EP3108490A1 - Sicherheitsschalter - Google Patents

Sicherheitsschalter

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EP3108490A1
EP3108490A1 EP15706191.2A EP15706191A EP3108490A1 EP 3108490 A1 EP3108490 A1 EP 3108490A1 EP 15706191 A EP15706191 A EP 15706191A EP 3108490 A1 EP3108490 A1 EP 3108490A1
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EP
European Patent Office
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button
switching bridge
safety switch
pawl
protective element
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EP15706191.2A
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André MAYER
Achim KLOMFAS
Dennis SCHNABL
Alexander SEIPP
Antoni Tomkiewicz
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Vaillant GmbH
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Vaillant GmbH
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    • H01H13/50—Switches having rectilinearly-movable operating part or parts adapted for pushing or pulling in one direction only, e.g. push-button switch having a single operating member
    • H01H13/64—Switches having rectilinearly-movable operating part or parts adapted for pushing or pulling in one direction only, e.g. push-button switch having a single operating member wherein the switch has more than two electrically distinguishable positions, e.g. multi-position push-button switches
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H71/00—Details of the protective switches or relays covered by groups H01H73/00 - H01H83/00
    • H01H71/10—Operating or release mechanisms
    • H01H71/50—Manual reset mechanisms which may be also used for manual release
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H9/00—Details
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    • F24H9/2007—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heaters
    • F24H9/2014—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heaters using electrical energy supply
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    • H01H3/02—Operating parts, i.e. for operating driving mechanism by a mechanical force external to the switch
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    • H01H2300/00—Orthogonal indexing scheme relating to electric switches, relays, selectors or emergency protective devices covered by H01H
    • H01H2300/028—Application dead man switch, i.e. power being interrupted by panic reaction of operator, e.g. further pressing down push button

Definitions

  • the invention relates to a safety switch for an electrically heated water heater.
  • a safety switch for water heater which consists of a three-pole switch, which can be opened electromagnetically by means of a coil and can be switched on by hand.
  • Generic safety switches are constructed so that they are closed by a button and locked by a latch.
  • the pawl is unlocked by means of an electromagnet and the spring-biased button opens the safety switch. This disconnects the device from the mains in case of a fault.
  • the circumstances in which the solenoid unlocks the latch are described in the patent DE 41 42 838 C2 or the patent application DE 198 14 302 A1.
  • the generic safety switch has the disadvantage that the button can be pressed manually permanently in case of a fault and thereby the safety function is disabled, as long as the key is held.
  • the patent DE 43 15 468 C1 safety switch which are electromagnetically closed and opened. But these are complex.
  • the safety switch comprises a protective element, which causes the button can be pressed up to a maximum stroke, in which the contacts are closed by means of a switching bridge. If the maximum stroke is exceeded, the active connection between the button and the jumper is canceled. If there is no fault in the device, the jumper is locked as in the prior art. However, if there is no fault in the device, the switching bridge again disconnects the contacts by spring force. This effectively prevents permanent switching on of a device with an error.
  • the protective element can be constructed either on the basis of a latch and latch or on the basis of a ball or roller in a slide track.
  • FIG. 1 the safety switch according to the invention
  • Figure 2 a sectional view of the safety switch of Figure 1 in not actuate
  • FIG. 3 shows in detail the protective element of the safety switch
  • FIG. 4 shows a sectional view of the safety switch from FIG. 1 in the actuated state before the maximum stroke is exceeded
  • FIG. 5 the detail X from FIG. 4,
  • FIG. 6 is a sectional view of the safety switch of FIG. 1 in the actuated state after the maximum stroke has been exceeded;
  • FIG. 1 illustrates the safety switch.
  • the safety switch has terminals 2, which are connected by a switching bridge 4, not shown here when pressing the button 1 with each other.
  • FIG 2 shows in section the safety switch of Figure 1 according to the invention.
  • the key 1 acts when pressing directly positive locking on the switching bridge 4 and pushes them, starting from a minimum 15 of the key 1 against the shift bridge springs 5 to the left to a maximum 14 of the key 1 in a closed position 22.
  • Minimum stroke 15 and maximum stroke 14 of the key 1 are in the figures in each case based on that edge of the case 19, which cooperates with the pawl 17.
