ТЕРМОВЫКЛЮЧАТЕЛЬ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2002 года по МПК H01H37/76 H05B3/48 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к тепловым выключателям, предназначенным для защиты электроприборов, в том числе трубчатых электрических нагревателей (ТЭНов), от перегрева при ненормальной работе - в условиях ограниченного теплорассеивания.

Известна конструкция термовыключателя по патенту РФ 2087980, Н 01 H 37/76, 1997, в котором термовыключатель содержит оболочку из электроизоляционного термостойкого материала, два электровывода (электрода), частично входящие в нее и электрически соединенные с термочувствительным элементом в виде герметично закрытой трубки из легкоплавкого токопроводящего материала. Внутренняя полость этой трубки заполнена не проводящим электрический ток веществом-активатором, температура плавления которого ниже температуры плавления материала трубки.

Недостатком данной конструкции термовыключателя является невозможность использования для встроенной защиты ТЭНов и защиты электроприборов с токами от 12 до 40 А, например электроводонагревателей.

Близким техническим решением для первого варианта термовыключателя, предназначенного для встроенной защиты ТЭНа, является конструкция по патенту РФ 2115972, Н 01 Н 37/76, 1998, пункты 3, 4, 5, 6 формулы. Термовыключатель по этому патенту содержит термочувствительный элемент в виде герметично закрытой трубки из легкоплавкого токопроводящего материала, внутренняя полость которой заполнена веществом-активатором, не проводящим электрический ток, температура плавления которого ниже температуры плавления материала трубки. Термовыключатель имеет две металлические контактные трубки (обечайки), частично надетые на противоположные концы термочувствительного элемента и жестко соединенные с его наружной поверхностью, а также два электровывода (электрода), выполненные в виде металлических стержней, жестко соединенные каждый со своей контактной трубкой. Свободная полость в контактной трубке (обечайке) между электровыводом (электродом) и трубкой термочувствительного элемента сообщается с атмосферой через выполненное в ее стенке отверстие, закрываемое легкоплавкой пробкой. Недостаток этой конструкции состоит в том, что электровыводы жестко соединены с контактными трубками. В процессе изготовления ТЭНа его оболочка подвергается обжатию, проводимому для уплотнения сыпучего электроизоляционного наполнителя. При этом оболочка ТЭНа удлиняется. Элементы термовыключателя, встроенного в ТЭН, подвергаются деформации сжатия и растяжения. С целью сохранности термовыключателя при встройке в ТЭН размеры термочувствительного элемента выбираются из условия механической прочности, а не экономической плотности тока, что увеличивает объем термочувствительного элемента. Увеличенный объем термочувствительного элемента требует большого количества теплоты, необходимой для его расплавления. Этот недостаток не позволяет использовать такие термовыключатели для защиты ТЭНов с невысокой удельной мощностью активной поверхности. Наличие в термовыключателе легкоплавких пробок, закрывающих отверстия в стенках контактных трубок, усложняет конструкцию.

Наиболее близким техническим решением для первого варианта термовыключателя, предназначенного для встроенной защиты ТЭНа, является конструкция по патенту РФ 2141697, H 01 H 37/77, 1999, пункт 6 формулы. Техническое решение по этому патенту взято за прототип. Термовыключатель по этому патенту содержит термочувствительный элемент в виде герметично закрытой трубки из легкоплавкого токопроводящего материала, внутренний объем которой заполнен веществом-активатором, не проводящим электрический ток, две контактные трубки (электрода), выполненные из теплотокопроводящего материала, например, из меди или латуни, надетые на противоположные концы термочувствительного элемента и жестко закрепленные на его наружной поверхности. Термовыключатель содержит также два электровывода (стержня). Электровыводы частично входят в контактные трубки и электрически соединены с ними. Их механическое соединение обеспечивает возможность взаимного перемещения сопрягаемых элементов.

