一种热保护器用双金属片温度-位移测量装置的制作方法

1.本实用新型涉及一种热保护器用双金属片温度-位移测量装置，主要针对于冰箱、冷柜等制冷压缩机电机用热保护器中双金属片的温度-位移变化的测量。


背景技术：

2.冰箱、冷柜等制冷器具中的压缩机电机均配有一只热保护器，当压缩机电机在堵转或运行电流较大、或压缩机机壳表面温升过高时，热保护器会自动动作以断开电路，起到保护压缩机电机的作用；断电后压缩机电机停止工作，随着压缩机电机和机壳温度下降到规定值，热保护器会自动复位重新接通电路，压缩机又开始正常工作。
3.目前市场上的冰箱、冷柜等制冷器具使用的多数为一种扁形热保护器，该热保护器中的核心元件之一是一片圆盘碟形双金属片，双金属片是一种由两层或两层以上不同金属材质复合而成，由于各层金属的热膨胀系数不同，当温度变化时，热膨胀系数较高的主动层的形变要大于热膨胀系数较低的被动层的形变；经过温度成型后的双金属片，该形变到一定程度，会经历一个突跳点产生翻转动作（业内一般称为突跳翻转，突跳点之前的形变一般称为蠕动或蠕变）。
4.热保护器中的双金属片，是因其在规定温度下发生蠕动或突跳翻转产生机械推力的来源，该机械推力推动动簧片和固定在动簧片上的动触头，使动触头和静触头分离以达到断开电路的效果。
5.在热保护器的设计阶段和初次量产前，应重点关注双金属片5的圆盘底部平面与动簧片6上设置的凸胖7最低凸缘之间的初始间距h（如图10所示），以保障双金属片5在产生动作蠕动的突跳点之前，不能与动簧片6上的凸胖7最低凸缘接触而发生早动作或误动作的情况。同理，双金属片5在复位蠕动的突跳点之前，应避免动触头和静触头的过早接触而使电路导通。
6.由于不同厂家、牌号、厚度、温度特性、成型工艺的双金属片，当本身温度变化时，在其达到突跳点之前的微量位移变化（蠕变）是有差异的，因此非常有必要在设计阶段、初次量产前，采用一个特定装置和方法来测量双金属片在升温或降温过程中因蠕动达到突跳点时的位移量。
7.为保证热保护器的正常工作，双金属片5的动作蠕变值应小于双金属片5的圆盘底部平面与动簧片6上设置的凸胖7最低凸缘之间的初始间距h；双金属片5的复位蠕变值应小于动触头和静触头分离后的间距除以一个固定的系数。
8.有鉴于此，在申请号为201710368705.2的专利文献中公开了一种断路器上双金属片的动态特性测试和温度同步测量系统，上述现有技术中的测量系统用于测量双金属片的热变形动态特征，具体包括：上位机1、数控电流源2、高速摄像机3、用于固定双金属片后并给双金属片传导电流的测试夹具装置4以及数据分析仪5；本技术与上述现有技术中的测试装置不同、测试方法也不同。


技术实现要素：

9.本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结构设计合理的热保护器用双金属片温度-位移测量装置。
10.本实用新型解决上述问题所采用的技术方案是：该热保护器用双金属片温度位移测量装置，包括机架和激光位移传感器，其结构特点在于：还包括拖板和调温机构，所述拖板和调温机构均设置在机架上，所述激光位移传感器设置在拖板上，且激光位移传感器与调温机构上下相对设置；所述调温机构包括调温底板、双金属片放置孔、加热孔、加热管、冷却介质输入通道和冷却介质输出通道，所述调温底板设置在机架上，所述双金属片放置孔、加热孔、冷却介质输入通道和冷却介质输出通道均设置在调温底板上，所述加热管设置在加热孔内，所述加热管内设置有温度探头，所述冷却介质输入通道与冷却介质输出通道连通。通过激光位移传感器采用非接触测量方式进行测量，相对于接触式测量，本技术中采用非接触式测量可提高测试准确性。
11.进一步地，所述调温机构还包括压环、导向销和导向槽，所述加所述导向销设置在调温底板上，所述导向槽设置在压环上。压环的作用是与双金属片放置孔形成一个闭合的环形腔体，保证腔体中双金属片在动作或复位的蠕动或翻转过程中，始终在这个腔体内，并使之在双金属片放置孔圆周方向和双金属片厚度方向的位置变动最小。
