施旭娜

(寧波方太廚具有限公司 浙江慈溪 315336)

1 引言

機(jī)械開關(guān)是一種利用機(jī)械原理的控制器件，起控制電路的作用，主要應(yīng)用于各類家用電器以及大型的機(jī)械設(shè)備上，它的指標(biāo)有：耐壓、使用壽命、密封、不起火等。

油煙機(jī)上一般在采用的機(jī)械開關(guān)有兩種：一種是琴鍵開關(guān)（按鍵開關(guān)），一種為翹板開關(guān)。

翹板開關(guān)的工作原理是形同翹翹板，中間軸轉(zhuǎn)動(dòng)，兩端分別用彈簧來復(fù)位，此開關(guān)的使用壽命低，在油煙機(jī)中一般都采用琴鍵開關(guān)來替代翹板開關(guān)。

琴鍵開關(guān)的工作原理主要為：按鍵往下運(yùn)動(dòng)，推動(dòng)彈片和開關(guān)觸點(diǎn)接觸，電路導(dǎo)通，按鍵到位后鋼絲滑入定位槽中勾住按鍵使得按鍵不會(huì)恢復(fù)原位，再次按動(dòng)按鍵往下運(yùn)動(dòng)，使得鋼絲從定位槽中滑出，按鍵在彈簧的作用下恢復(fù)原位，這時(shí)彈片也恢復(fù)原位，和開關(guān)觸點(diǎn)分開，電路斷開。這種琴鍵開關(guān)由于成本低，使用壽命高而廣泛應(yīng)用于各種家用電器上，但是由于此開關(guān)的行程大，聲音響，影響整體產(chǎn)品的品質(zhì)感，并且油煙機(jī)的工作環(huán)境多水多油，而琴鍵開關(guān)由于其自身的工作原理而無法做到全密封，使得琴鍵開關(guān)的使用壽命大大降低，并有可能會(huì)因?yàn)殚_關(guān)故障引起火災(zāi)，翹板開關(guān)也存在相同問題，無法做到全密封。

人們?yōu)榱颂岣弋a(chǎn)品的美觀以及產(chǎn)品的安全性，就采用電子開關(guān)，但是電子開關(guān)成本高，故障也比較高，研制一種新型的全密封機(jī)械開關(guān)很有必要。本文介紹的一種全密封機(jī)械開關(guān)是利用彈簧片作為開關(guān)元件。彈簧片在預(yù)彎曲后，可形成上下兩個(gè)穩(wěn)定的位置，因而穩(wěn)定型好，重復(fù)精度高。

2 新型機(jī)械開關(guān)的設(shè)計(jì)

2.1 新型機(jī)械開關(guān)工作原理

如圖1所示,本開關(guān)的設(shè)計(jì)利用了彈片和板簧的變形-復(fù)位原理。

工作過程分別為：

（1）如圖2所示。在無外力作用下，板簧呈自然狀態(tài)如圖1（a）所示，彈片一端固定在板簧上，另一端固定在插腳上，也呈自然狀態(tài)，按鈕一端的軸放在后殼體的槽上，放在板簧上，三者都穩(wěn)定在靜止?fàn)顟B(tài)，此時(shí)板簧端的觸點(diǎn)遠(yuǎn)離引出線觸點(diǎn)，電路處于斷開狀態(tài)。

（2）如圖3給按鈕施加外力F，使得按鈕沿一端軸轉(zhuǎn)動(dòng)并帶動(dòng)板簧往下運(yùn)動(dòng)，彈片也隨著板簧往下運(yùn)動(dòng)，在此過程中，彈片由于變形產(chǎn)生了一個(gè)往下的力，由于兩者產(chǎn)生力的力矩大小不一樣，該彈片產(chǎn)生的力大于板簧復(fù)位產(chǎn)生的力，而使得板簧、彈片、按鈕處于如圖3所示的穩(wěn)定靜止?fàn)顟B(tài)。板簧端的觸點(diǎn)與引出線觸點(diǎn)接觸，電路導(dǎo)通。

