RU7765U1

RU7765U1 - THERMAL FUSE

Info

Publication number: RU7765U1
Application number: RU96116455/20U
Authority: RU
Inventors: В.Л. Алексеев; Г.Н. Виноградов; А.Ю. Герасимов; А.П. Жайлов; В.А. Чиганов
Original assignee: Алексеев Виктор Леонидович; Виноградов Геннадий Николаевич; Герасимов Александр Юрьевич; Жайлов Андрей Прокофьевич; Чиганов Вячеслав Анатольевич
Priority date: 1996-08-13
Filing date: 1996-08-13
Publication date: 1998-09-16

Description

ТЕРМОПРЩОХРАНИТЕЛЬ.THERMAL PROTECTOR.

Полезная МОДЕЛЬ относится к элвк Г:ротв(нике, в частности, к тепловым выключателям, предназначенным для защиты электронных и электрических приборов от перегрева при возникновении неисправностей, и может быть использована в изделиях бытовой техники и в электроизделиях промышленного назначения.The useful MODEL refers to the E-GV: rotv (nickname, in particular, to thermal switches designed to protect electronic and electrical devices from overheating in the event of a malfunction, and can be used in household appliances and industrial products.

Известны, устройства, которы.е применяются для защиты различных нагревающшсся приборов, нелравильная эксплуатация которых в результата быстрого нарастаиия температуры приводит к разрушению. Для предотвращения такого разрушения в этих при борах используется различные предохранители. Известен ряд отечественных изобретений, являющихся термоэлектрическими переключателями с контактными элементами, приводимыми в дей.ствие в результате -расплавления легкоплавкого вещества.Known devices that are used to protect various heated devices, the irregular operation of which as a result of a rapid increase in temperature leads to destruction. To prevent such destruction, various fuses are used in these devices. A number of domestic inventions are known, which are thermoelectric switches with contact elements actuated as a result of fusion of a fusible substance.

Одним, из них является Термовыключатель, который состоит из заключенного в оболочку из электроизоляционн.ого материала термочувствительного элемента из легкоплавкого сплава, соединенного с проволочными выводами внутри оболочки (корпуса). Термочувствительный- элемент выполнен в виде герметично закрытой трубки, внутренний, объем которой заполнен неправодящим электри ческиа ток веществом-активатором, удаляющим окисную пленку с термочувствительного элемента, не оказывающим коррозионное воздействие на элементы термовыключателя, снижающим в расплавленном состоянии, поверхностное натяжение сплава, из которого выполнен термочувствительный, элемент, и имеющим температуру плавления ниже температуры плавления термочувствительного элемента. /См, Авторское свидетельство СССРOne of them is a thermal switch, which consists of a thermosensitive element made of a low-melting alloy enclosed in a sheath of electrical insulation material, connected to the wire leads inside the shell (case). The thermosensitive element is made in the form of a hermetically sealed tube, the inner volume of which is filled with an activating substance that does not correct electric current, which removes the oxide film from the thermosensitive element, does not exert a corrosive effect on the thermoswitch elements, and reduces the surface tension of the alloy in the molten state, from which it is made thermosensitive element, and having a melting point below the melting temperature of the thermosensitive element. / See USSR Copyright Certificate

/Y/ Y

ШК Н 01 Н 37/76 ШК Н 01 Н 37/76

- 3 № 1647689 кл. Н 01 Н 37/76, приор. Б89 г./- 3 No. 1647689 cl. H 01 H 37/76, prior. B89 /

Такое уотройство не может обладать достаточным быстродействием, т.к. терм.оч увствительный. элемент в виде трубки для прерывания цепи, в критической ситуации должен расплавляться по всей своей площади, сечения, а это требует соответствующего времени.Such a device cannot have sufficient speed, because term.och insightful. an element in the form of a tube for interrupting a circuit, in a critical situation, must be melted over its entire area, cross-section, and this requires an appropriate time.

