DE4234579C2 - Schalteinrichtung für elektrische Durchlauferhitzer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schalteinrichtung für elektrische Durchlauferhitzer, insbesondere für Drehstromanschluß, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Solche Schalteinrichtungen sind insbesondere von elektri­ schen Durchlauferhitzern bekannt, jedoch nicht auf diese beschränkt. So beschreibt die EP 0 281 995 A2 einen Durchlauferhitzer mit einer Schalteinheit mit einer Druckmeßdose, bei der bei ansteigendem Wasserdruck ein Stößel aus der Druckmeßdose herausgedrückt und dadurch über einen Hebelmechanismus der Heizstromkreis des Durchlauferhitzers geschlossen wird. Bei abfallendem Wasserdruck bewegt sich der Stößel wieder Richtung Doseninneres, und der Heizstromkreis wird geöffnet. Diese Schalteinheit weist den Nachteil auf, daß bei Absperren des Wasserdurchflusses Probleme mit dem Rücksetzen des Stößels auftreten können. Der Stößel greift auf einer Seite einer Hubmembran an, die die Druckmeßdose in einen oberen und einen unteren Bereich aufteilt. Die Membran bewegt sich je nach Wasserdruckdifferenz in diesen beiden Bereichen nach oben oder nach unten. Da auf der Seite der Membran, an der der Stößel angreift, der Wasserdruck nur an der um die Stößelfläche ge­ minderten Membranfläche wirksam wird, während auf der Membran­ gegenseite der Wasserdruck an der gesamten Fläche angreifen kann, befindet sich die Membran auch bei gleichen Druckver­ hältnissen in beiden Kammern nicht in der Mittellage, so daß auch ein definiertes Öffnen des Heizkreises bei Absperren des Wasserdurchflusses nicht gegeben ist. Eine Überdruckabschaltung erfolgt bei diesem Durchlauferhitzer über einen separaten Druckschalter, der mechanisch eine Sicherheitsabschaltung ver­ ursacht. Die Sicherheitsfunktionen dieser bekannten Schalteinrichtung für einen Durchlauferhitzer sind somit erstens auf­ wendig und zweitens nicht ausreichend zuverlässig.

Die DE-OS 16 79 743 und die DE 23 39 099 B2 zeigen Schaltein­ richtungen für Durchlauferhitzer mit einer Differenzdruckmeß­ dose, die eine Betriebsschaltkontakteinrichtung über einen mit einer Hubmembran gekoppelten Stößel bestätigt, wobei die Be­ triebsschaltkontakteinrichtung bei in die Dose einwärts beweg­ tem Stößel geschlossen ist. Hierdurch treten die oben erwähnten Nachteile bei diesen Einrichtungen nicht auf. Sicherheits­ einrichtungen und deren Betätigung sind in diesen Schriften jedoch nicht beschrieben.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schalteinrichtung für elektrische Durchlauferhitzer mit guten Sicherheitsfunktionen zu schaffen.

Die Aufgabe wird mit einer Schalteinrichtung der eingangs genannten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des An­ spruchs 1 gelöst. Die Richtungsumkehr des Stößels zum Schließend und Öffnen des Arbeitskreises vermeidet die oben genannten Probleme beim Wiederabschalten des Arbeitkreises bei Absperren des Wasserdurchflusses. Die Differenzdruckmeßdo­ se weist außerdem einen zweiten Stößel auf, der bei Überdruck die Sicherheitsschalteinrichtung aktiviert. Die Überdrucksi­ cherung kann dabei zweckmäßigerweise in die Differenzdruck­ meßdose integriert sein. Auf diese Weise kann ein zusätzlicher Überdruckschalter, der über eine weitere Wasserleitung ver­ sorgt werden müßte, entfallen. Dadurch wird die Schalteinrich­ tung der Erfindung kompakter und auch preiswerter in der Mon­ tage als die vorbekannten Schalteinheiten. Bei Überdruck kann der zweite Stößel beispielsweise einen Schalter im Sicher­ heitskreis betätigen. Dabei kann der zweite Stößel zweckmäßi­ gerweise auf der dem Arbeitsstößel gegenüberliegenden Hubmem­ branseite in der Differenzdruckmeßdose angeordnet sein. Die Montagezeiten der erfindungsgemäßen Schalteinheit lassen sich außerdem dadurch herabsetzen, daß die in die Differenzdruck­ meßdose geführten Wasserleitungen durch die Hubmembran gegen das Dosengehäuse abgedichtet sein können. Das seither prakti­ zierte Ablöten der meist aus Kupfer bestehenden Wasserleitungen an die Druckmeßdose kann dadurch entfallen.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Schalteinrichtung der Erfindung besteht darin, daß die Sicherheitsschalteinrich­ tung einen auf eine Kontaktanordnung des Arbeitskreises wirkenden Elektromagneten aufweisen kann, der bei einem Überdruck bestromt ist. Der gleiche Elektro­ magnet kann auch bei Auftreten einer Übertemperatur be­ stromt sein, so daß sowohl eine Abschaltung auf Grund eines Überdruckes als auch eine Abschaltung auf Grund einer Übertemperatur elektrisch erfolgt. Auf diese Weise ist auch eine Auslegung der Sicherheitsschalteinrichtung derart möglich, daß auch bei einem Kabelbruch im Sicher­ heitskreis der Elektromagnet bestrombar ist. Die Sicher­ heitseinrichtung ist dann auch gegen ihr eigenes Ausfallen abgesichert. Eine besonders kompakte Bauweise der erfin­ dungsgemäßen Schalteinrichtung ergibt sich dadurch, daß die Betriebsschaltkontakteinrichtung und die Sicherheits­ schalteinrichtung in einem gemeinsamen Kunststoffgehäuse integriert sein und eine gemeinsame Doppelschnappfederkon­ taktanordnung aufweisen können. Die Doppelschnappfederkon­ takte können dabei in das Kunststoffgehäuse einklippsbar sein, wodurch sich die Montage wesentlich vereinfachen läßt. Außerdem können die Schnappfedern der Doppelschnapp­ federkontakte stromfrei sein, so daß keine zusätzlichen Kabel zur Entlastung der Schnappfedern nötig sind, was eine noch kompaktere Bauweise der Schalteinrichtung er­ laubt.

