專利名稱：熱敏控制器的改進(jìn)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及熱敏控制器的改進(jìn)，具體地說，涉及用于控制電熱元件運(yùn)行的雙金屬片控制器的改進(jìn)，在這種電熱元件中，安裝著一個(gè)對(duì)其溫度有感應(yīng)的雙金屬片致動(dòng)器與加熱元件熱接觸。這種雙金屬片控制器是眾所周知的，特別是應(yīng)用于水加熱裝置中，如電熱器皿和熱水壺。
簡(jiǎn)單的碟形圓形雙金屬片在相對(duì)的碟形結(jié)構(gòu)之間速動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)受到雙金屬片幾何形狀簡(jiǎn)單的限制。為了增強(qiáng)得到的運(yùn)動(dòng)，通常在我們加工的控制器中使用帶切口的雙金屬片，從其邊沿形成一個(gè)或幾個(gè)舌形部件。早期的這種雙金屬片，如在GB2117568中所描述的，為矩形，帶一個(gè)U形切口。隨后，如在GB2097920中所描述的，使用一個(gè)帶一個(gè)接近C形的切口的環(huán)形閘刀。最近，如在GB2194099中描述了我們最初的X1或Gemini控制器，已經(jīng)使用了具有X形切口的矩形雙金屬片。在一些使用這種增加了移動(dòng)的雙金屬片的控制器中，雙金屬片通過其邊沿安裝，伸出的舌片的自由端的運(yùn)動(dòng)用于開關(guān)操作，而其他的雙金屬片，通過其舌片安裝，并利用其邊沿的運(yùn)動(dòng)。OctterControls X系列控制器屬于前一種情況，而Strix Limited生產(chǎn)的控制器屬于后一種情況，如，在WO 98/30066中描述的控制器。下面將通過詳細(xì)參考前一種情況，并參照我們的X系列控制器對(duì)本發(fā)明進(jìn)行描述，當(dāng)然可以理解，本發(fā)明并不限于這種裝置，也適合于StrixLimited優(yōu)選的另一種安裝裝置。
在GB2194099中描述的X1控制器中，參見其圖3A，3B和3C，一個(gè)具有中央X形切口的大致矩形的雙金屬片安裝在被彈簧偏壓的彈性材料支架上，，以便當(dāng)控制器上安裝加熱元件時(shí)被推向加熱元件。支架用選定的可以在預(yù)定溫度下軟化或熔化的材料制成，因此在雙金屬片完全失效時(shí)能夠在加熱元件過熱的情況下操縱相聯(lián)的開關(guān)，結(jié)果加熱元件溫度繼續(xù)升高，支架將被指向加熱元件的偏移彈簧壓坍。將支架壓坍設(shè)置成影響第二個(gè)控制功能。X1控制器及其后代產(chǎn)品X2和X3控制器是眾所周知的。X2控制器基本如在GB2283156中描述的，而X3控制器如在GB2248724中描述的。
在X1雙金屬片支架的設(shè)計(jì)中，雙金屬片被簡(jiǎn)單地放置，其凸面面向加熱元件，當(dāng)雙金屬片速動(dòng)碰到相對(duì)的曲面時(shí)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)，中心部分向控制器移動(dòng)，而邊沿迅速向加熱元件表面移動(dòng)，以提供一個(gè)支撐，抵靠于其上產(chǎn)生輸出力。由于X1對(duì)加熱元件頭的變形進(jìn)行補(bǔ)償?shù)倪@種方法，可以獲得足夠的熱傳導(dǎo)和移動(dòng)以滿足控制功能，盡管通常認(rèn)為如果雙金屬片能夠更緊密地壓在加熱器上可以提高熱傳導(dǎo)。在X3的設(shè)計(jì)中，選擇在雙金屬片的角部安置小卡子使其保持在支架上，由于使用扁平加熱元件，最好不再提供在推桿尖端設(shè)置的X1控制器上的速動(dòng)片，以免與加熱元件表面干擾?？