УПРАВЛЯЮЩИЙ УЗЕЛ ДЛЯ УСТРОЙСТВА ДЛЯ НАГРЕВА ЖИДКОСТИ
LIQUID HEATING ARRANGEMENT CONTROL NODE

Область техники, к которой относится изобретение
Данное изобретение относится к управляющим узлам для устройства для нагрева жидкости, например, для выключения устройства, когда вода кипит или для предотвращения перегрева, а также к изделиям и бытовым приборам, в которых используются такие управляющие узлы.
Уровень техники
Традиционный электрический чайник или наливной кипятильник оснащен устройством контроля кипения, которое во время кипения жидкости в резервуаре отключает подачу электропитания на нагреватель резервуара и, таким образом, прекращает кипение. Аналогично этому может быть предусмотрено устройство контроля перегрева, которое отключает электропитание, когда температура нагревателя превышает величину безопасной рабочей температуры.
Обычно такие ограничители перегрева относятся к одной из двух категорий: циклические и нециклические. Простейшие устройства являются циклическими, в которых контакты размыкаются под действием термореле в ответ на режим перегрева, чтобы прервать прохождение тока на нагревательный элемент, однако, после охлаждения элемента реле возвращается в исходное положение, электропитание восстанавливается, и элемент снова нагревается. Этот цикл, как правило, повторяется до тех пор, пока прибор определенно не будет выключен пользователем. Такие устройства могут удовлетворять стандартам по технике безопасности, однако, они являются нежелательными в некоторых областях применения, поскольку они нерационально потребляют электропитание и могут дезориентировать пользователей.
Нециклические устройства обычно содержат расцепной рычаг определенного типа, на который действует уравновешивающая пружина, поэтому, когда термореле срабатывает, оно перемещает расцепной рычаг из его уравновешенной позиции в его устойчивую позицию, в которой соответствующие контакты размыкаются. Это означает, что прохождение тока прерывается до тех пор, пока пользователь определенно не включит прибор снова, переместив расцепной рычаг обратно в его первоначальную позицию. В таких конструкциях обычно используется еще один механизм, который действует на расцепной рычаг, чтобы перемещать его в разомкнутую позицию, когда беспроводной электроприбор поднимается с его основания, содержащего блок питания. Такая система является полезной, поскольку она гарантирует, что электроприбор не начнет неожиданно снова нагреваться, когда пользователь ставит его обратно (поскольку весьма вероятно, что в приборе нет воды или ее осталось очень мало после выливания нагретой воды).
Нециклическая функция, которую могут обеспечивать расцепные рычаги, является полезной, однако, она связана с повышением стоимости, поскольку требуется по меньшей мере одна дополнительная подвижная деталь, например, дополнительная уравновешивающая пружина и т.п.
Раскрытие изобретения
Задачей настоящего изобретения является обеспечение усовершенствованного и/или более экономичного устройства, и согласно первому аспекту изобретение обеспечивает блок управления для беспроводного устройства для нагрева жидкости, содержащий управляющий узел для установки в устройстве для нагрева жидкости, и беспроводной соединитель основания, предназначенный для подачи электропитания на управляющий узел, при этом указанный блок управления содержит переключатель, предназначенный для замыкания или размыкания электрической цепи подачи электропитания в устройство для нагрева жидкости и содержащий неподвижный контакт, предусмотренный в беспроводном соединителе основания, подвижный контактный элемент, который предусмотрен в управляющем узле, и физический блокирующий элемент, установленный таким образом, что, когда подвижный контактный элемент отделен от неподвижного контакта, блокирующий элемент автоматически перемещается в блокирующую позицию, в которой он предотвращает электрическое замыкание подвижного контактного элемента с неподвижным контактом.
Изобретение включает управляющий узел для установки в устройство для нагрева жидкости и для соединения с беспроводным соединителем основания, предназначенным для подачи электропитания в управляющий узел, при этом указанный управляющий узел содержит также подвижный контактный элемент и физический блокирующий элемент выполненный таким образом, что, когда подвижный контактный элемент отделен от неподвижного контакта в беспроводном соединителе основания, блокирующий элемент автоматически перемещается в блокирующую позицию, в которой он предотвращает электрическое замыкание подвижного контактного элемента с неподвижным контактом.
Таким образом, для специалистов в данной области техники очевидно, что согласно настоящему изобретению обеспечена простая конструкция нециклического управляющего узла, которая не требует наличия расцепного рычага, и в которой переключение осуществляется при помощи контактов, разделенных между управляющим узлом и беспроводным соединителем основания.
Наличие подвижного контактного элемента в управляющем узле и неподвижного контактного элемента в беспроводном соединителе основания позволяет обеспечить значительное достоинство, которое заключается в том, что, в целом, требуется меньшее количество токопроводящих пар, чем в случае более распространенных устройств, в которых используются контакты между двумя частями беспроводного соединителя, а также в управляющем узле прибора для переключения электропитания, например, для предотвращения перегрева элемента. Вместо этого указанный переключатель может также выполнять функцию необходимого отключаемого электрического соединения между управляющим узлом устройства для нагрева жидкости и беспроводным соединителем основания. Это является предпочтительным, поскольку такие контактные пары обычно требуют нанесения серебра на каждую сторону, что составляет значительную часть стоимости изготовления управляющего узла. Исключение группы контактов также является достоинством, поскольку уменьшает количество подвижных деталей в управляющем узле, что дополнительно уменьшает стоимость изготовления.
Существует множество физических устройств, которые можно использовать для автоматического перемещения блокирующего элемента в нужную позицию. Так, например, можно использовать упругое смещение. В одной группе вариантов осуществления блокирующий элемент перемещается в указанную блокирующую позицию под действием силы тяжести. Его можно также перемещать в блокирующую позицию при помощи скольжения или поворота. В одной группе вариантов осуществления блокирующий элемент упирается в подвижный контактный элемент или в переключающий рычаг, несущий подвижный контактный элемент, при этом блокирующий элемент удерживается отведенным от его блокирующей позиции, когда подвижный контактный элемент соединяется с неподвижным контактом, однако, если подвижный контактный элемент отделен от неподвижного контакта, блокирующий элемент больше не удерживается и поэтому может перемещаться в указанную блокирующую позицию.
Существует несколько причин, по которым подвижный контактный элемент и неподвижный контакт могут быть отделены друг от друга. В предпочтительной группе вариантов осуществления на подвижный контактный элемент прямо или косвенно действует термочувствительный привод, который установлен в управляющем узле, при этом, когда управляющий узел установлен в устройстве для нагрева жидкости, термочувствительный привод образует тепловой контакт с ним и определяет температуру устройства для нагрева жидкости, действуя на подвижный контактный элемент, или переключающий рычаг, на котором он установлен, таким образом, чтобы отдвигать подвижный контактный элемент от неподвижного контакта, если устройство для нагрева жидкости достигает предварительно заданного температурного режима.
Термочувствительный привод может быть предназначен, например, для определения перегрева устройства для нагрева жидкости или достижения заданной температуры жидкости или образования пара, указывающего на кипение, и для срабатывания при этом.
Управляющий узел может содержать автоматическое устройство, которое отводит блокирующий элемент и позволяет производить повторное замыкание контактов. Однако в одной группе предпочтительных вариантов осуществления предусмотрено устройство с ручным управлением, которое отводит блокирующий элемент и позволяет производить повторное замыкание контактов. Устройство с ручным управлением для удаления блокирующего элемента может быть также предназначено для обеспечения замыкания контактов, например, с преодолением силы действия термочувствительного привода, стремящейся разомкнуть контакты. Однако в некоторых вариантах осуществления устройство с ручным управлением не может замыкать контакты, а позволяет только отводить блокирующий элемент. Это может предотвращать повторную подачу электропитания на нагреватель прибора, если в приборе отсутствует жидкость, несмотря на то, что пользователь может пытаться переключить устройство для нагрева жидкости в позицию "вкл" при помощи указанного устройства с ручным управлением. Однако в одной группе вариантов осуществления пользователь может принудительно замкнуть паровой выключатель, чтобы повторно вскипятить жидкость в приборе.
Дополнительно или альтернативно этому блокирующий элемент может быть установлен таким образом, чтобы он перемещался в блокирующую позицию, если управляющий узел поднимают с беспроводного соединителя основания. Идеально в таких вариантах осуществления, если блокирующий элемент остается в блокирующей позиции, когда управляющий узел возвращается на беспроводной соединитель основания. В одной группе вариантов осуществления блокирующий элемент выполнен таким образом, чтобы он принудительно перемещался в устойчивую блокирующую позицию при установке управляющего узла на беспроводной соединитель основания.
Хотя это не является существенным, в одной группе предпочтительных вариантов осуществления блокирующий элемент во время работы упирается в верхнюю часть беспроводного соединителя основания, когда управляющий узел устанавливается или возвращается на соединитель. Это позволяет блокирующему элементу перемещаться в блокирующую позицию, когда управляющий узел поднимают с беспроводного соединителя основания, при этом подвижный контактный элемент отводится от неподвижного контакта, когда управляющий узел возвращается на место, в результате реакции блокирующего элемента на беспроводной соединитель основания. Как указано выше, это действие может вызывать перемещение блокирующего элемента в более устойчивую блокирующую позицию. В предпочтительной конструкции блокирующий элемент установлен таким образом, что при перемещении в позицию разблокирования, допускающую повторное замыкание контактов, он входит в выемку, которая предусмотрена в беспроводном соединителе основания и позволяет осуществлять перемещение вниз для соединения контактов друг с другом. В особенно предпочтительной конструкции указанная выемка представляет собой прорезь или отверстие, в которые входит проводник управляющего узла. Если беспроводной соединитель основания относится к 360-градусному типу, который позволяет осуществлять электрическое соединение при любой или, по существу, при любой взаимной угловой ориентации, указанная выемка может представлять собой, например, кольцевую прорезь, в которую входит кольцеобразный проводник.
Блокирующий элемент по меньшей мере в соответствии с предпочтительными вариантами осуществления может обеспечивать удобный механизм выключения прибора при помощи его простого кратковременного подъема с беспроводного основания. Заявитель установил, что ручной выключатель больше не является необходимым, благодаря чему уменьшается общее количество компонентов и, следовательно, повышается надежность управляющего узла. Таким образом, в одной группе вариантов осуществления обеспечен управляющий узел, блок управления и устройство для нагрева жидкости, в котором не предусмотрен ручной выключатель управляющего узла.
В одной группе вариантов осуществления подвижный контактный элемент установлен на переключающем рычаге. В этой группе вариантов осуществления управляющий узел содержит упругий элемент, отдельный от переключающего рычага и действующий на него, чтобы смещать подвижный контактный элемент и замыкать электрическое соединение с неподвижным контактным элементом.
При этом следует понимать, что в отличие от устройств, использующих плоские пружины, такой управляющий узел разделяет механические и электрические свойства конструкции, несущей подвижный контактный элемент, поскольку указанный контактный элемент установлен на рычаге, который может быть жестким (т.е., он не обязательно должен быть упругим) и может иметь сложные геометрические характеристики, которые не обеспечиваются простыми пружинами или проводниками, в то время как силу смещения, необходимую для хорошего электрического контакта, создает отдельный упругий элемент, например, пружина. Это позволяет выбирать наиболее подходящий материал для каждого компонента. Ранее, когда силу смещения и электропроводность подвижного электрического контакта обеспечивал один и тот же компонент управляющего узла, например, плоская пружина, при выборе материала для применения приходилось искать компромисс между необходимыми функциональными свойствами для удовлетворения двух различных эксплуатационных требований. Предпочтительно иметь возможность использования жесткого переключающего рычага, поскольку это делает его перемещение, и, следовательно, перемещение контактного элемента, предсказуемым и надежным. В одном неограничительном примере упругая сила может быть обеспечена пружиной, изготовленной из пружинной стали, проводник может представлять собой плетеный или многожильный медный провод, а сложные механические детали, заключающие весь узел в жесткую конструкцию, могут быть получены способом литья из пластмассы.
Кроме того, поскольку переключающий рычаг в управляющем узле согласно изобретению имеет упругое смещение для получения необходимого контактного давления, не требуется создавать упруго смещаемый контакт в беспроводном соединителе основания, что делает его более прочным и обеспечивает более экономичное изготовление.
Наличие подвижного контактного элемента на переключающем рычаге является особенно полезным, если термочувствительный привод, в частности, биметаллический привод мгновенного действия, действует на рычаг для размыкания контактов. При этом можно использовать природу рычага, например, установив отношение плеч рычага таким образом, чтобы точка поворота была расположена ближе к приводу, чем к подвижному контактному элементу - т.е., таким образом, чтобы перемещение привода увеличивалось рычагом. Рычаг можно также использовать для того, чтобы увеличивать относительно малую силу, прикладываемую приводом, для размыкания подвижного контактного элемента с преодолением действующей на него относительно высокой силы смещения, которая требуется в случае необходимости большого контактного давления. Это позволяет получить более безопасный управляющий узел, поскольку относительно небольшую длину хода привода, в частности, биметаллического привода мгновенного действия, можно увеличить до относительно большой длины хода подвижного контактного элемента, обеспечивая при этом его адекватное отделение от неподвижного контакта, удовлетворяющее стандартам по технике безопасности.
Описанный переключатель может быть использован для переключения любого полюса источника сетевого электропитания прибора. В одной группе вариантов осуществления он переключает фазный полюс. При этом в некоторых вариантах осуществления предусмотрен дополнительный термочувствительный привод, который действует прямо или косвенно на подвижный контактный элемент, образуя часть переключателя для нулевого полюса. Однако в некоторых вариантах осуществления описанный здесь блокирующий элемент не предусмотрен для переключателя нулевого полюса.
Согласно изобретению, как указано выше, в беспроводном соединителе основания предусмотрен неподвижный контакт. В одной группе предпочтительных вариантов осуществления электрические контакты, как фазы, так и нуля, в беспроводном соединителе основания являются неподвижными, т.е., они не должны перемещаться относительно корпуса соединителя, чтобы обеспечить переключение необходимое для замыкания и размыкания соответствующей электрической цепи. Заявитель установил, что это является полезным, поскольку позволяет уменьшить высоту беспроводного соединителя основания. Это может также упростить изготовление беспроводного соединителя основания, например, способом литья под давлением. В особенности это упрощает изготовление беспроводного соединителя основания, представляющего собой подузел, в котором неподвижные контакты имеют неразъемные соединения с соответствующими проводниками в кабеле электропитания. Это является полезным, поскольку позволяет изготавливать подузел в соответствии с требованиями по электропитанию конкретной страны, а не базовый соединительный компонент, который должен быть сконструирован согласно самым жестким требованиям, даже если они могут не относиться к данной области применения. Наиболее предпочтительными контактами в беспроводном соединителе основания являются концевые контакты, т.е., контакты, предназначенные для сопряжения с соответствующим контактом на дальнем конце проводника, а не поверхностные контакты, в частности, с кольцевыми контактными площадками. Такие концевые контакты облегчают отекание жидкости, если в процессе работы в беспроводной соединитель основания попадает влага.