Известно устройство Термопредохранитель, содержащее герметичный- корпус, внутри которого закреплены две контактные пластины., из которых, по меньшей мере,одна, подпружинена. Эти пластины в рабочей зоне соединены легкоплавким припоем. Пространство внутри корпуса заполнено диэлектрическим материалом, переходящим из твердого состояния в жидкое при температуре выше максимальной, температуры эксплуатации, но ниже температуры плавления припоя, что исключает возможность образования дуги.. /См. Авторское свидетельство СССР № 1665425, кл. Н 01 Н 37/76, приор. 1988 г./A device is known Thermal fuse containing a sealed housing, inside which are fixed two contact plates., Of which at least one is spring loaded. These plates in the working area are connected by fusible solder. The space inside the case is filled with dielectric material, passing from a solid to a liquid state at a temperature higher than the maximum operating temperature, but lower than the melting temperature of the solder, which eliminates the possibility of arcing .. / See USSR copyright certificate No. 1665425, cl. H 01 H 37/76, prior. 1988 /

Это устройство достаточно просто по конструкции, но особенности конструкции, сужают область применения, например, его нельзя использовать для защиты погруженных электронагревателей.This device is quite simple in design, but the design features narrow the scope, for example, it cannot be used to protect immersed electric heaters.

Известен также Бы.стродействующий предохранитель, у которого в трубчатом корпусе установлены два электрода, соединенные плавким элементом в Один из электродов выполнен подпружиненным путем изгиба, упирающегося в корпус, и из упругого материала с коэффициентом теплопроводности меньшим, чем коэффициент теплопроводности другого электрода. Корпусом может служить трубка кипятильника, в котором один из электродов предохранителя соединен со спиралью, а другой подключен к сети. При, резком возрастании температуры кипятильни. 3 ка тепло по контактирующему с ней электроду передается на плавкий элемент, который расплавляется и размыкает цепь, /См. Патент СССР i 1804660, кл. Н 01 Н 85/36, приор, 19У1 г./A fast-acting fuse is also known, in which two electrodes are installed in the tubular casing, connected by a fusible element in one of the electrodes is spring-loaded by bending, abutting against the casing, and from an elastic material with a thermal conductivity coefficient lower than the thermal conductivity coefficient of the other electrode. The housing can be a boiler tube, in which one of the fuse electrodes is connected to the spiral, and the other is connected to the network. With a sharp increase in the temperature of the boiler. 3 ka, heat is transferred through the electrode in contact with it to a fusible element, which melts and opens the circuit, / see USSR patent i 1804660, cl. H 01 H 85/36, prior, 19U1 /

Такой предохранитель имеет сужеьшую область применения, т.к. не может являться автономным средством, а состоит из отдельно существующих деталей ,собираемых в трубке кипятильника. Кроме того отсутствие поверхностно-активного вещества не позволяет гасить электродугу в момент его срабатывания.Such a fuse has a narrower scope, because cannot be an autonomous tool, but consists of separately existing parts assembled in a boiler tube. In addition, the absence of a surfactant does not allow to extinguish the electric arc at the time of its operation.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявляемой полезной модели ЕО й§вокупности признаков является Термовыключатель, содержащий герметичный корпус, термочувствительный элемент в виде полоски из легкоплавкого металлического сплава, в концы котораго впаяны проволочные выводы. Внутренняя полость корпуса заполнена активатором, представляющим собой непроводящее элктрический ток вещество, способное в расплавлелном соатоянии. растворять оксидную пленку на поверхности, термочувствительного элемента. /См. Авторское свидетельство СиСР №1501187,кл.Н01Н 37/76, приор. 1988 г./The closest device of the same purpose to the claimed utility model EO of signs is a thermal switch containing a sealed enclosure, a thermosensitive element in the form of a strip of fusible metal alloy, the wires of which are soldered to the ends. The internal cavity of the housing is filled with an activator, which is a non-conductive electric current substance that is capable of melting. dissolve the oxide film on the surface of the heat-sensitive element. /Cm. Copyright certificate of CISR No. 1501187, class N01N 37/76, prior. 1988 /

