DE19919949C5

DE19919949C5 - Vorrichtung mit einem Sicherheitsschalter

Info

Publication number: DE19919949C5
Application number: DE1999119949
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing. Helminger Markus; Dipl.-Ing. Schachtner Manfred
Original assignee: BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1999-04-30
Filing date: 1999-04-30
Publication date: 2013-03-07
Anticipated expiration: 2019-05-01
Also published as: PL339894A1; DE19919949A1; DE19919949B4; PL195407B1

Abstract

Vorrichtung mit einem Sicherheitsschalter (10), der eine Stellvorrichtung (12) aufweist, die über zumindest ein mechanisches Signal mit einem in Längsrichtung (14) verschiebbaren Stößel (16) und über zumindest ein elektrisches Signal mit einem auf einen Anker (18) wirkenden Elektromagneten (20) betätigbar ist, wobei der Stößel (16) beim Betätigen der Stellvorrichtung (12) direkt auf den Anker (18) wirkt, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Anschlußkabel (34) mit zumindest einem elastischen vorgespannten Federelement (24) verbunden ist, das durch seine Spannkraft (26) auf eine Kontaktfläche (28) wirkt und durch ein Betätigungselement (30) der Stellvorrichtung (12) von der Kontaktfläche (28) abhebbar ist, und dass das Anschlußkabel (34) an dem zur Kontaktfläche (28) weisenden Ende (32) am Federelement (24) befestigt ist.

