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Elektrischer Schalter für Temperatur- oder Druckbegrenzer
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Temperatur- oder Druckbegrenzer haben die Aufgabe, einen Schaltvorgang
auszulösen, wenn eine vorbestimmte Temperatur bzw. ein voX estimmter Druck erreicht
wird. Es kann sich dabei je nach Sachlage um Maximal- oder Minimalwerte der zulässigen
Temperaturen bzw. Drücke handeln. Nach einem solchen Schaltvorgang soll dann der
Temperatur- bzw. Druckbegrenzer nur durch manuellen Eingriff wieder in seine druck-bzw.
temperaturbegrenzende Funktion umgestellt werden können.
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung, auf einfache und betriebssichere
Weise den Einsatz von Thermo- oder Pressostaten als Temperatur- oder Druckbegrenzer
zu ermöglichen.
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Zur Lösung dieser Aue Wbe ist erfindungsgemäß ein elektrischer Schalter
für Temperatur- oder Druckbegrenzer mit den Merkmalen des Anspruches 1 vorgesehen.
Dieser Schalter ermöglicht es, Thermostate oder Pressostate als Temperatur-oder
Druckbegrenzer einzusetzen, vorzugsweise zwecks Einsatz nur zur Temperatur- oder
Druckbegrenzung oder in anderen Fällen vorteilhaft als Vorrangschalter, wobei in
letzterem Fall der Thermo- oder Pressostat auch
noch Temperaturen
oder Drücke regeln kann, indem er die entsprechenden hierfür erforderlichen Schaltmittel
oder dgl. weiterhin hat, die jedoch nur wirksam sind, solange der Schalter nicht
durch das Betätigungselement in seine die temperatur- oder druckbegrenzende Schaltstellung
umgeschaltet ist, wogegen in ersterem Falle diese Regelungszwecken dienenden Schaltmittel
oder dgl. entfallen können.
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Wenn der elektrische Schalter durch das Betätigungselement, das vorzugsweise
ein Ausdehnungselement, z. B. ein Faltenbalg oder eine Membrandose sein kann, unmittelbar
oder über Zwischenglieder umgeschaltet wurde, bleibt er in seiner hierdurch eingestellten
einen stabilen Schaltstellung, bis der Rückstellstößel von Hand zur Zurückstellung,
d. h. Umschaltung in die andere stabile Schaltstellung betätigt wird. Ein einen
solchen Schalter aufweisender Temperatur- bzw. Druckbegrenzer bildet also ein Schaltgerät,
das bei Erreichen eines vorbestimmten Druck- oder Temperaturwertes ejn- oder ausschaltet
und die Zurückstellung des Schalters in seine jeweils andere stabile Schaltstellung
kann dann nur von Hand erfolgen.
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Solche Temperatur- und Druckbegrenzer eignen sich bspw.
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für Kesselanlagen und haben auch zahlreiche andere Anwendungsgebiete.
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Der erfindungsgemäße elektrische Schalter ist baulich sehr einfach
und betriebssicher und kann irgend eine erforderliche
Schaltleistung
erhalten.
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In der Praxis tritt es dabei häufig auf, daß das Betätigungselement
des Temperatur- oder Druckbegrenzers, das Stellglied des Schalters in manchen Fällen
in der einen Richtung und in anderen Fällen in der anderen Schaltrichtung umschalten
soll. Um zu vermeiden, daß hierfür gesonderte Schaltertypen erforderlich sind, die
die Herstellung infolge der entsprechend kleineren Serien verteuern und auch doppelte
Lagerhaltung erforderlich machen würden, ist erfindungsgemäß die Maßnahme nach Anspruch
2 vorgesehen. Man kann also denselben Schalter für beliebige Temperatur- oder Druckbegrenzer
vorsehen und bspw. in einem Fall das Stellglied durch das Betätigungselement in
der einen Schaltrichtung und in einem anderen Fall in der anderen Schaltrichtung
verstellen lassen, vorzugsweise durch Druck oder Zug am selben Ende des Stellgliedes.
