-
-
BESCHREIBUNG
-
Explosionssicherer Leuchtscha.lter und Leuchttaster Die Erfindung
betrifft einen explosionssicheren Iarhttaster oder Schalter mit einer Betätigungsplatte,
die durch eine Lichtquelle beleuchtet ist.
-
Ein derartiger Taster ist aus der US-PS 3 246 110 bekannt.
-
Er weist eine kreisrunde HUlse auf, in der ein hohler Schaltstift
unter Einhalten eines zünddurchschlagsicheren Spa.ltes geführt ist. Der Schaltstift
weist oben eine durchsichtige Betätigungsplatte auf, unterhalb der innerha.lb des
Scha.ltstiftes eine Lichtquelle angebracht ist. Die Lichtquelle ist einschließlich
ihrer Anschlußdrähte nach hinten innerhalb des Schaltstiftes mit Kunststoff vergossen.
An das Ende der als Führung für den Schaltstift dienenden Hülse ist ein Schaltelement
aufgeschraubt, dessen Kontakt durch den Schaltstift betätigt wird. Die Welse weist
an ihrem unteren Ende einen Gewindeteil auf, mit dem sie in ein explosionssicheres
Gehäuse eingeschraubt wird. Ist die Hülse eingeschraubt und gesichert, so wird das
erwähnte Schaltelement angeschraubt.
-
Nach dem Herstellen aller AnschlUsse wird das explosionsgeschützte
Gehäuse verschlossen. Der aus der genannten Schrift bekannte Leuchttaster ist also
nicht in seiner Gesamtheit explosionssicher, sondern er muß in ein explosionssicheres
Gehäuse eingeschraubt werden, um volle Sicherheit zu gewährleisten.
-
Ein vollständig explosionsgeschützter Ta.ster, jedoch ohne Beleuchtung,
ist aus dem DE-GM 1 781 074 bekannt. In einem hülsenartigen Gehäuse ist ein Schaltelement
angeordnet, das mitsamt seinen Zuffthrungsdrähten nach hinten in Kunststoff eingegossen
ist. Nach vorne ist der Raum, in dem sich das
Schaltelement befindet,
durch einen Schaltstift abgeschlossen, der unter Einhalten eines zünddurchschlagsicheren
Spaltes durch eine Bohrung im oberen Gehäuseteil geführt ist. Der obere Gehäuseteil
ist dabei so ausgeführt, daß kein Raum zum Anbringen von Lichtquellen verbleibt.
-
Beleuchtete Taster sind in nicht explosionssicherer Aus£hrung seit
Jahrzehnten in den unterschiedlichsten Ausführungsarten und Größen bekannt. Für
explosionsgeschützte Anlagen besteht grundsätzlich das Erfordernis, dieselben Bauteile
zur Verfügung zu haben, wie sie in nicht explosionssicherer Ausführung bekannt sind.
Demgemäß sind auch beleuchtete, explosionssichere Leuchttaster seit langem erwünscht.
Diese sollen als autonome Elemente anwendbar sein, die nicht eigensicher angesteuert
werden können. Diese Bedingung ist bei dem aus der genannten US-PS 3 246 110 bekannten
Taster nicht erfüllt. Derartige Taster kennen daher in der Praxis nicht ohne zusätzliches
teures und schweres druckfestes Gehäuse angewandt werden.
-
In der Praxis werden bisher Taster und Schalter einerseits und Lichtquellen
andererseits getrennt in explosionsgeschützte Anlagen eingebaut. Dies rührt daher,
daß bisher kein kombiniertes Bauteil mit ausreichend kleinen Abmessungen vorhanden
ist, wie sie in Schaltanlagen verlangt sind. Ein Taster oder ein Schalter und eine
zugehörige Lichtquelle werden daher jeweils benachbart zueinander montiert.
