ТЕРМОВЫКЛЮЧАТЕЛЬ ЭЛЕКТРОПРИБОРА Российский патент 1997 года по МПК H01H37/76 H01H85/04 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к тепловым выключателям, предназначенным для защиты электрических приборов от перегрева при возникновении неисправностей.

Известно техническое решение по авторскому свидетельству СССР N 1647689, в котором термовыключатель содержит герметично закрытую трубку из легкоплавкого сплава, заполненную не проводящим электрический ток веществом-активатором, температура которого ниже температуры плавления материала трубки. К концам жестко прикреплены проволочные выводы.

Недостатком данной конструкции является низкая ее надежность. Данный термовыключатель нельзя использовать для защиты бытовых электроприборов мощностью свыше 100 Вт: утюгов, электронагревателей и т.п. из-за разрушения оболочки, возникающего при срабатывании термовыключателя от избыточного давления газообразных продуктов, выделяемых веществом-активатором под воздействием электрической дуги.

Наиболее близким техническим решением является конструкция термовыключателя по патенту РФ N 2026582 (Бюллетень "Изобретения" N 1 от 10.01.95). Данный термовыключатель содержит газопроницаемую оболочку из электроизоляционного термостойкого материала, два частично входящих в нее электрода, термочувствительный элемент в виде герметично закрытой трубки из легкоплавкого токопроводящего материала, внутренняя полость которой заполнена веществом-активатором, не проводящим электрический ток. В этом термовыключателе газопроницаемость оболочки достигается выполнением в ней одного или нескольких микроотверстий диаметром около 0,1 мм. Такие микроотверстия выполнить технически сложно. Обычно эту операцию производят на лазерных установках. Данный термовыключатель должен устанавливаться в защищаемый электрический прибор так, чтобы обеспечить хороший тепловой контакт термочувствительного элемента через оболочку термовыключателя с контролируемой поверхностью электрического прибора и подключаться в цепь питания электроприбора. Однако при этом необходимо сориентировать оболочку так, чтобы микроотверстия находились на расстоянии не менее 3.4 мм от металлических поверхностей деталей электрического прибора. Это условие необходимо осуществить, чтобы исключить после срабатывания термовыключателя образование электрического мостика короткого замыкания между электродами термовыключателя и деталями прибора по выбрасываемым через микроотверстия капелькам расплава термочувствительного элемента. Недостатком данного решения является сложность конструкции, а также незначительная надежность при дезориентации микроотверстий оболочки относительно контролируемой поверхности электрического прибора.

Цель данного изобретения упрощение конструкции, повышение надежности.

Указанная цель достигается тем, что в оболочке выполнены два отверстия и концентрично им к оболочке герметично присоединены, образуя удлиненную оболочку, гибкие электроизоляционные трубки, через которые электроды вводятся в оболочку. Между внутренней стенкой удлиненной оболочки и электродами созданы воздушные зазоры, обеспечивающие при срабатывании термовыключателя направленный по электроду выброс расплава термочувствительного элемента. Удлиненная оболочка может быть выполнена в виде единой гибкой электроизоляционной трубки. С целью исключения попадания выбрасываемых из оболочки при срабатывании термовыключателя капель расплава термочувствительного элемента на металлические детали электроприбора и образования через эти капли токопроводящего мостика короткого замыкания с электродом термовыключателя, удлиненная оболочка изолирует электроды на длину по меньшей мере более, чем до первого со стороны термочувствительного элемента изгиба электродов, обеспечивающего их осевую фиксацию, а при выполнении их прямыми не менее чем до клемм электроприбора.2 На фиг.1 изображен продольный разрез термовыключателя электроприбора. На фиг. 2 изображен продольный разрез термовыключателя электроприбора после его срабатывания. На фиг. 3 изображен продольный разрез термовыключателя электроприбора с удлиненной оболочкой, выполненной в виде единой гибкой электроизоляционной трубки. На фиг. 4 изображена установка термовыключателя на контролируемой поверхности электроприбора.

Конструкция термовыключателя содержит оболочку 1 из электроизоляционного термостойкого материала. Оболочка 1 герметично соединена с концами электроизоляционных трубок 2 через их наружные стенки. В оболочку через гибкие электроизоляционные трубки входят два электрода 3. Внутри оболочки расположен электрически соединенный с электродами термочувствительный элемент в виде герметично закрытой трубки 4 из легкоплавкого токопроводящего материала, внутренняя полость которой заполнена веществом-активатором 5, не проводящим электрический ток. Между стенками электроизоляционных трубок и электродами имеется воздушный зазор 6, через который внутренняя полость оболочки сообщается с атмосферой. Низкотемпературные термовыключатели могут иметь оболочку в виде гибкой электроизоляционной трубки (см. фиг. 3). В качестве оболочки для термопредохранителей, указанных на фиг. 1, можно использовать трубку из керамики или кварцевого стекла, а для термопредохранителей, изображенных на фиг. 3, гибкую трубку из фторопласта. В качестве термочувствительного элемента можно использовать трубку из оловянно-свинцового припоя, заполненную, например, канифолью. При установке в электроприбор необходимо обеспечить хороший тепловой контакт контролируемой поверхности 7 с термочувствительным элементом через оболочку термовыключателя и зафиксировать электроды по оси относительно друг друга подсоединением их к жестко закрепленным клеммам 8 цепи питания электроприбора (см. фиг. 4), либо изгибом электрода вместе с электроизоляционной трубкой (см. фиг. 1, 3). Выполнение последнего условия необходимо для исключения осевого перемещения электродов после расплавления трубки термочувствительного элемента.

