ЗАЩИЩЕННЫЙ РЕЗИСТОР С ТОРЦЕВЫМ УПЛОТНЯЮЩИМ ЭЛЕМЕНТОМ
PROTECTED RESISTOR WITH END SEALING ELEMENT

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к защищенному резистору с торцевым уплотняющим элементом.
Уровень техники
Защищенные резисторы применяются в бытовых приборах, которые контактируют с водой, таких как стиральные машины, посудомоечные машины и подобные им приборы.
Эти защищенные резисторы могут включать предохранительные устройства, которые при выходе из строя прибора или любого из его компонентов исключают опасность его возгорания. В частности, могут встраиваться термические предохранители, обеспечивающие отключение подачи питания к резистору в случае превышения заданной температуры.
Эти резисторы сформированы путем сосной вставки провода высокого сопротивления, в трубчатый защитный кожух, заполненный порошком из электроизоляционного материала, например, оксида магния.
На каждом торце трубчатого защитного кожуха имеется выступающий штыревой контакт, изолированный соответствующим образом от трубчатого кожуха, при этом оба наконечника предназначены для подключения к источнику энергии.
На одном или на обоих концах может иметься термический предохранитель. В частности, термический предохранитель электрически и механически подключается при помощи первого проводящего провода к указанному электрическому штыревому контакту на участке внутри указанного трубчатого защитного кожуха и подключается электрически и механически подключается при помощи второго проводящего провода к металлическому элементу, к которому подключен указанный провод высокого сопротивления.
На каждом торце защитного кожуха имеются соответствующие уплотнения между электрическим штыревым контактом и защитным кожухом. Эти уплотнения выполняют следующие функции:
- удерживают порошок оксида магния внутри резистора и в то же время предотвращают попадание влаги в указанный резистор;
- скрепляют электрический штыревой контакт с защитным кожухом и, в частности, обеспечивают их соосность и электрическую изоляцию между ними.
Уплотнение обычно выполняется из смол, например, из эпоксидных или полиуретановых смол. Это приводит к необходимости проведения весьма сложного процесса полимеризации с применением специального оборудования, требующего высокой степени точности.
По этим причинам на известном уровне техники предлагается применение силиконового изоляционного материала с водоотталкивающими свойствами и шайб из пластика или керамики для механической фиксации электрического штыревого контакта на защитном кожухе. В этом решении шайба требуется только для выполнения функции уплотнения по отношению к изолирующему порошку, для удержания его внутри резистора, при этом отсутствует необходимость в том, чтобы она обеспечивала уплотнение от попадания влаги.
Наличие термического предохранителя требует обеспечения идеальной устойчивости электрического штыревого контакта относительно защитного кожуха. Фактически, в резисторах без термического предохранителя электрический штыревой контакт фиксируется оксидом магния. В резисторах, в которых, по меньшей мере, один электрический штыревой контакт электрически соединен с термическим предохранителем, невозможна фиксация электрического штыревого контакта оксидом магния из-за наличия термического предохранителя.
В патенте США 7496284 описывается способ термического деформирования шайбы для обеспечения уплотнения торца резистора. Согласно другому описанному варианту предлагается деформировать торец защитного кожуха по периметру шайбы. В соответствии с этим документом испытания продемонстрировали недостаточную устойчивость электрического штыревого контакта, что приводило к повреждениям термического предохранителя.
В патенте Германии 19535389 показана круговая канавка, выполненная в электрическом штыревом контакте для повышения сцепления между электрическим контактом и шайбой для повышения защиты от проникновения влаги в защищенный резистор. Данное решение, однако, не снимает проблему повышения сцепления между электрическим штыревым контактом и шайбой для увеличения механической прочности узла.
Раскрытие изобретения
Целью настоящего изобретения является разработка защищенного резистора с торцевой уплотняющей шайбой, которая позволяет решить вышеупомянутую проблему. Настоящее изобретение относится к защищенному резистору с торцевым уплотняющим элементом по п.1 формулы изобретения.
Согласно основному аспекту изобретения защищенный резистор содержит, по меньшей мере, один термический предохранитель, электрически и механически соединенный с металлическим электрическим штыревым контактом, вытянутым в продольном направлении. Форма поверхности электрического штыревого контакта или, по меньшей мере, его участка, контактирующего с указанной уплотняющей шайбой, является, по меньшей мере, локально ассиметричной относительно указанного направления продольной протяженности и, в частности, содержит, по меньшей мере, один выступ или канавку на поверхности, расположенную под углом или параллельно указанному направлению осевой протяженности, а предпочтительно параллельно.
Было обнаружено, что насечка всегда является более эффективной, чем рифление, поскольку насечка обеспечивает лучшее взаимопроникновение шайбы или втулки и насечки электрического штыревого контакта, за счет чего обеспечивается лучшее осевое сопротивление последнего. Это особенно важно, поскольку применяемые фторированные материалы имеют существенную жесткость.
