DE19525313A1 - Mehrpoliger Sicherheitsabschalter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen mehrpoligen Sicherheitsabschalter, beispielsweise für ein elektrisches Wasserheizgerät, mit einem von einem Fühlerelement antreibbaren Auslöseglied, das bei Überschreiten eines Grenzwerts einen Kontaktsatz öffnet.

Nach der DE-AS 11 65 723 ist ein derartiger Sicherheitsabschalter als Schnappschaltwerk ausgebildet. Der Schnappmechanismus ist in seiner Abstimmung vergleichsweise kompliziert. Ein definierter Schaltpunkt ist schwer zu erreichen.

In der DE 26 41 622 A1 ist ein Übertemperaturschalter beschrieben. Das Auslöseglied arbeitet mit einem Schwenkhebel zusammen, der einen beträchtlichen Bauraum beansprucht.

In dem DE-GM 16 93 886 ist ein flüssigkeitsgefüllter Temperaturbegrenzer gezeigt, der mit einer Rastvorrichtung an der Schaltstange arbeitet. Definierte Schalt- und Kontaktverhältnisse sind nur schwer zu erreichen. Eine Einstellmöglichkeit ist nicht vorgesehen.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Sicherheitsabschalter der eingangs genannten Art mit definierten bzw. definierbaren Schalt- und Kontaktverhältnissen bei einfachem Aufbau zu schaffen.

Der erfindungsgemäße Sicherheitsabschalter zeichnet sich dadurch aus, daß das Auslöseglied mit einer Auslösefeder axial belastet ist und eine Auslösekurve aufweist, daß in der Einschaltstellung des Kontaktsatzes ein radial verschieblicher Sperrbolzen eine Schalthülse an einer Durchbrechung gegen die Kraft einer gespannten Schaltfeder blockiert hält, wobei der Sperrbolzen in die Bewegungsbahn der Auslösekurve ragt, und daß bei einer axialen Verschiebung des Auslösegliedes gegen die Kraft der Auslösefeder die Auslösekurve den Sperrbolzen so verschiebt, daß die Schalthülse unter der Kraft der Schaltfeder den Kontaktsatz öffnet.

Durch die Gestaltung der Auslösefeder und der Auslösekurve lädt sich der Schaltpunkt festlegen. Durch die Gestaltung der Schaltfeder wird die Schaltkraft bestimmt, mit der der Kontaktsatz geöffnet wird. Vorzugsweise ist die Auslösefeder wesentlich schwächer als die Schaltfeder. Dadurch ist ein Verstärkereffekt erreicht. Es lassen sich dabei hohe Schaltleistungen, beispielsweise 400 V, 40 A, schalten. Als Fühlerelemente lassen sich verschiedene Fühler, beispielsweise Wasserdruckfühler, Dampfdruckfühler, Ausdehnungsfühler, wie Flüssigkeitsausdehnungsfühler und/oder magnetische Antriebe, verwenden.

Vorzugsweise ist der Sicherheitsabschalter aus einem ersten Bauelement, in dem die Schalthülse, das Auslöseglied und der Sperrbolzen gelagert sind, und aus einem zweiten Bauelement zusammengesetzt, in dem der Kontaktsatz angeordnet ist, wobei im zweiten Bauelement ortsfeste Kontaktbügel und ein axial verschieblicher Kontaktträger für bewegliche Kontaktzungen gelagert sind, die durch einen Kontaktfedersatz gegen die Kontaktbügel gedrückt sind, und der verschiebliche Kontaktträger bildet einen der Schalthülse zugeordneten Anschlag. Dadurch ist es möglich, das erste Bauelement und das zweite Bauelement getrennt vorzufertigen und im Hinblick auf die jeweiligen Schaltkriterien zu prüfen bzw. einzustellen. Es können mit gleichen ersten Bauelementen unterschiedliche zweite Bauelemente kombiniert werden und mit gleichen ersten Bauelementen können unterschiedliche Fühlerelemente verbunden werden. Dabei ist eine weitgehend automatische Montage möglich.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt eines Sicherheitsabschalters längs der Linie I-I nach Fig. 2,

Fig. 2 einen Querschnitt längs der Linie II-II nach Fig. 1,

Fig. 3 einen Querschnitt längs der Linie III-III nach Fig. 1,

Fig. 4 eine Aufsicht in Richtung des Pfeiles IV in Fig. 1,

Fig. 5 eine Fig. 1 entsprechende Ansicht im Abschaltzustand und

Fig. 6 eine Fig. 1 entsprechende Ansicht mit verschiedenen Fühlerelementen.

