DE102005018098A1

DE102005018098A1 - Elektrische Schaltvorrichtung

Info

Publication number: DE102005018098A1
Application number: DE200510018098
Authority: DE
Inventors: Dietmar Knackstedt; Rüdiger Kliefoth
Original assignee: Mettler Toledo Garvens GmbH
Current assignee: Mettler Toledo Garvens GmbH
Priority date: 2005-04-19
Filing date: 2005-04-19
Publication date: 2006-10-26

Abstract

Elektrische Schaltvorrichtung mit einem Schalter 11, bei dem das Öffnen und Schließen der Schaltkontakte über ein ein starres, fluiddichtes Gehäuse 2 durchsetzendes und an das Betätigungselement 13 des Schalters 11 gekoppeltes Bedienelement 3 erfolgt.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Schaltvorrichtung mit einem elektrische Schaltkontakte und ein zum Öffnen und Schließen der Schaltkontakte zwischen einer Ausschaltstellung und einer Einschaltstellung bewegbares Betätigungselement aufweisenden Schalter.

Derartige elektrische Schaltvorrichtungen sind allgemein bekannt. Es handelt sich um mehr oder weniger gewöhnliche elektrische Schalter, die in der Regel einem elektrischen Verbraucher vorgeschaltet werden, um die Stromzufuhr zum elektrischen Verbraucher hin unabhängig vom Ort des Verbrauchers zu ermöglichen oder zu unterbrechen. Üblicherweise weist ein solcher elektrischer Schalter ein Kunststoffgehäuse auf, in dem die elektrischen Schaltkontakte angeordnet sind und durch das das Betätigungselement hindurchgreift.

Diese Schalter sind durch ihr Gehäuse gegen das Eindringen von Fremdkörpern, Staub, Feuchtigkeit oder Wasser nur unvollständig geschützt. In Abhängigkeit von der Art ihres Einsatzes bedarf es einer besonderen Schutzart. Grundlage für die Klassifizierung der Schutzart eines Gehäuses ist die deutsche Norm DIN EN 60529 „Schutzarten durch Gehäuse (IP-Code)". Der IP-Code besteht im wesentlichen aus zwei Zahlen, von den die zweite den Schutz gegen das Eindringen von Wasser kennzeichnet, wobei im allgemeinen gilt, daß eine höhere Kennziffer einen besseren Schutz gegen Wasser anzeigt. Dies gilt auf jeden Fall bis zur Kennziffer 6 (6K). Die Kennziffern 7 und 8 sind dagegen eher unabhängig zu sehen, da solche Gehäuse zwar Schutz gegen (zeitweiliges) Untertauchen in Wasser bieten, aber evtl. gegenüber Strahlwasser nicht geschützt sind.

Seit langem besteht ein Bedarf nach elektrischen Schaltvorrichtungen, die möglichst gut gegen Wassereintrittgeschützt sind, um keine schädlichen Wirkungen davon zu tragen, wenn die Schaltvorrichtung zufällig oder situationsbedingt Wasser in verschiedensten Auftrittsformen ausgesetzt ist. So ist z. B. in einem gewöhnlichen Elektrogeschäft ein elektrischer Schalter der Schutzart IP54 erhältlich. Hier bedeutet die zweite Kennziffer 4, daß der Schalter gegen Spritzwasser geschützt ist. Ein solcher Schalter wird vorzugsweise im Bereich von Feuchträumen eingesetzt.

Der mit zahlenmäßig höchstem Schutz gegen Wasser käuflich erhältliche elektrische Schalter weist die Schutzart IP67 auf. Diese Schutzart verhindert den Eintritt von Wasser in schädlichen Mengen, wenn das Gehäuse unter genormten Druck- und Zeitbedingungen zeitweilig in Wasser untergetaucht ist.

Diese bekannten und oben durch Beispiele erläuterten elektrischen Schalter können jedoch nicht verhindern, daß Wasser oder Dampf, die aus unterschiedlichen Richtungen unter stark erhöhtem Druck auf das Gehäuse einwirken, schädliche Folgen haben können. Eine solche Belastung tritt beispielsweise auf, wenn der Schalter einer Hochdruck-/Dampfstrahl-Reinigung ausgesetzt ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, angesichts dieses im Stand der Technik bestehenden Problems eine elektrische Schaltvorrichtung bereitzustellen, für die ein aus unterschiedlichen Richtungen unter stark erhöhtem Druck einwirkendes Fluid, beispieisweise Wasser oder Dampf, unschädlich ist.

