DE102009038960A1

DE102009038960A1 - Temperaturfühler und Verfahren zur Justierung eines solchen Temperaturfühlers

Info

Publication number: DE102009038960A1
Application number: DE102009038960A
Authority: DE
Inventors: Philipp Pérez Castillo; Willi Reichert; Bruno Schlenker
Original assignee: EGO Elektro Geratebau GmbH
Current assignee: EGO Elektro Geratebau GmbH
Priority date: 2009-08-19
Filing date: 2009-08-19
Publication date: 2011-02-24
Also published as: CA2712892A1; EP2287877A2; ES2425319T3; EP2287877A3; EP2287877B1; CN101996819A; PL2287877T3; US20110043322A1; CA2712892C; SI2287877T1; CN101996819B; US8368503B2; HRP20130722T1; EP2544205A1; MX2010009060A

Abstract

Ein Temperaturfühler für einen Strahlungsheizkörper weist ein mit seinem Gehäuse verbundenes erstes rohrartiges Ausdehnungselement auf, das ein zweites stabartiges Ausdehnungselement enthält, wobei die beiden Ausdehnungselemente unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen. Der Temperaturfühler weist zwei Schaltfedern auf für unterschiedliche Schaltpunkte. Zur Justierung einer zweiten Schaltfeder, die an einer zweiten Schaltfederbasis befestigt ist, ist die zweite Schaltfederbasis verlagerbar in Längsrichtung des Stabes und dann durch Arretiermittel dauerhaft festgelegt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Temperaturfühler, insbesondere einen sogenannten Stabregler, sowie ein Verfahren zur Justierung eines solchen Temperaturfühlers.
Aus der EP 1 569 257 A1 ist ein Temperaturfühler bekannt, der auch als Stabregler bezeichnet wird. Er enthält zwei Schaltfedern, die durch ein zweites Ausdehnungselement ausgelöst werden, welches in einem rohrartigen ersten Ausdehnungselement gelagert ist. Üblicherweise besteht das erste Ausdehnungselement aus einem Metallrohr, während das zweite Ausdehnungselement ein Keramikstab ist. Durch unterschiedliche thermische Ausdehnungskoeffizienten dehnt sich bei Erwärmung im wesentliche nur das Rohr aus und der Stab bewegt sich relativ dazu aus einem Gehäuse des Temperaturfühlers, das die Schaltfedern enthält, heraus. An jeweils einem für jede Schaltfeder vorgesehenen Auslösepunkt werden diese ausgelöst bzw. geschaltet, was somit bei zwei unterschiedlichen, einstellbaren Temperaturen erfolgen soll. Die Einstellung dieser Auslösepunkte bzw. Schalttemperaturen ist von großer Bedeutung und technisch nicht ganz leicht zu lösen.
Aufgabe und Lösung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen eingangs genannten Temperaturfühler sowie ein Verfahren zu seiner Justierung zu schaffen, mit denen Probleme des Standes der Technik gelöst werden können und insbesondere eine vorgenannte Justierung konstruktiv sowie vom Ablauf gut erfolgen kann.
Gelöst wird diese Aufgabe durch einen Temperaturfühler mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zu seiner Justierung mit den Merkmalen des Anspruchs 6. Vorteilhafte sowie bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren Ansprüche und werden im Folgenden näher erläutert. Manche der nachfolgend aufgezählten Merkmale werden nur für den Temperaturfühler oder nur für das Verfahren genannt. Sie sollen jedoch unabhängig davon sowohl für den Temperaturfühler als auch für das Verfahren gelten können. Der Wortlaut der Ansprüche wird durch ausdrückliche Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
Es ist vorgesehen, dass der Temperaturfühler ein Gehäuse aufweist, welches zwei Schaltfedern enthält, wobei ein erstes rohrartiges Ausdehnungselement mit dem Gehäuse verbunden ist. Dieses erste Ausdehnungselement enthält ein zweites Ausdehnungselement, das als Stab ausgebildet ist, wobei die beiden Ausdehnungselemente unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen und bei Erwärmung bzw. Temperaturveränderungen eine Relativbewegung zueinander durchführen. Eine erste Schaltfeder im Temperaturfühler ist gegen eine Stelle vorgespannt und trägt einen Schaltkontakt, wobei auf eine Seite der Schaltfeder der Stab wirkt, wozu vorteilhaft ein Zwischenelement vorgesehen sein kann, sodass der Stab nicht unmittelbar die Schaltfeder berührt. In Wirkrichtung des Stabes bzw. des länglichen Zwischenelementes in Verlängerung des Stabes ist eine zweite Schaltfeder vorgesehen, die an einer zweiten Schaltfederbasis befestigt ist.
