-
Die Erfindung betrifft einen Durchlauferhitzer, mit wenigstens einem Heizkörper und einem Relais (1) zum Trennen des Heizkörpers von einem Stromversorgungsnetz. Das Relais ist einem Ankerbolzen, einer Spule und wenigstens einem Schalter ausgestattet. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Trennen eines Heizkörpers eines Durchlauferhitzers von einem Stromversorgungsnetz.
-
Die
DE 101 04 438 A1 zeigt einen Sicherheitsabschalter eines Wassererhitzers mit einem Ankerbolzen, auf den in einer Spule erzeugte elektromagnetische Felder wirken. Im Störfall gibt der Ankerbolzen einen Schieber frei, wodurch elektrische Kontakte des Sicherheitsabschalters geöffnet werden.
-
Aus dem Stand der Technik sind elektromagnetische Relais bekannt, bei denen der Ankerbolzen aus Eisen oder aus Eisen mit einem Nickelüberzug hergestellt ist. So ist aus der
DE 196 28 139 C1 eine weichmagnetische Eisen-Nickel-Chrom-Legierung für Joche und Ankerbolzen von elektromagnetischen Relais bekannt. Nachteilig hieran ist, dass das Eisen weich ist und dadurch leicht beschädigt wird.
-
Weiterhin ist aus dem Stand der Technik bekannt, einen Ankerbolzen aus hartem Kunststoff zu verwenden und diesen mit ferromagnetischen Partikeln zu versehen. So zeigt die
DE 102 60 668 A1 einen Ankerbolzen für einen elektromagnetischen Aktuator mit einer Ankerplatte aus einem ferromagnetischen Material, das durch eine mit ferromagnetischen Partikeln gefüllte Matrix aus einem elektrisch nicht leitenden Kunststoff gebildet wird. Nachteilig hieran ist, dass im Verhältnis zu Eisenbolzen bei der Verwendung von Kunststoff eine relativ große Spule notwendig ist.
-
Ausgehend vom Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein elektromagnetisches Relais für einen Wassererhitzer bereitzustellen, bei dem der Ankerbolzen kostengünstig in der Herstellung ist, ein sicheres Handling gewährleistet und einen kleineren Bauraum ermöglicht.
-
Erfindungsgemäß ist die obige Aufgabe durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst. Weiterhin ist die Aufgabe durch die Merkmale des Verfahrensanspruchs 2 gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in der Beschreibung gegeben.
-
Der Heizkörper des Durchlauferhitzers wird getrennt, wenn ein unsachgemäßer Zustand vorliegt. Das Relais weist einen Ankerbolzen (10), eine Spule (20), einen senkrecht zum Ankerbolzen (10) angeordneten Schieber (30), Kontakte (40, 41) zum Schalten des Heizkörpers und eine Halteplatte auf, welche von dem Schieber in eine Position gedrückt wird, so dass die Kontakte (40, 41) geschlossen sind. Der Ankerbolzen (10) ist über eine gleitende Stange (140) mit einem ferromagnetischen Körper (100) verbunden. Weiter weist der Ankerbolzen (10) einen inneren Anschlag (12) auf und die Stange (140) weist eine Querverstrebung (141) auf, welche bei Aktivierung der Spule (20) gegen den inneren Anschlag (12) des Ankerbolzens (10) stößt und den Ankerbolzen (10) mitnimmt, so dass der Ankerbolzen (10) den Schieber (30) freigibt, der wiederum die Halteplatte (50) freigibt und die Kontakte (40, 41) geöffnet werden.
-
Das Verfahren erfolgt mit den Schritten:
- • Schalten eines elektrischen Kontaktes eines Relais (1) durch Bewegen eines Ankerbolzens (10) mittels Anlegens eines Magnetfeldes und Induzierens einer magnetischen Kraft,
- • wobei ein Körper (100) verschieblich gegenüber dem Ankerbolzen angeordnet ist,
- • Beschleunigen eines Körpers (100) durch das Anlegen des Magnetfeldes (200) und Aufnehmen von kinetischer Energie, so dass
- • der Körper (100) nach einem Weg X auf einen Anschlag (11, 12, 153) des Ankerbolzens (10) trifft und
- • der Ankerbolzen (10) durch einen Impuls, den der Körper (100) auf den Ankerbolzen (10) beim Auftreffen auf den Anschlag (11, 12, 153) abgibt, in Bewegung gesetzt wird,
- • Freigeben eines senkrecht zum Ankerbolzen (10) angeordneten Schiebers (30) durch den Ankerbolzen (10), der eine Halteplatte (50) mit Kontakten (40, 41) in eine Position drückt, so dass
- • die Halteplatte (50) freigeben wird und die Kontakte (40, 41) geöffnet werden.