12.进一步地，当压环将双金属片压在双金属片放置孔内时，所述导向销位于导向槽内。调温底板上设置有三个圆周方向布局的导向销，与双金属片放置孔同心，起到定位压环的作用，使压环与双金属片放置孔同心。
13.进一步地，所述调温机构还包括压板和螺钉，所述压板通过螺钉设置在调温底板上。压板通过螺钉压实压环。
14.进一步地，当压环将双金属片封闭在双金属片放置孔内时，所述压板与压环接触。双金属片在封闭的双金属片放置孔内可以自由活动，保证压环不能有任何方向上的位移。
15.进一步地，所述冷却介质输入通道和冷却介质输出通道的两端各设置有一个接头，设置在冷却介质输入通道的输出端的接头与设置在冷却介质输出通道的输入端的接头通过弯管连接。其作用是可以通入一定流量的常温或冷却气体（或水等介质），调节降温速率。
16.进一步地，所述机架包括底板、立板、臂板和绝缘隔热板，所述立板和绝缘隔热板均设置在底板上，所述臂板设置在立板上，所述拖板设置在臂板上，所述调温机构设置在绝缘隔热板上。绝缘隔热板为非金属材料制成具有隔热、电绝缘功能。
17.进一步地，所述拖板包括燕尾固定块、燕尾滑块、螺杆压板、螺杆、螺杆手轮和螺杆台阶，所述燕尾固定块设置在臂板上，所述燕尾滑块滑动设置在燕尾固定块上，所述螺杆压板和激光位移传感器均设置在燕尾滑块上，所述螺杆的下部与燕尾固定块通过螺纹连接，所述螺杆的上部与螺杆压板贯穿，所述螺杆手轮和螺杆台阶均设置在螺杆上，且螺杆压板位于螺杆台阶与螺杆手轮之间。燕尾滑块可升降对激光位移传感器的上、下高度进行调节。
18.进一步地，所述加热管和激光位移传感器均与控制系统连接。
19.进一步地，所述双金属片放置孔为台阶型盲孔，所述双金属片放置孔位于加热孔的正上方。该加热孔设置在双金属片放置孔的台阶盲孔的正下方较接近的位置，便于快速导热，加热管的温度也更接近与双金属片感受到的温度。
20.相比现有技术，本实用新型具有以下优点：将双金属片放置在一个具有加热功能的调温底板的双金属片放置孔内，通过激光位移传感器采用非接触测量方式进行测量，相对于接触式测量，本技术中采用非接触式测量可提高测试准确性。采用激光位移传感器，测量双金属片在以一定升温或降温速率的过程中，双金属片近中心点的位移变化，得出初始零点到突跳点的相对位移t（如图9a和9b）；通过向冷却介质输入通道和冷却介质输出通道输入冷却介质可实现对双金属片的降温，冷却介质可为气体或液体，优选冷却介质为气体。
附图说明
21.图1是本实用新型实施例的双金属片温度-位移测量装置的立体结构示意图1。
22.图2是本实用新型实施例的双金属片温度-位移测量装置的立体结构示意图2。
23.图3是图2中的a部放大结构示意图。
24.图4是本实用新型实施例的双金属片温度-位移测量装置的立体结构示意图3。
25.图5是本实用新型实施例的双金属片温度-位移测量装置的主视结构示意图。
26.图6是图5中的b-b剖面结构示意图。
27.图7是图5中的c-c剖面结构示意图。
28.图8是本实用新型实施例的双金属片温度-位移测量装置测量原理结构示意图。
29.图9a是本实用新型实施例的双金属片突跳前温度-位移测量装置结构示意图。
30.图9b是本实用新型实施例的双金属片突跳后温度-位移测量装置结构示意图。
31.图10是现有技术中的热保护器中双金属片和动簧片的安装位置示意图。
32.图中：机架1、拖板2、调温机构3、激光位移传感器4、双金属片5、动簧片6、凸胖7、底板11、立板12、臂板13、绝缘隔热板14、燕尾固定块21、燕尾滑块22、螺杆压板23、螺杆24、螺杆手轮25、螺杆台阶26、调温底板31、压板32、螺钉33、压环34、导向销35、导向槽36、双金属片放置孔37、加热孔38、加热管39、冷却介质输入通道310、冷却介质输出通道311、弯管312、接头313。
具体实施方式
33.下面结合附图并通过实施例对本实用新型作进一步的详细说明，以下实施例是对本实用新型的解释而本实用新型并不局限于以下实施例。
34.实施例。
