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Elektronischer Installationsschalter für den
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Einbau in eine Installationsdose "
Die Erfindung betrifft einen elektronischen
Installationsschalter für den Einbau in eine Installationsdose mit einer Tragplatte
und einem Gehäuse, in dem eine Phasenanschnittsteuerung als Leistungssteller angeordnet
ist, sowie mit einer Abdeckung für die Tragplatte, einem Stellglied und mit einer
Funkentstördrossel.
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Derartige Installationsschalter sind seit langem Stand der Technik,
und zwar sowohl mit einem Einstellknopf bzw. einer Einstellwelle als Stellglied
(DE-OS 20 36 496), als auch in Form sogenannter Berührungsschalter, bei denen das
Stellglied
eine stationäre metallische Kontaktplatte ist, die in
Verbindun#g mit einer elektronischen Schaltung bei einer Berührung durch den menschlichen
Körper eine Schalthandlung auslöst (DE-OS 19 18 401). Dabei kann durch die Dauer
der Berührung eine Leistungssteuerung, bzw., bei Beleuchtungskörpern eine Helligkeitssteuerung
vorgenommen werden (DE-AS 23 20 330).
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Einzelheiten sind dem Fachmann durch die vorgenannten Druckschriften
bekannt, so daß sich ein weiteres Eingehen hierauf erübrigt.
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Mit Leistungsstellern ausgestattete Installationsschalter sind auch
unter der Bezeichnung "Dimmer" bekannt; sie haben eine sehr weite Verbreitung, vornehmlich
zur Helligkeitssteuerung von Beleuchtungsanlagen gefunden. Sie sind aber sehr wohl
auchgeeignet für die kontaktlose Leistungssteuerung von elektrischen Wärmegeräten
wie Kochplatten, Lötkolben etc.
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Leistungsstellern mit Phasenanschnittssteuerung ist gemeinsam, daß
sie ohne besondere Maßnahmen Funkstöruncen verursachen würden, die sich in Hörfunk
und Fernsehen akustisch und optisch unangenehm bemerkbar machen würden. Es bestehen
daher zwingende Vorschriften, die betreffenden Leistungssteller mit Funkentstörsätzen
zu versehen, die im Bereich zwischen 0,15 und 30 MHz einen bestimmten Entstörgrad
aufweisen müssen, der durch die VDE-Vorschrift 0875 festgelegt ist (DE-AS 25 05
080). Ein wesentlicher Teil eines solchen Entstörsatzes ist die sogenannte Funkentstördrossel,
die in der Regel als sogenannte Ringdrossel ausgebildet ist und aus einem ferromagnetischen
Kern bestimmter Zusammensetzung und einer darauf aufgebrachten Wicklung aus Kupfer-
draht
besteht, über die der Verbraucherstrom fließt.
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Nicht nur in den elektronischen Schaltgliedern des Leistungsstellers
(z.B. Triac) wird Wärme erzeugt, die nach außen abgeführt werden muß, worauf in
der DE-AS 22 19 310 sowie in der DE-AS 23 20 330 besonders hingewiesen wird, sondern
auch in der Funkentstördrossel wird Wärme entwickelt, die durch einen besonderen
Metallkäfig abgeführt werden muß.
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Hierauf wird in der DE-AS 23 20 330 besonders hingewiesen.
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Diese Wärmeentwicklung ist beim Stand der Technik des-wegen besonders
störend, weil die Wärmemengen additiv anfallen, und zwar an einer Stelle, die einer
Belüftung zum Zwecke der Wärmeabfuhr besonders schlecht zugänglich ist, nämlich
im hinteren Teil der Installationsdose, die auch als Unterputzdose bezeichnet wird.
Die Standarddose hat dabei einen Durchmesser von 55 mm, und ihr Innenvolumen ist
durch die unter Putz liegenden Teile des Schalters nahezu restlos ausgefüllt.
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Beim gesamten Stand der Technik ist die Entstördrossel am hinteren
Ende des Installationsschalters angeordnet (DE-OS 21 38 382; DE-OS 20 36 496; DE-OS
22 48 805; DE-OS 22 19 310; DE-AS 23 20 330). In allen Fällen wird durch Wärmeleitbleche,
metallische Töpfe, metallische Stege etc. die Verlustwärme von Leistungssteller
und/oder Funkentstördrossel nach vorn abgeleitet, d.h. in Richtung der Tragplatte,
die auf dem Umfang des Schalters auf der Wandoberfläche zu liegen kommt und den
Schalter relativ zur Wand festlegt.