Auch kann man ggfs. einem Temperatur- oder Druckbegrenzer zwei solche Schalter zuordnen,
die beide mittels desselben Ausdehnungselementes, Bimetallstreifens oder dergleichen
direkt oder über mindestens ein Zwischenglied betätigt werden und von denen der
eine Schalter die Temperatur oder den Druck nach oben und der andere Schalter nach
unten begrenzt.
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Bevorzugt kann das Stellglied geradegeführt sein, doch kann es in
manchen Fällen mit Vorteil auch schwenkbar sein oder sonst irgend eine geeignete
Bewegungsmöglichkeit vorgesehen sein.
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Bei einer bevorzugten Aus führungs form ist das Stellglied mit einer
Schaltfeder bewegungsgekoppelt, die zwei stabile Schaltstellungen einnehmen kann
und auf diese Weise die beiden stabilen Stellungen des Einstellgliedes bewirkt.
In
manchen Fällen ist es jedoch auch zweckmäßig, das Stellglied
selbst, d. h. in sich als bistabiles Glied auszubilden, bspw. als eine bistabile
Schaltfeder.
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Das Keilgetriebe kann bevorzugt gemäß Anspruch 3 ausgebildet sein,
wobei vorteilhaft Weiterbildungen gemäß Anspruch 4 oder 5 vorgesehen sein können.
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Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform hat das Keilgetriebe
zusammenwirkende Flächen, die Kegelmantelabschnitte sind, so daß bevorzugt vorgesehen
werden kann, im Stellglied eine konische Bohrung vorzusehen, in die der Rückstellstößel
mit einem konischen Ende eindringt. Dies hat Vorteile bezüglich einer günstigen
und kostensparenden Ausbildung von Kunststoff-Spritzwerkzeugen für das Stellglied
oder zumindest ein Kunststoffteil des Stellgliedes und den Rückstellstößel. Auch
erhält der Rückstellstößel hierdurch in der konischen Bohrung Seitenführung, was
ebenfalls vorteilhaft ist.
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In anderen Fällen können die zusammenwirkenden Flächen des Keilgetriebes
vorteilhaft ebene Flächen sein oder sonstige geeignete Gestaltungen haben.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
Schalters dargestellt. Es zeigen: Figur 1 eine Seitenansicht eines elektrischen
Schalters in teilweise geschnittener Darstellung, Figur 2 einen Teilschnitt durch
Figur 1 gesehen entlang der Schnittlinie 2-2 Figur 3 in schematischer Darstellung
einen der Rückstellung des Stellgliedes dienenden Rückstellhebel.
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Der in Figur 1 dargestellte Schalter 10 entspricht einer
besonders
vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung und bildet einen integrierten, kompakten,
elektrischen Mikroschalter, der ein Kunststoffgehäuse 11 hat, in welches eine Anschlußklemme
12 fest eingesetzt ist, die in Richtung senkrecht zur Bildebene einen Schlitz hat,
in den das eine Längsende einer länglichen, im wesentlichen rechteckförmigen, bistabilen
Schaltfeder 13 fest eingesetzt ist, so daß diese Schaltfeder 13 hierdurch gleichzeitig
elektrisch an die Klemme 12 angeschlossen ist. Das freie Ende 14 der Schaltfeder
13 trägt einen elektrischen Doppelkontakt 15, der sich im Zwischenraum zwischen
zwei im Gehäuseinneren angeordneten stationären elektrischen Kontakten 16, 17 befindet,
wobei jeder solche stationäre Kontakt 16, 17 an einer nach außen geführten Anschlußklemme
19, 20 angeordnet ist. Je nach der jeweiligen stabilen Stellung der Schaltfeder
13 liegt der Doppelkontakt 15 entweder an dem unteren stationären Kontakt 16 oder
an dem oberen stationären Kontakt 17 an. Die Schaltfeder 13 ist innenseitig H-förmig
ausgestanzt, so daß zwischen zwei zueinander parallelen, mit den beiden Längsenden
der Schaltfeder 13 einstückigen Stegen, von denen der vordere zu sehen und mit 23
bezeichnet ist, zwei aufeinander zu gerichtete, rechteckförmige Zungen 21 gebildet
sind, die in Einwölbungen eines metallischen, federnden, -förmigen Bügels 24 eingreifen
und an den beiden Armen des Bügels 24 mit Vorspannung so anliegen, daß sie gebogen
sind, wodurch die Schaltfeder 13 ihre bistabilen Eigenschaften erhält.
