DE19645102C1

DE19645102C1 - Thermisch gesteuerter mechanischer Schalter zur Betätigung eines Ventils

Info

Publication number: DE19645102C1
Application number: DE1996145102
Authority: DE
Inventors: Udo Stenzel
Original assignee: INTER CONTROL Hermann Koehler Electrik GmbH and Co KG
Current assignee: INTER CONTROL Hermann Koehler Electrik GmbH and Co KG
Priority date: 1996-10-31
Filing date: 1996-10-31
Publication date: 1998-03-05
Anticipated expiration: 2016-11-01
Also published as: WO1998018992A1; EP0935689A1

Description

Die Erfindung betrifft einen thermisch gesteuerten mechanischen Schalter zur Betätigung eines Ventils, insbesondere eines Flüssigkeitsventils in einem Dampfbügeleisen mit den weiteren Merkmalen des Oberbegriffs des Patentan spruchs 1.

Bei Dampfbügeleisen kann insbesondere durch Unachtsamkeit der Bedienungs person eine Situation eintreten, bei welcher bei Abkühlung der Bügeleisensohle unter eine gewisse Mindesttemperatur das in der Verdampfervorrichtung be findliche Wasser nicht mehr ausreichend aufgeheizt und verdampft wird und dann als Wasser aus den Öffnungen der Bügeleisensohle austritt. Falls das Bü geleisen unbeabsichtigt auf der Bügeleisensohle liegt, beispielsweise in einem dafür vorgesehenen Halter oder gar auf dem Bügelgut, kann dies fatale Folgen haben. Viele Benutzer von Bügeleisen neigen einfach dazu, den Netzstecker zu ziehen, ohne darauf zu achten, welche Raumlage das Bügeleisen einnimmt, so daß der unerwünschte Wasserausfließeffekt eintritt.

Um diesem Mißstand entgegenzutreten, sind bei Dampfbügeleisen nach dem Stand der Technik bereits Flüssigkeitsstopschalter (drip-stop-valve) vorgesehen, die bei Unterschreiten einer gewissen Solltemperatur bimetallgesteuert ein Durchflußventil schließen, so daß kein Wasser mehr zur Bügeleisensohle gelan gen kann. Um ein solches "drip-stop-valve" zu betätigen, ist ein gewisser Min desthub des steuernden Schaltelementes erforderlich, der von bimetallgesteuer ten mechanischen Schaltern meist nicht unmittelbar aufgebracht werden kann. Deswegen ist man beim Stand der Technik bereits dazu übergegangen, einen ausreichenden Stellhub für das Ventil durch Übersetzungsvorrichtungen oder -hebel herbeizuführen. So ist es bereits bekannt, unmittelbar am Rand der Bime tall-Schnappscheibe des mechanischen Schalters einen plättchenartigen Hebel arm anzubringen, beispielsweise aufzunieten, der mit seinem Freiende eine Be tätigungsvorrichtung an dem Ventil beaufschlagt.

Außerdem ist es bereits bekannt, etwa parallel zu der Bimetall-Schnappscheibe eine mehrteilige Übersetzungsvorrichtung anzuordnen, bei der ein mit dem Scheibenzentrum verschraubtes zweiseitiges Hebellager vorgesehen ist, an dem zwei Seitenhebel befestigt sind. Diese tasten die Bimetall-Schnappscheibe seit lich ab und verstärken die geringe Durchstellbewegung des Bi metall-Schnappscheibenrandes durch die vorliegenden Übersetzungsverhältnisse auf den Sollhub, der zu einer sicheren Betätigung des Ventils notwendig ist. Diese bekannte Lösung, die neben dem Hebellager zwei gesonderte Hebel und eine Mehrzahl von gelenkigen Verbindungen aufweist, ist kompliziert zu montieren und störanfällig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen thermisch gesteuerten mecha nischen Schalter mit einem Übertragungshebel derart auszubilden, daß er auf einfache Weise herzustellen und zu montieren ist sowie eine sichere Betätigung des beaufschlagten Ventils ermöglicht. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbil dungen des Schalters ergeben sich aus den Unteransprüchen 2-24.