ㄗ訒?huì)使雙金屬片與加熱元件分開，使X3在開始時(shí)響應(yīng)比X1慢。為了克服這一點(diǎn)，在卡子后面設(shè)置了臺(tái)階，以便使雙金屬片能夠夾在臺(tái)階和卡子之間。這樣能夠防止雙金屬片從加熱元件上移開，因此將熱傳導(dǎo)改回到X1的水平。然而，通常認(rèn)為，希望避免將雙金屬片壓在加熱元件上，以便不至于使其受壓改變?cè)O(shè)定的溫度。使用卡子有一個(gè)意外的好處，它們?cè)陔p金屬片反向彎曲后支撐角部，使中心部分能夠更有效地移動(dòng)。
X系列的控制器最初設(shè)計(jì)成，使用傳統(tǒng)的加外殼的加熱元件，其用于浸入式或地下加熱模式。隨著厚膜加熱元件以及英國(guó)專利申請(qǐng)9909171.2描述的X4控制器的出現(xiàn)，要避免在產(chǎn)品的壽命期內(nèi)產(chǎn)生操作失效的雙金屬片的設(shè)定溫度需，尤其是在加熱元件結(jié)垢以后，已經(jīng)達(dá)到了加工困難的水平。此外，雙金屬片的響應(yīng)速度取決于其設(shè)定的溫度，設(shè)定越高響應(yīng)越慢。因此，我們?cè)谑闺p金屬片設(shè)定溫度足夠低用于雙金屬片的經(jīng)濟(jì)加工和設(shè)定足夠高以避免操作故障之間產(chǎn)生了矛盾，并且，已經(jīng)導(dǎo)致了緊的加工公差。此外，X4沒有浮動(dòng)支架吸收元件的扭曲的優(yōu)點(diǎn)，因此不得不優(yōu)化雙金屬片的移動(dòng)，以保證打開觸點(diǎn)。與鎖緊樣式相反，這樣特別符合循環(huán)樣式。在X4中，雙金屬片的角部通過一個(gè)非常薄(0.2mm)的金屬卡子保持，如X3的情況，卡子對(duì)雙金屬片的有效移動(dòng)沒有增加多少。
本發(fā)明的目的和綜述本發(fā)明的主要目的是克服或者至少顯著減少上面提到的問題。本發(fā)旨在通過改進(jìn)雙金屬片致動(dòng)器之間的熱傳導(dǎo)以及優(yōu)化該致動(dòng)器的移動(dòng)得以實(shí)現(xiàn)上述目的。
為了克服X4控制器的這些問題，我們?cè)赬4安裝卡子的角部提供了增高的臺(tái)階，以支撐雙金屬片的角部且提高雙金屬片的有效移動(dòng)。此外，我們還在卡子上提供，在控制器使用時(shí)將雙金屬片壓向加熱元件的結(jié)構(gòu)。這些結(jié)構(gòu)施加的力的作用點(diǎn)在角部臺(tái)階的內(nèi)側(cè)，因此力偶作用在雙金屬片上。這樣趨向于增加雙金屬片的彎曲，相應(yīng)地提高其操作溫度。然而，在使用時(shí)增加的彎曲與加熱元件表面相對(duì)抗，因此，作用在雙金屬片上的力導(dǎo)致雙金屬片在加熱元件表面變平。作用在雙金屬片上力以及雙金屬片的變形有兩個(gè)結(jié)果第一，使雙金屬片的有效設(shè)定溫度提高，因此可以使用更切實(shí)可行的較低的加工裝置，并且能夠避免操作失效，其次，雙金屬片在加熱元件表面變平導(dǎo)致，改進(jìn)許多的給出較快響應(yīng)的熱傳導(dǎo)。事實(shí)上，較快的響應(yīng)能夠大大地補(bǔ)償設(shè)定溫度增加，還在于能實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)行失效的較高抵抗，同時(shí)控制器運(yùn)行更快。
因此，一般地說，本發(fā)明提出一種雙金屬片控制器，其中安裝有控制器的雙金屬片致動(dòng)器，以便于在控制器使用時(shí)，通過其支架承受增加其曲率的力，此外，該支撐是這樣的，即在使用帶有加熱元件的控制器時(shí)，能夠用一個(gè)足以減小其曲率的力，頂著加熱元件將致動(dòng)器偏壓。
