一种具有环境温度补偿的液体膨胀式限温器

技术领域

本发明涉及液体膨胀式限温器技术领域，特别涉及一种具有环境温度补偿的液体膨胀式限温器。

背景技术

液体膨胀式限温器广泛用于电暖风机、电热水器、电烤炉、电热油炸锅等家用电热器具上。中国专利公开了公告号为CN107610976B、名称为一种手动复位液体膨胀式限温器，它由开关盒组件、隔板、推杆10、复位杆7、调节螺钉8、膜盒9、毛细管11、感温包12等组成。所述膜盒9、毛细管11、感温包12构成感温组件，内部充入并密封有液体工质，当液体工质受热膨胀时，产生的体积增量流到膜盒9使膜盒两膜片相对张开，膜盒9顶点直接推动推杆10推动开关盒组件的开关动作。开关动作后按动复位杆7可使开关复位。液体膨胀式限温器的工作原理是：封闭在感温包内的液体工质受热膨胀，经毛细管传递到膜盒使膜盒产生位移，推动微动开关断开。通常，感温包处于需控温的温度场中，而大部分毛细管以及膜盒都处于环境温度中。虽然，膜盒的两膜片初始是贴合的，且毛细管的孔径很小，因此绝大部分液体工质处于感温包内，可以粗略认为限温器的动作仅与控温温度场的温度变化有关，但是，膜盒和毛细管内还是有少量的液体工质，这些液体工质一样会受热膨胀，该膨胀产生的体积增量将使膜盒产生微小的上下位移，进而引起动作温度的少许变化，影响了动作温度的准确度，这是液体膨胀式限温器的一个缺点。

中国专利公开了公告号为CN205752018U、名称为《一种具有具有环境温度补偿的高温控温器》，该控温器的膜盒12、膜盒柄11、毛细管9、感温包10构成了液体膨胀式的感温组件，当感温温度升高时通过推动板8和推杆7推动上触点板4使触头断开，同时由于上触点板4是由双金属材料制成，当其周围环境温度改变时双金属材料会产生一定的弯曲变形，从而补偿环境温度变化的影响。但该控温器有如下缺点：

（1）该开关仅靠上触点板4的缓慢弯曲变形而通断，没有储能瞬动机构，是慢动开关，因此过电流能力不强、寿命短，且通断时会产生严重的电磁干扰。

（2）上触点板4构成开关的触桥，采用双金属片造的上触点板4因流过电流而发热升温，影响其正确感测环境温度。

（3）双金属片的上触点板4左端固定于基体，右端被推杆7顶住，是一端简支另一端悬臂的梁结构，受力复杂，当它因环境温度变化产生弯曲变形时，变形量还与受力变化相关，因而变形量不准确，难以准确补偿环境温度的影响，也就是说当环境温度变化时其动作温度是会有较大的变化的。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种具有环境温度补偿的液体膨胀式限温器，它具有十分准确的环境温度补偿，使其动作温度基本不受环境温度变化的影响，且具有电流过流能力大、电磁干扰小的开关性能。

本发明所提出的技术解决方案是这样的：

一种具有环境温度补偿的液体膨胀式限温器，包括开关盒组件、隔板、推杆、复位杆、主体、调温螺钉、膜盒、毛细管、感温包，所述膜盒、毛细管、感温包构成感温组件，该感温组件内部充入并密封有液体工质，在膜盒顶点与推杆之间设有相互接触连接的双金属圆片和托盘，所述双金属圆片的上层为热膨胀系数小的被动层、下层为热膨胀系数大的主动层，该双金属圆片的圆周外缘与膜盒的膜片竖边内壁为间隙配合连接，所述托盘是用金属材料制成的圆形刚性件，位于所述双金属圆片下方，托盘的圆周边缘与所述双金属圆片的圆周外缘部为接触连接，所述双金属圆片中心部与所述膜盒顶点接触连接，所述托盘中心部与所述推杆上端部接触连接。

所述双金属圆片为平面形，其中心部与所述膜盒顶点面接触连接；所述托盘为倒台锥形，其中心凸平台与推杆上端部面接触连接。所述双金属圆片的圆周外缘的直径稍大于托盘的圆周边缘的直径，所述托盘的圆周边缘与所述双金属圆片为平面接触连接。

与现有技术相比，本发明具有如下显著效果：

（1）本发明是在通用的液体膨胀式限温器的基础上在膜盒顶点与推杆之间增设由双金属圆片和圆形托盘构成的组件，通过选用适当材质、适当厚度的双金属圆片来补偿不同型号规格的液体膨胀式限温器的膜盒顶点因环境温度变化而产生的微小位移，从而，能够实现液体膨胀式限温器的动作温度基本不随环境温度的变化而变化，大大地提高其动作温度的准确度。

（2）本发明仅在通用的液体膨胀式限温器的基础上增加2个零件就实现了环境温度补偿。其结构简单，产品外形尺寸没有改变，开关仍是瞬动开关，能够控制大功率电器且没有严重的电磁干扰。

（3）本发明的双金属圆片没有电流流过，因而不会发生因流过电流而影响到温度补偿效果，也没有因受约束限制而使其受力发生变化，因而，温度补偿准确。

附图说明

图1是本发明一种具有环境温度补偿的液体膨胀式限温器的结构示意图。

图中标号表示：1.开关盒组件，2.隔板，3.推杆，4.复位杆，5.主体，6.调温螺钉，7.膜盒，7-1.膜盒柄部，7-2.膜盒顶点，7-3.膜片竖边，8.双金属圆片，8-1.圆周外缘，9.托盘，9-1.中心凸平台，9-2.圆周边缘，10.毛细管，11.感温包。