Description

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung mit einem Sicherheitsschalter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bekannt ist, Durchlauferhitzer mit einem Sicherheitsschalter vor zu hoher Temperatur und vor zu hohem Druck zu schützen. Am Durchlauferhitzer ist ein Bimetallschalter befestigt, der bei zu hoher Temperatur ein elektrisches Signal auslöst. Das elektrische Signal aktiviert einen Elektromagneten, der an einem Metallgehäuse des Sicherheitsschalters befestigt ist und im aktivierten Zustand auf einen gelenkig am Gehäuse befestigten Kippanker wirkt. Ferner besitzt der Sicherheitsschalter eine Stellvorrichtung, und zwar eine Trennwippe, die über ein Gelenk mit dem Gehäuse verbunden ist. Die Trennwippe ist in Längsrichtung senkrecht zur Gelenkachse an einem ersten Ende am Anker des Elektromagneten eingerastet. In Längsrichtung an einem zweiten Ende sind drei Anschlußkabel mit jeweils einem Kabelschuh über eine Niete mit der Trennwippe verbunden. Die Kontaktschuhe sind jeweils auf der Niete entgegen einer Kompensationsfeder verschiebbar. Wird die Trennwippe aus einer Ausgangsstellung in eine Raststellung geschwenkt, wird dabei eine auf die Trennwippe wirkende Druckfeder weiter vorgespannt und die Kontaktnieten auf Kontaktflächen gedrückt, die an einem von der Trennwippe getrennten Bauteil befestigt sind. Durch die Kompensationsfedern kann erreicht werden, daß die Kontaktnieten jeweils mit einer in etwa gleich großen Kraft auf die Kontaktflächen gedrückt und mehrere Kontakte sicher hergestellt werden.
Tritt eine zu hohe Temperatur auf, löst der Bimetallschalter ein elektrisches Signal aus, der Elektromagnet zieht den Anker an und löst dabei die Rastverbindung zwischen der Trennwippe und dem Anker. Die Trennwippe wird durch die Druckfeder von der Raststellung in die Ausgangsstellung geschwenkt. Die Kontaktnieten werden von den Kontaktflächen abgehoben, die Kontakte getrennt und die Stromversorgung des Durchlauferhitzers unterbrochen.
Ferner besitzt der Sicherheitsschalter einen in Längsrichtung verschiebbaren Druckstößel. In der Regel handelt es sich dabei um einen mit einer Druckfeder vorgespannten Stößel der an einer Membran anliegt. Die Membran dichtet einen Zylinder ab, der mit einem hydraulischen System des Durchlauferhitzers verbunden ist. Gewöhnlich ist der Zylinder direkt an einem Wasserkanal des Durchlauferhitzers angeschlossen. Die Längsrichtung des Druckstößels verläuft in Richtung der Schwenkbewegung der Trennwippe, bzw. senkrecht zu einer Deckseite der Trennwippe. Um die Rastverbindung zwischen der Trennwippe und dem Anker zu lösen, muß jedoch der Anker senkrecht zur Schwenkbewegung ausgelenkt werden. Dies wird mit einem am Gehäuse des Sicherheitsschalters befestigten Umlenkhebel erreicht, über den der Druckstößel auf den Anker wirkt.
Tritt ein zu hoher Druck im Durchlauferhitzer auf, verschiebt sich der Druckstößel entgegen der Druckfeder, wirkt über den Umlenkhebel auf den Anker und löst die Rastverbindung zwischen der Trennwippe und dem Anker. Die Trennwippe schwenkt in seine Ausgangsstellung und unterbricht die Kontakte.
Aus der DE 195 25 313 A1 ist ein Sicherheitsschalter für ein Wasserheizgerät bekannt.
Die DE 37 07 967 A1 offenbart ebenfalls eine Vorrichtung mit einem Sicherheitsschalter, welcher beim Auftreten eines Überdrucks oder einer Übertemperatur ausgelöst wird.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine gattungsgemäße Vorrichtung mit einem Sicherheitsschalter weiterzuentwickeln, und insbesondere dabei die Bauteilevielfalt Montageaufwand und insbesondere die Materialkosten zu reduzieren und die Montage zu erleichtern. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs gelöst, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnommen werden können.
Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung mit einem Sicherheitsschalter, der eine Stellvorrichtung aufweist, die über zumindest ein mechanisches Signal mit einem in Längsrichtung verschiebbaren Stößel und über zumindest ein elektrisches Signal mit einem auf einen Anker wirkenden Elektromagneten betätigbar ist. Über die Stellvorrichtung können Kontakte unterbrochen werden, beispielsweise eine Stromversorgung, und/oder Kontakte hergestellt werden, beispielsweise für eine Warnleuchte, eine Warnsirene usw.
Es wird vorgeschlagen, daß der Stößel beim Betätigen der Stellvorrichtung direkt auf den Anker wirkt. Zusätzliche Bauteile, wie Umlenkhebel und Gelenkachsen können eingespart, der Montageaufwand kann reduziert und die Montage kann vereinfacht werden.