Рифление в отличие от насечки содержит взаимно перпендикулярные канавки. Таким образом, насечка содержит только взаимно параллельные канавки.
Эти канавки/выступы, определяемые насечкой, решают задачу обеспечения устойчивости узла электрический штыревой контакт/шайба в окружном направлении гораздо лучше, чем рифление.
Другой целью настоящего изобретения является разработка способа сборки защищенного резистора с торцевой уплотняющей шайбой, которая позволяет решить вышеупомянутую проблему.
Настоящее изобретение также относится к способу сборки защищенного резистора с торцевым уплотняющим элементом по п.11 формулы изобретения.
Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения защитный кожух обжимается на одном торце, из которого выступает штыревой электрический контакт, для прижатия указанной шайбы к указанному участку с повышенной шероховатостью.
Согласно другому предпочтительному варианту осуществления изобретения, соответствующему термическому предохранителю, имеется электроизоляционная втулка, сопряженная с уплотняющей шайбой, а между ними вставлена уплотняющая манжета, предпочтительно, кольцевое уплотнение.
Предпочтительно согласно изобретению улучшается изоляция защищенного резистора от влаги и посторонних предметов.
Зависимые пункты формулы изобретения описывают предпочтительные варианты осуществления изобретения, составляющие неотъемлемую часть настоящего описания.
Краткое описание чертежей
Прочие характеристики и преимущества изобретения станут более понятны из подробного описания предпочтительных, но не исключительных, вариантов осуществления защищенного резистора с торцевой уплотняющей шайбой, продемонстрированных на не накладывающих ограничений примерах со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:
Фиг.1 - осевое сечение части компонента защищенного резистора по изобретению,
Фиг.2 - осевое сечение варианта компонента, показанного на Фиг.1, относящегося к типу без предохранительного устройства,
Фиг.3 - осевое сечение первого варианта компонента, показанного на Фиг.2,
Фиг.4 - осевое сечение другого компонента защищенного резистора,
Фиг.5 - осевое сечение второго варианта компонента, показанного на Фиг.2,
Фиг.5 - осевое сечение третьего варианта компонента, показанного на Фиг.2, включающего компонент, показанный на Фиг.4,
Фиг.7 - осевое сечение другого компонента защищенного резистора,
Фиг.8 и 9 - осевое сечение предпочтительного варианта осуществления защищенного резистора, показанного на Фиг.1,
Фиг.10 - осевое сечение другого предпочтительного варианта осуществления защищенного резистора, показанного на Фиг.1.
Одинаковыми цифрами и буквами на фигурах обозначены одинаковые элементы или компоненты.
Осуществление изобретения
Пример осуществления настоящего изобретения, показанный на Фиг.7, содержит защитных кожух 7, предпочтительно имеющий трубчатую форму, т.е. Вытянутый в осевом направлении, внутри которого размещен металлический электрический штыревой контакт 2, частично выступающий относительно торца 1' защитного кожуха 1, термический предохранитель 3, подключенный при помощи первого проводящего провода к указанному электрическому штыревому контакту 2 и при помощи второго проводящего провода к внутреннему металлическому элементу 4, который может подключаться к проводу с повышенным сопротивлением, не показанному на данной фигуре.
Как показано на фигурах, металлический электрический штыревой контакт 2 обладает общей цилиндрической симметрией и вытянут вдоль продольного направления X, по существу совпадающего с направлением, вдоль которого вытянут кожух, и содержит первую коническую часть 21 электрического и механического соединения с соответствующим внешним электрическим соединительным элементом (не показанным на фигуре).
Металлический электрический штыревой контакт 2 фиксируется относительно защитного кожуха при помощи уплотняющего элемента 5, обычно называемого шайбой.
Вторая цилиндрическая часть 22 имеет высокую шероховатость для обеспечения высокого коэффициента трения, соответствующего зоне контакта с уплотняющей шайбой 5. Она может размещаться между электрическим штыревым контактом 2 и торцом 1' кожуха 1 для фиксации металлического электрического штыревого контакта и уплотнения внутреннего объема защитного кожуха.
Предпочтительная уплотняющая шайба 5 имеет цилиндрическую форму, является полой внутри и в более общем случае обладает осевой симметрией, форма ее внешней поверхности соответствует форме защитного кожуха, а форма внутренней сквозной полости соответствует форме электрического штыревого контакта.
Предпочтительно указанная вторая часть 22 в контакте с шайбой содержит, по меньшей мере, один продольный выступ поверхности и/или одно продольную канавку, например, по меньшей мере, частично непрерывное рифление для обеспечения статического сцепления между электрическим штыревым контактом и уплотняющей шайбой, позволяющего сохранить устойчивость при воздействии крутильных напряжений. Другими словам, даже при воздействии на электрический штыревой контакт крутящего момента он не будет поворачиваться относительно шайбы 5.