Der Sicherheitsabschalter ist aus einem ersten Bauelement (1) (Auslöseelement), einem zweiten Bauelement (2) (Schaltkopf) und aus einem Fühlerelement (3) axial zusammengesetzt. Die genannten Elemente (1, 2, 3) sind mit Schrauben (1′) zusammengehalten.

In einem Grundkörper (4) des Auslöseelements (1) ist eine Schalthülse (5) axial verschieblich geführt. Zwischen einem Anschlagrand (6) der Schalthülse (5) und dem Grundkörper (4) ist eine Schaltfeder (7) eingespannt. In der Schalthülse (5) erstreckt sich ein Auslöseglied (8), welches eine Einstellschraube (9) mit einer Mutter (10) aufweist. Auf die Einstellschraube (10) ist eine Auslösehülse (11) gesteckt. Die Auslösehülse (11) ist mittels einer Auslösefeder (12), die sich an der Schalthülse (5) abstützt, gegen die Mutter (10) gedrückt. An der Auslösehülse (11) ist eine Auslösekurve (13) ausgebildet.

Im Grundkörper (4) ist ein radial verschieblicher Sperrbolzen (14) geführt, der mit einer Sperrbolzenfeder (15) belastet ist. Ein gewölbter Kopf (16) des Sperrbolzens (14) greift in der in Fig. 1 dargestellten Einschaltstellung durch eine Durchbrechung (17) der Schalthülse (5) und ragt in die Bewegungsbahn der Auslösekurve (13). Die Durchbrechung (17) ist mit einer Schräge (18) versehen.

Der Schaltkopf (2) weist einen Grundkörper (19) auf, auf dem am Umfang verteilt sechs gleiche Kontaktbügel (20) radial aufgesteckt sind (vgl. Fig. 1, 2, 4). Gegen seitliches Herausrutschen sind die Kontaktbügel (20) mittels eines Außenrings (21) gesichert, welcher axial auf den Grundkörper (19) aufgesetzt ist. Durch eine eingeschnappte Kunststoffscheibe (22) ist der Schaltkopf (2) gegenüber dem Auslöseelement (1) abgetrennt.

Im Grundkörper (19) ist axial verschieblich ein Kontaktträger (23) gelagert. An diesem sind drei bewegliche Kontaktzungen (24) gelagert, mit denen jeweils ein Paar von Kontaktbügeln (20) verbindbar ist. Die Kontaktzungen (24) stützen sich über einen Kontaktfedersatz (25) am Grundkörper (19) ab. Mit den Kontaktzungen (24) sind die jeweils innenliegenden Schenkel (26) der Kontaktbügel (20) verbindbar. An den außenliegenden Schenkeln (27) sind Gewinde (28) für Anschlußmuttern vorgesehen (vgl. Fig. 1, Fig. 4).

Der verschiebliche Kontaktträger (23) bildet einen Anschlag (29), der dem Anschlagrand (6) der Schalthülse (5) zugeordnet ist. Eine Öffnung des Kontaktträgers (23), durch die der Kopf der Einstellschraube (9) zugänglich ist, ist mit einem Blindstopfen (30) verschließbar.

Das Fühlerelement (3) ist beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 eine Druckdose, deren Membran (31) bei einem Überdruck im System auf das Auslöseglied (8), speziell die Einstellschraube (9), einwirkt. Es kann jedoch auch ein anderes Fühlerelement vorgesehen sein, beispielsweise ein temperaturabhängiges Ausdehnungselement. Dieses kann über ein Hebelsystem auf das Auslöseglied (8) einwirken. Es ist auch möglich, eine elektromagnetische Auslösung vorzusehen.

