DE102005010928A1

DE102005010928A1 - Nachlaufschalter

Info

Publication number: DE102005010928A1
Application number: DE200510010928
Authority: DE
Inventors: Klaus Köthe
Original assignee: Thermik Geraetebau GmbH
Current assignee: Thermik Geraetebau GmbH
Priority date: 2005-03-09
Filing date: 2005-03-09
Publication date: 2006-09-14
Also published as: WO2006094710A1

Abstract

Ein Nachlaufschalter (10) umfasst einen temperaturabhängigen Schalter (14), der oberhalb seiner Ansprechtemperatur eine elektrisch leitende Verbindung zwischen seinen beiden Außenkontakten (16, 20) herstellt, einen Kaltleiter-Baustein (17) und ein den Schalter (14) und den Kaltleiter-Baustein (17) aufnehmendes Gehäuse (11). Das Gehäuse (11) ist mit einem Füllmaterial (25) mit Wärmespeicherkapazität verfüllt (Figur 1).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Nachlaufschalter, mit einem temperaturabhängigen Schalter, der oberhalb seiner Ansprechtemperatur eine elektrisch leitende Verbindung zwischen seinen beiden Außenkontakten herstellt, einem Kaltleiter-Baustein und einem den Schalter und den Kaltleiter-Bastein aufnehmenden Gehäuse.

Ein derartiger Nachlaufschalter ist aus der Veröffentlichung in Siemens Components 24 (1986) Heft 1, Seiten 25–26, bekannt.

Der bekannte Nachlaufschalter umfasst einen Bimetall-Schnappschalter mit einem Metallgehäuse, an dem unter Zwischenschaltung einer elektrischen Isolation ein Kaltleiter-Baustein anliegt. An der von dem Bimetall-Schnappschalter abgelegenen Seite liegt an dem Kaltleiter-Baustein ein Metallstück an. Diese drei Bauelemente werden durch eine Metallfeder zusammengehalten, die unter Zwischenschaltung von weiteren elektrischen Isolationsschichten einerseits an dem Metallstück und andererseits an dem Bimetall-Schnappschalter anliegt.

Diese Anordnung ist in einem wärmeisolierenden Gehäuse untergebracht, aus dem zwei Kontaktanschlüsse für den Bimetall-Schnappschalter sowie zwei Kontaktanschlüsse für den Kaltleiter-Baustein herausragen.

Der bekannte Nachlaufschalter wird für die Entlüftungssteuerung in Toilettenräumen eingesetzt. Beim Einschalten des Raumlichtes fließt gleichzeitig Strom durch den Kaltleiter-Baustein, der sich erwärmt und schließlich den Bimetall-Schnappschalter auf eine Temperatur oberhalb seiner Ansprechtemperatur erhitzt. Der Bimetall-Schnappschalter schließt dann die elektrische Verbindung zwischen seinen Außenkontakten, die in Reihe zwischen der Netzspannung und dem Motor eines Lüfters geschaltet sind. Auf diese Weise wird der Motor des Lüfters kurz nach dem Einschalten der Raumbeleuchtung ebenfalls eingeschaltet.

Wenn das Raumlicht wieder ausgeschaltet wird, wird gleichzeitig auch der Kaltleiter-Baustein stromlos geschaltet, so dass er sich allmählich wieder abkühlt. Dabei kühlt sich auch der Bimetall-Schnappschalter wieder ab, so dass nach einer bestimmten Abkühlzeit auch der Motor des Lüfters wieder ausgeschaltet wird.

Durch die Wärmekapazität des an dem Kaltleiter-Baustein anliegenden Metallstückes soll auf diese Weise eine Nachlaufzeit von vier Minuten erreicht werden, die der Motor des Lüfters nach dem Ausschalten der Raumbeleuchtung noch weiterläuft.

Wenn auf das Metallstück verzichtet wird, beträgt die Nachlaufzeit lediglich 2,5 Minuten.

