EP0643266B1 - Thermostrom-Schalter - Google Patents

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EP0643266B1
EP0643266B1 EP93120723A EP93120723A EP0643266B1 EP 0643266 B1 EP0643266 B1 EP 0643266B1 EP 93120723 A EP93120723 A EP 93120723A EP 93120723 A EP93120723 A EP 93120723A EP 0643266 B1 EP0643266 B1 EP 0643266B1
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EP
European Patent Office
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thermocurrent
switch
switch according
circuit
casing
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EP93120723A
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Volker Dipl.-Ing. Müller
Uwe Dipl.-Elektro.-Ing. Schwarzpaul
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Electrolux Siegen GmbH
Original Assignee
Electrolux Siegen GmbH
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N5/00—Systems for controlling combustion
    • F23N5/02—Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium
    • F23N5/10—Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium using thermocouples

Definitions

  • the present invention relates to a thermal current switch, in particular for switching a thermal current to an electric gas safety valve according to the preamble of patent claim 1.
  • Thermal current adapters are components of thermoelectric ignition fuses, which are usually provided as a safety device, in particular in the case of devices operated with liquid gas.
  • thermoelectric ignition fuse essentially has the property, depending on the heat generated by a gas flame on the burner, of keeping the gas path open or, if the heat energy drops below a certain limit value, of closing the gas path independently.
  • Thermoelectric ignition fuses therefore serve the purpose of preventing that no gas can escape from the burner without being burned.
  • a thermocouple is usually provided, the tip of which projects into the flame. The heat generated by the flame causes a thermal voltage in the thermocouple and thus the flow of a thermal current. This current is transferred according to the state of the art differently designed thermal current adapters placed on a magnetic insert of the ignition fuse.
  • the magnet insert As long as the magnet insert is supplied with current, it keeps a valve switched into a gas supply line open, so that continuous burner operation is possible. If the thermocouple generates only a negligible thermal voltage due to a missing flame, the magnet insert reacts accordingly, so that the gas valve is closed.
  • a thermal voltage tap is provided to z. B. to realize a flame display. Furthermore, this tap also serves to supply a voltage opposite to the thermal voltage, so that the gas supply can be interrupted externally.
  • Another thermal current adapter according to the prior art is designed as a thermal current breaker, i. H. the thermal voltage from the thermocouple is present at two taps, a connection having to be made externally between these two taps in order to produce a continuous thermal current flow. This connection can be generated, for example, by a low-resistance relay or a similar unit.
  • thermocouple cable on the adapter is tightened too much, this can destroy the thread or the contacts. On the other hand, if the connection is not tightened sufficiently, this can cause loose contacts.
  • a thermal current switch is known from EP 0 288 390, in which a control element for adjusting the gas supply is provided via a circuit with a thermocouple. In addition to the control element, a transistor is provided on the circuit, which is arranged on a device for determining the thermal current voltage.
  • thermo current switch which corresponds to the safety requirements and is also simple in construction and inexpensive to manufacture.
  • the thermal current switch can be switched by an external voltage such that the thermal current switch interrupts a thermal current circuit when the external voltage is not applied.
  • the externally applied voltage is preferably a 12 V DC voltage that is fed in at one or two voltage inputs.
  • the thermostatic switch is switched through, i. H. the thermal current flows via the switch to the magnet insert and causes the gas valve to remain open after mechanical or electromechanical opening due to the applied thermal voltage.
  • the electrical circuit required for this is preferably in the form of a semiconductor circuit.
  • the thermal current switch comprises a housing consisting of two housing halves, which housing is preferably formed from plastic.
  • the two housing halves are expediently lockable designed.
  • An adapter element preferably made of brass, is accommodated in the housing, which comprises a connecting piece with an external thread for connection to the magnet insert and a further bore with an internal thread for receiving a connecting screw of the thermocouple line.
  • An insulating sleeve and a valve contact pin accommodated therein are inserted into a bore in the connecting piece.
