ТЕРМООГРАНИЧИТЕЛЬ

1. Полезная модель "Термоограничитель" имеет отношение к электротехнике, а именно касается устройств для отключения электронагревательных приборов при превышении заданной температуры, таких как калориферы, электрофены, водонагреватели, электровентиляторы и другие, а также элементов электрических устройств, например трансформаторов, которые в процессе работы нагреваются.
2. Уровень техники. Большая часть электронагревательных приборов оборудуется терморегуляторами на основе биметаллических элементов, которые одновременно могут использоваться и как термоограничители. Так в книге [1] Д.А.Лапаев "Электрическая аппаратура бытового назвначения", Москва, "Легкая индустрия" 1977 г. на с.22-26 описан электрорадиатор с биметаллическим терморегулятором и термогограничителем на основе легкоплавкого сплава ПВСО-96 с температурой плавления 96 градусов. Химический состав этого сплава Bi (висмут 52,5%), Sn(олово 32%), Рb(свинец 15,5%). Легкоплавкий сплав в этом термоограничителе соединяет два кинематических элемента - ось и подпружиненную втулку, спаенные этим сплавом, при достижении температуры оси 96 градусов сплав расплавляется и подпружиненная втулка поворачивается, размыкая контакты в цепи питания прибора.
Выполнение термоограничителя этого нагревательного прибора в виде кинематического механизма одним из элементов которого является легкоплавкий сплав усложняет конструкцию и снижает надежность.
В монографии [2] "Бытовые нагревательные приборы" Москва, Энергоиздат 1981 г. А.С.Варшавский и другие на с.214 указано, что в особых случаях, особенно в электроводоподогревателях, для обеспечения безопасности при нагреве воды в соответствии с правилами СЕЕ обязательна установка предохранительного термоограничителя, который, дублируя терморегулятор, срабатывает в аварийном режиме, при выходе из строя терморегулятора.
В той же монографии [2] на с.216 рис 14-22 описан ртутный выключатель, содержащий подвижно установленную колбу с двумя электродами на концах и частично заполненную ртутью. При перемещении колбы под воздействием инварового стержня ртуть перетекает по колбе замыкает и размыкает электроды.
Этот термоограничитель сложен из-за наличия подвижных элементов, имеет высокую стоимость из-за наличия инварового стержня и ртути и экологически небезопасен из-за ртути.
Прототипом заявленной полезной модели "Термоограничитель" является техническое решение "Электронагреватель",описанный в авторском свидетельстве №1178299 с приоритетом 24 февраля 1984 г.Согласно этому изобретению на выводы трубчатого электронагревательного элемента одеты кольца из легкоплавкого сплава, помещенные внутри трубок. При превышении заданной температуры они расплавляются и опускаясь вниз замыкают выводы на трубчатую часть, вызывая срабатывания предохранителя в цепи. Недостатком этого решения является необходимость установки в цепи питания предохранителя, что может быть затрудненно, особенно в малогабаритных устройствах, таких как трансформаторы, кроме того затруднен возврат в исходное положение, требующий разборки узла и установки нового легкоплавкого кольца.
3. Раскрытие полезной модели. Сущность полезной модели заключается в том, что легкоплавкий сплав в заявляемом термоограничителе помещен в емкость, снабженную электродами для включения в цепь питания электрического устройства, при этом легкоплавкий сплав замыкает электроды, а сама емкость выполнена в форме ориентированного вертикально цилиндра, два электрода которого размещены в его торцах с зазором друг от друга, а третий электрод перекрывает по длине первые два, при этом в электрическую цепь устройства включен третий электрод и один из двух других, контактирующий с легкоплавким сплавом.
Задача на решение которой направлена заявляемая полезная модель является упрощение конструкции, повышение надежности работы и гарантированного отключения при превышении заданной температуры. Это обеспечивается совокупностью существенных признаков, указанных выше.
Заявленная совокупность признаков термоограничителя создает технический результат, заключающийся в упрощении конструкции и повышении надежности за счет исключения механических элементов и обеспечивает упрощенное восстановление функций после срабатывания. Другим техническим результатом является возможность использовать термоограничитель как для прямого управления в цепи питания, так и для управления контакторами в цепи питания мощных электропотребителей, например водонагревателя.
Указанный технический результат позволяет утверждать, что заявленная совокупность признаков является существенной.
4. Перечень фигур. Более подробно сущность полезной модели будет понятна из нижеследующего описания ведущегося со ссылками на предлагаемые фиг.чертежей, на которых:
Фиг.1 Общий вид установки термоограничителя на трансформаторе. Фиг.2 Термоограничитель в разрезе.
5. Осуществление полезной модели с целью упрощения показано на примере установки термоограничителя на трансформаторе зарядного устройства. В этом случае может быть использован в качестве сплава так называемый сплав Вуда, tпл.=68 градусов.
Трансформатор 1 имеет выводы первичной обмотки 2 и 3 и вторичной обмотки 4, 5. Вследствие различных причин, замыкание вторичной обмотки, перекрытия вентеляционных отверстий и пр. трансформатор может нагреваться выше допустимых температур, что приведет к повреждению первичной обмотки и короткому замыканию первичной цепи. Для отключения трансформатора к нему в наиболее нагреваемом месте (между обмоткой и корпусом) прикреплен посредством скобы 6 термоограничитель 7 выполненный в виде емкости 8 в форме цилиндра из термостойкого, электроизоляционного материала, например кварцевого стекла, вертикально установленного в трансформаторе 1.
В верхнем торце 9 цилиндра 8 установлен электрод 10, входящий внутрь цилиндра, а в нижнем торце 11 электрод 12. Электроды установлены в цилиндре 8 с зазором 13 друг от друга. В цилиндре 8 установлен третий электрод 14, который по длине перекрывает зазор 13 между первыми двумя электродами 10 и 12.
В исходном положении в верхнюю часть 9 цилиндра помещен легкоплавкий сплав 15 в данном случае сплав Вуда tпл=68 градусов.
Электроды 10, 12, 14 снабжены присоединительными проводами 16, 17, 18 соответственно для включения в цепь питания 2, 3 первичной обмотки трансформатора 1.
Термоограничитель работает следующим образом. Электроды 10 и 14 термоограничителя электрически соединены легкоплавким сплавом 15 и посредством проводов 16,18 включены в электрическую цепь питания электрического устройства, в данном случае трансформатора 1 в его первичную обмотку с выводами 2 и 3. Смонтированный в наиболее нагреваемой части электрического устройства термоограничитель нагревается. При превышении заданной температуры, для сплава Вуда 68 градусов, он расплавляется, размыкает электроды 14 и 10 и стекает под действием силы тяжести в нижнюю часть емкости, размыкая тем самым цепь питания первичной обмотки 2-3 трансформатора 1 и замыкая другую пару электродов 14 и 12.
Для восстановления работоспособности термоограничителя достаточно освободить прижим 6 и перевернуть емкость на 180 градусов (вверх дном) и подключить электрод 12 с помощью провода 17 к цепи 2-3. Очевидно, что это можно сделать с помощью механизма, который будет одновременно переворачивать и переключать провода 16-17, что не является предметов заявленной полезной модели. Очевидно для специалистов и то, что термоограничитель может управлять контакторами в цепях мощных потребителей, в частности водонагревателей, в термоограничителях которых можно использовать сплав ПВСО-96 tпл.=96 градусов.
Возможность осуществления полезной модели и реализации по указанному назначения подтверждается тем, что вышеуказанный легкоплавкие сплавы, сплав Вуда и ПВСО-96 уже используется для цепей отключения электропотребителей в более сложных устройствах.