Um höhere Nachlaufzeiten zu erreichen, schlägt die Veröffentlichung vor, einen zweiten Kaltleiter-Baustein zu verwenden, an den während der Nachlaufzeit die Netzspannung angelegt wird. Dieser zweite Kaltleiter-Baustein erwärmt sich damit erst während der Nachlaufzeit und verlangsamt die Abkühlung. Damit nun aber die Temperatur des Bimetall-Schnappschalters überhaupt wieder unter die Ansprechtemperatur sinken kann, muss die Endtemperatur des zweiten Kaltleiter-Bausteines unter der Ansprechtemperatur des Bimetall-Schnappschalters liegen. Auf diese Weise soll eine Nachlaufzeit von 10,5 Minuten erreicht werden können.

Bei dem bekannten Nachlaufschalter ist zum einen von Nachteil, dass er schon für das Erreichen einer Nachlaufzeit von vier Minuten relativ aufwändig aufgebaut ist, wobei längere Nachlaufzeiten nur durch eine extrem komplizierte Konstruktion erreicht werden, die zudem wegen des erforderlichen zweiten Kaltleiter-Bausteines sehr kostenintensiv ist.

Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, den bekannten Nachlaufschalter derart weiterzubilden, dass bei einfachem Aufbau auch längere Nachlaufzeiten erreichbar sind.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei dem eingangs erwähnten Nachlaufschalter dadurch erreicht, dass das Gehäuse mit einem Füllmaterial mit Wärmespeicherkapazität verfüllt ist.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird auf diese Weise vollkommen gelöst. Die Erfinder der vorliegenden Anmeldung haben nämlich erkannt, dass es durch eine geeignete Wahl von Art und Menge des Füllmateriales möglich ist, die Nachlaufzeit so einzustellen, dass auch sechs Minuten und mehr erreichbar sind. Selbstverständlich kann auch eine kürzere Nachlaufzeit erreicht werden.

Die Konstruktion des neuen Nachlaufschalters ist dabei sehr einfach, denn auf das zusätzliche Metallstück, wie es beim Stand der Technik verwendet wird, kann hier vollständig verzichtet werden. Ferner ist eine Einstellung einer reproduzierbaren Nachlaufzeit durch das Füllmaterial nach Erkenntnis der Erfinder deutlich einfacher zu realisieren, als durch das im Stand der Technik verwendete Metallstück.

Dabei ist es dann bevorzugt, wenn das Füllmaterial elektrisch isolierend ist.

Bei dieser Maßnahme ist von Vorteil, dass die Konstruktion des neuen Nachlaufschalters weiter vereinfacht wird, denn auf die bei dem bekannten Nachlaufschalter verwendeten Isolations schichten zwischen der Metallklammer und der Anordnung der einzelnen Komponenten kann vollständig verzichtet werden.

Insbesondere ist es bevorzugt, wenn das Füllmaterial eine Silikonmasse ist, mit der das Gehäuse ausgegossen ist, wobei die Silikonmasse vorzugsweise eine sandhaltige Silikonmasse ist.

Hier ist von Vorteil, dass nicht nur ein preiswertes Füllmaterial verwendet wird, das durch die Art der Sandbeimischung mit einer entsprechenden Wärmespeicherkapazität versehen werden kann, sondern dass gleichzeitig auch die einzelnen Komponenten des Nachlaufschalters sicher in dem Gehäuse fixiert werden, was den Aufbau weiter vereinfacht.

Allgemein ist es noch bevorzugt, wenn das Gehäuse ein wärmeisolierendes Gehäuse ist.

Durch diese Maßnahme wird erreicht, dass die Wärmeabgabe an die Umgebung weiter verringert wird, so dass in Kombination mit der Wärmespeicherkapazität des Füllmateriales hinreichend lange Nachlaufzeiten erreicht werden.