Erfindungsgemäß ist die zweite Schaltfederbasis so ausgebildet, dass sie zur Justierung des Schaltpunktes der zweiten Schaltfeder verlagerbar ist bzw. bewegt werden kann mit zumindest einer Richtungskomponente in Längsrichtung des Stabes. Die Position der zweiten Schaltfederbasis für den Einsatz ist dann durch Arretiermittel arretierbar bzw. kann durch Arretiermittel festgelegt werden, vorteilhaft dauerhaft. So wird der justierte Zustand der Schaltfeder fixiert.
Dadurch ist es möglich, dass, anders als im Stand der Technik, nicht die Position einer Schaltfeder bzw. der zweiten Schaltfeder zu ihrer zweiten Schaltfederbasis, an der sie befestigt ist, verändert wird als Relativbewegung, sondern die Position der zweiten Schaltfederbasis im Gehäuse des Temperaturfühlers selbst. Dies verbessert die Einstellbarkeit sowie die Schaltgenauigkeit erheblich. Vor allem kann hier eine Arretierung bzw. Festlegung der zweiten Schaltfederbasis an dem Gehäuse des Temperaturfühlers auf stabile Art und Weise dauerhaft erfolgen, beispielsweise durch Festschweißen der metallischen Schaltfederbasis an einem metallischen Teil im Temperaturfühlergehäuse. So können spätere Änderungen oder ungewünschte Verstellungen verhindert werden.
In Ausgestaltung der Erfindung liegt der Stab auf genannte Art und Weise mittels des genannten Zwischenelementes an der ersten Schaltfeder an, um diese auszulösen am Auslösepunkt bzw. ihrem Schaltpunkt. Ein solches Zwischenelement weist den Vorteil auf, dass es länglich und stabartig ausgebildet sein kann und somit durch die Schaltfeder hindurch auch den Anlagepunkt für die zweite Schaltfeder darstellen kann.
Es ist zwar möglich, eine Justierung für den Auslösepunkt der ersten Schaltfeder in diesem Zwischenelement bzw. in einer Anlage des Zwischenelements an dem Stab oder an der ersten Schaltfeder zu integrieren. Dies kann beispielsweise mittels eines verstellbaren Schraubgewindes erfolgen, beispielsweise mit einer in Längsrichtung des Stabes verlaufenden Schraube bzw. Madenschraube, die an dem Stab oder der ersten Schaltfeder anliegt. Durch Verdrehen der Schraube kann dann der Auslösepunkt genau eingestellt werden. Vorteilhaft erfolgt das Einstellen aber durch einen Metallstift, der in das noch offene andere Ende des Rohres eingeführt ist und an dem der Stab anliegt. Durch Verschieben des Metallstifts entlang der Längsrichtung des Rohres kann dann die Einstellung erfolgen, welche durch sein Befestigen am Rohr, beispielsweise durch Schweißen, endgültig gemacht werden kann. Dies ist dem Fachmann aber bekannt.
Das Zwischenelement besteht vorteilhaft aus Keramik. So kann der Stab möglicherweise auch aus Metall gefertigt sein.
Die zweite Schaltfederbasis kann derart ausgebildet sein, dass sie länglich ist und in einem Endbereich der zweiten Schaltfeder mit dieser verbunden ist, der von deren Endbereich mit dem Schaltkontakt entfernt ist. An ihrem anderen Endbereich ist die zweite Schaltfederbasis unveränderbar an dem Temperaturfühlergehäuse festgelegt, wobei hier eine gewisse Bewegbarkeit bzw. Biegbarkeit nach Art einer Drehung um einen geringen Winkel möglich sein soll. Vorteilhaft kann nahe oder im Bereich der Verbindung der zweiten Schaltfederbasis mit der zweiten Schaltfeder ein verstellbares Arretiermittel für die Schaltfederbasis am Temperaturfühlergehäuse vorgesehen sein, welches entweder direkt an dem Gehäuse oder an einem darin fixierten Teil in unterschiedlicher Positionierung festlegbar ist. Durch diese Festlegung wird also die Position der zweiten Schaltfederbasis und somit auch der davon getragenen zweiten Schaltfeder zum Stab bzw. einen die Bewegung des Stabes auf die zweite Schaltfeder übertragenden Zwischenelementes festgelegt.
