Temperaturgesteuerte Schalteinrichtung

Abstract

 Eine temperaturgesteuerte Schalteinrichtung mit einer Schaltfunktion zur Temperaturregelung, Temperaturüberwachung oder Temperaturbegrenzung enthält elektrische Anschlussmesser (6a - 9a), die in der Form eines Steckkontaktes auf einer isolierenden Grundplatte (1) in der Vertiefung eines Gehäuseoberteils (5) angeordnet sind. Ein als voreilender Schutzkontakt ausgebildetes Messer (6a) ist mit dem Metallgehäuse eines Temperaturfühlers (11) verbunden. In der Vertiefung befindet sich ein Kodierelement, so dass nur ein Buchsengehäuse mit einem der Schaltfunktion entsprechenden komplementären Kodierelement einsteckbar und im Verriegelungsloch (13) verriegelbar ist.
Dank des auf diese Weise im Gehäuseoberteil (5) integrierten und kodierten Anschlusssteckers ist die Schalteinrichtung schnell und fehlerfrei an eine zu überwachende Anlage anschliessbar. Die Anordnung der Anschlussmesser (6a - 9a) in einer Vertiefung ergibt einen guten Berührungsschutz.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine temperaturgesteuerte Schalteinrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art.

[0002] Solche temperaturgesteuerte Schalteinrichtungen sind zur Regelung und Überwachung von Wärmeerzeugungsanlagen verwendbar und sind entsprechend der Ausbildung ihres Schaltsystems als Temperaturregler (TR), Temperaturwächter (TW) oder Temperaturbegrenzer (TB) einsetzbar.

[0003] Als Antrieb der Schalteinrichtung kann ein Temperaturfühler dienen, der mit einem Dehnstoff gefüllt und mit einem Antriebselement so verbunden ist, dass jede Temperaturänderung in eine Bewegung des Antriebselementes umgewandelt wird, das auf das mechanische Kippsystem des Schalters einwirkt. Eine solche Schalteinrichtung muss teilweise hohe Ströme von typisch 16 Ampère schalten können, weshalb der Strompfad entsprechend kurz und aus elektrisch gut leitendem Material auszubilden ist, um eine unzulässige Erwärmung der Schalteinrichtung auszuschliessen. Im Betrieb darf beispielsweise die Temperatur der Schalteinrichtung bei einer Umgebungstemperatur von 80 °C einen Grenzwert von 110 °C nicht überschreiten.

[0004] Eine temperaturgesteuerte Schalteinrichtung gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist in der Ausführung als Sicherheitstemperaturbegrenzer unter der Bezeichnung RAK Serie 08 aus dem der Öffentlichkeit bekannten Datenblatt 1146_D von Landis & Gyr vom Juni 1991 bekannt. Diese Schalteinrichtung weist die für Mikroschalter üblichen elektrischen Einzelanschlüsse auf, was bei der Installation verschiedener Schaltsysteme zu Fehlverdrahtungen führen kann, die nur mit aufwendigen Prüfverfahren ermittelbar und korrigierbar sind.

[0005] Andererseits sind kodierbare Anschlussstecker seit längerer Zeit vor allem im Automobilbau und in der Waschmaschinenindustrie bekannt.

[0006] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, kostengünstige temperaturgesteuerte Schalteinrichtungen zu schaffen, deren elektrische Anschlüsse den verschiedenen Funktionen wie TR, TW und TB gemäss ausgebildet sind und ein fehlerfreies Anschliessen erlauben.

[0007] Die genannte Aufgabe wird erfindungsgemäss gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1.

[0008] Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert.

[0009] Es zeigen:

Fig. 1

eine temperaturgesteuerte Schalteinrichtung mit elektrischen Anschlüssen,

Fig. 2

eine seitliche Ansicht der Schalteinrichtung,

Fig. 3

ein Gehäuseoberteil mit einem Kodierelement und

Fig. 4

einen kodierten Stecker.