Ferner ist es bevorzugt, wenn der Schalter in einem Schaltergehäuse mit einem Unterteil aus Metall angeordnet ist, das den einen Außenanschluss des Schalters darstellt, wobei vorzugsweise der Kaltleiter-Baustein unmittelbar an dem Unterteil aus Metall anliegt.

Diese Maßnahme ist für sich genommen, also bei einem gattungsgemäßen Nachlaufschalter, neu und erfinderisch, wobei sie auch die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe für sich löst, also ohne die Verwendung des Füllmaterials.

Die Erfinder der vorliegenden Anmeldung haben nämlich erkannt, dass auf diese Weise ein einfacher Aufbau des Nachlaufschalters möglich ist, der wegen der zwischen dem Kaltleiter-Baustein und dem Schaltergehäuse vorhandenen unmittelbaren Verbindung eine höhere Nachlaufzeit ermöglicht. Die in dem Kaltleiter-Baustein gespeicherte Wärme kann nämlich unmittelbar an den Schalter abgegeben werden, so dass kein Temperaturgefälle zwischen dem Kaltleiter-Baustein und dem Schalter existiert. Mit anderen Worten, durch diese Konstruktion kann der Schalter länger auf einer Temperatur oberhalb seiner Ansprechtemperatur gehalten werden.

Dabei ist es bevorzugt, wenn der Kaltleiter-Baustein mit dem Unterteil verlötet, vorzugsweise vollflächig verlötet, ist.

Bei dieser Maßnahme ist von Vorteil, dass die thermische Anbindung des Kaltleiter-Bausteines an den temperaturabhängigen Schalter noch einmal verbessert wird, so dass die dem Kaltleiter-Baustein inhärente Wärmespeicherkapazität besser ausgenutzt werden kann, was zu höheren Nachlaufzeiten als bei bekannten Nachlaufschaltern führt.

Von besonderem Vorteil ist es dabei, wenn die beiden, die Erfindung für sich genommen lösenden Merkmale in Kombination eingesetzt werden, also zum einen der unmittelbare Kontakt zwischen dem Kaltleiter-Baustein und dem aus Metall bestehenden Unterteil des temperaturabhängigen Schalters, und zum anderen die Verfüllung des Gehäuses mit dem Füllmaterial mit Wärmespeicherkapazität.

Auf diese Weise wird nämlich zum einen ein schnelles Abkühlen sowohl des zumindest größten Teils aus Metall gefertigten Schaltergehäuses, das somit schon eine eigene gute Wärmespeicherkapazität aufweist, sowie des Kaltleiter-Bausteines verhindert, wobei zum anderen wegen der guten thermischen Anbindung des Kaltleiter-Bausteines an das Schaltergehäuse sozusagen die gesamte Wärmespeicherkapazität dieser Anordnung ausgenutzt werden kann, um den temperaturabhängigen Schalter auf einer Temperatur oberhalb seiner Ansprechschwelle zu halten.

In diesem Zusammenhang sei erwähnt, dass temperaturabhängige Schalter mit einem Schaltergehäuse, bei dem zumindest das Unterteil aus Metall gefertigt ist, von der Anmelderin unter der Bezeichnung „S02" vertrieben werden. Ein derartiger temperaturabhängiger Schalter ist beispielsweise in dem auf die Anmelderin zurückgehenden deutschen Patent DE 21 21 802 C2 beschrieben, wobei der dortige temperaturabhängige Schalter als Öffner ausgebildet ist, also oberhalb seiner Ansprechtemperatur die elektrische Verbindung zwischen seinen Außenkontakten öffnet.

Allgemein ist es noch bevorzugt, wenn der neue Nachlaufschalter mit drei Anschlussleitungen versehen ist, von denen je eine mit einem der beiden Außenkontakte des Schalters und die dritte mit dem Kaltleiter-Baustein verbunden ist.

