电气设备安全电路制造技术

一种电气安全电路，用于在存在过热状态时中断电气设备的工作电源。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及与电气设备连接使用的安全电路在电气设备中，有时需要断开工作电源以防止过热引起的损坏或伤害。在完成该任务的、与电热毯和床罩相连的安全装置方面的研究已取得实质性进展。电热毯一般设有纤维套，它具有通过毯子整个区域的通道，其中穿过弯曲的低瓦数加热元件。为了给加热元件过热提供保护，已知将双金属热动开关或持续传感线放在靠近加热元件处以便感应过热状态。这种安全装置通过操作继电器或类似开关设备对过热状态作出反应，断开电路并关断加热元件的工作电源。在更先进的电热毯中，加热元件由正温度系数(PTC)材料密封的两彼此隔开的导体构成。这种加热元件本身限制温度，它能均衡一定的过热状态而不需断开工作电源。但是如果存在极度过热状态例如有关PTC加热元件的两导体之一出现断路或开路时，则分隔装置还需要断开工作电源这种安全装置一般在发展至危险状态前通过烧断熔丝而中断电路本专利技术提供一种改进的装置在过热状态下中断电气设备的工作电源。本专利技术以一种安全电路实现，它具有热性能接近至少电气设备的电路元件之一的导电元件，该电气设备由工作电源供电。构成导电元件使之响应于高温快速断开。安全电路包括与导电元件和工作电源相连的开关电路，且其响应于导电元件的断开而中断电气设备的工作电源。参照下述说明，权利要求和附图，本领域的技术人员将进一步理解本专利技术的上述及其它特点，优点和目的。附图说明图1是实现本专利技术的电热毯示意图；图2是本专利技术正温度系数加热元件的放大截面图；图3是本专利技术安全电路的示意性电路图。本专利技术的安全装置可在包括电热毯，电热垫，电马达和建筑物线路，但不局限于此的各种电路电气设备和电力线中实施。下面为了说明，描述本专利技术应用于电热毯的情形。参见图1，该图所示为可使用本专利技术安全装置的电热毯10。毯10包括细长加热元件12，它来回循环通过电热毯套14中形成的通道，以公知的方式在毯面上均匀供热。虽然只显示了一个通常约100英尺长的加热元件，但一个毯中可含有两个或两个以上的加热元件。控制器16连接加热元件12，它包括on/off开关18，启动按钮20，以及使毯10的使用者可调节加热元件12产生的热量的调热控制22。控制器16通过插头24将毯10连至适当的电力工作电源。图2是电热毯10中所用的本专利技术加热元件12的截面图。加热元件12使用正温度系数(PTC)材料26，该材料在一对彼此隔开的导体28和30之间挤压并围绕其，且该材料呈狗骨(dogbone)形。适当的电绝缘涂层32压在PTC材料26上。虽然PTC加热元件的特定结构可广泛变化。但这种加热元件的优选实施例在Kelly的美国专利No.4,277,673，1981年7月7日出版，名称“电导体自调节制品”，和Crowley的美国专利No.4,309,596，1982年1月5日出版，名称“灵活的自限制加热电缆”中详细公开，这里以此两专利作参考。通常，加热元件中的PTC材料具有限高的表面电阻，并由聚乙烯，硅橡胶或具有混合碳黑颗粒的类似物构成，从而给出特定的温度/电阻特性。在优选实施例中，每个导体28和30都具有导体线螺旋缠绕其上的绝缘芯，每一芯涂覆导电碳扩散，如Crowley的美国专利No.4,309,596所述。加在每一芯上的涂层抵消PTC材料26的高表面电阻结果在PTC材料26与每一导体28和30之间为低电阻电结合。在运行中，电流在导体28与30之间流动并通过其间的材料26。PTC材料26在加热元件12的整个长度上提供电阻性加热区，并且，虽然图3所示为不连续并列电阻但PTC材料在导体28和30之间形成一个连续的电阻加热器。选择PTC材料26的成分和其挤压的物理尺寸，使电阻与每英尺长度的散热在任何给定的温度下合理稳定。在低温下，每英尺散热将大于正常室温下的。而在过热或高温状态时，散热将低于正常情况。PTC材料26自限制，对每一不同环境和绝缘系统产生给定的散热或线温度。