  • each opposing contacts 3 are closed, so that the terminals 2 of Figure 1 are connected in pairs.
  • An electromagnet 9 provided on the side of the safety switch opposite the key 1 comprises a coil 12 and an iron core 1 1.
  • the protective element 13 is a cylindrical member having on its outer periphery a plurality of pawls 17 which are mounted on cantilevers 18.
  • the cantilevers 18 act like leaf springs, so that the pawls can be pressed against the spring force from the outside inwards.
  • the pawls 17 each have ramps 21.
  • FIG. 2 shows the installation situation of the protective element 13.
  • the protective element 13 is arranged telescopically within the key 1.
  • the key 1 is also cylindrical. On the inside, the key 1 has a circumferential groove, which fulfills the function of a latch 19 for the pawl 17.
  • Figure 5 shows in detail X of Figure 4, the position of the pawl 17 in relation to the case 19 and to the cam 20, which has pressed the pawl 17 out of the case 19 in the situation shown in Figure 4. Since the iron core 1 1 locks the hook 10, the jumper remains in position and the contacts 3 remain closed.
  • push button 1 and protective element 13 telescope together as shown in Figure 6.
  • the operative connection between key 1 and jumper 4 can be restored only when the key 1 is released, so that the tensioned key spring 16 (not shown in Figure 6) button 1 and protective element 13ijnt so that the pawl 17 again with the case 19 can work together.
  • the invention prevents that by permanently pressing the button 1, the contacts 3 are permanently closed when unlocked by the electromagnet 9 locking element.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Sicherheitsschalter, insbesondere für einen elektrischen Durchlauferhitzer. Der Sicherheitsschalter weist eine Schaltbrücke (4) auf zum elektrischen Verbinden von zu schaltenden Anschlüssen (2), die in einer Schließposition (22) verriegelbar ist. Im Fehlerfall wird die Verriegelung mit einem Elektromagneten (9) aufgehoben. Um im Fehlerfall ein unerwünschtes Dauerhaftes mit der Taste (1) zu verhindern, ist zwischen der Taste (1) und der Schaltbrücke (4) ein Schutzelement (13) vorgesehen, das beim Drücken der Taste die Wirkverbindung zwischen der Taste (1) auf Schaltbrücke (4) trennt, die erst nach Loslassen der Taste (1) wieder hergestellt wird.

Description

Sicherheitsschalter
Die Erfindung betrifft einen Sicherheitsschalter für einen elektrisch beheizten Wassererhitzer.
Aus der Patentschrift DE 41 42 838 C2 ist ein Sicherheitsschalter für Durchlauferhitzer bekannt, welcher aus einem dreipoligen Schalter besteht, welcher mittels einer Spule elektromagnetisch geöffnet werden kann und von Hand einschaltbar ist.
Gattungsgemäße Sicherheitsschalter sind so aufgebaut, dass sie mittels einer Taste geschlossen werden und durch eine Klinke verriegelt werden. Im Falle eines Gerätefehlers wird mit Hilfe eines Elektromagnets die Klinke entriegelt und die durch Federkraft vorgespannte Taste öffnet den Sicherheitsschalter. Dadurch wird das Gerät bei einem Fehler vom Stromnetz getrennt. Die Umstände, unter denen der Elektromagnet die Klinke entriegelt sind in der Patentschrift DE 41 42 838 C2 oder der Patentanmeldung DE 198 14 302 A1 beschrieben.
Der gattungsgemäße Sicherheitsschalter hat jedoch den Nachteil, dass die Taste bei einem Fehler manuell dauerhaft gedrückt werden kann und dadurch die Sicherheitsfunktion außer Kraft gesetzt wird, solange die Tastr festgehalten wird. Es sind zwar beispielsweise aus der Patentschrift DE 43 15 468 C1 Sicherheitsschalter bekannt, die elektromagnetisch geschlossen und geöffnet werden. Diese sind aber aufwändig aufgebaut.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Sicherheitsschalter der eingangs beschriebenen Art der Art weiterzubilden, dass ein dauerhaftes Einschalten eines Gerätes im Fehlerfall durch dauerhaftes Drücken der Taste ausgeschlossen ist unter der Maßgabe, dass der Sicherheitsschalter einfach aufgebaut und kostengünstig herstellbar ist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Sicherheitsleiter gemäß den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs gelöst.