In Fig. 6 sind zwei Fühlerelemente (3, 3′) axial hintereinander angeordnet. Das Fühlerelement (3′) arbeitet mit einem Elektromagneten (32) und einem Schaltstößel (33), der zwischen dem Auslöseglied (8) und der Membran (31) steht. Wird der Elektromagnet (32) durch ein Signal erregt, dann betätigt sein Schaltstößel (33) das Auslöseglied (8), das über den Schaltstößel (33) auch betätigt wird, wenn die Membran (31) ausgelenkt wird.

Durch Drehen der Einstellschraube (9) lädt sich das Auslöseglied (8) an das jeweilige Fühlerelement (3) anpassen.

Die Arbeitsweise des beschriebenen Sicherheitsabschalters ist im wesentlichen folgende:
In den Fig. 1, 3 und 6 ist die Einschaltstellung gezeigt. In dieser Stellung blockiert der Sperrbolzen (14) die Schalthülse (5), die unter der Spannung der Schaltfeder (7) steht, indem der Sperrbolzen (14) in die Durchbrechung (17) eingreift. Der Anschlag (29) des Kontaktträgers (23) ist vom Anschlagrand (6) der Schalthülse (5) axial frei. Der Kontaktfedersatz (25) drückt die beweglichen Kontaktzungen (24) gegen die Kontaktbügel (20). Die Kontaktkraft ist dabei durch den Kontaktfedersatz (25) bestimmt und unabhängig von den anderen Federn. Die Federkraft der Schaltfeder (7) ist größer als die des Kontaktfedersatzes (25). Die Federkraft der Auslösefeder (12) ist kleiner als die der Schaltfeder (7).

Bei einer Beaufschlagung des Auslösegliedes (8), speziell der Einstellschraube (9) durch die Membran (31), wird die Einstellschraube (9) und damit auch die Auslösehülse (11) gegen die Kraft der Auslösefeder (12) verschoben. Die Auslösekurve (13) der Auslösehülse (11) drückt dabei gegen den Kopf (16) des Sperrbolzens (14). Dieser wird dadurch radial nach außen geschoben. Von der Schräge (18) der Durchbrechung (17) wird dann der Kopf (16) unter der Kraft der Schaltfeder (7) weiter nach außen geschoben, so daß die Schalthülse (5) frei wird und dann unter der Kraft der Schaltfeder (7) mit ihrem Anschlagrand (6) auf den Anschlag (29) des Kontaktträgers (23) trifft. Der Kontaktträger (23) hebt dann die Kontaktzungen (24) gegen die Kraft des Kontaktfedersatzes (25) von den Kontaktbügeln (20) ab, wodurch der Abschaltzustand erreicht ist (vgl. Fig. 5). Auch wenn die Membran (31) zurückgeht, bleibt dieser Zustand bestehen (vgl. Fig. 5).

Das beschriebene Abschalten ist durch eine Störung veranlaßt. Ist die Störung behoben, dann kann manuell die Rückstellung erfolgen. Es wird hierfür beim Blindstopfen (30) auf den verschieblichen Kontaktträger (23) gedrückt, bis der Sperrbolzen (14) unter der Kraft der Sperrbolzenfeder (15) durch die Durchbrechung (17) greift.

