УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ТЕМПЕРАТУРЫ Российский патент 2003 года по МПК G05D23/02 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в приборостроении в датчиках-реле температуры, например для холодильной и жарочной техники.

Известен терморегулятор по а.с. СССР 1057930 (опубл. 30.11.83 г., бюл. 44), содержащий термобаллон, соединенный капилляром с упругим элементом, связанным через первый шарнирно закрепленный в корпусе рычаг с установленным в нем настроечным винтом, с переключателем контактов и механизм настройки, выполненный в виде профильного кулачка с осью и двумя параллельными площадками и закрепленный в пазу корпуса с возможностью продольного перемещения и связанный через второй шарнирно закрепленный и расположенный параллельно первому рычаг с упругим элементом.

Терморегулятор имеет следующие недостатки: нестабильность срабатывания и уход параметров настройки из-за крепления рычагов на шарнирах, которые имеют обязательно конструктивные зазоры и быстро изнашиваются; невозможность установки упоров упругого элемента - мембраны без перекосов; быстрый износ профильного кулачка и верхнего рычага в местах их скольжения; повышенная деформация рычагов в процессе эксплуатации и перегрузок в результате естественной инерционности окружающей среды при ее нагреве и вследствие этого малый срок службы. По вышеназванным причинам терморегулятор не нашел применения.

Наиболее близким по конструкции к предлагаемому устройству является устройство контроля температуры по патенту РФ 2130197 (опубл. 10.05.99 г., бюл. 13), содержащее корпус, в котором расположены термосистема, состоящая из термобаллона, капилляра и упругого элемента, винт настройки, имеющий возможность осевого перемещения в корпусе, микропереключатель и переключающий рычаг, с одной стороны, шарнирно закрепленный в корпусе, а с другой стороны, поджатый компенсационной пружиной, которая одним концом жестко связана с корпусом. Устройство дополнительно содержит еще один винт настройки, также имеющий возможность осевого перемещения в корпусе, а упругий элемент установлен между винтами настройки.

Устройство контроля температуры по патенту РФ 2130197 имеет следующие недостатки: плохие коммутационные характеристики, нестабильность срабатывания и отклонение параметров настройки, причем чем дольше время эксплуатации, тем больше это отклонение от настройки изготовителя, что сокращает срок службы в целом. Принципиальная схема конструкции устройства такова, что в момент срабатывания микропереключателя (замыкания или размыкания контактов) происходит уменьшение величины контактного нажатия, скольжение подвижного контакта по неподвижному и частое "зависание" подвижного контакта.

Цель изобретения - улучшение коммутационных характеристик, повышение стабильности срабатывания устройства путем увеличения величины контактного нажатия и исключения скольжения подвижного контакта по неподвижному в момент срабатывания микропереключателя.

Поставленная цель достигается тем, что переключающий рычаг постоянно поджат рычагом микропереключателя, защемленным между корпусом и контактной пружиной микропереключателя, упругий язычок, которой упирается в корпус и создает усилие пружинения от рычага микропереключателя в сторону коммутационной группы контактов, причем плоскость контактодержателя неподвижного контакта расположена к горизонтальной плоскости корпуса под углом, обеспечивающим расположение на одной линии точки крепления к корпусу контактодержателя неподвижного контакта, точки взаимодействия контактов и точки упора в корпус упругого язычка контактной пружины микропереключателя.

На фиг.1 изображена принципиальная схема предлагаемого устройства.

Устройство контроля температуры содержит корпус 1, в котором расположена термосистема, состоящая из термобаллона 2, капилляра 3 и упругого элемента 4, установленного между винтом настройки 5, имеющим возможность осевого перемещения в жестко связанной с корпусом гайке 6, и переключающим рычагом 7, одним концом шарнирно связанным с корпусом 1, а другим концом взаимодействующим с рычагом 8 микропереключателя, защемленным между корпусом 1 и контактной пружиной 9 микропереключателя, упругий язычок которой упирается в корпус 1 (точка "А") и создает усилие пружинения F от рычага 8 микропереключателя в сторону коммутационной группы контактов - неподвижного контакта 10 и подвижного контакта 11.

Геометрические расчеты и испытания предлагаемого устройства показали, что подвижный контакт 11 в момент срабатывания микропереключателя совершает практически круговые движения вокруг точки "А", а контактное нажатие достигает своего максимального значения и подвижный контакт не скользит по неподвижному, когда точка "В" крепления к корпусу 1 контактодержателя неподвижного контакта 10, точка "С" взаимодействия контактов и точка "А" упора упругого язычка контактной пружины 9 микропереключателя в корпус 1 находятся на одной прямой линии, проходящей через точки "А" и "В" (см. фиг.2). В результате плоскость контактодержателя неподвижного контакта 10 оптимально должна быть расположена под углом α к горизонтальной плоскости корпуса.