-
Bevor auf die Erfindung näher eingegangen wird, seien noch einige
Begriffe aus den Explosionsschutzvorschriften nach Europa-Norm kurz erläutert. Druckfeste
Kapselung (DIN EN 50 018) ist eine Schutzart, bei der das Ubertragen einer bereits
eingeleiteten Zündung aus dem Inneren eines Gehäuses auf die umgebende Atmosphäre
dadurch verhindert wird, daß
das Gehäuse vollkommen gasdicht gekapselt
ist, oder daß Leitungen und Betätigungselemente durch enge Spalte durchgeleitet
sind in denen sich die Flamme ausreichend abkühlt, so daß eine Zündung der Umgebungsatmosphäre
sicher verhindert ist. Erhöhte Sicherheit (DIN EN 50 019) ist eine Zündschutzart,
bei der gewährleistet ist, daß z.B.
-
das Entstehen von Zündfunken verhindert ist, z,B. durch Absichern
von Anschlußklemmen gegen Selbstlockern und Gewährleisten eines ausreichenden Kontaktdruckes.
Eigensicherheit (DIN EN 50 020) ist die Schutzart, bei der Betriebsmittel mit so
geringfügiger Energie'versorgt werden, daß selbst im Fall eines entstehenden Funkens
die Funkenenergie nicht ausreicht, um ein explosives Gasgemisch zum Entzünden zu
bringen. Die Schnittstelle zwischen einem normalen Stromkreis und einem eigensicheren
Stromkreis sind spezielle Begrenzerschaltungen, z.B, sogenannte Zenerbarrieren.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen explosionsgeschützten
beleuchteten Ta.ster anzugeben, der ein selbständig explosionsgeschütztes Gebilde
darstellt, dem Spannung nicht eigensicher zugeführt werden kann.
-
Die Erfindung ist im Hauptanspruch wiedergegeben. Vorteilhafte Ausgestaitungen
und für sich erfinderische Weiterbildungen sind Gegenstand von Unteransprüchen.
-
Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß das Schaltelement mit
in das druckfeste Gehäuse integriert ist, das auch das Schaltorgan und die Lichtquelle
enthAlt. Der Einbau erfolgt so, daß das Schaltelement nach hinten zünddurchschlagsicher
ist, was am besten durch Vergießen nach hinten hin erfolgt. Ist im hinteren Teil
zugleich ein Schaltungsteil (Begrenzerschaltung, z.B. Zenerbarriere) vorhanden,
das das Schaltelement und die Lichtquelle eigensicher ansteuert, so kann der Leuchttaster
nach vorne aufgebaut sein wie ein herkömmlicher, nicht explosionssicherer Leuchttaster.
-
Der Einbau eines zusätzlichen Schaltungsteils zum Bereitstellen eines
eigensicheren Stromkreiseserhöht die Baulänge des Tasters, ermöglicht jedoch das
problemlose Wechseln der Lichtquelle,da diese an dem eigensicheren Stromkreis betrieben
wird. Eine kleinere Bauform ist durch druckfeste Kapselung nach vorne zu bewerkstelligen.
Dies erfolgt für die Lichtquelle am günstigsten durch Eingießen derselben in Kunstharz.
Für Schaltelement und Schaltorgan erfolgt das Kapseln durch druckfestes Kapseln
von einem oder auch von beiden dieser Teile. Das druckfeste Kapseln des Schaltelementes
ist dann besonders vorteilhaft, wenn das Schaltelement berührungslos arbeitet, also
z. B. als Reed-Kontakt oder als Feldplatte. Arbeitet das Schaltelement als mechanisch
betätigter Kontakt, so ist es von Vorteil, das Schaltorgan unter Einhalten eines
zünddurchschlagsicheren Spaltes im Gehäuse zu führen. Das Schaltorgan benötigt nämlich
ohnehin eine Führung. Der mechanische Betätigungskopf des Schaltelementes kann dann
kurz ausgeführt werden.
-
Die Anschlußdrähte für das Schaltelement und die mindestens eine Lichtquelle
können in einem mit dem hinteren Teil des Leuchttasters vergossenen Kabelschwanz
nach außen geführt werden. Dies erlaubt Explosionssicherheit und eine einfache Montage.