Недостаток этой конструкции состоит в том, что не определен натяг подвижного соединения электровыводов с контактными трубками. Величина натяга определяет возможность использования такой конструкции термовыключателей для встроенной защиты ТЭНов. При малом натяге соединение разрушится от натяжения растянутой спирали нагревателя при набивке оболочки ТЭНа сыпучим электроизолирующим материалом. При большом натяге и оптимальных размерах термочувствительного элемента произойдет разрушение последнего при уплотнении электроизоляционного наполнителя - редуцировании ТЭНа. Увеличение площади сечения и длины трубки термочувствительного элемента может предотвратить это разрушение, но приведет к увеличению количества теплоты, необходимой для ее расплавления, а значит и времени срабатывания защиты.

Конструкцией не определено каким образом выполнено жесткое соединение контактных трубок с термочувствительным элементом. Что принципиально для обеспечения работоспособности термовыключателя.

Конструкцией не определены оптимальные размеры термочувствительного элемента и расстояние между контактными трубками, неправильный выбор которых приводит к потере работоспособности термовыключателя.

Конструкция не содержит технического решения, исключающего возникновение избыточного давления газов внутри контактных трубок, выталкивающего расплав трубки термочувствительного элемента и, как следствие, препятствующего разрыву электрической цепи при температуре срабатывания термовыключателя.

При изготовлении термовыключателя трудно обеспечить высокое качество изделия, так как при запайке термочувствительного элемента в контактные трубки происходит его разгерметизация. Брак от разгерметизации доходит до 25% и растет при увеличении соотношения внутреннего диаметра к наружному диаметру трубки термочувствительного элемента.

Наиболее близким техническим решением для второго варианта термовыключателя, применяемого для защиты электроприборов с токами от 12 до 40 А, является конструкция по патенту РФ на изобретение 2115972, Н 01 Н 37/76, 1998, пункты 3, 4, 5, 8 формулы. Техническое решение термовыключателя по этому патенту принято за прототип. Термовыключатель по этому патенту содержит термочувствительный элемент в виде герметично закрытой трубки из легкоплавкого токопроводящего материала, внутренняя полость которой заполнена веществом-активатором, не проводящим электрический ток, температура плавления которого ниже температуры плавления материала трубки. Термовыключатель имеет две металлические контактные трубки (обечайки), частично надетые на противоположные концы термочувствительного элемента и жестко соединенные с его наружной поверхностью, а также два электровывода (электрода), выполненные в виде металлических стержней, жестко соединенные каждый со своей контактной трубкой. Конструкцией предусматривается возможность применения электроизоляционной оболочки покрывающей термочувствительный элемент, контактные трубки и часть электровыводов. Свободные полости в контактных трубках (обечайках) между электровыводами (электродами) и термочувствительным элементом сообщаются с внешней средой через выполненные в их стенках отверстия.

Вышеуказанная конструкция термовыключателя имеет жесткие стержневые электровыводы и использование такого термовыключателя для защиты, например, мощного электроводонагревателя - с током более 12 А затруднено из-за сложности его электрического подключения в цепь электропитания прибора. Конструкцией не определены оптимальные размеры термочувствительного элемента и оптимальное расстояние между контактными трубками, неправильный выбор которых приводит к потере работоспособности термовыключателя. Конструкцией не определно каким образом выполнено жесткое соединение контактных трубок с термочувствительным элементом, что принципиально для обеспечения работоспособности термовыключателя.

Задача, решаемая предлагаемым изобретением - оптимизация элементов термовыключателя, улучшение его качества, упрощение конструкции, уменьшение технологического брака.

Технический результат от использования изобретения:
Для термовыключателей первого варианта - повышение надежности в работе, уменьшение времени срабатывания, уменьшение технологического брака, расширение возможностей использования. Для термовыключателей второго варианта - повышение надежности в работе, увеличение токового параметрического ряда, возможность использования для защиты электроприборов с токами от 12 до 40 А, уменьшение технологического брака.