Данное устройство имеет простую конструкцию и довольно надежно срабатывает, но не обладает достаточным быстродействием, т.к. расплавление термочувствительного элемента требует значительного времени ввиду необходимой толщины полоски, которая должна соответствовать проходящему току. Ограничен также диапазон использования такого термовыключателя из-за его конструктивных особенностей: однонаправленные, выводы не позволяют, например, смонтировать его в трубке электровжпятильника.This device has a simple design and works quite reliably, but does not have sufficient speed, because the melting of the heat-sensitive element requires considerable time due to the required thickness of the strip, which must correspond to the passing current. The range of use of such a thermal switch is also limited due to its design features: unidirectional, the conclusions do not allow, for example, to mount it in the tube of an electric wrist rest.

////r /r//// r / r

,4 нал модель, является повышение бы.отродействия устройства, создание надежной и технологичной, конструкции., 4 cash model, is to increase the response time of the device, creating a reliable and technological design.

Указанный технический результат достигается тем, что термопредохрвйштель, включающий герметичный диэлектрический корпус, внутри которого расположен термочувствительный элемент из легкоплавкого сплава, два частично входящих в корпуса; проволочных вывлда, жестко соединенных внутри корпуса с терм-очувствительным элементом, и заполняющее внутренний объем корпуса непроводящее электрический ток поверхностно-активное вещество, удаляющее окисную пленку с термочувствительного элемента, на оказывающее коррозионное воздействие на элементы термопредохранителя, снижающее в расплавленном состоянии поверхностное натяжение сплава, из которого изготовлен термочувствительны элемент, и имеющее температуру плавления ниже температуры плавления термочувствительного элемента, в отличиии от прототипа имеет особенность, заключающуюся в том, чп:о на концах проволочных выводов, находя-, щихся внутри корпуса, выполнены прорези, через которые пропущен и закреплен в них терм-0ч.увствительный элемент, вып.олненный в виде проволочной петли замкнутой, причем, корпус выполнен цилиндрическим, проволочные выводы размещены по оси корпуса, а крепление термочувствительного элемента к концам, проволочных выводов выполнено механическим.The specified technical result is achieved by the fact that the thermal preheater includes a sealed dielectric casing, inside of which there is a thermosensitive element of fusible alloy, two partially included in the casing; wire wires rigidly connected inside the case with a thermosensitive element, and a non-conductive electric current surfactant filling the internal volume of the case, removing the oxide film from the thermosensitive element, which has a corrosive effect on the thermal fuse elements, which reduces the surface tension of the alloy in the molten state, from which is made thermosensitive element, and having a melting point below the melting temperature of the thermosensitive element, in differs from the prototype has the feature that the state of emergency: about at the ends of the wire leads located inside the case, slots are made through which a thermo-sensitive element, made in the form of a closed wire loop, is passed and fixed into them moreover, the casing is made cylindrical, the wire leads are placed along the axis of the casing, and the fastening of the heat-sensitive element to the ends of the wire leads is mechanical.