Jedoch ist die Lagerhaltung wegen unterschiedlich langer Leitungen für verschiedene
Anwendungszwecketerschwert. Die Lagerhaltung läßt sich dann vereinrachen, wenn die
Anschlußdrähte an Klemmen am hinteren Ende des Tasters angeschlossen sind, die in
Zündschutzart "erhöhte Sicherheit" ausgeführt sind.
-
Die Erfindung wird im folgenden an Hand von Figuren näher veranschaulicht.
Es zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform entlang der
Linie I-I von Fig. 2;
Fig. 2 einen Querschnitt durch den Taster
gemäß Fig. 1 entlang der Linie II-II in Fig. 1; Fig. 3 einen schematischen Teillängsschnitt
zum Darstellen eines Anschlußdrahtes mit einer Klemme; und Fig. 4 einen Längsschnitt
durch ein zweites Ausführungsbeispiel.
-
Der Leuchttaster gemäß Fig. 1 weist ein hülsenförmiges Gehäuse 3 mit
einem Außengewinde 22 der Abmessung M 16 auf.
-
Das Gehäuse 3 ist aus einem Stab aus Messing oder VA-Stahl hergestellt.
Der Stab ist vom hinteren Ende her bis etwa in die Mitte so aufgebohrt, daß nur
noch eine Wand von etwa 1 mm Stärke stehen bleibt. Von oben her sind vier symmetrische
Bohrungen 9 von jeweils etwa 4 mm Durchmesser nahe dem Rand des Gehäuses 3 eingebracht.
Außerdem ist eine zentrische Bohrung von etwa 2 mm Durchmesser vorhanden. Im oberen
Teil des Gehäuses 3 verbleibt damit ein Führungsteil 23 mit einer zentrischeohrung.
-
Beim Zusammenbauen des Tasters wird zunächst eine Dichtung 11 nahe
dem oberen Ende der zentrischen Bohrung in eine dort vorhandene ringförmige Ausnehmung
eingesetzt, Dann wird in die zentrische Bohrung ein Betätigungsstift 2 soweit eingeschoben,
bis er mit einem Anschlagring 24 am hinteren Ende des Führungsteiles 23 anliegt.
Der Stift 2 weist einen solchen Durchmesser auf, daß zwischen ihm und der zentrischen
Bohrung ein zünddurchschlagsicherer Spalt 10 verbleibt. Der Stift ragt etwas nach
vorne über das Führungsteil 23 über.
-
Anschließend wird an das Führungsteil 23 ein Schaltelement 6 so angesetzt,
daß sein Betätigungskopf 25 dicht beim An-
schlagring 24 angeordnet
ist. Dadurch ist gewährleistet, daß das Schaltelement 6 durch Druck auf den Betätigungsstift
2 betätigt werden kann.
-
Im allerobersten Teil des Tasters ist eine um das zentrische Führungsteil
23 umlaufende ringförmige Ausnehmung vorhanden.
-
Diese ist über die vier Bohrungen 9 mit dem unteren ganz ausgebohrten
Teil verbunden. In diese ringförmige Aussparung sind fünf Leuchtdioden 4 eingesetzt,
deren Anschlußdrähte 8 durch die Bohrungen 9 hindurch in den unteren Teil geführt
sind.
-
Wenn alle diese Teile in das Gehäuse 3 eingesetzt sind, werden die
Anschlußdrähte 8 der Leuchtdioden und Anschlußdrähte 21 des Schaltelementes 6 mit
Drähten eines Zuleitungskabels 7 durch Löten verbunden. Dann wird ein Abschlußteil
12 aus Kunststoff oder Metall, durch das die Zuleitung 7 geführt ist, in das hintere,
bis dahin offene Ende des Gehäuses 3 eingesetzt. Besteht das Abschlußteil 12 aus
Metall, und wird es in das Gehäuse 3 eingepreßt, so ka.nn a.n diesem Abschlußteil
der Schutzleiter für den Taster befestigt werden.