Dieses Problem wird durch eine elektrische Schaltvorrichtung nach Patentanspruch 1 gelöst.

Dabei liegt der Erfindung die überraschend einfache Idee zugrunde, daß ein unzureichend geschützter bekannter Schalter, beispielsweise ein Schalter mit einem gewöhnlichen Kunststoffgehäuse, auf besonders einfache Weise durch seine Aufnahme in das fluiddichte starre Gehäuse, das in der Lage ist, das aus beliebigen Richtungen unter stark erhöhtem Druck gegen das Gehäuse gerichtete Fluid, beispielsweise Wasser in Form eines Wasserstrahls oder Dampfstrahls, geschützt werden kann und dabei seine Betätigbarkeit nicht beeinträchtigt wird, indem das Betätigungselement des aufgenommenen Schalters an das Bedienelement der elektrischen Schaltvorrichtung gekoppelt ist, so daß das Öffnen und Schließen der Schaltkontakte des aufgenommenen Schalters jetzt durch das gekoppelte Bedienelement durchgeführt werden kann. Eine solche elektrische Schaltvorrichtung erfüllt insbesondere für elektrische Hauptschalter, die im Regelfall an üblichen Steuerschränken vorgesehen sind, eine wichtige Schutzfunktion.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist das Gehäuse der elektrischen Schaltvorrichtung eine geeignete Öffnung zur Einführung des Schalters und einer Anschlußleitung auf. Der Rand der Öffnung ist vorteilhaft als umlaufende Dichtfläche zur fluiddichten Festlegung an einer dazu komplementären Wandfläche einer mit der Schaltvorrichtung versehenen Einrichtung ausgebildet, wobei es sich bei der Einrichtung üblicherweise um einen Schaltschrank handeln kann.

Besonders zweckmäßig ist in der Dichtfläche eine nach außen hin offene, umlaufende Ringnut mit einer darin angeordneten Ringdichtung ausgebildet. Auf diese Weise wird der Schutz gegen einen Wasser- oder Dampfstrahl, welcher auf den Grenzbereich zwischen Dichtfläche und Wand trifft, insbesondere aus einer Richtung senkrecht zur orthogonalen Verbindung zwischen der Schaltvorrichtung und der Wand, stark erhöht.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der elektrischen Schaltvorrichtung ist das fluiddichte Gehäuse im Bereich der Dichthälfte mit sich orthogonal zur Dichtfläche erstreckenden Gewindebohrungen versehen, die zur Aufnahme von die Wandfläche durchsetzenden Schraubbolzen dienen, mit denen das Gehäuse an der Wandfläche fluiddicht festspannbar ist. Durch das Festspannen des fluiddichten Gehäuses an die Wandfläche in einem Bereich nahe der Ringdichtung wird in vorteilhafter Weise die Effektivität der Ringdichtung gegen stark erhöhten Wasser- oder Dampfstrahldruck deutlich erhöht.

Zweckmäßig weist das fluiddichte Gehäuse einen einstückigen Gehäusehauptkörper aus einem fluiddichten Material auf, der von dem Bedienelement durchsetzt ist. Durch diese Ausgestaltung wird vorteilhaft erreicht, daß ein großer Teil des Oberflächenbereichs, nämlich der abseits der umlaufenden Dichtfläche und abseits des das Gehäuse durchsetztenden Bedienelements, keine weiteren Problemstellen für einen Wasser- oder Dampfstrahl aufweist, der unter stark erhöhtem Druck gegen diesen Gehäusebereich gerichtet ist, und zwar unabhängig von der Richtung, aus der das Fluid kommt.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist in dem von dem Bedienelement durchsetzten Bereich des Gehäuses eine im wesentlichen spielfreie Führungshülse vorgesehen, durch die das Bedienelement geführt ist. Des weiteren ist zweckmäßig eine Ringdichtung in einer zum Bedienelement hin offenen umlaufenden Ringnut in dem von dem Bedienelement durchsetzten Bereich des Gehäuses vorgesehen. Damit ist der Schutz gegenüber Wasser- oder Dampfstrahleintritt an der eher problematischen Stelle des Grenzbereichs zwischen Bedienelement und Gehäusehauptkörper verstärkt.