[0010] Die Fig. 1 zeigt eine temperaturgesteuerte Schalteinrichtung mit einer Grundplatte 1, mit einem Kippsystem, mit einem Antriebselement 3, mit Bohrungen 4 zur Befestigung eines als Abdeckung dienenden, gestrichelt angedeuteten Gehäuseoberteils 5 und mit vier Metallstreifen 6 bis 9. Das Kippsystem besteht aus einem Träger 2a und einer Schaltwippe 2b mit einem Wippenkontaktstück 2c. Die Metallstreifen 6 bis 9 sind an ihrem einen ersten freien Ende als senkrecht zur Grundplatte 1 ausgerichtete Messer 6a - 9a, z.B. als Flachstecker nach der Norm DIN 46244-A6,3-0,8, ausgebildet. Die Metallstreifen 6 bis 9 sind so geformt und so auf der isolierenden Grundplatte 1 befestigt, dass sie mit ihrem als Messer ausgebildeten Ende eine gemeinsam steckbare Verbindung nach aussen ergeben. Der Träger 2a des Kippsystems ist mit dem zweiten Ende des Metallstreifens 7 auf der Grundplatte 1 befestigt. Die Metallstreifen 8 und 9 weisen in der Nähe ihres zweiten Endes ein beispielsweise aufgenietetes Kontaktstück 8b bzw. 9b auf und sind so geformt, dass die Kontaktstücke 8b und 9b zusammen mit dem Wippenkontaktstück 2c einen elektrischen Umschalter bilden, wobei das Wippenkontaktstück 2c bei tiefen Temperaturen auf dem Kontaktstück 9b aufliegt und nach dem Umschalten auf dem Kontaktstück 8b. Das Antriebselement 3 ist in einer y-Richtung 10 senkrecht zur Grundplatte 1 verschiebbar. Seine y-Lage ist durch die Temperatur eines mit einem Dehnstoff gefüllten Fühlersystems 11 bestimmt. Das Antriebselement 3 bewegt sich in Funktion der Temperatur so auf den Träger 2a des Kippsystems zu, dass die Schaltwippe 2b bei einer vorbestimmten Temperatur von der EIN-Stellung in die AUS-Stellung kippt. Das Messer 9a ist der EIN-Stellung der Schalteinrichtung zugeordnet, das Messer 8a der AUS-Stellung. Das Messer 6a ist etwas länger als die Messer 7a, 8a und 9a ausgebildet und ist als Schutzkontakt mit dem Metallgehäuse des Fühlersystems 11 fest verbunden.

[0011] Die Temperatursteuerung einer Anlage wie z.B. eines elektrischen Boilers erfolgt im einfachsten Fall direkt durch die Schalteinrichtung, indem der Strompfad 7a, 7, 2a, 2b, 2c, 9b, 9 und 9a zur Anlage ein- und ausgeschaltet wird. Die Auslegung der in der EIN-Stellung stromführenden Metallstreifen 7 und 9 bedarf deshalb besonderer Sorgfalt, da bei der Steuerung grosse Ströme, beispielsweise 10 Ampère, durch den Strompfad 7a, 7, 2a, 2b, 2c, 9b, 9 und 9a der Schalteinrichtung fliessen können, die bei einem zu hohen elektrischen Widerstand des Strompfades 7a, 7, 2a, 2b, 2c, 9b, 9 und 9a zu einer unzulässigen Erwärmung der Schalteinrichtung führen.

[0012] Die stromführenden Metallstreifen 7 und 9 sind deshalb vorzugsweise aus einem Material mit hoher elektrischer Leitfähigkeit, guter mechanischer Verformbarkeit zum Stanzen und Biegen sowie für die Verwendung als Messer genügender Härte wie z.B. hartes Messing CuZn10 nach DIN 17660 gefertigt. An den Träger 2a sind hohe mechanische Anforderungen bezüglich der Oberflächenhärte gestellt, damit ein einwandfreies Kippen des Systems 2a, 2b, 2c erreichbar ist. Der Träger 2a ist deshalb vorzugsweise aus einem Material wie der Legierung CuNi9Sn2 gefertigt, die unter der Bezeichnung L49 bekannt ist, auch wenn dieses Material nur eine bescheidene elektrische Leitfähigkeit aufweist. Die Schaltwippe 2b ist ohne mechanische Nachteile aus einem Material mit guter elektrischer Leitfähigkeit herstellbar, z.B. aus gehärteter Federbronze. Die Verwendung von zwei verschiedenen Materialien für den Träger 2a des Kippsystems und für den mit dem Träger 2a elektrisch verbundenen Metallstreifen 7 ermöglicht eine kompakte Bauweise bei einer für grosse Ströme ausgelegten Schalteinrichtung. Aus Kosten- und Lagerhaltungsgründen ist es vorteilhaft, auch die beiden anderen Metallstreifen 6 und 8 aus dem gleichen Material wie die Metallstreifen 7 und 9 zu fertigen.