  • the semiconductor circuit is preferably designed in the form of a semiconductor module with two contacts extending perpendicularly therefrom, which can be shaped as contact springs.
  • One of the contact springs provided here is in contact with a stamp surface provided on the valve contact pin.
  • a resilient fastener can be provided between the two contact springs, so that these ensure a safe electrical contact against connection elements, such as. B. the valve contact pin are biased.
  • the housing and the adapter element on the thermocouple-side connection side have a stop, which permits problem-free screwing of the screw connection of the thermocouple line into the threaded bore of the adapter element until it stops.
  • a reliable electrical contact is ensured in particular by the contact spring pressed against the resilient fastening element.
  • Fig. 1 shows schematically an arrangement of an ignition fuse.
  • This comprises a thermal current switch 1, which is mounted on a magnet insert 2, which in turn is connected to a valve element 3.
  • the thermal current switch 1 forms the connection between a thermocouple 4 and the magnet insert 2.
  • the valve 3 is used in particular to open and close a gas line 5.
  • valve element comprises a connection for the gas supply line 5 and for the consumer connection 6.
  • the sealing seat is activated by confirmation of the axis 7.
  • Fig. 2 shows an exploded view of the thermal current switch 1.
  • the thermal current switch comprises two housing halves 8, 8a, which can be locked by means of a snap tab 9 and a correspondingly designed locking lug 10.
  • An adapter element 11, which in the present exemplary embodiment is formed from brass, is partially accommodated in a form-fitting manner.
  • the adapter element 11 has a connecting piece 12 with an external thread.
  • An insulating sleeve 13 and a valve contact pin 14 accommodated therein are pluggable within this connecting piece.
  • a semiconductor assembly 15 has two contacts 16, which extend perpendicularly from the circuit board, and a connecting socket 17. Between the two contacts 16, a resilient fastening element 18 is inserted, which exerts a compressive stress on the contact springs and thus keeps them in electrical contact in the connected state.
  • thermocouple 3 shows a side view of the adapter element 11 with the semiconductor module 15 inserted.
  • this illustration shows the installation position of the insulating sleeve 13, the valve contact pin 14 and their arrangement relative to one of the contact springs 16 of the semiconductor module 15.
  • a stop 19 at the input of the thermocouple connector can be seen from this illustration, the ensures proper screw connection with the thermocouple.
  • connections 12 and 19 in Fig. 3 are preferably designed so that commercially available thermocouples and gas safety valves can be screwed on.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Thermostrom-Schalter, insbesondere zum Schalten eines Thermostroms gegenüber einem elektrischen Gassicherheitsventil nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Thermostrom-Adapter sind Bestandteile thermoelektrischer Zündsicherungen, die üblicherweise als Sicherheitseinrichtung insbesondere bei flüssiggasbetriebenen Geräten vorgesehen sind.
  • Die thermoelektrische Zündsicherung hat im wesentlichen die Eigenschaft, in Abhängigkeit der von einer Gasflamme am Brenner erzeugten Wärme, den Gasweg offen zu halten bzw. bei Abfallen der Wärmeenergie unter einen bestimmten Grenzwert, den Gasweg selbständig zu verschließen. Thermoelektrische Zündsicherungen dienen daher dem Zweck zu verhindern, daß kein Gas unverbrannt aus dem Brenner austreten kann. Zur Detektion der Wärme am Brenner ist üblicherweise ein Thermoelement vorgesehen, dessen Spitze in die Flamme hineinragt. Die durch die Flamme erzeugte Wärme ruft im Thermoelement eine Thermospannung und damit das Fließen eines Thermostroms hervor. Dieser Strom wird nach dem Stand der Technik über unterschiedlich ausgestaltete Thermostromadapter an einen Magneteinsatz der Zündsicherung angelegt. So lange der Magneteinsatz mit Strom versorgt wird, hält dieser ein in eine Gaszufuhrleitung eingeschaltetes Ventil geöffnet, so daß ein fortwährender Brennerbetrieb möglich ist. Wenn das Thermoelement in Folge einer fehlenden Flamme nur noch eine vernachlässigbar geringe Thermospannung erzeugt, reagiert der Magneteinsatz entsprechend, so daß das Gasventil geschlossen wird.
