Термореле Российский патент 2023 года по МПК H01H37/46 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к защитным тепловым устройствам, и предназначено для защиты от перегрева радиоэлектронной аппаратуры (РЭА), размещенной в замкнутом объеме изделий общего машиностроения, например, в блоках РЭА.

Из уровня техники известно термореле (Патент RU №2130666, МПК: H01H 37/46, Н01Н 37/54, опубликован в 1999 г.), содержащее диэлектрический корпус, металлическую крышку, неподвижный и подвижный контактодержатели, контактную стойку, перекидную пружину, которая опирается одним концом на контактную стойку, а другим - на подвижный контактодержатель, а также регулировочный винт. При этом контактная стойка является одновременно термочувствительным элементом и контактирует с металлической крышкой, выполнена в виде изогнутой пластины из материала с эффектом памяти формы, а регулировочный винт установлен с нерабочей стороны контакта подвижного контактодержателя.

Известно термореле (Патент RU №31296, МПК: H01H 37/46, опубликован в 2003 г.), содержащее термочувствительный элемент из материала с эффектом памяти формы, контактную стойку, контактодержатель с подпружиненным язычком, опирающийся на паз в контактной стойке, неподвижные контакты, регулировочный винт, диэлектрический корпус и контактную пластину. Контактная пластина закреплена на контактодержателе, а термочувствительный элемент выполнен в виде винтовой спирали сжатия и установлен в соединительном фланце, закрепленном на корпусе.

Известно также термореле (Патент RU №2011238, МПК: H01H 37/54, опубликован в 1994 г.), содержащее термочувствительный элемент, контактную стойку, выполненную с пазом, контактодержатель с подпружиненным язычком, опирающимся на паз в контактной стойке, неподвижный контакт, регулировочный винт и корпус с пазами. Термочувствительный элемент выполнен в виде дуги из материала с памятью формы и одним концом закреплен в корпусе, а другим опирается на контактодержатель с возможностью принимать прямоугольную форму.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемым результатам к предлагаемому техническому решению является термореле (Патент RU №23526, МПК: H01H 37/54, опубликован в 2002 г.), содержащее основание, две контактные пластины, одна из которых неподвижная, вторая подвижная биметаллическая, имеет биметаллический контакт, расположенный со стороны поверхности с повышенной степенью расширения. При этом подвижная контактная пластина закреплена на основании, выполненном из изоляционного материала, и соединена с пластиной для подключения, а на неподвижной контактной пластине, на одном конце выполнен второй контактный выступ, контактируемый с биметаллическим контактом, второй конец служит для подключения в цепь нагрузки.

Недостатками указанного устройства являются малая надежность из-за непостоянства контакта (дребезга - многократного неконтролируемого замыкания и размыкания контактов), что приводит к дополнительному нагреву биметаллической пластины, а также ограничение по передаче больших коммутирующих токов, так как подвижная биметаллическая пластина является одновременно тоководом и упругим элементом.

Техническая проблема, решаемая созданием данного изобретения, заключается в низкой надежности работы термореле из-за дополнительного нагрева биметаллической пластины с функцией токовода.

Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое техническое решение, заключается в создании термореле с повышенной надежностью работы на замыкание и размыкание при достижении любого из значений предустановленных температур из температурного диапазона и без ограничений по передаче больших коммутирующих токов в процессе эксплуатации изделий общего машиностроения.

Достижение технического результата обеспечивается изменением конструкции ближайшего аналога. В отличие от прототипа предлагаемое термореле содержит размещенную в основании цанговую втулку с жестко закрепленной на ней клеммной пластиной, выступающей из основания и служащей для подключения в цепь нагрузки, регулировочный винт с контакт-деталью, размещенный в цанговой втулке, закрепленную в основании втулку-изолятор и кожух, в котором размещено и зафиксировано основание. Контактная пластина выполнена в виде упругого элемента Г-образной формы, при этом одно ее плечо размещено на втулке-изоляторе и выходит через сквозное окно основания наружу для возможности подключения в цепь нагрузки, а другое плечо содержит контакт, зафиксированный на верхней поверхности контактной пластины и обращенный своей торцевой поверхностью к торцевой поверхности контакт-детали регулировочного винта. Биметаллическая пластина выполнена Г-образной формы, а ее контакт-упор выполнен из изоляционного нетеплопроводного материала, размещен и зафиксирован на одном ее плече со стороны поверхности с пассивным слоем соосно контакту упомянутой контактной пластины и с натягом в соединении его торцевой поверхности с нижней поверхностью контактной пластины, при этом другое плечо биметаллической пластины размещено на хвостовике крепежного элемента, установленного во втулку-изолятор.