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Diese Tragplatte kann zu Befestigungszwecken dienen; in der Regel
besitzt der Schalter jedoch sogenannte Krallen, mit denen er durch einen Spreizvorgang
der Krallen in der Installations dose festgelegt wird. Wie problematisch die Wärmeabfuhr
bei Schaltern mit hoher Maximal last und innenliegender Drossel ist, zeigt die DE-OS
30 02 269, die unterhalb der Abdeckplatte einen Kühlkörper aus Metall aufweist,
der ähnlich wie der Zylinderkopf eines luftgekühlten Motors mit Kühlrippen versehen
ist.
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Die bekannten Maßnahmen zur Wärmeabfuhr haben sich als gerade eben
ausreichend bei solchen Leistungssteilern bewährt, die für eine Maximal last zwischen
400 und 600 Watt ausgelegt sind. Bei Leistungsstellern bzw. Installationsschaltern
für höhere Leistungen von 1000 Watt und darüber (!) haben sich die Probleme erheblich
vergrößert, weil - wie gesagt - die Wärmemengen der elektronischen Schaltglieder
einerseits und der Funkentstördrossel andererseits additiv anfallen.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Installationsschalter
der eingangs beschriebenen Gattung dahingehend zu verbessern, daß er in Richtung
einer größeren Maximal last ausgelegt werden kann, ohne daß die Wärmebelastung der
Bauteile und der Installationsdose unzulässig groß wird.
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Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt bei dem eingangs beschriebenen
elektronischen Installationsschalter erfindungsgemäß dadurch, daß die Funkentstördrossel
vor der Tragplatte angeordnet ist.
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Durch diese Maßnahme muß der Wärmetransport nicht erst aus der Tiefe
der in der Regel unbelüfteten Installationsdose nach vorn zur Frontplatte erfolgen,
sondern die Funkentstördrossel befindet sich bereits an einer Stelle, an der wesentlich
günstigere Kühlungsvoraussetzungen vorliegen.
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Selbstverständlich kann auch hier ein Teil der Wärme zur Tragplatte
fliessen und von dieser an die die Installationsdose umgebende Wand übertragen werden.
Ein Teil der Wärme fließt aber in Richtung der vorderen Schalterabdeckung, die als
sichtbares Teil mit der Umgebungsluft unmittelbar in Verbindung steht, und wird
von hier abgeführt. Durch diese Maßnahme braucht aus der Tiefe der Installationsdose
lediglich
noch diejenige Wärmemenge über die Tragplatte abgeführt
werden, die als Verlustwärme von den elektronischen Schaltgliedern herrührt. Es
hat sich gezeigt, daß durch eine solche Maßnahme in einer herkömmlichen Installationsdose
mit einem Durchmesser von 55 mm noch Installationsschalter mit einer Maximallast
bis zu 1.200 Watt untergebracht werden können, wodurch die Einsatzmöglichkeiten
derartiger Leistungssteller beträchtlich zunehmen.
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Hinsichtlich der Unterbringung der Funkentstördrossel ist es besonders
vorteilhaft, wenn diese in an sich bekannter Weise als Ringdrossel ausgebildet ist
und eine das Stellglied mit dem Leistungssteller verbindende Einstellwelle umgibt.
In einem solchen Fall ergibt sich auch eine besonders einfache Befestigungsart,
nämlich dann, wenn die Einstellwelle von einem konzentrischen Gewinde umgeben ist
und die Abdeckung mittels einer Hohlschraube gegen die Tragplatte verspannbar ist.
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Im Hinblick auf die Montage und einen gegebenenfalls notwendig werdenden
Austausch der Funkentstördrossel ist es wiederum besonders vorteilhaft, wenn diese
mit dem Leistungssteller bzw. dem übrigen Teil des Schalters über Steckkontakte
verbunden ist. Die Funkentstördrossel kann dabei in einem Metall gehäuse untergebracht
sein, an dem auch die Steckkontakte befestigt sind. Das Metallgehäuse begünstigt
eine rasche und zuverlässige Wärmeabfuhr.