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Dieser Bügel 24 ist mit seinem oberen Ende in eine Ausnehmung eines
Stellgliedes 26 fest eingesetzt, das im Schaltergehäuse 11 quer zur Längserstreckung
der Schaltfeder 13 geradegeführt gelagert ist und aus einem nach der einen Seite
aus dem Gehäuse 11 herausragenden Kunststoffteil 25 und einem in dieses Teil 25
fest eingesetzten Metallstift 25' rechteckförmigen Querschnittes, der mit seinem
freien Ende in einen Durchbruch 27 der unteren Gehäusewandung formschlüssig geradegeführt
eingreift, besteht. Das Kunststoffteil 25 ist in einem rechteckförmigen
Durchbruch
29 der Decke des Schaltergehäuses 11 geradegeführt gelagert und ist am oberen Ende
als Haken 30 ausgebildet, so daß dieses Stellglied 26 durch ein bei 31 strich-zweipunktiert
angedeutetes Betätigungselement in Richtung des Pfeiles A gezogen oder durch ein
bei 32 ausschnittsweise dargestelltes Betätigungselement, das hier ein Faltenbalg
eines Druck- oder Temperaturbegrenzers ist, in Richtung des Pfeiles B gedrückt werden
kann, wobei die Zungen 21 der Feder 13 bis zum jeweiligen Umschalten Rückstellkräfte
auf das Stellglied 26 ausüben. Dieser Schalter 10 kann also in Temperatur- oder
Druckbegrenzer eingesetzt sein, bei denen das Betätigungselement das Stellglied
26 entweder in Richtung des Pfeiles A zieht oder in Richtung des Pfeiles B drückt.
In der voll ausgezogen dargestellten Winkelstellung eines Rückstellstößels 33 dient
der Faltenbalg 32 als Betätigungselement und in der strich-zweipunktierten Winkelstellung
des Rückstellstößels 33 das Betätigungselement 31 der Betätigung des Stellgliedes
26 zur Druck- oder Temperaturbegrenzung. Der Rückstellstößel 33 dient zur manuellen
Zurückstellung des Stellgliedes 26 und wirkt zu diesem Zweck mit ihm in Art eines
Keilgetriebes zusammen, indem ein konisches Ende 40 des Stößels 33 in eine zu ihm
achsparallele konische Bohrung 39 im Einstellglied 26 hineingedrückt werden kann.
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Der Stößel 33 ist in einer durchgehenden Bohrung 34 des Gehäuses 11
geradegeführt und formschlüssig gegen Drehen gesichert und hat einen rückwärtigen,
über das Gehäuse vorstehenden, zylindrischen Ansatz 35, der einen Druckknopf zum
manuellen Einwärtsschieben dieses Rückstellstößels 33 zwecks Zurückstellung des
Stellgliedes 26 in seine obere stabile Schaltstellung hat (dies gilt für die voll
ausgezogen dargestellte Winkelstellung des Rückstellstößels
),
so daß das Stellglied 26 und die Schaltfeder 13 in die strichpunktierte stabile
Stellung gebracht werden kann.