Zweckdienlich entspricht die Art der Lagerung des Bedienelementes in dem Gehäuse der Art der Schaltbewegung des Betätigungselementes. So ist, wenn z. B. die Schaltbewegung eine Drehbewegung, Linearbewegung oder Kippbewegung ist, die Lagerung des Bedienelementes in dem Gehäuse entsprechend ein Drehlager, ein lineares Gleitlager oder ein Kipplager. Im Falle des Drehlagers weist das Bedienelement vorteilhaft einen Bereich auf, der den von dem Bedienelement durchsetzten Bereich umfassenden Oberflächenbereich des Gehäuses übergreift und konform diesem Oberflächenbereich ausgebildet eng an ihn angelegt ist. Geeignet greift dieser Bereich auch über die im wesentlichen spielfreie Führungshülse hinweg.

Unter der formschlüssigen Kopplung des Bedienelementes mit dem Betätigungselement im Sinne der Schaltbewegung ist zu verstehen, daß die zum Öffnen und Schließen der Schaltkontakte zwischen einer Ausschaltstellung und einer Einschaltstellung benötigte Schaltbewegung des Betätigungselementes durch die Kopplung mit dem Bedienelement übertragen wird. Mit anderen Worten wird eine Schaltbewegung des Bedienelementes auf das Betätigungselement durch die Kopplung übertragen und bewirkt somit ein Öffnen und Schließen der Schaltkontakte zwischen einer Ausgangsstellung und einer Eingangsstellung, d.h. das Ein- und Ausschalten des Schalters erfolgt bedienerseitig über das Bedienelement. Vorteilhaft weisen dazu das Bedienelement und das Betätigungselement an ihren einander zugewandten Enden ihrer formschlüssigen Kopplung dienende, zueinander komplementäre Eingriffsbereiche auf.

Zweckmäßig ist das fluiddichte, starre Gehäuse hochdruckfest im Sinne eines Hochdruckreinigungsstrahls ausgelegt. Darunter ist zu verstehen, daß das fluiddichte, starre Gehäuse einem Hochdruckreinigungsstrahl in dem Maße standhält, daß der Schalter und insbesondere die Schaltkontakte keinen schädlichen Folgen ausgesetzt sind. Weiter zweckmäßig ist das fluiddichte, starre Gehäuse hitzebeständig im Sinne einer Dampfstrahlreinigung ausgelegt. Darunter ist zu verstehen, daß das fluiddichte, starre Gehäuse einer Dampfstrahlreinigung in dem Maße standhält, daß der Schalter und insbesondere die Schaltkontakte durch sie keine schädlichen Folgen erleiden. Das gleiche gilt für die fluiddichte Festlegung bzw. Festspannung der Dichtfläche und ggf. die Dichtungen.

In einer vorteilhaften Ausführungsform weist der Schalter selbst bereits einen gewissen Schutz gegen Wassereintritt auf. Geeignet handelt es sich dabei um einen Schalter, dessen Gehäuse die Voraussetzung für eine zweite Kennziffer des IP-Codes von 5 oder kleiner, insbesondere die für die Schutzart IP65, erfüllt.

Besonders vorteilhaft ist die elektrische Schaltvorrichtung derart ausgelegt, daß das Gehäuse die Voraussetzung für die Schutzart IP69K erfüllt.

Zweckmäßig wird eine elektrische Schaltvorrichtung dieser Erfindung an einem elektrischen Verbraucher verwendet, der einem Hochdruckfluidstrahl ausgesetzt ist. Ein Beispiel für einen solchen Verbraucher ist etwa eine zur Überprüfung von Packungsgewichten geeignete Kontrollwaage. Besonders im Foodbereich ist eine solche Kontrollwaage regelmäßig Hochdruck-/Dampfstrahlreinigungen ausgesetzt.