На Фиг.5 вторая часть 22 содержит первый участок 22' с рифлением под первым углом и второй участок 22' с рифлением под другим углом, отличным от первого. Согласно данному варианту, несмотря на то что электрический штыревой контакт по-прежнему имеет общую симметричную форму и, в частности, цилиндрическую форму относительно направления Х его продольной протяженности, в нем имеется локальная несимметричность за счет наличия насечек рифления.
Согласно вариантам, показанным на Фиг.2, 6, 7 и 8 вторая часть содержит насечки, проходящие в продольном направлении, т.е. Совпадающие с направлением продольной протяженности электрического штыревого контакта 2.
Возможно создание сочетаний проиллюстрированных вариантов.
Когда электрический штыревой контакт содержит как рифленую/снабженную насечками зону и т.д. и, по меньшей мере, одну круговую канавку 23, последняя может располагаться как внутри, так и снаружи от указанной рифленой зоны, как показано, например, на Фиг.2 и 3.
В примере, показанном на Фиг.6, электрический штыревой контакт 2 содержит две круговые канавки 23 и 23', которые разграничивают три отдельных участка 22', 22'' и 22''' с продольным рифлением или с продольными насечками.
Предпочтительно указанные рифления или насечки 22', 22'' 22''' позволяют защищенному резистору выдерживать крутящий момент порядка 100H см или более, прикладываемый к электрическому штыревому контакту.
При этом указанные круговые канавки 22', 22'' и т.д. не имеют элементов параллельных направлению осевой протяженности электрического штыревого контакта, а повышают сцепление электрического штыревого контакта с шайбой 5 для сопротивления осевым нагрузкам, например, при соединении или разъединении конического торца 21 и соответствующего электрического разъема.
Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения после подготовки электрического штыревого контакта 2 в соответствии с вышеописанными примерами, уплотняющей шайбы 5, выполненной из полимерного или фторированного материала и трубчатого металлического защитного кожуха 1 способ сборки защищенного резистора предполагает следующие этапы:
- установку указанной уплотняющей шайбы 5 и указанного электрического штыревого разъема, при которой он входит в зацепление с внутренней полостью уплотняющей шайбы 5, и указанная вторая деталь 22, по меньшей мере, частично входит в контакт с уплотняющей шайбой 5;
- прессование/калибрование/вальцевание указанного торца 1' указанного защитного кожуха 1 и формирование кругового участка обжатия данного торца для сжимания в радиальном направлении указанной уплотняющей шайбы 5, где под радиальным понимается любое направление, перпендикулярное оси симметрии уплотняющей шайбы.
Указанная установка выполняется таким образом, что указанная уплотняющая шайба также закрывает, по меньшей мере, одну канавку 23, при ее наличии.
Способ может содержать предварительный этап совмещения электрического штыревого контакта 2 с соответствующим проводом повышенного сопротивления в защитном кожухе 1 и дополнительный этап заполнения защитного кожуха порошком из изолирующего материала, такого как оксид магния, который может быть смешан с силиконовыми смолами или обработан ими.
Из описания способа понятно, что операция прессования/калибрования/вальцевания вызывает упругопластические деформации уплотняющей шайбы 5, что способствует ее проникновению в пустоты за счет местной несимметричности второй части 22 электрического штыревого контакта 2, включающей указанные рифления/насечки и/или указанную круговую канавку 22, 23', при ее наличии.
На Фиг.9 показано, что после вальцевания шайба проникает внутрь круговой канавки 23 электрического штыревого контакта 2.
Следовательно, предпочтительным является изготовление указанной уплотняющей шайбы 5 из пластичного материала или политетрафторэтилена или перфторированного сополимера для того, чтобы обеспечить ее деформацию, позволяющую создать сцепление при указанной шероховатости.
Таким образом, электрический штыревой разъем 2, уплотняющая шайба 5 и торец 1' защитного кожуха 1 совместно образуют единое целое, в том числе и за счет синергетического эффекта формы указанного штыревого контакта 2 и постоянных деформаций, создаваемых в торце 1' защитного кожуха, которые, в свою очередь, приводят к деформации уплотняющей шайбы 5.
Указанная сборка позволяет защищенному резистору выдерживать сжимающую и/или растягивающую нагрузку на каждый электрический штыревой контакт, равную 100 H и более, без перемещения электрического штыревого контакта в осевом направлении относительно защитного кожуха.
Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения указанный защитный кожух 1 может содержать, как показано на осевом сечении, приведенном на Фиг.7, упорный зубец 11, определяющий участок уплотняющей шайбы 5, который должен располагаться внутри защитного кожуха, для упрощения операции позиционирования шайбы 5.