Хотя заявитель оценил достоинство наличия неподвижных концевых проводников в беспроводном соединителе основания, это усложняет применение принципа использования беспроводного соединения как части переключающего устройства, если требуется иметь 360-градусное, или, по существу, 360-градусное, например, более чем 345-градусное беспроводное соединение. Поэтому в одной группе вариантов осуществления управляющий узел снабжен подвижным контактным элементом с кольцевой контактной поверхностью. На первый взгляд это не соответствует здравому смыслу, поскольку полностью противоречит принципу, согласно которому подвижные детали и подвижные контакты, в особенности, должны иметь минимально возможные размеры. Однако это следует из установленных заявителем достоинств наличия неподвижных концевых контактов в беспроводном соединителе основания.
Таким образом, указанная конструкция сама по себе является новой и оригинальной, и согласно другому аспекту изобретение обеспечивает блок управления для беспроводного устройства для нагрева жидкости, содержащий управляющий узел для установки в устройство для нагрева жидкости и беспроводной соединитель основания, предназначенный для подачи электропитания в управляющий узел, при этом указанный блок управления содержит также переключатель, предназначенный для замыкания и размыкания электрической цепи подачи электропитания в устройство для нагрева жидкости, а указанный переключатель содержит неподвижный контакт, предусмотренный в беспроводном соединителе основания, и подвижный контактный элемент, предусмотренный в управляющем узле, при этом подвижный контактный элемент содержит кольцевую контактную поверхность, предназначенную для сопряжения с указанным неподвижным контактом.
Как указано выше, благодаря использованию одного переключателя и одного или более неподвижных контактов в беспроводном соединителе основания, можно уменьшить высоту этого соединителя по сравнению с традиционными соединителями оснований, что позволяет сэкономить материалы, а также складские и транспортные расходы. Как указано выше, неподвижный контакт предпочтительно представляет собой концевой контакт, а беспроводной соединитель основания предпочтительно содержит концевые контакты, как для фазного, так и для нулевого полюсов.
Этот аспект изобретения относится к управляющему узлу как таковому, и поэтому согласно другому аспекту изобретение обеспечивает управляющий узел для установки в беспроводное устройство для нагрева жидкости, который включает подвижный контактный элемент, содержащий кольцевую контактную поверхность, предназначенную для сопряжения с неподвижным контактом в беспроводном соединителе основания.
Контактный элемент с кольцевой поверхностью может быть установлен в цепи фазного или нулевого полюса. Как поясняется ниже более подробно, если управляющий узел установлен таким образом, что во время работы обеспечивается независимое переключение фазного и нулевого полюсов, однако, один из полюсов является предпочтительным для переключения, выгодно, чтобы кольцевая поверхность находилась не в цепи предпочтительного полюса, поскольку это устраняет необходимость создания значительного слоя серебра на кольцевой поверхности. Это также поясняется ниже более подробно.
Следует понимать, что беспроводной соединитель основания сам по себе также является новым и оригинальным и, таким образом, изобретение обеспечивает также беспроводной соединитель основания, предназначенный для подачи электропитания в соответствующий управляющий узел, установленный в устройстве для нагрева жидкости, независимо, или, по существу, независимо, от его относительной угловой ориентации, при этом указанный соединитель содержит соответствующие фазный и нулевой концевые контактные элементы, неподвижные относительно корпуса соединителя и предназначенные для сопряжения с соответствующими подвижными контактами в управляющем узле.
Другой вопрос, который принял во внимание и к которому обратился заявитель, связан с неподвижными концевыми контактами в 360-градусном беспроводном соединителе и с подвижным проводником, имеющим кольцевую поверхность, и заключается в желательности ограничить величину перемещения кольцевого контакта. С другой стороны, массовое производство сопрягаемых компонентов при минимальной стоимости обычно предполагает, что большое перемещение является необходимым для обеспечения адекватного контактного давления в диапазоне связанных технологических допусков.
В одной группе вариантов осуществления по меньшей мере один из компонентов - управляющий узел или беспроводной соединитель основания - содержит одну базовую точку, расположенную на его несущей обшивке и предназначенную для опоры на другой компонент во время работы, чтобы получить точное стыковочное соединение между ними. В одной группе вариантов осуществления базовая точка расположена на несущей обшивке управляющего узла и предназначена для опоры на подузел соединителя, который содержит неподвижные концевые контакты. Несущая обшивка управляющего узла обычно изготавливается из высококачественного конструкционного полимера, поэтому можно обеспечить жесткий допуск для базовой точки. Если обеспечено известное расположение подвижных контактных элементов относительно несущей обшивки управляющего узла, то такая конструкция позволяет минимизировать общее перемещение, необходимое для получения заданного минимального контактного давления. Она также позволяет иметь более широкие допуски для большего числа наружных корпусных компонентов, что уменьшает производственные затраты, например, за счет возможности применения менее дорогостоящих полимерных материалов.
При этом заявитель также установил, что обеспечение одной базовой точки, хотя и является полезным при определенных обстоятельствах, однако, создает проблему неустойчивости и качания прибора относительно указанной одной точки, когда прибор устанавливают на основание. Поэтому в одной группе вариантов осуществления устройство для нагрева жидкости имеет по меньшей мере один, а предпочтительно - два упругих элемента, например, подпорки. Они могут быть предусмотрены на нижней стороне прибора, чтобы опираться на беспроводное основание, или на основании, чтобы служить опорами для нижней поверхности прибора. Это может повысить устойчивость прибора. Пара подпорок является предпочтительной, поскольку она образует устойчивое основание по принципу треножника (при этом третьей ножкой треножника является базовая точка).
Такие конструкции сами по себе являются новыми и оригинальными, поэтому согласно еще одному аспекту изобретение обеспечивает беспроводное устройство для нагрева жидкости, содержащее приборную часть и беспроводную базовую часть, при этом беспроводная базовая часть содержит беспроводной соединитель основания для подачи электропитания в приборную часть, а приборная часть содержит управляющий узел, сопрягаемый с беспроводным соединителем, и при этом по меньшей мере один из компонентов - управляющий узел или беспроводной соединитель основания - содержит одну базовую точку, расположенную на его несущей обшивке и предназначенную для опоры на другой компонент, а прибор содержит также один или более упругих элементов на верхней поверхности базовой части или на нижней поверхности приборной части.
Упругие элементы могут представлять собой относительно более упругие части сплошной поверхности или дискретные подпорки. Одним вариантом осуществления является обеспечение независимо подпружиненных подпорок, однако, в одной подходящей группе вариантов осуществления подпорки представляют собой части корпуса приборной или базовой части, которые выступают из остальной части поверхности, образуя подпружиненные консольные лапки. Это обеспечивает необходимую упругость без дополнительных расходов на изготовление. С точки зрения эстетики может быть предпочтительным обеспечение подпорок в виде ножек на нижней стороне корпуса приборной части, поскольку они не будут видны при нормальной эксплуатации.
В одной группе вариантов осуществления прибор содержит переключатель для замыкания и размыкания цепи подачи электропитания на нагревательный элемент в приборной части, при этом указанный переключатель содержит контакт в управляющем узле и контакт в беспроводном соединителе основания. Переключатель предпочтительно содержит подвижный контактный элемент в управляющем узле, а неподвижный контакт - в беспроводном соединителе основания.
В одной группе вариантов осуществления управляющий узел содержит переключатель для замыкания и размыкания цепи подачи электропитания на нагревательный элемент в приборной части, при этом указанный переключатель содержит подвижный контактный элемент, установленный на переключающем рычаге, предусмотренном в управляющем узле, и упругий элемент, отдельный от переключающего рычага и действующий на него, таким образом, чтобы смещать подвижный контактный элемент и замыкать электрическое соединение с неподвижным контактом. Неподвижный контакт может быть расположен в управляющем узле или в беспроводном соединителе основания.
Заявитель обеспечил также другие элементы, которые помогают установить управляющий узел в относительно вертикальном положении.
В одной группе вариантов осуществления управляющий узел содержит, по существу, плоский вертикальный монтажный элемент, на котором устанавливаются переключатель, например, один или более переключающих рычагов, один или более подвижных контактных элементов и/или упругие элементы. Такая конструкция сама по себе является новой и оригинальной, поэтому согласно другому аспекту изобретение обеспечивает электрический управляющий узел для устройства для нагрева жидкости, содержащий, по существу, плоский вертикальный монтажный элемент, предназначенный для установки управляющего узла на нижней стороне нагревателя, образующей часть основания камеры прибора для заполнения жидкостью, таким образом, монтажный элемент расположен, по существу, перпендикулярно указанному основанию.
Следует понимать, что указанный, по существу, плоский вертикальный монтажный элемент образует прочную и жесткую опору для управляющего узла. Обычно такие управляющие узлы предназначены для установки на нижней стороне нагревательной или диффузорной пластины прибора для нагревания жидкости. Эта пластина изгибается при подаче электропитания нагревателя, однако, по существу, плоский монтажный элемент, установленный в вертикальном направлении, т.е., перпендикулярно нагревательной или диффузорной пластине, является нечувствительным к перемещению в этом направлении. Поэтому управляющий узел удерживается в одной и той же позиции во время всего цикла нагревания, что позволяет точно позиционировать его компоненты, особенно - подвижные компоненты.
В одной группе вариантов осуществления управляющий узел содержит один или более термочувствительных приводов, например, биметаллических приводов, установленных на монтажном элементе. Обычно управляющий узел содержит три термочувствительных привода: два привода перегрева или выкипания и один привод определения кипения (например, привод по пару). Применение монтажного элемента для позиционирования термочувствительных приводов позволяет точно устанавливать их, например, перпендикулярно нагревательной или диффузорной пластине устройства для нагрева жидкости. Например, это позволяет устанавливать биметаллический привод таким образом, чтобы он только касался соответствующей части устройства для нагрева жидкости, благодаря чему только небольшая поверхность биметаллического привода может контактировать, например, с нагревательным элементом. Поскольку термочувствительные приводы обычно являются наиболее важными компонентами для точного позиционирования в управляющем узле относительно устройства для нагрева жидкости, управляющий узел предпочтительно содержит средства, например, заклепки или винты, для присоединения управляющего узла к прибору для нагревания жидкости в непосредственной близости от термочувствительных приводов. На монтажном элементе в непосредственной близости от термочувствительной части привода предпочтительно предусмотрены позиционирующие стопоры, обеспечивающие еще лучшее позиционирование относительно нагревателя. Позиционирующие стопоры предпочтительно выполнены таким образом, чтобы они немного выступали относительно номинальной позиции, в которой управляющий узел полностью соединен с нагревателем, чтобы предотвратить приложение чрезмерной силы к приводу. Поэтому даже в случае некоторой деформации нагревательной или диффузорной пластины устройства для нагрева жидкости термочувствительные приводы будут оставаться в одной и той же относительной позиции.
В одной группе вариантов осуществления монтажный элемент предназначен для ограничения длины хода по меньшей мере одной части термочувствительного привода, например, при помощи стопора, предусмотренного на монтажном элементе. Термочувствительный привод предпочтительно устанавливается таким образом, чтобы он находился в контакте с монтажным элементом. Так, например, если предусмотрен термочувствительный биметаллический привод, центральная лапка которого установлена на монтажном элементе, указанный монтажный элемент также может ограничивать длину хода кромки биметаллического привода. Это приводит к увеличению длины хода противоположной кромки биметаллического привода, поскольку ограничение перемещения одной кромки привода вызывает некоторый наклон плоскости привода и увеличение перемещения противоположной кромки. Очевидно, что это является важным для конструкции, в которой термочувствительный привод действует непосредственно на переключающий рычаг или подвижный контактный элемент, т.е., когда перемещение термочувствительного привода не увеличивается промежуточной плоской пружиной.
В одной группе предпочтительных вариантов осуществления монтажный элемент содержит также один или более позиционирующих стопоров. Они определяют расстояние между одним или более приводами и поверхностью нагревателя. Такая конструкция позволяет устанавливать термочувствительный привод в точной позиции относительно нагревающей поверхности, не создавая опасности возникновения напряжений, которые могут влиять на величину температуры срабатывания привода.
Биметаллические приводы могут быть установлены на монтажный элемент обычным способом, например, при помощи заклепки или т.п. В одной группе вариантов осуществления по меньшей мере один биметаллический привод прикреплен к монтажному элементу при помощи крючка и проушины. Это позволяет упростить сборку и устранить необходимость применения заклепок или т.п., уменьшая, таким образом, сложность. Крючок и проушина предпочтительно установлены таким образом, чтобы, когда привод находится в его нормальной позиции, он не мог перемещаться относительно монтажного элемента до такой степени, чтобы крючок выходил из проушины. Так, например, конструкция может обеспечивать удержание привода в устройстве, образованном крючком и проушиной, но предотвращать его выскальзывание за счет соответствующего выступа, предусмотренного на монтажном элементе. Это можно обеспечить, в частности, при установке привода путем пропускания крючка через проушину с последующим поворотом привода относительно монтажного элемента таким образом, чтобы кромка привода была зажата за указанным выступом. Обычно крючок предусматривается на монтажном элементе, а проушина - на приводе. Это позволяет легко штамповать оба элемента из соответствующих металлических листов.
Монтажный элемент предпочтительно содержит встроенное заземляющее соединение. Использование объединенного монтажного и заземляющего соединения, выполненных из одного и того же материала, устраняет необходимость изготавливать их в виде отдельных компонентов и, следовательно, повышает надежность управляющего узла. Заземляющее соединение предпочтительно является кольцевым, чтобы его можно было использовать, по существу, с 360-градусным беспроводным соединителем. Однако в некоторых вариантах осуществления соединитель может не обеспечивать соединение в пределах полных 360° относительно ориентации управляющего узла, но все-таки позволяет осуществлять электрическое соединение, по существу, независимо от этой ориентации, например, в диапазоне 345° или более. При этом, разумеется, следует понимать, что, по существу, плоский вертикальный монтажный элемент может представлять собой часть более крупного компонента, который вовсе не является плоским.