-
Zunächst wird ein Körper bei Anlegen eines Magnetfeldes über einen Weg beschleunigt. Da er verschieblich auf oder an dem Ankerbolzen liegt, nimmt er eine Geschwindigkeit auf, bis er auf einen Anschlag trifft. Durch den Weg ist die Verschieblichkeit des Körpers auf bzw. an dem Ankerbolzen definiert, wovon im Zusammenhang mit der Beschleunigungskraft durch das Magnetfeld die kinetische Energie festgelegt ist, die er annehmen kann. Beim Auftreffen auf den Anschlag wird die kinetische Energie auf den Ankerbolzen impulsartig übertragen, wodurch insbesondere anfängliche Reibungskräfte überwunden werden und sich der Ankerbolzen in Bewegung setzt.
-
In einem Ausführungsbeispiel wird das Magnetfeld weiter aufrecht erhalten und der Körper, der nicht weiter beweglich ist, wird weiter beschleunigt und somit auch der Ankerbolzen. Somit wird die kinetische Energie des Ankerbolzens und des Körpers weiter erhöht, um einen Schaltvorgang auszuführen.
-
Vorzugsweise ist der ferromagnetische Körper T-förmig ausgebildet und weist ein Oberstück und eine Verstrebung auf. Die Verstrebung taucht vorzugsweise in einer Ausnehmung zumindest teilweise in den Ankerbolzen ein und/oder durchgreift ihn. Die Verstrebung dient dabei als Halterung für den Körper, der dadurch an der Außenseite des Ankerbolzens positioniert ist.
-
In einem Ausführungsbeispiel weist der Körper zusätzlich ein Unterstück auf. Ober- und Unterstück gleiten an der Außenseite des Bolzens entlang und sind durch die Verstrebung gehalten.
-
In einem weiteren Ausführungsbeispiel weist der Ankerbolzen einen äußeren Anschlag auf. Bewegt sich der Körper durch das Magnetfeld stößt er gegen den äußeren Anschlag des Ankerbolzens. Hierdurch wird der Effekt verstärkt, dass der Körper den Ankerbolzen mitreißt.
-
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Körper mittels einer gleitenden Stange mit dem Ankerbolzen verbunden. Vorzugsweise weist der Ankerbolzen einen inneren Anschlag auf. Die Stange weist dabei eine Querverstrebung auf. Wenn sich der Körper bewegt, stößt die Querverstrebung der gleitenden Stange gegen den inneren Anschlag des Ankerbolzens und zieht den Ankerbolzen mit.
-
Vorzugsweise ist der Körper gerade ausgebildet. In einer bevorzugten Ausführungsform umgreift er den Ankerbolzen wenigstens teilweise.
-
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Ankerbolzen wenigstens an einem Ende wenigstens teilweise von einer magnetisierbaren Kappe umschlossen, die lose mit dem Ankerbolzen verbunden ist. Diese Ausführungsform ermöglicht eine besonders einfache und kostengünstige Herstellung, da lediglich eine Kappe aufgesteckt und lose mit dem Ankerbolzen, vorzugsweise mittels eines Dorns, am Ankerbolzen befestigt ist. Die Kappe bewegt sich, wenn ein Magnetfeld erzeugt wird. Diese Bewegung reicht aus, um auch den Ankerbolzen mit einem Ruck zu bewegen, da die Kappe mittels der Befestigung am Bolzen den Bolzen mitzieht. Zur Verstärkung dieses Effekts besteht der Ankerbolzen verzugsweise aus Kunststoff und ist zusätzlich mit Eisenpartikeln bestückt. Durch das Zusammenwirken des ferromagnetischen Körpers mit dem wenigstens teilweise ferromagnetischen Ankerbolzen wird die induzierte Kraft weiter verstärkt.
-
Vorzugsweise besteht die Kappe aus Eisen oder aus vernickeltem Eisen.
-
Der Ankerbolzen besteht vorzugsweise aus Kunststoff und ist somit nicht ferromagnetisch. Dies ermöglicht ein einfaches und sicheres Handling. Durch die Verwendung eines verschieblichen ferromagnetischen Körpers, vorzugsweise einer Kappe, ist die Spule relativ klein, so dass die Schaltung platzsparend ist.
-
In einem Verfahren ist ein Körper verschieblich gegenüber dem Ankerbolzen angeordnet. Der Körper wird durch das Anlegen eines Magnetfeldes beschleunigt, nimmt eine kinetische Energie auf und trifft nach einem definierten Weg auf einen Anschlag des Ankerbolzens. Der Ankerbolzen wird durch einen Impuls, den der Körper auf den Ankerbolzen beim Auftreffen auf den Anschlag abgibt, in Bewegung gesetzt.