Фиг. 1 - общий вид термореле;

Фиг. 2 - вид А фиг. 1 (повернуто);

Фиг. 3 - сечение Б-Б фиг. 2 (при разомкнутых контактах, повернуто);

Фиг. 4 - общий вид основания;

Фиг. 5 - вид В фиг. 4;

Фиг. 6 - сечение Г-Г фиг. 5;

Фиг. 7 - общий вид цанговой втулки;

Фиг. 8 - общий вид контактной пластины;

Фиг. 9 - общий вид втулки-изолятора;

Фиг. 10 - общий вид регулировочного винта в сборе с контакт-деталью;

Фиг. 11 - общий вид регулировочного винта;

Фиг. 12 - общий вид контакт-детали;

Фиг. 13 - общий вид биметаллической пластины с контакт-упором в сборе;

Фиг. 14 - сечение Д-Д фиг. 13;

Фиг. 15 - общий вид крепежного элемента;

Фиг. 16 - общий вид кожуха.

Термореле содержит основание 1 (Фиг. 1, 2, 4, 5), в котором размещена цанговая втулка 2 (Фиг. 1, 2, 3, 4, 7) с жестко закрепленной на ней и частично выступающей из основания 1 клеммной пластиной 3 (Фиг. 1, 3, 4, 6), контактную пластину 4 (Фиг. 1, 3, 8) с зафиксированным на ней контактом 5 (Фиг. 3, 8), размещенную на закрепленной в основании 1 втулке-изоляторе 6 (Фиг. 3, 9), регулировочный винт 7 (Фиг. 1, 2, 3, 10, 11) с контакт-деталью 8 (Фиг. 3, 10, 12), размещенный в цанговой втулке 2, биметаллическую пластину 9 (Фиг. 3, 13) с контакт-упором 10 (Фиг. 3, 13), контактирующим с контактной пластиной 4, и кожух 11 (Фиг. 1, 3, 16), в котором размещено и зафиксировано основание 1.

Основание 1 (Фиг. 1, 2, 4, 5) выполнено из изоляционного материала и имеет ступенчатую форму. В плоской части основания 1 выполнено сквозное окно 12 (Фиг. 1-6) прямоугольной формы в плане. На нижней поверхности 13 (Фиг. 5, 6) основания 1 выполнен выступ 14 (Фиг. 4 - 6) с отверстием 15 (Фиг. 4, 6) в его центральной части, а также пазы 16 (Фиг. 4, 5) П-образной формы в боковых стенках 17 (Фиг. 4, 5).

Цанговая втулка 2 (Фиг. 1, 2, 3, 4, 7) выполнена цилиндрической ступенчатой формы с центральным резьбовым отверстием 18 (Фиг. 7), с вертикальными пазами 19 (Фиг. 6, 7) в ее нижней части, образующими упругие лепестки 20 (Фиг. 6, 7), выступающие за пределы нижней поверхности 13 основания 1, а также с посадочным местом 21 (Фиг. 6, 7) в верхней части для размещения и жесткого закрепления на нем, например, пайкой, клеммной пластины 3 с отверстием 22 (Фиг. 1, 4, 6), выполненным в выступающей ее части, для монтажного провода подключения в цепь нагрузки.

Контактная пластина 4 (Фиг. 1, 3, 8) выполнена в виде упругого элемента Г-образной формы с различной длиной плечь L₁, L₂ (Фиг. 8), с углом α=91°…93° (Фиг. 8) между ними, и с отверстиями 23, 24 (Фиг. 8) в плече меньшей длины L₁. При этом плечо контактной пластины 4 меньшей длины выполнено с возможностью подключения в цепь нагрузки посредством отверстия 24 (Фиг. 1, 8) для монтажного провода.

