Терморегулятор

Заявляемая полезная модель относится к устройствам для регулировки температуры, точнее к автоматическим терморегуляторам, с использованием биметаллической пластины.
Известен магнитный переключатель (патент DE 29617781, опубликован 06.02.1997), содержащий переключающий магнит для температурно-зависимого выключателя, в частности регулятора комнатной температуры, с биметаллической планкой, закрепляемой к регулировочному рычагу, который крепится на монтажной плате, установленной в корпусе. К биметаллической пластине закреплен якорь, который взаимодействует с контактами, закрепленными на монтажной плате. К якорю закреплен токопровод.
Однако известное техническое решения обладает низкой надежностью.
Наиболее близким из известных является магнитный терморегулятор (патент DE 19801258, опубликован 18.11.1999), в котором положение биметаллической пластины определяются притяжением постоянного магнита и комнатной температурой, действующей на биметаллическую пластину. Изогнутая биметаллическая пластина механически соединена с контактной пружиной таким образом, что она смещает контактную пружину поперек ее продольного направления либо в первое положение электрического контакта, либо во второе положение электрического контакта. Постоянный магнит закреплен непосредственно на биметаллической пластине. В непосредственной близи от магнита расположен ферромагнитный упор, прикрепленный к монтажной пластине, с возможностью регулировки расстояния до магнита.
Тем не менее, недостатком известной конструкции также является низкая надежность.
Целью заявляемой полезной модели является устранение выявленного недостатка для достижения следующего технического результата: повышение надежности конструкции.
Поставленная цель достигается следующим образом: терморегулятор содержит корпус, базовую пластину, изогнутую биметаллическую пластину, пластину рычага, регулировочный рычаг, постоянный магнит, контактную пластину подвижную, пластину электрического вывода, контактную пластину неподвижную и регулируемый цилиндрический ограничитель, где базовая пластина закрепляется в корпусе, на базовой пластине закреплен регулировочный рычаг, соединенный с пластиной рычага, которая, в свою очередь, соединена с изогнутой биметаллической пластиной, имеющей соединение с контактной пластиной подвижной, закрепленной к базовой пластине при помощи пластины электрического вывода, также на монтажной плате закреплена контактная пластина неподвижная и регулировочный цилиндрический ограничитель, обладающий ферромагнитными свойствами, при этом постоянный магнит закреплен на изогнутой биметаллической пластине, характеризующийся тем, что изогнутая биметаллическая пластина содержит прямоугольный паз, напротив регулируемого цилиндрического ограничителя, в котором установлен постоянный магнит в форме параллелепипеда.
Терморегулятор, в частности, может характеризоваться тем, что паз штампованный.
Терморегулятор, в частности, может характеризоваться тем, что постоянный магнит содержит две квадратные широкие противоположно лежащие грани, при этом постоянный магнит закреплен в пазе своей широкой квадратной гранью, а две стороны широкой грани постоянного магнита параллельны боковым сторонам биметаллической пластины.
Терморегулятор, в частности, может характеризоваться тем, что постоянный магнит содержит четыре узких грани.
Терморегулятор, в частности, может характеризоваться тем, что постоянный магнит расположен по оси биметаллической пластины.
Терморегулятор, в частности, может характеризоваться тем, что постоянный магнит закреплен при помощи клея.
Терморегулятор, в частности, может характеризоваться тем, что биметаллическая пластина выполнена в виде изогнутой полосы.
Сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежами, где на:
Фиг. 1 представлен внешний вид заявляемого изделия;
Фиг. 2 схематично показано взаимное расположение основных элементов;
Фиг. 3 представлено схематичное изображение постоянного магнита, помещенного в паз изогнутой биметаллической пластины;
Фиг. 4 представлено условное сравнение форм магнита.
Цифрами обозначено:
1. Корпус
2. Базовая пластина
3. Изогнутая биметаллическая пластина
4. Пластина рычага
5. Регулировочный рычаг
6. Постоянный магнит
7. Контактная пластина подвижная
8. Пластина электрического вывода
9. Контактная пластина неподвижная
10. Регулируемый цилиндрический ограничитель
11. Соединение изогнутой биметаллической пластины и пластины рычага
12. Соединение контактной пластины подвижной и пластины электрического вывода
13. Шлиц цилиндрического ограничителя
14. Контакт подвижной пластины
15. Контакт неподвижной пластины
16. Паз для установки постоянного магнита
Представленный терморегулятор устроен следующим образом.