Die einzige Figur der Zeichnung zeigt eine bevorzugte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen elektrischen Schaltvorrichtung in einer Schnittansicht.
Ein besonders vorteilhaftes Ausgestaltungsbeispiel der erfindungsgemäßen elektrischen Schaltvorrichtung wird im folgenden anhand der einzigen Figur der Zeichnung beschrieben. Dort ist die elektrische Schaltvorrichtung 1 in einer Schnittansicht dargestellt. Man erkennt, daß ein Schalter 11 in eine Öffnung 10 eines fluiddichten, starren Gehäuses 2 aufgenommen ist. Das starre Gehäuse 2 weist dabei einen Gehäusehauptkörper 4 sowie ein das Gehäuse durchsetzendes Bedienelement 3 auf. Des weiteren sind eine Führungshülse 8 und eine Ringnut 9 mit einer darin angeordneten Ringdichtung 9' vorgesehen, die in dem Grenzbereich zwischen dem Bedienelement 3 und dem Gehäusehauptkörper 4 angeordnet sind.
Die elektrische Schaltvorrichtung ist an der dem Bedienelement gegenüberliegenden Seite an einer Wandfläche 21 einer Einrichtung 20 festgelegt, die hier z. B. ein Blechschaltschrank sein kann. Die Festlegung erfolgt, indem ein Bereich 5 des Gehäusehauptkörpers 4, der für die Öffnung 10 einen Rand darstellt und als umlaufende Dichtfläche wirkt, an der zu ihr komplementären Wandfläche 21 anliegt. Das Gehäuse 2 ist weiter durch Schraubbolzen 71, die die Wandfläche 21 durchsetzen und von dem Gehäusehauptkörper 4 durch orthogonal zur Dichtfläche vorhandenen Gewindebohrungen 7 aufgenommen sind, an der Wandfläche 21 fluiddicht festgespannt. Weiter erkennt man aus der Figur, daß in der Dichtfläche 5 eine nach außen hin offene umlaufende Ringnut 6 mit einer darin angeordneten Ringdichtung 6' ausgebildet ist.
Die elektrische Schaltvorrichtung 1 umfaßt also den Schalter 11 von drei Seiten, während der Schalter 11 auf seiner dem Betätigungselement 13 entgegengesetzten Seite an der Wand 21 anliegt. Auf diese Weise können Wasser- oder Dampfstrahlen aus jeder Richtung unter stark erhöhtem Druck gegen die elektrische Schaltvorrichtung gerichtet sein, ohne daß der Schalter dadurch schädliche Wirkungen erleidet.
Aus der Figur erkennt man, daß das Bedienelement 3 formschlüssig mit dem Betätigungselement 13 des Schalters 11 gekoppelt ist. Diese formschlüssige Kopplung verdeutlicht den Umstand, daß eine Schaltbewegung des Bedienelementes 3 auf eine entsprechende Schaltbewegung des Betätigungselementes 13 des Schalters 11 übertragen werden kann. In der Figur ist dies dadurch dargestellt, daß das Betätigungselement 13 über einen Eingriffsbereich 33' in einen Eingriffsbereich 33 des Bedienelementes 3 eingeklemmt ist, und somit zu einer der Schaltbewegung des Bedienelementes 3 entsprechenden Schaltbewegung gezwungen ist.
Dabei handelt es sich in der Figur um eine Drehbewegung. Entsprechend ist die Lagerung des Bedienelementes 3 indem Gehäuse 2 als Drehlager ausgelegt. Weiterhin ist der dem Bediener zugewandte Bereich zum Drehen ausgelegt, wobei man erkennt, daß ein Bereich 31 des Bedienelementes 3 einen Oberflächenbereich des Gehäuses 2 übergreift, der den vom Bedienelement 3 durchsetzten Bereich umfaßt. Wie in der Figur dargestellt, reicht dieser Bereich 31 auch über die Führungshülse 8 hinaus.
Es kommt bei dieser Erfindung aber nicht zwingend auf die Art der Schalterbewegung an, so sind auch eine Linearbewegung oder eine Kippbewegung anstelle der Drehbewegung denkbar, wobei die Lagerung des Bedienelementes 3 natürlich dieser anderen Schaltbewegung entspricht.
Die in der Figur gezeigte elektrische Schaltvorrichtung ist sowohl hochdruckfest als auch hitzebeständig zumindest in dem Maße, daß es einer Hochdruckreinigung bzw. einer Dampfstrahlreinigung ausgezeichnet widersteht, so daß im wesentlichen kein Wasser bzw. Dampf in den Bereich der Öffnung 10 und damit des Schalters 11 gelangt. Das Gehäuse 2 der Schaltvorrichtung weist also dem IP-Code nach die Schutzart IP69K auf, insbesondere wenn wie in diesem Ausführungsbeispiel der Schalter 11 selbst ein Gehäuse der Schutzart IP65 aufweist. Allerdings könnte alternativ auch ein Schalter mit einem Gehäuse einer geringeren Schutzartkennzeichnung den Platz des Schalters 11 einnehmen.
In der Figur nicht abgebildet sind die elektrischen Anschlußleitungen zu dem Schalter 11. Diese werden von hinten durch die Wandfläche 21 des Blechschaltschranks 20 geführt.