Nach der Erfindung ist der mit der Bimetall-Schnappscheibe zusammenwirken de Übertragungshebel als gesondertes, im wesentlichen flächiges Biegestanzteil ausgebildet, das die Bimetall-Schnappscheibe zumindest teilweise überdeckt, den Bimetall-Schnappscheibenrand teilweise beaufschlagt und gemeinsam mit dem Zentrum der Schnappscheibe befestigt ist. Ein mit einer Befestigungsaus nehmung versehener Befestigungsabschnitt des Übertragungs hebels ist zungenartig freigeschnitten, das Zungenende weist in Richtung des über den Rand der Schnappscheibe hinausstehende Betätigungsendes des Über tragungshebels, das mit dem Ventil zusammenwirkt.

Durch diese Merkmalskombination ist mit nur einem zusammenhängenden Teil eine sichere Bewegungsübertragung und Verstärkung der Bimetallbewegung auf das Ventil gewährleistet. Durch den zungenartig freigeschnittenen Befesti gungsabschnitt des Übertragungshebels kann dieser einstückig hergestellt wer den und parallel zur Bimetall-Schnappscheibe verschraubt werden, ohne diese in ihrer thermisch abhängigen Durchstellbewegung negativ zu beeinflussen. Aus reichende Federwege sind dabei gewährleistet.

Die Montage dieses Teils ist sehr einfach, da nur eine Befestigungsschraube für beide Schalterteile, nämlich die Bimetall-Schnappscheibe und den Übertra gungshebel notwendig ist.

Durch eine U-förmige Biegeausnehmung, die als U-Schlitz konstanter Breite parallel zur Zungenkante des Befestigungsabschnittes verlaufen kann, ist eine ausreichende Flexibilität des Übertragungshebels im Befestigungsbereich ge währleistet.

Versteifungselemente sorgen dafür, daß die Verstärkung des Hubes nicht durch Federung des Übertragungshebels reduziert wird. Wenn die Versteifungsele mente als Abkantungen der Längskante des Übertragungshebels ausgebildet sind, sind sie gut geeignet, gleichzeitig als Abtastelemente den Rand der Bime tall-Schnappscheibe zu beaufschlagen. Es können aber auch gesonderte Ab tastpunkte zur Abtastung des Randes der Bimetall-Schnappscheibe vorgesehen sein, die beispielsweise als Prägenippel oder dgl. ausgebildet sind.

Wenn die gesonderten Abtastpunkte sich, bezogen auf die Befestigungsausneh mung des Übertragungshebels, diametral gegenüberliegend, angeordnet sind, ist eine gleichmäßige Belastung der Bimetall-Schnappscheibe sichergestellt, wo durch Hin- und Rückstellbewegungen der Bimetall-Schnappscheibe bei sich än dernden Umgebungstemperaturen nicht behindert werden. Dasselbe gilt auch für eine Drei-Punkt-Abtastung dann, wenn die drei Abtastpunkte im wesentlichen gleichmäßig verteilt und beabstandet um die Befestigungsausnehmung des Übertragungshebels herumliegen.

Die Beaufschlagung des Schnappscheibenrandes durch den Übertragungshebel erfolgt federnd. Ferner ist der Befestigungsabschnitt aus der Hauptebene des Übertragungshebels in Richtung zur Bimetall-Schnappscheibe hin herausgebo gen. Durch diese Merkmale wird mit Vorteil erreicht, daß der Übertragungshe bel mit Abstand federnd von der Bimetall-Schnappscheibe gehalten ist und diese damit unbeeinflußt von allzu großen Kräften ihre Durchstellbewegung ausführen kann.

Die Patentansprüche 4-6 betreffen Aussteifungsmaßnahmen des Übertra gungshebels. Gemäß Patentanspruch 16 sind die Materialbereiche zwischen dem hinteren Rand des Übertragungshebels und den U-Enden der Biegeausnehmung als Sollbiegestellen relativ dünnen Querschnitts ausgebildet, so daß diese Berei che wie Gelenk- oder Scharnierbereiche wirken.

Die Patentansprüche 19ff betreffen eine modifizierte Ausführungsform des Schalters mit einem Übertragungshebel mit im wesentlichen rechteckiger Au ßenkontur. Die im einzelnen beschriebenen Merkmale zielen darauf ab, die Vergrößerung des Stellhubes weiter zu verbessern, beispielsweise dadurch, daß bei der Betätigung des an dem Freiende des Betätigungsabschnitts liegenden Abtastpunktes durch den Rand der Bimetall-Schnappscheibe der diesem gegen überliegende hintere Kantenbereich des Übertragungshebels zur Bime tall-Schnappscheibe hingebogen wird, was aufgrund des Abstandes des Übertra gungshebels von der Bimetall-Schnappscheibe möglich ist.