В периферийной части плеча большей длины L₂ на верхней поверхности 25 (Фиг. 8) контактной пластины 4 жестко зафиксирован контакт 5 цилиндрической формы с плоской торцевой поверхностью 26 (Фиг. 8).

Втулка-изолятор 6 (Фиг. 3, 9) выполнена ступенчатой формы с центральным отверстием 27 (Фиг. 9), с фланцем 28 (Фиг. 9) прямоугольной формы и примыкающим к нему цилиндрическим хвостовиком 29 (Фиг. 9).

Регулировочный винт 7 (Фиг. 1, 2, 3, 10, 11) выполнен с наружной резьбовой поверхностью 30 (Фиг. 10), со шлицем 31 (Фиг. 3, 10, 11) для инструмента, например, отвертки, в одном торце и цилиндрическим отверстием 32 (Фиг. 11) и вертикальными пазами 33 (Фиг. 11) в другом.

В цилиндрическом отверстии 32 (Фиг. 11) регулировочного винта 7 размещен и жестко зафиксирован, например, пайкой, хвостовик 34 (Фиг. 10, 12) контакт-детали 8, выполненный с выпуклой торцевой поверхностью 35 (Фиг. 10, 12).

Регулировочный винт 7 конструктивно размещен соосно контакту 5 контактной пластины 4 (Фиг. 3) и устанавливается (регулируется) с зазором между выпуклой торцевой поверхностью 35 контакт-детали 8 и плоской торцевой поверхностью 26 контакта 5 (Фиг. 3), или без зазора в зависимости от установленных значений температур в пределах температурного диапазона срабатывания термореле.

Упругие лепестки 20 (Фиг. 6, 7) цанговой втулки 2 обеспечивают безлюфтововое перемещение в последней регулировочного винта 7 и его самостопорение в широком диапазоне механических воздействий.

Биметаллическая пластина 9 (Фиг. 3, 13) выполнена Г-образной формы с различной длиной плечей L₃, L₄ (Фиг. 13), с углом β=88°…90° (Фиг. 13) между ними и отверстиями 36, 37 (Фиг. 13, 14). При этом отверстие 36 выполнено в плече меньшей длины L₃ и предназначено для крепежного элемента 38 (Фиг. 1, 3, 15), а отверстие 37 выполнено в плече большей длины L₄ и предназначено для размещения и фиксации в нем контакт-упора 10 (Фиг 3, 13, 14) со стороны поверхности 39 (Фиг. 13) с пассивным слоем, то тесть со стороны слоя металла с низким температурным коэффициентом линейного расширения.

Контакт-упор 10 (Фиг 3, 13, 14) выполнен ступенчатой цилиндрической формы из изоляционного нетеплопроводного материала с выпуклой торцевой поверхностью 40 (Фиг. 13), при этом он контактирует с нижней поверхностью 41 (Фиг. 8) контактной пластины 4 и размещен соосно ее контакту 5 (Фиг. 3).

Учитывая разность углов α>β [(91°…93°) > (88°…90°)] контакт-упор 10 биметаллической пластины 9 размещен с натягом в соединении его выпуклой торцевой поверхности 40 с нижней поверхностью 41 контактной пластины 4, что исключает зазор в данном контакте, и как следствие, наличие мертвого хода в соединении и эффекта «дребезга» контакт-упора 10 при колебании температуры окружающей среды и механических воздействиях в широком диапазоне.

Крепежный элемент 38 (Фиг. 1, 3, 15) выполнен ступенчатой формы с центральным отверстием 42 (Фиг. 15), с фланцем 43 (Фиг. 15) и примыкающим к нему цилиндрическим хвостовиком 44 (Фиг. 15). Крепежный элемент 38 размещен в центральном отверстии 27 (Фиг. 9) втулки-изолятора 6 с развальцовкой цилиндрического хвостовика 44 для обеспечения надежного соединения с основанием 1 пакета из втулки-изолятора 6, размещенной на ней контактной пластины 4, а также биметаллической пластины 9, размещенной на цилиндрическом хвостовике 44 крепежного элемента 38.