-
Anspruch 11 beschreibt einen Durchlauferhitzer mit wenigstens einem Heizkörper und mit einem Relais, welches dazu geeignet ist, den Heizkörper von einem Stromversorgungsnetz zu trennen, wenn ein unsachgemäßer Zustand vorliegt.
-
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung.
-
In der Zeichnung zeigen
- 1 den Ankerbolzen mit dem ferromagnetischen Körper in verschiedenen Ausführungsformen
- 2 den Ankerbolzen mit Anschlag mit dem ferromagnetischen Körper in verschiedenen Ausführungsformen
- 3 den Ankerbolzen und den ferromagnetischen Körper in einem weiteren Ausführungsbeispiel
- 4 den Ankerbolzen mit einer verschieblichen Kappe
- 5 einen Schalter eines Durchlauferhitzers mit dem in 4 gezeigten Ankerbolzen
-
1 zeigt den Ankerbolzen 10 mit dem ferromagnetischen Körper 100. Der Körper 100 besteht aus einem Oberstück 110 und einer Verstrebung 120, die in den Ankerbolzen 10 in einer Ausnehmung 121 eintaucht. Die Verstrebung 120 ist in diesem Ausführungsbeispiel nicht über die gesamte Länge des Oberstücks 110 angeordnet, sondern im Bereich der Mitte. Die Verstrebung 120 ist im Bereich der Ausnehmung 121 verschieblich. Wird ein Magnetfeld erzeugt, bewegt sich der Körper 100 und die Verstrebung 120 stößt gegen den der Endseite des Ankerbolzens 10 zugewandten Rand 121' der Ausnehmung 121. Diese Kraft bewirkt, dass sich der Ankerbolzen ebenfalls bewegt.
-
1a zeigt eine Seitenansicht des Ankerbolzens 10 in einem Ausführungsbeispiel, wobei der Körper 100 ein Oberstück 110 aufweist.
-
1b zeigt eine Seitenansicht des Ankerbolzens 10 mit dem Körper 100 in einem weiteren Ausführungsbeispiel. Der Körper 100 weist ein Oberstück 110 und ein Unterstück 130 auf. Das Oberstück 110 und das Unterstück 130 sind durch eine nicht näher dargestellte Verstrebung 120 verbunden-, die im Innern des Bolzens 10 verläuft. Die Außenkanten der Verstrebung 120 sind durch eine gestrichelte Linie gekennzeichnet. Denkbar sind verschiedene Ausführungsformen der Verstrebung 120. Die Verstrebung 120 verbindet das Oberstück 110 und das Unterstück 130 entweder über deren gesamte Länge oder sie verbindet die beiden Stücke 110, 130 auf einem Teilstück 120' im mittleren Bereich.
-
In 1c ist eine Draufsicht des Ankerbolzens 10, insbesondere gemäß den in 1a und 1b dargestellten Ausführungsbeispielen, gezeigt.
-
1d zeigt einen Querschnitt durch den Ankerbolzen 10 und den Körper 100. Der Körper 100 weist ein Oberstück 110 und eine Verstrebung 120 auf, wobei die Verstrebung 120 den Bolzen 10 durchgreift.
-
2 zeigt den Ankerbolzen 10 mit dem ferromagnetischen Körper 100 gezeigt. Der Körper 100 besteht aus einem Oberstück 110 und einer Verstrebung 120, die in den Ankerbolzen 10 in einer Ausnehmung 121 eintaucht. Die Verstrebung 120 ist im Bereich der Ausnehmung 121 verschieblich. Der Ankerbolzen 10 weist einen äußeren Anschlag 11 auf. Wird ein Magnetfeld erzeugt, bewegt sich der Körper 100 und das Oberstück 110 des Körpers 100 stößt gegen den äußeren Anschlag 11. Diese Kraft bewirkt, dass sich der Ankerbolzen ebenfalls bewegt.
-
2a zeigt eine Seitenansicht des Ankerbolzens 10 mit dem ferromagnetischen Körper 100 in einem Ausführungsbeispiel, wobei der Körper 100 ein Oberstück 110 aufweist. Der Körper 100 ist verschieblich, wobei das Oberstück 110 des Körpers am Bolzen 10 entlang gleitet. Der Ankerbolzen 10 weist einen äußeren Anschlag 11 auf.
-
2b zeigt eine Seitenansicht des Ankerbolzens 10 mit dem Körper 100 in einem weiteren Ausführungsbeispiel. Der Körper 100 weist ein Oberstück 110 und ein Unterstück 130 auf. Das Oberstück 110 und das Unterstück 130 sind durch eine nicht näher dargestellte Verstrebung 120, die im Innern des Bolzens 10 verläuft verbunden. Die Verstrebung 120 verläuft in diesem Ausführungsbeispiel über die gesamte Länge des Oberstücks 110. Die Außenkanten der Verstrebung 120 sind durch eine gestrichelte Linie gekennzeichnet. Der Ankerbolzen 10 weist einen äußeren Anschlag 11 auf.
