ТЕРМОРЕГУЛЯТОР ДЛЯ ЭЛЕКТРОУТЮГА Российский патент 1996 года по МПК D06F75/26 

Изобретение относится к бытовой электротехнике.

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 Тminраб

до максимальной Тmaxраб. 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.

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.

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.

Известны терморегуляторы, содержащие электронные и электромеханические системы контроля температуры подошвы утюга [1,2] Однако они имеют сложную конструкцию.

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 Тmaxраб

. 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.

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.

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.

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.

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.

На фиг.1,2 представлены терморегуляторы с различным расположением биметаллической пластины; на фиг.3 терморегулятор с иным расположением токоподводящей пластины.

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.

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.

Выводы 9 и 10 контактного прерывателя неподвижно закреплены между изоляторами 11, прием вывод 9 совместно с пластиной 5, а вывод 10 с пластиной 7.

При исправном терморегуляторе и замкнутой контактной паре 2 происходит нагрев подошвы утюга.

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.

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.

При неисправном терморегуляторе Т_под и Т_сп нарастают линейно, при этом Т_сп нарастает медленнее.

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.

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.

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.

Использование: в области бытовой электротехники. Сущность изобретения: устройство содержит биметаллическую пластину 1, контактную пару 2 и подпружиненную пластину 3 с регулировочным механизмом 4, токоподводящие пластины 5,6, упругую токопроводящую пластину 7, термочувствительный спай 8, контактные прерыватели 9,10 и изоляторы 11. При температуре выше допустимой спай расплавляется, пластины расходятся и нагреватель отключается от сети. 2 з. п. ф-лы, 3 ил.

1. ТЕРМОРЕГУЛЯТОР ДЛЯ ЭЛЕКТРОУТЮГА, содержащий контактный прерыватель с биметаллической и подпружиненной пластинами и контактной парой, установленными с возможностью взаимодействия при изменении температуры, первую и вторую токоподводящие пластины и упругую токопроводящую пластину, выводы контактного прерывателя закреплены неподвижно и разделены изоляторами, один из выводов контактного прерывателя электрически соединен с концом первой токоподводящей пластины, отличающийся тем, что первый конец упругой токопроводящей пластины соединен посредством термочувствительного спая с концом второй токоподводящей пластины, второй - неподвижно закреплен и электрически соединен с другим выводом контактного прерывателя. 2. Терморегулятор по п.1, отличающийся тем, что упругая токоподводящая пластина со стороны термочувствительного спая выполнена профилированной и имеет сечение, обеспечивающее плотность тока 5 - 10 М/мм². 3. Терморегулятор по п.1, отличающийся тем, что термочувствительный спай образован низкотемпературным припоем на основе свинца с содержанием серебра 2,5 - 3,0%.