Корпус, удобно выполнить в виде стакана, в который через отверсти.е в центре его дна всжавлен один из проволочных выводов, второй проволочный ВЫ.ВОД вставлен в стакан с его открытой стороны ицеКТРИРО АН & нем с помощью шайбы, при этом корпус гермети.зирован компаундом со стороны выходов прово « 5 -. лочных выводов снаружи из корпуса. Выбранная форма термочувствительного элемента в виде замкнутой, петли позволяет разделить /располовинить/ необходимое сечение термочувствительного элeivIeнтa для данной силы тока и тем самым сократить время его расплавления и соответственно время срабатывания тармопредохранителя, т.е. разрыва электроцепи, когда произойдет нежелательное превышение температуры или электротока в предохраняемом приборе. 9cp4HJCTttB:HocTb конструкции, термопредохранителя и как,следствие - надежность работы, достигается применением проволочной петли, жестко закрепленной в прорезях проволочных выводов. Проволока для изготовления термочувствительного элемента легко подбирается по сечению и материалу в зависимости от конкретных технических требований эксплуатации устройства. Дополнительно надежность и технологичность конструкции достигается за счет использования механического крепления термочувствительного элемента к выводам путем обжима проволоки в прорезях выводов, обычно под прессом. Этим , в отличии от пайки,, достигается идентичность и повторяемость качества узлов крепления, что способствует повторяемости характеристик термопредохранителя: времени срабатывания, температуры срабатыв- ния. Предлагаемая конструкция технологична как в изготовлении, так и в применении. ES форма и расположение выводов снаружи позволяет использовать предохранитель в различных приборах, например, внутри трубки электрокипятильника, а также в тепловых термокамерах.It is convenient to make the case in the form of a glass, into which one of the wire leads, the second wire OUT is pressed through the hole in the center of its bottom. The INPUT is inserted into the glass from its open side with itCTRIRO AN and it with a washer, while the case is sealed. compound from the exits of the provo "5 -. local outputs from the outside of the housing. The selected form of the heat-sensitive element in the form of a closed loop allows you to divide / halve / the required cross-section of the heat-sensitive element for a given current strength and thereby reduce the time of its melting and, accordingly, the response time of the safety fuse, i.e. electrical circuit rupture, when an undesirable excess of temperature or electric current occurs in the protected device. 9cp4HJCTttB: HocTb design, thermal fuse and, as a result, reliable operation, is achieved by using a wire loop rigidly fixed in the slots of the wire leads. The wire for the manufacture of a thermosensitive element is easily selected according to the cross section and material, depending on the specific technical requirements of the operation of the device. Additionally, the reliability and manufacturability of the design is achieved through the use of mechanical fastening of the heat-sensitive element to the terminals by crimping the wire in the slots of the terminals, usually under a press. In this way, unlike soldering, the identity and repeatability of the quality of the attachment points is achieved, which contributes to the repeatability of the thermal fuse characteristics: response time, response temperature. The proposed design is technologically advanced both in manufacture and in application. The ES shape and location of the terminals outside allows you to use the fuse in various devices, for example, inside the tube of an electric boiler, as well as in thermal heat chambers.

- 6 вует условию патентоспособности нолезнай модели новизна.- 6 complies with the patentability condition of know-how novelty models.

На чертеже представлена конструкция термопредрхранителя Б исходном состоянии. Термопредохранитель включает корпус 1, Е который частиЕШо входят два проволочных вывода 2, на концах которых, находящихся внутри корпуса I и отстоящих друг от друга., имеются прорези 3, через которые пропущена замкнутая проволочная петля, образующая термочувствительный элемент 4. Внутренний объем корпуса I заполнен поверхностно-активным веществом 5 Проволочные выводы 2 направлены снаружи в противоположные стороны и расположены по оси цилиндрического корпуса I в виде стаканчика. Со стороны выходов проволочных выводов 2 из корпуса i последний герметизирован компаундом 6, Один проволочный вывод 2 вставлен -в корпус I с открытой стороны стакана и с нтрИРОМНв нем с помощью шайбы 7, а другой проволочный, вывод 2 вставлен в корпус I через отверстие 8 в дне стакана по центру. Заливка компаундом б гермвтизи рует и укрепляет установку проволочных выводов 2.The drawing shows the design of thermal fuse B in its original state. The thermal fuse includes a housing 1, E of which the ESO part includes two wire leads 2, at the ends of which are located inside the housing I and are spaced from each other. There are slots 3 through which a closed wire loop is passed, forming a heat-sensitive element 4. The internal volume of the housing I is filled surfactant 5 Wire leads 2 are directed outside in opposite directions and are located along the axis of the cylindrical body I in the form of a cup. On the side of the outputs of the wire leads 2 from the housing i, the latter is sealed with a compound 6, One wire lead 2 is inserted into the housing I from the open side of the cup and with it using the washer 7, and the other wire lead 2 is inserted into the housing I through the hole 8 in bottom of the glass in the center. Compounding with hermetic compound B strengthens and strengthens the installation of wire leads 2.