В корпусе (1), изображенном на Фиг. 1 (как правило, выполненном из пластмассы), монтируется базовая пластина (2) (как правило, из диэлектрического материала). На базовой пластине крепится регулировочный рычаг (5), который при помощи пластины рычага (4) закрепляется к изогнутой биметаллической пластине (3) в месте (11). Изогнутая биметаллическая пластина имеет соединение с контактной пластиной подвижной (7), которая, в свою очередь, крепится к пластине электрического вывода (8) в месте (12). На изогнутой биметаллической пластине закрепляется постоянный магнит (6), располагаемый в пазе (16) напротив регулируемого цилиндрического ограничителя (10), который является закрепленным на базовой пластине. Паз может быть выполнен, например, штамповкой или выборкой металла. Для регулировки притяжения магнита и регулируемого цилиндрического ограничителя, ограничитель выполняется со шлицем (13). На базовой пластине также крепится контактная пластина неподвижная (9), имеющая контакт (15), расположенный напротив контакта (14). Корпус может быть выполнен коробчатым, с закрывающейся задней стенкой на защелках, с крепежными отверстиями на задней стенке.
Представленный терморегулятор действует следующим образом.
Терморегулятор - элемент автоматического регулирования отопительного оборудования. Поддерживает температуру на уровне, заданном потребителем. Используются, в частности, в установках искусственного климата, в системах обогрева помещений, в тепличном хозяйстве. В терморегуляторе биметаллическая пластина при достижении определенной температуры выгибается и через рычаг размыкает контакт электрической цепи. Такие терморегуляторы используются для защиты оборудования от перегрева.
Изогнутая биметаллическая пластина представляет собой изогнутый отрезок ленты. Изогнутая биметаллическая пластина является чувствительной к перепадам температуры, вследствие которых меняет свои линейные размеры. Пластина выполняется изогнутой, для обеспечения ее функционирования в качестве рычага, при изменениях температуры, обеспечивая функционирование схемы. На корпусе терморегулятора присутствует ручка регулировочного рычага с нанесенными рисками температурных значений. При вращении ручки изменяется положение изогнутой биметаллической пластины в корпусе. В крайнем правом положении ручки (низкие значения температуры), изогнутая биметаллическая пластина располагается ближе к регулируемому цилиндрическому ограничителю, а в крайнем левом положении (высокие значения температур), изогнутая биметаллическая пластина смещается в противоположную сторону.
Терморегулятор может включаться в разрыв нагревательных электрических приборов (например, обогреватели, системы теплый пол и так далее). В случае замыкания контактов подвижной и неподвижной пластин (14) и (15), замыкается электрическая цепь, терморегулятор становится проводником электрического тока, за счет чего включаются нагревательные электрические приборы, и происходит нагрев воздуха. Под воздействием высокой температуры, длина изогнутой биметаллической пластины начинает увеличиваться, происходит движение изогнутой биметаллической пластины в плоскости базовой пластины (на Фиг. стрелками показано перемещение биметаллической пластины), за счет чего разрывается контакт подвижной контактной пластины и контактной пластины неподвижной. При разрыве электрической цепи, выключаются электрические приборы, температура воздуха начинает падать, за счет чего изогнутая биметаллическая пластина уменьшается в длине, происходит ее смещение, контакт вновь замыкается. Смещению биметаллической пластины также препятствуют магнитные силы, за счет взаимодействия постоянного магнита и регулируемого цилиндрического ограничителя, выполненного из ферромагнитного материала. Регулировкой положения регулируемого цилиндрического ограничителя, относительно магнита, можно повышать точность функционирования заявляемой конструкции.
Терморегулятор может располагаться на стене, для чего в корпусе могут быть предусмотрены крепежные отверстия. Для циркуляции воздуха внутри терморегулятора, в нем должны быть предусмотрены вентиляционные отверстия, при этом должно быть как минимум два отверстия, расположенных сверху и снизу на противоположных стенках, обеспечивающие свободное прохождение воздуха, что обеспечит своевременное реагирование биметаллической пластины на изменение температуры.