Nachfolgend wird eine erfindungsgemäße Schalteinrichtung für den Einsatz in einem Drehstrom-Durchlauferhitzer näher erläutert. Dabei ist die Schalteinrichtung der Erfindung jedoch nicht auf diesen Verwendungszweck begrenzt.

Im einzelnen zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Differenz­ druckmeßdose;

Fig. 2 einen Querschnitt durch eine Schaltein­ richtung.

Die Druckmeßdose 10 nach Fig. 1 ist durch eine Hubmembran 11 in zwei Bereiche 12 und 13 aufgeteilt. Ein wulstförmi­ ger Außenrand 14 der Hubmembran 11 ist zwischen zwei Ge­ häusehälften 15 und 16 eingespannt, wobei dieser wulst­ förmige Rand 14 gleichzeitig eine Dichtung bildet. In den oberen Bereich 12 der Druckmeßdose führt eine Wasserlei­ tung 17, die durch eine konisch zulaufende Öffnung 18 im unteren Gehäuseteil 16 geführt und durch eine an die Hub­ membran 11 angeformte Dichtung 19 nach außen abgedichtet ist. Auch in den unteren Bereich 13 der Druckmeßdose 10 führt eine solche Wasserleitung, die jedoch in Fig. 1 nicht dargestellt ist. Im oberen Bereich 12 der Druckmeß­ dose 10 sitzt in der Membranmitte ein tellerförmiges Ele­ ment 20 auf die Hubmembran 11 auf. Dieses tellerförmige Element 20 hat einerseits die Aufgabe, die Membran 11 in einem definierten Bereich eben zu halten, um die Meßdose linear auf einen bestimmten Druck eichen zu können, und andererseits als Halterung für einen Arbeitsstößel 21 zu dienen, der durch den oberen Gehäuseteil 15 nach außen ragt und den in Fig. 2 dargestellten Heizstromkreis 43 eines Durchlauferhitzers betätigt. Der Stößel 21 ist über einen Dichtring 22 gegenüber dem oberen Gehäuseteil 15 ab­ gedichtet. Auf der Membranunterseite ist ein Stützelement 23 vorgesehen, an dem eine Druckfeder 24, die sich mit ihrem anderen Ende am unteren Gehäuseteil 16 abstützt, an­ greift. Die dargestellte Differenzdruckmeßdose 10 ist Teil eines Wasserschalters eines Durchlauferhitzers. Wird der Wasserhahn des Durchlauferhitzers geöffnet, gelangt in den oberen Bereich 12 der Druckmeßdose Wasser mit einem höhe­ ren Druck als in den unteren Bereich 13. Die Membran 11 wird dadurch nach unten gedrückt, wodurch sich auch der Arbeitsstößel 21 Richtung Doseninneres bewegt. Treten hohe Drücke oder Druckschläge mit mehr als 30 bar im System auf, überwindet der Druck an einer Angriffsfläche 26 eines weiteren Stößels 25 die Kraft einer Tellerfeder 27, wodurch der Stößel 25 nach außen bewegt wird. An seinem nach außen ragenden Kopf 28 trägt der Stößel 25 eine kegelförmige Kappe 29, die bei der Auswärtsbewegung des Stößels 25 an einem Druckknopf 30 eines Mikroschalters 31 angreift und dadurch diesen Schalter 31 betätigt. Der Schalter 31 wiederum veranlaßt das Bestromen eines in Fig. 2 dargestellten Elektromagneten 59 im Sicherheits­ kreis 44 der Schalteinrichtung 40. Die Druckmeßdose 10 übermittelt so über ihren Arbeitsstößel 21 den Differenz­ druck in der Meßdose 10 an die Betriebsschaltkontaktein­ richtung der Schalteinheit für einen Durchlauferhitzer und sorgt über ihren zweiten Stößel 25 für eine Abschaltung des Heizstromkreises des Durchlauferhitzers bei Überdruck. Dabei wird der Heizstromkreis durch eine Bewegung des Arbeitsstößels 21 ins Innere der Dose 10 geschlossen und durch ein Auswärtswandern des Stößels 21 bei abfallender oder sich umkehrender Druckdifferenz in der Dose 10 wieder geöffnet.