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Im Hinblick auf die Kühlungsverhältnisse ist es wiederum besonders
vorteilhaft, wenn die Abdeckung als etwa quaderförmiges Gehäuse ausgebildet und
mit Lüftungsöffnungen versehen ist.
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Eine solche Abdeckung steht dann etwas weiter über die Wandoberfläche
vor, als die üblichen mehr plattenförmigen Abdeckungen. Dies ist jedoch keineswegs
störend, da die Abdeckung dekorativ bzw. optisch ansprechend gestaltet werden kann.
Dabei ist es im Hinblick auf eine sich ausbildende senkrechte Luftströmung besonders
vorteilhaft, wenn die Lüftungsöffnungen im wesentlichen in der unteren und der oberen
Begrenzungswand angeordnet sind.
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Für den Fall, daß die Abdeckung ähnlich flach gehalten werden soll
wie die herkömmlichen Schalterabdeckungen, wird gemäß der weiteren Erfindung vorgeschlagen,
daß die Tragplatte mit einer sich in Richtung auf den Leistungssteller erstreckenden,
napfartigen Vertiefung versehen ist, in der die Funkentstördrossel mit mindestens
einem Teil ihrer Bautiefe untergebracht ist.
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Durch diese Maßnahme bleiben die Vorteile des Erfindungsgegenstandes
praktisch vollständig erhalten. Der von der Drossel an die Tragplatte abgegebene
Anteil der Wärmemenge wird über die Tragplatte abgeführt, während die Wärmeabfuhr
zur Frontwand der Abdeckung erhalten bleibt. Hierbei sind die Lüftungsöffnungen
dann zweckmäßig an der unteren Kante einerseits und an der oberen Kante der Abdeckung
andererseits angebracht.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes ergeben
sich aus den übrigen Unteransprüchen.
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Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes wird nachfolgend
anhand der Figuren 1 bis näher erläutert.
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Es zeigen: Figur 1 einen Axialschnitt durch einen vollständigen elektronischen
Installationsschalter in Explosionsdarstellung, Figur 2 eine Draufsicht auf die
Tragplatte von der Bedienungsseite her in Richtung der Einstellwelle, Figur 3 eine
Unteransicht der Funkentstördrossel in Richtung des Pfeiles III in Figur 4, Figur
4 eine teilweise Seitenansicht und einen teilweisen Radialschnitt durch die Funkentstördrossel
nach Figur 3, Figur 5 eine Seitenansicht der funktionswesentlichen Schalterteile
vor dem Zusammenfügen mit der Funkentstördrossel nach Figur 4 und Figur 6 eine Variante
des Gegenstandes nach Figur 5 mit einer tiefgezogenen Tragplatte.
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In Figurtist ein elektronischer Installationsschalter für den Einbau
in eine nicht gezeigte Installationsdose dargestellt, der eine Tragplatte 1 und
ein Gehäuse 2 aufweist, in dem ein Leistungssteller 3 untergebracht ist, der jedoch
nur durch eine gestrichelte Linie angedeutet ist. Das Gehäuse 2 ist mit Anschlußklemmen
4 für den Anschluß an das elektrische Installationssystem sowie mit Krallen 5 versehen,
die mittels der in Figur 2 gezeigten Schrauben 6 spreizbar sind. Zum
Leistungssteller
3 führt eine Einstellwelle 7, auf die ein Stellglied 8 in Form eines Drehknopfes
aufsteckbar ist.
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Vor der Tragplatte 1 befindet sich eine Funkentstördrossel 9, auf
deren Einzelheiten im Zusammenhang mit den Figuren 3 und 4 noch näher eingegangen
wird. Die Funkentstördrossel 9 besitzt einen Flansch t0, mittels welchem sie durch
Schrauben 11, von denen in Figur 1 nur eine sichtbar ist, mit der Tragplatte 1 verschraubt
ist. Die Funkentstördrossel 9 ist als sogenannte Ringdrossel ausgebildet, und umgibt
die Einstellwelle 7 konzentrisch. Mit der Tragplatte 1 ist ein Gewindestutzen 12
mit einem Außengewinde 13 fest verbunden, das gleichfalls konzentrisch zur Einstellwelle
7 angeordnet ist (Figur 5). Auf dieses Außengewinde ist eine Hohlschraube 14 aufschraubbar,
die ein komplementäres Innengewinde 15 besitzt. Durch das Anziehen der Hohlschraube
wird die Funkentstördrossel 9 gegen die Tragplatte 1 verspannt, so daß in diesem
Falle auf die Schrauben 11 verzichtet werden kann.