Для первого варианта термовыключателя указанный технический результат достигается за счет того, что он оснащается термочувствительным элементом, выполненным в виде герметично закрытой трубки из легкоплавкого токопроводящего материала. Наружный диаметр трубки, по крайней мере, не менее 1,2 мм и не более 3,7 мм, внутренний диаметр не менее 0,3 и не более 0,6 величины наружного диаметра, длина не менее 2 и не более 5 величин наружного диаметра. Внутренний объем трубки заполнен веществом-активатором, не проводящим электрический ток. Температура плавления вещества-активатора ниже температуры плавления материала трубки. На противоположные концы термочувствительного элемента надета и припаяны к его наружной поверхности две контактные трубки, выполненные из меди или латуни. Расстояние между контактными трубками по оси симметрии выполнено, по крайней мере, не менее 1,6 мм и не более 3 величин наружного диаметра трубки термочувствительного элемента. В контактные трубки входят, по крайней мере, до упора с термочувствительным элементом и электрически соединяются с ними электровыводы, выполненные из металлической проволоки. Соединения электровыводов с контактными трубками выполнено с натягом, обеспечивающим подвижность сопрягаемых частей при растягивающих усилиях, по крайней мере, более 50 Н и менее величины силы упругости термочувствительного элемента. Выполнение соединений контактных трубок с электровыводами с вышеуказанным натягом, исключает подвижку сопрягаемых частей до встройки в ТЭН и при встройке в ТЭН - во время набивки в оболочку электроизоляционного наполнителя, и дает возможность телескопической подвижки сопрягаемых частей без потери целостности электрического контакта во время редуцирования ТЭНа. Такое техническое решение предохраняет от чрезмерных деформаций термочувствительный элемент и позволяет выбор размеров трубки термочувствительного элемента производить не по условию прочности на разрыв, а по экономической плотности тока и по условию получения при срабатывании термовыключателя минимально необходимого электрического разрывного промежутка. Оптимально выбранные размеры термочувствительного элемента и осевое расстояние между контактными трубками уменьшает время срабатывания и увеличивает надежность работы термовыключателя. Это обеспечивается лишь в случае выполнения соединений контактных трубок с термочувствительным элементом пайкой.

Для исключения разгерметизации трубки термочувствительного элемента при ее запайке в контактные трубки, герметизация трубок выполнена запайкой ее отверстий проволочными металлическими пробками длиной от 0,3 до 2 мм, предпочтительно равной толщине стенки трубки термочувствительного элемента. В этом случае смачивающий эффект стенок контактных трубок частично компенсируется смачивающим эффектом пробки - разгерметизация трубки термочувствительного элемента не происходит.

Для упрощения конструкции - исключения легкоплавкой пробки, сообщение пространств, находящихся внутри контактных трубок между торцевыми поверхностями электровыводов и термочувствительного элемента, с внешней средой выполняется двумя конструктивными решениями. По первому решению в соединениях электровыводов с контактными трубками выполняются продольные каналы, по второму - в стенках контактных трубок, около концов термочувствительного элемента, выполняются отверстия диаметром от 0,1 до 0,4 величины наружного диаметра контактных трубок. Отверстия перекрываются с внутренней стороны контактных трубок электровыводами и освобождаются при частичном выдвижении электровыводов, обеспечивая сообщение пространств, ограниченных внутренними поверхностями контактных трубок, торцевыми поверхностями электровыводов и термочувствительного элемента, с внешней средой.

Для второго варианта термовыключателя, предназначенного для защиты электроприборов на токи от 12 до 40 А, указанный технический результат достигается за счет того, что он оснащается термочувствительным элементов в виде герметично закрытой трубки из легкоплавкого токопроводящего материала. Наружный диаметр этой трубки, по крайней мере, не менее 1,5 мм и не более 6 мм, внутренний диаметр не менее 0,3 и не более 0,6 величины наружного диаметра, длина не менее 2 и не более 5 величин ее наружного диаметра. Внутренний объем трубки заполнен веществом-активатором, не проводящим электрический ток, температура плавления которого ниже чем у материала трубки. На противоположные концы термочувствительного элемента надеты и припаяны к его наружной части две контактные трубки, выполненные из меди или латуни. Расстояние по оси симметрии между контактными трубками выполнено, по крайней мере, не менее 2 мм и не более 3 величин наружного диаметра трубки термочувствительного элемента. В контактные трубки введены, по большей мере, до упора с термочувствительным элементом и жестко соединены с ними электровыводы, выполненные для обеспечения гибкости из нескольких проволок. На термочувствительный элемент, контактные трубки и частично на электровыводы надета электроизоляционная оболочка, выполненная, например, из фторопластовой трубки.

