ДАТЧИК-РЕЛЕ ТЕМПЕРАТУРЫ Российский патент 1998 года по МПК H01H37/20 

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано в бытовом и промышленном электрооборудовании, например, в электроплитах, водонагревателях, стиральных машинах, холодильниках и т.д.

Известен термостат для управления работой устройства в целом по заявке ЕПВ N 0274459 [1] который содержит термобаллон и расположенные в корпусе манометрический чувствительный элемент, соединенный капилляром с термобаллоном, регулирующий узел, передаточный механизм, передающий перемещение чувствительного элемента на мгновенный переключатель. Внутренняя полость термобаллона, капилляра и чувствительного элемента заполнена жидкостью с коэффициентом расширения, зависящим от температуры. Конструкция термостата позволяет производить его настройку на конкретную температуру, которая осуществляется с помощью регулировочного узла, содержащего резьбовую втулку, закрепленную на корпусе, регулирующую штангу, совмещенную с ручкой управления, имеющую наружную и внутреннюю резьбы, внутри которой расположен юстировочный винт.

Данный термостат имеет следующие недостатки:
наличие погрешности, вызванной разбросом параметров термобаллона, капилляра, манометрического чувствительного элемента, жидкости, заполняющей их внутренний объем;
снижение чувствительности манометрического чувствительного элемента на начальном участке диапазона вследствие его задавливания юстировочным винтом регулировочного узла, что в конечном итоге приводит к увеличению погрешности и снижению диапазона измерения;
снижение виброустойчивости датчика, т.к. манометрический чувствительный элемент закреплен на подпружиненном рычаге, что значительно увеличивает его массу и тем самым снижает собственную частоту механизма передачи.

Известен также датчик-реле температуры Т301, выпускаемый серийно, который принят за прототип [2]
Данный датчик-реле также содержит термочувствительный узел, содержащий термобаллон и размещенный в корпусе манометрический чувствительный элемент, соединенные герметично капилляром, внутренняя полость которых заполнена жидкостью с коэффициентом расширения, зависящим от температуры, регулировочный узел, состоящий из регулировочного винта и втулки, закрепленной на корпусе, передаточный механизм и щелчковый переключатель с электрическими контактами.

Манометрический чувствительный элемент своим неподвижным центром свободно установлен в глухом отверстии регулировочного винта узла регулировки. Со стороны подвижного центра чувствительный элемент поджат подпружиненным рычагом передаточного механизма так, что неподвижный центр прижат к торцу регулировочного винта. Таким образом, чувствительный элемент находится в постоянном поджатии.

Датчик-реле температуры работает следующим образом.

Вращением винта узла регулирования устанавливается заданная температура срабатывания датчика. Термобаллон помещается в место, где необходимо измерить температуру, и по мере ее изменения происходит перемещение подвижного центра манометрического элемента. Усилие, развиваемое чувствительным элементом, передается через рычаг на консольную пружину передаточного механизма и далее на толкатель и на мгновенный выключатель, который срабатывает при достижении заданной температуры и производит переключение электрической цепи.

Данный датчик имеет следующие недостатки:
малая чувствительность манометрического чувствительного элемента в начале рабочего диапазона, вызванная задавливанием его со стороны подпружиненного рычага передаточного механизма, что приводит к увеличению погрешности, уменьшению диапазона регулирования температур, а также увеличению зоны невозврата;
другим недостатком датчика является то, что конструкция не позволяет компенсировать разброс диапазона температур, вызванный разбросом параметров термобаллона, капилляра, жидкости, заполняющей их внутреннюю полость.

Целью настоящего изобретения является устранение указанных выше недостатков прототипа, а также обеспечение точного диапазона регулирования температуры.

Указанная цель достигается тем, что в известное устройство, содержащее термочувствительный узел, состоящий из термобаллона и размещенного в корпусе прибора манометрического чувствительного элемента, соединенного капилляром с термобаллоном, регулирующий узел, содержащий резьбовую втулку, закрепленную на корпусе, и винта с глухим отверстием для размещения в нем хвостовика неподвижного центра чувствительного элемента, передаточный механизм, передающий перемещение подвижного центра чувствительного элемента на мгновенный переключатель с электрическими контактами, введена плоская пружина, закрепленная концами на корпусе и содержащая поперечный паз в центральной части, входящий в кольцевую проточку неподвижного центра чувствительного элемента, и прижимающая его к торцу винта узла регулировки температуры. При таком креплении чувствительного элемента устраняется отрицательный эффект "задавливания" чувствительного элемента, увеличивается чувствительность, а следовательно, снижается погрешность измерения в области небольших положительных температур. Другой особенностью предлагаемого решения является введение в конструкцию второй плоской пружины, расположенной между чувствительным элементом и подпружиненным рычагом, закрепленной концами на корпусе и имеющей возможность перемещения точек закрепления относительно вертикальной оси прибора и корпуса. Введение в известное устройство второй плоской пружины позволяет обеспечить точную регулировку диапазона температур, а также скомпенсировать разброс параметров термочувствительного узла.