В одной группе вариантов осуществления согласно всем аспектам изобретения управляющий узел содержит подвижный контактный элемент, установленный на переключающем рычаге, при этом переключающий рычаг установлен с возможностью поворота на монтажном элементе. Установка переключающего рычага, а также термочувствительного привода (который действует на переключающий рычаг) на монтажном элементе обеспечивает неподвижные относительные позиции этих двух компонентов. Поэтому, даже если монтажный элемент перемещается во время работы устройства для нагрева жидкости, например, в результате деформации нагревательной пластины, переключающий рычаг не перемещается относительно термочувствительного привода. Такое неподвижное позиционирование этих компонентов независимо от термических перемещений основания является полезным, поскольку оно позволяет обеспечивать очень малый холостой ход между ними, что, в свою очередь позволяет преобразовывать максимально возможную часть перемещения привода в перемещение подвижного контактного элемента (возможно, посредством переключающего рычага), если между ними предусмотрена прямая связь, как это имеет место в предпочтительных вариантах осуществления изобретения.
Как указано выше, управляющий узел является особенно пригодным для применения с беспроводным электрическим прибором, содержащим соединительную часть 360° типа, т.е., соединительную часть прибора, которую можно соединить с соответствующим соединителем основания, предусмотренным в блоке питания основания, независимо, или, по существу, независимо, от относительной угловой ориентации этих двух частей. Беспроводная соединительная система может содержать два или три электрических вывода (например, фазный, нулевой и, возможно, заземляющий) для соединения с блоком питания в основании, в частности, соединитель Strix Р72, или большее количество выводов дополнительных электрических/информационных соединений, в частности, соединитель Strix P76. Примеры пригодных беспроводных соединительных систем описаны в опубликованных заявках WO 95/08204 и WO 01/28294 заявителя. В частности, соединительная часть прибора может быть выполнена в виде штыревого соединителя, содержащего один или более кольцевых выводов, а соединитель основания может быть выполнен в виде гнездового соединителя, содержащего одну или более соответствующих кольцевых канавок.
В одной группе вариантов осуществления прибор содержит переключатель для замыкания и размыкания цепи подачи электропитания на нагревательный элемент прибора, при этом указанный переключатель содержит контакт в управляющем узле и контакт в беспроводном соединителе основания. При этом указанный переключатель предпочтительно содержит подвижный контактный элемент в управляющем узле и неподвижный контакт в беспроводном соединителе основания. Подвижный контактный элемент предпочтительно установлен на монтажном элементе.
Во всех аспектах изобретения подвижный контактный элемент может содержать плоскую пружину. Однако в одной группе вариантов осуществления управляющий узел содержит переключатель для замыкания и размыкания цепи подачи электропитания на нагревательный элемент в приборной части, при этом указанный переключатель, в свою очередь, содержит подвижный контактный элемент, установленный на переключающем рычаге, который предусмотрен в управляющем узле, и упругий элемент, отдельный от переключающего рычага и действующий на него, таким образом, чтобы смещать подвижный контактный элемент и замыкать электрическое соединение с неподвижным контактом. Переключающий рычаг может быть установлен на монтажном элементе или на несущей обшивке управляющего узла, неподвижно присоединенной к указанному монтажному элементу. Неподвижный контакт может быть расположен в управляющем узле или в беспроводном соединителе основания.
В типичной беспроводной соединительной системе используется две группы контактов с серебряным покрытием или с серебряной кромкой, при этом одна группа контактов предусмотрена между управляющим узлом и электрическими выводами соединительной части прибора, а другая группа контактов - в соединительной части основания. Как указано выше, одной из задач настоящего изобретения в некоторых из его аспектов является повышение надежности электрических соединений в приборе, при этом один из путей достижения этого вместе с экономией материалов состоит в уменьшении количества контактов за счет использования подвижного контактного элемента, установленного на переключающем рычаге. Если управляющий узел является частью беспроводного электроприбора, то эта задача относится также к контактам, расположенным в соединительной части основания. Указанные электрические контакты в соединительной части основания могут быть установлены на плоских пружинах, которые самостоятельно соединяются с электропитанием основания, как это обычно осуществляется (т.е., контакты, отличные от вышеуказанного неподвижного контакта). Альтернативно этому, как указано выше, электрические контакты в соединительной части основания могут быть неподвижными.
Подключение к сети электропитания обычно производится при помощи кабеля, например, подведенного к соединителю основания по направляющей кабеля в блоке питания основания. Однако заявитель установил полезность уменьшения количества отдельных деталей, содержащихся в блоке питания основания, и в объединении соединителя основания с его кабелем электропитания. Поэтому в одной предпочтительной группе вариантов осуществления соединительная часть содержит подузел, включающий сетевой кабель электропитания и по меньшей мере один электрический контакт, который имеет неразъемное соединение с соответствующим проводником в сетевом кабеле электропитания. Объединенный подузел, содержащий электрические контакты, имеющие неразъемные соединения с проводниками сетевого кабеля электропитания, может гарантировать, что указанные контакты или по меньшей мере их контактная поверхность обеспечивает соответствующую токовую нагрузку независимо от конструкции остальной части соединителя или других технологических операций. Как указано выше, электрические контакты могут представлять собой электрические контакты для фазного и/или нулевого полюсов кабеля электропитания.
При этом следует понимать, что такой подузел обеспечивает новый подход к изготовлению беспроводных соединителей для сетевого электропитания. Беспроводной соединитель известного уровня техники, или по меньшей мере соединительная часть его основания, изготавливались в виде типового изделия, контакты которого присоединены с возможностью отсоединения, например, при помощи соединителей "Faston", к сетевому кабелю электропитания, рассчитанному на ожидаемый ток при использовании в конкретной стране. Однако этот подход требует, чтобы электрические контакты в соединителе имели запас прочности для различных применений и могли обеспечивать безопасное переключение сильных токов, например, в приборах, подключаемых к сетям электропитания в Японии или США. Благодаря объединению сетевого кабеля электропитания с электрическими контактами в общий подузел перед сборкой соединительной части, материалы, применяемые для электрических контактов или по меньшей мере для их контактной поверхности, могут быть выбраны в соответствии с током, проходящим по сетевому кабелю электропитания. Чтобы воспользоваться достоинствами контактов, согласованных с током сетевого кабеля электропитания, предпочтительно, чтобы толщина слоя серебра по меньшей мере на контактной поверхности фазного электрического контактного элемента была выбрана в зависимости от номинального тока кабеля электропитания.
В одной группе вариантов осуществления каждый электрический контакт содержит объединенный контактный элемент, имеющий контактную поверхность и корпус, который имеет неразъемное соединение с проводником в кабеле электропитания. Точка соединения может быть расположена, например, на одном конце контактного элемента, дальнем относительно контактной поверхности. При этом можно упростить отделение точки механического соединения от точки электрического соединения. Электрические контакты в соединительной части предпочтительно представляют собой концевые контакты, т.е., контакты, имеющие концевую контактную поверхность, предназначенную для соединения с соответствующим контактом на дальнем конце проводника, а не большой поверхностный контакт, в частности, кольцевую контактную площадку. Соединительная часть предпочтительно содержит концевые контакты, как для фазного, так и для и нулевого полюсов.
Электрические контакты могут иметь неразъемное соединение с соответствующими проводниками в кабеле электропитания, полученное любым пригодным способом. В одной группе вариантов осуществления контакты могут быть присоединены к проводникам, например, при помощи сварки или пайки легкоплавким или тугоплавким припоем. Контакты могут быть присоединены к проводникам даже при помощи приклеивания. В предпочтительной группе вариантов осуществления контакты или их контактные элементы имеют неразъемное соединение с проводниками, полученное при помощи механической деформации, например, при помощи обжима, с образованием газонепроницаемого соединения. Затем такое неразъемное соединение может быть защищено путем нанесения литого покрытия, например, изоляционного пластмассового покрытия, которое закрывает точку соединения. Изоляционное покрытие может помочь избежать окисления в точке соединения, когда медный элемент присоединяется к медному проводнику. В одной группе вариантов осуществления точка соединения электрических контактов может быть залита вместе с кабелем электропитания, например, заключена в пластмассовую оболочку кабеля, полученную при помощи литья вокруг по меньшей мере части проводников и части контактов или контактных элементов, в то время как контактные поверхности остаются открытыми. Такой литой узел может быть затем установлен в соединительной части, которая обеспечивает кожух для контактов, предпочтительно предотвращая непосредственный доступ к контактным поверхностям. Указанный кожух может быть получен способом литья из различных полимерных материалов. Однако по меньшей мере в некоторых вариантах осуществления кабель электропитания может быть залит как единое целое с соединительной частью (или ее участком), таким образом, цельная отливка представляет собой единую пластмассовую деталь, в которой расположены контакты.
При этом следует понимать, что цельный литой узел кабеля электропитания с соединителем основания, или по меньшей мере с основной частью этого соединителя, может повышать прочность электрических соединений, благодаря защите, которую обеспечивает заливка пластмассой. Сборку блока питания в основании также можно упростить, поскольку в основание можно устанавливать одну пластмассовую литую деталь без каких-либо необходимых отдельных крепежных элементов для кабеля электропитания. Цельную литую деталь можно просто установить на основание при помощи защелкивающегося разъема, выполнив одну операцию. Все остальные компоненты соединителя основания, в частности, крышку или т.п., также можно присоединять к основной литой детали, например, при помощи защелкивающихся разъемов. Крышка может обеспечивать безопасность при эксплуатации, предотвращая доступ к (открытым) токоведущим частям.
Если соединитель основания выполнен в виде единой литой детали с кабелем электропитания, электрические контакты могут соединяться с проводниками в кабеле электропитания при помощи обычных плоских пружин, однако, это усложняет технологию литья, поскольку требуется предусмотреть внутренние полости для обеспечения перемещения контактных элементов, установленных на плоских пружинах. Поэтому более предпочтительно, чтобы контакты или, скорее, корпуса контактных элементов, имели статическое соединение с проводниками в блоке электропитания. Такое статическое соединение может быть заключено в пластмассовую отливку, не оказывая влияния на функционирование соединителя, т.е., на ток переключения на контактной поверхности, при этом соединение получается более долговечным. Такие статические или неподвижно закрепленные контакты могут быть идеально пригодными для соединения с электрическими выводами прибора, которые содержат подвижный контактный элемент, установленный на переключающем рычаге, как описано выше. Для уменьшения количества компонентов и повышения надежности предпочтительно непосредственно соединять контакты или, скорее, корпуса контактных элементов, с проводниками в блоке электропитания. Таким образом, еще больше повышается целостность электрических соединений в основании.
В одной группе вариантов осуществления контакты фазы и нули могут содержать статическое соединение, в то время как заземляющий контакт содержит плоскую пружину. По меньшей мере контакты фазы и нуля предпочтительно расположены внутри цельной литой детали. Заземляющий контакт также может находиться внутри цельного литого кожуха, однако, в одной группе вариантов осуществления заземляющий контакт выступает из цельного литого кожуха. Выступающий заземляющий контакт может быть присоединен к плоской пружине без усложнения литейной операции, поскольку периферия кожуха может быть доступна для герметичного закрытия в литейной форме.
Во всех аспектах изобретения подвижный контактный элемент предпочтительно содержит материал, который является хорошим электрическим проводником, например, медь. В одной группе вариантов осуществления подвижный контактный элемент содержит серебряное покрытие или кромку. Серебро выбрано, благодаря его высокой электропроводности, которая уменьшает тенденцию ухудшения состояния контактной поверхности вследствие окисления, однако, оно используется только в качестве покрытия или на кромке, т.е., там, где происходит физический контакт с неподвижным контактным элементом, чтобы уменьшить стоимость контакта при максимальной эффективности применения серебра. Предпочтительно также, чтобы контактная поверхность неподвижного контактного элемента содержала серебро. Однако заявитель установил, что использование серебра только с одной стороны, т.е., на поверхности подвижного контактного элемента или неподвижного контактного элемента, когда противоположная сторона представляет собой медь, обеспечивает адекватное функционирование контактов. Это связано с тем, что плазма, образующаяся во время дугового разряда при размыкании контактов, вызывает расплавление серебра, присутствующего на одном из контактов, в результате чего слой серебра осаждается на противоположном контакте.
Как указано выше, в одной группе вариантов осуществления, в которых предусмотрены приводы защиты от перегрева, действующие, как на фазный, так и на нулевой полюсы, привод, связанный с фазным полюсом (первичный), предпочтительно срабатывает первым при нормальной эксплуатации - например, поскольку это позволяет наносить серебро только на поверхность фазного контактного элемента или наносить более толстый слой серебра на его контактную поверхность. Это можно осуществить, например, если расположить термочувствительный привод защиты от перегрева, связанный с фазным полюсом, ближе к заключенному в оболочку нагревательному элементу, чем термочувствительный привод защиты от перегрева, связанный с нулевым полюсом (вторичный). В одной группе вариантов осуществления термочувствительный привод защиты от перегрева, связанный с фазным полюсом, содержит биметаллический привод, установленный на заключенном в оболочку нагревательном элементе или вблизи от него. В одной группе вариантов осуществления термочувствительный привод защиты от перегрева, связанный с нулевым полюсом, содержит биметаллический привод, термически более удаленный от нагревательного элемента, заключенного в оболочку, например, установленный между ненагревающимися токоподводами заключенного в оболочку элемента, установленного под основанием камеры нагрева жидкости (т.е., внутренний нагреватель).
В одной группе вариантов осуществления не предусмотрено возвращение такого привода нулевого полюса или вторичного привода защиты от перегрева после срабатывания в исходное положение, т.е., он постоянно удерживает соответствующий контакт в разомкнутой позиции. Это обеспечивает дополнительный уровень безопасности. С таким вторым приводом может быть связан блокировочный механизм, который удерживает соответствующие контакты в разомкнутой позиции и/или сохраняет привод в сработавшем состоянии. Однако заявитель наблюдал, что даже удаленный вторичный привод может срабатывать после привода фазного полюса или первичного привода, т.е., привод, установленный ближе к заключенному в оболочку нагревательному элементу, срабатывал, благодаря рассеянию остаточной тепловой энергии через нагреватель, например, через нагревательную или диффузорную пластину (тепловой всплеск). Для предотвращения этого в одной группе вариантов осуществления управляющий узел установлен в устройстве для нагрева жидкости, содержащем нагревательную или диффузорную пластину с устройством для прерывания прямого пути теплоотвода от нагревательного элемента, заключенного в оболочку, к вторичному приводу защиты от перегрева. Такое прерывающее устройство может содержать отверстия, зазоры, прорези, стенки, перегородки и т.п., выполненные в нагревательной или диффузорной пластине, или дополнительные массы, поглощающие тепловую энергию и находящиеся в тепловом контакте с нагревательной или диффузорной пластиной.