Bei dieser Maßnahme ist von Vorteil, dass der neue Nachlaufschalter mit lediglich drei Anschlussleitungen verbunden ist, über die er beispielsweise mit der Raumbeleuchtung und dem Motor des Lüfters so verbunden werden kann, wie dies in dem nachfolgenden Ausführungsbeispiel ausführlich beschrieben ist.

Der neue Nachlaufschalter kann somit in einem vergossenen Gehäuse mit drei Anschlussleitungen bereitgestellt werden, so dass er beispielsweise in die Stromverteilerdose des Toilettenraumes eingebaut werden kann, wo lediglich die drei Anschlussleitungen entsprechend so geschaltet werden müssen, dass der Kaltleiter-Baustein parallel zur Raumbeleuchtung und der temperaturabhängige Schalter in Reihe zu dem Motor des Lüfters liegt.

Insgesamt bietet der neue Nachlaufschalter damit bei extrem einfachem Aufbau und leichter Anschließbarkeit die Möglichkeit, deutlich längere Nachlaufzeiten als bei dem bekannten Nachlaufschalter zu realisieren. Wegen des mit dem Füllmaterial ausgegossenen, wärmeisolierenden Gehäuses bewirken sich auch unterschiedliche Umgebungstemperaturen auf die Nachlaufzeit des neuen Nachlaufschalters nicht oder vernachlässigbar aus.

