ТЕРМОРЕЛЕ Российский патент 1994 года по МПК H01H37/54 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к защитным тепловым устройствам, и предназначено для пуска и защиты от перегрева и короткого замыкания двигателей бытовых электроприборов.

Известны термовыключатели, содержащие термочувствительный элемент из биметалла с регулировочным винтом, перекидной подвижный контакт с подпружиненными элементами и соединительную деталь с упором (1).

Недостатком указанного устройства является сложность конструкции.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является термореле, содержащее термочувствительный элемент из биметалла, контактодержатель с подпружиненным язычком, соединительную деталь с упором для язычка, который выполнен подпружиненным и заодно с рамкой, при этом изгиб соединительной рамки выполнен за пределами траектории движения рамки (2).

В указанном устройстве недостатками являются сложность конструкции и ненадежность термочувствительного элемента из биметалла, который требует калибровки на заданную температуру из-за неоднородности материала по толщине пластины, а при перегреве теряет заданные ему свойства.

Простая замена термочувствительного элемента из биметалла, например, на материал с памятью формы, не решает задачи, так как для возврата термочувствительного элемента в исходное (холодное) состояние его необходимо подпружинить, т. е. ввести дополнительный пружинящий элемент, что усложнит конструкцию. Кроме того, повысить стоимость термореле, так как стоимость материала с памятью формы значительно выше биметалла. Если уменьшить размеры термочувствительного элемента с целью удешевления термореле, сложность конструкции сохранится, но термочувствительный элемент при этом будет несоизмеримо мал по сравнению с другими элементами термореле и не сможет выполнить свою функцию.

Для устранения указанных недостатков необходимо использовать термочувствительный элемент значительно меньших размеров, чем биметаллическая пластинка, а в качестве пружинящего элемента, приводящего термочувствительный элемент в исходное (холодное) состояние, использовать контактодержатель с подпружиненным язычком.

Цель изобретения - упрощение конструкции и повышение надежности термореле.

Поставленная цель достигается тем, что в известном термореле, содержащем термочувствительный элемент, контактную стойку, контактодержатель с подпружиненным язычком, опирающимся на паз в контактной стойке, неподвижный контакт, регулировочный винт и корпус, термочувствительный элемент выполнен в виде дуги из материала с термомеханической памятью формы и одним концом закреплен в корпусе над контактодержателем, а вторым опирается на контактодержатель с возможностью принимать прямолинейную форму при нагреве, а между регулировочным винтом и контактной пластиной введен клинышек, утопленный в пазы в корпусе с возможностью перемещения. Для увеличения генерируемого термочувствительным элементом усилия в клинышке выполнено сквозное отверстие, через которое пропущен интерчувствительный элемент, а в противоположных стенках корпуса на уровне сквозного отверстия в клинышке в его положении при разомкнутом контактодержателе выполнены сквозные пазы, в которые свободно опираются концы термочувствительного элемента.

Для предохранения электрической цепи от короткого замыкания, клинышек выполнен из электропроводного материала, а регулировочный винт содержит контактную пластину.

Выполнение термочувствительного элемента в виде дуги из материала с термомеханической памятью формы и одним концом закрепленным в корпусе над контактодержателем, а вторым - с опиранием на контактодержатель с возможностью принимать прямолинейную форму при нагреве, позволит упростить конструкцию термореле за счет уменьшения количества элементов самой конструктивной схемы и повысить надежность за счет обеспечения условий, необходимых для возврата формы термочувствительного элемента как при нагреве (за счет придания прямолинейной формы при предварительной обработке - отжиге), так и при охлаждении (за счет упругости контактодержателя).

Кроме того, выполнение термочувствительного элемента в виде дуги также позволяет использовать простой вид деформации - изгиб, и при нагреве термочувствительного элемента быстро (с щелчком) отводить контактодержатель от неподвижного контакта.

Выполнение в корпусе термореле паза, в который свободно вставлен клинышек со сквозным отверстием, упирающийся в контактодержатель, связь клинышка с термочувствительным элементом, который пропущен через сквозное отверстие и свободными концами упирается в пазы в противоположных стенках корпуса, расположение пазов на уровне сквозного отверстия в клинышке при его расположении в состоянии, когда контакты разомкнуты, позволит увеличить генерируемое термочувствительным элементом усилие, стабильность его деформационно-силовых характеристик и тем самым повысить надежность термореле, а также возможность увеличить толщину контактодержателя и, следовательно, величину пропускаемого через него электрического тока.