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Unter Zwischenschaltung eines Rahmens 16 ist auf die Tragplatte 1
eine Abdeckung 17 aufgesetzt, die als quaderförmiges Gehäuse ausgebildet ist und
die Funkentstördrossel 9 unter Belassung eines ausreichend großen Spalts 18 für
eine Luftzirkulation umschließt. Die Abdeckung 17 besitzt eine obere Begrenzungswand
19 und eine untere Begrenzungswand 20, wobei sich die Lagebezeichnungen auf den
montierten Schalter beziehen. In den genannten Begrenzungswänden 19 und 20 sind
Lüftungsöffnungen 21 angeordnet, durch die sich eine senkrechte Luftströmung ausbreiten
kann, die die Drossel 9 auf dem größten Teil ihrer Oberfläche umspült.
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Die Lüftungsöffnungen sind dabei als Schlitze oder Langlöcher ausgebildet.
Auf der Vorderwand der Abdeckung 17 befindet sich noch ein zur Einstellwelle 7 konzentrischer
Kragen 22, der eine Art Führung für das Stellglied 8 dardarstellt.
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In Figur 2 ist zu erkennen, daß die Tragplatte 1 mit einer Reihe von
ausgestanzten Fenstern 23, 24 und 25 versehen ist.
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Innerhalb des Fensters 23 sind Klemmschrauben 4a sichtbar, die zu
den Anschlußklemmen 4 in Figur 1 gehören. Durch die Fenster 24 sind die bereits
beschriebenen Schrauben 6 für die Krallen 5 zugänglich. Innerhalb des Fensters 25
ist ein Teil desTriacs 26 sichtbar. In dem Fenster 23 ist weiterhin ein Sicherungshalter
27 mit einer nicht gezeigten Sicherung für den Schutz des Leistungsstellers angeordnet.
Hierauf wird weiter unten noch näher eingegangen werden. Weiterhin besitzt die Tragplatte
1 noch Sacklöcher 28 für das Einschrauben der Schrauben 11, von denen in Figur 1
nur eine einzige gezeigt ist. In der Tragplatte 1 sind weiterhin zwei Kontaktbuchsen
29 und 30 angeordnet, die für die Aufnahme der nachfolgend noch näher erläuterten
Steckkontakte 31 und 32 der Drossel 9 dienen. Die Längsachse der Kontaktbuchsen
29 und 30 verlaufen parallel zur Einstellwelle 7.
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Es ist erkennbar, daß beim Aufstecken der Drossel 9 gemäß den Figuren
3 und 4 die genannten Fenster verdeckt werden, so daß auch die Anschlußklemmen 4a,
die Schrauben 6 und der Sicherungshalter 27 nicht zugänglich sind. Da die Kupferwicklung
der Drossel 9 im Verbraucherstromkreis liegt, ist dieser Stromkreis bei abgenommener
Drossel unterbrochen, wodurch sich der Sicherheitsfaktor bei Arbeiten am Strom-
verbraucher
beträchtlich erhöht. Auch ein Sicherungsaustausch ist erst möglich, nachdem die
Drossel 9 abgenommen und der Stromkreis unterbrochen worden ist.
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Der Außendurchmesser des Flansches 10 der Drossel 9 ist in Figur 2
gestrichelt dargestellt.
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Bereits aus Figur 2 ergibt sich, daß die Tragplatte 1 kein durchgehendes
Gebilde sein muß. Wichtig ist in diesem Zusammenhang lediglich das Vorhandensein
eines Randbereichs für die Auflage auf der Wand, in der sich die Installationsdose
befindet, sowie eine Möglichkeit zur Befestigung des Gehäuses 2 an der Tragplatte.