Однако заявитель разработал также другой подход, который обращен к проблеме теплового всплеска в самом управляющем узле (т.е., не требующий каких-либо особых мер, связанных с диффузорной пластиной нагревательного элемента и т.п.). При этом в одной группе вариантов осуществления управляющий узел содержит первичный термочувствительный привод защиты от перегрева, предназначенный для прекращения подачи электропитания на нагревательный элемент в устройстве для нагрева жидкости путем размыкания первого (первичного) переключателя в случае перегрева указанного нагревательного элемента, и вторичный термочувствительный привод защиты от перегрева, предназначенный для прекращения подачи электропитания на нагревательный элемент путем размыкания второго (вторичного) переключателя в случае отказа срабатывания указанного первичного привода, при этом первичный привод при нормальной эксплуатации предназначен для срабатывания раньше, чем вторичный привод, в случае перегрева указанного нагревательного элемента и при этом первый и второй переключатели связаны таким образом, чтобы в том случае, если второй переключатель независимо размыкается прежде, чем первый переключатель, срабатывает стопор, который предотвращает повторное замыкание одного или обоих из указанных первого и второго переключателей для подачи электропитания на нагревательный элемент, однако, если указанный первый переключатель размыкается раньше, чем второй переключатель, указанный стопор не срабатывает.
Такие конструкции сами по себе являются новыми и оригинальными, поэтому согласно следующему аспекту изобретение обеспечивает устройство для нагрева жидкости, содержащее нагревательный элемент и управляющий узел, предназначенный для подачи электропитания на нагревательный элемент, при этом указанный управляющий узел содержит первичный термочувствительный привод для защиты от перегрева, предназначенный для прекращения подачи электропитания на нагреватель путем размыкания первого переключателя в случае перегрева указанного нагревательного элемента, и вторичный термочувствительный привод для защиты от перегрева, предназначенный для прекращения подачи электропитания на нагревательный элемент путем размыкания второго переключателя в случае отказа срабатывания указанного первичного привода, при этом первичный привод предназначен для срабатывания при нормальной эксплуатации в случае перегрева указанного нагревательного элемента раньше, чем вторичный привод и при этом первый и второй переключатели соединены таким образом, что если второй переключатель размыкается раньше, чем первый переключатель, срабатывает стопор, который предотвращает повторное замыкание одного или обоих указанных первого и второго переключателей для подачи электропитания на нагревательный элемент, однако, если указанный первый переключатель размыкается раньше, чем второй переключатель, указанный стопор не срабатывает.
Этот аспект изобретения относится к управляющему узлу для устройства для нагрева жидкости, содержащего нагревательный элемент, при этом указанный управляющий узел предназначен для подачи электропитания на нагревательный элемент и содержит первичный термочувствительный привод для защиты от перегрева, предназначенный для прекращения подачи электропитания на нагреватель путем размыкания первого переключателя в случае перегрева указанного нагревательного элемента, и вторичный термочувствительный привод для защиты от перегрева, предназначенный для прекращения подачи электропитания на нагревательный элемент путем размыкания второго переключателя в случае отказа срабатывания указанного первичного привода, при этом первичный привод предназначен для срабатывания при нормальной эксплуатации в случае перегрева указанного нагревательного элемента раньше, чем вторичный привод и при этом первый и второй переключатели соединены таким образом, что если второй переключатель размыкается раньше, чем первый переключатель, срабатывает стопор, который предотвращает повторное замыкание одного или обоих указанных первого и второго переключателей для подачи электропитания на нагревательный элемент, однако, если указанный первый переключатель размыкается раньше, чем второй переключатель, указанный стопор не срабатывает.
Для специалистов в данной области техники очевидно, что в соответствии с этим аспектом изобретения обеспечен стопор, который специально срабатывает, если второй переключатель размыкается раньше, чем первый. При этом следует понимать, что, поскольку при нормальной эксплуатации первичный привод предназначен для срабатывания первым, такая последовательность событий является показателем какого-либо неисправного состояния. При некоторых обстоятельствах это может оказаться полезным по сравнению с конструкцией, в которой используется тепловой предохранитель или другое традиционное "одноразовое" устройство для защиты от перегрева, поскольку в данном случае все-таки происходит срабатывание вторичного привода, хотя и после первичного привода. Кроме того, что температура срабатывания вторичного привода гораздо выше, чем первичного привода и/или он имеет гораздо более худший тепловой контакт с элементом, причем оба этих фактора могут увеличивать время, необходимое для срабатывания вторичного привода, если таковое потребуется, тепловой всплеск может возникать в результате срабатывания вторичного привода даже после того, как нагреватель был выключен первичным приводом. Однако в соответствии с описанными выше конструктивными особенностями можно обеспечить повышение безопасности при выключении прибора в случае неисправного состояния без уменьшения скорости, с которой прибор может реагировать на такое неисправное состояние.
В одной группе вариантов осуществления первичный и вторичный приводы имеют разные номинальные температуры срабатывания. Это может способствовать тому, что первичный привод будет срабатывать первым. Дополнительно или альтернативно в одной группе вариантов осуществления, как указано выше применительно к этому аспекту изобретения, первичный и вторичный приводы могут иметь различные степени теплового контакта с заключенным в оболочку нагревательным элементом. Это можно осуществить, например, расположив первичный термочувствительный привод ближе к заключенному в оболочку нагревательному элементу, чем вторичный термочувствительный привод. В одной группе вариантов осуществления первичный термочувствительный привод для защиты от перегрева содержит биметаллический привод, установленный на заключенном в оболочку нагревательном элементе или вблизи от него. В одной группе вариантов осуществления вторичный термочувствительный привод для защиты от перегрева содержит биметаллический привод, термически более удаленный от нагревательного элемента, заключенного в оболочку, например, установленный между ненагревающимися токоподводами заключенного в оболочку элемента, установленного под основанием камеры нагрева жидкости (т.е., внутренний нагреватель).
Переключатели могут быть включены последовательно друг с другом, например, в цепи одного полюса сети электропитания. Однако в одной группе вариантов осуществления они включены в цепях соответствующих полюсов. Первичный привод предпочтительно установлен в цепи фазного полюса, а вторичный привод - в цепи нулевого полюса, однако, это не является существенным.
Вышеописанный стопор, который может срабатывать в зависимости от порядка срабатывания приводов, может быть установлен таким образом, чтобы он возвращался в исходное положение пользователем. Поскольку его срабатывание является показателем неисправного состояния, представляется предпочтительным обеспечить для него другой, возможно, более скрытый механизм возвращения в исходное положение, чем для первичного привода (если его запирание предусмотрено, что в некоторых вариантах осуществления можно реализовать, например, при помощи блокирующего элемента, описанного выше). Однако в одной группе вариантов осуществления не предусмотрено возвращение вышеописанного стопора в исходное положение, чтобы предотвратить дальнейшее использование прибора, имеющего потенциально опасную неисправность.
Существует множество механизмов, которые можно использовать для реализации стопора, описанного выше. В одной группе вариантов осуществления стопор представляет собой блокирующий элемент, предназначенный для автоматического перемещения с целью предотвращения повторного замыкания второго переключателя, если он разомкнулся, в то время как первый переключатель остается замкнутым. Первый и второй переключатели могут содержать, например, соответствующие переключающие рычаги, при этом блокирующий элемент зависит от второго рычага и установлен таким образом, что он перемещается, чтобы блокировать второй рычаг, если второй рычаг находится в разомкнутой позиции, однако, такому перемещению блокирующего элемента препятствует первый рычаг, если он находится в разомкнутой позиции. Разумеется, возможно также использование множества других механизмов.
В одной группе вариантов осуществления один или оба переключателя содержат подвижный контактный элемент в управляющем узле и неподвижный контакт в беспроводном соединителе основания.
Согласно другому аспекту изобретение обеспечивает блок управления для беспроводного устройства для нагрева жидкости, содержащий управляющий узел для установки в устройство для нагрева жидкости и беспроводной соединитель основания, предназначенный для подачи электропитания в управляющий узел, при этом блок управления содержит также первый и второй переключатели для замыкания и размыкания электрической цепи подачи электропитания в устройство для нагрева жидкости, а каждый переключатель содержит неподвижный контакт, предусмотренный в беспроводном соединителе основания, и подвижный контактный элемент, предусмотренный в управляющем узле, который содержит также по меньшей мере один термочувствительный привод для защиты от перегрева, предназначенный для того, чтобы в случае серьезного перегрева удерживать один из указанных переключателей постоянно разомкнутым.
Изобретение включает управляющий узел для установки в беспроводное устройство для нагрева жидкости и содержащий первый и второй переключатели для замыкания и размыкания электрической цепи подачи электропитания в устройство для нагрева жидкости, при этом каждый переключатель содержит подвижный контактный элемент, предназначенный для замыкания электрического соединения с неподвижным контактом, предусмотренным в беспроводном соединителе основания, а управляющий узел содержит также по меньшей мере один термочувствительный привод для защиты от перегрева, предназначенный для срабатывания в случае серьезного перегрева с целью удержания одного из указанных переключателей в разомкнутом состоянии.
В одной группе вариантов осуществления двух вышеуказанных аспектов изобретения переключатель управляющего узла содержит подвижный контактный элемент, установленный на переключающем рычаге, который предусмотрен в управляющем узле, и упругий элемент, отдельный от переключающего рычага и действующий на него, таким образом, чтобы смещать подвижный контактный элемент для замыкания электрического соединения с неподвижным контактом.
Краткое описание чертежей
Ниже только в качестве примеров приведено описание некоторых вариантов осуществления изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых представлены:
фиг. 1 и 2 - управляющий узел и беспроводная соединительная часть основания устройства для нагрева жидкости согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения,
фиг. 3 - вид в увеличенном масштабе нижней стороны управляющего узла, показанного на фиг. 1 и 2,
фиг. 4-9 - различные виды некоторых переключающих компонентов управляющего узла, показанного на фиг. 1-3,
фиг. 10 - вид в аксонометрии блока питания основания беспроводного электрического прибора,
фиг. 11 - вид в частичном поперечном разрезе блока питания основания, показанного на фиг.10,
фиг. 12 - изображение в разобранном виде в увеличенном масштабе поперечного разреза с фиг. 11, и
фиг. 13 - изображение в разобранном виде литой соединительной части, показанной в аксонометрии на фиг. 10-12,
фиг. 14 - управляющий узел и беспроводной соединитель основания устройства для нагрева жидкости согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения,
фиг. 15 - вид в увеличенном масштабе нижней стороны управляющего узла, показанного на фиг. 14,
фиг. 16 - вид в увеличенном масштабе верхней стороны управляющего узла, показанного на фиг. 14,
фиг. 17 - изображение в разобранном виде некоторых переключающих компонентов управляющего узла, показанного на фиг. 14-16,
фиг. 18а - частичный вид в аксонометрии главного шасси управляющего узла, показанного на фиг. 14-17, и
фиг. 18b - изображение в разобранном виде шасси,
фиг. 19 - изображение в разобранном виде в аксонометрии соединительной части основания,
фиг. 20а - вид в увеличенном масштабе соединительной части, показанной на фиг. 19,
фиг. 20b - вид в поперечном разрезе изображения в увеличенном масштабе с
фиг. 20а,
фиг. 21 - управляющий узел и соединительная часть основания с фиг. 14-19 в конфигурации, в которой беспроводное устройство для нагрева жидкости установлено на его основании, но перед включением управляющего узла в ручном режиме,
фиг. 22а - вид в частичном поперечном разрезе конфигурации с фиг. 21, с блокировочным элементом, находящимся в блокирующей позиции, и фиг. 22b - частичное изображение, показывающее блокировочный элемент в разблокированной позиции,
фиг. 23а - конфигурация управляющего узла перед его включением, фиг. 23b - конфигурация управляющего узла после включения пользователем устройства для нагрева жидкости, и фиг. 23 с - конфигурация управляющего узла после его выключения в ручном режиме или в результате срабатывания привода по пару,
фиг. 24а - конфигурация управляющего узла после срабатывания первого привода, фиг. 24b - конфигурация управляющего узла после срабатывания первого привода, а затем - второго привода, и фиг. 24 с - конфигурация управляющего узла после аномального срабатывания второго привода раньше, чем первого привода,
фиг. 25а - частичный вид в аксонометрии блокировочного механизма в управляющем узле, фиг.25b - частичный вид в аксонометрии блокировочного механизма в управляющем узле в режиме нормальной эксплуатации, и фиг.25 с - частичный вид в аксонометрии блокировочного механизма в управляющем узле в ситуации аномального перегрева, и
фиг. 26 - схематическое изображение беспроводного устройства для нагрева жидкости.
Осуществление изобретения
На фиг. 1 и 2 показан вид сверху и снизу, соответственно, управляющего узла 1 беспроводного устройства для нагрева жидкости. Управляющий узел 1 содержит верхнюю часть 2, включающую цельный беспроводной электрический соединитель, и беспроводную электрическую соединительную часть 4 основания. При установке в устройство для нагрева жидкости верхняя часть 2 находится в днище устройства, а электрическая соединительная часть 4 основания расположена в беспроводном блоке питания основания (см. фиг. 10-13 с примером блока питания основания, совместимого с управляющим узлом 1). Электрическая соединительная часть 4, 102 основания содержит неподвижно закрепленный фазный, нулевой и заземляющий контакты 112, 114, 116 (см. фиг. 10-13). Контакт 112 фазы содержит контактный элемент с контактной поверхностью, покрытой серебром. Кабель 5, 106 электропитания выводит фазный, нулевой и заземляющий провода от электрической соединительной части 4, 102 основания для подключения к сети электропитания (не показана).
Как более наглядно показано на фиг.3, на которой представлена нижняя сторона верхней части 2 управляющего узла, верхняя часть 2 управляющего узла 1 содержит подвижный контактный элемент 6 фазы, который имеет цилиндрическую контактную поверхность, и подвижный контактный элемент 8 нуля, имеющий удлиненную контактную поверхность с небольшой криволинейностью. Каждый контактный элемент 6, 8 расположен на соответствующем пластмассовом переключающем рычаге 10, 12, которые показаны на фиг. 1 и 4-9 и более подробно описаны ниже.