Aufgrund dieser herausragenden technischen Eigenschaften ist der neue Nachlaufschalter nicht nur zur Steuerung des Motors eines Lüfters in einem Toilettenraum oder Nassraum geeignet, er kann überall dort eingesetzt werden, wo kurzfristig nach dem Einschalten eines elektrischen Verbrauchers ein weiterer elektrischer Verbraucher eingeschaltet werden soll, der nach dem Ausschalten des ersten elektrischen Verbrauchers noch für eine bestimmte Zeitspanne in Betrieb sein soll. Wegen der reproduzierbaren und in der Länge einstellbaren Nachlaufzeit lässt sich der neue Nachlaufschalter damit auch dort einsetzen, wo die Einhaltung und Länge der Nachlaufzeit sicherheitsrelevant ist. Dies gilt beispielsweise für die Kontrollleuchte für eine elektrische Heizplatte oder für die Verriegelung der Ladeöffnung einer Waschmaschine oder Schleuder. Nach dem Ausschalten der Kochplatte gibt die Kontrollleuchte während der Nachlaufzeit einen Hinweis darauf, dass die Kochplatte noch heiß sein kann, während bei der Waschmaschine oder Schleuder die Verriegelung es verhindert, dass unmittelbar nach dem Abschalten des Trommelmotors die Ladeklappe bereits geöffnet wird, ohne dass der Stillstand der Trommel abgewartet wird.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung und der beigefügten Zeichnungen.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Seitenansicht des neuen Nachlaufschalters; und
2 eine schematische Verschaltung des neuen Nachlaufschalters mit der Raumbeleuchtung und dem Motor eines Lüfters für einen Nassraum.
In 1 ist mit 10 allgemein ein Nachlaufschalter bezeichnet, der in schematischer Seitenansicht und nicht maßstabsgetreu dargestellt ist.
Der Nachlaufschalter 10 weist ein wärmeisolierendes Gehäuse 11 auf, dessen äußere Begrenzung lediglich gestrichelt dargestellt ist, das Gehäuse 11 kann aus jedem geeigneten, wärmeisolierenden Material gefertigt sein.
In dem Gehäuse 11 ist ein temperaturabhängiger Schalter 14 angeordnet, dessen Schaltergehäuse 15 zweiteilig aufgebaut ist und zumindest ein aus Metall bestehendes Unterteil 16 aufweist. An dem Unterteil 16 liegt ein Kaltleiter-Baustein 17 an, der bei 18 vollflächig mit dem Unterteil verschweißt ist.
Ein derartiger temperaturabhängiger Schalter 14 wird von der hiesigen Anmelderin unter der Bezeichnung „S02" vertrieben, sein prinzipieller Aufbau ist in der DE 21 21 802 C2 beschrieben, wobei der Schalter dort als Öffner ausgebildet ist, während er im Rahmen der vorliegenden Anmeldung als Schließer fungiert.
Der temperaturabhängige Schalter 14 umfasst dabei in üblicher Weise eine Bimetall-Schnappscheibe sowie eine Federscheibe, die zusammen ein temperaturabhängiges Schaltwerk bilden. Unterhalb ihrer Ansprechtemperatur befindet sich die Bimetall-Schnappscheibe in einer ersten Konfiguration, wobei sie bei Erhöhung ihrer Temperatur über die Ansprechtemperatur hinaus schlagartig in ihre Hochtemperaturstellung umspringt, in der sie einen von ihr getragenen Kontakt gegen die Rückstellwirkung der Federscheibe in Anlage mit einem Außenkontakt bringt. Die Feder scheibe stützt sich mit ihrem Rand beispielsweise an dem Unterteil 16 ab, das den zweiten Außenkontakt des Schalters 14 bildet.
Bei dem Ausführungsbeispiel der 1 bildet auf diese Weise das Unterteil 16 den ersten Außenkontakt des Schalters 14, während das Schaltergehäuse 15 an seinem Oberteil 19 einen zweiten Außenkontakt 20 trägt, so dass die Federscheibe in ihrer Hochtemperaturstellung eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Außenkontakt 20 und dem Unterteil 16 herstellt.
Der Außenkontakt 20 ist mit einer ersten Anschlussleitung 22 verbunden, die aus dem Gehäuse 11 hinausführt. Das Unterteil 16 ist mit einer zweiten Anschlussleitung 23 verbunden, die als eine Art Mittenanschluss sowohl für den Schalter 14 als auch für den Kaltleiter-Baustein 17 dient. Eine dritte Anschlussleitung 24 führt zu dem Kaltleiter-Baustein 17, und zwar zu dessen von der vollflächigen Verschweißung 18 abgelegenen Seite, so dass der Kaltleiter-Baustein 17 elektrisch zwischen die Anschlussleitungen 23 und 24 geschaltet ist, während der temperaturabhängige Schalter 14 elektrisch zwischen den Anschlussleitungen 22 und 23 liegt.
Das Gehäuse 11 ist mit einem Füllmaterial 25 verfüllt, das in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel eine sandhaltige Silikonmasse ist, mit der das Gehäuse 11 derart ausgegossen wird, dass der Schalter 14 mit dem daran vollflächig verlöteten Kaltleiter-Baustein 17 unverrückbar in dem Gehäuse 11 gehalten wird. Durch das Füllmaterial 25 werden gleichzeitig auch die Anschlussleitungen 22, 23 und 24 fixiert, es wirkt hier wie eine Art „Zugentlastung".
Auf diese Weise ist der Nachlaufschalter 10 vollständig verkapselt, er weist lediglich drei Anschlussleitungen 22, 23 und 24 auf, mit denen er jetzt so mit einer Raumbeleuchtung und einem Motor für einen Lüfter verschaltet werden kann, wie dies in 2 gezeigt ist.
In 2 ist allgemein mit 27 eine Raumbeleuchtung bezeichnet, bei der über einen Netzschalter 28 eine Leuchte 29 mit Phase 31 und Nullleiter 32 des elektrischen Stromnetzes verbunden ist. An die Phase 31 ist mit seinem ersten Anschluss ein Motor 33 eines Lüfters angeschlossen, der mit seinem anderen Anschluss mit der Anschlussleitung 22 des Nachlaufschalters 10 verbunden ist. Die Anschlussleitung 23 des Nachlaufschalters 10 ist mit dem Nullleiter 32 verbunden, während die Anschlussleitung 24 auf der Seite des Netzschalters 28 mit der Leuchte 29 verbunden ist.
Auf diese Weise ist der Kaltleiter-Baustein 17 parallel zu der Leuchte 29 geschaltet, während der temperaturabhängige Schalter 14 in Reihe zu dem Motor 23 liegt, wobei diese Reihenschaltung unmittelbar mit der Phase 31 und dem Nullleiter 32 verbunden ist.
Wenn jetzt über den Netzschalter 28 die Leuchte 29 eingeschaltet wird, fließt gleichzeitig ein Strom durch den Kaltleiter-Baustein 17, der in der Literatur auch als PTC-Baustein bezeichnet wird. Kurze Zeit nach dem Einschalten der Leuchte 29 hat sich der Kaltleiter-Baustein 10 soweit aufgeheizt, dass er den Schalter 14 auf eine Temperatur oberhalb von dessen Ansprechtemperatur gebracht hat, so dass der Schalter 14 schließt und damit den Motor 33 mit Strom versorgt.
Wenn der Netzschalter 28 wieder geöffnet wird, entfällt die Stromversorgung für den Kaltleiter-Baustein 17, so dass sich der Nachlaufschalter 10 insgesamt langsam wieder abkühlt. Die Abkühlzeit und damit die Nachlaufzeit für den Motor 33 wird durch Art und Menge des Füllmateriales sowie die Wärmeisolationsfähigkeit des Gehäuses des Nachlaufschalters 10 und die Wärmekapazität der beiden Komponenten bestimmt.
Wenn sich die Temperatur des Schalters 14 wieder unterhalb der Ansprechtemperatur befindet, öffnet der Schalter 14 schlagartig, so dass der Motor 33 wieder stromlos ist und damit abgeschaltet wird.
Durch die unter Bezugnahme auf 1 beschriebene einfache Konstruktion des Nachlaufschalters 10 lassen sich Nachlaufzeiten von sechs Minuten und mehr realisieren.
Wegen der lediglich drei Anschlussleitungen 22, 23 und 24 ist die Verdrahtung des Nachlaufschalters 10 mit einer Raumbeleuchtung 27 auf einfache Weise möglich, der Nachlaufschalter 10 kann beispielsweise in einer Verteilerdose angeordnet werden.