Claims (15)

1. Mehrpoliger Sicherheitsabschalter, beispielsweise für ein elektrisches Wasserheizgerät, mit einem von einem Fühlerelement antreibbaren Auslöseglied, das bei Überschreiten eines Grenzwerts einen Kontaktsatz öffnet, dadurch gekennzeichnet, daß das Auslöseglied (8) mit einer Auslösefeder (12) axial belastet ist und eine Auslösekurve (13) aufweist, daß in der Einschaltstellung des Kontaktsatzes (20, 24) ein radial verschieblicher Sperrbolzen (14) eine Schalthülse (5) an einer Durchbrechung (17) gegen die Kraft einer gespannten Schaltfeder (7) blockiert hält, wobei der Sperrbolzen (14) in die Bewegungsbahn der Auslösekurve (13) ragt, und daß bei einer axialen Verschiebung des Auslösegliedes (8) gegen die Kraft der Auslösefeder (12) die Auslösekurve (13) den Sperrbolzen (14) so verschiebt, daß die Schalthülse (5) unter der Kraft der Schaltfeder (7) den Kontaktsatz (20, 24) öffnet.

2. Sicherheitsabschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Auslöseglied (8) eine mit einem Gewinde (9) axial einstellbare Auslösehülse (11) aufweist, an der die Auslösekurve (13) ausgebildet ist.

3. Sicherheitsabschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslösefeder (12) zwischen der Schalthülse (5) und der Auslösehülse (11) abgestützt ist.

4. Sicherheitsabschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am Rand der Durchbrechung (17) eine Schräge (18) ausgebildet ist, die mit dem Sperrbolzen (14) zusammenwirkt.

5. Sicherheitsabschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sperrbolzen (14) mittels einer Sperrbolzenfeder (15) radial beaufschlagt ist.

6. Sicherheitsabschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sperrbolzen (14) einen gewölbten Kopf (16) aufweist, der mit der Auslösekurve (13) zusammenwirkt.

7. Sicherheitsabschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Federkraft der Auslösefeder (12) kleiner als die der Schaltfeder (7) ist.

8. Sicherheitsabschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einem ersten Bauelement (1), in dem die Schalthülse (5), das Auslöseglied (8) und der Sperrbolzen (14) gelagert sind, und aus einem zweiten Bauelement (2) koaxial zusammengesetzt ist, in dem der Kontaktsatz (20, 24) angeordnet ist, wobei im zweiten Bauelement (2) ortsfeste Kontaktbügel (20) und ein axial verschieblicher Kontaktträger (23) für bewegliche Kontaktzungen (24) gelagert ist, die durch einen Kontaktfedersatz (25) gegen die Kontaktbügel (20) gedrückt sind, und daß der verschiebliche Kontaktträger (23) einen der Schalthülse (5) zugeordneten Anschlag (29) bildet.

9. Sicherheitsabschalter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Federkraft der Schaltfeder (7) größer als die des Kontaktfedersatzes (25) ist.

10. Sicherheitsabschalter nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem ersten Bauelement (1) und dem zweiten Bauelement (2) eine Trennscheibe (22) angeordnet ist.

11. Sicherheitsabschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Bauelement (2) einen Grundkörper (19) aufweist, in dem der Kontaktträger (23) axial verschieblich gelagert ist und auf den die Kontaktbügel (20) radial am Umfang verteilt axial fest aufgeschoben sind, daß das zweite Bauelement (2) einen Außenring (21) aufweist, der die Kontaktbügel (20) radial fixiert und daß die Kontaktbügel (20) auf der dem ersten Bauelement (1) abgewandten Seite kontaktierbar sind.

12. Sicherheitsabschalter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei Kontaktbügeln (20) eine bewegliche Kontaktzunge (24) zugeordnet ist.

13. Sicherheitsabschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß im zweiten Bauelement (2) eine axiale Öffnung zur Einstellung des Auslösegliedes (8) vorgesehen ist.

14. Sicherheitsabschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Fühlerelement (3) koaxial an dem ersten Bauelement (1), gegenüber dem zweiten Bauelement (2), befestigt ist.

15. Sicherheitsabschalter nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Fühlerelement (3) mit einem Hebel oder einer Membran (31) und/oder einem elektromagnetischen Antrieb (32, 33) auf das Auslöseglied (8) wirkt, wobei der Hebel bzw. die Membran (31) wasserdruckabhängig, dampfdruckabhängig oder temperaturabhängig aus lenkbar ist.