Кожух 11 (Фиг. 1, 3, 16) выполнен коробчатого типа с элементами крепления 45 (Фиг. 1, 16), выполненными в виде лепестков, размещенных в пазах 16 (Фиг. 4, 5) П-образной формы боковых стенок 17 основания 1 с загибом их на плоскую часть основания 1, с кронштейнами 46 (Фиг. 1, 16) с выполненными в них отверстиями 47 (Фиг. 1, 16) для крепежа в изделии.

На одной из сторон кожуха 11 нанесена маркировка 48 (Фиг. 1) размещения контактной пластины 4 с зафиксированным на ней контактом 5 и регулировочного винта 7 с контакт-деталью 8.

Сборка и работа термореле осуществляется следующим образом.

Контактная пластина 4 (Фиг. 1, 3, 8), выполненная, например, из ленты ДПРНМ БрБ2 ГОСТ 1789-70, с зафиксированным на ней контактом 5 размещается на цилиндрическом хвостовике 29 (Фиг. 9) втулки-изолятора 6 (Фиг. 3, 9), выполненной из полиамида стеклонаполненного, которая устанавливается в отверстие 15 (Фиг. 4, 6) выступа 14 на нижней поверхности 13 основания 1. При этом плечо контактной пластины 4 меньшей длины Li с отверстием 24 (Фиг. 8) выходит наружу через сквозное окно 12 (Фиг. 1-6) прямоугольной формы, выполненное в плоской части основания 1, для возможности подключения в цепь нагрузки.

Далее в центральное отверстие 27 (Фиг. 9) втулки-изолятора 6 устанавливается крепежный элемент 38 (Фиг. 1, 3, 15), который фланцем 43 (Фиг. 15) примыкает к фланцу 28 (Фиг. 9) втулки-изолятора 6, а на цилиндрическом хвостовике 44 (Фиг. 15) крепежного элемента 38 размещается биметаллическая пластина 9 (Фиг. 3, 13), выполненная, например, из ленты ГОСТ Р 70235-2022 со стабилизирующей термообработкой, с последующей развальцовкой цилиндрического хвостовика 44, при этом обеспечивается соединение с основанием 1 пакета из втулки-изолятора 6, контактной пластины 4 и биметаллической пластины 9.

Биметаллическую пластину 9 устанавливают таким образом, чтобы ее контакт-упор 10 (Фиг. 3, 13) своей выпуклой торцевой поверхностью 40 (Фиг. 13) контактировал с нижней поверхностью 41 (Фиг. 8) контактной пластины 4 и был размещен соосно контакту 5 последней.

В цилиндрическом отверстии 32 (Фиг. 11) регулировочного винта 7 размещают и жестко фиксируют пайкой хвостовик 34 (Фиг. 10, 12) контакт-детали 8.

В резьбовом отверстии 18 (Фиг. 7) цанговой втулки 2, выполненной, например, из материала БрБ2, размещают регулировочный винт 7 (Фиг. 1, 2, 3, 10, 11) с контакт-деталью 8, затем собранное таким образом основание 1 устанавливают в кожух 11 (Фиг. 1, 3, 16) с размещением его элементов крепления 45 (Фиг. 1, 16) в П-образных пазах 16 (Фиг. 4, 5) основания 1 с загибом их на его плоскую часть.

Регулировка термореле выполняется перемещением регулировочного винта 7 (Фиг. 1, 2, 3, 10, 11) посредством, например, отвертки, размещаемой в шлице 31 (Фиг. 3, 10, 11), с установкой зазора или без зазора между выпуклой торцевой поверхностью 35 (Фиг. 10, 12) контакт-детали 8 и плоской торцевой поверхностью 26 (Фиг. 8) контакта 5 контактной пластины 4, в зависимости от устанавливаемых температур в пределах температурного диапазона срабатывания термореле.

