АВТОМАТ ОТКЛЮЧЕНИЯ НАГРЕВАТЕЛЬНОГО ЭЛЕМЕНТА ЭЛЕКТРОЧАЙНИКА Российский патент 2004 года по МПК H05B1/02 H01H35/18 

Изобретение относится к области бытовой техники, в частности к производству электрочайников.

Известен автомат отключения электрочайника, в котором сигнал с датчика RK1 поступает на вход интегрирующих цепочек с различными постоянными времени, а далее - на компаратор ДА1. При нажатии кнопки включения SB1 кратковременно изменяется напряжение на входе интегрирующих цепочек и компаратор срабатывает, включая электромагнитное реле К1 при напряжении не более 7В. Его контакты К1.1 включают силовые тринисторы, через которые поступает питание на нагреватель. Как только вода закипает и ее температура стабилизируется, нагреватель выключается, но с некоторой задержкой по времени, зависящей от постоянной времени интегрирующей цепочки R9-C4-R8-C3-R7-R6 (см. журнал "Радио", 6, 1994, с. 27).

Однако недостатком известного автомата является сложность устройства, объясняющаяся тем, что для питания микросхемы электрочайника необходим стабилизированный блок питания и настройка каждого отдельного образца автомата.

Известен автомат отключения электрочайника, включающий металлический корпус с отверстием в верхней части, двумя отверстиями в нижней части. Внутри корпуса имеется электрод, изолированный от корпуса и держателя изолятором, и поплавковый клапан. Датчик размещен внутри чайника почти над нагревателем и подключается к электронному устройству. Совместно с датчиком это устройство образует автомат. Когда чайник заполняют водой, она проникает внутрь датчика и вытесняет воздух через верхнее отверстие. С повышением уровня воды клапан всплывает и, входя в створ верхнего отверстия, закрывает его. Между корпусом датчика и контактным электродом протекает ток, обусловленный приложенным между ними напряжением и электропроводностью воды. Как только уровень воды внутри датчика опустится ниже контактного электрода, сопротивление между ним и корпусом датчика резко возрастает, что послужит сигналом для срабатывания автомата и отключения ТЭНа (см. авт. свид. 1348923, МПК Н 01 Н 35/18, журнал "Радио" 3, 1991, с.62).

Однако этот автомат имеет следующие недостатки:
- недостаточная надежность, долговечность из-за установки отдельного электрода внутри чайника, из-за включения датчика в цепь переменного тока во избежание электролиза воды, растворения металлов,
- сложность устройства из-за применения силового трансформатора через обмотку которого протекает ток нагрузки нагревательного элемента.

Наиболее близким устройством по технической сущности к заявляемому изобретению является поплавковый выключатель, содержащий кессон с отверстием в верхней части, направляющую с ограничителями, которые перекрывают верхнее отверстие в крайнем верхнем и нижнем положениях ограничителей, поплавок с постоянным магнитом и магнитоуправляемый контакт - геркон. В момент закипания жидкости происходит бурное газовыделение и пар собирается в кессоне, вытесняя жидкость. Поплавок опускается, а геркон размыкается (см. авт. свид. SU 1686523 А1, кл. Н 01 Н 35/18, опубл. 23.10.1991, БИ 39).

Недостатками этой конструкции являются сложность в изготовлении и сборке конструкции кессона.

Таким образом задачей предлагаемого изобретения является создание образца бытовой техники - электрочайника с автоматом отключения нагревательного элемента.

Техническим результатом предлагаемой конструкции является повышение надежности, долговечности, упрощение конструкции.

Технический результат достигается тем, что автомат отключения нагревательного элемента электрочайника, содержащий корпус электрочайника, наполненный водой, электронагревательный элемент, металлический корпус с отверстием вверху, направляющую, шток с возможностью вертикального перемещения по направляющей и связанный в верхней части с поплавком, постоянный магнит, геркон, согласно изобретению металлический корпус закреплен на нагревательном элементе, поплавок не закрывает отверстия, диаметр которого выбран с возможностью обеспечения удаления воздуха при заполнении металлического корпуса водой и удержания пара при газообразовании, при этом направляющая для вертикального перемещения штока жестко связана с металлическим корпусом, нижняя часть штока соединена с постоянным магнитом, а геркон установлен на внешней стороне электрочайника.

Заявляемое устройство имеет следующие отличительные признаки по сравнению с прототипом (авт. свид. SU 1686523 А1, кл. Н 01 Н 35/8):
- закрепление металлического корпуса на нагревательном элементе позволяет улавливать пузыри пара, образующиеся при газообразовании,
- выполнение механизма: поплавок не закрывает отверстия в верхней части металлического корпуса, направляющая, шток, постоянный магнит, силовые линии которого замыкают контакты геркона, обеспечивают удаление воздуха из металлического корпуса через верхнее отверстие, диаметр которого выбран с возможностью обеспечения удаления воздуха при заполнении металлического корпуса водой при их нахождении в верхнем положении и удержания пара при газообразовании при их переходе в нижнее положение.

Из научно-технической литературы и патентной документации авторы предлагаемого изобретения не выявили устройства с такими отличительными признаками, обеспечивающими достижение технического результата - упрощение конструкции, повышение надежности и долговечности, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критериям "новизна" и "изобретательский уровень".