Термовыключатель работает следующим образом.

При перегреве электрического прибора, например, в случае неисправности терморегулятора, вместе с контролируемой поверхностью, на которую устанавливается термовыключатель, нагревается термочувствительный элемент. При достижении температур плавления расплавляются вещество-активатор, а затем трубка термочувствительного элемента. Вещество-активатор, уменьшая поверхностное натяжение, способствует собиранию расплава термочувствительного элемента в одну или две капли 9 (см. фиг. 2). Электрическая цепь питания прибора разрывается, при этом возникает электрическая дуга, под воздействием которой происходит разложение вещества-активатора, образование газообразных продуктов разложения и повышение давления в зоне горения электрической дуги. Существенной особенностью конструкции является то, что при срабатывании термовыключателя под действием давления газов и электромагнитных сил происходит выброс из оболочки расплава термочувствительного элемента через воздушный зазор между гибкой электроизоляционной трубкой и электродом. Выбрасываемая часть расплава 10 от соприкосновения с электродом охлаждается, застывая на нем. Для исключения попадания выбрасываемых из оболочки капель расплава на металлические детали электроприбора и создания по ним цепей короткого замыкания с электродами последние должны быть изолированы на длину по меньшей мере более, чем до первого со стороны термочувствительного элемента изгиба, обеспечивая одновременно осевую фиксацию электрода, а при выполнении электродов прямыми не менее чем до клемм электроприбора.

Проведенные испытания показали, что предлагаемая конструкция значительно надежней аналогичных конструкций, не требует при установке в защищаемый прибор ориентации оболочки и дополнительной изоляции электродов, что упрощает ее монтаж.

Промышленная применимость предлагаемой конструкции очевидна. Данная конструкция прошла испытания на утюгах, изготавливаемых Нижегородским предприятием АООТ "Термаль", и показала хорошие результаты. Простота предлагаемой конструкции термопредохранителя позволяет осуществить изготовление ее на любом из предприятий, занимающихся изготовлением термопредохранителей.

Перечисленные признаки отличают предлагаемое техническое решение от прототипа и обуславливают соответствие этого решения требованиям изобретения.

Использование: в области электротехники, а именно в тепловых выключателях, предназначенных для защиты электрических приборов от перегрева при возникновении неисправностей. Существо изобретения заключается в том, что в термовыключателе электроприбора, содержащем оболочку из электроизоляционного термостойкого материала, два частично входящих в нее электрода, электрически соединенный с ними термочувствительный элемент в виде герметично закрытой трубки из легкоплавкого токопроводящего материала, внутренняя полость которой заполнена веществом-активатором, не проводящим электрический ток, в оболочке выполнены отверстия в местах входа электродов, концентрично которым к оболочке герметично присоединены, образуя удлиненную оболочку, две гибкие электроизоляционные трубки. Между внутренними стенками удлиненной оболочки и электродами образованы воздушные зазоры, которые обеспечивают при срабатывании термовыключателя направленный по электроду выброс расплава термочувствительного элемента. Удлиненная оболочка, полученная за счет введения трубок, может быть выполнена также в виде единой гибкой трубки. С целью исключения попадания выбрасываемых из оболочки при срабатывании термовыключателя капель расплава термочувствительного элемента на металлические части электроприбора и образования через эти капли токопроводящего мостика короткого замыкания с электродом термовыключателя, длина удлиненной оболочки выполняется из условия, чтобы изолировать электроды по меньшей мере более чем до первых со стороны термочувствительного элемента их изгибов, обеспечивающих осевую фиксацию электродов, а при выполнении электродов прямыми - не менее чем до клемм электроприбора. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Термовыключатель электроприбора, содержащий два электрода, частично входящих в оболочку из электроизоляционного термостойкого материала, термочувствительный элемент в виде герметично закрытой трубки из легкоплавкого токопроводящего материала, внутренний объем которой заполнен веществом-активатором, не проводящим электрический ток, причем термочувствительный элемент электрически соединен с находящимися в оболочке концами электродов, отличающийся тем, что в оболочке выполнены два отверстия в местах входа электродов, концентрично которым к оболочке герметично присоединены электроизоляционные гибкие трубки, образуя удлиненную оболочку, при этом между внутренней стенкой удлиненной оболочки и электродами созданы воздушные зазоры, обеспечивающие при срабатывании термовыключателя направленный по электроду выброс расплава термочувствительного элемента. 2. Термовыключатель по п.1, отличающийся тем, что удлиненная оболочка выполнена в виде единой гибкой электроизоляционной трубки. 3. Термовыключатель п.1 или 2, отличающийся тем, что удлиненная оболочка изолирует электроды на длину по меньшей мере большую, чем до первых со стороны термочувствительного элемента их изгибов, обеспечивающих осевую фиксацию электродов, а при выполнении электродов прямыми не менее чем до клемм электроприбора.