Для исключения разгерметизации трубки термочувствительного элемента при ее запайке в контактные трубки, герметизация трубок выполняется запайкой ее отверстий проволочными металлическими пробками длиной от 0,3 до 2 мм, предпочтительно равной толщине стенки трубки термочувствительного элемента.

При соединении электровыводов с контактными трубками пайкой, в стенках последних, около концов термочувствительного элемента выполняются отверстия диаметром от 0,1 до 0,4 величины наружного диаметра контактных трубок. Через эти отверстия обеспечивается сообщение пространств, ограниченных внутренними поверхностями контактных трубок торцевыми поверхностями электровыводов и термочувствительного элемента с внешней средой.

На фиг.1 изображен термовыключатель для встроенной защиты ТЭНа. На фиг.2 изображен разрез термовыключателя для встроенной защиты ТЭНа, оснащенный термочувствительным элементом, трубка которого загерметизирована двумя пробками. На фиг.3 изображен разрез А-А термовыключателя, изображенного на фиг.1. На фиг.4 изображен термовыключатель, у которого за счет выполнения лысок на концах электровыводов по длине соединений с контактными трубками образованы расширенные продольные каналы. На фиг.5 изображен разрез Б-Б термовыключателя изображенного на фиг.4. На фиг.6 изображен термовыключатель, оснащенный контактными трубками с отверстиями, в стенках. На фиг.7 изображен разрез ТЭНа с встроенным в его оболочку термовыключателем, до технологического обжатия оболочки. На фиг.8 изображен продольный разрез ТЭНа с обжатой оболочкой и с термовыключателем в сработанном состоянии. На фиг.9 изображен термовыключатель для защиты электроприборов на токи от 12 до 40 А. На фиг. 10 изображен термовыключатель для защиты электроприборов на токи от 12 до 40 А с термочувствительным элементом, трубка которого загерметизирована двумя пробками, с отверстиями, выполненными в стенках контактных трубок.

Конструкция термовыключателя для встроенной защиты ТЭНа состоит из термочувствительного элемента в виде герметично закрытой с двух сторон трубки 1 (см. фиг. 1) из легкоплавкого токопроводящего материала, внутренняя полость которой заполнена веществом-активатором 2, не проводящим электрический ток. В качестве термочувствительного элемента используется, например, трубка из оловянно-свинцового сплава, заполненная канифолью, являющейся веществом-активатором. На противоположные концы трубки 1 термочувствительного элемента частично надеты и припаяны контактная трубка 3 и контактная трубка 4, выполненные из меди или латуни. Расстояние по оси симметрии между контактными трубками выполнено не менее 1,6 мм и не более 3 величин наружного диаметра D1 трубки 1 термочувствительного элемента. Контактная трубка 3 запрессована на конце электровывода 5, контактная трубка 4 - на конце электровывода 6. Электровыводы 5, 6 выполнены из металлической проволоки. Опрессовка произведена с натягом, исключающим подвижность сопрягаемых частей при растягивающих усилиях более 50 Н и менее величины силы упругости термочувствительного элемента, то есть исключающим продольную подвижку сопрягаемых частей до встройки в ТЭН, при набивке в оболочку ТЭНа электроизоляционного наполнителя и позволяющим ее осуществление при редуцировании ТЭНа. Трубка термочувствительного элемента выполнена с наружным диаметром, по крайней мере, не менее 1,2 мм и не более 3,7 мм, внутренним диаметром не менее 0,3 и не более 0,6 величины наружного диаметра D1, длиной не менее 2 и не более 5 величин наружного диаметра D1.