Ein Betätigungselement der Stellvorrichtung kann mit einer Rastverbindung fixiert sein, die sowohl durch eine Kraft direkt auf die Stellvorrichtung als auch durch die Betätigung des Ankers gelöst werden kann. Ferner ist möglich, daß der Stößel mit einer Schräge direkt auf den Anker wirkt und diesen in eine von der Längsrichtung des Stößels abweichende Richtung bewegt und die Stellvorrichtung betätigt, bzw. eine Rastverbindung eines Betätigungselements der Stellvorrichtung mit einem Bauteil löst. Der Stößel kann einstückig oder auch mehrstückig ausgeführt sein. Besonders vorteilhaft stimmt jedoch die Bewegungsrichtung des Stößels mit der Auslenkrichtung des Ankers überein. Es kann eine einfache Konstruktion mit einem kostengünstigen Stößel und einer kostengünstigen Rastverbindung erreicht werden.
Erfindungsgemäß wird zumindest ein Anschlußkabel mit zumindest einem elastischen vorgespannten Federelement verbunden, das durch seine Spannkraft auf eine Kontaktfläche wirkt und durch ein Betätigungselement der Stellvorrichtung von der Kontaktfläche abhebbar ist. Es können Bauteile eingespart, der Montageaufwand kann reduziert und durch handliche Bauteile kann die Montage erleichtert und verkürzt werden.
Das Anschlußkabel ist an dem zur Kontaktfläche weisenden Ende am Federelement befestigt. Die Kontaktniete kann zur Befestigung genutzt und zusätzliche Befestigungsteile können eingespart werden, wie beispielsweise ein Kabelschuh usw. Das Anschlußkabel kann mit einem Zwischenblech oder vorteilhaft ohne Zwischenblech direkt auf dem Federelement befestigt sein. Ferner hat die Befestigung an dem zur Kontaktfläche weisenden Ende den Vorteil, daß das stromdurchflossene Anschlußkabel nur am äußeren Bereich des Federelements, mit diesem in Kontakt kommt. Das Federelement kann vorteilhaft als nicht stromdurchflossenes Bauteil ausgeführt und dadurch aus kostengünstigem Material hergestellt und insbesondere kann über das Federelement über eine große Fläche Wärme gut abgeführt werden.
Das Federelement wird vorzugsweise von einem Federband gebildet. Verläuft die Stellbewegung senkrecht zur Federbandfläche, kann eine Führung in Richtung der Stellbewegung des Federelements eingespart und das Federelement kann zur Führung eines Betätigungselements der Stellvorrichtung genutzt werden. Ferner kann das Federband vorteilhaft in einem Gehäuse des Sicherheitsschalters und das Anschlußkabel vorteilhaft auf dem Federband befestigt werden. Anstatt einem Federband kann jedoch auch ein an einem oder an beiden Enden abgeflachter Federdraht oder ein sonstiges dem Fachmann als sinnvoll erscheinendes Federelement verwendet werden. Um eine einfache und schnelle Montage ohne zusätzliche Bauteile zu ermöglichen, wird vorteilhaft das Federelement über eine Rastverbindung am Gehäuse des Sicherheitsschalters befestigt.
In einer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Stellvorrichtung als Betätigungselement einen Schlitten aufweist, der mit zumindest einer Komponente senkrecht zur Kontaktfläche verschiebbar ist. Mit dem Betätigungselement können Federelemente von den Kontaktflächen abgehoben und/oder auf Kontaktflächen geführt werden, beispielsweise für eine Warnleuchte. Gegenüber einer Trennwippe können mit einem verschiebbaren Schlitten zusätzliche Bauteile für ein Gelenk eingespart und der Montageaufwand reduziert werden.
Die Stellvorrichtung besitzt vorteilhaft ein Betätigungselement, das über eine Rastverbindung mit einem vom Anker getrennten Bauteil verbunden ist. Der Anker kann dadurch trotz eingerastetem Betätigungselement leicht beweglich ausgeführt werden. Wird der Elektromagnet aktiviert und der Anker angezogen, kann dieser mit Schwung gegen das Betätigungselement gezogen werden. Die kinetische Energie des Ankers kann genutzt und die vom Elektromagneten aufzubringende Losbrechkraft reduziert werden. Der Elektromagnet kann kleiner, leichter und kostengünstiger ausgelegt werden. Ferner können die Materialien der Bauteile der Rastverbindung vorteilhaft aufeinander abgestimmt werden.
Um sicherzustellen, daß die Anschlußkabel stets sicher fixiert sind und um eine Isolierung der Anschlußkabel einsparen zu können, wird vorgeschlagen, daß im Gehäuse des Sicherheitsschalters und/oder in einer Abdeckung Führungen und/oder Kanäle für zumindest zwei Anschlußkabel angeordnet sind. Die Anschlußkabel können voneinander getrennt gehalten und es kann eine hohe Sicherheit erreicht werden, insbesondere mit einer Abdeckung. Ferner kann vermieden werden, daß die Anschlußkabel durch andere Bauteile belastet werden, was sich negativ auf die Kontakte auswirken könnte. Die Führungen und/oder Kanäle sind vorteilhaft einstückig mit dem Gehäuse und/oder der Abdeckung ausgeführt, wodurch Bauteile und Montageaufwand eingespart werden können.