Daß die Tragplatte auch eine von der ebenen Gestalt abweichende Form haben kann,
wird noch anhand von Figur 6 näher erläutert.
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In den Figuren 3 und 4 ist die Funkentstördrossel 9 im Detail dargestellt.
Sie besteht aus einem metallischen Kühl körper 33 in Form eines ringförmigen Topfes,
in dem unter Zwischenschaltung einer Isolation 34 die eigentliche Ringdrossel untergebracht
ist, die aus einem Drossel kern 35 und einer darauf aufgebrachten Wicklung 36 aus
Kupferdraht besteht.
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Die offene Seite des Kühl körpers 33 trägt den Flansch 10 und ist
durch eine ringscheibenförmige Isolierstoffplatte 37 verschlossen. Die Enden der
Wicklung 36 sind mit den Steckkontakten 31 und 32 verbun#den, die gegenüber dem
Kühlkörper 33 isoliert sind. Die Drossel 9 umschließt einen nach beiden Seiten offenen
Hohlraum 38, der zur Aufnahme des Gewindestutzens 12 einerseits und der Hohlschraube
14 andererseits dient. Im Flansch 10 befinden sich Bohrungen 39, die in montiertem
Zustand der Drossel 9 mit den Sacklöchern 28 in der Tragplatte 1 fluchten und zur
Aufnahme der
Schrauben 11 (Figur 1) dienen. Die Steckkontakte 31
und 32 sind auf einem Teil ihrer Länge noch mit Isolationen 40 versehen.
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In Figur 6 sind gleiche oder funktionsgleiche Teile wie in den vorangegangenen
Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen. Eine Variante stellt hier lediglich
die Tragplatte 1 dar, die mit einer sich in Richtung auf den Leistungssteller erstreckenden
napfförmigen Vertiefung 41 versehen ist, die in einem Boden 42 endet, der planparallel
zum Rand der Tragplatte 1 verläuft. Hierdurch wird eine flache zylindrische Ausnehmung
43 gebildet, die gerade so groß bemessen ist, daß sie zur Aufnahme der Drossel 9
mit dem Flansch 10 dient. Durch die tiefgezogene Tragplatte 1 kann die Bauhöhe der
in Figur 1 gezeigten Abdeckung 17 wesentlich geringer gehalten werden. Hiermit ist
nur eine geringfügig schlechtere Wärmeabfuhr verbunden, da sich immer noch die gesamte
Oberfläche der Drossel 9 vor der Tragplatte 1 befindet.
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Es wird abschliessend nochmals festgehalten, daß durch die erfindungsgemäße
Lösung auch bei Leistungsstellern mit einer maximalen Belastbarkeit von 1000 oder
1200 Watt die Temperatur in der Unterputzdose wesentlich geringer gehalten werden
kann. Hierbei ist zu beachten, daß in einigen Ländern Vorschriften bestehen, durch
die für die Temperatur in der Unterputzdose eine Obergrenze gesetzt wird. Die Erfindung
löst auch das Problem, derartige Installationsschalter mit Leistungsstellern in
Wände mit geringer Wärmeabfuhr einsetzen zu können. Hierzu gehören beispielsweise
Holzkonstruktionen
und Hohlwände, wie sie vornehmlich in der Fertighauskonstruktion Verwendung finden.
Selbst wenn noch in einem solchen Falle die Empfehlung zu beachten ist, die maximale
Belastung des Schalters um 25 % zu reduzieren, so bleibt doch durch die sehr viel
größere Temperaturreserve gerade bei Wänden mit geringer Wärmeabfuhr ein beträchtlicher
Vorsprung hinsichtlich der Belastbarkeit des Leistungsstellers bestehen.
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In Abhängigkeit davon, ob die Tragplatte mit einer napfförmigen Vertiefung
versehen ist oder nicht ergibt sich als weiterer Vorteil die Tatsache, daß die Tiefe
des Gehäuses 2 um das Maß der axialen Erstreckung der Drossel 9 geringer gehalten
werden kann, so daß sich am Grund der Installationsdose ein größerer Stauraum für
die dort vorhandenen Anschlußdrähte erhalten bleibt.
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Es versteht sich, daß die Kontaktbuchsen 29 und 30 über Leitungen
mit dem Leistungssteller 3 verbunden sind.
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