachment point of the contact spring, which increases the durability and reliability of the contact spring.

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. The use of an adjustment mechanism with a leaf spring, one end of which is rigidly fixed to the curved part of the metal base and the other has the end of the bimetallic plate installed in the base, provides the necessary compression force of the bimetallic heat-sensitive plate and at the same time presses its middle part to the base, which increases the accuracy of operation .

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. Installing the adjusting screw at an angle to the longitudinal axis of the bimetallic heat-sensitive plate provides higher accuracy of adjustment, since the spring tightness will be less by one turn of the screw, unlike if the screw was located along the axis of the bimetallic heat-sensitive plate.

Форма металлического основания позволяет обеспечить малогабаритность конструкции и возможность ее встройки в бытовые электроприборы, например в конфорки электроплит. The shape of the metal base makes it possible to ensure the small size of the structure and the possibility of its incorporation into household electrical appliances, for example, into electric stove burners.

Использование в качестве биметаллического термочувствительного элемента пластины позволяет упростить технологию изготовления термочувствительного переключателя. The use of a plate as a bimetallic thermosensitive element allows us to simplify the manufacturing technology of the thermosensitive switch.

На чертеже изображен общий вид термоэлектрического переключателя. The drawing shows a General view of a thermoelectric switch.

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. Thermoelectric switch contains a housing 1 made of ceramic. A flat contact spring 2 is cantileverly mounted in the housing 1 and mounted together with an electrical terminal 3 by a rivet 4. A pusher 5 is installed in the through hole of the housing 1 under the free end of the contact spring 2. A disconnecting contact pair is placed between the fastening point of the contact spring 2 and the pusher 5, consisting of a movable contact 6 mounted on the contact spring 2, and a fixed contact 7 mounted on another electrical terminal 8, mounted in the housing 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. The thermoelectric switch has a cover 9 of insulating heat-resistant material and a base 10 made of stainless steel. Part of the base 10 extends beyond the housing 1 and is bent at an angle to the part of the base 10 adjacent to the housing 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. At the base 10, under the plunger 5, a bimetallic thermosensitive element is placed symmetrically relative to it in the form of a rectangular plate 11, one end of which is installed in the slot 12 of the base 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. To set the set temperature for operation during heating, the thermoelectric switch has an adjusting mechanism consisting of an adjusting screw 13 with a thread and a leaf spring 14. The adjusting screw 13 is screwed into the curved part of the base 10 at an angle to the longitudinal axis of the bimetallic heat-sensitive plate 11 and abuts against the leaf spring 14. One end of the leaf spring 14 is welded to the curved part of the base 10, and a slot (not shown) is made at its other end, into which the second end of the bimetal is mounted cal thermally responsive plate 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. By turning the adjusting screw 13, the force of the leaf spring 14 corresponding to a predetermined temperature during heating is set, while the bimetallic heat-sensitive plate 11 is pressed against the base.

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. The temperature at which the thermoelectric switch returns to its original state is determined structurally and is determined by the value of h - the distance from the axis of the bimetallic plate 11 to the surface on the housing 1, which rests against the middle part of the plate 11 after operation.

Термоэлектрический переключатель имеет габариты b•1•h=16,5•33,5•13,0 мм, что позволяет его встраивать в электробытовые приборы, например конфорки электроплит. The thermoelectric switch has dimensions b • 1 • h = 16.5 • 33.5 • 13.0 mm, which allows it to be integrated into household appliances, such as hot plates.

Термоэлектрический переключатель работает следующим образом. Thermoelectric switch operates as follows.

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.The thermoelectric switch is installed inside the burner. In the initial position, contacts 6 and 7 are closed. When the surface temperature of the hotplate reaches a predetermined temperature, for example 400 ^{° C.} , the bimetallic heat-sensitive plate 11 bends up and raises the plunger 5, which acts on the contact spring 3, and the contacts 6 and 7 open. The hob switches off.

При ее остывании до необходимой температуры биметаллическая термочувствительная пластина 11 выгибается в обратную сторону, толкатель 5 возвращается в исходное состояние, контактная пара замыкается. When it cools down to the required temperature, the bimetallic heat-sensitive plate 11 bends in the opposite direction, the pusher 5 returns to its original state, the contact pair closes.

Переход биметаллической термочувствительной пластины 11 из одного положения в другое происходит "хлопком", что обеспечивается подбором ее геометрических параметров и усилия пластинчатой пружины 14. The transition of the bimetallic heat-sensitive plate 11 from one position to another occurs "cotton", which is ensured by the selection of its geometric parameters and the efforts of the leaf spring 14.

Claims

A thermoelectric switch containing a metal base, a body of insulating material, in which a disconnecting contact pair is placed, consisting of a fixed contact and a movable contact mounted on a cantilevered flat contact spring, and a pusher, and a bimetal thermosensitive element mounted symmetrically with respect to the pusher through it to the contact spring, characterized in that the pusher is installed under the free end of the contact spring a disconnecting contact pair is placed between the pusher and the contact spring fixing place, the bimetallic heat-sensitive element is made in the form of a plate and is installed in the base, part of which extends beyond the housing and is bent at an angle to the part adjacent to the housing, while the switch is equipped with an adjustment mechanism in the form an adjusting screw installed in the curved part of the base at an angle to the longitudinal axis of the bimetallic heat-sensitive plate and with the possibility of impact on the plate a spring, one end of which is rigidly fixed to the curved part of the base, and the other has the end of a bimetallic heat-sensitive plate.