专利名称：沸水器的开关的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电沸水器的控制，特别是电加热水壶和罐中的控制。
Otter Control Ltd公司提出的专利文献GB1470364中就公开了这样的一例控制，其中双金属元件布置在壶体蒸汽开口上。双金属元件作用在一个偏心(over-centre)杆件上，该杆件再反过来作用切断与加热元件串联的一对触点。
通常，这种开关与壶体内具有其它功能的操作部件如过热保护器集成在一起，并在某些结构布置之后从而实现无线连接，其中的过热保护器用来防止水壶在没水的情况下通电加热。本实用新型仅涉及其中“孤立”的开关，其在功能上能够响应于水蒸汽自动切断水壶，即所谓的机械热力型自动蒸汽开关。
在为现在的水壶设计这类开关时，设计者必须考虑各种要求，出于安全考虑，其中最重要的是在正常使用以及误用如注水过多和除水垢时将带电部件与水壶内产生的湿气分开，并且在例如开盖时或注水不当，水从水壶泼出时要将带电部件与泼出的水分开。
还有，开关最好能相应于水蒸汽的产生作出快速的反应，并且在切断后开关能够在短时间内快速复位，这些要求均会影响感应元件的布置。
此外，开关的大小也很重要，开关做得越紧凑，设计者设计出具有美感产品的自由度越大，这一点不由功能部件的尺寸或形状决定。然而，随着开关尺寸的减小，上述的安全性和操作性的要求将越来越难得到满足。
带着这些要求条件，近些年来人们提出了大量的开关设计，这些设计具有不同的功能和商业用途。
DE3801583中给出了一例高度紧凑的布置结构，其中由记忆合金做成的蒸汽感应致动器在蒸汽腔中通过一个杠杆作用在一个撞击杆上从而断开一对电触点。
Strix的GB2213646中公开了另一种结构布置，其用在申请人的R40开关中，该开关形成了一个很窄的蒸汽腔，其中装有一个凹形的双金属致动器，该致动器通过一个推杆作用在撞击杆上，后者在蒸汽腔侧边一个分开的腔中将触点断开。这里的蒸汽腔带有一个上部排气口以便蒸汽排出。尽管排气口有助于感应元件冷却从而实现快速复位，但排气口同时也形成了一个危险的蒸汽源，其可能会伤及使用者。
本实用新型旨在提供一种开关，其具有很好紧凑性以及更优的热响应性，同时使用安全可靠。
将热感应元件横跨管状部分的嘴部进行布置就能很容易地将蒸汽直接导到其表面上，热感应元件另一面布置的侧面排口能使蒸汽从热感应元件表面及中间通过，其还形成了一个结构，热感应元件在该结构处能对沸腾快速产生响应。一旦停止沸腾，排口有助于相对较冷的空气以相反的方向流过热感应元件从而减少重新设定的时间。
蒸汽感应开关优选为盘形的双金属元件，其在温度超过预定温度时会翻过来，该盘形的双金属元件具有一个切口区域，该切口区域形成一个舌形部分，该舌形部分与致动元件配合工作。双金属元件在布置上优选使舌形部分伸向所述蒸汽排口，并且切口区域的主要部分都位于双金属元件靠近排口的一侧。排口和切口区域的结构将有助于增加蒸汽流过切口进入腔体并流到双金属元件后面的量，从而提高其热响应特性。
致动元件可包括一个推杆，该推杆穿过所述主体内的一个开口，其中在推杆和主体之间有一个弹性的波纹型密封件以防止蒸汽或水进入所述开口。推杆与一个双稳态偏心杆配合工作，其中该杆具有一个与电触点对配合工作的致动部分。双金属元件的舌形部分在布置上应使推杆与舌形端部稍微分开一点从而减少行程(这一点没有问题，因为通常情况下开关越小越好，这样就使杆产生跳变的移动距离变小)，但加到突折上的力变大，这一点对波纹型密封件的压缩非常有利。
开关主体优选为短筒形，管状部分的剖面为圆形。开关密封装置可以是一个O形圈，其优选布置在开关管状部分中靠近主体部分的圆周上。这样可确保开关以简单的推压方式固定在筒形开口中从而形成一个蒸汽密封和水密封，将开关暴露侧的“湿”蒸汽与另一面的“干”侧分开。