При внутренних диаметрах трубки термочувствительного элемента более 0,4 от величины наружного диаметра D1, герметизация трубки производится запайкой в отверстия с ее противоположных концов пробок 7, 8 (см. фиг.2) длиной от 0,3 до 2 мм, выполненных из металлической проволоки.

У термовыключателей, предназначенных для встроенной защиты ТЭНов с оболочкой из алюминия для сообщения пространств, находящихся внутри контактных трубок между торцевыми поверхностями электровыводов и термочувствительного элемента, с внешней средой в соединениях контактных трубок 3, 4 с электровыводами 5, 6 выполнены продольные каналы 10 (см.фиг.3). Каналы образованы по граням шестигранных контактных трубок между их внутренними поверхностями и наружными поверхностями электровыводов.

У термовыключателей, предназначенных для встроенной защиты ТЭНов с оболочками из меди, латуни, стали, нержавеющей стали, степень обжатия при редуцировании оболочки ТЭНа выше, поэтому в соединениях электровыводов с контактными трубками выполнены расширенные продольные каналы 13 (см фиг.5). Это достигнуто за счет выполнения лысок 11, 12 на концах электровыводов 5, 6 по длине соединений с контактными трубками 3, 4 (см. фиг.4). Как вариант, для этих же целей в стенках контактных трубок 3, 4 около концов трубки термочувствительного элемента 1, выполнены отверстия 14, 15 (см. фиг.6) диаметром от 0,1 до 0,4 величины наружного диаметра D2 контактных трубок. Эти отверстия перекрыты с внутренней стороны контактных трубок электровыводами 5, 6, и освобождаются при частичном выдвижении электровыводов из контактных трубок, обеспечивая сообщение пространств, ограниченных внутренними поверхностями контактных трубок, торцевыми поверхностями электровыводов и термочувствительного элемента с внешней средой.

Глубина запайки трубки термочувствительного элемента 1 в контактные трубки 3, 4 выбирается из условий прочности соединений, полного заполнения при срабатывании термовыключателя свободной от электровыводов части контактных трубок расплавом трубки термочувствительного элемента 1 и получения разрывного электроизоляционного промежутка в объеме между контактными трубками. Глубины запайки в контактные трубки 3, 4 могут быть разными.

Термовыключатель для встроенной защиты ТЭНа устанавливается в оболочку ТЭНа 16 (см. фиг.7), вместо одного из контактов. Электровывод 5 жестко соединяется со спиралью 18 нагревателя ТЭНа. Электровывод 6 выходит из оболочки ТЭНа 16 через электроизоляционную втулку 19 и выполняет функцию контакта ТЭНа. Подключение термовыключателя возможно в разрыв спирали нагревателя ТЭНа. Оболочка ТЭНа 16 электрически изолирована от термовыключателя сыпучим наполнителем, например, периклазом 17.

При редуцировании оболочка ТЭНа 16 (см. фиг.8) удлиняется. Электровыводы 5, 6 выдвигаются от усилия растяжения из контактных трубок 3, 4. Это снижает воздействие этого усилия на трубку термочувствительного элемента. При выдвижении электровыводов из контактных трубок освобождаются отверстия 14, 15, выполненные в стенках контактных трубок. Этим исключается возможность возникновения избыточного давления газов внутри контактных трубок.