35.参见图1至图10所示，须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容能涵盖的范围内。同时，本说明书中若有引用如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。
36.本实施例中的热保护器用双金属片温度-位移测量装置，包括机架1、拖板2、调温机构3和激光位移传感器4，拖板2和调温机构3均设置在机架1上，激光位移传感器4设置在
拖板2上，且激光位移传感器4与调温机构3上下相对设置。通过激光位移传感器4采用非接触测量方式进行测量，若采用接触式测量的方式进行测量，因接触点有机械压力，影响检测数据，激光位移传感器4的检测口与双金属片5圆周面相对，检测点为双金属片5的近中心点。
37.本实施例中的调温机构3包括调温底板31、压板32、螺钉33、压环34、导向销35、导向槽36、双金属片放置孔37、加热孔38、加热管39、冷却介质输入通道310和冷却介质输出通道311，调温底板31设置在机架1上，双金属片放置孔37、加热孔38、冷却介质输入通道310和冷却介质输出通道311均设置在调温底板31上，双金属片放置孔37为台阶型盲孔，双金属片放置孔37位于加热孔38的正上方。
38.本实施例中的加热管39设置在加热孔38内，加热管39内设置有温度探头，冷却介质输入通道310与冷却介质输出通道311连通，加热管39和激光位移传感器4均与可编程控制器plc连接。
39.本实施例中的加导向销35设置在调温底板31上，导向槽36设置在压环34上，当压环34将双金属片5封闭在双金属片放置孔37内时，导向销35位于导向槽36内，双金属片放置孔37位于激光位移传感器4的检测口的下方，且光斑照射在双金属片放置孔37的近中心点。
40.本实施例中的压板32通过螺钉33设置在调温底板31上，当压环34将双金属片5压在双金属片放置孔37内时，压板32与压环34接触。
41.本实施例中的冷却介质输入通道310和冷却介质输出通道311的两端各设置有一个接头313，设置在冷却介质输入通道310的输出端的接头313与设置在冷却介质输出通道311的输入端的接头313通过弯管312连接，冷却介质输入通道310和冷却介质输出通道311对称设置在加热孔38的两侧，可使得调温底板31具有辅助调节降温速率功能，冷却介质可为气体或液体，在此优选气体作为冷却介质。
42.调温底板31上设置有一个放置双金属片5的呈台阶型盲孔的双金属片放置孔37，两个孔的直径与双金属片5适配，一个略大于双金属片5的直径，另一个略小于双金属片5的直径，台阶单边宽度一般设置为0.5～1.5mm，台阶高度一般设置为0.3～0.5mm；调温底板31上设置有三个圆周方向布局的导向销35，与双金属片放置孔37同心，起到定位压环34的作用；压环34的作用是与双金属片放置孔37形成一个闭合的环形腔体，保证腔体中双金属片5在动作或复位的翻转过程中，始终在这个腔体内，并使之在双金属片放置孔37圆周方向和双金属片5厚度方向的位置变动最小，压板32通过螺钉33压实压环34，保证压环34不能有任何方向上的位移。
43.调温底板31的厚度方向上设置有一个放置加热管39的呈长型盲孔设置的加热孔38，该加热孔38设置在双金属片放置孔37的台阶盲孔的正下方较接近的位置，便于快速导热，加热管39的温度也更接近与双金属片5感受到的温度，加热管39由一个螺钉固定。
44.调温底板31的厚度方向上设置有两个呈通孔设置的冷却介质输入通道310和冷却介质输出通道311，冷却介质输入通道310和冷却介质输出通道311的两端各设置有内螺纹，通过四个接头313、一根弯管312、两个螺母形成一个中空管路，其作用是可以通入一定流量的常温或冷却气体（或水等介质），调节降温速率。
45.本实施例中的机架1包括底板11、立板12、臂板13和绝缘隔热板14，立板12和绝缘隔热板14均设置在底板11上，臂板13设置在立板12上，拖板2设置在臂板13上，调温机构3设