  • Bei einem ersten Thermostromadapter nach dem Stand der Technik ist ein Thermospannungsabgriff vorgesehen, um z. B. eine Flammenanzeige zu realisieren. Ferner dient dieser Abgriff außerdem dazu, eine der Thermospannung entgegengesetzte Spannung einzuspeisen, so daß die Gaszufuhr extern unterbrechbar ist. Ein weiterer Thermostromadapter nach dem Stand der Technik ist als Thermostrom-Unterbrecher ausgestaltet, d. h. die Thermospannung vom Thermoelement liegt an zwei Abgriffen an, wobei zwischen diesen beiden Abgriffen zur Herstellung eines durchgängigen Thermostromflusses eine Verbindung extern geschaffen werden muß. Diese Verbindung kann beispielsweise durch ein niederohmiges Relais oder eine ähnliche Baueinheit erzeugt werden.
  • Ein extern geschaltetes Relais hat jedoch den Nachteil, daß hierfür eine dauernde Stromaufnahme notwendig ist. Ein weiterer Nachteil der Thermostromadapter nach dem Stand der Technik besteht darin, daß es beim Verschrauben mit der Thermoelementleitung keinen definierten Anschlag gibt. Das heißt, man muß ein Drehmoment definieren, mit dem diese Verschraubung angezogen werden muß, was insbesondere in der Produktion eine Fehlerquelle darstellt. Zieht man die Verbindung der Thermoelementleitung am Adapter zu fest an, so kann dies zu einer Zerstörung des Gewindes oder der Kontakte führen. Wird die Verbindung andererseits nicht fest genug angezogen, so kann dies Wackelkontakte hervorrufen.
  • Aus der gattungsbildenden EP 0 288 390 ist ein Thermostrom-Schalter bekannt, bei dem über einen Stromkreis mit einem Thermoelement ein Stellelement zur Einstellung der Gaszufuhr vorgesehen ist. An dem Stromkreis ist zusätzlich zu dem Stellelement ein Transistor vorgesehen, der an einer Vorrichtung zur Ermittlung der Thermostrom-Spannung angeordnet ist.
  • Vor dem Hintergrund der oben beschriebenen Nachteile ist es eine Aufgabe der Erfindung, einen Thermostrom-Schalter zur Verfügung zu stellen, welcher den sicherheitstechnischen Anforderungen entspricht und darüber hinaus einfach aufgebaut und kostengünstig herstellbar ist.
  • Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst, wobei sich zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung aus den in den Unteransprüchen wiedergegebenen Merkmalen ergeben.
  • Nach Maßgabe der Erfindung ist der Thermostrom-Schalter durch eine externe Spannung derart schaltbar, daß bei Nichtanlegen der externen Spannung der Thermostrom-Schalter einen Thermostromkreis unterbricht. Dies hat insbesondere im Hinblick auf sicherheitstechnische Erwägungen den Vorteil, daß beispielsweise bei einer unbeabsichtigten Trennung des Thermostrom-Schalters von einer extern angelegten Spannung dieser selbsttätig ein Schließen der Gaszufuhr bewirkt.
  • Bei der extern angelegten Spannung handelt es sich vorzugsweise um eine 12 V Gleichspannung, die an einem oder zwei Spannungseingängen eingespeist wird. Bei anliegender Spannung an einem bzw. beiden Spannungseingängen ist der Thermostrom-Schalter durchgeschaltet, d. h. der Thermostrom fließt über den Schalter auf den Magneteinsatz und bewirkt, daß das Gasventil, nach mechanischem oder elektromechanischem Öffnen, selbsthaltend durch die anliegende Thermospannung geöffnet bleibt.