Контактная пластина 4 термореле посредством отверстия 24 (Фиг. 8) и клеммная пластина 3, выполненная, например, из листа ДПРНМ Л63 ГОСТ 2208-2007, посредством отверстия 22 монтажным проводом подключаются в цепь нагрузки.

Термореле работает (в зависимости от нужной первоначальной регулировки) на замыкание при достижении любого из значений установленных температур в пределах температурного диапазона срабатывания от +40°±3° до +125°±3°, а также на размыкание при воздействии пониженных температур до -50°±3° (испытания при разомкнутых контактах, например, производятся на нагревательном устройстве, а при замкнутых контактах - в камере холода).

Таким образом, предлагаемое термореле отличается от близких аналогов высокой надежностью работы на замыкание и размыкание при достижении любой из установленных температур температурного диапазона с возможностью передачи через него больших коммутирующих токов.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к защитным тепловым устройствам, и предназначено для защиты от перегрева радиоэлектронной аппаратуры (РЭА). Технический результат заключается в создании термореле с повышенной надежностью работы на замыкание и размыкание при достижении любого из значений предустановленных температур из температурного диапазона и без ограничений по передаче больших коммутирующих токов в процессе эксплуатации изделий общего машиностроения. Предлагаемое термореле содержит размещенную в основании цанговую втулку с жестко закрепленной на ней клеммной пластиной, выступающей из основания и служащей для подключения в цепь нагрузки, регулировочный винт с контакт-деталью, размещенный в цанговой втулке, закрепленную в основании втулку-изолятор и кожух, в котором размещено и зафиксировано основание. Контактная пластина выполнена в виде упругого элемента Г-образной формы, при этом одно ее плечо размещено на втулке-изоляторе и выходит через сквозное окно основания наружу для возможности подключения в цепь нагрузки, а другое плечо содержит контакт, зафиксированный на верхней поверхности контактной пластины и обращенный своей торцевой поверхностью к торцевой поверхности контакт-детали регулировочного винта. Биметаллическая пластина выполнена Г-образной формы, а ее контакт-упор выполнен из изоляционного нетеплопроводного материала, размещен и зафиксирован на одном ее плече со стороны поверхности с пассивным слоем соосно контакту упомянутой контактной пластины и с натягом в соединении его торцевой поверхности с нижней поверхностью контактной пластины, при этом другое плечо биметаллической пластины размещено на хвостовике крепежного элемента, установленного во втулку-изолятор. 2 з.п. ф-лы, 16 ил.

1. Термореле, содержащее основание, выполненное из изоляционного материала, на котором закреплены контактная пластина и биметаллическая пластина с контакт-упором, при этом контактная пластина выполнена с возможностью подключения в цепь нагрузки, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит размещенную в основании цанговую втулку с жестко закрепленной на ней клеммной пластиной, выступающей из основания и служащей для подключения в цепь нагрузки, регулировочный винт с контакт-деталью, размещенный в цанговой втулке, закрепленную в основании втулку-изолятор и кожух, в котором размещено и зафиксировано основание, кроме этого контактная пластина выполнена в виде упругого элемента Г-образной формы, при этом одно ее плечо размещено на втулке-изоляторе и выходит через сквозное окно основания наружу для возможности подключения в цепь нагрузки, а другое плечо содержит контакт, зафиксированный на верхней поверхности контактной пластины и обращенный своей торцевой поверхностью к торцевой поверхности контакт-детали регулировочного винта, биметаллическая пластина выполнена Г-образной формы, а ее контакт-упор выполнен из изоляционного нетеплопроводного материала, размещен и зафиксирован на одном ее плече со стороны поверхности с пассивным слоем соосно контакту упомянутой контактной пластины и с натягом в соединении его торцевой поверхности с нижней поверхностью контактной пластины, при этом другое плечо биметаллической пластины размещено на хвостовике крепежного элемента, установленного во втулку-изолятор.

2. Термореле по п. 1, отличающееся тем, что контакт-упор биметаллической пластины выполнен с выпуклой торцевой поверхностью.

3. Термореле по п. 1, отличающееся тем, что контакт контактной пластины выполнен с плоской торцевой поверхностью.