[其他]手复位单程速动长寿命双金属元件

说明书

本发明涉及一种可手动复位的单程速动双金属元件，它可用作电热器具中手复位限温器（或脱扣器）的动作元件以及同时具有自复位控温和手复位限温双功能复合电开关中的手复位限温动作元件。

按照中华人民共和国国家标准GB4706.1-84《家用和类似用途电器的安全通用要求》（1985-03-01实施）的要求，一个高安全标准的电热器具必须安装手复位的限温器。作为限温器的主要部件-速动双金属元件，其传统作法是将双金属片作成园碟（或椭园碟等类似形状），膨胀系数大的主动层处于园碟的凹面。当温升达到给定值时，双金属的热推力刚好大于元件周边的弹性约束力而使圆碟翻转（此时主动层处于凸面），并输出动作切断电源;当温度下降后，反向的热推力又使圆碟再次翻转（此时主动层回复到凹面），并输出动作接通电触头，这样就达到了双程动作和控温的目的。从工作原理上来说，成形及热处理后的圆碟（主动层在凹面）处于结构上的稳定状态，温度逐渐上升时会由于热推力的增加而变成亚稳态，当升温使双金属片翻转后（此时主动层在凸面）又达到稳定态;但降温时，这一状态也会由于反向热推力的增大而变至亚稳态，只有在降温过程使双金属片再次翻转后（主动层在凹面），亦即回复到成形和热处理后的状态时，元件才回复到稳定态。可见，双程速动控温元件是一个由于温度变化而工作的双稳态元件。利用这一原理，增大断开温度与接通温度之差，使接通温度处于室温以下，也可以作成在室温以上只有一个稳态的单程限温元件，因此也可不要热脱扣机构而执行非自复位的限温动作并可在手复位后反复使用。这种限温元件存在一缺点就是：在高温执行了限温动作并冷却到室温时虽未翻转至主动层处于凹面的稳定状态而保持切断位置，但元件在结构上仍处于亚稳态并具有一定的自复位趋向，所以抗干扰能力（例如抗震和抗跌落）不够高，安全性能不够好，而且使用寿命也不能很长（例如很难重复使用到100次以上），容易引起降温时的自复位而失去非自复位限温功能。

本发明的目的是设计并制造出一种安全性能高，使用寿命长的小型双金属元件，它既可单独用于限温器中，也可用于微型复合开关（同时具有自复位控温及手复位限温性能的开关）中。

本发明在双金属元件成型时采用了与传统上截然不同的做法，让双金属片膨胀系数大的主动层处于圆碟（或椭圆碟、多边形碟）的凸面，膨胀系数小的被动层却处于凹面，这样，室温（成型温度）时的平衡位置为主动层在凸面，使用时的手复位操作使片形翻转（处于亚稳态位置），主动层处于凹面;当温升达到T_f使主动层的热推力足以克服片形周边的弹性约束力时，双金属元件突然翻转，产生一个快速的动作而切断电源。由于翻转后的双金属元件之主动层处在凸面，这一状态也就是它在室温时的平衡稳定状态，所以，即使温度冷却至室温（或甚至室温以下），它也不会再次翻转，这就能保持开关的切断状态而实现单程限温的性能。已完成一次限温动作切断电源后的双金属元件在经过手动复位至主动层再次处于凹面后，它又处于待工作状态，因此能反复使用。

本发明所涉及的双金属元件还具有如下优点：

1.由于高温翻转时的热推力将使双金属元件推向其室温的平衡态形状，所以，本发明所涉及的单程双金属元件具有高的安全性能而不会在高温失效。即使发生故障也只能是室温不能手动复位（此时就可及时更换双金属元件）。

2.高温翻转时的热推力很大，因此元件的速动性能好。

3.元件可做得很小，最小线度约6毫米。

4.元件的设计制造方法及工艺流程简单，生产传统双金属速动元件的工厂在不增加任何新设备和基本上不更换原有自复位控温开关的零部件情况下，只要将双金属片反向成型即可作成手复位单程速动长寿命的限温电开关。本发明具有不必增加设备投资即可迅速改型生产微型限温器的优点，具有较高的经济效益。

本发明的具体设计如下：