（3）如圖4(a)所示，按下關(guān)閉按鈕時(shí)，按鈕撥動(dòng)滑塊呈圖4(b)所示狀態(tài)，滑塊兩端的斜邊帶動(dòng)別的按鍵，使得按鍵向上轉(zhuǎn)動(dòng)，由按鈕帶給板簧一個(gè)外力，此時(shí)，板簧恢復(fù)變形的力大于彈片變形的力，彈片在經(jīng)過一段變形過程后，最后和板簧一樣處于自然狀態(tài)，恢復(fù)到圖2的狀態(tài)，板簧前端觸點(diǎn)與引出線端觸點(diǎn)又分離，電路處于斷開狀態(tài)。

2.2 零部件材料的選擇

為提高開關(guān)的使用壽命以及能在廚房潮濕多油污的環(huán)境中長(zhǎng)時(shí)間使用，對(duì)板簧和彈片材料的耐疲勞性、耐磨性、耐腐蝕性要求應(yīng)較高，故板簧采用鈹青銅，彈片采用磷銅，并要求對(duì)板簧和彈片進(jìn)行熱處理，以增加它們的硬度，來提高板簧和彈片變形重復(fù)性的精度。為了安全，新型機(jī)械開關(guān)的塑料零部件均采用阻燃材料。

3 新型機(jī)械開關(guān)全密封設(shè)計(jì)

在油煙機(jī)上使用的機(jī)械開關(guān)如果不采用全密封的方式，會(huì)增加產(chǎn)品的故障率，甚至?xí)捎陂_關(guān)短路而引起火災(zāi)。為避免出現(xiàn)上述兩類情況的發(fā)生，需要對(duì)新型機(jī)械開關(guān)進(jìn)行全密封設(shè)計(jì)。

全密封設(shè)計(jì)包括以下三部分：

3.1 按鈕部分的密封設(shè)計(jì)

由于新型機(jī)械開關(guān)的行程短，只有1.5mm，并且使用力比較小，因此在新型機(jī)械開關(guān)按鈕端我們?cè)O(shè)計(jì)了覆蓋一層有彈性的密封薄膜，密封薄膜的彈性對(duì)開關(guān)使用時(shí)按下按鈕的力影響較小。在外用力≤10N下，彈性的密封薄膜和前蓋的配合要緊湊，密封薄膜應(yīng)緊緊包住前蓋，結(jié)構(gòu)如圖3和圖4中所示。另外，對(duì)于開關(guān)使用環(huán)境的不同，此薄膜也可采用不同的彈性材料，在我公司的油煙機(jī)上，采用的是耐腐蝕性好的硅膠材料。

3.2 上下殼體的密封設(shè)計(jì)

新型機(jī)械開關(guān)的上下蓋采用螺釘聯(lián)結(jié)，再套上一個(gè)后罩，并采用緊配合來進(jìn)行密封。若對(duì)產(chǎn)品有更高的密封要求，則可以增加O型圈來進(jìn)行密封。

3.3 引出線部位的密封設(shè)計(jì)

新型機(jī)械開關(guān)的引出線全部扎在同一線套里，線套緊套在開關(guān)盒上，如圖3和圖4所示，若對(duì)產(chǎn)品有更高的密封要求，則可以在引出線套孔里填上膠水，在上述三個(gè)部位進(jìn)行密封后，基本上這個(gè)新型機(jī)械開關(guān)的密封性設(shè)計(jì)基本上全部完成。

3 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

根據(jù)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)目的和使用要求，我們的試驗(yàn)內(nèi)容確定為以下四個(gè)方面：使用壽命、耐壓性能、密封性能、不起火。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果

（1）使用壽命：通過在220V、2.5A額定電壓和額定電流做7萬次的連續(xù)實(shí)驗(yàn)。

（2）耐壓性能：耐壓＞1500V 10mA 1min，未發(fā)生擊穿或閃絡(luò)發(fā)生。

（3）密封性能：水蒸氣連續(xù)沖擊4小時(shí)，煮水8小時(shí)試驗(yàn)，試驗(yàn)后開關(guān)里無水珠形成，開關(guān)無失靈、誤動(dòng)作、卡死現(xiàn)象。

（4）不起火：將塑件用火燃燒10s，塑件在30s內(nèi)熄滅，并且無燃燒物滴落。

4 結(jié)論

通過上述各項(xiàng)嚴(yán)格的試驗(yàn)證明，新型全密封機(jī)械開關(guān)的使用壽命遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通的機(jī)械開關(guān)，全密封性能穩(wěn)定可靠，可推廣使用到吸油煙機(jī)等使用條件惡劣的家用電器產(chǎn)品上。