Кроме того, предпочтительно, чтобы оксид магния, применяемый для заполнения защитного кожуха и создания электрической изоляции провода с повышенным сопротивлением, проходящего через него внутри, был смешан с силиконовым материалом, обладающим водоотталкивающими свойствами.
Характеристики показанного электрического штыревого контакта 2 без исключений относятся к наконечникам, предназначенным для подключения к термическому предохранителю, см. конец 24 на Фиг.6, и к наконечникам, предназначенным для подключения непосредственно к проводу повышенного напряжения, см. конец 24 на Фиг.2.
В настоящем изобретении предлагается возможность полезного применения уплотняющих элементов 5, выполненных из фторированного материала.
Другой предпочтительный вариант осуществления изобретения представлен на Фиг.8 и 9.
Согласно этому предпочтительному варианту осуществления изобретения, помимо уплотняющей шайбы 5 применяется так называемая втулка 7, обычно выполняемая из полимерного материала. Данная втулка обычно предназначена для поддержания соосности термического предохранителя и защитного кожуха. Это не исключает возможности применения ее для других целей.
Согласно данному предпочтительному варианту осуществления изобретения уплотняющая шайба и втулка имеют такие размеры, благодаря которым они сопрягаются внутри защитного кожуха.
Согласно частному аспекту изобретения между уплотняющей шайбой 5 и втулкой 7 установлено кольцевое уплотнение 8, предпочтительно кольцевое уплотнение.
Данное уплотнение, взаимодействующее с уплотняющей шайбой 5, втулкой 7 и защитным кожухом 1, гарантирует идеальную изоляцию внутреннего объема защитного кожуха, предотвращая попадание влаги, которая может оказать неблагоприятное воздействие на характеристики электрической изоляции указанного защищенного резистора.
В частности, на Фиг.8 показан резистор во время осуществления предпочтительного способа изготовления, при котором втулка 7 вставляется в защитный кожух. Кроме того, на Фиг.9 показан резистор после:
- вставки кольцевого уплотнения,
- вставки уплотняющей шайбы 5,
- вальцевания/прессования/калибрования защитного кожуха.
Вальцевание предполагает сжатие защитного кожуха в радиальном направлении, за счет чего происходит его сужение и фиксация втулки 7, которая на Фиг.9 показана в деформированном состоянии, и уплотняющей шайбы 5: при этом последняя зажимает между ними кольцевое уплотнение, контактирующее по внешнему периметру с защитным кожухом.
Как показано на Фиг.9, предпочтительным является, чтобы кольцевое уплотнение имело размеры, при которых его внешняя поверхность контактирует с защитным кожухом, а внутренняя поверхность контактирует с электрическим штыревым контактом 2.
Этот эффект может быть предпочтительно усилен за счет зажатия кольцевого уплотнения между втулкой и шайбой.
Что такое внутренний и внешний периметр, является очевидным, поскольку известна форма кольцевого уплотнения и понятно, как оно расположено внутри защищенного резистора, обладающего цилиндрической симметрией.
При этом эффективность уплотнения не теряется даже в случае применения резисторов, не обладающих цилиндрической симметрией, например, из-за прессования резистора, в результате которого его сечение принимает по существу овальную форму.
Вальцевание предполагает обработку защитного кожуха при помощи вальцов, которые постепенно уменьшают радиальные размеры поперечного сечения защитного кожуха равномерно в радиальном и продольном направлении. Калибрование представляет собой процесс местного уменьшения радиальных размеров защитного кожуха. Прессование представляет собой процесс, при котором на участке защитного кожуха проводится равномерное или неравномерное уменьшение радиальных размеров, при этом уменьшение проводится на достаточно протяженном участке защитного кожуха, но не по всей длине кожуха.
Согласно еще одному варианту осуществления изобретения участок 22', 22'' и т.д. электрического штыревого контакта 2 с рифлениями/насечками контактирует с втулкой 7 таким образом, что последняя вынуждена осуществлять механическое соединение электрического штыревого контакта 2 с защитным кожухом 1, с учетом всего выше сказанного в отношении уплотняющей шайбы 5, например, в связи с калиброванием или вальцеванием защитного кожуха. Поскольку втулка является внутренней, к ней не предъявляется особых требований по герметичности и защите от попадания влаги и инородных предметов, и она может предпочтительно изготавливаться из дешевого материала. В этом случае уплотняющая шайба 5 выполняет единственную задачу уплотнения защитного кожуха и больше не удерживает электрический штыревой контакт, в результате чего для ее изготовления вместо дорогого тефлона может применяться экономичный силиконовый материал.
Возможно сочетание элементов и характеристик, проиллюстрированных на различных предпочтительных вариантах осуществления изобретения, в рамках объема защиты настоящей заявки.