在主体上固定一个盖件以便密封所述的电触点，该盖件上具有开口从而与所述的触点电气相连，所述杆的一部分伸过开口，所述开口被防水立边环绕。盖件在外部尺寸上大于管状部分并由此形成一个台阶，这样开关就做成了一个塞形部件。
这样可防止水在意外情况下例如溢出流到开关的“干”侧，从而防止水流到开关触点上。
本实用新型的另一方面提供一种用于沸水器的蒸汽感应式开关，其包括一个断面为环形的、面向前方的管状部分，该管状部分具有一个热感应元件，该热感应元件在布置上横跨管状部分面向前方的开口；一个后部，其支撑着一对电触点，这对电触点中有一个是可移动触点；一个可移动致动元件，其从热感应元件一直延伸到后部从而作用在这对电触点上；后部在外形尺寸上略大于管状部分的尺寸从而在两者之间形成一个台阶，这样开关在外形上即为塞形从而能以推压形式安装在本实用新型装置的筒形开口或凹口内。
在一个优选实施方案中，后部包括一个主体部分，该主体部分上突出形成所述的管状部分；以及一个盖件，该盖件装在主体部分上形成所述的台阶。主体部分的后表面承装所述的这对触点，可移动致动元件以密封的方式穿过主体并作用在这对触点上。
这种以简单地方式塞装在壶体的筒形开口或凹口中具有许多优点第一，其能提供一种简单的、设计制造都很容易的规则形状，这种形状能用于各种不同的水壶设计中；第二，能够很容易地实现开关与开口之间的密封从而确保开关“湿”侧和“干”侧之间的蒸汽密封和水密封。
本实用新型的另一方面是电沸水器中使用的蒸汽感应开关，其包括一个主体，从该主体伸出一个管状部分，管状部分的端头或在端头的旁边有一个热感应元件，该热感应元件横跨管状部分的嘴部，并在预定温度之上会改变形状，热感应元件的后面形成一个腔体，并且主体的后面有一对电触点；热感应元件与一个可滑动的致动元件配合工作从而对电触点产生作用，其中可滑动致动元件穿过主体；以及在致动元件和致动元件穿过的主体之间有一个柔性的波纹密封。
主体在与波纹密封接合的地方有一个环槽，密封的管状端部就容置在该环槽中。致动元件是一个具有头部增大的推杆，热感应元件与该头部邻接。
本实用新型的另一方面是一种带有蒸汽感应开关的电沸水装置，该装置具有一个承水主体，承水主体的上部区域带有一个蒸汽口，承水主体或壳体部分上有一个开口或凹口与该蒸汽口相连并相通；具有开关主体的开关，该开关主体上伸出一个管状部分，该管状部分安装在所述开口或凹口中，并且其端头或在端头的旁边有一个热感应元件，该热感应元件横跨管状部分的嘴部，并在预定温度之上会改变形状，热感应元件的后面形成一个腔体，并且开关主体的相反一面具有一对电触点；热感应元件与一个可滑动的致动元件配合工作从而对电触点产生作用，其中可滑动致动元件以密封的方式穿过该开关主体；管状部分的侧面在靠近热感应元件的后表面的地方有一个面向腔体的排口，其用来排出蒸汽并吸入冷空气。
该开关的排口优选布置在管状部分的下侧面，并且与该排口相连的装置主体或壳体具有一个通路，该通路以及该排口和外界相通，从而在断电后快速吸入冷空气。
手柄8的上部内、承水主体4上布置有一个蒸汽感应开关10，该开关用来自动关断加热元件的供电电路。从图3到图6中可以更为清楚地看到开关10通常为柱塞形从而适于装到管状或筒状壳体中或者在水壶中形成圆形部分，这将在下面进一步论述。开关10具有大体为浅杯形的主体12，主体12具有一个基部以及一个前突的管状部分13，其中基部上有许多操作元件，管状部分1 3则形成一个内腔并构成开关面向蒸汽的“湿”侧。杯形盖14的直径略大于主体12的外径，其适于装在主体12后面的“干”侧以封闭操作元件。在管状部分13向前的口部或口部旁边布置有一个双金属盘，该双金属盘的一边固定在主体12的端部并横跨管状部分13的口部，从而在整体上在水壶中处于垂直方向，其活动面向前面对着管状部分13的口部。该双金属盘为传统的碟形结构，其中间的U形切口形成一个舌件18，该舌件18在开关处于冷态时处于前点位置，当温度达到开关温度时其随着双金属盘凹向的翻转而突折到后点位置(图2中的右侧)。该双金属盘在冷却到第二个较低的预定温度(通常为热切换温度下30℃)时自动突折回其初始的冷却状态。作为选择，其也可以是那种必须手动复位的类型，这将在下面论述。