Введение дополнительной контактной пластины, связанной с закрепленным в корпусе концом термочувствительного элемента, позволит включать термореле в электрическую цепь для разрыва ее не только от перегрева, но и в случае возникновения короткого замыкания.

Указанные отличия обуславливают соответствие заявляемого технического решения критерию "новизна".

Признаки, отличающие заявленное техническое решение, неизвестны, они ранее не использовались в полной их совокупности. При этом свойства каждого отличительного признака сами по себе не обуславливают свойства всего объекта в целом. Действительно, основное свойство предложенного технического решения в целом заключается в том, что оно позволяет повысить надежность, упростить конструкцию и при необходимости расширить функциональные возможности термореле по сравнению с базовым объектом (прототипом). Каждый из отличительных признаков сам по себе таким свойством не обладает, т. е. совокупность всех признаков проявляет свойство, отличное от свойств неизвестных признаков. Следовательно, признаки вступили во взаимодействие, а заявленное техническое решение соответствует критерию "существенные отличия".

На фиг. 1 представлен общий вид термореле; на фиг. 2 - продольный разрез термореле по клинышку; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг. 2.

Термореле состоит из корпуса 1, неподвижного контакта 2, контактодержателя 3 с язычком 4, контактной стойки 5, термочувствительного элемента 6, закрепленного одним концом в паз 7 в корпусе 1 и упирающегося в контактодержатель 3. В пазу 7 закреплена контактная пластина 8. Термочувствительный элемент 6 также может быть пропущен через сквозное отверстие 9 клинышка 10 и свободными концами упираться в пазы 11 и 12 в противоположных стенках корпуса 1. Клинышек 10 вставлен в паз 13 и упирается в контактодержатель 3 с одной стороны, а с другой стороны - в регулировочный винт 14.

Пазы 11 и 12 выполнены на уровне сквозного отверстия 9 в клинышке 10 при его расположении в состоянии, когда контакты разомкнуты (фиг. 2 и 4). При этом язычок 4 упирается в паз 15 в контактной стойке 5. Контактодержатель 3 с язычком 4 изготавливается из пластины, например, из латунной бронзы.

Термочувствительный элемент 6 выполняется из проволоки или из пластин из материала с термомеханической памятью формы, например, на основе сплава никеля с титаном (50 ат. % Ni, остальное титан).

Заготовки из проволоки или пластин предварительно отжигаются в муфельной или вакуумной печи при температуре 550-600^оС в течение 30 мин с последующим охлаждением вместе с печью до комнатной температуры. Заготовки могут быть также обработаны кратковременным отжигом, путем пропускания электрического тока через проволоку. При отжиге заготовкам придается прямолинейная форма. Перед установкой термочувствительного элемента в термореле из проволоки или пластин нарезаются заготовки длиной 4-8 мм, которая фиксируется в пазу 7 (для термореле, работающего на короткое замыкание, в паз 7 устанавливается контактная пластина 8) и изгибается до придания ей формы, изображенной на фиг. 1.

Термореле может быть выполнено также на базе концевых выключателей, снятых с производства, например типа МП-7, МП-11 и др.

Термореле работает следующим образом.

Для работы термореле разрывающего электрическую цепь при повышении температуры окружающей среды, оно включается в цепь через неподвижный контакт 2 и контактную стойку 5. При повышении температуры выше температуры, равной температуре начала обратного мартенситного превращения - Ан термочувствительный элемент 6 начнет изменять свою форму и давить на контактодержатель 3 за счет генерации механического усилия (см. В. Н. Хачин. Память формы. Серия "Знание", "Физика", М. , 1984 г. , с. 35-37). После повышения температуры среды до заданной - равной температуре конца обратного мартенситного превращения - Ак, термочувствительный элемент 6 примет прямолинейную форму и создает усилие, которое превысит усилие сопротивления контактодержателя 3, который, выбирая частично свою упругость, подойдет к точке с состоянием неустойчивого состояния и резко отойдет от неподвижного контакта 2, разрывая электрическую цепь без образования электродуги.