[0013] Die temperaturgesteuerte Schalteinrichtung ist über ein Buchsengehäuse 21 (Fig. 4) mit auf die Messer 6a bis 9a passenden Steckbuchsen 25 - 28, beispielsweise einem Buchsengehäuse 21 mit vorverdrahteten und in einem Kabel 24 zusammengefassten Anschlussdrähten, an eine zu steuernde Anlage anschliessbar.

[0014] Die Fig. 2 zeigt eine seitliche Ansicht der Schalteinrichtung. Das Gehäuseoberteil 5 ist auf der isolierenden Grundplatte 1 befestigt und so aus Kunststoff geformt, dass die Messer 7a bis 9a innerhalb einer kragenförmigen Ummantelung versenkt und vor einer unbeabsichtigten Berührung geschützt sind, während das Messer 6a leicht vorsteht. Die kragenförmige Ummantelung bildet daher einen Isolierschutz. Das Gehäuseoberteil 5 weist beidseitig der Messerreihe 6a - 9a vorstehende Ausformungen 12a und 12b als Führung für das Buchsengehäuse 21 (Fig. 4) auf, so dass beim Aufstecken zum Anschliessen der Schalteinrichtung mittels des Buchsengehäuses 21 in jedem Fall das Messer 6a als voreilender Schutzkontakt zeitlich vor den Messern 7a bis 9a und beim Abziehen als letztes kontaktiert ist. Weiter ist ein Verriegelungsloch 13 zur mechanischen Verriegelung des Buchsengehäuses 21 vorhanden.

[0015] Die Fig. 3 zeigt eine Ausführung des Gehäuseoberteils 5 in der Draufsicht. Für die Durchführung der in einer Reihe regelmässig ausgerichteten Messer 6a bis 9a (Fig. 1) sind entsprechende Aussparungen 14 - 17 vorhanden. Die Ausformungen 12a und 12b begrenzen die Reihe der Aussparungen 14 - 17 ausserhalb der kragenförmigen Vertiefung 18. Ebenfalls parallel zu der Reihe der Aussparungen 14 - 17 ist an der Wand der Vertiefung 18 ein Kodierelement 19 angeordnet, so dass nur ein Buchsengehäuse 21 (Fig. 4) mit einem dazu passenden Kodierelement 20 einsteckbar ist, wodurch die Anschlussmesser 6a, 7a, 8a und 9a und das Gehäuseoberteil 5 einen integrierten und kodierten Anschlussstecker bilden. Das Kodierelement 19 ist als ein im Gehäuseoberteil 5 mechanisch ausgeformtes Muster ausgebildet.

[0016] Die Fig. 4 zeigt in der steckseitigen Draufsicht das Buchsengehäuse 21 mit einem in die Vertiefung 18 (Fig. 3) passenden, erhöhten Gehäuseteil 22, mit dem Kodierelement 20, mit einem Schnappfortsatz 23 und mit einem Kabel 24. Vier elektrisch leitende Buchsen 25 - 28 sind im mit entsprechenden Öffnungen versehenen, erhöhten Gehäuseteil 22 so angeordnet, dass sie die als Stecker in der Vertiefung 18 angeordneten Messer 6a bis 9a (Fig. 1) der Schalteinrichtung aufnehmen, wenn der Gehäuseteil 22 in die Vertiefung 18 geschoben wird. Der Schnappfortsatz 23 verriegelt sich alsdann im Verriegelungsloch 13 (Fig. 3) des Gehäuseoberteils 5 (Fig. 3) der Schalteinrichtung und sichert mechanisch die elektrische Verbindung zum Kabel 24.