双金属盘16的舌件18作用在致动推杆20上，推杆20具有一个增大的头部22，推杆20的另一端滑动支撑在开关主体12的孔24中。由柔性塑料材料如硅树脂制成的波纹形密封件26绕着推杆20布置在头部22和主体12内绕孔24形成的环形沟槽之间，密封件26的管端就坐在孔24中，从而可防止水分通过该孔进入腔体从而到达开关另一面的“干”侧，否则这一问题可能会沿着推杆20的侧壁例如通过毛细作用产生。推杆20的前端与一个撞击杆28配合，撞击杆28安装在主体12后端的“干”侧，并且在其下端(即，如图2所示的安装方向)以枢轴方式支撑起来。“C”形簧30布置在撞击杆28上锯齿形肩部和突起32上向下的锯齿件之间，其中的突起32从主体12伸出，该“C”形簧30在被压缩时，杠杆形成一个双稳态机构，当该机构处于ON位置时，撞击杆28的上端将靠着主体12，当该机构处于OFF位置时，撞击杆28的上端与主体分开。撞击杆28带有一个指部34，其平行于枢轴延伸。开关的电气元件包括一对开关触点，即固定的触片36和弯曲可移动的触点42。其中触片36带有一个银触点38，其一端弯曲形成一个铲形端子40；触点42具有一个银触点44，另一端也是一个铲形端子46。这些触点与电加热元件串联。撞击杆28的指部34在可移动触点42的下面，这样当杠杆处于ON位置时，触点接触，电源供到加热元件。当撞击杆28相应于双金属盘随温度到达预定温度突折而跳到OFF位置时，指部34抬起可移动触点42，此时银触点38和触点44分开，从而使电气连接断开。
从图2可以看出，推杆20在布置上能使其头部22与双金属盘16舌件的端部分开。这一点与传统结构中用双金属盘舌件端部来防止最大行程不同。这里，尽管撞击杆28的尺寸很小，但推杆20的轴线在布置上能使推杆20有效地作用在撞击杆28上的一个位置，该位置相对于撞击杆28的底点分开相当的距离。现已发现，无论舌件18与端部分开的部分在位移上减小多少，该位置提供推力的增加都能使推杆移动不足从而不能驱动杠杆并压缩波纹密封件26中的任何问题得到缓解。
撞击杆28还带有一个向后延伸的突件48，该突件48的端部有一个T形杆50。水壶上使用者用来控制开关的致动钮53滑动安装在手柄8上，并通过连杆55与下面的叉形端部54相连，该叉形端部54装在T形杆50上从而使使用者能手动将撞击杆28复位到ON状态。如图3所示，装上盖14时，突件48穿过盖14内的开口并将T形杆50伸到盖14外面。显然也可采用其它的连接装置来实现撞击杆28和致动钮53之间的连接。
当开关跳接到OFF位置切断沸水并且使用者不想等开关冷却到第二温度点之下就想马上复位时，使用者可以用致动钮53的手动复位开关，此时致动钮53通过杠杆和推杆20作用到双金属盘16上从而使其翻到冷态，其中的第二温度点是双金属元件自动切换到其较低温位置的温度。如后所述，这种开关设计在结构有助于实现这种快速复位。
从图2可以看出，开关10安装在圆形部分的管状或筒状部件52的口部内，而圆形部分则构成壶体的部分或与壶体相连，其上带有一个大小合适的口和/或管从而能将水蒸汽从水壶内部导到开关10的“湿”侧。在所示实施方案中，口57与水壶的内部直接连通。主体的管状部分13在管形部件52中形成塞件。O形密封件59装在主体12底座旁边管状部分13上的凹槽56中，其用来在主体12的管状部分13和水壶的部件52之间提供液体密封从而将开关的“湿”侧(其易于触到水蒸汽，并且在注水过多或倾斜状态时易于触到水)与另一面的“干”侧隔开。
从图3和5可以看到在盖14上绕盖内开口形成的短领形突起47和49，其中开口与铲形端子40和铲形端子46相通。除了突起47和49之外，盖14还包括一架体58，其在侧向穿过盖14从而进一步防止水到达电触点，这些水可能会从上面流到盖子上。突件48的开口同样带有短领突起或边60，从而进一步防止泼出的水进到开口中。