具体实施方式

参见图1所示，一种具有环境温度补偿的液体膨胀式限温器，包括开关盒组件1、隔板2、推杆3、复位杆4、主体5、调温螺钉6、膜盒7、毛细管10、感温包11，所述膜盒7、毛细管10、感温包11构成感温组件，该感温组件内部充入并密封有液体工质，在膜盒7顶点7-2与推杆3之间设有相互接触连接的双金属圆片8和托盘9，所述双金属圆片8的上层为热膨胀系数小的被动层、下层为热膨胀系数大的主动层，该双金属圆片8的圆周外缘8-1与膜盒7的膜片竖边7-3内壁为间隙配合连接，所述托盘9是用金属材料制成的圆形刚性件，位于所述双金属圆片8下方，托盘9的圆周边缘9-2与所述双金属圆片8的圆周外缘部为接触连接，所述双金属圆片8中心部与所述膜盒顶点7-2接触连接，所述托盘9中心部与所述推杆3上端部接触连接。

所述双金属圆片8为平面形，其中心部与所述膜盒顶点7-2面接触连接；所述托盘9为倒台锥形，其中心凸平台9-1与推杆3上端部面接触连接。所述双金属圆片8的圆周外缘8-1的直径稍大于托盘9的圆周边缘9-2的直径，所述托盘9的圆周边缘9-2与所述双金属圆片8为平面接触连接。

本发明的具有温度补偿的液体膨胀式限温器的工作原理和工作过程如下：

本发明的工作原理是：当环境温度升高时，处于环境温度中的膜盒7和大部分毛细管10内部的少量液体工质受热膨胀，使膜盒7顶点7-2相对于柄部7-1产生微小的向下位移，但与此同时双金属圆片8中心部因受热而向下稍微挠曲，使得从膜盒顶点7-2到推杆3顶部的距离稍微减小，抵消了膜盒7因受热膨胀而产生的向下微小位移。反之，当环境温度降低时，处于环境温度中的膜盒7和大部分毛细管10内部的少量液体工质变冷收缩，使膜盒7顶点7-2相对于柄部7-1产生微小的向上位移，但与此同时双金属圆片8也因受冷收缩而中心部位向上稍微弯曲，使得从膜盒顶点7-2到推杆3顶部的距离稍微增大，抵消了膜盒7的向上微小收缩位移。通过选用适当的双金属圆片8的材料规格和材料厚度，使得双金属圆片8因环境温度变化所产生的同向位移量等于膜盒因环境温度变化所产生的同向微小位移量，则无论环境温度升高或降低，本液体膨胀式限温器的动作温度能够保持稳定不变。

本发明的工作过程是：当环境温度不变时（例如在标准环境温度25℃时），双金属圆片8是平面，双金属圆片8、托盘9构成的组合体的垂直高度是标称高度，膜盒7也不因在膜盒7和毛细管10内的少量液体工质膨胀而发生改变，当感温包11温度升高时，液体工质膨胀产生体积增量流入膜盒7使膜盒顶点7-2向下位移并通过双金属圆片8、托盘9组合体推动推杆3进而推动开关盒组件1动作，像通用液体膨胀式限温器那样工作。调节调温螺钉6可改变膜盒柄部7-1的初始位置，从而获得不同的动作温度。

当环境温度升高或降低时，膜盒7因在膜盒7和毛细管10内的少量液体工质膨胀或收缩使膜盒顶点7-2向下伸长或向上缩短一点点，与此同时双金属圆片8中心部因热双金属的变形而向下拱一点点或向上拱一点点，从而补偿了膜盒顶点7-2的向下伸长量或向上缩短量，而当感温包11温度升高时，液体工质膨胀仍可使膜盒顶点7-2通过双金属圆片8、托盘9构成的组合体推动推杆3再推动开关盒组件1动作。

在双金属圆片材料的适用温度范围内，双金属圆片材料的比弯曲系数是基本恒定的，一定直径和厚度的双金属圆片的中心部向上或向下拱起的位移量正比于环境温度变化量；而液体膨胀式限温器的感温组件随环境温度变化而产生的位移也是线性的，且仅决定于液体工质的体积膨胀系数。通过选用适当的双金属圆片8材料规格和材料厚度，使得双金属圆片8因环境温度变化而产生的位移量变化率等于膜盒因环境温度变化而产生的微小位移量变化率，则无论环境温度升高或降低，该液体膨胀式限温器的动作温度将保持稳定不变。本例中，采用了厚度为0.40mm的、直径为φ18.6mm的、牌号为5J1480双金属材料的双金属圆片8，随温度变化所产生的拱高变化为0.025mm/10℃，刚好补偿了感温组件因环境温度变化而产生的位移量，也是0.025mm/10℃。因此，本液体膨胀式限温器在环境温度为25℃下或35℃下其动作温度180℃都保持不变，本例实际可以做到在上述不同环境温度下，其动作温度变化值小于1℃。而如果没有双金属圆片和托盘构成的组件的温度补偿，采用通用液体膨胀式限温器时则在35℃环境温度下的动作温度将降低到约175℃。

本发明不仅适用于液体膨胀式限温器，也适用于具有调节轴的液体膨胀式温控器。