Проволочные выводы 2 изготовлены из легкопроводящего электрический ток материала, например, меди, алюминия, сере.бра.The wire leads 2 are made of a lightly conductive electric current material, for example, copper, aluminum, silver.

Термочувствительный элемент 4 изготовлен из легоплавкого сплава, имеющего определеннный узки емпературный промежуток плавления, например, 000-61, у которого интервал плавления 4- 183 - 185 °С. Поверхностно-активное вещество 5, заполняющее внутренний объем корпуса 1, представляет собой непроводящее электрический ток внщество, споенное в расплавленном состоянии растворять окисную пленку на поверхности термочувствительного элемента 4, не должно ни в твердом, ни в распла. вленном состоянии оказывать коррозионное воздействие на материал термочувствительного элемента и проволочных .The heat-sensitive element 4 is made of a fusible alloy having a certain narrow temperature range of melting, for example, 000-61, in which the melting range of 4-183 - 185 ° C. The surfactant 5, which fills the internal volume of the housing 1, is a non-conductive electric current, soluble in the molten state to dissolve the oxide film on the surface of the heat-sensitive element 4, should neither in solid nor in the melt. In the present state, it has a corrosive effect on the material of the thermosensitive element and wire.

- 7 Оно должно снижать поверхностное натяжение материала терючувствительного элемента 4, когда он расплавляется при срабатывании устройства. В качестве поверхностно-активного|вещества может использоваться, например, модифицированная канифоль или канифоль очищенная различных марок.- 7 It should reduce the surface tension of the material of the heat-sensitive element 4 when it melts when the device is triggered. As a surfactant, for example, modified rosin or purified rosin of various grades can be used.

Устройство работает следующим образом. Рассмотрим пример включения термопредохранителя в электрокипятильник. Термопредохранитель помещается в трубку кипятильника и с помощью проволочных выводов включается последовательно в цепь нагревательной спирали, укрепляется и центрируется в трубке кипятильника с помощью эластичных пробок, которые также препятствуют проникновению наполнителя трубки в зону установки предохранителя, который СледуеТ расположить над изогнутой частью трубки кипятильника.The device operates as follows. Consider an example of incorporating a thermal fuse in an electric boiler. The thermal fuse is placed in the boiler tube and, with the help of wire leads, is connected sequentially to the heating spiral circuit, is fixed and centered in the boiler tube using elastic plugs, which also prevent the filler from penetrating into the fuse installation area, which should then be placed over the curved part of the boiler tube.

