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Technisches Feld der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Betreiben eines Schalters
für ein
manuelles Ausschalten eines elektrischen Stromkreises und insbesondere
betrifft sie ein Betriebsmittel, mit dem, im Falle eines Notfalls,
der Stromkreis unterbrochen werden kann und nur durch eine manuelle
Aktivierung des Betriebsmittels wieder geschlossen werden kann,
wenn die Notfallsituation behoben worden ist. Insbesondere liefert
die Erfindung, im Bezug auf die Fähigkeit äußeren Manipulationen und einem
unautorisierten Demontieren des installierten Sicherheitsschalters
zu widerstehen, Verbesserungen an solchen Sicherheitsschaltern.
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Hierin
bezieht sich der Ausdruck "Sicherheitsschalter" auf ein separates
Betriebsmittel, durch welches ein Schalter zum Ausschalten eines
elektrischen Stromkreises bedient bzw. betätigt wird.
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Technischer Hintergrund
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Sicherheitsschalter
verschiedener Typen sind bereits bekannt, durch die ein wieder zurückstellbarer
Schalter in Notfallsituationen zum Trennen eines elektrischen Stromkreises
durch das Stoßen oder
Drücken
eines Druckknopfes des Sicherheitsschalters betätigt wird. Die Verbindung kann
durch eine Zug- oder Drehbewegung des Knopfes wiederhergestellt
werden, um den Effekt zu verhindern, bzw. zu bewältigen, dass eine Feder oder
ein anderes Verschlussmittel bzw. Verschlusselement, das einen beweglichen
Teil des Sicherheitsschalters in Eingriff stellt, angeordnet ist,
um den getrennten Zustand zu sichern.
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Ein
solcher Schalter ist z.B. aus dem Dokument
US-A-5055643 bekannt. Ein
häufiges
Problem in Verbindung mit Sicherheitsschaltern, die in Umgebungen
installiert sind, die nicht abgesperrt und folglich für die Allgemeinheit
zugänglich
sind, sind Schäden,
die an dem Sicherheitsschalter verursacht werden. Solche Schäden können eine
unerlaubte Demontage des Druckknopfes oder des gesamten Sicherheitsschalters,
oder die Manipulation seiner Funktion einschließen. In allen Fällen verliert
der Sicherheitsschalter seine Fähigkeit,
vor einem gefährlichen
Ausgang, in dem Fall einer Fehlfunktion eines elektrischen Gerätes, zu
schützen.
Eine Manipulation der Funktion des Sicherheitsschalters muss nicht zwingend
bemerkt werden, bevor die Notfallsituation auftritt, was folglich
das Risiko eines gefährlichen Ausgangs
der Situation erhöht.
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Ein
technisches Problem bezüglich
des oben Erwähnten
ist es, den Sicherheitsschalter in einer solchen Art und Weise zu
gestalten, dass es nach der Installation unmöglich sein wird, den Sicherheitsschalter
zu demontieren oder an ihm zu manipulieren, ohne sichtbare Schäden an dem Äußeren des Sicherheitsschalters
zu hinterlassen.
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Ziel der Erfindung
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Es
ist folglich ein primäres
Ziel der Erfindung einen Sicherheitsschalter bereitzustellen, welcher Montagemittel
aufweist, die unzugänglich
von außen sind,
wenn der Sicherheitsschalter montiert ist.
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Das
oben genannte Ziel wird in einem Sicherheitsschalter, wie in Anspruch
1 definiert, erreicht.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Gemäß der Erfindung
wird ein Betriebsmittel zum Betätigen
eines Schalters in einem elektrischen Stromkreis bereitgestellt,
welches einen inneren Zylinder umfasst, welcher mit dem Schalter
verbunden ist, wobei ein Schubstab in Bezug zu dem, bzw. relativ
zu dem inneren Zylinder zwischen einer äußeren Ruheposition und einer
inneren aktiven Position axial versetzbar bzw. verschiebbar ist,
wobei der Schubstab verursacht, dass der Schalter den Stromkreis unterbricht
und wobei unter Versetzung in die aktive Position, der Schubstab
läuft,
und durch die Einrückung
mit einem Federelement einrastet, welches durch den inneren Zylinder
unterstützt
wird, und zwar lösbar
in die aktive Position einrastet, und ein Druckknopf ist mit dem
Schubstab zum Bewegen des Schubstabs zwischen den Positionen verbunden.