  • Die hierfür notwendige elektrische Schaltung ist vorzugsweise in Form einer Halbleiterschaltung gebildet.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung umfaßt der Thermostrom-Schalter ein aus zwei Gehäusehälften bestehendes Gehäuse, welches vorzugsweise aus Kunststoff gebildet ist. Die beiden Gehäusehälften sind zweckmäßigerweise verrastbar ausgestaltet. Im Gehäuse ist ein vorzugsweise aus Messing hergestelltes Adapterelement aufgenommen, welches einen Anschlußstutzen mit einem Außengewinde zum Anschluß am Magneteinsatz sowie eine weitere Bohrung mit einem Innengewinde zur Aufnahme einer Verbindungsschraube der Thermoelementleitung umfaßt. In einer Bohrung des Verbindungsstutzens ist eine isolierende Hülse und ein hierin aufgenommener Ventilkontaktstift eingesteckt. Die Halbleiterschaltung ist vorzugsweise in Form einer Halbleiterbaugruppe mit zwei sich senkrecht hiervon erstreckenden Kontakten, die als Kontaktfedern geformt sein können, ausgebildet. Eine der hier vorgesehenen Kontaktfedern ist im Kontakt mit einer endständig am Ventilkontaktstift vorgesehenen Stempelfläche. Vorteilhafterweise kann ein federndes Befestigungselement zwischen den beiden Kontaktfedern vorgesehen sein, so daß diese zur Gewährleistung eines sicheren elektrischen Kontakts gegen Anschlußelemente, wie z. B. den Ventilkontaktstift vorgespannt werden.
  • Ferner umfaßt das Gehäuse sowie das Adapterelement an der thermoelementseitigen Anschlußseite einen Anschlag, der ein problemloses Einschrauben der Schraubverbindung der Thermoelementleitung in die Gewindebohrung des Adapterelements bis zum Anschlag erlaubt. Ein sicherer elektrischer Kontakt wird insbesondere durch die gegen das federnde Befestigungselement gedrückte Kontaktfeder gewährleistet.
  • Nachfolgend wird anhand der beiliegenden Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung näher beschrieben. Hierin zeigen
    • Fig. 1
    eine schematische Anordnung einer Zündsicherung;
    Fig. 2
    eine Explosionsdarstellung eines erfindungsgemäßen Thermostrom-Schalters, und
    Fig. 3
    eine Seitenansicht wesentlicher Bestandteile des Thermostrom-Schalters.
  • Fig. 1 zeigt schematisch eine Anordnung einer Zündsicherung. Diese umfaßt einen Thermostrom-Schalter 1, der an einem Magneteinsatz 2 montiert ist, welcher wiederum mit einem Ventilelement 3 in Verbindung steht. Der Thermostrom-Schalter 1 bildet die Verbindung zwischen einem Thermoelement 4 und dem Magneteinsatz 2. Das Ventil 3 dient insbesondere zum Öffnen und Schließen einer Gasleitung 5.
  • Ferner umfaßt das Ventilelement einen Anschluß für die Gasversorgungsleitung 5 und für die Verbraucheranbindung 6. Aktiviert wird der Dichtsitz durch Bestätigung der Achse 7.
  • Fig. 2 zeigt eine Explosionsdarstellung des Thermostrom-Schalters 1. Wie aus dieser Darstellung deutlich hervorgeht, umfaßt der Thermostrom-Schalter zwei Gehäusehälften 8, 8a, die mittels einer Schnapplasche 9 und einer korrespondierend hierzu ausgebildeten Rastnase 10 verrastbar sind. Teilweise formschlüssig ist im Gehäuse ein Adapterelement 11 aufgenommen, das beim vorliegenden Ausführungsbeispiel aus Messing gebildet ist. Das Adapterelement 11 weist einen Anschlußstutzen 12 mit einem Außengewinde auf. Innerhalb dieses Stutzens ist steckbar eine isolierende Hülse 13 sowie ein hierin aufgenommener Ventilkontaktstift 14 vorgesehen. Eine Halbleiterbaugruppe 15 weist zwei sich senkrecht von der Platine erstreckende Kontakte 16 sowie eine Anschlußbuchse 17 auf. Zwischen die beiden Kontakte 16 ist ein federndes Befestigungselement 18 eingesteckt, welches eine Druckspannung auf die Kontaktfedern ausübt und diese im Anschlußzustand somit im elektrischen Kontakt hält.