开关前向的“湿”侧在管状部分13的壁内带有一个开口，其用来强化切换后的双金属盘16的冷却效果，从而实现快速复位。更为特别的是，管状部分13在下部的部分圆周上带有一个槽形通孔64。水沸腾时，水蒸汽到达管状部分的口部和双金属盘16的前面，然而根据水壶设计的不同以轴向或径向直接冲抵到双金属盘16的前壁面。理想情况下，蒸汽被导到舌件旁边双金属盘16的“心”部，这是其最有效地感应部分。蒸汽穿过U形中孔并进到内腔中，再向下穿过底下的开口64以及部件52中的下部排口65。
在双金属盘16到达预定温度突折后，触点断开并使沸腾停止，这样相对较烫的蒸汽/空气不再从水壶内部流出。同时，水壶壶体内部的空气/水蒸汽上升流过壶嘴形成上升气流并将烫的空气/水蒸汽从开关抽出，使空气反向上流，穿过下部的通孔64(该通孔64通过可通过手柄下部的一个管道和开口与外部相通)。这样，冷空气进到内部腔体中并经切口流过双金属盘16。在这种情况下，双金属盘的冷却速度达到最大从而减少了复位的时间。
在图9(a)和(b)中，开关安装在水壶底座中并通过一根很长的管道与水壶内部相通，从放大的视图可以清楚地看到该管道连到开关接收凹座中，在方向上与双金属盘的面平行。沸腾时，蒸汽从侧面导流通过双金属盘的表面。
图8(a)和(b)所示为两种布置。在这两种布置中，开关位于水壶中并通过一合适的管道与水壶内部相通，从而使水蒸汽直接与双金属盘相碰。在图8(a)的情况下，用管道70来将下部的开关通孔64与手柄的底座相连，而在图8(b)中，通孔64通过一个中空的、下边开口的内腔72与外界相通。
上述结构提供了一种开关，其结构尺寸小例如直径可小到27mm，从而使设计者在水壶的美感设计方面具有更大的自由度。此外，该开关在切断和快速复位时反应快速，同时结构简单，使用起来非常安全。
权利要求1.一种用在电沸水器中的蒸汽感应式开关，其特征在于，其包括一个主体，从该主体伸出一个管状部分，管状部分的端头或在端头的旁边有一个热感应元件，该热感应元件横跨管状部分的嘴部，并在预定温度之上会改变形状，热感应元件的后面形成一个腔体，并且主体的后面有一对电触点；热感应元件的后表面与一个可滑动的致动元件配合工作从而对电触点产生作用，其中的可滑动致动元件以密封的方式穿过主体；管状部分的侧面在靠近热感应元件的后表面的地方有一个面向腔体的排口，其用来排出蒸汽并吸入冷空气。
2.如权利要求1所述的一种蒸汽感应式开关，其特征在于其中的热感应开关优选为盘形的双金属元件，其在温度超过预定温度时会翻过来。
3.如权利要求2所述的一种蒸汽感应式开关，其特征在于其中的双金属元件具有一个切口区域，该切口区域形成一个舌形部分，该舌形部分与所述致动元件配合工作。
4.如权利要求3所述的一种蒸汽感应式开关，其特征在于其中的双金属元件在布置上使舌形部分伸向所述蒸汽排口。
5.如权利要求3所述的一种蒸汽感应式开关，其特征在于其中的致动元件在与舌形端部分开一点的位置处与舌形部分配合。
6.如权利要求1所述的一种蒸汽感应式开关，其特征在于其中所述的致动元件包括一个推杆，该推杆穿过所述主体内的一个开口，其中在推杆和主体之间有一个弹性的波纹型密封件以防止蒸汽或水进入所述开口。
7.如权利要求6所述的一种蒸汽感应式开关，其特征在于其中的推杆与一个双稳态偏心杆配合工作，其中该杆具有一个与电触点对配合工作的致动部分。
8.如权利要求1所述的一种蒸汽感应式开关，其特征在于其中的密封装置布置在管状部分靠近开关主体部分的圆周上。
9.如权利要求8所述的一种蒸汽感应式开关，其特征在于其中的密封装置包括O形圈。
10.如权利要求7所述的一种蒸汽感应式开关，其特征在于其中在开关主体上固定一个盖件以便封闭所述的电触点，该盖件上有具有开口从而与所述的触点电气相连，其中所述杆的一部分伸过开口，所述开口被防水立边环绕。
11.如权利要求1所述的一种蒸汽感应式开关，其特征在于其中开关主体优选为短筒形，管状部分的剖面为圆形。