Ein äußerer Zylinder
begrenzt die Axialbewegung des Schubstabs in Richtung der Arretierungs-
bzw. Ruheposition. Nach Montage ist der äußere Zylinder um den inneren
Zylinder drehbar gelagert und die Zylinder werden dann gegenseitig
in eine verkoppelte Position gedreht, in der die Zylinder durch
ein Einrastmittel verriegelt sind, welches durch den überlagernden äußeren Zylinder
in der montierten Position eingeschlossen ist und betriebsbereit
ist, eine relative Rotation des Zylinders in der eingerasteten Position zu
verhindern.
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Andere
Ziele und vorteilhafte Ausführungsformen
der Erfindung werden weiter in den abhängigen Ansprüchen definiert.
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Zeichnungen
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Unten
wird die Erfindung näher
mit Bezug auf die anhängenden
Zeichnungen beschrieben, in denen:
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1 eine
Explosionsdarstellung ist, welche die einzelnen Elemente des Sicherheitsschalters
in einer nicht montierten Position zeigt, und
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2 eine
axiale Querschnittansicht durch die einzelnen Elemente des Sicherheitsschalters
ist, der auch in der nicht montierten Position und mit einem Schubstab
gezeigt wird, der in dem Sicherheitsschalter aufgenommen ist, welcher
auch in einer schrägen
Seitenansicht gezeigt wird.
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Detaillierte Beschreibung
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Bezug
nehmend auf die 1 und 2 wird dort
ein Sicherheitsschalter 1, gemäß der Erfindung, in einer gegenwärtig bevorzugten
Ausführungsform
gezeigt.
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In
dieser Ausführungsform
ist der Sicherheitsschalter 1 gestaltet, um einen Kontaktblock (contact
block) 2 zu bedienen bzw. zu betätigen, welcher von dem Sicherheitsschalter
gesteuert wird, um, im Falle eines Notfalls, einen elektrischen
Stromkreis zu unterbrechen, mit dem der Kontaktblock verbunden ist.
Ein Träger 3,
welcher geformt ist, den Sicherheitsschalter aufzunehmen und, z.B.
mittels einer Feder 4 zu halten, unterstützt den
Kontaktblock. Die Feder 4 ist in Schlitze 4' und 4'' eingefügt, welche auf dem Kontaktblockträger 3 bzw.
dem Sicherheitsschalter 1 angeordnet sind und funktionieren,
um diese axial und gegen eine relative Rotation zu halten. Der Träger 3 und
der Kontaktblock 2 sind vorzugsweise innerhalb eines Paneels
oder einer Frontplatte (nicht gezeigt), eines Gerätegehäuses oder Ähnlichem
angeordnet, wobei der Sicherheitsschalter 1 durch ein Loch
in dem Paneel montiert und mit einer Mutter 5 fixiert wird.
In der montierten Position wird die Mutter auf einen inneren Zylinder 6 geschraubt, welcher
sich durch das Paneel und in den Kontaktblockträger 3 erstreckt.
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Ein
Schubstab 7 ist so angeordnet, um axial in dem inneren
Zylinder 6 verschiebbar zu sein. Im Falle eines Notfalls
wird der Schubstab über
einen Druckknopf betätigt,
welcher unten weiter beschrieben wird, um einen Schalter 8 auf
den Kontaktblock zu drücken,
um den Stromkreis zu unterbrechen. Diese Position bezieht sich in
dieser Offenbarung auf die betriebsbereite oder aktivierte Position
des Schubstabes bzw. des Sicherheitsschalters.