Конструкция термовыключателя, предназначенного для защиты электроприборов на токи от 12 до 40 А, состоит из термочувствительного элемента в виде герметично закрытой трубки 1 (см. фиг.9) из легкоплавкого токопроводящего материала, внутренний объем которой заполнен веществом-активатором 2, не проводящим электрический ток. Наружный диаметр D1 трубки 1, не менее 1,5 мм и не более 6 мм, внутренний диаметр не менее 0,3 и не более 0,6 величины ее наружного диаметра D1, длина не менее 2 и не более 5 величин ее наружного диаметра D1. При внутренних диаметрах трубки термочувствительного элемента более 0,45 величины ее наружного диаметра D1, герметизация производится, как на фиг.10, запайкой ее отверстия пробками 7, 8 длиной от 0,3 до 2 мм, выполненных из металлической проволоки. На противоположные концы трубки термочувствительного элемента частично надеты и припаяны контактные трубки 23, 24, выполненные из меди или латуни. Расстояние между контактными трубками 23, 24 не менее 2 мм и не более 3 величин наружного диаметра D1 трубки термочувствительного элемента 1. В контактные трубки 23, 24 частично входят до упора с термочувствительным элементом электровыводы 25, 26, выполненные из нескольких свитых медных проволок. Электровыводы 25, 26 жестко соединяются с контактными трубками 23, 24. Глубина запайки трубки термочувствительного элемента 1 в контактные трубки 23 и 24 выбирается из условий полного заполнения при срабатывании термовыключателя расплавом трубки термочувствительного элемента свободной от электровыводов 25, 26 части контактных трубок 23, 24 и получения разрывного электроизоляционного промежутка термовыключателя в объеме между ними. На термочувствительный элемент, контактные трубки 23, 24 и частично на электровыводы 25, 26 надета гибкая электроизоляционная оболочка 27, выполненная, например, из фторопластовой трубки. Если электровыводы 25, 26 закрепляются в контактных трубках пайкой, то в последних, около концов термочувствительного элемента, выполняются отверстия 28, 29, диаметром от 0,1 до 0,4 величины наружного диаметра контактных трубок D2. Эти отверстия обеспечивают сообщение пространств, ограниченных внутренними поверхностями контактных трубок 23, 24, торцевыми поверхностями электровыводов 25, 26 и термочувствительного элемента 1, с внешней средой.

Термовыключатель для защиты электроприборов на токи от 12 до 40 А может устанавливаться непосредственно на контролируемую по температуре поверхность электроприбора или в защитную трубку, помещенную в нагреваемую среду. В обоих случаях обеспечивается хороший тепловой контакт термочувствительного элемента с источником тепла.

Термовыключатель для встроенной защиты ТЭНа работает следующим образом.

При нормальной работе оболочка ТЭНа 16 охлаждается нагреваемой средой, например водой. Температура трубки термочувствительного элемента термовыключателя не превышает величины температуры плавления легкоплавкого материала и срабатывания термовыключателя не происходит. При выкипании воды или включении ТЭНа без воды увеличивается поток тепла от спирали 18 (см. фиг.8) к термочувствительному элементу термовыключателя через электровывод 5, контактную трубку 3, оболочку ТЭНа 16 и периклаз 17. Трубка термочувствительного элемента расплавляется. Этот расплав под воздействием расплава вещества-активатора 20, уменьшающего поверхностное натяжение расплава трубки, собирается в капли 21, 22. Под воздействием капиллярного эффекта капли расплава трубки термочувствительного элемента 21, 22 втягивается в контактные трубки 3, 4, вытесняя из них расплав вещества-активатора 20. Электрическая цепь питания ТЭНа разрывается. Продольные каналы 10, 13 (см. фиг.5) в соединениях электровыводов с контактными трубками или отверстия 14, 15 (см. фиг. 8) в стенках контактных трубок исключают возникновение избыточного давления газов внутри контактных трубок 3, 4 и, как следствие, выталкивание из них расплава трубки термочувствительного элемента 21, 22.

Выполнение соединений электровыводов с контактными трубками, или, по меньшей мере, одного из них - предпочтительно соединения более длинного электровывода со своей контактной трубкой, телескопически подвижными при растягивающих усилиях, возникающих при редуцировании ТЭНа, предотвращает разрыв термочувствительного элемента. При этом он выполнен с минимальным сечением, выбранным из условия минимального нагрева от тока и получения при срабатывании термовыключателя минимально необходимого электрического разрывного промежутка.

Надежный разрыв электрической цепи обеспечивается за счет оптимальных размеров деталей термовыключателя. Трубка термочувствительного элемента выполняется с наружным диаметром D1 не менее 1,2 мм и не более 3,7 мм, внутренним диаметром не менее 0,3 и не более 0,6 величины D1, длиной не менее 2 и не более 5 величин D1. Расстояния по оси между контактными трубками выполняется не менее 1,6 мм и не более 3 величин наружного диаметра D1 трубки термочувствительного элемента.