Als Arretierungsmittel kann in Ausgestaltung der Erfindung ein von der zweiten Schaltfederbasis abstehender Abschnitt vorgesehen sein, der in etwa rechtwinklig zur Längserstreckung der zweiten Schaltfederbasis verlaufen kann, also von dieser absteht. Es kann insbesondere ein abstehender Arretierungsarm vorgesehen sein, der zur Festlegung der endgültigen Position der zweiten Schaltfederbasis im Gehäuse an einem in dem Gehäuse befestigten Metallteil festgelegt ist, insbesondere angeschweißt ist. Das Schweißen bewirkt hier eine dauerhafte und nicht mehr veränderbare Festlegung.
Bei der Justierung eines Temperaturfühlers wird dann bei einer bestimmten Temperatur, bei der die zweite Schaltfeder auslösen soll bzw. ihre Schaltfunktion ausüben soll, bei noch nicht festgelegtem Arretierungsmittel der zweiten Schaltfederbasis der entsprechende Schaltpunkt an der zweiten Schaltfeder eingestellt. Dazu wird die Position der zweiten Schaltfederbasis entsprechend eingestellt, dass die zweite Schaltfeder hier schaltet. Danach wird dann die zweite Schaltfederbasis in genau dieser Position festgelegt, beispielsweise indem der vorgenannte Arretierungsabschnitt bzw. Arretierungsarm an dem Gehäuse des Temperaturfühlers dauerhaft befestigt wird. Dabei kann er insbesondere an einem genannten Metallteil angeschweißt werden. Alternativ zu einem Schweißen sind auch dauerhaft ausgelegte Klemmverbindungen möglich. Das Verschweißen, insbesondere als Laserschweißen, geht jedoch schnell und ist ausreichend stabil und dauerhaft.
Für eine erste Schaltfederbasis kann vorgesehen sein, dass diese hinsichtlich ihrer Position in dem Temperaturfühlergehäuse nicht verändert werden kann bzw. bei Montage nur in einer einzigen Position montiert werden kann. Hier erfolgt die Justierung vorteilhaft über das vorgenannte Zwischenelement zwischen erster Schaltfederbasis und dem stabartigen zweiten Ausdehnungselement. Alternativ kann eine Justierung des Auslösepunktes der ersten Schaltfeder auch über eine veränderbare Anordnung des Stabes in dem rohrartigen ersten Ausdehnungselement erfolgen, beispielsweise indem die beiden von dem Gehäuse weg weisenden Endbereiche miteinander verbunden sind und diese Verbindung verstellbar ist. Dazu kann eine Justierschraube oder ein Metallstift, an dem der Stab anliegt, in das Ende des rohrartigen ersten Ausdehnungselementes in Längsrichtung des Stabes eingreifen. Durch Verstellen in Längsrichtung kann die Justierung des Auslösepunktes erfolgen und abschließend kann Justierschraube oder der Metallstift fixiert werden, beispielsweise geklemmt oder verschweißt.
Diese und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und der Zeichnung hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird. Die Unterteilung der Anmeldung in einzelne Abschnitte sowie Zwischen-Überschriften beschränken die unter diesen gemachten Aussagen nicht in ihrer Allgemeingültigkeit.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Temperaturfühlers mit zwei Schaltfedern ist in der 1 schematisch dargestellt, wobei eine zweite Schaltfeder an einer in unterschiedlichen Positionen arretierbaren Schaltfederbasis befestigt ist.
Detaillierte Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Die 1 zeigt in geschnittener Draufsicht einen erfindungsgemäßen Temperaturfühler 11 mit einem länglichen Fühlerteil, das auf bekannte Art und Weise aus einem Rohr 13, üblicherweise einem Metallrohr, und einem darin enthaltenen länglichen Stab 14, üblicherweise einem Keramikstab, besteht. Bei Temperaturschwankungen erfahren Rohr 13 und Stab 14 unterschiedliche Längenausdehnungen in ihrer Längsrichtung, wodurch sich eine Relativbewegung in der Bewegungsrichtung B ergibt. Da am unteren Ende der Stab 14 entweder mit einer von oben wirkenden Federkraft in das Rohr 13 gedrückt ist oder sogar darin fixiert ist, beispielsweise geklemmt ist, ergibt sich eine Längsbewegung am oberen Ende der beiden Teile. Das Rohr 13 ist auf an sich bekannte Art und Weise an einem Gehäuse 16 des Temperaturfühlers 11 befestigt, wobei das Gehäuse 16 aus einem isolierenden Material besteht, vorteilhaft Keramikmaterial. Oben aus dem Rohr 13 ragt der Stab 14 ein Stück heraus und liegt an einem an sich bekannten Zwischenstift 18 an, der ebenfalls aus einem isolierenden Material besteht, beispielsweise auch Keramik oder Kunststoff.