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An
seiner Außenseite
wird der Schubstab 7 aus zwei diametral gegenüberliegenden
Schultern (shoulders) gebildet, von denen nur die Schulter 9 in 1 zu
sehen ist. Wenn der Druckknopf in die aktive Position gedrückt wird,
durchlaufen die Schultern ein U-förmiges Federelement 10,
um lösbar
hinter den Schenkeln der Feder 10 festgeslegt (arrested)
zu werden. Das Federelement 10 wird durch den inneren Zylinder 6 unterstützt, um
sich schräg,
relativ zu und auf gegenüberliegenden
Seiten des Schubstabes 7 zu erstrecken, und wird tangential
in den Zylinder 6 gedrückt,
um in Auskehlungen 11 zu rasten, welche in einem Kragenabschnitt 12 des
Zylinders 6 angeordnet sind. In der gezeigten Ausführungsform ist
das Federelement 10 gezeigt, um tangential, in Beziehung
zu dem Schubstab 7 erweitert zu werden, einen kreisförmigen Querschnitt
aufzuweisen und in der rastenden Position durch einen äußeren Zylinder, welcher
nachstehend beschrieben wird, fixiert zu werden.
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Der
Schubstab 7 weist einen Kragen 13 auf, welcher
sich radial außerhalb
der Schultern 9 erstreckt. In der Ruhezustandposition (Ruheposition), liegt
der Kragen 13 an einem Flansch an, welcher auf der Innenseite
eines äußeren Zylinders 14 angeordnet
ist.
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Wenn
zusammengebaut, ist der äußere Zylinder 14 geformt,
um so überlagert
oder drehbar gelagert über
dem inneren Zylinder 6 zu sein, um sich konzentrisch über die
Außenseite
von diesem, vorzugsweise für
die gesamte axiale Länge
des Kragenabschnittes 12 des inneren Zylinders 6 zu
erstrecken. Die Zylinder sind gegenseitig durch eine Bajonettfassung
verbunden, zu welchem Zweck Schultern 15, außerhalb
an dem Kragenabschnitt 12, des inneren Zylinders 6 angeordnet
sind. Die Schultern 15 sind in Fassungen (sockets) 15' eingefügt, welche
auf der Innenseite des äußeren Zylinders 14 angeordnet sind,
und werden auf eine relative Rotation des Zylinders an eine Endposition
in den Fassungen 15' gebracht,
wobei die Zylinder axial miteinander verbunden sind. Ein Einrastmittel
ist angeordnet, um zwischen der inneren Oberfläche des äußeren Zylinders 14 und
der äußeren Oberfläche des
inneren Zylinders 6 zu funktionieren. Das Einrastmittel
umfasst eine flexible Zunge (tongue) 16, welche an der
Außenseite
des inneren Zylinders geformt ist. Wenn die Schultern 15 zu
der Endposition der Bajonettfassung gedreht werden, rastet die Zunge 16 in
eine Rille (groove) 17, siehe 2 ein, welche
auf der Innenseite des äußeren Zylinders 14 gebildet
ist. Folglich ist, wenn die Zylinder gegenseitig verbunden sind, das
Einrastmittel zwischen den Zylindern eingeschlossen, und kann nur
durch ein Abreißen
des äußeren Zylinders 14 zugänglich gemacht
werden. Die Zunge 16 verhindert eine relative Rotation
des Zylinders 6 und 14 in der Position, in der
die Zunge in die Rille 17 eingerastet ist, sodass die Zylinder
auch rotationsfixiert (rotationally fixed) sind.
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Die
Schultern 15 des inneren Zylinders 6 bzw. die
Fassungen 15' des äußeren Zylinders 14, sind
vorzugsweise gestaltet, um nur in einer bestimmten Rotationsposition
dem äußeren Zylinder
zu ermöglichen,
auf den inneren Zylinder gedrückt
zu werden. Eine solche Beschränkung
kann, z.B. bei einer nicht-symmetrischen Positionierung der Schultern
und der Fassungen in den Umfängen
der zwei Zylinder, oder durch das Anordnen einer oder mehrerer Schultern
und Fassungen mit einer anderen Länge, als die anderen Schultern/Fassungen,
angewendet werden. Des weiteren kann die Zunge 16, wie
in der gezeigten Ausführungsform,
umlaufend an einer inneren Endoberfläche des inneren Zylinders 6 ausgerichtet
sein und die Rille 17 kann als eine Ausnehmung in der Stirnfläche einer
Schulter 17' realisiert werden,
gegen die das Ende des inneren Zylinders in angrenzendem bzw. anliegendem
Kontakt, in dem gekoppelten Modus der Zylinder anliegt. Alternativ kann
das Einrastmittel auch mehrere flexible Zungen bzw. Rillen 16 und 17 aufweisen.