In Fig. 2 ist von der Druckmeßdose 10 ausschließlich der Arbeitsstößel 21 dargestellt, der auf eine Betätigungs­ klappe 41 einer Schalteinrichtung 40 einwirkt. Die Schalt­ einrichtung 40 weist einen schraffiert eingezeichneten Sockel 42 auf, auf dessen linker Seite eine Betriebs­ schaltkontakteinrichtung 43 und auf dessen rechter Seite eine Sicherheitsschalteinrichtung 44 in einem gemeinsamen Kunststoffgehäuse 64 mit Anschlußklemmen 65 angeordnet sind. Die Betriebsschaltkontakteinrichtung 43 und die Sicherheitsschalteinrichtung 44 weisen eine gemeinsame Doppelschnappfederkontaktanordnung auf, die von an einem Halter 46 angeordneten Schaltfedern 47 und 48, die an ihren äußeren Enden jeweils geschwärzt eingezeichnete Kontaktbrücken 49 und 50 aufweisen, gebildet wird. Insge­ samt ist diese Doppelschnappfederkontaktanordnung dreimal - für jeden Pol - vorhanden, in Fig. 2 jedoch nur einmal dargestellt. Die Halter 46 sind dabei in das Kunststoff­ gehäuse 64 eingeklipst. Die Kontaktbrücken 49 und 50 wirken mit Kontaktnieten 51 und 52 zusammen. Im darge­ stellten Beispiel sind beide Kontakte offen, d. h. der Heizstromkreis des Durchlauferhitzers unterbrochen. Ge­ strichelt dargestellt ist jedoch auch die Stellung der Schnappfedern 47′ und 48′ bei geschlossenen Kontakten. Die Schaltfeder 47 wird dabei von einem Hebel 55 beeinflußt, der an einer Welle 56 drehbar gelagert ist und über eine Nachlauffeder 57 mit der Betätigungsklappe 41 gekoppelt ist. Auf diese Weise wird die Stellung des Arbeitsstößels 21 der Druckdose 10 auf die Schaltfeder 47 und damit auf die Stellung der Kontaktbrücke 49 übertragen. Im darge­ stellten Beispiel ist der Arbeitsstößel 21 in Ein-Stel­ lung, und die Schaltfeder nimmt ihre gestrichelt einge­ zeichnete Stellung 47′ ein, wodurch der Kontakt 49/51 geschlossen ist. In der Aus-Stellung des Arbeitsstößels 21 wird die Schaltfeder durch den Hebel 55 in ihre durchge­ zogen eingezeichnete Stellung 47 gedrückt und der Kontakt 49/51 geöffnet.