-
Nach dem Einsetzen des Abschlußteiles 12 wird Gießharz von oben in
den Taster eingefüllt. Es wird so viel Harz eingefüllt, bis es die obere ringförmige
Ausnehmung bis zum oberen Abschluß des Führungsteiles 23 hin ausfüllt.
-
Das Harz muß zumindest im Bereich oberhalb der Leuchtdioden 4 als
durchsichtiges Harz ausgebildet sein. Auch ein Betätigungsknopf 1, der abschließend
auf den Betätigungsstift 2 aufgesetzt wird, ist aus durchsichtigem Material.
-
Er wird mit dem Stift verklebt und'oder mit diesem durch eine Durchgangsschraube
durch den Knopf verschraubt.
-
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Lichtquelle 4 außerhalb dem
druckfest gekapselten Raum angeordnet, in dem sich das Schaltelement 6 befindet.
Daher sind die Leuchtdioden 4 vergossen, um Explosions-sicherheit zu erzielen. Ist
in den unteren Teil des Kunststoffvergusses 5 eine Begrenzereinheit zum eigen sicheren
Ansteuern elektrischer Bauteile eingegossen, so können die Leuchtdioden auch mit
diesem Schaltungsteil verbunden sein. Dann müssen keine weiteren Maßnahmen zum Erreichen
von Explosionssicherheit ergriffen werden. In diesem Fall kann aber auch der Betätigungsknopf
1 höher ausgebildet sein, und die Leuchtdioden sind dann in diesem Knopf eingesetzt,
so daß sie mit diesem hin- und herbewegt werden.
-
Statt Leuchtdioden können auch andere Lichtquellen eingesetzt sein,
die keine zu hohe Temperatur einnehmen, oder die entsprechend eingebaut sind, so
daß keine zu hohen Oberflächentemperaturen auftreten.
-
Leuchtdioden sind besonders vorteilhaft, wenn die entsprechenden niedrigen
Ansteuerspannungen zur Verfügung stehen.
-
Die Leuchtdioden lassen sich leicht eingießen, und sie erwärmen sich
nur geringfügig.
-
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4 liegt eine durchgehend hohle
Zylinderhülse als Gehäuse 3 vor. Die Hülse weist an ihrem vorderen Ende eine Einschnürung
auf, an der eine von hinten eingeschobene zylindrische Betätigungshülse 16 mit einer
Schulter 26 anliegt. Die Betätigungshülse 16 ist nach vorne durch eine lichtdurchlässige
druckfeste Scheibe 15 druckfest mit der ebenfalls druckfesten Betätigungshülse verbunden.
Die Betätigungshülse ist unter Einhalten eines zünddurchschlagsicheren Spaltes 10
im Gehäuse geführt.
-
Die Betätigungshülse 16 bildet zusammen mit der eingesetzten Scheibe
15 und einem Betätigungsring 17 an ihrem unteren Ende ein Schaltorgan zum Schalten
des Betätigungskopfes 25 eines Schaltelementes 6, das unterhalb diesem Schaltorgan
angeordnet ist. Da.s Schaltelement 6 ist an einem Halte- und Dichtteil 18 angebracht,
das von hinten in das Gehäuse 3 so weit eingeschoben wird, bis der Betätigungsring
17 und der Betätigungskopf 25 in gewünschter Stellung zueinander stehen.
-
Am Halte- und Dichtteil 18 ist auch über einen Arm 20 eine Leuchtdiode
4 montiert. Dieser Arm ragt durch den Betätigungsring 17 hindurch in den Innenraum
der Betätigungshülse 16.
-
Am Halte- und Dichtteil ist mittels eines Befestigungsringes 19 eine
Zuleitung 7 angebracht. Die Drähte dieser Zuleitung sind mit den Anschlußdrähten
8 der Leuchtdiode 4 und den Anschlußdrähten 21 des Schaltelementes 6 verlötet.