Оснащение термочувствительного элемента пробками 7, 8 позволяет производить запайку в контактные трубки 3, 4 трубки термочувствительного элемента 1 с внутренним диаметром более 0,45 от величины ее наружного диаметра D1. Увеличение внутреннего диаметра трубки термочувствительного элемента позволяет уменьшить длину термочувствительного элемента, и, следовательно, объем легкоплавкого материала. Это уменьшает стоимость материальных затрат и улучшает технические характеристики термовыключателя - уменьшается время срабатывания.

Термовыключатель для защиты электроприборов на токи от 12 до 40 А работает следующим образом.

При нормальной работе температура трубки термочувствительного элемента 1 (см. фиг.9 и 10) термовыключателя не превышает величины температуры плавления. При ненормальной работе электроприбора, в условиях ограниченного теплорассеивания, увеличивается поток тепла к термочувствительному элементу термовыключателя через электроизоляционную оболочку 27. Трубка термочувствительного элемента 1 расплавляется. По мере ее расплавления от воздействия расплава вещества-активатора 2, уменьшающего поверхностное натяжение, расплав трубки собирается в капли. Под воздействием капиллярного эффекта капли расплава трубки термочувствительного элемента втягиваются в контактные трубки 3, 4, вытесняя из них расплав вещества-активатора 2. Электрическая цепь питания электроприбора разрывается. Отверстия 28, 29 в стенках контактных трубок исключают возникновение избыточного давления газов внутри контактных трубок 23, 24 и, как следствие, выталкивание из них расплава трубки термочувствительного элемента.

Проведенные испытания показали, что предлагаемые конструкции термовыключателей просты в изготовлении, имеют лучшие защитные характеристики, обладают высокой надежностью, позволяют защитить от перегрева любые ТЭНы, возможно их применение для защиты, электроприборов до 40 А.

Промышленная применимость предлагаемых конструкций очевидна. Эти конструкции прошли опытные испытания в Нижнем Новгороде на предприятии ООО НПП "УЗЭП" и показали хорошие результаты.

Перечисленные признаки отличают предлагаемые технические решения от прототипа и обуславливают соответствие этих решений требованиям изобретения.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к тепловым выключателям, предназначенным для защиты электроприборов, в том числе трубчатых электронагревателей (ТЭНов), от перегрева в создавших ненормальных режимах работы. Техническим результатом является уменьшение технологического брака, уменьшение времени срабатывания, расширение возможности использования. В первом варианте термовыключателя соединения электровыводов с контактными трубками выполнены телескопически подвижными при усилиях, по крайней мере, более 50 Н и менее силы упругости термочувствительного элемента. В соединениях электровыводов с контактными трубками выполнены продольные каналы, обеспечивающие соединения пространств, ограниченных внутренней поверхностью контактных трубок, торцевыми поверхностями электровыводов и термочувствительного элемента, с внешней средой. Для этих же целей в стенках контактных трубок могут быть выполнены отверстия, перекрываемые с внутренней стороны контактных трубок электровыводами, и освобождаемые при частичном выдвижении электровыводов. Во втором варианте термовыключателя электровыводы выполнены из нескольких проволок. 2 с. и 8 з.п.ф-лы, 10 ил.