Dazu umfasst der Sicherheitsschalter ein Schutzelement, das bewirkt, dass die Taste bis zu einem Maximalhub gedrückt werden kann, bei der die Kontakte mittels einer Schaltbrücke geschlossen werden. Wird der Maximalhub überschritten, wird die Wirkverbindung zwischen Taste und Schaltbrücke aufgehoben. Liegt kein Fehler im Gerät vor, wird die Schaltbrücke wie im Stand der Technik verriegelt. Nicht jedoch ein Fehler im Gerät vor, trennt die Schaltbrücke durch Federkraft wieder die Kontakte. Dadurch wird ein dauerhaftes Einschalten eines Gerätes mit Fehler wirksam verhindert.
Die abhängigen Ansprüche beschreiben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung. So kann das Schutzelement entweder auf der Basis einer Klinke und Falle oder auf Basis einer Kugel oder Rolle in einer Kulissenbahn aufgebaut sein.
Die Erfindung wird nun anhand der Figuren detailliert erläutert.
Es stellen dar:
Figur 1 : den erfindungsgemäßen Sicherheitsschalter,
Figur 2: eine Schnittdarstellung des Sicherheitsschalters aus Figur 1 im nicht betätigen
Zustand,
Figur 3: im Detail das Schutzelement des Sicherheitsschalters,
Figur 4: eine Schnittdarstellung des Sicherheitsschalters aus Figur 1 im betätigen Zustand vor Überschreiten des Maximalhubs, Figur 5: das Detail X aus Figur 4,
Figur 6: eine Schnittdarstellung des Sicherheitsschalters aus Figur 1 im betätigen Zustand nach Überschreiten des Maximalhubs,
Figur 1 stellt den Sicherheitsschalter dar. Der Sicherheitsschalter weist Anschlüsse 2 auf, die durch eine hier nicht dargestellte Schaltbrücke 4 beim Betätigen der Taste 1 miteinander verbunden werden.
Figur 2 stellt im Schnitt den erfindungsgemäßen Sicherheitsschalter aus Figur 1 dar. In der dargestellten Situation wirkt die Taste 1 beim Drücken direkt formschlüssig auf die Schaltbrücke 4 und drückt diese ausgehend von einem Minimalhub 15 der Taste 1 entgegen der Schaltbrückenfedern 5 nach links bis zu einem Maximalhub 14 der Taste 1 in eine Schließposition 22. Minimalhub 15 und Maximalhub 14 der Taste 1 sind in den Figuren jeweils bezogen auf diejenige Kante der Falle 19, die mit der Klinke 17 zusammenwirkt. Dadurch werden sich jeweils gegenüberstehende Kontakte 3 geschlossen, so dass die Anschlüsse 2 aus Figur 1 paarweise miteinander verbunden werden. Mit der Schaltbrücke 4 ist ein Verriegelungselement 6 verbunden, das ebenfalls nach links verschoben wird. Ein auf der der Taste 1 gegenüberliegenden Seite des Sicherheitsschalters vorgesehener Elektromagnet 9 um- fasst eine Spule 12 und einen Eisenkern 1 1. Wenn mit Hilfe der Taste 1 die Schaltbrücke 4 und das Verriegelungselement 6 so weit nach links verschoben werden, dass sich in der Schließposition 22 der Haken 10 links vom Eisenkern befindet, fällt der Eisenkern 1 1 herunter, blockiert den Haken 10 und hindert somit die Schaltbrücke daran, aufgrund der Federn 5 in die Ursprungsposition zurück zu springen. Dadurch verbleibt die Schaltbrücke 4 in der Schließposition 22 und die Kontakte 3 bleiben geschlossen. Sobald in dem zu schaltenden Gerät einen Fehler auftritt, kann die Spule 12 bestromt werden, so dass der Eisenkern 1 1 in die Spule 12 gezogen wird. Dadurch wird der Haken 10 wieder freigegeben und die Kontakte 3 werden getrennt. Nachfolgend wird die erfindungsgemäße Funktion des Schutzelements 13 beschrieben. Dabei stützt sich die Beschreibung auf die Figuren 2 und 4 bis 6, die den erfindungsgemäßen Sicherheitsschalter in verschiedenen Situationen im Schnitt darstellen, sowie auf die Figur 3, die das Schutzelement 13 im Detail darstellt.