Der Zwischenstift 18 weist einen seitlich abstehenden Stiftarm 19 auf, der auf eine erste Schaltfeder 20 des Temperaturfühlers 11 wirkt, und zwar auf deren linken Endbereich. An ihrem anderen rechten Endbereich weist die erste Schaltfeder 20 einen ersten Schaltkontakt 21 auf, wobei die erste Schaltfeder 20 im Wesentlichen wie aus dem Stand der Technik bekannt aufgebaut ist, siehe beispielsweise die vorgenannte EP 1 569 257 A1 . Der linke Endbereich, an dem der Stiftarm 19 zum Auslösen der ersten Schaltfeder 20 angreift, ist mit einer ersten Schaltfederbasis 23 verbunden, vorteilhaft verschweißt. Diese erste Schaltfederbasis 23 ist mit ihrem rechten Ende an einem metallischen ersten Halteteil 25 befestigt, wobei dieses erste Halteteil 25 fest und unbeweglich in dem Gehäuse 16 befestigt ist. Die Auslösung der ersten Schaltfeder 20 durch eine Bewegung des Zwischenstifts 18 entlang der Bewegungsrichtung B ist für den Fachmann klar und braucht hier nicht näher erläutert zu werden. Eine Justierung von deren Schaltpunkt kann beispielsweise durch eine Justierung der Position des Stiftarms 19 oder des gesamten Zwischenelements 18 relativ zu dem auslösenden Stab 14 erfolgen, wobei dies dem Fachmann bekannt ist und hier nicht näher erläutert zu werden braucht.
Das obere Ende des Zwischenstifts 18 liegt direkt an einer zweiten Schaltfeder 28 an, und zwar nahe an deren rechtem Endbereich, ungefähr zwischen der Mitte und dem rechten Endbereich. Dazu kann der Zwischenstift durch die erste Schaltfeder 20 hindurch verlaufen. Auch diese zweite Schaltfeder 28 mit einem am linken Ende vorgesehenen zweiten Schaltfederkontakt 29 ist wie aus dem Stand der Technik bekannt aufgebaut, insbesondere was ihr Schaltverhalten und auch ihren Auslösepunkt bzw. Schaltpunkt betrifft.
Die erste Schaltfeder 20 wird üblicherweise für das Unterbrechen einer Leistungsversorgung eines Strahlungsheizkörpers verwendet, dessen Betriebstemperatur den Temperaturfühler 11 überwachen soll. Die zweite Schaltfeder 28 schaltet üblicherweise eine Heißanzeige, die also eine noch für eine Berührung zu hohe Resttemperatur an einer Glaskeramik-Kochfläche über dem Strahlungsheizkörper anzeigt.
Der rechte Endbereich der zweiten Schaltfeder 28 ist mit einer zweiten Schaltfederbasis 31 verbunden, vorteilhaft verschweißt. Die zweite Schaltfederbasis 31 ist mit ihrem linken Endbereich 32 an einem zweiten Halteteil 35 befestigt, vorteilhaft wiederum verschweißt. Der rechte Endbereich der zweiten Schaltfederbasis 31 ist grundsätzlich frei beweglich bzw. sie ist quasi um ihren linken Endbereich 32 mit einer Bewegung ähnlich einer Rotation bewegbar. Durch diese rotatorische Bewegbarkeit des rechten Endbereichs, der die zweite Schaltfeder 28 trägt, nach oben oder unten kann deren Auslösepunkt bzw. Schaltpunkt relativ zu dem Zwischenstift 18 eingestellt bzw. justiert werden.
Verfahren zur Justierung und Arretierung
Bei noch bewegbarer zweiter Schaltfederbasis 31 erfolgt eine solche Justierung der an ihr befestigten zweiten Schaltfeder durch Bewegen bzw. Drehen der zweiten Schaltfederbasis. Danach soll diese in ihrer Position festgelegt werden. Dazu weist sie nahe dem rechten Endbereich einen Arretierungsarm 33 auf, der in etwa rechtwinklig von der zweiten Schaltfederbasis 31 absteht. Er liegt an dem zweiten Halteteil 35 an und kann an einem Berührungspunkt mit diesem festgelegt werden, vorteilhaft verschweißt werden, insbesondere mittels eines Lasers. Dann ist die gesamte zweite Schaltfederbasis 31 in ihrer Position und Ausrichtung festgelegt, und zwar gleich so, dass der Auslösepunkt bzw. Schaltpunkt für die zweite Schaltfeder 28 justiert ist auf eine bestimmte gewünschte Temperatur.
Bei diesem Justierverfahren ist insgesamt vorteilhaft zuerst eine Justierung der ersten Schaltfeder 29 bzw. von deren Auslösepunkt oder Schaltpunkt vorzusehen, da diese in der Regel durch Verstellung der Position des Zwischenstücks 18 zu dem Stab 14 erfolgt.