以此方式，就散热而言，在部分毯10捆扎或被反常约束(例如，由放在毯顶上的某些东西引起的)时，加热元件12对新环境起反应并降低其在该区域的散热，试图维持合理的稳定温度。本专利技术的加热元件12中含有导电元件34(图2)，它与导体28和30平行通过加热元件的长度。在优选实施例中，元件34为丝或纤维并位于PTC材料26与绝缘层32之间的间隙中(图2中稍夸大)。如此定位纤维34热接近导体28和30。但是，不象导体28和30，导电纤维34未涂覆导电碳消散。所以，PTC材料26的高表面电阻使导电纤维34实质上电绝缘，从而在纤维34和导体28与30之间流过的泄漏电流几乎没有。在优选实施例中，导体28与30分离，距离约0.040英寸，而导电纤维34与每一导体分离，距离约0.031英寸。纤维34的成分如下，该成分使它在遇到与极端过热状态相关的高温，而通过PTC材料26的自限制特性不能补偿时，将断开。有许多种材料和成分可用于导电元件34。可使用任何金属，合金，或导电材料，及其混合物，包括但不局限于不锈钢锆/铜铜和铜合金镍和镍合金铂铅与铅合金银镍/铬金镍/铬/铁铝黄铜锌合金铍/铜青铜铁铁/铬/铝镉合金锡与锡合金碳磷/青铜同样，任何金属或导电涂覆纤维或线可用于导电纤维34，包括但不局限于涂覆银的线涂覆镍的线涂覆石墨的线涂覆铜的线涂覆铜/银的线涂覆银/镍的线涂覆石墨/氧化铁的线涂覆碳的线而且，任何具有金属混合物或导电纤维的线可用于导电纤维34，包括但不局限于填充银的塑料线填充镍的塑料线填充碳的塑料线填充石墨的塑料线填充铜/银的塑料线填充银/镍的塑料线填充铝的塑料线填充铜的塑料线填充金的塑料线多种类型的光纤也可用于导电纤维34。测试上述几种材料与成分，以确定哪种构成导电纤维34的优选实施例。测试不锈钢纤维，缠绕聚脂线的不锈钢纤维，涂覆银的聚酯线，涂覆银的聚乙烯线，以及涂覆银的聚丙烯线。虽然所有被测试材料与成分都性能良好，但确定缠绕聚酯线的不锈钢纤维是最佳材料。实际测试的这种特定类型最佳材料由缠绕两股150登尼尔(等于约0.006英寸直径)聚酯线的四股35微米不锈钢纤维构成它可从Bekaert Fibre Technology得到，作为VN 35/4聚酯不锈钢线。这种优选材料中所含聚酯通常熔点为256℃，而不锈钢熔点通常为约1500℃。在为导电纤维34而测试的其它材料中，确定第二最佳材料是不锈钢纤维(无聚酯线)。实际测试的这种特定类型第二优选材料由90股14微米不锈钢纤维(通常熔点为约1500℃)构成它可从Bekaert Fibre Technology得到，作为Bekinox #VN 14/1X90/90Z。为导电纤维34优选上述两种最佳成分是因为其强度足以承受电热毯的正常弯曲，整理和洗涤，并足够灵活，不会使电热毯过于僵硬。而且，因为下面更仔细讨论的原因，不锈钢的绞合足够少，热量使导电纤维34在毯织品燃烧前断开。最佳实施例中的聚酯有益于增加不锈钢纤维股的强度，以利于制造处理。参见图3，该图是本专利技术安全电路37的示意性电路图，其大部分装在控制器16内(图1)。插头24将安全电路连至适当的电力工作电源，该电源通常为交流线电压。熔丝38与电源线40串连，并用于在流经的电流超过预定值时中断电路在优选实施例中，熔丝38为额定5安培，这说明如果电流为至少4.5安培(本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电气安全电路，用于具有由工作电源激励的电路元件的电气设备，该安全电路包括：导电元件，其热性能接近至少一个由工作电源激励的电路元件，构成所述导电元件以响应于高温而断开；以及连接所述导电元件和工作电源的开关电路，所述开关电路响应于所 述导电元件的断开而中断电气设备的工作电源。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：JL思雷什，
申请(专利权)人：阳光产品有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]