為了使本發(fā)明被更好地理解，下面參考附圖對(duì)一個(gè)實(shí)施例進(jìn)行描述。
這兩個(gè)雙金屬片可以設(shè)置為在同樣的溫度時(shí)起作用，或者，最好在兩個(gè)雙金屬片的設(shè)定之間溫差，以便于一個(gè)作為干燒保護(hù)器正常起作用并且可自動(dòng)重設(shè)，而另一個(gè)提供副保護(hù)裝置，只有當(dāng)干燒保護(hù)器失效在較高的溫度才起作用，并且可以將其設(shè)置以固定于操作條件。正如在我們的英國(guó)專利申請(qǐng)9909171.2中描述的一樣，控制器2和3任一個(gè)或兩個(gè)都要與一個(gè)緊固裝置連接，以便能夠通過從底座上去掉連接的無線裝置重新設(shè)定，然后將其替換；當(dāng)雙金屬片加熱元件過熱保護(hù)控制器響應(yīng)測(cè)定的過熱溫度而操作，并且使其可以通過斷開和重新連接該裝置的插頭和插口連接器重新設(shè)定時(shí)，這種概念是在GB2176055中首次披露的。
控制器2和3各有一個(gè)大體矩形的雙金屬片4，其形成如圖所示有一個(gè)X形的開口5，每一個(gè)雙金屬片都分別被支撐在一個(gè)彈簧金屬支架6上，支架在一個(gè)(較低)平面上固定在X4控制器的彈性模腔上，在另一個(gè)(較高)平面上的相對(duì)端有一定形狀，其用于固定并且支撐雙金屬片的相對(duì)端。這種支撐雙金屬片的方法使它們不僅能夠容許由于不可避免的加工誤差引起的在一個(gè)加熱元件和另一個(gè)加熱元件之間的尺寸變化，還能夠使它們?nèi)菰S在操作過程中由于熱脹/冷縮效應(yīng)引起的加熱元件的變形。每一個(gè)雙金屬片有一個(gè)連接的推桿(沒有示出)，當(dāng)雙金屬片在冷卻狀態(tài)下(當(dāng)其曲面向相連的加熱元件表面凸起時(shí))向其相反的彎曲的熱狀態(tài)速動(dòng)時(shí)，使得控制器內(nèi)的各個(gè)開關(guān)接觸點(diǎn)的設(shè)定打開，因此通過控制器切斷電流供應(yīng)通路。在一特別優(yōu)選的裝置中，至少有一個(gè)雙金屬片安裝彈簧在其低端和與推桿成界面的過中心的裝置整體地形成，以便于當(dāng)雙金屬片操作時(shí)將推桿鎖緊在其操作的位置。按照上面的描述，就可以提供一種能夠通過提高并取代底座上的無線裝置來重設(shè)這種鎖緊裝置的裝置。
最后，關(guān)于我們的英國(guó)專利申請(qǐng)9909171.2中的X4控制器，從

圖1可以看出，提供裝置7用于與蒸汽感應(yīng)控制的控制器直接連接，如在我們的英國(guó)專利申請(qǐng)9811400.2中描述的Z5蒸汽感應(yīng)器。
現(xiàn)在參考圖2A，2B和2C，此處示出的是用于圖1所示的裝置中雙金屬片安裝支架6的替換件，根據(jù)本發(fā)明的思想將其構(gòu)形。圖2A示出了支架10會(huì)出現(xiàn)在控制器上時(shí)的透視圖，圖2B為反轉(zhuǎn)的透視圖，圖2C為雙金屬片4支撐在支架上時(shí)支架10的側(cè)視圖。
圖2A示出了彈簧金屬支架10，包括一個(gè)一般為矩形的底座位置12，其具有長(zhǎng)的側(cè)邊13，其在位置14上開孔用于安裝在X4控制器的彈性材料主體上，其還具有短側(cè)邊15，終止于直立部分16，直立部分的上部為一般地向內(nèi)伸展的結(jié)構(gòu)17，18和19。部分17，18位于彈簧支架的角部，在其自由端，其終止于一般為扁平的部分20，從該部分外沿為伸展的向下懸垂的指部21。如在前面提到的我們的英國(guó)專利申請(qǐng)9909171.2中所描述的支架，當(dāng)雙金屬片安裝在支架上時(shí)，部分20覆蓋雙金屬片的角部，指部21用于固定雙金屬片的縱向邊沿，部分19在雙金屬片的下面并且將其保持入位。這可以在圖2C看到，此處雙金屬片用參考標(biāo)號(hào)30表示。