Patentansprüche 23 und 24 bewirken eine Verbesserung der Federeigenschaften innerhalb des Befestigungsabschnittes.

Die Erfindung ist anhand vorteilhafter Ausführungsbeispiele in den Zeich nungsfiguren näher erläutert. Diese zeigen:

Fig. 1 eine erste Ausführungsform eines mechanischen Schalters mit keilförmigem Übertragungshebel;

Fig. 2 eine modifizierte Ausführung eines mechanischen Schalters mit im wesentlichen rechteckigem Übertragungshebel.

Zunächst wird auf Fig. 1 Bezug genommen. Der thermisch gesteuerte mechanische Schalter 1 dient zur Betätigung eines nicht näher dargestellten Flüssigkeitsventils in einem Dampfbügeleisen und weist dazu eine Bime tall-Schnappscheibe 2 auf, die unter dem kreisförmigen linksseitigen Ende 3 eines Übertragungshebels 4 liegt und deswegen in Fig. 1 nicht sichtbar, sondern nur angedeutet ist.

Der Übertragungshebel 4 tastet mit Abtastpunkten 5 die Schnappbewegung des Schnappscheibenrandes 6 ab und vergrößert durch die nachfolgend näher be schriebene Ausbildung des Übertragungshebels 4 den Stellhub, der auf das nicht dargestellte Ventil einwirkt.

Um diese Vergrößerungswirkung des Stellhubes zu erreichen ist der Übertra gungshebel 4 als gesondertes, im wesentlichen flaches Stanzbiegeteil ausgebil det. Die Befestigung des Übertragungshebels 4 erfolgt gemeinsam mit dem Zentrum 7 der Bimetall-Schnappscheibe 2, wozu ein mit einer Befestigungsaus nehmung 8 versehener Befestigungsabschnitt 9 vorgesehen ist, der gegenüber der sonstigen Fläche 10 des Übertragungshebels 4 zungenartig freigeschnitten ist. Das Zungenende 11 weist in Richtung des über den Schnappscheibenrand 6 der Bimetall-Schnappscheibe 2 hinausstehenden Befestigungsende 12 des Übertragungshebels 4, das mit dem nicht näher dargestellten Ventil zusam menwirkt.

Der Befestigungsabschnitt 9 ist von einer parallel zur Zungenkante 13 des Be festigungsabschnitts 9 verlaufenden U-förmigen Biegeausnehmung 14 umgeben.

Aus Fig. 1 geht deutlich hervor, daß der Übertragungshebel 4 eine im wesentli chen keilförmige äußere Kontur aufweist. Ferner weist er Versteifungselemente auf, die etwa in Längsrichtung des Übertragungshebels 4 verlaufen. Die Verstei fungselemente können zum einen als Sicken 20 ausgebildet sein, die parallel zum längsverlaufenden Rand 21 des Übertragungshebels 4 verlaufen. Es ist aber auch möglich, die Versteifungselemente als Abkantungen 22 der Längskanten 21 auszubilden. In diesem Fall ist es möglich, daß Abkantungen 22 an den mit Bezugsziffer 30 markierten Punkten den Rand 6 der Bimetall-Schnappscheibe 2 beaufschlagen.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind nur zwei gesonderte Abtastpunkte 5 vorgesehen, die alternativ zu den Abkantungen 22 den Rand 6 der Bimetall-Schnappscheibe 2 beaufschlagen können.

In Fig. 2 sind nun drei Abtastpunkte 5 vorgesehen, wobei ein Abtastpunkt 5′ zwischen der Befestigungsausnehmung 8 und dem Betätigungsende 12 des Übertragungshebels 4 angeordnet ist.

Das dem Betätigungsende 12 abgewandte hintere Ende 3 des Übertragungshe bels 4 ist etwa kreisförmig ausgebildet und etwas von der Bime tall-Schnappscheibe 2 weggebogen. Ferner eine quer zur Übertragungshebellängs richtung verlaufende Verstärkung in Form einer Abkantung 40 im Bereich des Endes 3 vorgesehen. Die Abkantung 40 weist ebenfalls von der Bime tall-Schnappscheibe 2 weg.

Die Materialbereiche 45 zwischen dem dem Betätigungsende 12 gegenüberlie genden hinteren Rand 3 und den U-Enden 46 der Biegeausnehmung 14 sind als Sollbiegestellen ausgebildet und weisen einen relativ schlanken Querschnitt auf.

