Устройство контроля температуры и безопасного отключения для электротеплового и газового оборудования

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в приборостроении в датчиках-реле для поддержания и контроля температуры окружающей среды, а также безопасного отключения электронагревателя, например, в жарочных шкафах, водонагревателях, кондиционерах и т.д. Технический результат - повышение стабильности параметров срабатывания по температуре и увеличение срока службы, а также расширение функциональных возможностей устройства контроля температуры путем обеспечения аварийного срабатывания в случае разгерметизации термосистемы. Устройство имеет два микропереключателя, переключающий рычаг, рычаг безопасного отключения, которые имеют возможность настройки положения относительно друг друга на температуру ниже начала трогания упругого элемента, когда коммутационная группа контактов микропереключателя безопасного отключения размыкается, винт настройки безопасного отключения. 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в приборостроении в датчиках-реле для поддержания и контроля температуры окружающей среды, а так же безопасного отключения электронагревателя, например, в жарочных шкафах, водонагревателях, кондиционерах и т.д.

Известен терморегулятор по а.с. СССР 1057930 (опубл. 30.11.83, БИ 44), содержащий термобаллон, соединенный капилляром с упругим элементом, связанным через первый шарнирно закрепленный в корпусе рычаг с установленным в нем настроечным винтом, с переключателем контактов, и механизм настройки, выполненный в виде профильного кулачка с осью и двумя параллельными площадками и закрепленный в пазу корпуса с возможностью продольного перемещения и связанный через второй шарнирно закрепленный и расположенный параллельно первому рычаг с упругим элементом. Терморегулятор имеет следующие недостатки: нестабильность срабатывания и уход параметров настройки из-за крепления рычагов на шарнирах, которые имеют обязательно конструктивные зазоры и быстро изнашиваются; невозможность установки упоров упругого элемента - мембраны без перекосов; быстрый износ профильного кулачка и верхнего рычага в местах их скольжения; повышенная деформация рычагов в процессе эксплуатации и перегрузок в результате естественной инерционности окружающей среды при ее нагреве и вследствие этого малый срок службы. По вышеназванным причинам терморегулятор не нашел применения.

Наиболее близким по конструкции к предлагаемому устройству является устройство контроля температуры по патенту РФ 2130197 (опубл. 10.05.99, БИ 13), содержащее корпус, в котором расположены термосистема, состоящая из термобаллона, капилляра и упругого элемента, винт настройки, имеющий возможность осевого перемещения в корпусе, микропереключатель и переключающий рычаг, с одной стороны шарнирно закрепленный в корпусе, а с другой стороны поджатый компенсационной пружиной, которая одним концом жестко связана с корпусом. Устройство дополнительно содержит еще один винт настройки, также имеющий возможность осевого перемещения в корпусе, а упругий элемент установлен между винтами настройки.

Устройство контроля температуры по патенту РФ 2130197 имеет следующие недостатки: нестабильность срабатывания и отклонение параметров настройки, причем чем дольше время эксплуатации, тем больше это отклонение от настройки изготовителя, что сокращает срок службы в целом; недостаточные коммутационные возможности, определяемые усилием контактного нажатия упругой пружины, ограниченного ее жесткостью, определяемой конструкцией и толщиной. Устройство контроля температуры по патенту РФ 2130197 широко используется в системах регулирования температуры окружающей среды, однако не может предотвратить аварийную ситуацию, когда происходит выход из строя термосистемы по причине ее разгерметизации.

Цель изобретения - повышение стабильности параметров срабатывания по температуре и увеличение срока службы, а также расширение функциональных возможностей устройства контроля температуры путем обеспечения аварийного срабатывания в случае разгерметизации термосистемы.

Поставленная цель достигается тем, что устройство имеет два микропереключателя и переключающий рычаг жестко связан с одним из концов рычага безопасного отключения, которые имеют возможность настройки положения относительно друг друга на температуру ниже начала трогания упругого элемента, когда коммутационная группа контактов микропереключателя безопасного отключения размыкается, винтом настройки безопасного отключения путем его осевого перемещения в гайке, жестко связанной с рычагом безопасного отключения, взаимодействующим другим концом с рычагом микропереключателя безопасного отключения, причем рычаги микропереключателей защемлены между корпусом и их контактными пружинами, упругие язычки которых также упираются в корпус и создают усилия пружинения в сторону соединенных последовательно в цепи электронагревателя коммутационных групп контактов микропереключателей.

На чертеже изображена принципиальная схема предлагаемого устройства в исходном состоянии.

Устройство контроля температуры содержит корпус 1, в котором расположена термосистема, состоящая из термобаллона 2, капилляра 3 и упругого элемента 4, установленного между винтом настройки 5 автоматического поддержания заданной температуры, имеющим возможность осевого перемещения в жестко связанной с корпусом 1 гайке 6, и переключающим рычагом 7, жестко связанным с рычагом 8 безопасного отключения, которые имеют возможность настройки положения относительно друг друга винтом настройки 9 безопасного отключения путем его осевого перемещения в гайке 10, жестко связанной с рычагом 8; переключающий рычаг 7 одним концом шарнирно связан с корпусом 1, а другим концом воздействует на рычаг 11 микропереключателя автоматического поддержания заданной температуры и через рычаг 8 безопасного отключения на рычаг 12 микропереключателя безопасного отключения, защемленными между корпусом 1 и контактными пружинами 13 и 14 микропереключателей, упругие язычки которых упираются в корпус 1 в точках C₁ и С₂ и создают усилия пружинения F₁ и F₂ от рычагов 11 и 12 микропереключателей и переключающего рычага 7 в сторону соединенных последовательно коммутационных групп контактов 15 и 16 в цепи электронагревателя. H₁ и H₂ - максимально возможные перемещения соответственно рычагов 11 и 12 микропереключателей, определяемые конструкцией устройства. h₁ и h₂ - критические положения контактных пружин 13 и 14 до точек ₁ и С₂ упоров в корпус 1 их упругих язычков, при прохождении которых происходит срабатывание коммутационных групп контактов 15 и 16.