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Dieser Rückstellstößel 33 kann wahlweise in zwei um 1800 versetzte
Winkelstellungen in die Bohrung 34 formschlüssig eingesetzt werden, siehe die voll
ausgezogene /zwei-und die strichpunktierte Stellung in Figur 1 und 2. Die Bohrung
34 hat zu diesem Zweck einen rechteckförmigen Querschnitt, wobei die Höhe dieser
Bohrung 34 kleiner als ihre Breite ist, siehe Figur 2. In diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel
ist der Rückstellstößel 33 wie folgt ausgebildet. Man kann ihn sich dadurch hergestellt
denken, daß er aus einem rotationssymmetrischen Körper mit zylindrischem Schaft
und kegelförmiger Spitze bestand und danach an einer Seite eine durchgehende, ebene
Fase 36 durch Schneiden angebracht wurde, die bis nahe an die Spitze des kegelförmigen
Endes 40 reicht, wie aus der Zeichnung ersichtlich ist. Hierdurch befindet sich
diese Spitze des kegelförmigen Endes 40 parallel zur Bewegungsrichtung des Stellgliedes
26 im seitlichen Abstand von der Längsmittelachse des Stößels 33. In Wirklichkeit
wird der Rückstellstößel 33 natürlich einstückig in einem entsprechenden Werkzeug
gespritzt, so daß die Fase 36 mit angespritzt ist. In der voll ausgezogen dargestellten
Winkelstellung des Rückstellstößels 33 ist die an die Fase 36 angrenzende, einen
Mantelabschnitt des Kegels bildende Schrägfläche 37 obenseitig und man kann in dieser
Winkelstellung des Rückstellstößels 33 mittels ihm durch Drücken auf seinen Druckknopf
35 das Stellglied 26 in die obere der beiden stabilen Schaltstellungen überführen,
/zu ihm I2itrallelen indem die Schrägfläche 37 mit der oberen,ScnragLiache 41 der
Ausnehmung 39 des Stellgliedes 26 zusammenwirkt.
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In diesem Fall dient also das Betätigungselement 32 dem Bewegen des
Einstellgliedes 26 in Richtung des Pfeiles B und bei Erreichen einer bestimmten
Temperatur bzw.
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eines bestimmten Druckes gelangt das Einstellglied 26 in die voll
ausgezogen dargestellte Stellung nach unten, in der die Schaltfeder 13 aus der strichpunktierten
Schaltstellung in die voll bzw. gestrichelt sichtbare stabile Schaltstellung springt,
die der Temperatur- oder Druckbegrenzung dient und bei welcher der Kontakt 15 an
dem Kontakt 17 anliegt. Diese nur vom Betätigungselement 32 einstellbare stabile
untere Schaltstellung läßt sich nur von Hand mittels des Stößels 33 in die obere
stabile Schaltstellung umschalten.
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Es ist nicht notwendig, dem Rückstellstößel 33 Rückstellfedermittel
zuzuordnen, die ihn in eine zurückgezogene Lage bringen, da das Stellglied bei seiner
durch den Faltenbalg 32 bewirkten Abwärtsbewegung dieser Rückstellstößel 33 von
selbst in die zurückgezogene Stellung überführt.
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Wenn man den Rückstellstößel 33 zur voll ausgezogen dargestellten
Winkelstellung um 1800 winkelversetzt anordnet, so daß seine kurze Schrägfläche
37 sich unterhalb der Spitze seines Kegels 40 befindet, dann läßt sich das Einstellglied
26 mittels des Rückstellstößels 33 nach unten drücken, indem die Schrägfläche 37
mit der unteren Schrägfläche 42 der Ausnehmung 39 des Stellgliedes 26 zusammenwirkt,
so daß es in die untere stabile Schaltstellung gelangt und entsprechend die Schalt
feder 13 in die voll ausgezogen dargestellte stabile Schaltstellung umschalten kann.
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In diesem Fall greift das Betätigungselement 31 am Haken 30 des Einstellgliedes
26 an und kann dieses Einstellglied 26 in Richtung des Pfeiles A nach oben bis in
die obere stabile Schaltstellung gegen die von den Zungen 21 ausgeübte Rückstellkraft
bewegen, so daß es bei Erreichen des vorbestimmten Druckes bzw. der vorbestimmten
Temperatur zu dem der Temperatur- bzw. Druckbegrenzung dienenden Umschalten des
Schalters kommt. In dieser oberen stabilen Schaltstellung befindet sich der Kontakt
15 in Berührung mit dem unteren Kontakt 16.