[0017] Die elektrische Belegung der Messer 6a - 9a kann in verschiedenen temperaturgesteuerten Schalteinrichtungen unterschiedlich sein, so dass unterschiedlich vorverdrahtete Buchsengehäuse 21 für verschiedene Schalteinrichtungen notwendig sind. Es ist beispielsweise möglich, dass bei einem TB das Messer 9a, bei einem TW hingegen das Messer 8a als Stromausgangsklemme dient, weil z.B. verschiedene Kippsysteme (Fig. 1) eingesetzt sind, die sich in der Kipprichtung von der EIN-Stellung in die AUS-Stellung unterscheiden. So kann z.B. bei einem TW oder TR ein Kippsystem eingesetzt sein, das einen starren Träger 2a aus vernickeltem Stahl aufweist und bei dem das Antriebselement 3 auf die Schaltwippe 2b einwirkt. Das Kodierelement 20 des Buchsengehäuses 21 ist deshalb als mechanisches Muster so ausgebildet, dass nur ein Buchsengehäuse 21 in der Schalteinrichtung einsteckbar ist, dessen Verdrahtung des Kabels 24 mit den Buchsen 25 bis 28 der elektrischen Belegung der Messer 6a bis 9a entspricht.

[0018] Bei der beschriebenen temperaturgesteuerten Schalteinrichtung ist dank des integrierten und kodierten Anschlusssteckers die Montagezeit für das Anschliessen der elektrischen Kabel kürzer, da anstelle der Verdrahtung mit mehreren einzelnen Steckhülsen am Einbauort nur noch ein vorverdrahtetes Buchsengehäuse 21 einzustecken ist. Die Verdrahtung ist übersichtlich und Fehlverdrahtungen entfallen, da die Kodierelemente 19 und 20 der Funktion der Schalteinrichtung entsprechend zusammenpassen müssen. Eine aufwendige Überprüfung der Verdrahtung ist daher nicht mehr nötig. Die gute Isolierung des aus den Metallstreifen 6 bis 9 gebildeten Anschlusssteckers erhöht den Berührungsschutz wesentlich. Die kürzere Montage- und Demontagezeiten erleichtern auch den Service. Die sorgfältige Auswahl der verwendeten Materialien für die Metallstreifen 6 bis 9 garantiert das Einhalten der zulässigen Maximaltemperatur und eine lange Lebensdauer der Schalteinrichtung. Weiter sind Einzelstecker wie die heute üblichen AMP Stecker auch einsteckbar, wodurch die Anschlusskompatibilität mit in bestehenden Anlagen eingebauten Schalteinrichtungen gewährleistet ist.

[0019] Eine vorteilhafte Ausgestaltung ergibt sich, wenn sich die temperaturgesteuerten Schalteinrichtungen mit einer verschiedenen, der Schaltfunktion entsprechenden Belegung der Messer 6a bis 9a darin unterscheiden, dass das Verriegelungsloch 13 im Gehäuseoberteil 5 (Fig. 2) und der Schnappfortsatz 23 auf dem Gehäuseteil (22) des Buchsengehäuses 21 (Fig. 4) an unterschiedlicher Lage bezüglich der Anschlussmesser 6a bis 9a bzw. der Buchsen 25 bis 28 asymmetrisch angeordnet sind, so dass sie nebst der Funktion der Verriegelung gleichzeitig die Funktion der Kodierung beinhalten.

[0020] Die Ausbildung des Gehäuseoberteils 5 (Fig. 3) der Schalteinrichtung und des Gehäuseteils 22 des Buchsengehäuses 21 (Fig. 4) mit den Kodierelementen 19 bzw. 20 kann auf verschiedene Arten erfolgen. Es ist beispielsweise möglich, bei der Herstellung des Gehäuseoberteils 5 mit einem Kunststoffspritzverfahren eine erste, für alle Schalteinrichtungen gleiche Grundform zu verwenden, in die eine der Schaltfunktion entsprechende zweite Form eingelegt ist, so dass das Kodierelement 19 ein integrales Teil des Gehäuseoberteils 5 bildet. In der gleichen Weise ist das Buchsengehäuses 21 aus einer Grundform und einer der Schaltfunktion der dazugehörigen Schalteinrichtung entsprechenden zweiten Form herstellbar, so dass das Gehäuseteil 22 mit dem zum Kodierelement 19 komplementären Kodierelement 20 ausgebildet ist. Es ist auch möglich, für die Herstellung des Gehäuseoberteils 5 eine für alle Schalteinrichtungen gleiche Grundform zu verwenden, wobei sich aus dem Gehäuseoberteil 5 herausbrechbare Formteile bilden, um dann ein der Schaltfunktion entsprechendes Kodierelement 19 durch Herausbrechen einzelner Teile auszubilden. Weiter ist es möglich, ein Gehäuseoberteil 5 mit einem mehrere Verriegelungslöcher 13 enthaltenden Kodierelement 19 herzustellen und die Kodierung durch Verschliessen bestimmter Verriegelungslöcher 13 z.B. mittels Bolzen vorzunehmen. Als Buchsengehäuse 21 sind auch käufliche Stecker mit angeformten Nocken verwendbar, wobei die Kodierung durch Entfernen einzelner Nocken erfolgt.