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Der
Sicherheitsschalter 1, gemäß der gezeigten Ausführungsform,
ist auf die unten beschriebene Art und Weise konfiguriert, um frei
für einen Zugbetrieb
oder einen Drehbetrieb angepasst zu sein, wenn der Schubstab 7 in
seine Ruheposition zurückzusetzen
ist.
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Bevor
der innere bzw. der äußere Zylinder 6 und 14 verbunden
wird, wird der Schubstab 7 in den inneren Zylinder eingepasst.
Zu diesem Zweck ist der Schubstab mit einer Führung, in der Form eines axial laufenden
Vorsprungs 18 ausgestattet, welcher auf seiner Außenseite
geformt bzw. gebildet ist. Bei Montage wird der Vorsprung 18 in
eine von zwei alternativen Rillen 19 oder 20 eingepasst,
welche axial auf der Innenseite des inneren Zylinders 6 verlaufen.
Die Rille 19 ist bemessen, um den Vorsprung 18 aufzunehmen,
der im Wesentlichen rotationsfixiert darin ist, während die
Rille 20 konfiguriert ist, um den Vorsprung für eine begrenzte
Rotation darin aufzunehmen.
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Es
ist zu sehen, dass, wenn der Schubstab zur Führung in der Rille 19 montiert
ist, das Zurücksetzen
des Schubstabs 7 in einer axialen Zugbewegung gegen die
Einwirkung des Federelements 10 geschieht. Wenn der Schubstab
zur Führung
in der Rille 20 montiert ist, geschieht das Zurücksetzen
des Schubstabs 7 in einer Rotationsbewegung, in der die Schultern 9 frei
von den entsprechenden Schenkeln des Federelements 10 durchlaufen.
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In
einem äußeren Ende
ist der Schubstab 7 mit einer Anzahl von Absätzen 21 ausgestattet. Wenn
montiert, besetzen die Absätze 21 Schultern, die
auf einem Druckknopf 22 angeordnet sind, die nachstehend
weiter beschrieben werden.
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Der
Druckknopf 22 ist als ein Becher gestaltet, welcher intern
mit Kupplungsmitteln geformt ist, durch die der Druckknopf mit dem
Schubstab 7 verbunden ist. Alternativ kann der Druckknopf
mit einer großen
Stirnfläche
geformt werden, welche eine untere Seite aufweist, von der eine
Hülse herabhängt und
intern mit Kupplungsmitteln zur Verbindung mit dem Druckknopf 7 angeordnet
ist. In beiden Fällen
ist die Stirnfläche
des Druckknopfes mit einem Sitz (seat) zum Empfangen einer Abdeckplatte 23 geformt,
welche in den Sitz einrasten oder in ihn geschraubt wird, um an
die Stirnfläche
angepasst oder unter ihr positioniert zu werden. Ein Dichtungsring 24 kann,
falls erforderlich, angepasst werden, um in einer Rille, einwärts der
Deckplatte zu rasten, um zu verhindern, dass Feuchtigkeit in den
Druckknopf eindringt.
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Die
Verbindung zwischen dem Schubstab 7 und dem Druckknopf 22 wird
durch die winkelförmig beabstandeten
Absätze 21 des
Schubstabs realisiert, welche in der verbundenen Position an der Oberkante
der entsprechend geformten Schultern 25 anliegen, welche
sich radial einwärts
von dem inneren Umfang der Hülsen
oder der tassenförmigen Wand
des Druckknopfes erstrecken. Bei Montage wird der Druckknopf über das
Ende des Schubstabs, dadurch gedrückt, dass diese gegenseitig
so gedreht werden, dass die Schultern 21, in Rillen 26 einrasten (pass
in) können,
welche zwischen den Schultern 25 gebildet wurden, woraufhin
der Druckknopf gedreht wird, um die Schultern 21 und 25 in
Einrückung
miteinander zu bringen.