  • Fig. 3 zeigt eine Seitenansicht des Adapterelements 11 mit eingesetzer Halbleiterbaugruppe 15. Insbesondere wird aus dieser Darstellung die Einbaulage der isolierenden Hülse 13, des Ventilkontaktstifts 14 und deren Anordnung gegenüber einer der Kontaktfedern 16 der Halbleiterbaugruppe 15 deutlich. Ferner ist aus dieser Darstellung noch ein Anschlag 19 am Eingang des Thermoelementanschlusses erkennbar, der eine ordnungsgemäße Verschraubung mit dem Thermoelement gewährleistet.
  • Die Anschlüsse 12 und 19 in Fig. 3 sind vorzugsweise so ausgelegt, daß handelsübliche Thermoelemente und Gassicherheitsventile angeschraubt werden können.

Claims (7)

  1. Thermostrom-Schalter, insbesondere zum Schalten eines Wärmestroms gegenüber einem Gassicherheitsventil mit elektromagnetisch aktiviertem Öffnungsmechanismus, wobei der Thermostrom-Schalter (1) durch eine externe Spannung derart steuerbar ist, daß bei Nichtanliegen der externen Spannung der Thermostrom-Schalter (1) einen Thermostromkreis unterbricht, dadurch gekennzeichnet, daß der Thermostrom-Schalter ein Gehäuse (8, 8a) umfaßt, in dem ein Adapterelement (11), welches vorzugsweise aus Messing gebildet ist, eine elektrisch isolierende Hülse (13), in der ein Ventilkontaktstift (14) geführt ist, ein vorzugsweise aus Kunststoff hergestelltes Befestigungselement (18) in einer Halbleiterbaugruppe (15) aufgenommen sind, wobei die Halbleiter-Baugruppe (15) mit dem Thermostromkreis und mindestens einem externen Spannungseingang (17) verbunden ist.
  2. Thermostrom-Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Thermostrom-Schalter (1) ein vorzugsweise aus Kunststoff gebildetes Gehäuse aufweist, welches zwei verrastbare Gehäusehälften (8, 8a) umfaßt, wobei ein Rastmechanismus, vorzugsweise aus einer an einer ersten Gehäusehälfte (8) vorgesehenen Schnapplasche (9) und einer korrespondierend ausgebildeten Rastnase (10) an einer zweiten Gehäusehälfte (8a) gebildet ist.
  3. Thermostrom-Schalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterbaugruppe (15) zwei sich im wesentlichen senkrecht erstreckende Kontaktfedern (16) zur Verbindung mit dem Thermostromkreis aufweist.
  4. Thermostrom-Schalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktfedern (16) durch das Befestigungselement (18) gegen die Anschlüsse (4, 14) des Thermostromkreises vorgespannt sind.
  5. Thermostrom-Schalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Adapterelement (11) einen Anschlag (19) für die Schraubverbindung mit einem Thermoelement (4) umfaßt.
  6. Thermostrom-Schalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die isolierende Hülse (13) in einer Bohrung des Adapterelements (11) einsetzbar ist, und daß die isolierende Hülse (13) wiederum zur Aufnahme des Ventilkontaktstiftes (14) vorgesehen ist.
  7. Zündsicherung mit einem Magneteinsatz, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Thermostrom-Schalter nach Anspruch 1 umfaßt.
EP93120723A 1993-09-14 1993-12-22 Thermostrom-Schalter Expired - Lifetime EP0643266B1 (de)

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