-
Wenn das Halte und Dichtteil 18 mit Leuchtdiode 4, Schaltelement 6
und Zuleitung 7 von hinten in das Gehäuse 3 eingeschoben ist, wird von hinten Gießharz
in die noch verbleibenden Räume eingefüllt, wodurch das Ha.lte- und Dichtteil 18
mit dem Gehäuse 3 verbunden und gegen dieses abgedichtet wird. Dadurch ist das durch
die Betätigungshülse 16 und die Scheibe 15 nach vorne abgedichtete Innere des Gehäuses
3 auch nach hinten abgedichtet, so daß ein druckfest gekapselter Raum geschaffen
ist, in dem das Schaltelement 6 und die Leuchtdiode 4 sich befinden.
-
Auch bei dieser Ausführungsform könnte die Leuchtdiode mit der durchsichtigen
Scheibe 15 verbunden sein, würde also beim Betätigen der Hülse 16 mitbewt werden.
Dadurch würden sich ihre Zuleitungsdrähte 8 bei jedem Schalten bewegen, was zwar
die
Gefahr von Funkenbildung erheblich erhöht, was aber der Schalterfunktion nicht nachträglich
wäre, da. der beschriebene Innenraum ohnehin druckfest gekapselt ist. Für die Praxis
sind derartige bewegliche Leitungen, wie sie auch aus der eingangs genannten US-PS
3 246 110 bekannt sind, aber sehr ungünstig, da nach häufigem Schalten ein Brechen
der Leitungen unabdingbar ist. Diese Gefahr ist bei nicht explosionsgeschützten
Tastern erheblich niedriger, da dort die Zuleitungsdrähte nicht mit dem hinteren
Ende des Tasters vergossen sind, sondern sich frei nach außen bewegen können.
-
Dadurch tritt kein starkes Hin- und Herhigen der Leitungen auf. Bei
einem explosionsgeschützten Taster ist es aber von allergrößtem Vorteil, wenn, wie
bei den dargestellten Ausführungsbeispielen, die Leuchtdiode in bezug auf das Gehäuse
3 fest angeordnet ist, sich also beim Betätigen des Schaltorganes für das Schaltelement
G nicht mitbewegt. Dies erlaubt auch eine möglichst kurze Bauweise des Tasters,
da kein Bewegungsfreiraum für Zuleitungsdrähte vorzusehen ist.
-
Auch bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4 ist es wiederum möglich,
im hinteren Teil des Kunststoffvergusses 5 ein Schaltungsteil zum eigensicheren
Ansteuern der Lichtquelle einzugießen. Wenn dann das Schaltelement 6 von diesem
Schaltungsteil ebenfalls eigensicher angesteuert ist, kann die HUlse 16 auch ohne
Einhalten eines Zünddurchschlagsicheren Spaltes 10 in da.s Gehäuse 3 eingesetzt
werden. Das Schaltelement 6 kann dann statt eigensicher auch druckfest gekapselt
ausgerührt sein. Hierbei ist es wieder von besonderem Vorteil, das Schaltelement
als Reed-Kontakt oder Feldplatte, also als berührungslos geschaltetes Element auszuführen.
-
Bei den Ausführungsbeispielen gemäß den Fig. 1 und 4 ist die Zuleitung
7 für dic Anschlußdrähte 8 bzw. 21 an das hintere Ende des Tasters angegossen. Eine
abgewandelte Ausführungs-
form ist in Fig. 3 dargestellt. Ein von
einem Anschiußdraht 8 oder 21 ausgehender Anschluß 1) ist In die Kunststoffmas,ie
5 mit eingegossen und am freien, nach hinten herausragenden Ende mit einer Klemme
14 in Ausführungsart "erhöhte Sicherheit versehen. Der Vorteil dieser Ausführungsart
ist bereits oben beschrieben.