In einer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß das Gehäuse und/oder die Abdeckung im montierten Zustand des Sicherheitsschalters im oberen Bereich zumindest eine Öffnung zur Abfuhr erwärmter Luft aufweist. Es kann eine Kühlung mit geringem Aufwand durch Konvektion erreicht werden. Um ein Nachströmen von kalter Luft zu erleichtern, besitzt das Gehäuse und/oder die Abdeckung zusätzlich im unteren Bereich zumindest eine Öffnung.
Der Sicherheitsschalter kann besonders kostengünstig und leicht mit einem Kunststoffgehäuse ausgeführt werden, an das Führungen für die Anschlußkabel, Halterungen für Anschlüsse, Halterungen für den Elektromagneten usw. vorteilhaft in einem Verfahrensschritt mit angespritzt werden können. Zusätzliche Bauteile und Montageaufwand können eingespart werden.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorschlagen, daß der Anker unverlierbar mit dem Elektromagneten verbunden ist. Der Anker und der Elektromagnet können dadurch separat gefertigt, vormontiert, auf ihre Funktion überprüft und als in sich geschlossene Baugruppe an einen Verbraucher geliefert werden. Eine Endmontage des Sicherheitsschalters kann verkürzt und vereinfacht werden.
Die erfindungsgemäße Lösung kann bei verschiedenen, dem Fachmann als sinnvoll erscheinenden Vorrichtungen eingesetzt werden, insbesondere bei Durchlauferhitzern, die durch einen Sicherheitsschalter vor zu hohem Druck und vor zu hoher Temperatur geschützt werden.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
1 zeigt einen Schnitt durch einen Sicherheitsschalter 10 eines nicht näher dargestellten Durchlauferhitzers. Der Sicherheitsschalter 10 besitzt eine Stellvorrichtung 12, die über ein mechanisches Signal mit einem in Längsrichtung 14 verschiebbaren Druckstößel 16 und über ein elektrisches Signal von einem nicht näher dargestellten Bimetallschalter mit einem auf einen Anker 18 wirkenden Elektromagneten 20 betätigbar ist.
Erfindungsgemäß stimmt die Bewegungsrichtung 14 des Druckstößels 16 mit der Auslenkrichtung 22 des Ankers 18 überein und der Druckstößel 16 wirkt direkt auf den Anker 18.
Ein teilweise dargestelltes Anschlußkabel 34 ist an einem elastischen vorgespannten Federelement 24 befestigt, das von einem Federband gebildet ist. Das Federelement 24 ist an einem Ende 52 über eine Rastverbindung 50 im Kunststoffgehäuse 42 des Sicherheitsschalters 10 befestigt und wirkt am anderen Ende 32 durch seine Spannkraft 26 auf eine Kontaktfläche 28. Neben dem Federelement 24 sind zwei weitere, nicht näher dargestellte Federelemente angeordnet, an denen jeweils ein Anschlußkabel für eine weitere Phase befestigt ist. Die Ausführungen zum Federelement 24 gelten ebenfalls für die nicht näher dargestellten Federelemente.
Die Federelemente 24 sind gemeinsam durch einen senkrecht zur Kontaktfläche 28 verschiebbaren und von einer Druckfeder 54 in Richtung der Stellbewegung 38 belasteten Schlitten 30 der Stellvorrichtung 12 von den Kontaktflächen 28 abhebbar. Die Stellbewegung 38 verläuft senkrecht zur Federbandfläche, wodurch eine Führung der Federelemente 24 eingespart werden kann. Die Anschlußkabel 34 sind jeweils an dem zur Kontaktfläche 28 weisenden Ende 32 mit einer Kontaktniete 36 über ein Zwischenblech 48 am Federelement 24 befestigt. Die Federelemente 24 stellen sicher, daß die Kontaktnieten 36 jeweils mit einer in etwa gleich großen Kraft 26 auf die Kontaktflächen 28 gedrückt und die Kontakte sicher hergestellt werden.
Tritt ein zu hoher Druck im Durchlauferhitzer auf, verschiebt sich der Druckstößel 16 in Richtung 14 und drückt auf den Anker 18, der unverlierbar über einen Bügel 56 gelenkig mit dem Elektromagneten 20 verbunden ist. Der Anker 18 schwenkt mit dem zum Druckstößel 16 weisenden Ende in Richtung 22 zum Elektromagneten 20 und mit dem in Richtung Federelement 24 weisenden Ende in Richtung 58 des Schlittens 30. Eine Rastverbindung 40 zwischen dem Schlitten 30 und dem Gehäuse 42 des Sicherheitsschalters 10 wird gelöst. Die Druckfeder 54 erzeugt die Stellbewegung 38 und der Schlitten 30 hebt die Federelemente 24 mit ihren Kontaktnieten 36 von den Kontaktflächen 28 ab.
Tritt eine zu hohe Temperatur im Durchlauferhitzer auf, wird vom Bimetallschalter ein elektrisches Signal erzeugt und der Elektromagnet 20 aktiviert. Der Anker 18 wird vom Elektromagneten 20 mit Schwung gegen den Schlitten 30 gezogen. Die Rastverbindung 40 zwischen dem Schlitten 30 und dem Gehäuse 42 wird gelöst, und der Schlitten 30 hebt die Federelemente 24 mit ihren Kontaktnieten 36 von den Kontaktflächen 28 ab.
Um sicherzustellen, daß die Anschlußkabel 34 stets sicher fixiert sind und um eine Isolierung der Anschlußkabel 34 einzusparen, sind an das Kunststoffgehäuse 42 Führungen 44, 46 für die Anschlußkabel 34 angespritzt.
Bezugszeichenliste