In den Fig. 1 und 2 ist im einzelnen nicht zu erkennen, daß die Bime tall-Schnappscheibe 2 in kaltem Zustand von dem Übertragungshebel 4 weggewölbt ist und in diesem nicht erregten kalten Zustand der Rand 6 der Bime tall-Schnappscheibe 2 von den diesen beaufschlagenden Abtastpunkten 5 der Ab kantung 22 einen geringen Abstand aufweist. Beim Umschnappen läuft dann der Rand 6 schlagartig an die Abtastpunkte 5 oder die Abkantung 22 an und führt dadurch zu einem sehr flinken und schnellen Schaltverhalten des gesamten Schalters.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform des mechanischen Schalters 1 weist der Übertragungshebel 4 eine im wesentlichen rechteckige Außenkontur auf. Eine kurze Rechteckseite ist zur Bildung des Betätigungsendes 12′ keil förmig aus dem Rechteck herausgezogen. Der Befestigungsabschnitt 9′ ist ins gesamt rechteckig ausgebildet. Ferner sind drei Abtastpunkte 5, 5′ zum Abta sten des Randes 6 der Bimetall-Schnappscheibe 2 vorgesehen.

Bei Betätigung des an dem Freiende 50 des Befestigungsabschnittes 9′ liegen den Abtastpunktes 5′ wird der diesem gegenüberliegende hintere Kantenbereich 51 des Übertragungshebels 4 zur Bimetall-Schnappscheibe 2 hingebogen. Im Befestigungsabschnitt 9′ ist zwischen dem hinteren Rand und der Befestigungs ausnehmung 8 eine weitere Federausnehmung 53 angeordnet, neben der die seitlich angeordneten Abtastpunkte 5 liegen.

Bezugszeichenliste

1 thermisch gesteuerter mechanischer Schalter
2 Bimetall-Schnappscheibe
3 abgewandtes hintere Ende
4 Übertragungshebel
5, 5′ Abtastpunkte
6 Schnappscheibenrand
7 Zentrum
8 Befestigungsausnehmung
9, 9′ Befestigungsabschnitt
10 Fläche
11 Zungenende
12, 12′ Betätigungsende
13 Zungenkante
14 Biegeausnehmung
20 Sicken
21 Längskanten
22 Abkantungen
40 Abkantung
45 Materialbereich
46 U-Enden
50 Freiende
51 Kantenbereich
53 Federausnehmung

Claims

1. Thermisch gesteuerter mechanischer Schalter zur Betätigung eines Ven tils, insbesondere Flüssigkeitsventils (drip-stop-valve) in einem Dampfbü geleisen, mit

- einer Bimetall-Schnappscheibe, die an einem Trägerteil, insbesonde re des Dampfbügeleisens, befestigt ist und
- einem Übertragungshebel, der eine Schnappbewegung des Schnapp scheibenrandes abtastet und unter Vergrößerung des Stellhubes auf das Ventil überträgt,

dadurch gekennzeichnet, daß der Übertragungshebel (4) als gesondertes im wesentlichen flächiges Stanz-Biegeteil ausgebildet ist, das

- die Bimetall-Schnappscheibe (2) zumindest teilweise überdeckt,
- den Schnappscheibenrand (6) teilweise beaufschlagt,
- gemeinsam mit dem Zentrum der Bimetall-Schnappscheibe (2) be festigt ist, wobei
- ein mit einer Befestigungsausnehmung (8) versehener Befesti gungsabschnitt (9, 9′) des Übertragungshebels (4) zungenartig freigeschnitten ist und
- das Zungenende (11) in Richtung des über den Schnappschei benrand (6) der Bimetall-Schnappscheibe (2) hinausstehenden Betätigungsendes (12, 12′) des Übertragungshebels (4) weist, das mit dem Ventil zusammenwirkt.

2. Mechanischer Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Befestigungsabschnitt (9, 9′) von einer parallel zur Zungenkante (13) des Befestigungsabschnitts (9) verlaufenden U-förmigen Biegeausnehmung (14) umgeben ist.

3. Mechanischer Schalter nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Übertragungshebel (4) eine im wesentlichen keilförmige äußere Kon tur aufweist.

4. Mechanischer Schalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Übertragungshebel (4) Versteifungselemente aufweist, die etwa in sei ner Längsrichtung verlaufen.