Claims

Elektrische Schaltvorrichtung (1) mit einem elektrische Schaltkontakte und ein zum öffnen und Schließen der Schaltkontakte zwischen einer Ausschaltstellung und einer Einschaltstellung bewegbares Betätigungselement (13) aufweisenden Schalter (11), gekennzeichnet durch ein fluiddichtes, starres Gehäuse (2), in dem ein das Gehäuse durchsetzendes Bedienelement (3) mit einem der Schaltbewegung des Betätigungselementes (13) zwischen der Ausschaltstellung und der Einschaltstellung entsprechenden Bewegungsfreiheitsgrad fluiddicht gelagert ist, und in das der Schalter (11) in Bezug auf das Gehäuse (2) im wesentlichen festsitzend aufgenommen und dabei sein Betätigungselement (13) mit dem Bedienelement (3) formschlüssig im Sinne der Schaltbewegung gekoppelt ist.
Elektrische Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (2) eine zur Einführung des Schalters (11) und einer Anschlußleitung geeignete Öffnung (10) aufweist.
Elektrische Schaltvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (10) einen als umlaufende Dichtfläche zur fluiddichten Festlegung an einer dazu komplementären Wandfläche (21) einer mit der Schaltvorrichtung (1) versehenen Einrichtung (20) ausgebildeten Rand (5) aufweist.
Elektrische Schaltvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Dichtfläche (5) eine nach außen hin offene, umlaufende Ringnut (6) mit einer darin ¹ angeordneten Ringdichtung (6') ausgebildet ist.
Elektrische Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das fluiddichte Gehäuse (2) im Bereich der Dichtfläche (5) mit sich orthogonal zur Dichtfläche (5) erstreckenden Gewindebohrungen (7) zur Aufnahme von die Wandfläche (21) durchsetzenden Schraubbolzen (71) versehen ist, mit denen das Gehäuse (2) an der Wandfläche (21) fluiddicht festspannbar ist.
Elektrische Schaltvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das fluiddichte, starre Gehäuse (2) einen von dem Bedienelement (3) durchsetzten, einstückigen Gehäusehauptkörper (4) aus einem fluiddichten, starren Material aufweist.
Elektrische Schaltvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Bedienelement (3) in dem von dem Bedienelement durchsetzten Bereich des Gehäuses (2) durch eine im wesentlichen spielfreie Führungshülse (8) geführt wird.
Elektrische Schaltvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem von dem Bedienelement (3) durchsetzten Bereich des Gehäuses (2) eine zum Bedienelement (3) hin offene und dieses umlaufende Ringnut (9) mit einer darin angeordneten Ringdichtung (9') ausgebildet ist.
Elektrische Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltbewegung eine Drehbewegung und die Lagerung des Bedienelementes (3) in dem Gehäuse (2) ein Drehlager ist.
Elektrische Schaltvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bereich (31) des Bedienelementes (3) einen den von dem Bedienelement (3) durchsetzten Bereich umfassenden Oberflächenbereich des Gehäuses (2) übergreift, insbesondere auch die im wesentlichen spielfreie Führungshülse (8), und konform diesem Oberflächenbereich ausgebildet eng an ihn angelegt ist.
Elektrische Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltbewegung eine Linearbewegung und die Lagerung des Bedienelementes (3) in dem Gehäuse (2) ein lineares Gleitlager ist.
Elektrische Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltbewegung eine Kippbewegung und die Lagerung des Bedienelementes (3) in dem Gehäuse (2) ein Kipplager ist.
Elektrische Schaltvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Bedienelement (3) und das Betätigungselement (13) an ihren einander zugewandten Enden ihrer formschlüssigen Kopplung dienende, zueinander komplementäre Eingriffsbereiche (33, 33') aufweisen.
Elektrische Schaltvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das fluiddichte starre Gehäuse (2) und/oder die fluiddichte Festlegung/Festspannung der Dichtfläche (5) und/oder die Dichtungen (6', 9') hochdruckfest im Sinne eines Hochdruckreinigungsstrahls sind.
Elektrische Schaltvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das fluiddichte starre Gehäuse (2) und/oder die fluiddichte Festlegung/Festspannung der Dichtfläche (5) und/oder die Dichtungen (6', 9') hitzebeständig im Sinne einer Dampfstrahlreinigung sind.
Elektrische Schaltvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse des Schalters (11) die Voraussetzung für eine zweite Kennziffer seines IP-Codes von 5 oder kleiner, insbesondere die für die Schutzart IP65 erfüllt.
Elektrische Schaltvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (2) der Schutzart nach die Voraussetzung für die Kennzeichnung IP69K erfüllt.
Verwendung einer elektrischen Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-17 an einem einem Hochdruckfluidstrahl ausgesetzten elektrischen Verbraucher.