在圖2A，2B和2C中還示出了位于凸臺(tái)或尖臺(tái)22的支架彈簧10的部分20上面的構(gòu)件，尖臺(tái)從部分20上伸出與下面的雙金屬片接觸。這些尖臺(tái)22在符合本發(fā)明的思想上起雙重作用，即它們可以增加從雙金屬片得到的移動(dòng)，以及如后面所述，當(dāng)使用控制器時(shí)輔助使雙金屬片平坦，它被足夠的力壓在加熱元件上，使得雙金屬片比其正常的靜止情況下的曲面平整。在該連接中，應(yīng)注意到，支架10的彈簧部分19與雙金屬片的接觸點(diǎn)在該位置的里面(相對(duì)于雙金屬片的縱向軸線)，尖臺(tái)22與雙金屬片接觸。
參考圖3，該圖示出了當(dāng)雙金屬片30被一個(gè)足以使雙金屬片曲面平整的力壓向加熱元件表面50時(shí)的情況。圖中示出了尖臺(tái)22和其位置100，在該位置彈簧支架部分19對(duì)雙金屬片施加力，可以看到，這些位置在尖臺(tái)22與雙金屬片的接觸點(diǎn)的里面，以便將圖示的力偶200施加到雙金屬片上。
就通過尖臺(tái)22的結(jié)構(gòu)得到的附加雙金屬片移動(dòng)來說，從圖3可以看出，在雙金屬片冷卻條件下(圖中所示條件)，雙金屬片30的末端與尖臺(tái)點(diǎn)接觸。當(dāng)雙金屬片速動(dòng)到其加熱條件時(shí)，在圖3中用標(biāo)號(hào)30′表示，可以看到，雙金屬片末端被尖臺(tái)22抬到加熱元件的上面，這樣使得雙金屬片的移動(dòng)比沒有提供尖臺(tái)22時(shí)的移動(dòng)相應(yīng)增加。
使雙金屬片曲面在加熱元件表面變平是，通過將控制器安裝在加熱元件上實(shí)現(xiàn)，因此雙金屬片安裝支架10承受相當(dāng)大的力，在800克左右，該力抵抗雙金屬片使支架的部分17和18向下彎曲，同時(shí)從部分19上產(chǎn)生反作用力100并使雙金屬片平整。正如前面所述，施加在雙金屬片上的力的作用，以及抵抗加熱元件的平整，使得加熱元件有效設(shè)定溫度提高，因此，可以使用更實(shí)用的、較低加工要求的裝置，同時(shí)依然能夠避免操作失效，并且增加雙金屬片與加熱元件的熱接觸，產(chǎn)生更快速的響應(yīng)，這樣足以彌補(bǔ)設(shè)定溫度的提高，結(jié)果事實(shí)上得到了較高的抗操作失效作用。
為了避免懷疑，失效操作為在相關(guān)的裝置正常沸騰操作時(shí)，控制器的設(shè)定操作溫度太接近控制器承受的溫度，以致于控制器只能在正常沸騰條件下操作，而不是僅響應(yīng)加熱元件過熱條件下才操作。加熱元件過熱保護(hù)控制器的失效跳閘問題是，由于加熱元件上鈣質(zhì)垢的產(chǎn)生而惡化，因?yàn)槭夜笗?huì)使加熱元件與待加熱的水熱絕緣，因此加熱元件不得不在較高的溫度下操作，以使水沸騰，這樣減少了加熱元件的正常沸騰溫度與元件保護(hù)控制的設(shè)定溫度之間的差異。
本發(fā)明通過參考實(shí)施例進(jìn)行了描述，應(yīng)當(dāng)明白，可以對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)和更改而不超出本發(fā)明的范圍。例如，盡管圖2A，2B和2C的彈簧金屬雙金屬片支架并不具有整體過中心的機(jī)構(gòu)，如在我們的英國(guó)專利申請(qǐng)9909171.2中所描述的實(shí)施例，但它也可有這樣的結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一種熱敏雙金屬片致動(dòng)器，其中安裝有一個(gè)碟形、速動(dòng)雙金屬片，以便在使用時(shí)能夠承受應(yīng)力，如以增加其操作溫度，該安裝能夠使該雙金屬片被足夠的力偏壓在一個(gè)平的表面上，至少使此雙金屬片部分被壓平。