Wie in Figur 3 dargestellt ist das Schutzelement 13 ein zylinderförmiges Bauteil, das auf seinem Außenumfang mehrere Klinken 17 aufweist, die an Kragarmen 18 angebracht sind. Die Kragarme 18 wirken wie Blattfedern, so dass die Klinken entgegen der Federkraft von außen nach innen gedrückt werden können. Rückseitig weisen die Klinken 17 jeweils Rampen 21 auf. In Figur 2 ist die Einbausituation des Schutzelements 13 dargestellt. Das Schutzelement 13 ist teleskopartig innerhalb der Taste 1 angeordnet. Die Taste 1 ist ebenfalls zylinderförmig. Auf der Innenseite weist die Taste 1 eine umlaufende Nut auf, die die Funktion einer Falle 19 für die Klinke 17 erfüllt. In der in Figur 2 dargestellten Lage der Taste 1 im Minimalhub 15 werden Druckkräfte, die von außen auf die Taste einzuwirken, formschlüssig über die Falle 19 und Klinke 17 übertragen, so dass eine Schubbewegung auf die Taste 1 direkt auf die Schaltbrücke 4 übertragen wird. Innerhalb des Freiraums für die Bewegung der Taste 1 ist ein kreisförmiger Ring mit L-förmigem Querschnitt vorgesehen. Die in Betätigungsrichtung der Taste 1 gesehene vordere Kante wirkt als Nocke 20. Aufgrund der Rampe 21 an der Klinke 17 wird die Klinke 17, die am Ende des elastischen Kragarms 18 vorgesehen ist, bei Erreichen des Maximalhubs 14 der Taste 1 nach innen gedrückt. Dadurch wird die Wirkverbindung zwischen Taste 1 und Schaltbrücke 4 getrennt. Diese Situation ist in Figur 4 dargestellt. Figur 5 zeigt im Detail X aus Figur 4 die Position der Klinke 17 in Relation zur Falle 19 und zu der Nocke 20, welche die Klinke 17 aus der Falle 19 heraus gedrückt hat in der Situation, die in Figur 4 dargestellt ist. Da der Eisenkern 1 1 den Haken 10 verriegelt, bleibt die Schaltbrücke an ihrer Position und die Kontakte 3 bleiben geschlossen.
Falls der Elektromagnet 9 bei einem Fehler den Eisenkern 1 1 angezogen hat und damit den Haken 10 freigegeben hat, drückt die gespannte Schaltbrückenfeder 5 (in Figur 4 nicht dar- gestellt) nachdem die Wirkverbindung zwischen Taste 1 und Schaltbrücke 4 getrennt wurde, Schaltbrücke 5 nach rechts, wodurch die Kontakte 3 geöffnet werden. Diese Situation ist in Figur 6 dargestellt.
In jedem Fall schieben sich Taste 1 und Schutzelement 13 teleskopartig zusammen wie in Figur 6 dargestellt. Die Wirkverbindung zwischen Taste 1 und Schaltbrücke 4 kann erst dann wiederhergestellt werden, wenn die Taste 1 losgelassen wird, so dass die gespannte Tastenfeder 16 (in Figur 6 nicht dargestellt) Taste 1 und Schutzelement 13 auseinanderschiebt, so dass die Klinke 17 wieder mit der Falle 19 zusammenwirken kann.
Hierdurch wird erfindungsgemäß verhindert, dass durch dauerhaftes Drücken der Taste 1 die Kontakte 3 bei durch den Elektromagneten 9 entriegeltem Verriegelungselement dauerhaft geschlossen werden.
Erfindungsgemäß sind auch andere Varianten eingeschlossen. Dies bezieht sich sowohl auch die Anordnung von Klinke 17, Falle 19 und Nocke 20 relativ zueinander, als auch auf andere mechanische Ausgestaltungen, die beispielsweise auf einer Kugel oder Rolle und einer Kulissenbahn basieren, wobei die Kugel oder Rolle durch eine Weiche bei Betätigen der Taste beim Maximalhub 14 aus der Kulisse freigegeben wird, um die Wirkverbindung zwischen Taste 1 und Schaltbrücke 4 zu trennen.