置在绝缘隔热板14上，绝缘隔热板14为非金属材料制成具有隔热、电绝缘功能。
46.本实施例中的拖板2包括燕尾固定块21、燕尾滑块22、螺杆压板23、螺杆24、螺杆手轮25和螺杆台阶26，燕尾固定块21设置在臂板13上，燕尾滑块22滑动设置在燕尾固定块21上，螺杆压板23和激光位移传感器4均设置在燕尾滑块22上，螺杆24的下部与燕尾固定块21通过螺纹连接，螺杆24的上部与螺杆压板23贯穿，螺杆手轮25和螺杆台阶26均设置在螺杆24上，且螺杆压板23位于螺杆台阶26与螺杆手轮25之间，燕尾滑块22可升降对激光位移传感器4的上、下高度进行调节。
47.其中，激光位移传感器4为keyence非接触式激光测量传感器，其型号为il-s065。
48.其中，控制系统为现有技术。
49.本实施例中的热保护器用双金属片温度-位移测量方法，如下：
50.s1、确认调温底板31的温度，使其处于常温或低于40℃；
51.s2、将待测双金属片5置于双金属片放置孔37内；
52.s21、拧动螺钉33，松开压板32，取出压环34；
53.s22、将待测双金属片5置于呈台阶型盲孔的双金属片放置孔37内，同时使得待测双金属片5与双金属片放置孔37的四周存在间隙，保证待测双金属片5在双金属片放置孔37内可自由活动；
54.s23、将压环34置于调温底板31上，同时将导向销35插入导向槽36内，并确保压环34与待测双金属片5处于非接触的状态；
55.s24、拧动螺钉33，通过压板32将压环34压紧；
56.s3、在通电状态下调整激光位移传感器4的上、下方向的初始位置；
57.s31、激光位移传感器4的光斑照射在双金属片5的近中心点上，目测中心点
±
1mm以内；
58.s32、转动螺杆手轮25，使得燕尾滑块22在燕尾固定块21上上、下移动，同时通过燕尾滑块22带动激光位移传感器4上、下移动；
59.s33、激光位移传感器4的数字显示窗，当数字显示绿色时，表示在规定的检测有效距离内，当数字显示红色时，表示在规定的检测有效距离外，要求数字显示绿色，同时要求基于一个随机的检测基点，螺杆24顺时针方向旋转2圈和逆时针方向旋转2圈，数字显示均为绿色，以保证整个测试过程均在激光位移传感器4的检测有效距离内；
60.s4、测量升温过程中双金属片5的位移变化；
61.s41、检查并确认冷却管路是否关闭；
62.s42、接通加热电路，通过加热管39对调温底板31进行加热；
63.根据经验数据，升温速率的快慢对双金属片5突跳点的测量结果影响不大，可按要求设定1℃/min、2℃/min、3℃/min、5℃/min，
64.s43、当控制系统检测到待测双金属片5已突跳后位移值突然变大，且没有连续性，加热自动停止；
65.s44、通过控制系统生成升温过程的温度-位移曲线（一般紧接着s4进行测量）；
66.s5、测量降温过程中双金属片5的位移变化；
67.s51、检查并确认冷却管路是否开启；
68.s52、冷却介质依次流经冷却介质输入通道310和冷却介质输出通道311对调温底
板31进行冷却；
69.根据经验数据，降温速率的快慢对双金属片5突跳点的测量结果影响不大，可按要求设定1℃/min、2℃/min、3℃/min、5℃/min，
70.s53、当控制系统检测到待测双金属片5已突跳后位移值突然变小，且没有连续性，停止对调温底板31冷却；
71.s54、通过控制系统生成降温过程的温度-位移曲线。
72.此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本实用新型结构所作的举例说明。凡依据本实用新型专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化，均包括于本实用新型专利的保护范围内。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本实用新型的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本实用新型的保护范围。