Der Kontakt 50/52 der Sicherheitsschalteinrichtung 44 ist im Normalfall geschlossen, wobei die Schaltfeder dieses Kontakts ihre gestrichelt eingezeichnete Stellung 48′ ein­ nimmt. Tritt jedoch ein Störfall auf, beispielsweise ein Überdruck, so wird über den Mikroschalter 31 der Diffe­ renzdruckdose 10 eine Spule 58 eines Elektromagneten 59 im Sicherheitsschaltkreis 44 bestromt. Dadurch wird ein Ankerblech 60 vom Magneten 59 angezogen und gelangt in die gestrichelt eingezeichnete Lage 60′. Gleichzeitig wird ein Schließblech 61 mit angezogen. Nun kann ein Betätiger 62, der mit seiner Spitze an der Schaltfeder 48 angreift, von dieser nach rechts gedrückt werden, wodurch die Kon­ taktbrücke 50 vom Kontakt 52 abhebt. Der Heizstromkreis des Durchlauferhitzers wird unterbrochen. Mit dem Betäti­ ger 62 wird ein an seinem Ende angeordneter Druckknopf 63 ebenfalls nach außen gedrückt. Solange ein Störfall auf­ tritt, d. h. solange die Spule 58 des Elektromagneten 59 bestromt ist und das Ankerblech 60 angezogen bleibt, kann durch Betätigen des Druckknopfes 63 der Kontakt 50/52 nicht wieder geschlossen werden. Erst wenn der Störfall behoben worden ist, d. h. die Spule 58 wieder unbestromt ist, wird das Ankerblech 60 und das Schließblech 61 mit einer in Fig. 2 nicht dargestellten Drehfeder zurückge­ setzt, und der Druckknopf 63 kann eingedrückt werden. Eine Nase am Ankerblech nimmt dabei den Betätiger 62 mit, der die Schaltfeder 48 eindrückt, wodurch sich die Kontakte 50/52 wieder schließen. Anschließend rastet das Schlief­ blech 61 ein und verhindert dadurch ein Zurückdrücken des Betätigers 62 durch die Schaltfeder 48.

Neben einer Bestromung der Spule 58 bei einem auftretenden Überdruck kann die Spule 58 auch bei Übertemperatur be­ stromt werden. Hierfür kann ein nicht dargestellter Bi- Metall-Schalter vorgesehen sein. Wenn dieser Bi-Metall- Schalter und der Mikroschalter 31 der Differenzdruckdose als Öffner in Serie geschaltet werden und das Schalter­ signal durch einen Thyristorschaltkreis invertiert wird, kann erreicht werden, daß auch nach einem Kabelbruch im Sicherheitsschaltkreis 44 eine Öffnung des Kontaktes 50/52 erfolgt.

Claims (11)

1. Schalteinrichtung für elektrische Durchlauferhitzer, ins­ besondere für Drehstromanschluß, mit einer von einer Dif­ ferenzdruckmeßdose (10) eines Wasserschalters betätigten und einen Arbeitskreis schließenden Betriebsschaltkontakt­ einrichtung (43) und einer den Arbeitskreis mindestens bei einem Überdruck unterbrechenden Sicherheitsschalteinrichtung (44), wobei die Differenzdruckmeßdose (10) die Be­ triebsschaltkontaktanordnung (43) über einen mit einen mit der Hub­ membran (11) der Meßdose (10) gekoppelten Arbeitsstö­ ßel (21) betätigt, dadurch gekennzeichnet, daß die Be­ triebsschaltkontakteinrichtung bei in die Dose (10) ein­ wärtsbewegtem Stößel (21) geschlossen ist, und daß die Differenzdruckmeßdose (10) einen zweiten Stößel aufweist, der bei Überdruck die Sicherheitsschalteinrichtung (44) aktiviert.

2. Schalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Überdrucksicherung in die Differenzdruckmeßdose (10) integriert ist.

3. Schalteinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Stößel (25) bei Überdruck einen Schalter (31) im Sicherheitskreis betätigt.

4. Schalteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß der zweite Stößel (25) auf der dem Arbeitsstößel (21) gegenüberliegenden Hubmembranseite in die Differenzdruckmeßdose (10) angeordnet ist.

5. Schalteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß die in die Differenzdruckmeßdose (10) geführten Wasserleitungen (17) durch die Hubmem­ bran (11) gegen das Dosengehäuse (15, 16) abgedichtet sind.

6. Schalteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß die Sicherheitsschalteinrichtung (44) einen auf eine Kontaktanordnung (50/52) des Ar­ bitskreises wirkenden Elektomagneten (59) aufweist, der bei einem Überdruck bestromt ist.

7. Schalteinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromagnet (59) auch bei Auftreten einer Über­ temperatur bestromt ist.

8. Schalteinrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherheitsschalteinrichtung (44) so ausgelegt ist, daß auch bei einem Kabelbruch im Sicherheitkreis der Elektromagnet (59) bestrombar ist.

9. Schalteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, daß die Betriebsschaltkontaktein­ richtung (43) und die Sicherheitsschalteinrichtung (44) in einem gemeinsamen Kunststoffgehäuse (64) integriert sind und eine gemeinsame Doppelschnappfederkontaktanord­ nung (47, 49; 48, 50) aufweisen.

10. Schalteinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Doppelschnappfederkontakte (47, 49; 48, 50) in das Kunststoffgehäuse (64) einklippsbar sind.

11. Schalteinrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnappfedern (47, 48) der Doppel­ schnappfederkontakte (47, 49; 48, 50) nicht stromführend sind.