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Eine
Distanzscheibe 27 sichert die Verbindung zwischen dem Schubstab 7 und
dem Druckknopf 21. Die Distanzscheibe 27 umfasst
einen Ring, von dem flexible Schenkel 28, die in axialer
Richtung herabhängen,
in den Spitzen davon mit einem hakenförmigen Griffmittel 28' gebildet bzw.
geformt werden, welche radial nach außen von den Spitzen vorstehen.
In der gesicherten Position sind die Griffmittel hinter Schultern 26' arretiert,
welche in den Ausnehmungen 26 gebildet sind. Folglich erstrecken
sich in der eingerasteten Position der Distanzscheibe die Schenkel 28 axial
in die Ausnehmungen 26 und verhindern eine Rotation des
Druckknopfes relativ zu dem Schubstab. Gleichzeitig ist die Distanzscheibe 27 axial
in dem Druckknopf durch die Einrückung
der Griffmittel 28' hinter
die Schultern 26' der
Ausnehmungen 26 fixiert, sodass der ringförmige Abschnitt der Distanzscheibe
axial die Verbindung zwischen dem Druckknopf 22 und dem
Schubstab 7 sichert.
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Eine
Spiralfeder 29 wird bereitgestellt, um zwischen dem äußeren Zylinder 14 und
dem Druckknopf 22 so zu arbeiten, dass der Schubstab 7 in
die Richtung der Ruheposition vorgespannt wird. Für diesen
Zweck wird der hülsen-
oder tassenförmige Abschnitt
des Druckknopfes 22 mit einer ringförmigen oder konzentrischen
Rille zum Empfangen der Spiralfeder 29 gebildet. An ihren
Enden ist die Spiralfeder 29 mit Mitteln gebildet, welche
nicht im Detail gezeigt sind, wie z.B. krumme oder winkelförmige Abschnitte
für einen
nicht rotierbaren Eingriff mit dem Zylinder 14 und dem
Druckknopf 22, wobei die Feder auch arbeitet (acts), um
den Schubstab nach dem Zurücksetzen
durch eine Dreharbeit zurück
in eine anfängliche
Position zu drehen. Die Rille ist bemessen, um ein drehbares Lager
des Druckknopfes an dem äußeren Zylinder 14,
in einer montierten Position zu ermöglichen, wobei eine ringförmige Dichtung 30 zum
Abdichten zwischen dem äußeren Zylinder und
einer umfänglichen äußeren Wand
der Rille angewendet werden kann. Hiermit kann sichergestellt werden,
dass Feuchtigkeit am Eindringen zwischen dem Druckknopf und dem äußeren Zylinder
gehindert wird.
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In
der montierten Position erstreckt sich der äußere Zylinder 14 mit
dem inneren Ende davon in eine Fläche, welche übereinstimmend
mit der unteren Kante des Kragenabschnittes 12 des inneren
Zylinders 6 ist. In dieser Position kann ein Dichtungsring 31 zwischen
das Paneel, die Abdeckplatte oder ähnliche Verkleidungen des Kontaktblocks
und das innere Ende des äußeren Zylinders
eingepasst werden, um sicherzustellen, dass Feuchtigkeit daran gehindert
wird, zwischen den inneren bzw. den äußeren Zylindern 6 und 14 einzudringen.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist der Schubstab 7 ein hohles Element, und die Abdeckplatte 23 lichtdurchlässig, sodass
eine Lichtquelle, welche in dem Kontaktblock oder dem Schalter angeordnet
ist, durch den Sicherheitsschalter 1 sichtbar ist. Für diesen
Zweck ist der Schubstab in seinem inneren Ende mit einem oder mehreren
quer laufenden Trägern
z.B. zur Einrückung
mit dem Schalter des Kontaktblocks vorteilhaft geformt, was nicht
im Detail gezeigt ist.