-
Um ein gutes Ausleuchten des Betätigungsknopfes zu erreichen, ist
es zweckmäßig, mehrere Lichtquellen oder eine ringförmige Lichtquelle kreisförmig
anzuordnen. Durch entsprechende, bekannte Ausbildung des lichtdurchlässigen Betätigungsknopfes
kann das Licht der Lichtquelle auf einen Punkt oder einen schmalen Ring konzentriert
werden, so daß dadurch eine hohe Leuchtdichte entsteht, so daß das Leuchten der
Lichtquelle auch bei heller Umgebung gut erkannt werden kann. Soll dagegen das Licht
der Lichtquelle aus einem möglichst großen Winkel zu sehen scin, so kann der Betätigungsknopf
so ausgebildet sein, daß er das Licht möglichst gleichmäßig zerstreut. Um das zur
Verfügung stehende Licht besonders gut auszunutzen, ist es zweckmäßig, das Licht
durch einen oder mehrere Reflektoren in bekannter Weise nach vorn zu konzentrieren.
-
Auch bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4 kann der zünddurchschlagsichere
Spalt 10 durch eine Dichtung gegen Eindringen von Feuchtigkeit und Staub abgedichtet
sein. Der zünddurchschlagsichere Spalt 10 ist nämlich auch bei einer Stärke von
etwa 0,1 mm noch zünddurchschlagsicher, aber nicht feuchtigkeitsdicht.
-
Statt durch Vergießen mit Kunststoff kann das druckfeste Kapseln nach
hinten hin auch durch Einbetten in Sand erfolgen.
-
Das Einbetten in Kunststoff hat jedoch den Vorteil, daß es besonders
einfach ausgeführt werden kann, und daß dem Schal-
ter durch die
dichte Kunststoffüllung zusätzliche mechanische Festigkeit in höherem Maße als durch
eine Sandfülläng gegeben wird.
-
In den hinteren Teil des Kunststoffvergusses 5 können noch weitere
Schaltungsteile eingegossen sein, falls solche erforderlich sind, wie z. B. Blinkschaltungen,
um die mindestens eine vorhanden Lichtquelle aurblinken zu lassen.
-
Der Betätigungsstift 2 gemäß Fig. 1 muß nicht notwendigerweise zentrisch
im Gehäuse 3 angeordnet sein. Das Führungsteil 23 kann vielmehr durch entsprechendes
Anbringen der beschriebenen Bohrungen so ausgeführt sein, daß der Betätigungsstift
2 nahe dem Rand des Gehäuses verläuft.
-
Durch Ausbildung einer Ausnehmung am Betätigungsknopf 1 oder am Betätigungsring
17 und eines zugehörigen Ansatzes a.m Gehäuse kann sichergestellt werden, daß sich
der Betätigungsknopf 1 bzw. die Scheibe 15 nicht gegenüber dem Gehäuse 3 verdreht.
Dies ist dann erforderlich, wenn der Betätigungsknopf 1 oder die Scheibe 15 Symbole
trägt, die die Funktion der Taste kennzeichnen.
-
Erfindungsgemäße Leuchttaster zeichnen sich also dadurch aus, daß
sie für sich explosionssicher sind, also Explosionssicherheit nicht erst erreichen,
wenn sie zumindest teilweise in ein druckfestes Gehäuse in einem Schaltschrank eingebaut
sind. Die Taster erfordern keine eigensichere Ans ,durch auT aiaeordgete Berenzerschaltu~Sgen,
ierer Aufbau teuerung ELn zln 5esonders K6mpaxter una slcherer Aufbau ergibt sich
dann, wenn die zur Beleuchtung dienende Lichtquelle unbeweglich angeordnet ist,
also nicht mit dem Bedienorgan des Tasters verbunden ist.
-
Die Erfindung ist obenstehend anhand von Tastern erläutert, also von
Bedienelementen, bei denen der Betätigungsknopf nach jedem Betätigen in die Ruhelage
zurückkehrt. Für Schalter, also Bedienelemente mit einem Zustand mit eingedrücktem
Betätigungsknopf und einem anderen Schaltzustand mit weiter herausstehendem Knopf
gelten alle Ausführungen entsprechend.