Помимо регулировки положения контактной пластины подвижной, относительно контактной пластины неподвижной, при помощи регулировочного рычага, возможна регулировка силы магнитного взаимодействия между постоянным магнитом и регулируемым цилиндрическим ограничителем, что также влияет на стабильность и надежность работы устройства. Магнитные силы возникают в результате взаимодействия постоянного магнита, закрепленного в пазе изогнутой биметаллической пластины, и регулируемого цилиндрического ограничителя, выполненного из ферромагнитного материала. Магнитные силы удерживают изогнутую биметаллическую пластину в положении, когда электрическая цепь является замкнутой и препятствуют размыканию контакта при некотором изменении угла контактной пластины подвижной, вызванном увеличением линейных размеров изогнутой биметаллической пластины при ее нагревании. При превышении определенной температуры изогнутая биметаллическая пластина удлиняется настолько, что сила ее изгиба превышает магнитные силы и контакт резко разрывается. При охлаждении биметаллической пластины и уменьшении ее длины, происходит обратный процесс.
Надежность работы заявляемой конструкции зависит от точности ее настройки и стабильности параметров (в частности, магнитного поля). Так, на Фиг. 4 схематично показано сравнение форм магнита, влияющих на магнитное поле. В зависимости от расположения постоянного магнита, относительно регулируемого цилиндрического ограничителя, наиболее близкими условными линиями их взаимодействия, будут линии b1, а1, с1 для прямоугольной поверхности магнита и b2, а2, с2, для круглой поверхности магнита. Условно предполагается, что регулируемый цилиндрический ограничитель располагается прямо напротив указанных линий на постоянном магните. Как видно, при возможных погрешностях установки магнита с круглой поверхностью, влево или вправо, относительно регулируемого цилиндрического ограничителя, могут меняться силы магнитного взаимодействия, поскольку меняется размер магнита (в сечении), тогда как для магнита с прямоугольной поверхностью, силы магнитного взаимодействия будут постоянны, даже при некоторых погрешностях в монтаже конструкции. Кроме того, магнитное поле прямоугольных магнитов рассредоточено по поверхности, тогда как у круглых магнитов оно сосредоточено только в центре. Таким образом, для обеспечения надежной работы заявляемой конструкции необходимо применение постоянного магнита в форме параллелепипеда. За счет этого параметры магнитной силы практически не будут зависеть от монтажа. При этом паз для его установки должен быть прямоугольным и располагаться напротив регулируемого цилиндрического ограничителя.
Для обеспечения стабильного и постоянного магнитного поля, оптимально применение магнита с широкими поверхностями в форме квадрата. Остальные четыре грани могут быть относительно узкими, для обеспечения технологичности его размещения в пазе. Большая площадь поверхности взаимодействия магнита с ферромагнитным материалом для обеспечения стабильного магнитного поля обуславливает необходимость размещения магнита таким образом, чтобы его широкая грань располагалась напротив регулируемого цилиндрического ограничителя, при этом противоположной широкой гранью постоянный магнит закрепляется в пазе, одновременно обеспечивая надежность удержания. Тем не менее, для повышения надежности функционирования устройства, постоянный магнит желательно располагать по оси биметаллической пластины, а две стороны широкой грани постоянного магнита предпочтительно располагать параллельно боковым сторонам биметаллической пластины, что исключит перекосы магнита и обеспечит наиболее стабильное его взаимодействие с регулируемым цилиндрическим ограничителем.
Паз может выполняться методом штамповки, что позволяет сохранять стабильность толщины изогнутой биметаллической пластины, что увеличивает надежность работы заявляемой полезной модели. Также для повышения надежности удержания постоянный магнит может быть вклеенным в паз. Могут иметь место технологически обусловленные скругленные углы.
Таким образом, применение в конструкции терморегулятора изогнутой биметаллической пластины с прямоугольным пазом, в котором установлен постоянный магнит в форме параллелепипеда, позволяет достигать заявляемого технического результата, а именно повышение надежности конструкции, в том числе ее функционирования.
Заявляемый терморегулятор может применяться для обеспечения автоматического регулирования температур, в том числе в офисных, производственных и жилых помещениях. Изготавливается он, в частности, на предприятиях, производящих электробытовые приборы.