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In
der oberen Beschreibung einer Ausführungsform ist dort ein Bedienmittel
zum Bedienen einer Schaltung in einem elektrischen Stromkreis, oder eines
Sicherheitsschalters vorgeschlagen worden, wobei Elemente gestaltet
sind, um zum Einschließen und
zum Verhindern eines unautorisierten Zugangs zu den Verschlussmitteln
zusammenzuarbeiten, welche angeordnet sind, um die Elemente in der
montierten Position des Sicherheitsschalters zu verbinden. Ein zentrales
Merkmal der Erfindung ist die eingeschlossene Einrastverbindung
zwischen dem inneren bzw. dem äußeren Zylinder.
Nach der Montage ermöglicht
das Einrastmittel die relative Rotation der Zylinder in eine Verriegelungsposition,
wobei die Zylinder nichtrotierbar verbunden sind, sodass ein Zugang
zu der Verbindung nur durch ein Abreißen des äußeren Zylinders möglich ist.
Ein anderes zentrales Merkmal der Erfindung ist die eingeschlossene
Einrastverbindung zwischen dem Druckknopf und dem Schubstab und
ein anderes vorteilhaftes Merkmal ist die optionale Montage des
Schubstabs für
eine Zug- oder Drehbetätigung,
wenn der Sicherheitsschalter zurückzusetzen
ist.
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In
dieser Ausführungsform
sind die Verschlussmittel 16, 17, gestaltet um
in einem Umfangsbereich (peripheral area) zwischen dem inneren Zylinder 6 und
dem äußeren Zylinder 14 effektiv
zu sein, und angeordnet, um in axialen Flächen der Zylinder zu funktionieren.
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Ohne
dass es hierin speziell gezeigt ist, wird verstanden, dass ein Einrastmittel
alternativ als eine Zunge realisiert werden kann, die auf der Innenseite des
inneren Zylinders gebildet ist, welche angepasst ist, um durch ein
Einrasten in eine Rille, welche auf dem inneren Umfang des äußeren Zylinders
gebildet ist, auf eine relative Rotation der Zylinder zu einer Endposition,
einzurasten. In beiden Fällen
arbeiten die Einrastmittel, in dem ersten Fall zwischen axial gerichteten
Oberflächen
und in dem zweiten Fall zwischen radial gerichteten Oberflächen, mit
einer tangential gerichteten Teilkraft, um eine relative und eine Trenn-
bzw. Abkupplungsrotation des äußeren und des
inneren Zylinders nach der Montage zu verhindern.
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Das
Ziel der Erfindung wird durch die untrennbar miteinander verbundenen
Zylinder 6 und 14 erreicht, deren Einrastverbindung
unzugänglich
zwischen den Zylindern in der Einrastposition eingeschlossen ist.
Jede Manipulation, die in einem Eingreifen in die Stromunterbrechungsfunktion
resultieren würde,
erfordert eine irreparable Beschädigung, die
an dem Zylinder 14 verursacht würde.
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Die
Auswirkung der Erfindung wird weiter verbessert durch die ebenfalls
unzugängliche
geschlossene Verbindung zwischen dem Druckknopf 22 und
dem Schubstab 7, deren Trennung nur durch eine irreparable
Beschädigung
erfolgen kann, die an der Abdeckplatte 23 und der Blockierunterlegscheibe (locking
washer) 27 verursacht wird.
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Ein
vorteilhaftes Merkmal der Erfindung ist die Freiheit, zwischen einer
Zug- oder Drehbewegung zu wählen,
um den Schubstab zurückzusetzen, was
durch die alternativen Aufnahme- und Führungspositionen 19 bzw. 20,
des inneren Zylinders ermöglicht
wird.
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Des
Weiteren ist der Sicherheitsschalter in seiner Gesamtheit gegen
eindringende/n Feuchtigkeit oder Dreck abgedichtet, wenn er im Freien
oder in aggressiven Umgebungen montiert wird, und ist gestaltet,
um das Licht von einer Glühbirne
oder Leuchtdiode, welche in dem Schalter angeordnet ist, durchzulassen.
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Die
Elemente und Details, welche in dem Sicherheitsschalter verbunden
sind, sind vorzugsweise aus synthetischen Materialien mit einer
hohen Widerstandsfähigkeit
gegen extreme Temperaturen und chemisch aggressive Substanzen geformt.