На фиг. 1 и 3 можно видеть, что из пластмассового переключающего рычага 10 выходит изолированный провод 14, соединенный с контактным элементом 6 фазы и предназначенный для подключения к фазной стороне электрического нагревательного элемента в устройстве для нагрева жидкости (не показано). Соответственно, изолированный провод 16 введен в переключающий рычаг 12 для соединения с подвижным контактным элементом 8 нуля.
На каждый из переключающих рычагов 10, 12 действует соответствующая проволочная пружина 11, 13, которая смещает соответствующий подвижный контактный элемент 6, 8 вниз, т.е., к соответствующим неподвижным контактам в электрической соединительной части 4, 102 основания. Контактный элемент 6 фазы имеет контактную серебряную поверхность для контакта с контактной серебряной поверхностью контакта 112 фазы в электрической соединительной части 4, 102 основания. Контактный элемент 8 нуля имеет небольшую криволинейность для прохождения через кольцевой канал в электрической соединительной части 4, 102 основания и соединения там с кольцеобразным контактом 114 нуля.
Как показано на фиг. 2, контактный элемент 26 заземления выполнен в виде составляющей части стальной вертикальной монтажной пластины 18. Вертикальная монтажная пластина 18 содержит две полусекции 20, 22, соединенные вместе для получения выступа 24 с каждой стороны центральной цилиндрической части, которые образуют кольцеобразный контактный элемент 26 заземления. Контактный элемент 26 заземления предназначен для стыковочного соединения с электрической соединительной частью 4, 102 основания.
Выступ 24 вертикальной монтажной пластины 18 содержит три язычка 28, 30, 32, на которых установлены соответствующие термочувствительные быстродействующие биметаллические приводы 33, 37, 41. Биметаллические приводы 33, 37, 41 показаны в их конфигурациях при низкой температуре, т.е., каждый из них предназначен для срабатывания в противоположной (относительно показанной) криволинейной конфигурации при превышении определенной температуры. Два биметаллических привода 33, 37, расположенных на верхней стороне вертикальной монтажной пластины 18, т.е., на наружной стороне управляющего узла, имеют тепловой контакт с нагревательной пластиной и/или нагревательным элементом (не показаны) устройства для нагрева жидкости, если управляющий узел установлен на нижней стороне нагревательной пластины, и служат в качестве приводов перегрева. Биметаллический привод 41, установленный на нижней стороне вертикальной монтажной пластины 18, имеет жидкостную связь с концом паровой трубки (не показана), выходящей из устройства для нагрева жидкости, и служит в качестве привода кипения. Биметаллические приводы 33, 37, 41 установлены в отверстиях вертикальной монтажной пластины 18 на соответствующих центральных лапках 34, 38, 42, однако, они также контактируют своими основаниями 35, 39, 43 с вертикальной монтажной пластиной, поэтому во время их срабатывания при соответствующей температуре перемещается только кольцо 36, 40, 44 привода.
На фиг. 4-9 показаны другие виды управляющего узла 1, при этом некоторые компоненты удалены для наглядности. На фиг. 5 и 6 можно видеть, что верхние биметаллические приводы 33, 37 действуют на концы переключающих рычагов 10, 12 фазы и нуля, соответственно, дальние относительно соответствующих подвижных контактных элементов 6, 8, чтобы поднять вверх контактные элементы 6, 8 фазы и нуля, преодолевая силу смещения соответствующей проволочной пружины 11, 13. Нижний биметаллический привод 41 действует на язычок 45, выполненный в виде крючка (см. фиг.6) и расположенный на нижней стороне переключающего рычага 10 фазы, также, чтобы поднять вверх контактный элемент 6 фазы, преодолевая силу смещения проволочной пружины 11.
Вертикальная монтажная пластина 18 также обеспечивает опору, на которой установлено пластмассовое шасси 46 (см., например, фиг. 1), и точки поворота для каждого переключающего рычага 10, 12, т.е., точки, в которые выступают штифты 47, 49, соответственно (см. фиг. 8 и 9). Винты 51 (показаны на фиг. 1-3), проходящие через монтажные ушки, предусмотренные в монтажной пластине 18, используются для крепления управляющего узла 1 к нижней стороне устройства для нагрева жидкости (не показано).
Управляющий узел 1 содержит также кнопку 48 "вкл" и кнопку 50 "выкл". Как можно видеть на фиг. 4, кнопка 50 "выкл" имеет клинообразную криволинейную поверхность 52 на ближнем конце к управляющему узлу 1, который входит в зацепление со штифтом 54, выступающим из переключающего рычага 10 контакта 6 фазы. Когда кнопка 50 "выкл" нажата, т.е., смещена к управляющему узлу 1, это заставляет контактный элемент 6 фазы подниматься, преодолевая силу смещения проволочной пружины 11.
Как показано на фиг.5, управляющий узел 1 содержит также дополнительный пластмассовый рычаг 56 возврата в исходное положение, расположенный рядом с кнопкой 48 "вкл" и переключающим рычагом 10 фазы. Рычаг 56 возврата в исходное положение поворачивается вверх и вниз, а также в стороны относительно выступа 58, предусмотренного на шасси 46. На рычаг 56 возврата в исходное положение действует проволочная пружина 60, которая установлена в выступающем крючке 61 (показанном на фиг. 1) и которая смещает его конец 62, дальний от его точки поворота, в сторону, к центру управляющего узла 1 и к переключающему рычагу 10 фазы, и вниз, таким образом, чтобы лапка 64 на его дальнем конце 62 выступала из цилиндрического заземляющего соединителя 26 (показанного на фиг. 3) и вступала в контакт с электрической соединительной частью 4 основания, когда устройство установлено на основании. Выступающий крючок 61 (показанный на фиг. 1), в котором размещен конец проволочной пружины 60, также удерживает дальний конец 62 рычага 56 возврата в исходное положение и, следовательно, выступ 58, в его точке поворота на шасси 46. Позиция выступающего крючка 61 (показанного на фиг. 1) выбирается таким образом, чтобы она не находилась слишком близко к точке поворота рычага 56 возврата в исходное положение на выступе 58, что потребовало бы наличия короткой и жесткой проволочной пружины 60, однако, достаточно близко, чтобы удерживать дальний конец 62 рычага 56 возврата в исходное положение.
Когда рычаг 56 возврата в исходное положение находится в смещенной позиции, боковой выступ лапки 64 на дальнем конце 62 упирается в нижнюю сторону буртика 66 переключающего рычага 10 фазы (см. фиг. 5 и 8). Примерно на половине длины рычага 56 возврата в исходное положение находится клинообразный выступ 68 (см. фиг. 5 и 7). На него действует дальний конец 70 кнопки 48 "вкл", который при нажатии этой кнопки перемещает рычаг 56 возврата в исходное положение в сторону от переключающего рычага 10 фазы, т.е., освобождает его буртик 66.
Кроме того, на переключающем рычаге 10 фазы предусмотрен рычаг 55 отключения привода по пару, который прикреплен с возможностью поворота к стержню 47 в точке поворота и который действует на нижний биметаллический привод 41. Другой конец рычага 55 отключения привода по пару входит в зацепление с выемкой 53 на рычаге кнопки "вкл", что позволяет отключать или возвращать в исходное положение биметаллический привод 41 по пару (фиг. 6).
На фиг. 10 показан блок питания 100, который расположен в основании беспроводного электрического прибора, управляемого системой, описанной выше. Блок питания 100 основания содержит выступающую из основания электрическую соединительную часть 102, установленную в центральном углублении основания 104. Соединительная часть 102 может входить в контакт с соответствующей соединительной частью, предусмотренной на нижней стороне прибора, по существу, с любой относительной угловой ориентацией, т.е., она представляет собой, так называемую, 360° соединительную часть. Кабель 106 электропитания выходит с нижней стороны основания 104 и снабжен на дальнем конце сетевой вилкой 108. На поперечных разрезах, показанных на фиг. 11 и 12, можно видеть, что кабель 106 электропитания оканчивается на противоположном конце литой частью 110, которая является общей с соединительной частью 102 основания.
Ниже приведено описание компонентов, образующих соединительную часть 102 основания, со ссылками на фиг. 11-13. Основным элементом соединительной части 102 основания является литая деталь 110, которая выполнена как единое целое с кабелем 106 электропитания. Внутри этой литой детали 110 расположены центральный контакт 112 для фазного штифта соединительной части прибора, концентрический контакт 114 для кольца нуля и выступающая сбоку от литой детали 110 лапка 116 заземления, которая изогнута таким образом, чтобы упруго смещаться под действием заземляющего кольца соединительной части прибора, когда прибор установлен на основание 104. Лапка 116 заземления представляет собой плоскую пружину, которая непосредственно соединяется с заземляющим выводом 118 кабеля 106 электропитания. В отличие от обычного трехполюсного беспроводного соединителя можно видеть, что контакты фазы и нуля 112, 114 также непосредственно соединяются с соответствующими выводами 120, 122 кабеля 106 электропитания. При этом не предусмотрены промежуточные плоские пружины или ножевые разъемы, например, типа "Faston". Соединение между каждым контактом 112, 114, 116 и соответствующим выводом 118, 120, 122 кабеля 106 электропитания имеет защиту внутри литой детали 110 от попадания воды или посторонних тел.
На фиг. 12 и 13 можно видеть, что некоторые компоненты соединительной части 102 основания не входят в цельную литую деталь 110. Наружное кольцо 124 крышки устанавливается с защелкиванием поверх литой детали 110, закрывая нулевой контакт 114. Внутренняя крышка 126 устанавливается с защелкиванием внутри кольца 124, чтобы защитить контакт 112 фазы и обеспечить центральное отверстие 128, которое оставляет доступ только для фазного штифта соединительной части прибора. В данном варианте осуществления крышки 124, 126 выполнены в виде отдельных деталей, чтобы упростить процесс изготовления литой детали, однако, они могут быть, конечно, изготовлены способом литья в той или иной форме как единое целое с остальной соединительной частью 102 основания.
Ниже приведено описание функционирования этого управляющего узла со ссылками на фигуры 1-13. Во время работы на основание устройства для нагрева жидкости устанавливается верхняя часть 2 управляющего узла 1, например, чайник, с биметаллическим приводом 41 по пару, установленным на конце паровой трубки, и двумя биметаллическими приводами 33, 37 перегрева, имеющими тепловой контакт с нагревательным элементом, например, с внутренним электрическим нагревательным элементом, заключенным в оболочку. Обычно биметаллический привод 33 перегрева в цепи фазы устанавливается с обеспечением теплового контакта с заключенным в оболочку нагревательным элементом или в непосредственной близости от него, а биметаллический привод 37 перегрева в цепи нуля устанавливается с обеспечением контакта с диффузорной пластиной между ненагревающимися токоподводами нагревательного элемента, заключенного в оболочку. При нормальном функционировании это заставляет контакт фазы размыкаться первым в случае перегрева нагревательного элемента, поскольку повышение температуры будет большим на поверхности оболочки элемента, чем на диффузорной пластине, расположенной между ненагревающимися токоподводами.
Электрическая соединительная часть 4, 102 основания установлена в основании 104 беспроводного соединителя, один из примеров осуществления которого описан выше со ссылками на фиг. 10-13. Во время работы устройство устанавливается на беспроводное основание 104, при этом верхняя часть 2 управляющего узла 1 устанавливается поверх электрической соединительной части 4, 102 основания. При отсутствии нажатия на переключатели "вкл" или "выкл" 48, 50 контактные элементы 6, 8 фазы и нуля смещены вниз под действием их соответствующих проволочных пружин 11, 13 на соответствующие переключающие рычаги 10, 12. Дальний конец 62 рычага 56 возврата в исходное положение также смещается вниз, при этом лапка 64 на этом конце выступает из центральной цилиндрической части 26 управляющего узла 1 в сторону, к центру управляющего узла 1, поэтому боковой выступ на лапке 64 в дальнем конце 62 рычага 56 возврата в исходное положение упирается снизу в буртик 66 переключающего рычага 10 фазы (см. фиг. 8).
Таким образом, когда верхняя часть 2 управляющего узла 1 установлена на электрическую соединительную часть 4, 102 основания, лапка 64 на рычаге 56 возврата в исходное положение вступает в контакт с пластмассовой литой деталью соединительной части 4, 102 основания, поднимая вверх дальний конец 62 и переключающий рычаг 10 фазы. Контактный элемент 8 нуля соединяется с неподвижным контактном 114 нуля в соединительной части 4, 102 основания, однако, цепь не замыкается, поскольку отсутствует соединение между контактным элементом 6 фазы и неподвижным фазным контактом 112 в соединительной части 4, 102 основания, поэтому электропитание не поступает на нагревательный элемент устройства. Заземляющее соединительное кольцо 26 соединяется с контактом 116 заземления в соединительной части 4, 102 основания.
Для того чтобы подать электропитание на нагревательный элемент устройства нажимают на кнопку 48 "вкл". Дальний конец 70 кнопки "вкл" упирается в клинообразный выступ 68 рычага 56 возврата в исходное положение (см. фиг. 5 и 7), перемещая его дальний конец 62 в сторону от центрального управляющего узла 1, и освобождает буртик 66 переключающего рычага 10 фазы. Это освобождает переключающий рычаг 10 фазы, который затем перемещается вниз под действием силы смещения проволочной пружины 11, и, таким образом, подвижный контактный элемент 6 фазы соединяется с неподвижным фазным контактом 112 в соединительной части 4, 102 основания. Это замыкает электрическую цепь и обеспечивает подачу электропитания на нагревательный элемент. Кнопки "вкл" и "выкл" могут быть соединены (не показано), например, при помощи рычажного механизма в частности, поворотного рычага. В результате этого при нажатии одной из кнопок другая выталкивается.