2.按照權(quán)利要求1中的致動(dòng)器，其中該雙金屬片被安裝在一個(gè)彈簧金屬支架上，其適應(yīng)以一定的力抵靠加熱面被推動(dòng)，以便以這樣的方式使該支架變形，即通過使此雙金屬片受到應(yīng)力。
3.按照權(quán)利要求2中的致動(dòng)器，其中當(dāng)上述支架用所說的力抵著所說的表面推動(dòng)，該支架的結(jié)構(gòu)適合將一個(gè)力偶施加到該雙金屬片上。
4.按照權(quán)利要求3中的致動(dòng)器，其中上述雙金屬片大體上為矩形，并且上述支架大體在上述雙金屬片的角部有一些位于此雙金屬片角部的上面的部分，而且還具有位于此雙金屬片的下面的部分，該雙金屬片被支撐在所說的支架上下部分之間。
5.按照權(quán)利要求4中的致動(dòng)器，其中在與上述雙金屬片上面的部分接觸的位置相間隔的位置，位于該雙金屬片下面的支架部分與上述雙金屬片接觸，當(dāng)上述支架被壓到加熱表面上變形時(shí)，各個(gè)部分之間的間隔適合于使雙金屬片承受力偶。
6.按照前面任一權(quán)利要求中的致動(dòng)器，其包括一個(gè)將其布置來增加上述雙金屬片超出由該雙金屬片幾何形狀確定的裝置。
7.按照權(quán)利要求7中的致動(dòng)器，其中將上述雙金屬片布置成用其該表面安裝，在上述雙金屬片與上述雙金屬片安裝表面接觸的冷卻狀態(tài)時(shí)，該平面是凸起的，并且在上述雙金屬片安裝上提供有裝置，將其布置成以支撐與所說的安裝表面間隔的上述雙金屬周邊。
8.依照權(quán)利要求4或5的如權(quán)利要求7所述的致動(dòng)器，其中所述支架的角部部分設(shè)置有以支撐上述雙金屬片的上述角部的裝置，該雙金屬片的角部與上述熱安裝表面間隔。
9.按照權(quán)利要求8中的致動(dòng)器，其中所述的以支撐與其熱安裝表面間隔的裝置，包括從所述上面的部分向下延伸并且與所述雙金屬片的所述上表面接觸的凸臺(tái)。
10.一種熱敏雙金屬片致動(dòng)器，其中安裝有碟形、速動(dòng)雙金屬片，以便于在冷卻條件下使其凸面面向熱表面，并且所述雙金屬片安裝有，即使在加熱狀態(tài)下也能夠使上述雙金屬片的周邊與所述熱表面間隔的裝置。
11.一種基本如參照附圖2A，2B，2C和3描述的熱敏雙金屬片致動(dòng)器。
12.一種熱敏控制器包括至少一個(gè)如前面權(quán)利要求任一所述的致動(dòng)器。
全文摘要
一種雙金屬片致動(dòng)器,其具有在該雙金屬片的冷卻條件下由其最上的突起表面夾持于彈簧金屬支架的速動(dòng)雙金屬片,該支架適合于由足夠大的使該雙金屬片平坦的力,抵靠熱表面被偏壓。將該支架布置成在應(yīng)用此力時(shí)變形,這樣做時(shí),向該雙金屬片施加應(yīng)力以便使其操作溫度升至其獨(dú)立應(yīng)用時(shí)的溫度之上。該支架進(jìn)一步將雙金屬周邊與熱表面間隔,即使該雙金屬片在其冷卻條件下,基本上抵靠熱表面使其平坦,從而當(dāng)雙金屬片速動(dòng)至其相對(duì)彎曲時(shí),從雙金屬片獲得另加的運(yùn)動(dòng)。包括此種致動(dòng)器的熱響應(yīng)控制器更能夠與現(xiàn)代膜式熱元件一起操作。
文檔編號(hào)H01H37/54GK1358320SQ00809498
公開日2002年7月10日 申請(qǐng)日期2000年4月25日 優(yōu)先權(quán)日1999年4月26日
發(fā)明者M·J·瓦爾福德 申請(qǐng)人:奧特控制有限公司