-
In 2c ist eine Draufsicht des Ankerbolzens 10, insbesondere gemäß den in 2a und 1b dargestellten Ausführungsbeispielen, gezeigt.
-
3 zeigt den Ankerbolzen 10 in einer weiteren Ausführungsform. Der Körper 100 ist mittels einer gleitenden Stange 140 mit dem Ankerbolzen 10 verbunden. Der Ankerbolzen 10 weist einen inneren Anschlag 12 auf. Die Stange weist eine Querverstrebung 141 auf. Wenn mittels der Spule 20 ein Magnetfeld erzeugt wird, bewegt sich der Körper 100 und die Querverstrebung 141 der gleitenden Stange 140 stößt gegen den inneren Anschlag 12 des Ankerbolzens 10 und zieht den Ankerbolzen 10 mit.
-
In 4 ist eine weitere bevorzugte Ausführungsform des Ankerbolzens 10 dargestellt. Der ferromagnetische Körper 100 ist durch eine magnetisierbare Kappe 150 gebildet, die den Ankerbolzen 10 wenigstens an einem Ende wenigstens teilweise umschließt und lose mit dem Ankerbolzen 10 mittels eines Dorns 151 verbunden ist. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Kappe 150 mit dem Dorn 151 an einem Befestigungspunkt 152 verbunden, der im Innern des Ankerbolzens 10 liegt. Der Dorn 151 weist einen Anschlag 153 auf. Die Kappe 151 weist ein Loch 154 auf, durch das der Dorn 152 hindurch gesteckt wird. Das Loch 154 ist dabei größer als der Durchmesser des Dorns 152 jedoch kleiner als der Durchmesser des Anschlags 153. Dadurch ist die Kappe 150 am Dorn 151 verschieblich. Sie kann jedoch nicht über den Dorn 151 hinweg rutschen. Die Länge des Dorns 151 ist größer als die Summe aus der Länge L zwischen dem Befestigungspunkt 152 des Dorns 151 und der der Kappe 150 zugewandten Endseite des Ankerbolzens 10 und der Materialdicke der Kappe 150. Dies hat den Vorteil, dass die Kappe 150 im Bereich des Dorns 151 einen gewissen Spielraum hat, um verschoben zu werden. Wenn ein Magnetfeld 200 erzeugt wird, bewegt sich die Kappe 150 und stößt gegen den Anschlag 153 des Dorns 151. Da der Dorn 151 am Befestigungspunkt 152 mit dem Ankerbolzen 10 verbunden ist, wird der Ankerbolzen 10 von der Bewegung der Kappe 150 mitgerissen und aus seiner Position herausgezogen.
-
5 zeigt einen Schalter 1 eines nicht näher dargestellten Durchlauferhitzers mit einem Ankerbolzen 10, einer Spule 20, einem Schieber 30, Kontakten 40, 41 zur Schaltung eines nicht näher dargestellten Heizkörpers und einer Halteplatte 50. Der Ankerbolzen 10 ist von einer magnetisierbaren Kappe 150 umschlossen und mittels eines Dorns 151 lose mit dem Ankerbolzen 10 verbunden. Der Dorn 151 weist dabei einen Anschlag 153 auf. Durch Anlegen eines Magnetfeldes wird die Kappe 150 beschleunigt. Da die Kappe 150 lose mit dem Ankerbolzen 10 verbunden ist, nimmt sie eine Geschwindigkeit auf, bis sie auf den Anschlag 153 des Dorns 151 trifft. Die Kappe 150 nimmt kinetische Energie an, die beim Auftreffen auf den Anschlag 153 des Dorns 151 auf den Ankerbolzen 10 impulsartig übertragen wird, wodurch insbesondere anfängliche Reibungskräfte überwunden werden und sich der Ankerbolzen 10 in Bewegung setzt. Wird das Magnetfeld weiter aufrechterhalten, wird die Kappe 150, die nicht weiter beweglich ist, weiter beschleunigt und somit auch der Ankerbolzen 10. Somit wird die kinetische Energie des Ankerbolzens 10 und der Kappe 150 weiter erhöht. Der Ankerbolzen 10 bewegt sich und gibt den Schieber 30, der die Halteplatte 50 in eine Position drückt, in der die Kontakte 40 zur Schaltung des Heizkörpers die Kontakte 41 berühren, frei. Dadurch werden die Kontakte 40, 41 geöffnet und der Heizkörper ausgeschaltet.