[0021] Als weitere Möglichkeit bietet sich eine Kodierung an, die auf verschiedenen Farben beruht, indem sowohl das Gehäuseoberteil 5 der Schalteinrichtung entsprechend der Schaltfunktion als auch das dazugehörige Buchsengehäuse 21 mit dem Anschlusskabel 24 durch eine bestimmte Farbe gekennzeichnet sind. Die farbliche Kodierung schliesst eine Fehlverdrahtung im Normalfall aus, verhindert sie aber nicht vollständig wie die mechanische Art der Kodierung.

[0022] Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der temperaturgesteuerten Schalteinrichtung befinden sich die aus den Messern 6a bis 9a gebildeten Steckkontakte auf der dem Antriebselement 3 gegenüberliegenden Seite.

Ansprüche

1. Temperaturgesteuerte Schalteinrichtung mit einer Schaltfunktion zur Temperaturregelung, Temperaturüberwachung oder Temperaturbegrenzung, mit einer Grundplatte (1), mit einem Kippsystem, das aus einem Träger (2a) und einer Schaltwippe (2b) mit einem Wippenkontaktstück (2c) besteht und von einem Temperaturfühler (11) betätigbar ist, mit einem Gehäuseoberteil (5), und mit elektrischen Anschlussmessern (6a; 7a; 8a; 9a), dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussmesser (6a; 7a; 8a; 9a) als Metallstreifen (6; 7; 8; 9) ausgebildet und anschlussseitig in der Form von Steckkontakten auf der isolierenden Grundplatte (1) angeordnet sind, dass die Anschlussmesser (6a; 7a; 8a; 9a) in einer Vertiefung (18) des Gehäuseoberteils (5) angeordnet sind und dass die Vertiefung (18) zur Aufnahme eines Gehäuseteils (22) eines Buchsengehäuses (21) ausgebildet ist.

2. Temperaturgesteuerte Schalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Form des Gehäuseoberteils (5) entsprechend der Schaltfunktion ausgebildet ist, damit nur ein Gehäuseteil (22) des Buchsengehäuses (21) für die entsprechende Schaltfunktion in die Vertiefung (18) einsteckbar ist, wodurch die Anschlussmesser (6a; 7a; 8a; 9a) und das Gehäuseoberteil (5) einen integrierten und kodierten Anschlussstecker bilden.

3. Temperaturgesteuerte Schalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuseoberteil (5) und das zugehörige Buchsengehäuse (21) zum Zweck der Kodierung eine gleiche farbliche Kennzeichnung aufweisen.

4. Temperaturgesteuerte Schalteinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuseoberteil (5) zum Zweck der Kodierung mindestens ein asymmetrisch angeordnetes Verriegelungsloch (13) zur Aufnahme eines Schnappfortsatzes (24) des Buchsengehäuses (21) enthält.

5. Temperaturgesteuerte Schalteinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schnappfortsatz (24) im Verriegelungsloch (13) des Gehäuseoberteils (5) verriegelbar ist.

6. Temperaturgesteuerte Schalteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass entsprechend der Schaltfunktion in der Vertiefung (18) ein Kodierelement (19) angeordnet ist, das von einem am Gehäuseteil (22) des Buchsengehäuses (21) komplementären Kodierelement (20) abtastbar ist.

7. Temperaturgesteuerte Schalteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das als voreilender Schutzkontakt dienende Messer (6a) etwas länger als die anderen Messer (7a; 8a; 9a) ausgebildet ist und dass das Gehäuseoberteil (5) Ausformungen (12a, 12b) als Führung für das Buchsengehäuse (21) aufweist.

8. Temperaturgesteuerte Schalteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallstreifen (6; 7; 8; 9) aus der Legierung CuZn10 nach der Norm DIN 17660 bestehen.

9. Temperaturgesteuerte Schalteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (2a) des Kippsystems aus vernickeltem Stahl oder der Legierung CuNi9Sn2 besteht.

Zeichnung