При нормальной работе электрокипятильника изогнутая часть его трубки погружена в воду и, благодаря постоянному отбору тепла от поверхности трубки водой, проволочные выводы термопредохранителя и спираль кипятильника имеют установившуюся температуру, которая меньше температуры платзления термочувствительного эле лента 4. При этом поверхностно-активное вещество может находиться либо в твердом, либо в расплавленной, состоянии.. R случае включения электрокипятильника в непогруженном в воду СОСТОЯНИИ- или извлечения, его из жидкости без предварительного отключения из сети, а также выкипания жидкости до уровня, ниже безопасного, в работающем состоянии, нарушается теплообмен, происходит быстрый неуправляемый рагзогрев трубки кипятильника, его спирали, и тепло по выводу 2 термопредохранителя перемещается к термочувствительному эле 8 менту 4, который расплавляется сразу на каком-либо своем участке при достижении температуры его плавления данном случае расплавление начинается со стороны спирали кипятильника. Поверхностно-активное вещество тоже расплавляется, если до этого было в твердом состоянии, и способствует быстрому разрыву петли термочувствительного элемента результате прекращается прохождение электрического тока по нагревательной спирали кипятильника, его дальнейший разогрев, что предотвращает разрушение прибора.During normal operation of the electric boiler, the curved part of its tube is immersed in water and, due to the constant removal of heat from the surface of the tube with water, the wire leads of the thermal fuse and the coil of the boiler have a steady temperature that is lower than the temperature of the heat-sensitive element 4. The surface-active substance may either in a solid or in a molten, state .. R if the electric boiler is turned on in a STATE - or when not immersed in water, it is removed from a liquid without heat supply is disconnected from the network, as well as boiling liquid to a level lower than safe, in working condition, heat exchange is disrupted, fast uncontrolled reheating of the boiler tube, its spiral occurs, and heat leads to heat-sensitive element 8 ment 4, which melts immediately to in any of its sections, when its melting temperature is reached, in this case, the melting begins from the side of the boiler spiral. The surfactant also melts, if it was in a solid state before, and contributes to the rapid rupture of the loop of the thermosensitive element, as a result, the electric current stops passing through the heating coil of the boiler, its further heating, which prevents the destruction of the device.

Срабатывание предохранителя происходит очень быстро, значительно быстрее, чем в известных устройствах того же назначения, за йчет оригинальной конструкции, термочувствительного элемента, который можно изготовить из тонкой проволоки, сечение которой наполовину меньше, чем сечение других термочувствительных элементов, рассчитанных на прохождение соответствующего тока. Расплавление его в виде проволочной, петли, начатое только на одном участке, прекращает передачу электротока на этом участке, увеличивая соответственно на другом участке, что способствует ускоренному расплавлению последнего.The fuse trips very quickly, much faster than in the known devices of the same purpose, due to the original design, the heat-sensitive element, which can be made of thin wire, the cross section of which is half less than the cross-section of other heat-sensitive elements, designed to pass the corresponding current. Its melting in the form of a wire loop, started only in one section, stops the transmission of electric current in this section, increasing accordingly in another section, which contributes to the accelerated melting of the latter.

Предложенный термопредохранитель можно использовать в различных приборах для защиты их от перегрева. Он прост и надежен по конструкции, т.к. не содержит подвижных механических частей, может быть выполнен достаточно малогабаритным, компактным., удобным для подключения, может использоваться в условиях повышенной вибрации.The proposed thermal fuse can be used in various devices to protect them from overheating. It is simple and reliable in construction, as does not contain moving mechanical parts, can be made compact enough, compact., convenient to connect, can be used in conditions of increased vibration.

Claims

1. Thermal fuse, including a sealed dielectric housing, inside which there is a thermosensitive element of fusible alloy, two wire leads partially included in the housing, rigidly connected inside the housing with a thermosensitive element, and a non-conductive surface current-filling substance filling the internal volume of the housing that removes the oxide film from a thermosensitive element that does not have a corrosive effect on the thermal fuse elements, which reduces the molten state surface tension of the alloy of which the thermosensitive element is made, and having a melting temperature lower than the melting temperature of the thermosensitive element, characterized in that slots are made at the ends of the wire leads inside the case, through which the thermosensitive element is passed and fixed in them, made in the form closed wire loop, and the housing is cylindrical, and the wire leads are placed along the axis of the housing, while attaching the heat-sensitive element to ntsam wire leads made mechanical.

2. The thermal fuse according to claim 1, characterized in that the housing is made in the form of a glass, into which one of the wire leads is inserted through the hole in the center of its bottom, the second wire lead is inserted into the glass from its open side and centered in it with the washer, while the housing is sealed with a compound from the outside from the side of the outputs of the wire leads.