Bezugszeichenliste
1 Taste
2 Anschlüsse
3 Kontakte
4 Schaltbrücke
5 Schaltbrückenfeder
6 Verriegelungselement
7 Schließposition
8 Öffnungsposition
9 Elektromagnet
10 Haken
1 1 Eisenkern
12 Spule
13 Schutzelement
14 Maximalhub
15 Minimalhub
16 Tastenfeder
17 Klinke
18 Kragarm
19 Falle
20 Nocke
21 Rampe
22 Schließposition

Claims

PATENTANSPRÜCHE
Sicherheitsschalter, insbesondere für einen elektrischen Durchlauferhitzer, mit einer Schaltbrücke (4) zum elektrischen Verbinden von zu schaltenden Anschlüssen (2), mit einer Taste (1 ) zum Betätigen der Schaltbrücke (4) in der Weise, dass in einer Schließposition (22) mit den Anschlüssen verbundene Kontakte (3) geschlossen werden, mit einem Verriegelungselement (6), das die Schaltbrücke (4) in der Schließposition (22) verriegelt, wobei das Verriegelungselement (6) so ausgebildet ist, dass es die Schaltbrücke (4) in der Schließposition (22) selbsttätig verriegelt, und mit einem Elektromagneten (9), der bei Betätigung in einem Fehlerfall so ansteuerbar ist, dass das Verriegelungselement (6) entriegelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Taste (1 ) und der Schaltbrücke (4) ein Schutzelement (13) wirkt, das so ausgeführt ist, dass beim Betätigen der Taste (1 ) bis zu einem Maximalhub (14) eine Wirkverbindung der Taste (1 ) auf die Schaltbrücke (4) besteht, welche diese in die Schließposition (22) bewegt, und dass bei Überschreiten des Maximalhubs (14) die Wirkverbindung zwischen Taste (1 ) und Schaltbrücke (4) getrennt wird und dass bei Unterschreiten eines Minimalhubs (15) die Wirkverbindung zwischen Taste (1 ) und Schaltbrücke (4) wieder hergestellt wird.
Sicherheitsschalter nach Anspruch 1 , wobei die Taste (1 ) oder das Schutzelement (13) eine Klinke (17) umfasst, welche so mit einer Falle (19) zusammenwirkt, dass in Betätigungsrichtung der Taste (1 ) eine formschlüssige Verbindung zwischen Taste (1 ) und Schaltbrücke (4) vorliegt, und wobei eine Nocke (20) vorgesehen ist, die so angeordnet ist, dass in der Position des Maximalhubs (14) die formschlüssige Verbindung zwischen Klinke (17) und Falle (19) getrennt wird. Sicherheitsschalter nach Anspruch 2, wobei die Klinke (17) so federnd vorgespannt ist, dass sie selbsttätig in die Falle (19) einrastet.
Sicherheitsschalter nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Taste (1 ) und das das Schutzelement (13) teleskopartig ineinandersteckbar sind, wobei das Schutzelement (13) oder die Taste (1 ) die Klinke (17) umfasst, die am Ende eines Kragarms (18) angeordnet ist, wobei die Taste (1 ) oder das Schutzelement (13) die Falle (19) im Form eines Absatzes umfasst, und wobei die Nocke (20) so ausgebildet ist, dass sie die Klinke (17) aus dem Absatz drückt.
Sicherheitsschalter nach Anspruch 1 , wobei die Taste (1 ) oder das Schutzelement (13) eine Kugel oder Rolle umfasst, welche so mit einer Kulissenbahn zusammenwirkt, dass in Betätigungsrichtung der Taste (1 ) eine formschlüssige Verbindung zwischen Taste (1 ) und Schaltbrücke (4) vorliegt, und wobei eine Weiche vorgesehen ist, die so angeordnet ist, dass in der Position des Maximalhubs die Kugel oder Rolle innerhalb der Kulissenbahn so umgelenkt wird, dass die formschlüssige Verbindung zwischen Klinke (17) und Falle (19) getrennt wird.
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