На чертеже представлен общий вид датчика-реле температуры, где 1 - корпус, 2 втулка, 3 регулировочный винт, 4 манометрический чувствительный элемент, 5 пружина, 6 капилляр, 7 термобаллон, 8 - основание, 9 щелчковый переключатель, 10 подпружиненный рычаг, 11 регулировочная пружина, 12 винт, 13 гайка.

Конструктивно датчик-реле температуры выполнен следующим образом. На корпусе 1 закреплена втулка 2 с регулировочным винтом 3, в глухое отверстие которого вставлен хвостовик нижнего центра манометрического чувствительного элемента 4. Указанный нижний центр чувствительного элемента имеет кольцевую проточку, в которую пазом входит плоская пружина 5, концы которой закреплены на корпусе датчика.

Крепление пружины можно осуществить любым из известных способов, например, винтами. В закрепленном положении чувствительный элемент буртиком нижнего центра прижат к торцу регулировочного винта 3. Чувствительный элемент 4 капилляром 6 герметично соединен с термобаллоном 7, внутренняя полость которых заполнена жидкостью с коэффициентом расширения, зависящим от температуры. На основании датчика 8 установлены: щелчковый переключатель 9 с подвижными электрическими контактами и контактирующими с ними неподвижными контактами, причем все контакты соединены с электрическими выводами, выходящими за контур основания 8; подпружиненный рычаг 10, имеющий вблизи места крепления к корпусу меньшую площадь сечения, что позволяет получить необходимую жесткость, и расположенную на свободном конце накладку из изоляционного материала для воздействия на пружину мгновенного переключателя; регулирующая пружина 11, концы которой через пару винт-гайка связаны с основанием, причем пружина имеет в средней части выпуклость для контактирования с подпружиненным рычагом 10, а на концах, вблизи крепления "винт-гайка", содержит по одному поперечному гофру. Основание и корпус с закрепленными, как указано выше, элементами соединяются друг с другом винтами. Регулировочная пружина 11 расположена между подпружиненным рычагом 10 и манометрическим чувствительным элементом 4, причем благодаря наличию крепления к основанию через пару винт-гайка 12-13 имеет возможность параллельного перемещения вдоль вертикальной оси датчика, что позволяет производить регулировку диапазона температур датчика.

Датчик-реле работает следующим образом.

Регулировочным винтом 3 устанавливается заданная температура срабатывания. Термобаллон 7, установленный в месте измерения температуры, реагирует на ее изменение, и через изменение объема жидкости в термобаллоне давление через капилляр 6 передается на манометрический элемент 4. Подвижный центр чувствительного элемента передает усилие через регулировочную пружину 11 на подпружиненный рычаг 10 и далее на мгновенный переключатель 9. Для установки требуемого диапазона температур вращением двух винтов 12 смещают регулировочную пружину 11 по вертикальной оси относительно манометрического чувствительного элемента, что позволяет изменять крутизну характеристики датчика.

Датчик прост в изготовлении, используемые материалы общедоступны и широко используются в электротехнической промышленности. Проведенные на предприятии испытания опытных образцов показали хорошую точность и возможность регулировки в широком диапазоне температур.

Использование: в бытовом и промышленном электрооборудовании. Сущность изобретения: датчик-реле температуры содержит термобаллон, соединенный капилляром с манометрическим чувствительным элементом, регулировочный узел, передаточный механизм, две плоские пружины. Первая плоская пружина крепится концами на корпусе, а поперечным пазом фиксируется в центре чувствительного элемента. В результате устраняется отрицательный эффект "задавливания" чувствительного элемента, увеличивается чувствительность. Вторая плоская пружина расположена между чувствительным элементом и подпружиненным рычагом механизма передачи. Она позволяет обеспечить точную регулировку диапазона температур и скомпенсировать разброс параметров термочувствительного узла. 1 ил.

Датчик-реле температуры, содержащий корпус с крышкой, термобаллон, соединенный гибким капилляром с размещенным в корпусе манометрическим чувствительным элементом с неподвижным и подвижным центрами, внутренние полости которых заполнены термочувствительной жидкостью, расположенные в корпусе регулировочный узел, состоящий из регулировочного винта и втулки, закрепленной на крышке, щелчковый переключатель с электрическими контактами и передаточный механизм с подпружиненным рычагом перемещения подвижного центра манометрического чувствительного элемента к щелчковому переключателю с электрическими контактами, отличающийся тем, что он снабжен двумя плоскими пружинами, одна из которых со стороны выполненного в ней центрального паза введена в кольцевую проточку, выполненную на неподвижном центре манометрического чувствительного элемента, а концами закреплена на крышке с возможностью прижатия неподвижного центра своими заплечиками к торцу регулировочного винта, другая плоская пружина расположена между подвижным центром манометрического чувствительного элемента и подпружиненным рычагом передаточного механизма и закреплена своими концами через пару винт-гайка на корпусе с возможностью перемещения вдоль оси симметрии датчика-реле.