После подачи электропитания на нагревательный элемент жидкость в устройстве нагревается до кипения, однако, если по какой-либо причине следует прекратить нагревание, можно нажать на кнопку 50 "выкл". Нажатие кнопки "выкл" заставляет втулку 54, расположенную на переключающем рычаге фазы, перемещаться вниз по клину 52 кнопки 50 "выкл". Это вызывает подъем подвижного нулевого контактного элемента 8 от неподвижного контакта нуля 114 и размыкает электрическую цепь, отключая, таким образом, электропитание нагревательного элемента. В противном случае нагревание продолжается до кипения, которое приводит к образованию в устройстве пара. Увеличение давления пара, уваливающегося в объеме, вызывает нагнетание пара в паровую трубку и его воздействие на биметаллический привод 41 по пару. Температура срабатывания биметаллического привода 41 не обязательно должна быть установлена равной 100°С, т.е., температуре кипения, но может быть более низкой, например, 75°С, поскольку только присутствие пара указывает на кипение жидкости в устройстве. Это позволяет надежно определять наличие кипения. Поскольку основание 43 биметаллического привода 41 касается вертикальной монтажной пластины 18, при срабатывании биметаллического привода 41 по пару все перемещение биметаллического привода 41 происходит в пределах кольцевой секции 44. Биметаллический привод 41 по пару нажимает на лапку 45, выполненную в виде крючка на переключающем рычаге 10 фазы, поворачивая переключающий рычаг 10 фазы, который поднимает подвижный контактный элемент 6 фазы от неподвижного контакта 112 фазы в соединительной части 4, 102 основания. В результате этого размыкается цепь и отключается электропитание нагревательного элемента. Если требуется вскипятить жидкость вскоре после отключения нагревательного элемента, можно нажать кнопку 48 "вкл", которая поворачивает рычаг 55 перекрытия пара, благодаря выемке 53 на рычаге кнопки 48 "вкл". Рычаг 55 перекрытия пара отводит биметаллический привод 41 пара от лапки 45, выполненной в виде крючка на переключающем рычаге 10 фазы, и, таким образом, обеспечивает повторное замыкание контакта 6 фазы и возобновление подачи электропитания на нагревательный элемент.
В случае перегрева нагревательного элемента, например, если включение устройства происходит при отсутствии воды в резервуаре, срабатывает биметаллический привод 33 перегрева, воздействуя на переключающий рычаг 10 фазы и удаляя, таким образом, подвижный контактный элемент 6 фазы от неподвижного контакта 112 фазы в соединительной части 4, 102 основания. Фазный биметаллический привод 33 срабатывает первым, поскольку он имеет более близкий тепловой контакт с заключенным в оболочку нагревательным элементом в отличие от нулевого биметаллического привода 37, который расположен между ненагревающимися токоподводами нагревательного элемента, заключенного в оболочку. Если фазный биметаллический привод 33 перегрева по какой-либо причине не срабатывает, то затем срабатывает нулевой биметаллический привод 37, поднимая рычаг 12 контакта нуля и, следовательно, подвижный контактный элемент 8 нуля от неподвижного контакта нуля 114 в соединительной части 4, 102 основания и отключая электропитание нагревательного элемента.
Как и в случае биметаллического привода 41 по пару, при срабатывании фазного и нулевого биметаллических приводов 33, 37 перегрева, поскольку их основания 35, 39 касаются вертикальной монтажной пластины 18, все перемещение биметаллических приводов 33, 37 происходит в соответствующей кольцевой секции 36, 40. При этом электропитание нагревательного элемента отключается, что в данной ситуации предотвращает какое-либо повреждение нагревательного элемента и/или устройства. При переключающем рычаге 10 фазы, поднятом биметаллическим приводом 33 перегрева, рычаг 56 возврата в исходное положение смещается к центру управляющего узла 1 под действием его проволочной пружины 60 и перемещается под переключающий рычаг 10 фазы, предотвращая повторное замыкание цепи подвижным фазным контактом 6. Кнопку 48 "вкл" можно использовать для освобождения переключающего рычага 10 фазы, однако, указанный рычаг не будет перемещаться вниз для повторного замыкания цепи до тех пор, пока фазный биметаллический привод 33 перегрева не охладится и не возвратится в исходное положение. Этот является отличием от функционирования биметаллического привода 41 по пару, который можно возвратить в исходное положение при помощи рычага 55 перекрытия пара. По причинам обеспечения безопасности не предусмотрен механизм отключения блокировки для биметаллических приводов 33, 37 перегрева.
Далее, на фиг. 14 показан другой вариант осуществления управляющего узла 200 и беспроводной электрической соединительной части 204 основания. Управляющий узел 200 имеет ту же самую базовую конструкцию, что и описанный выше, а именно, содержит верхнюю часть 202, включающую цельную беспроводную электрическую соединительную (штыревую) часть, которая сопрягается с беспроводной электрической соединительной (гнездовой) частью 204 основания. Соединительная часть 204 может быть вставлена или иным образом установлена в беспроводном блоке питания основания, например, в блоке 100, показанном на фиг. 10. Другие детали соединительной части 204 основания, которая содержит неподвижные фазный, нулевой и заземляющий контакты 112', 114', 116, описаны ниже со ссылками на фиг. 19 и 20. Две соединительные части 202, 204 можно сопрягать, по существу, при любой относительной угловой ориентации, т.е., управляющий узел 200 обеспечивает, так называемый, 360° соединитель.
На фиг. 14 показан переключатель 250 включения/выключения для ручного управления управляющим узлом 200. Следует понимать, что, когда управляющий узел 200, в частности, чайник, установлен на основании устройства для нагрева жидкости, переключатель 250 включения/выключения может выходить через отверстие, предусмотренное в наружном кожухе устройства, чтобы обеспечить доступ для пользователя. В показанном варианте осуществления переключатель 250 включения/выключения опускается вниз, чтобы включить управляющий узел 200, и поднимается вверх, чтобы выключить управляющий узел 200. Разумеется, можно использовать кнопку или ручку любого подходящего вида, чтобы обеспечить средство взаимодействия пользователя с управляющим узлом 200.
На фиг. 15 и 16 переключатель 250 включения/выключения удален, чтобы более подробно показать верхнюю часть 202 управляющего узла 200. Можно видеть, что верхняя часть 202 управляющего узла 200 содержит подвижный контактный элемент 206 фазы и подвижный контактный элемент 208 нуля. Как и в предыдущем варианте осуществления, контактный элемент 206 фазы представляет собой цилиндрический металлический штифт, имеющий торцевую контактную поверхность на нижнем конце. Контактная поверхность фазного контактного штифта 206 имеет серебряное покрытие, поэтому он может надежно замыкать и размыкать электрический контакт с контактной поверхностью, покрытой серебром, соответствующего контакта 112' фазы в электрической соединительной части 204 основания. В этом варианте осуществления контактный элемент 208 нуля представляет собой цилиндрический металлический элемент. Кольцеобразный контактный элемент 208 нуля имеет такие размеры, чтобы проходить через соответствующий кольцевой канал в электрической соединительной части 204 основания и упираться там в неподвижный контакт 114' нуля. Как описано далее, этот кольцеобразный контактный элемент 208 нуля обеспечивает 360° контактную поверхность для точечного контакта, например, для штифта 114', а не для кольца, в соединительной части 204 основания.
Каждый контактный элемент 206, 208 перемещается соответствующим подвижным переключающим рычагом 210, 212. Два переключающих рычага 210, 212 установлены с возможностью поворота на литом шасси 246 управляющего узла 200. Кроме того, указанный рычаг 210, перемещающий контактный элемент 206 фазы, и указанный рычаг 212, перемещающий контактный элемент 208 нуля, при нормальной эксплуатации могут перемещаться независимо друг от друга. При этом на шасси 246 управляющего узла установлен с возможностью поворота ползун 252 включения/выключения, предназначенный для взаимодействия с рычагом 210 переключения контакта фазы. Перемещение ползуна 252 включения/выключения осуществляется под действием качающегося поворотного элемента 254, которым управляет переключатель 250 включения/выключения.
На фиг. 15 можно видеть, что верхняя часть управляющего узла 202 содержит базовую точку 266, которая расположена на нижней стороне литого шасси 246, на ободке заземляющего кольца 226 и которая предназначена для опоры на определенный участок соединительной части 204 основания (см. фиг. 19 и 20) во время их соединения. Базовая точка 266 служит для того, чтобы установить точное разделение стыковки между двумя частями 202, 204 управляющего узла 200. Литое шасси 246 может быть изготовлено из высококачественного конструкционного полимера, что позволяет обеспечить жесткий допуск для базовой точки 266. Таким образом, базовая точка 266 устанавливает расстояние, на которое необходимо переместить подвижные контактные элементы 206, 208, чтобы соединить их с соответствующими контактами 112', 114' соединительной части 204 основания (см. фиг. 19 и 20). Базовая точка 266 позволяет гарантировать, что при перемещении контактных элементов 206, 208 фазы и нуля всегда обеспечивается заданное контактное давление на статическое контакты 112', 114' в соединительной части 204 основания. Иными словами, можно полагать, что упруго-смещенные переключающие рычаги 210, 212 обеспечат требуемое контактное давление, поскольку базовая точка 266 определяет диапазон перемещения.
На фиг. 17 представлено изображение в разобранном виде, которое более наглядно показывает, что рычаг 210 переключения контакта фазы представляет собой цельную пластмассовую литую деталь, внутри которой проходит изолированный провод 214, используемый для подключения электропитания к фазной цепи электрического нагревательного элемента в устройстве для нагрева жидкости. Конец фазного провода 214 соединяется с контактным элементом фазы, например, со штифтом 206, выступающим вниз из переднего конца указанного рычага 210. Аналогично этому подвижный рычаг 212 контакта нуля представляет собой цельную пластмассовую литую деталь, внутри которой проходит изолированный провод 216, соединенный с контактным элементом 208 нуля и используемый для подключения другой стороны электрического нагревательного элемента, и, таким образом, замыкающий цепь электропитания. На верхней стороне рычага 210 переключения контакта фазы предусмотрена канавка или лапка 215 для удержания проволочной пружины 211 (см. также фиг. 14 и 16), расположенной сбоку от указанного рычага 210. Аналогично этому рычаг 212 контакта нуля снабжен канавкой или лапкой 217 для удержания его проволочной пружины 213 (см. также фиг. 14 и 16). На фиг. 14 и 16 можно также видеть, что соответствующие проволочные пружины 211, 213 удерживаются между рельефными элементами 215, 217, предусмотренными на соответствующих рычагах 210, 212, и вертикальными фиксаторами на литом шасси 246 управляющего узла, чтобы указанные пружины располагались сбоку от указанных рычагов 210, 212. Проволочные пружины 211, 213 предпочтительно удерживаются в смещенном состоянии, чтобы обеспечить возникновение силы возврата, как только один из указанных рычагов 210, 212 будет совершать поворотное движение. Проволочные пружины 211, 213 смещают соответствующий 210, 212 рычаг переключения контакта фазы или нуля и, следовательно, подвижные контактные элементы 206, 208 вниз, т.е., к соответствующим неподвижным контактам 112', 114' в электрической соединительной части 204 основания.
Как наиболее наглядно показано на фиг. 18, главное литое шасси 246 управляющего узла 200 заключает вертикальную монтажную пластину 218, имеющую такую же базовую конструкцию, как и в описанном выше варианте осуществления. Вертикальная монтажная пластина 218 содержит две полусекции 220, 222, соединенные вместе для образования вертикальных выступов 224, расположенных с обеих сторон от центрального металлического цилиндра, образующего кольцеобразный заземляющий контактный элемент 226. Наружная поверхность заземляющего контактного кольца 226 залита в пластмассовое литое шасси 246. Внутренняя поверхность заземляющего контактного кольца 226 (см. фиг. 18а) является открытой, чтобы образовывать контакт с заземляющей пружиной 116 (показанной на фиг. 19 и 20) на наружной поверхности соединительной части 204 основания, когда две части 202, 204 соединяются друг с другом. Заземляющая пружина 116 имеет ширину, превышающую потенциальный зазор (например, вызванный допусками на изготовление) между двумя половинами 220, 222, образующими заземляющее кольцо 226, при этом пластмассовое литое шасси 246 может потенциально образовывать зазор, создавая изолированную полосу.
Аналогично первому варианту осуществления, описанному выше, верхняя поверхность выступа 224 вертикальной монтажной пластины 218 обеспечивает места расположения приводов защиты от перегрева 233, 237 (показанных на фиг. 15 и 16), которые устанавливаются горизонтально поверх управляющего узла 200. Однако вместо язычков для установки биметаллических приводов в этом варианте осуществления используются крючки 228, 230 к которым присоединяются два термочувствительных быстродействующих биметаллических привода 233, 237, каждый из которых присоединен при помощи проушины 234а, 238а к концу лапки 234, 238 привода (наглядно показаны на фиг. 17). Каждый привод 233, 237, установленный при помощи конструкции крючка и проушины, позволяет упростить сборку и устраняет необходимость применения заклепок или т.п.Крючки и проушины имеют такие размеры, чтобы привод 233, 237, находящийся в нормальной позиции, не мог перемещаться относительно монтажной пластины 218 в пределах, необходимых для отделения крючка 228, 230 от проушины 234а, 238а. Привод 233, 237 можно установить, пропустив его через проушину 234а, 238а крючка 228, 230, а затем, повернув привод 233, 237 относительный монтажной пластины 218 таким образом, чтобы кромка 235, 239 основания привода была прижата к ступеньке 229а, 231 а, предусмотренной под основным стопором 229, 231.
На фиг. 14-17 биметаллические приводы 233, 237 показаны в их конфигурациях при низкой температуре. Внутрь от монтажных крючков 228, 230 биметаллических приводов вертикальная монтажная пластина 218 содержит также два горизонтальных язычка 227 (см. фиг. 17 или 18), в каждом из которых предусмотрено неполное отверстие для установки винта, который прикрепляет управляющий узел 200 к нижней стороне нагревательной пластины (не показана) в основании устройства для нагрева жидкости, таким образом, два верхних биметаллических привода 233, 237 имеют постоянный тепловой контакт с нагревательной пластиной. В то время как нагревательная пластина может изгибаться, отклоняясь от ее горизонтальной плоскости по мере нагревания и охлаждения в процессе работы, вертикальная монтажная пластина 218 не особенно подвержена перемещению в этом направлении. Соответственно, крепежное соединение обеспечивает постоянство вертикальной позиции биметаллических приводов 233, 237 относительно нагревательной пластины.
Как следует из фиг. 17, крючки 228, 230 и ступеньки 229а, 231 а основных стопоров 229, 231 обеспечивают точное вертикальное и горизонтальное позиционирование биметаллических приводов 233, 237. Если бы крепление на месте лапки 234, 238 каждого привода осуществлялось только крючками 228, 230, основание 235, 239 на одном конце привода 233, 237 и кольцо 236, 240 на другом конце привода 233, 237 могли бы свободно перемещаться в вертикальном направлении во время работы привода 233, 237 и обратно от его изгиба. Однако, поскольку вертикальная монтажная пластина 218 также имеет ступеньку 229а, 231 а, удерживающую каждый привод 233, 237 перед основным стопором 229, 231, длина хода его основания 235, 239 ограничивается. Это приводит к увеличению длины хода кольца 236, 240 на противоположном конце при срабатывании привода 233, 237. Таким образом, расположение приводов 233, 237 на ступеньках 229а, 231 а обеспечивает увеличение длины хода кольца 236, 240 на другом конце. При этом кольцо 236, 240 каждого привода 233, 237 опирается на вертикальный выступ 225, предусмотренный на обратной части каждого переключающего рычага 210, 212, чтобы повернуть указанный рычаг 210, 212.