Первоначально устройство настраивают на температурные точки срабатывания следующим образом.

Термобаллон 2 устанавливают в среду, температуру которой надо контролировать. Вращением винта настройки 5 автоматического поддержания заданной температуры настраивают устройство на необходимую температуру срабатывания микропереключателя автоматического поддержания заданной температуры T₁, когда при уменьшении h₁ коммутационная группа контактов 15 будет отключать электронагреватель. Затем термобаллон 2 устанавливают в среду, температура которой соответствует температуре безопасного отключения устройства Т₂ и по своему значению ниже температуры заполнения термосистемы, то есть ее температурной точки начала трогания. Вращением винта настройки 9 безопасного отключения настраивают устройство на температуру срабатывания Т₂, когда при уменьшении h₂ коммутационная группа контактов 16 будет отключать электронагреватель.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

При повышении температуры окружающей среды до T₁ термочувствительная жидкость расширяется, упругий элемент 4 через переключающий рычаг 7 перемещает вниз рычаг 11 микропереключателя автоматического поддержания заданной температуры и связанную с ней контактную пружину 13 и размыкает коммутационную группу контактов 15. Контакты группы 16 продолжают оставаться замкнутыми. В силу инерции электронагреватель продолжает повышать температуру окружающей среды, однако при этом не наблюдается перегрузка и деформация переключающего рычага 7 и связанной с ним пружины 8 безопасного отключения, а также рычагов 11 и 12 микропереключателей, так как они имеют возможность свободного дальнейшего перемещения до величин H₁ и Н₂. Конструктивно должно быть обеспечено перемещение рычагов 11 и 12 - H₁ больше h₁, a H₂ больше h₁+h₂. При этом максимальные значения H₁ и Н₂ ограничены минимальными габаритами корпуса 1. Упругие язычки контактных пружин 13 и 14 микропереключателей, создавая усилия пружинения F₁ и F₂, удерживают микропереключатели, рычаги 7 и 8 в постоянном контакте и динамическом состоянии. При понижении температуры окружающей среды термочувствительная жидкость в термосистеме сжимается, свободный конец переключающего рычага 7 перемещается вверх, рычаг 11 микропереключателя возвращается в исходное состояние, контактная пружина 13 микропереключателя совершает ход до h₁ вверх, замыкая контакты коммутационной группы 15. Контакты коммутационной группы 16 остаются замкнутыми, так как температура термобаллона не опускается ниже Т₂, при которой они размыкаются.

В случае нежелательной разгерметизации термосистемы, когда может возникнуть аварийная ситуация по причине значительного превышения температуры контролируемой окружающей среды, упругий элемент 4 не будет перемещать переключающий рычаг 7 вниз, когда контакты коммутационной группы 15 размыкаются, а совершит перемещение вверх, рычаг 12 микропереключателя безопасного отключения и контактная пружина 14 совершат тоже вверх ход h₂ в сторону уменьшения и разомкнут контакты коммутационной группы 16.

Таким образом, устройство контроля температуры выполняет следующие функции: непрерывно измеряет и поддерживает заданную температуру окружающей среды, автоматически выключает электронагреватель в аварийной ситуации разгерметизации термосистемы устройства.

На данный момент на Орловском ЗАО "ОРЛЭКС" идет разработка технической документации для серийного производства устройства контроля температуры и безопасного отключения для электротеплового и газового оборудования.

Формула изобретения

Устройство контроля температуры и безопасного отключения для электротеплового и газового оборудования, содержащее корпус, в котором расположена термосистема, состоящая из термобаллона, капилляра, упругого элемента, установленного между переключающим рычагом, одним концом шарнирно закрепленным в корпусе, а другим взаимодействующим с рычагом микропереключателя автоматического поддержания температуры, и винтом настройки автоматического поддержания заданной температуры, имеющим возможность осевого перемещения в жестко связанной с корпусом гайке, отличающееся тем, что переключающий рычаг жестко связан с одним из концов рычага безопасного отключения, при этом упомянутые рычаги имеют возможность настройки положения друг относительно друга винтом настройки безопасного отключения путем его осевого перемещения в гайке, жестко связанной с рычагом безопасного отключения, взаимодействующим другим концом с рычагом микропереключателя безопасного отключения, причем рычаги микропереключателей защемлены между корпусом и их контактными пружинами, упругие язычки, которых также упираются в корпус и создают усилия пружинения в сторону соединенных последовательно в цепи электронагревателя коммутационных групп контактов микропереключателей.

РИСУНКИ

Рисунок 1