Claims

Nachlaufschalter (10), mit einem temperaturabhängigen Schalter (14), der oberhalb seiner Ansprechtemperatur eine elektrisch leitende Verbindung zwischen seinen beiden Außenkontakten (16, 20) herstellt, einem Kaltleiter-Baustein (17) und einem den Schalter (14) und den Kaltleiter-Baustein (17) aufnehmenden Gehäuse (11), dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (11) mit einem Füllmaterial (25) mit Wärmespeicherkapazität verfüllt ist.
Nachlaufschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllmaterial (25) elektrisch isolierend ist.
Nachlaufschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllmaterial (25) eine Silikonmasse ist, mit der das Gehäuse (11) ausgegossen ist.
Nachlaufschalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Silikonmasse eine sandhaltige Silikonmasse ist.
Nachlaufschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (11) wärmeisolierend ausgebildet ist.
Nachlaufschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalter (14) in einem Schaltergehäuse (15) mit einem Unterteil (16) aus Metall angeord net ist, das den einen Außenkontakt des Schalters (14) darstellt.
Nachlaufschalter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kaltleiter-Baustein (17) unmittelbar an dem Unterteil (16) des Schalters (14) anliegt.
Nachlaufschalter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Kaltleiter-Baustein (17) mit dem Unterteil (16) verlötet ist.
Nachlaufschalter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Kaltleiter-Baustein (17) vollflächig mit dem Unterteil (16) verlötet ist.
Nachlaufschalter nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass drei Anschlussleitungen (22, 23, 24) vorgesehen sind, von denen je eine (22, 23) mit einem der beiden Außenkontakte (20, 16) des Schalters (14) und die dritte (24) mit dem Kaltleiter-Baustein (17) verbunden ist.