10: Sicherheitsschalter
12: Stellvorrichtung
14: Längsrichtung
16: Stößel
18: Anker
20: Elektromagnet
22: Auslenkrichtung
24: Federelement
26: Spannkraft
28: Kontaktfläche
30: Betätigungselement
32: Ende
34: Anschlußkabel
36: Kontaktniete
38: Stellbewegung
40: Rastverbindung
42: Bauteil
44: Führung
46: Führung
48: Zwischenblech
50: Rastverbindung
52: Ende
54: Druckfeder
56: Bügel
58: Richtung

Claims

Vorrichtung mit einem Sicherheitsschalter (10), der eine Stellvorrichtung (12) aufweist, die über zumindest ein mechanisches Signal mit einem in Längsrichtung (14) verschiebbaren Stößel (16) und über zumindest ein elektrisches Signal mit einem auf einen Anker (18) wirkenden Elektromagneten (20) betätigbar ist, wobei der Stößel (16) beim Betätigen der Stellvorrichtung (12) direkt auf den Anker (18) wirkt, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Anschlußkabel (34) mit zumindest einem elastischen vorgespannten Federelement (24) verbunden ist, das durch seine Spannkraft (26) auf eine Kontaktfläche (28) wirkt und durch ein Betätigungselement (30) der Stellvorrichtung (12) von der Kontaktfläche (28) abhebbar ist, und dass das Anschlußkabel (34) an dem zur Kontaktfläche (28) weisenden Ende (32) am Federelement (24) befestigt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Anschlußkabel direkt auf dem Federelement (24) befestigt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Anschlußkabel (34) mit einer Kontaktniete (36) am Federelement (24) befestigt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das. Federelement (24) von einem Federband gebildet ist, und die Stellbewegung (38) senkrecht zur Federbandfläche verläuft.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (24) über eine Rastverbindung (50) am Gehäuse (42) des Sicherheitsschalters (10) befestigt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellvorrichtung (12) als Betätigungselement (30) einen Schlitten aufweist, der mit zumindest einer Komponente senkrecht zur Kontaktfläche (28) verschiebbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellvorrichtung (12) ein Betätigungselement (30) aufweist, das über eine Rastverbindung (40) mit einem vom Anker (18) getrennten Bauteil (42) verbunden ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse (42) des Sicherheitsschalters (10) und/oder in einer Abdeckung Führungen (44, 46) und/oder Kanäle für zumindest zwei Anschlußkabel angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse und/oder die Abdeckung im montierten Zustand des Sicherheitsschalters (10) im oberen Bereich zumindest eine Öffnung zur Abfuhr erwärmter Luft aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sicherheitsschalter (10) ein Kunststoffgehäuse (42) besitzt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (18) unverlierbar mit dem Elektromagneten (20) verbunden ist.