[其他]手復位單程速動長壽命雙金屬元件

無效

• 申請號: 86106649
• 申請日: 1986-10-09
• 公開（公告）號: CN86106649A
• 公開（公告）日: 1988-04-20
• 發明（設計）人: 張進修;潘幸;曾文光
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: H01H37/54
• 分類號: H01H37/54
• 代理公司: 中山大學專利事務所
• 代理人: 葉賢京,蔡茂略

本發明涉及一種可手動復位的單程速動雙金屬元件，它可用作電熱器具中手復位限溫器（或脫扣器）的動作元件以及同時具有自復位控溫和手復位限溫雙功能復合電開關中的手復位限溫動作元件。

按照中華人民共和國國家標準GB4706.1-84《家用和類似用途電器的安全通用要求》（1985-03-01實施）的要求，一個高安全標準的電熱器具必須安裝手復位的限溫器。作為限溫器的主要部件-速動雙金屬元件，其傳統作法是將雙金屬片作成園碟（或橢園碟等類似形狀），膨脹系數大的主動層處于園碟的凹面。當溫升達到給定值時，雙金屬的熱推力剛好大于元件周邊的彈性約束力而使圓碟翻轉（此時主動層處于凸面），并輸出動作切斷電源;當溫度下降后，反向的熱推力又使圓碟再次翻轉（此時主動層回復到凹面），并輸出動作接通電觸頭，這樣就達到了雙程動作和控溫的目的。從工作原理上來說，成形及熱處理后的圓碟（主動層在凹面）處于結構上的穩定狀態，溫度逐漸上升時會由于熱推力的增加而變成亞穩態，當升溫使雙金屬片翻轉后（此時主動層在凸面）又達到穩定態;但降溫時，這一狀態也會由于反向熱推力的增大而變至亞穩態，只有在降溫過程使雙金屬片再次翻轉后（主動層在凹面），亦即回復到成形和熱處理后的狀態時，元件才回復到穩定態。可見，雙程速動控溫元件是一個由于溫度變化而工作的雙穩態元件。利用這一原理，增大斷開溫度與接通溫度之差，使接通溫度處于室溫以下，也可以作成在室溫以上只有一個穩態的單程限溫元件，因此也可不要熱脫扣機構而執行非自復位的限溫動作并可在手復位后反復使用。這種限溫元件存在一缺點就是：在高溫執行了限溫動作并冷卻到室溫時雖未翻轉至主動層處于凹面的穩定狀態而保持切斷位置，但元件在結構上仍處于亞穩態并具有一定的自復位趨向，所以抗干擾能力（例如抗震和抗跌落）不夠高，安全性能不夠好，而且使用壽命也不能很長（例如很難重復使用到100次以上），容易引起降溫時的自復位而失去非自復位限溫功能。

本發明的目的是設計并制造出一種安全性能高，使用壽命長的小型雙金屬元件，它既可單獨用于限溫器中，也可用于微型復合開關（同時具有自復位控溫及手復位限溫性能的開關）中。

本發明在雙金屬元件成型時采用了與傳統上截然不同的做法，讓雙金屬片膨脹系數大的主動層處于圓碟（或橢圓碟、多邊形碟）的凸面，膨脹系數小的被動層卻處于凹面，這樣，室溫（成型溫度）時的平衡位置為主動層在凸面，使用時的手復位操作使片形翻轉（處于亞穩態位置），主動層處于凹面;當溫升達到T_f使主動層的熱推力足以克服片形周邊的彈性約束力時，雙金屬元件突然翻轉，產生一個快速的動作而切斷電源。由于翻轉后的雙金屬元件之主動層處在凸面，這一狀態也就是它在室溫時的平衡穩定狀態，所以，即使溫度冷卻至室溫（或甚至室溫以下），它也不會再次翻轉，這就能保持開關的切斷狀態而實現單程限溫的性能。已完成一次限溫動作切斷電源后的雙金屬元件在經過手動復位至主動層再次處于凹面后，它又處于待工作狀態，因此能反復使用。

本發明所涉及的雙金屬元件還具有如下優點：

1.由于高溫翻轉時的熱推力將使雙金屬元件推向其室溫的平衡態形狀，所以，本發明所涉及的單程雙金屬元件具有高的安全性能而不會在高溫失效。即使發生故障也只能是室溫不能手動復位（此時就可及時更換雙金屬元件）。

2.高溫翻轉時的熱推力很大，因此元件的速動性能好。

3.元件可做得很小，最小線度約6毫米。

4.元件的設計制造方法及工藝流程簡單，生產傳統雙金屬速動元件的工廠在不增加任何新設備和基本上不更換原有自復位控溫開關的零部件情況下，只要將雙金屬片反向成型即可作成手復位單程速動長壽命的限溫電開關。本發明具有不必增加設備投資即可迅速改型生產微型限溫器的優點，具有較高的經濟效益。

本發明的具體設計如下：