1. Термовыключатель, содержащий термочувствительный элемент в виде герметично закрытой трубки из легкоплавкого токопроводящего материала, внутренний объем которой заполнен веществом-активатором, не проводящим электрический ток, температура плавления которого ниже чем у материала трубки, две контактные трубки, частично надетые на противоположные концы термочувствительного элемента и соединенные с его наружной поверхностью, два электровывода, выполненные из металлической проволоки, частично входящие каждый в свою контактную трубку, по крайней мере, до упора с термочувствительным элементом и электрически соединенные с ними, отличающийся тем, что трубка термочувствительного элемента выполнена с наружным диаметром, по крайней мере, не менее 1,2 мм и не более 3,7 мм, внутренним диаметром не менее 0,3 и не более 0,6 величины ее наружного диаметра, длиной не менее 2 и не более 5 величин ее наружного диаметра, расстояние по оси симметрии между контактными трубками выполнено, по крайней мере, не менее 1,6 мм и не более 3 величин наружного диаметра трубки термочувствительного элемента, соединения контактных трубок с наружной поверхностью термочувствительного элемента выполнены пайкой. 2. Термовыключатель по п. 1, отличающийся тем, что контактные трубки выполнены из меди или латуни. 3. Термовыключатель по п. 1 или 2, отличающийся тем, что соединения электровыводов с контактными трубками или, по меньшей мере, одно из них выполнены с натягом, обеспечивающим телескопическую подвижность сопрягаемых частей при растягивающих усилиях, по крайней мере, более 50Н и менее величины силы упругости термочувствительного элемента. 4. Термовыключатель по п. 1, или 2, или 3, отличающийся тем, что термочувствительный элемент снабжен двумя пробками длиной от 0,3 до 2 мм, выполненными из металлической проволоки, впаянными в отверстия противоположных концов его трубки и герметизирующими ее. 5. Термовыключатель по п. 1, или 2, или 3, или 4, отличающийся тем, что в соединениях электровыводов с контактными трубками выполнены каналы, через которые пространства, ограниченные внутренними поверхностями контактных трубок, торцевыми поверхностями электровыводов и термочувствительного элемента, сообщаются с внешней средой. 6. Термовыключатель по п. 1, или 2, или 3, или 4, или 5, отличающийся тем, что в стенках контактных трубок, около концов термочувствительного элемента, выполнены отверстия диаметром от 0,1 до 0,4 величины наружного диаметра контактных трубок, которые перекрыты с внутренней стороны контактных трубок электровыводами, причем отверстия освобождаются при частичном выдвижении электровыводов, обеспечивая сообщение пространств, ограниченных внутренними поверхностями контактных трубок, торцевыми поверхностями электровыводов и термочувствительного элемента, с внешней средой. 7. Термовыключатель, содержащий термочувствительный элемент в виде герметично закрытой трубки из легкоплавкого токопроводящего материала, внутренний объем которой заполнен веществом-активатором, не проводящим электрический ток, температура плавления которого ниже, чем у материала трубки, две контактные трубки, частично надетые на противоположные концы термочувствительного элемента и соединенные с его наружной поверхностью, два электровывода, частично входящие, каждый в свою, контактную трубку, по крайней мере, до упора с термочувствительным элементом и жестко соединенные с ними, электроизоляционную теплопроводящую оболочку, охватывающую термочувствительный элемент, контактные трубки и часть электровыводов, отличающийся тем, что трубка термочувствительного элемента выполнена с наружным диаметром, по крайней мере, не менее 1,5 мм и не более 6 мм, внутренним диаметром не менее 0,3 и не более 0,6 величины ее наружного диаметра, длиной не менее 2 и не более 5 величин ее наружного диаметра, расстояние по оси симметрии между контактными трубками выполнено, по крайней мере, не менее 2 мм и не более 3 величин наружного диаметра трубки термочувствительного элемента, электровыводы выполнены из нескольких проволок, а соединения контактных трубок с наружной поверхностью термочувствительного элемента выполнены пайкой. 8. Термовыключатель по п. 7, отличающийся тем, что контактные трубки выполнены из меди или латуни. 9. Термовыключатель по п. 7 или 8, отличающийся тем, что термочувствительный элемент снабжен двумя пробками длиной от 0,3 до 2 мм, выполненными из металлической проволоки, впаянными в отверстия противоположных концов его трубки и герметизирующими ее. 10. Термовыключатель по п. 7, или 8, или 9, отличающийся тем, что в стенках контактных трубок, около концов термочувствительного элемента, выполнены отверстия диаметром от 0,1 до 0,4 величины наружного диаметра контактных трубок, обеспечивающие сообщение пространств, ограниченных внутренними поверхностями контактных трубок, торцевыми поверхностями электровыводов и термочувствительного элемента, с внешней средой.