12.一种用于沸水器的蒸汽感应式开关，其特征在于，其包括一个断面为环形的、面向前方的管状部分，该管状部分具有一个热感应元件，该热感应元件在布置上横跨管状部分面向前方的开口；一个后部，其支撑着一对电触点，这对电触点中有一个是可移动触点；一个可移动致动元件，其从热感应元件一直延伸到后部从而作用在这对电触点上；该后部在外形尺寸上略大于管状部分的尺寸从而在两者之间形成一个台阶，这样开关在外形上为塞形从而能以推压形式安装在一装置的筒形开口或凹口内。
13.如权利要求12所述的一种蒸汽感应式开关，其特征在于，其中的后部包括一个主体部分，该主体部分上突出形成所述的管状部分；以及一个盖件，该盖件装在主体部分上形成所述的台阶。
14.如权利要求13所述的一种蒸汽感应式开关，其特征在于其中的主体部分在其后表面承装所述的这对触点，可移动致动元件以密封的方式穿过该主体并作用在这对触点上。
15.一种用于电沸水器中的蒸汽感应开关，其特征在于，其包括一个主体，从该主体伸出一个管状部分，管状部分的端头或在端头的旁边有一个热感应元件，该热感应元件横跨管状部分的嘴部，并在预定温度之上会改变形状，热感应元件的后面形成一个腔体，并且主体的后面有一对电触点；热感应元件与一个可滑动的致动元件配合工作从而对这对电触点产生作用，其中可滑动致动元件穿过主体；以及在致动元件和致动元件穿过的主体之间有一个柔性的波纹密封。
16.如权利要求15所述的一种蒸汽感应式开关，其特征在于其中主体在与波纹密封接合的地方有一个环槽，密封的管状端部就收在该环槽中。
17.如权利要求15所述的一种蒸汽感应式开关，其特征在于其中的致动元件是一个头部增大的推杆，热感应元件与该头部邻接。
18.如权利要求15所述的一种蒸汽感应式开关，其特征在于其中波纹型密封由硅树脂构成。
19.一种带有蒸汽感应开关的电沸水装置，其特征在于，该装置具有一个承水主体，该承水主体的上部区域带有一个蒸汽口，承水主体或壳体部分上有一个开口或凹口与该蒸汽口相连并相通；具有一个开关主体的开关，该开关主体上伸出一个管状部分，该管状部分安装在所述开口或凹口中，并且其端头或在端头的旁边有一个热感应元件，该热感应元件横跨管状部分的嘴部，并在预定温度之上会改变形状，热感应元件的后面形成一个腔体，并且开关主体的相反一面具有一对电触点；热感应元件与一个可滑动的致动元件配合工作从而对电触点产生作用，其中可滑动致动元件以密封的方式穿过该开关主体；管状部分的侧面在靠近热感应元件面向腔体的后表面的地方有一个排口，其用来排出蒸汽并吸入冷空气。
20.如权利要求19所述的一种电沸水装置，其特征在于其中开关的排口布置在管状部分的下侧面。
21.如权利要求20所述的一种电沸水装置，其特征在于其中的热感应开关为盘形的双金属元件，该元件具有一个切口区域，该切口区域形成一个伸向开关排口的舌形部分。
22.如权利要求19所述的一种电沸水装置，其特征在于其中与该排口相连的装置主体或壳体具有一个通路，该通路与该排口和外界相通。
23.如权利要求19所述的一种电沸水装置，其特征在于其中的开口或凹口为圆形，同时开关的管状部分也是圆形，这样开关就能以推压方式安装在该开口中或凹口中。
专利摘要一种用在电沸水器中的蒸汽感应式开关，其包括一个主体(12)，从该主体伸出一个管状部分(13)，该管状部分的端头或在端头的旁边有一个热感应双金属元件(16)，该热感应双金属元件横跨管状部分的嘴部，并在预定温度之上会改变形状，热感应双金属元件的后面形成一个腔体，并且主体(12)的后面有一对电触点；双金属片(16)的后表面与一个可滑动的推杆(20)配合工作从而对电触点产生作用，其中的可滑动推杆以密封的方式穿过主体(12)；管状部分的侧面在靠近双金属片(16)后表面的地方有一个蒸汽/空气排口。
文档编号A47J27/21GK2600017SQ0228553
公开日2004年1月21日 申请日期2002年11月14日 优先权日2001年11月16日
发明者M·J·谢泼德 申请人:科硕电控有限公司