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Da die Bohrung 34 rechteckförmig und nicht quadratisch ist, läßt sich
der Rückstellstößel 33 nur in zwei um 1800 zueinander versetzten Winkelstellungen
in sie einstecken.
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Dieser Schalter 10 ist normalerweise relativ klein, bspw.
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kann er Außenabmessungen von ca. 4 x 2 x 2 cm haben. Die Erfindung
ist jedoch nicht auf bestimmte Schalterabmessungen begrenzt.
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Die Umsetzbarkeit des Rückstellstößels 33 in zwei unterschiedliche
Winkelstellungen, die in diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel sich um 1800 unterscheiden,
ggfs. jedoch bei entsprechender Ausbildung des Rückstellstößels auch kleiner sein
können, hat auch den Vorteil, daß mittels des Rückstellstößels 33 jeweils nur eine
vorbestimmte stabile Schaltstellung der beiden stabilen Schaltstellungen des Schalters
10 einschaltbar ist, so daß keine falsche Betätigung des Rückstellstößels 33 möglich
ist.
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Auch hat der Rückstellstößel 33 den Vorteil, daß er nur
durch
Einstecken montiert werden kann, wobei natürlich noch geeignete, nicht dargestellte
Maßnahmen vorgesehen sind, damit der Rückstellstößel 33 nicht aus der Bohrung 34
herausfallen kann, die direkt am Schalter 10 oder am den Schalter 10 aufnehmenden
Begrenzergehäuse oder dergleichen vorgesehen sein können.
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Obwohl es besonders vorteilhaft ist, die Rückstellung des Schalters
mittels eines geradegeführten Rückstellstößels vorzunehmen, kann es in manchen Fällen
auch zweckmäßig sein, anstelle eines solchen Rückstellstößels einen doppelarmigen,
schwenkbar gelagerten Rückstellhebel vorzusehen, dessen einer Arm seiner manuellen
Betätigung und dessen anderer Arm in eineAusnehmung oder zwischen zwei Vorsprünge
des Stellgliedes ragt. Dabei kann bei einer zweckmäßigen Ausführungsform vorgesehen
sein, daß mittels dieses Rückstellhebels beide stabilen Schaltstellungen manuell
einschaltbar sind. Es ist jedoch auch möglich und vorteilhaft, einen solchen Rückstellhebel
so auszubilden und ihn mit so viel Spiel in eine zugeordnete Ausnehmung des Stellgliedes
oder zwischen zwei in solch großem Abstand voneinander angeordnete Vorspringe des
Stellgliedes eingreifen zu lassen, daß er nur die Umschaltung in einer Schaltrichtung
ermöglicht und mittels ihm die Umschaltung in der anderen Schaltrichtung, die dem
Betätigungselement zugeordnet ist, nicht möglich ist. Dieser Rückstellhebel kann
dabei ggfs. so asymmetrisch ausgebildet sein, daß er durch unterschiedliche Anordnung
wahlweise für die Rückstellung des Schalters in die eine oder andere stabile Schaltstellung
dienen kann.
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Fig. 3 zeigt einen Ausschnitt eines Stellgliedes 26', das im Gehäuse
11 eines nicht in näheren Einzelheiten dargestellten Schalters, der im Prinzip mit
Ausnahme der etwas andersartigen Ausbildung des Stellgliedes 26' und der Anordnung
eines Rückstellhebels 33' anstelle eines Rückstellstößels dem Schalter nach Fig.
1 entsprechen kann, geradegeführt gelagert ist. Der doppelarmige Rückstellhebel
33' ist um die Schwenkachse 43 in Richtung des Doppelpfeiles manuell begrenzt schwenkbar
und greift mit seinem einen Arm in eine seitliche Ausnehmung 39' des Stellgliedes
ein. Der andere Arm dient seiner manuellen Betätigung. Dieser Rückstellhebel 33'
kann in diesem Ausführungsbeispiel das Stellglied 26' in beiden Schaltrichtungen
bis zum jeweiligen Umschalten des Schalters in seine jeweils andere stabile Schaltstellung
betätigen.