Положение точек "А" и "В" выбирается конструктивно и в основном зависит от габаритов устройства и требований по обеспечению безопасного межконтактного зазора. Положение точки "С" рассчитывается и определяется по углу α. На фиг.2 введены следующие обозначения:
точка "D" - точка пересечения горизонтальной линии, проходящей через точку "D", и вертикальной линии, перпендикулярной горизонтальной и проходящей через точку "А";
Li - кратчайшее расстояние по горизонтали от точки ("В") крепления контактодержателя неподвижного контакта 10 до точки ("А") упора в корпус 1 упругого язычка контактной пружины 9 микропереключателя;
L₂ - кратчайшее расстояние по вертикали от "А" до "D";
l₁ - расстояние от "В" до точки ("С") взаимодействия контактов;
l₂ - толщина неподвижного контакта 10.

Из прямоугольных треугольников следует, что
tg(α+β)=L₂/L₁; (1)
α+β=arctg(L₂/L₁); (2)
tgβ=l₂/l₁; (3)
β=arctg(l₂/l₁); (4)
α=arctg(L₂/L₁)-arctg(l₂/l₁). (5)
Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Термобаллон 2 устанавливают в среду, температуру которой надо контролировать. Вращением винта настройки 5 настраивают устройство на необходимую температуру срабатывания "Т" микропереключателя. При повышении температуры окружающей среды до "Т" термочувствительная жидкость в термосистеме расширяется, упругий элемент 4 через конец рычага 7 перемещает на величину Δh подвижный конец рычага 8 микропереключателя вниз. Положение подвижного контакта относительно неподвижного контакта в результате совершения им вращательного движения вокруг точки "А" одновременно изменяется по горизонтали на величину Δh₁ и по вертикали на величину Δh₂. Так как контактодержатель неподвижного контакта 10 находится под углом α (см. формулу 5) к горизонтальной плоскости корпуса 1 устройства, то в дальнейшем подвижный контакт 11 практически мгновенно без скольжения по неподвижному контакту 10 отходит от контакта 10 до упора в корпусе, обеспечивая необходимый межконтактный зазор и выключая электронагреватель.

В силу своей инерционности электронагреватель некоторое время продолжает повышать температуру окружающей среды. Однако при этом не наблюдается перегрузка и деформация рычага 8 микропереключателя, так как он имеет возможность дальнейшего перемещения, максимальное значение которого ограничено только минимальными габаритами корпуса 1. Упругий язычок контактной пружины 9 микропереключателя, создавая усилие пружинения F, удерживает микропереключатель и переключающий рычаг 7 в постоянном контакте и динамичном состоянии.

При понижении температуры окружающей среды термочувствительная жидкость в термосистеме сжимается, свободный конец переключающего рычага перемещается вверх, рычаг 8 микропереключателя возвращается в исходное состояние, при этом контактная пружина 9 микропереключателя совершает ход вверх, замыкая коммутационную группу контактов 10 и 11 микропереключателя и включая нагреватель.

Ввиду того, что в предлагаемом устройстве переключающий рычаг постоянно поджат рычагом микропереключателя, защемленным между корпусом и контактной пружиной микропереключателя, упругий язычок которой упирается в корпус и создает усилие пружинения от рычага микропереключателя в сторону коммутационной группы контактов, а плоскость контактодержателя неподвижного контакта расположена к горизонтальной плоскости корпуса под углом, обеспечивающим расположение на одной линии точки крепления к корпусу контактодержателя неподвижного контакта, точки взаимодействия контактов и точки упора в корпус упругого язычка контактной пружины микропереключателя, то предлагаемое устройство контроля температуры имеет высокую стабильность срабатывания и улучшенные коммутационные характеристики в сравнении с известными устройствами такого типа.

На данный момент на Орловском ЗАО "Орлэкс" идет разработка технической документации для серийного производства устройства контроля температуры.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в приборостроении в датчиках-реле температуры, например для холодильной и жарочной техники. Технический результат - улучшение коммутационных характеристик, повышение стабильности срабатывания устройства путем увеличения величины контактного нажатия и исключения скольжения подвижного контакта по неподвижному в момент срабатывания микропереключателя. Для достижения результата переключающий рычаг постоянно поджат рычагом микропереключателя, защемленным между корпусом и контактной пружиной микропереключателя, упругий язычок которой упирается в корпус и создает усилие пружинения от рычага микропереключателя в сторону коммутационной группы контактов, причем плоскость контактодержателя неподвижного контакта расположена к горизонтальной плоскости корпуса под углом, обеспечивающим расположение на одной линии точки крепления к корпусу контактодержателя неподвижного контакта, точки взаимодействия контактов и точки упора в корпус упругого язычка контактной пружины микропереключателя. 2 ил.

Устройство контроля температуры, содержащее корпус, в котором расположены микропереключатель, термосистема, состоящая из термобаллона, капилляра и упругого элемента, установленного между винтом настройки, имеющим возможность осевого перемещения в корпусе, и переключающим рычагом, с одной стороны шарнирно закрепленным в корпусе, отличающееся тем, что с другой стороны переключающий рычаг постоянно поджат рычагом микропереключателя, защемленным между корпусом и контактной пружиной микропереключателя, упругий язычок которой упирается в корпус и создает усилие пружинения от рычага микропереключателя в сторону коммутационной группы контактов, причем плоскость контактодержателя неподвижного контакта расположена к горизонтальной плоскости корпуса под углом, обеспечивающим расположение на одной линии точки крепления к корпусу контактодержателя неподвижного контакта, точки взаимодействия контактов и точки упора в корпус упругого язычка контактной пружины микропереключателя.