Основные стопоры 229, 231 выполнены таким образом, чтобы они немного выступали относительно номинальной позиции, в которой управляющий узел 200 полностью соединен с нагревателем, чтобы предотвратить приложение чрезмерной силы к приводам 233, 237, расположенным на ступеньках 229а, 231 а. Такая конструкция позволяет удерживать приводы 233, 237 точно совмещенными с поверхностью нагревателя, не создавая опасных напряжений, который могли бы негативно действовать на их термочувствительность или точку срабатывания. Необходимость прижатия приводов 233, 237 к поверхности нагревателя и приложение к ним чрезмерной нагрузки негативно повлияло бы на их рабочую температуру. Основные стопоры 229, 231 предотвращают такую необходимость.
В данном варианте осуществления третий термочувствительный быстродействующий биметаллический привод 241 установлен вертикально на одном конце шасси 246 управляющего узла, что наиболее наглядно показано на фиг. 16. Как и в вышеописанном варианте осуществления, этот биметаллический привод 241 имеет жидкостную связь с паровой трубкой, предусмотренной в устройстве для нагрева жидкости, и служит в качестве привода кипения. Штифт 232, полученный способом литья на конце шасси 246, предназначен для присоединения биметаллического привода 241. Биметаллический привод 241 устанавливается путем пропускания штифта 232 через отверстие в лапке 242 привода. На литом шасси 246 предусмотрен стопор 245, ограничивающий длину хода основания 243 привода 241. Таким образом, увеличивается длина хода кольца 244 при срабатывании привода 241 по пару. Кольцо 244 привода 241 упирается в выступ 255 со стороны ползуна 252 включения/выключения, поэтому срабатывание привода 241 может приводить к перемещению ползуна 252 включения/выключения назад в позицию выключения, как описано ниже.
В разобранном виде на фиг. 17 фазный и нулевой переключающие рычаги 210, 212 удалены из-под биметаллических приводов 233, 237, чтобы обеспечить более наглядное представление. Ползун 252 включения/выключения не показан. Каждый рычаг 210, 212 установлен с возможностью поворота при помощи цельного поворотного стержня 247, 248, расположенного перпендикулярно оси указанного рычага 210, 212. В данном варианте осуществления каждый рычаг 210, 212 снабжен продольным пазом 221, 223, который расположен в задней половине корпуса указанного рычага и позволяет указанным двум рычагам 210, 212 входить центрировано в зацепление с вертикально выступающими частями монтажной пластины 218. Поворотные стержни 247, 248 рычагов опираются на опорные поверхности 249, предусмотренные на главном шасси 246, при этом передний конец каждого рычага 210, 212, перемещающий контактные элементы 206 фазы и 208 нуля, может качаться вверх и вниз относительно шасси 246. На заднем конце каждого рычага 210, 212 предусмотрен вертикальный выступ 225, который касается или расположен близко от нижней стороны кольца 236, 240 соответствующего биметаллического привода 233, 237, когда указанный рычаг 210, 212 установлен с возможностью поворота на вертикальной монтажной пластине 218, а поверх него установлены приводы 233, 237.
Возвращаясь к блоку управления, показанному на фиг. 14-16, можно видеть, что горизонтальные биметаллические приводы 233, 237 установлены над выступами 225, предусмотренными на задних концах фазного и нулевого переключающих рычагов 210, 212, соответственно, дальних относительно подвижных контактных элементов 206, 208. Когда один из биметаллических приводов 233, 237 достигает своей температуры срабатывания, наружное кольцо 236, 240 привода 233, 237 мгновенно перемещается вниз, нажимая на выступ 225, расположенный на заднем конце соответствующего рычага 210, 212, при этом указанный рычаг 210, 212 поворачивается, преодолевая силу смещения своей проволочной пружины 211, 213. В результате передний конец указанного рычага 210, 212 поднимается и соответствующий контактный элемент 206, 208 фазы или нуля перемещается вверх, размыкая электрический контакт с соответствующими штифтами 112', 114' в соединительной части 204 основания.
Хотя переключающие рычаги 210 фазы и 212 нуля при нормальной эксплуатации перемещаются независимо друг от друга, они установлены в управляющем узле 200 таким образом, чтобы контактный штифт 206 фазы всегда замыкал или размыкал электрическую цепь прежде, чем контактное кольцо 208 нуля переместится, замыкая или размыкая электрический контакт. Это обеспечивается, благодаря тому, что контактный штифт 206 фазы расположен на более высокой позиции относительно шасси 246 управляющего узла, и, следовательно, относительно любого устройства и его нагревателя, на котором установлен управляющий узел 200, по сравнению с контактным кольцом 208 нуля. Кроме того, существует связь между двумя переключающими рычагами 210, 212 при помощи блокировочного механизма, подробно показанного на фиг. 25 и описанного ниже.
Как можно видеть на фиг. 16, рычаг 210 переключения контакта фазы снабжен замком 268, расположенным рядом с переключающим рычагом 212 нуля, в то время как блокировочный элемент 270 соединен с возможностью поворота с переключающим рычагом 212 нуля. Если в аномальной ситуации рычаг 212 нуля перемещается раньше, чем рычаг 210 фазы, то блокировочный элемент 270 поворачивается вниз и входит в зацепление с замком 268, таким образом, рычаг 212 нуля блокируется для предотвращения дальнейшего перемещения. Однако если рычаг 210 фазы перемещается первым, то замок 268 отодвигается, и рычаг 212 нуля может свободно перемещаться вверх и вниз, не входя в зацепление с блокировочным элементом 270. Ниже это описано более подробно.
Кроме того, можно видеть, в частности, на фиг. 14 и 16, что ползун 252 включения/выключения взаимодействует с рычагом 210 контакта фазы. Передний конец ползуна 252 включения/выключения имеет клиновидную криволинейную поверхность 256, которая входит в контакт с повторителем 258, выступающим в боковом направлении от рычага 210 переключения контакта фазы. Поэтому перемещение ползуна 252 включения/выключения вперед и назад может приводить к перемещению вниз и вверх переднего конца рычага 210 фазы и, следовательно, контактного штифта 206 фазы. Перемещению повторителя 258 вдоль криволинейной поверхности 256, образованной ползуном 252 включения/выключения, препятствует сила смещения проволочной пружины 211, входящей в зацепление с верхней частью рычага 210 фазы. Как указано выше, биметаллический привод 241 по пару может действовать на боковой выступ 255 ползуна 252 включения/выключения, чтобы тянуть ползун 252 назад и толкать повторитель 258 вдоль криволинейной поверхности 256, при этом передний конец рычага 210 фазы, перемещающий контактный штифт 206, поднимается. Сила мгновенного срабатывания биметаллического привода 241 является достаточно большой, чтобы преодолеть силу смещения проволочной пружины 211, действующей на рычаг 210 фазы.
Проволочная пружина 211 стремится смещать рычаг 210 фазы с его контактным штифтом в нижнюю позицию, т.е., в упор с соответствующим контактом 112' в соединительной части 204 основания. Однако перемещение вниз штифта 206 фазы можно предотвратить при помощи блокировочного элемента 260, который, как видно на чертеже, установлен с возможностью поворота в направлении переднего конца рычага 210 фазы. Блокировочный элемент 260 имеет такие размеры и форму, которые обеспечивают его взаимодействие с одной или более верхними поверхностями соединительной части 204 основания, когда на нем установлена верхняя часть управляющего узла 202. Блокировочный элемент 260 может быть выведен из блокировочной позиции толкателем 262, который предусмотрен на дальнем конце ползуна 252 включения/выключения. Движение ползуна 252 включения/выключения вперед, например, после срабатывания переключателя 250 включения/выключения, может вызывать прижатие толкателя 262 к блокировочному элементу 260. Однако это движение ползуна 252 включения/выключения вперед ограничено другой проволочной пружиной 264 (показанной на фиг. 15), поэтому ползун 252 после его освобождения смещается назад в центральную позицию.
На фиг. 19 и 20а - 20b показаны детали другой соединительной части 204 основания, которая может быть использована с основанием 104, показанным на фиг. 10, и управляющим узлом 200, описанным со ссылками на фиг. 14 -18. Как и в предыдущем варианте осуществления, кабель 106 электропитания содержит вывод 118 заземления, вывод 120 фазы и вывод 122 нуля, при этом конец каждого вывода 118, 120, 122 непосредственно соединяется с соответствующей контактной пружиной 116 заземления, контактным штифтом 112' фазы и контактным штифтом 114' нуля в соединительной части 204 основания. В данном варианте осуществления соединительная часть 204 основания предназначена для применения с управляющим узлом 200, который содержит подвижное кольцо 208 нуля, поэтому контакт 114' нуля в основании может быть выполнен в виде штифта. Вид в поперечном разрезе на фиг. 20b наглядно показывает, что цельная литая деталь 110' также охватывает конец кабеля 106 электропитания и соединение между его выводами 118, 120, 122 и контактами 116, 112', 114'. Однако в этом варианте осуществления цельная литая деталь 110' представляет собой узел, который не содержит контактов. Вместо этого литая деталь 110' закрыта отдельным кожухом 124' для контактных штифтов 112', 114'. Кожух 124' может быть установлен с защелкиванием на узел, содержащий литую деталь 110' и кабель 106 электропитания.
При этом следует понимать, что количество материала, используемого для изготовления цельной литой детали 110', может быть минимизировано, поскольку она не должна содержать контакты 112', 114', 116, а только защищать точку неразъемного соединения с кабелем 106 электропитания. Кожух 124' может быть изготовлен способом литья в виде отдельного элемента. Цельная литая деталь 110' сформована вокруг ближнего конца кабеля 106 электропитания после того, как близлежащие концы контактных штифтов 112', 114' и пружина 116 заземления будут неразъемно присоединены к концам соответствующих выводов 120, 122, 118, например, при помощи механической деформации, в частности, обжима. В некоторых соединителях только контакт 112' фазы может иметь поверхность, покрытую серебром, если только этот контакт предназначен для замыкания или размыкания электрического соединения. Однако контакт 114' нуля также может иметь серебряное покрытие.
Как показано на фиг. 20b, различные литые элементы предусмотрены в кожухе 124', чтобы обеспечить безопасность электрической соединительной части 204 даже в том случае, если она вступает в контакт с водой. Кожух 124' снабжен двумя отверстиями, расположенными на его верхней поверхности: центральное отверстие 128, через которое может проходить фазный вывод, например, штифт, чтобы контактировать с концевой поверхностью контактного штифта 112' фазы, и концентричное кольцевое отверстие 130, через которое может проходить вывод нуля, например, кольцо, чтобы контактировать с концевой поверхностью контактного штифта 114' нуля. Боковая поверхность кожуха 124' также имеет отверстие для контакта 116 заземления, который представляет собой плоскую пружину, как описано выше.
На фиг. 20b можно видеть, что отверстие 128 для штифта 112' фазы и отверстие 130 для штифта 114' нуля снабжены нисходящим буртиком 132. В случае центрального отверстия 128 буртик 132 окружает все отверстие, поэтому жидкость, попадающая в отверстие 128, будет стремиться образовать каплю, а не влажный мостик, доходящий до штифта 112' фазы. Когда кожух 124' устанавливается на лапку 116 заземления, его ориентация фиксируется таким образом, чтобы только часть кольцеобразного отверстия 130 находилась над штифтом 114' нуля. По меньшей мере эта часть отверстия 130 (показанная справа на фиг. 20b) снабжена нисходящим буртиком 132. Отверстие 130 над штифтом 114' нуля проходит по периферии поверхности 134 для сбора жидкости, которая удалена от контактов 112', 114'. Кроме того, можно видеть, что выступающий радиально наружу от каждого отверстия 128, 130 нисходящий буртик 132 является частью сплошной поверхности, которая может радиально отводить жидкость от контактных штифтов 112', 114'. Даже если соединительная часть 204 может иметь относительно низкий профиль, например, в случае перегородки между контактными поверхностями и наружной частью кожуха 124', составляющей всего 3 мм, эти элементы способствуют отделению электропроводных штифтов 112', 114' от верхней поверхности кожуха 124' сухой зоной, которая предотвращает электрическую утечку, поэтому, например, человеческий палец, касающийся кожуха 124' не получит электрического удара, даже при наличии влаги на соединительной части 204.
Ниже приведено описание функционирования управляющего узла 200 со ссылками на фиг. 21-25. Предполагается, что управляющий узел 200 установлен в основании устройства для нагрева жидкости, например, электрического чайника, как показано на фиг. 26. Два горизонтально установленных биметаллических привода 233, 237 обеспечивают два уровня защиты от перегрева, который может происходить, в частности, когда вода в чайнике выкипает полностью и когда чайник включается при отсутствии воды в нем. Биметаллический привод 233, действующий на рычаг 210 фазы, предназначен для обеспечения первой реакции на перегрев и может быть установлен в контакте или вблизи от заключенного в оболочку нагревательного элемента типового внутреннего нагревателя. Биметаллический привод 237, действующий на рычаг 212 нуля, может быть предназначен для обеспечения вторичной защиты. Для того чтобы гарантировать размыкание электрического контакта контактным штифтом 206 фазы, а не контактным кольцом 208 нуля, второй биметаллический привод 237 рассчитан на срабатывание после первого биметаллического привода 233, например, за счет установки второго биметаллического привод 237 в более холодной области нагревателя, в частности, между ненагревающимися токоподводами заключенного в оболочку нагревательного элемента во внутреннем нагревателе. Второй биметаллический привод 237 может быть также настроен на срабатывание при более высокой температуре. Предусмотрено также, чтобы второй биметаллический привод 237 возвращался в исходное положение раньше, чем первый биметаллический привод 233, благодаря тому, что рычаг 212 переключения контакта нуля снабжен более сильной проволочной пружиной 213, чем проволочная пружина 211, действующая на рычаг 210 переключения контакта фазы. Поэтому контакты нуля повторно замыкаются быстрее, чем контакты фазы.