In für den Fachmann leicht zu erkennender alternativen Abwandlung der Erfindung ist es möglich, dass der Endbereich der zweiten Schaltfederbasis 31, an dem auch die zweite Schaltfeder 28 selbst befestigt ist, nicht bei der Justierung der zweiten Schaltfeder 28 arretiert wird, sondern der andere Endbereich. Von der Justiergenauigkeit her bietet es sich aber anders an. Des Weiteren ist es zwar vorteilhaft, wenn der genannte Arretierungsarm 33 möglichst weit am Ende der zweiten Schaltfederbasis 31 vorgesehen ist, da dann die Justiergenauigkeit am größten ist. Dies ist aber nicht zwingend notwendig. Konstruktive und bauliche Vorgaben sowie eine gute Erreichbarkeit des Befestigungspunktes sind ebenfalls zu beachten.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- EP 1569257 A1 [0002, 0018]

Claims

Temperaturfühler, insbesondere für einen Strahlungsheizkörper, wobei der Temperaturfühler ein mit einem Gehäuse des Temperaturfühlers verbundenes erstes Ausdehnungselement in Form eines Rohres aufweist, das ein als Stab ausgebildetes zweites Ausdehnungselement enthält, wobei die beiden Ausdehnungselemente unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen, wobei der Temperaturfühler eine gegen eine Stelle vorgespannte und einen Schaltkontakt tragende erste Schaltfeder aufweist, wobei auf eine Seite der Schaltfeder der Stab wirkt, insbesondere mittels eines Zwischenelementes, wobei in Wirkrichtung des Stabes bzw. eines Zwischenelementes in Verlängerung des Stabes eine zweite Schaltfeder vorgesehen ist, wobei die zweite Schaltfeder an einer zweiten Schaltfederbasis befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Schaltfederbasis zur Justierung des Schaltpunktes der zweiten Schaltfeder verlagerbar ist mit zumindest einer Richtungskomponente in Längsrichtung des Stabes, wobei die Position der zweiten Schaltfederbasis durch Arretiermittel arretierbar ist bzw. festlegbar ist.
Temperaturfühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stab mittels eines Zwischenelementes an der ersten Schaltfeder anliegt zu deren Auslösung, wobei vorzugsweise zur Justierung des Auslösepunktes der ersten Schaltfeder ein verstellbarer Metallstift am Ende des Rohres vorgesehen ist, der im noch nicht fixierten Zustand in Längsrichtung des Rohres bewegbar ist und an dem der Stab anliegt.
Temperaturfühler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Schaltfederbasis derart ausgebildet ist, dass sie länglich ist und an einem von einem Schaltkontakt der zweiten Schaltfeder entfernten Endbereich der zweiten Schaltfeder mit dieser verbunden ist, wobei sie in ihrem anderen Endbereich an dem Temperaturfühlergehäuse unveränderbar festgelegt ist, wobei vorzugsweise im Endbereich der Verbindung der zweiten Schaltfeder mit der zweiten Schaltfederbasis ein verstellbares Arretiermittel vorgesehen ist, welches an dem Temperaturfühlergehäuse oder einem darin fixierten Teil in unterschiedlicher Positionierung festlegbar ist.
Temperaturfühler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Arretierungsmittel ein von der zweiten Schaltfederbasis abstehender Abschnitt ist, der insbesondere in etwa rechtwinklig zur Längserstreckung der zweiten Schaltfederbasis verläuft, wobei vorzugsweise das Arretierungsmittel als abstehender Arretierungsarm ausgebildet ist und insbesondere zur Festlegung an einem in dem Temperaturfühlergehäuse befestigten Metallteil angeschweißt ist.
Temperaturfühler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Schaltfederbasis zur Befestigung der ersten Schaltfeder hinsichtlich ihrer Position festgelegt ist bzw. ohne Justiermöglichkeit gegenüber dem Temperaturfühlergehäuse ausgebildet ist.
Verfahren zur Justierung eines Temperaturfühlers nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer bestimmten Temperatur, bei der die zweite Schaltfeder auslösen soll bzw. schalten soll, dieser Schaltpunkt an der zweiten Schaltfeder eingestellt wird bei noch nicht festgelegtem Arretierungsmittel der zweiten Schaltfederbasis, wobei anschließend die zweite Schaltfederbasis in ihrer Positionierung festgelegt wird, insbesondere durch Anschweißen eines Arretierungsabschnitts bzw. Arretierungsarms an einem Metallteil in dem Temperaturfühlergehäuse.