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 - изображен автомат отключения нагревательного элемента электрочайника, на фиг.2 - электрическая схема, на фиг.3: а) - вид сверху фиг.1, б) - вид элементов поплавка, штока, направляющей, вынесенных из металлического корпуса.

Автомат отключения нагревательного элемента электрочайника содержит (см. фиг.1, 3) корпус электрочайника 1, наполненный водой, нагревательный элемент 2, на котором закреплен металлический корпус 3, выполненный в форме цилиндра. В верху металлического корпуса 3 выполнено отверстие 4, диаметр которого выбран с возможностью обеспечения удаления воздуха при заполнении металлического корпуса водой и удержания пара при газообразовании. Внутри металлического корпуса 3 установлен поплавок 5, выполненный в форме круглого диска, жестко связанный со штоком 6, последний установлен с возможностью вертикального перемещения по направляющей 7, жестко связанной с металлическим корпусом 3, Нижняя часть штока 6 соединена с постоянным магнитом 8, выполненным круглой формы, силовые линии которого замыкают контакты геркона 9, установленного на внешней стороне корпуса 1 электрочайника. При заполнении корпуса 1 водой происходит удаление воздуха из металлического корпуса 3 через отверстие 4, при этом шток 6, постоянный магнит 8, поплавок 5 установлены в верхнем положении, при этом поплавок 5 не закрывает отверстия 4.

Электрическая схема отключения нагревательного элемента (см. фиг.2) содержит реле переменного тока с контактами 1р и 1р', катушку (К), расчитанную на напряжение 220 В, геркон (Гк), нагревательный элемент (Rн) электрочайника.

Предлагаемый автомат отключения нагревательного элемента электрочайника работает следующим образом (см. фиг.1, 2, 3).

При заполнении корпуса 1 электрочайника водой, последняя проникает снизу в металлический корпус 3 и удаляет воздух через верхнее отверстие 4. Поплавок 5, шток 6 и магнит 8 при этом занимают верхнее положение, причем поплавок 5 не закрывает отверстия 4. При включении питания ток через нормально замкнутые контакты реле 1р' образует цепь питания нагревательного элемента 2. При закипании воды пузыри пара, образующиеся при газообразовании на нагревательном элементе 2 заполняют металлический 3 и вытесняют воду. Поплавок 5 и жестко связанный с ним постоянный магнит 8 опускаются в нижнее положение. Материал, из которого выполнено дно чайника, не является магнитным. Силовые линии постоянного магнита 8 замыкают контакты геркона 9 (Гк). На катушку (К), реле подается напряжение, при этом размыкаются контакты 1р' и замыкаются контакты 1р, реле становится на самоподхват. Нагревательный элемент 2 электрочайника при этом обесточивается. Время работы современных типов реле на самоподхвате до 48 часов. Роль включателя выполняет вилка шнура электрочайника, или для удобства эксплуатации отдельный включатель. При выкипании воды или включении электрочайника без воды реле автоматически становится на самоподхват и обесточивает нагревательный элемент 2.

Габариты современных типов реле позволяют их ставить в конструкцию автомата для выключения нагревательного элемента электрочайников, а использование геркона, реле, выполненных в производственных условиях, позволяет обеспечить число срабатываний, что гарантируется заводом-изготовителем.

Накипь, образуемая на магните 8, не влияет на его свойства, она не намагничивается. Температура размагничивания магнита 400^oС.

Изготовлен опытный образец предлагаемого электрочайника с автоматом отключения нагревательного элемента, который выдержал 1100 срабатываний и продолжает работать.

Предлагаемая конструкция выполнена таким образом, что при сборке не требует настройки.

Предлагаемый автомат отключения нагревательного элемента электрочайника по сравнению с прототипом (см. авт. свид. SU 1686523 А1, кл. Н 01 H 35/18, опубл. 23.10.1991, БИ 39) имеет следующие преимущества:
- повышение надежности и долговечности,
- упрощение конструкции,
- компактность и повышение эксплутационных качеств,
- работает коммутационно с выдержкой.

Изобретение относится к области бытовой техники, в частности к производству электрочайников. Для повышения надежности, долговечности, упрощения конструкции на нагревательном элементе 2 электрочайника установлен металлический корпус 3 с отверстием 4, внутри корпуса 3 установлен поплавок 5 со штоком 6 и закрепленным на нем постоянным магнитом 8, а с внешней стороны корпуса 1 электрочайника установлен геркон 9. 4 ил.

Автомат отключения нагревательного элемента электрочайника, содержащий корпус электрочайника, наполненный водой, нагревательный элемент, металлический корпус с отверстием вверху, направляющую, шток с возможностью вертикального перемещения по направляющей и связанный в верхней части с поплавком, постоянный магнит, геркон, отличающийся тем, что металлический корпус закреплен на нагревательном элементе, поплавок не закрывает отверстия, диаметр которого выбран с возможностью обеспечения удаления воздуха при заполнении металлического корпуса водой и удержания пара при газообразовании, при этом направляющая для вертикального перемещения штока жестко связана с металлическим корпусом, нижняя часть штока соединена с постоянным магнитом, а геркон установлен на внешней стороне электрочайника.