5. Mechanischer Schalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Versteifungselemente als Sicken (20) ausgebildet sind, die parallel zu den Längskanten (21) des Übertragungshebels (4) verlaufen.

6. Mechanischer Schalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Versteifungselemente als Abkantungen (22) der Längskanten (21) des Übertragungshebels (4) ausgebildet sind.

7. Mechanischer Schalter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Abkantungen (22) den Schnappscheibenrand (6) der Bi metall-Schnappscheibe (2) beaufschlagen.

8. Mechanischer Schalter nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Übertragungshebel (4) gesonderte Abtastpunkte (5) zur Abta stung des Schnappscheibenrandes (6) der Bimetall-Schnappscheibe (2) ausgebildet sind.

9. Mechanischer Schalter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die gesonderten Abtastpunkte (5) sich diametral gegenüberliegend bezo gen auf die Befestigungsausnehmung (8) des Übertragungshebels (4) an geordnet sind.

10. Mechanischer Schalter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß drei Abtastpunkte (5, 5′) vorgesehen sind, die gleichmäßig verteilt und beabstandet um die Befestigungsausnehmung (8) des Übertragungshebels (4) herum angeordnet sind.

11. Mechanischer Schalter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß einer der drei Abtastpunkte (5′) zwischen der Befestigungsausnehmung (8) und dem Betätigungsende (12, 12′) des Übertragungshebels (4) ange ordnet ist.

12. Mechanischer Schalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Beaufschlagung des Schnappscheibenrandes (6) durch den Übertra gungshebel (4) eine federnde Beaufschlagung ist.

13. Mechanischer Schalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Befestigungsabschnitt (9, 9′) aus der Hauptebene des Übertragungs hebels (4) in Richtung zur Bimetall-Schnappscheibe (2) hin herausgebo gen ist.

14. Mechanischer Schalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das dem Betätigungsende (12) abgewandte hintere Ende (3) des Übertra gungshebels (4) etwa kreisförmig ausgebildet ist.

15. Mechanischer Schalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das hintere Ende (3) des Übertragungshebels (4) von der Bi metall-Schnappscheibe (2) weggebogen ist.

16. Mechanischer Schalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das hintere Ende (3) mit einer quer zur Übertragungshebellängsrichtung verlaufenden Verstärkung, insbesondere einer von der Bi metall-Schnappscheibe (2) wegweisenden Abkantung (40) versehen ist.

17. Mechanischer Schalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Materialbereiche (45) zwischen dem hinteren Rand (3, 51) und den U-Enden (46) der Biegeausnehmung (14) als Sollbiegestellen relativ dünnen Abschnitts ausgebildet sind.

18. Mechanischer Schalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in kaltem Zustand (nichterregte Stellung) der Bimetall-Schnappscheibe (2) zwischen dem Schnappscheibenrand (6) und den diesen beaufschlagenden Abtastpunkten (5, 5′) oder Abkantungen (22) ein geringer Abstand vor handen ist.

19. Mechanischer Schalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, aus genommen Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Übertragungshebel (4) eine im wesentlichen rechteckige Außenkontur aufweist, wobei eine kurze Rechteckseite zur Bildung des Betätigungsen des (12′) pfeilförmig aus dem Rechteck herausgezogen ist.

20. Mechanischer Schalter nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Befestigungsabschnitt (9′) rechteckig ausgebildet ist.

21. Mechanischer Schalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er drei Abtastpunkte (5, 5′) zum Abtasten des Schnappscheibenrandes (6) der Bimetall-Schnappscheibe (2) aufweist, wobei ein Abtastpunkt (5′) an dem dem Betätigungsende (12′) zugewandten Freiende (11) des Befesti gungsabschnittes (9′) angeordnet ist.

22. Mechanischer Schalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei Betätigung des an dem Freiende (50) des Befestigungsabschnittes (9′) liegenden Abtastpunktes (5′) der diesem gegenüberliegende hintere Kan tenbereich (51) des Übertragungshebels (4) zur Bimetall-Schnappscheibe (2) hingebogen wird.

23. Mechanischer Schalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Befestigungsabschnitt (9′) zwischen dem hinteren Rand (51) und der Befestigungsausnehmung (8) eine weitere Federausnehmung (53) ange ordnet ist.

24. Mechanischer Schalter nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die weiteren, seitlich angeordneten Abtastpunkte (5) neben der weiteren Federausnehmung (53) liegen.