После снижения температуры окружающей среды до температуры начала прямого мартенситного превращения - Мн, термочувствительный элемент 6 начнет терять упругость за счет эффекта пластического превращения, эффекта обратимой памяти формы и под действием пружинящего действия контактодержателя 3 будет возвращать свою исходную "холодную" форму. При достижении температуры выше или равной температуре конца прямого мартенситного превращения - Мк произойдет замыкание контактодержателя 3 с неподвижным контактом 2. Далее цикл может вновь повториться.

При включении термореле в электрическую цепь с целью предотвращения короткого замыкания, оно подключается через контактную пластину 5 и неподвижный контакт 2 (фиг. 2) или через контактную пластину 5 (фиг. 4) и клинышек 10. В случае повышения тока в цепи произойдет разогрев термочувствительного элемента 6 и при достижении температуры, равной температуре конца обратного мартенситного перехода - Ак, он изменит свою форму от дугообразной до прямолинейной, увлекая за собой клинышек 10, который надавит на контактодержатель 3, в результате чего произойдет разрыв цепи. После охлаждения до температуры Мк<Т<Мн, контактодержатель 3 замкнет неподвижный контакт 2 и ток вновь потечет по цепи. Далее при повышении температуры цикл повторится вновь.

Экспериментальное испытание модели термореле (более 200 термоциклов) показало ее надежность в работе, заключающуюся в изменении формы термочувствительного элемента 6 и резком отходе контактодержателя 3 от неподвижного контакта 2 при достижении заданной температуры.

Использование предлагаемого термореле в народном хозяйстве по сравнению с прототипом позволит упростить конструкцию и повысить надежность путем использования простого вида деформации - изгиба, стабильного изменения формы дугообразного термочувствительного элемента при его упирании в контактодержатель непосредственно или через клинышек, а также за счет выполнения его из материала с памятью формы. Кроме того, повышаются функциональные возможности термореле, заключающиеся в возможности его использования в цепи для предотвращения короткого замыкания. (56) Авторское свидетельство СССР N 612301, кл. Н 01 Н 37/54, 1978.

Авторское свидетельство СССР N 1072132, кл. Н 01 Н 37/52, 1982.

Изобретение относится к тепловым защитным устройствам. Цель: упрощение конструкции и повышение надежности термореле. Термореле содержит термочувствительный элемент 6, контактную стойку 5, контактодержатель 3 с подпружиненным язычком 4, опирающимся на паз 7 в контактной стойке 5, неподвижный контакт 2, регулировочный винт 14 и корпус 1. Термочувствительный элемент выполнен в виде дуги из материала с термомеханической памятью формы и одним концом закреплен в корпусе, 1, а вторым опирается на контактодержатель 3 с возможностью принимать прямолинейную форму при нагреве, а между регулировочным винтом 14 и контактной пластиной 8 вставлен клинышек 10. В клинышке 10 выполнено сквозное отверстие, через которое пропущен термочувствительный элемент 6. 2 з. п. ф-лы, 4 ил.

1. ТЕРМОРЕЛЕ, содержащее термочувствительный элемент, контактную стойку, выполненную с пазом, контактодержатель с подпружиненным язычком, опирающимся на паз в контактной стойке, неподвижный контакт, регулировочный винт и корпус с пазами, отличающееся тем, что, с целью упрощения конструкции и повышения надежности, термочувствительный элемент выполнен в виде дуги из материала с памятью формы и одним концом закреплен в корпусе, а другим опирается на контактодержатель с возможностью принимать прямоугольную форму. 2. Термореле по п. 1, отличающееся тем, что, с целью увеличения генерируемого термочувствительным элементом усилия, оно снабжено толкателем, выполненным в виде клинышка и расположенным между регулировочным винтом и контактодержателем, причем клинышек утоплен в пазы в корпусе с возможностью перемещения, в клинышке выполнено сквозное отверстие, термочувствительный элемент пропущен через указанное отверстие, а в противоположных стенках корпуса на уровне сквозного отверстия в клинышке выполнены сквозные пазы, в которые свободно опираются концы термочувствительного элемента. 3. Термореле по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что клинышек выполнен из электропроводного материала, а регулировочный винт имеет контактную пластину.