На фиг. 21 показана конфигурация управляющего узла 200, в которой беспроводное устройство для нагрева жидкости установлено на блок питания основания, но перед включением в ручном режиме управляющего узла. На виде в поперечном разрезе на фиг. 22а более наглядно показано, что перемещение вниз рычага 210 переключения контакта фазы заблокировано силой смещения проволочной пружины 211, поскольку блокировочный элемент 260 опущен вниз под действием его собственного веса в устойчивую позицию блокировки, в которой он входит в зацепление с верхней стенкой или кромкой соединительной части 204 основания, например, с верхней кромкой кольцевого отверстия 130, в которое входит контактное кольцо 208 нуля. Перемещение рычага 210 переключения контакта фазы заблокировано, поэтому контактный штифт 206 фазы не вступает в контакт с соответствующим штифтом 112' в соединительной части 204 основания. Однако рычаг 212 переключения контакта нуля не заблокирован, поэтому он смещается вниз под действием его проволочной пружины 213, и контактное кольцо 208 нуля вступает в контакт с соответствующим контактным штифтом 114' нуля в основании беспроводной соединительной части 204. При этом следует понимать, что взаимодействие между блокировочным элементом 260 и соединительной частью 204 основания гарантирует, что управляющий узел 200 никогда не может быть включен без необходимого вмешательства пользователя, если устройство для нагрева жидкости устанавливается на его блок питания в основании. Это предотвращает неумышленное повторное включение нагревателя (или другого электрического компонента, соединенного с управляющим узлом 200) в устройстве, когда оно устанавливается на основание после того, как было снято, например, для того, чтобы вылить нагретую жидкость.
Фрагмент на фиг. 22b показывает изменение позиции блокировочного элемента 260, когда он является нажатым в позиции отсоединения, что позволяет контактному штифту 206 фазы контактировать с соответствующим штифтом 112' в соединительной части 204 основания. В заблокированной позиции, показанной на фиг. 22, блокировочный элемент контактирует с верхней поверхностью соединительной части 204 основания в позиции, смещенной от ее центра тяжести точкой поворота, поэтому его собственный вес стремится переместить его назад относительно соединительной части 204, таким образом, он оказывается положительно "запертым" в этой позиции, и его нелегко вывести из этого состояния. При сравнении фиг. 22а и 22b очевидно, что для отсоединения блокировочного элемента 260 его необходимо отвести вперед по поверхности соединительной части 204 основания от его точки поворота, прежде чем он может свободно поворачиваться вверх. Это перемещение вначале открывает зазор между контактными штифтами 206, 112' фазы, но затем позволяет блокировочному элементу 260 опуститься по действием его веса в новую позицию отсоединения, в которой его нижняя поверхность оказывается в кольцевом отверстии 130. Этот позволяет переключающему рычагу 210 переместиться вниз, в результате чего контактные штифты 206, 112' создают электрический контакт. Ниже приведено описание механизма, который перемещает блокировочный элемент между его блокирующей позицией и позицией разблокирования, со ссылками на фиг. 23а - 23с.
На фиг. 23а - 23с показано, как изменяется конфигурация управляющего узла 200, когда пользователь включает устройство для нагрева жидкости при помощи переключателя 250 включения/выключения (не показан) и его коромысла 254, а затем устройство выключается вручную или в результате срабатывания привода по пару. На фиг. 23а блокировочный элемент 260 показан в его блокирующей позиции. На фиг. 23b можно видеть, что коромысло 254 переключателя поднято по сравнению с фиг. 23а, чтобы перемещать вперед ползун 252 включения/выключения (горизонтальная стрелка указывает направление перемещения ползуна 252). Перемещение вперед ползуна 252 включения/выключения заставляет толкатель 262 упираться передним концом в блокировочный элемент 260, при этом он поворачивается вперед и может опуститься в кольцевое отверстие в беспроводной соединительной части 204 основания (как описано выше). Поскольку блокировочный элемент 260 находится в позиции разблокирования, перемещение рычага 210 переключения контакта фазы вниз больше не блокируется, и указанный рычаг 210 поворачивается вниз под действием силы смещения его проволочной пружины 211 (направление перемещения указанного рычага 210 указано вертикальной стрелкой справа). Поворот вниз указанного рычага 210 приводит к получению электрического соединения между контактным штифтом 206 фазы и соответствующим неподвижным контактом 112' в соединительной части 204 основания. Таким образом, электрическая цепь замыкается, и ток может проходить по фазному проводу 214 на нагревательный элемент устройства. При нормальной работе электропитание продолжает поступать через управляющий узел 200 до тех пор, пока не сработает биметаллический привод 241 по пару или управляющий узел не будет отключен в ручном режиме.
Управляющий узел 200 обеспечивает автоматическое отключение после определения того, что жидкость, нагреваемая в устройстве, достигла кипения. Пар, поступающий на биметаллический привод 241, доводит его до температуры срабатывания. Мгновенное срабатывание привода 241 приводит к тому, что он притягивает выступ 255, чтобы перемещать назад ползун 252 включения/выключения, при этом его криволинейная поверхность 256 входит в зацепление с повторителем 258, перемещаемым переключающим рычагом 210 переключения фазы, как показано на фиг. 23 с. Таким образом, перемещение назад ползуна 252 включения/выключения притягивает передний конец рычага 210 переключения фазы вверх, при этом контактный штифт 206 фазы размыкает электрический контакт (эти перемещения указаны стрелками). В то же время блокировочный элемент 260 получает пространство, которое позволяет ему опуститься под действием собственного веса и снова упереться в верхнюю поверхность беспроводной соединительной части 204 основания в его устойчивой блокирующей позиции. Этот блокирующий механизм предотвращает чередование включений и выключений управляющего узла под давлением привода 241 по пару. Биметаллический привод 241 после охлаждения возвращается в исходное состояние. Однако если пользователь снова включает управляющий узел 200, в то время как биметаллический привод находится при температуре, превышающей его температуру возврата в исходное положение, перемещение вперед ползуна 252 заставит биметаллический привод 241 возвратиться в исходное положение. Поэтому управляющий узел 200 можно очень быстро активировать повторно.
Если пользователь принимает решение выключить устройство до достижения кипения, перемещение вверх переключателя 250 включения/выключения заставляет коромысло 254 оттягивать назад ползун 252 включения/выключения и размыкать фазное соединение таким же образом. Даже когда ползун 252 включения/выключения возвращается в свою нейтральную позицию под действием центрирующей пружины 264, блокировочный элемент 260 обеспечивает блокирование рычага 210 переключения контакта фазы в поднятой позиции. Поэтому пользователь должен снова включить вручную управляющий узел 200 при помощи переключателя 250 включения/выключения. При этом переключатель 250 включения/выключения не обязательно должен представлять собой описываемый здесь двухпозиционный переключатель, вместо этого он может служить только для включения управляющего узла 200, в то время как пользователь может вручную выключать устройство, просто снимая его с беспроводной соединительной части 204 основания.
Если устройство поднимается во время работы, т.е., верхняя соединительная часть 202 снимается с соединительной части 204 основания, электрическая цепь между контактным штифтом 206 фазы и соответствующим контактным элементом 112' размыкается, прежде чем кольцо 208 нуля разомкнет свой контакт. Это означает, что только на контактные элементы 206, 112' фазы может быть нанесен слой серебра или относительно толстый слой серебра. Кроме того, может быть необходимым наносить слой серебра только на один из контактных элементов фазы, в частности, на штифт 206, поскольку в процессе работы плазма, образующаяся во время дугового разряда, вызывает плавление и осаждение слоя серебра на поверхности другого контактного элемента 112'. При нормальной эксплуатации прибора, т.е., при отсутствии позиции перегрева, рычаг 212 переключения контакта нуля не перемещается относительно литого шасси 246 управляющего узла 200. Поэтому контакты нуля всегда замыкаются/размыкаются, соответственно, после/ранее контактов фазы.
Ниже приведено описание функции поддержания безопасности биметаллическими приводами 233, 237 со ссылками на фиг. 24а - 24с. В том случае, если устройство начинает перегреваться, например, когда устройство включено при отсутствии жидкости или при полном выкипании жидкости, первый привод 233 должен сработать раньше, чем второй привод 237. На фиг. 24а показана конфигурация управляющего узла 200 после срабатывания первого привода 233 для подъема рычага 210 переключения контакта фазы. Можно видеть, что кольцо 236 привода 233 переместилось вниз, упираясь в выступ 225 рычага 210 переключения контакта фазы, и поворачивает указанный рычаг 210, преодолевая силу пружины 211, при этом контактный штифт 206 фазы размыкает электрический контакт с соответствующим штифтом 112' в соединительной части 204 основания. Если перегрев устройства прекращается вследствие отключения электропитания, второй привод 237 не должен использоваться, поскольку он рассчитан на срабатывание при более высоком заданном температурном режиме. После охлаждения привод 233 возвращается к своей криволинейной форме, поэтому он больше не прижимается к задней части рычага 210 переключения контакта фазы, и указанный рычаг 210 возвращается под действием силы пружины 211. Перед тем, как привод 233 возвратится в исходное положение, срабатывание переключателя 250 включения/выключения не может восстановить замыкание контактов фазы, поскольку рычаг 210 переключения контакта фазы продолжает удерживаться. Даже после возвращения привода 233 в исходное положение, блокировочный элемент 260 будет опущен, блокируя указанный рычаг 210 и предотвращая повторное замыкание контактов фазным штифтом 206 до тех пор, пока управляющий узел 200 не будет включен снова в ручном режиме.
На фиг. 24b показана конфигурация управляющего узла 200 в том случае, когда перегрев происходит очень быстро и/или устройство продолжает нагреваться даже после срабатывания первого привода 233. В этой ситуации второй привод 237 может также срабатывать независимо, даже после определения более высокой температуры, и, как можно видеть, его кольцо 240 перемещается вниз, упираясь в выступ 225 рычага 212 переключения контакта нуля. Указанный рычаг 212 поворачивается, преодолевая силу пружины 213, при этом контактное кольцо 208 нуля размыкает электрический контакт с соответствующим штифтом 114' в соединительной части 204 основания. Благодаря использованию двух приводов перегрева 233, 237, предназначенных для срабатывания в различных заданных температурных режимах, можно гарантировать, что контакты нуля (на которых может отсутствовать серебряное покрытие) будут размыкаться после контактов фазы и повторно замыкаться прежде, чем контакты фазы.
В аварийной ситуации второй биметаллический привод 237 может сработать раньше, чем первый биметаллический привод 233, например, вследствие отказа первого привода 233. В аномальном режиме перегрева активируется блокировочный механизм, который соединяет два переключающих рычага 210, 212, и управляющий узел 200 переходит в конфигурацию, показанную на фиг. 24с. Другие детали показаны в разобранном виде на фиг. 25а - 25с. Прежде, чем сработает один из приводов 233, 237, оба переключающих рычага 210, 212 находятся в нижней позиции с замкнутыми контактами, как показано на фиг. 25а. Если первый привод 233 срабатывает первым, то рычаг 210 переключения контакта фазы поднимается вверх, и замок 268, перемещаемый указанным рычагом 210, также перемещается вверх. Если второй привод 237 срабатывает после первого привода 233, то рычаг 212 переключения контакта нуля также поднимется, и установленный с возможностью поворота блокировочный элемент 270 под действием силы тяжести немного повернется вниз, не входя в зацепление с замком 268, как показано на фиг. 25b.
В аномальной ситуации отказа срабатывания первого привода 233 и срабатывания только второго привода 237 рычаг 210 переключения контакта фазы остается опущенным, в то время как рычаг 212 переключения контакта нуля поднимается, а блокировочный элемент 270, который соединяется с возможностью поворота с рычагом 212 переключения контакта нуля, поворачивается вниз под действием силы тяжести и входит в зацепление с замком 268, расположенным на рычаге 210 переключения контакта фазы, как показано на фиг. 25с. Это предотвращает дальнейшее перемещение рычага 212 нуля, поэтому контакты не могут быть повторно замкнуты. Показанная конструкция блокиратора также запирает рычаг 210 переключения контакта фазы в его нижней позиции. Управляющий узел 200 не может возвратиться в исходное положение из этой конфигурации, которая обеспечивает поддержание безопасности при отказе отдельных элементов. Таким образом, экстренное срабатывание второго привода 237 без срабатывания первого привода 233 предотвращает дальнейшее функционирование управляющего узла 200, при этом тот же самый результат можно получить при помощи традиционного отдельного теплового предохранитель или аналогичное отдельное функциональное устройство.
На фиг. 26 показано устройство для нагрева жидкости с управляющим узлом 200, который описан со ссылками на фиг. 14-25. Как и в предыдущем варианте осуществления, показанном на фиг. 10 и 11, соединительная часть 204 основания расположена в центре основания 104 в блоке питания 100 основания. Кабель 106 электропитания проходит прямолинейно под днищем соединительной части 204 без укладки спиралью и заканчивается сетевой вилкой 108. Неразъемное соединение контактов в соединительной части 204 основания с проводниками в кабеле 106 электропитания исключает опасность обрыва электрической цепи даже, если сильно дернуть кабель 106, поскольку можно использовать относительно короткий кабель 106.
Верхняя часть управляющего узла смонтирована на нагревателе в беспроводном резервуаре 101 для нагревания жидкости. Как описано выше, верхняя часть управляющего узла 202 содержит базовую точку 266 на его нижней поверхности, которая предназначена для опоры на соединительную часть 204 основания, когда обе части соединяются, т.е., когда нагревательный резервуар 101 установлен на блоке питания 100 основания, чтобы получать электропитание от сети. При этом беспроводной резервуар 101 для нагревания жидкости не является неустойчивым при установке на блоке питания 100 основания, его нижний кожух 101 а имеет три упругих ножки 103, предназначенных для опоры на основание 100 дополнительно к базовой точке 266, обеспечивая таким образом, треножную конструкцию опоры резервуара 101. Ножки 103 представляют собой части нижнего кожуха 101а, которые отделены от остальной поверхности, образуя подпружиненные консольно выступающие лапки. В других вариантах осуществления упругие ножки 103 могут быть, разумеется, заменены упругими опорными частями, предусмотренными на верхней поверхности блока питания 100 основания.
Следует понимать, что описанные здесь конструкции управляющего узла могут найти применение в различных типах устройств для нагрева жидкости, включая электрические чайники и водогрейные котлы, приводы горячей воды, оборудование для изготовления напитков и паровые утюги, как проводных, так и беспроводных вариантов исполнения. Если речь идет о заключенном в оболочку нагревательном элементе, например, во внутреннем нагревателе, то это в равной степени может относиться к нагревательной дорожке, образуемой толстопленочным нагревательным элементом, поскольку в обоих случаях заключенный в оболочку нагревательный элемент или толстопленочная нагревательная дорожка могут быть установлены на нагревательной и/или диффузорной пластине, чтобы получить плоский нагреватель.