DE4030415A1 - Rueckstellbarer sicherheitsschalter - Google Patents

Description

Der Gegenstand der Erfindung betrifft einen rückstellbaren Sicherheitsschalter, insbesondere für den Heizungsstrom­ kreis einer programmgesteuerten Geschirrspülmaschine, mit einer Bimetallscheibe als Thermofühler in einem wärmelei­ tend mit dem zu überwachenden Medium mittelbar oder unmit­ telbar in Kontakt stehenden Schaltergehäuse, wobei der Thermofühler auf einen Schaltstößel wirkt, der einen in den Heizungsstromkreis des Gerätes zu legenden Schaltkontakt des Schaltergehäuses öffnet oder schließt.

Ein derartiger Sicherheitsschalter ist aus dem deutschen Gebrauchsmuster G 89 11 524.4 bekannt, welcher beim Errei­ chen einer vorbestimmten Maximaltemperatur durch das Öffnen seines Schaltkontaktes die Stromzufuhr zum Gerät solange unterbricht, bis das Gerät manuell vom Netz getrennt und die Ursache für das Ansprechen des als Bimetallscheibe aus­ gebildeten Thermofühlers beseitigt wird. Durch Ziehen des Netzsteckers und dem damit verbundenen Abschalten eines dem Schaltkontakt des Sicherheitsschalters parallelgeschalteten Heizwiderstandes von der Versorgungsspannung wird der Si­ cherheitsschalter zurückgesetzt ("Manuell Reset").

Bei einen weiteren manuell rückstellbaren Sicherheitsschal­ ter ist der auf den Schaltkontakt wirkende und vom Bimetall gesteuerte Schaltstößel als Rückstellstift aus dem Schal­ tergehäuse herausgeführt. Zwischen dem Thermofühler (Bimetallscheibe) und dem Schaltstößel ist dabei eine gewölbte Metallscheibe angeordnet, welche im Gegensatz zur Bimetallscheibe ein von der Temperatur unabhängiges bistabiles Verhalten aufweist. Hierdurch wird erreicht, daß die Metallscheibe nicht mehr selbsttätig in ihre Ausgangslage zurückspringt, d. h., der Schaltkontakt bleibt nach Erreichen der Sicherheitstemperatur in seiner ausgeschalteten Position, auch wenn nach dem Absinken der Temperatur die Bimetallscheibe in ihre ursprüngliche Lage zurückgeschnappt ist. Erst nach dem manuellen Eindrücken des Rückstellstiftes ist es möglich, die Metallscheibe in ihre Ausgangslage zu drücken, wodurch die Kontakte wieder geschlossen werden.

Darüber hinaus sind auch Sicherheitsschalter bekannt, die sich nach dem Abschalten wieder automatisch ("Auto Reset") zurückstellen, wenn die Sicherheitstemperatur bzw. der vor­ bestimmte Abschalt-Temperaturwert wieder unterschritten wird. Dieser Vorgang kann sich während eines Programmlaufs mehrfach wiederholen.

Bei wasserführenden Haushaltsgeräten, insbesondere bei pro­ grammgesteuerten Geschirrspülmaschinen mit/ohne Heizungsre­ lais und mit einem Tocknungsprogramm mit getakteter Heizung ist es bekannt, automatisch oder manuell zurückschaltbare Sicherheitsschalter als Trockengehschutz-Thermostate zu verwenden. Dabei soll der Trockengehschutz-Thermostat ein­ mal der Forderung "Schutz von Maschine und Beladung bei blockiertem Heizungsrelais bzw. Programmkontakt" und zum anderen dem "Schutz des Gerätes bzw. der Heizung bei Ver­ wechselung von Klarspülmittel mit Handspülmittel", wodurch eine starke Schaumentwicklung entsteht, genügen. Der letz­ tere Fall soll dabei aber kein Kundendienstfall werden.

Die bisher eingesetzten selbstzurückschaltenden Trockengeh­ schutz-Thermostaten entsprechen nur teilweise den vorge­ nannten Forderungen, da durch fortlaufendes Takten die Ma­ schine zwar nicht sofort, aber oft nach Stunden oder Tagen beschädigt wurde.

Um das Takten zu verhindern, kann der Trockengehschutz durch einen manuell zurückschaltbaren Sicherheitsschalter realisiert werden. Damit ergibt sich aber ein neues Pro­ blem. Bei Verwechselung Klarspüler/Handspülmittel löst der Trockengehschutz infolge der starken Schaumentwicklung und schneller Überhitzung aus, so daß der Kundendienst verstän­ digt werden muß.

Um die Kundendiensteinsätze zu reduzieren, kann eine Kunst­ stoffkappe zwischen dem Gehäuse des Sicherheitsschalters und dem Spülbehälterboden eingefügt werden, wodurch eine schlechtere thermische Ankopplung erreicht und ein Auslösen bei unbeabsichtigter Schaumbildung vermieden wird. Die thermische Verzögerung bewirkt allerdings auch längere Aus­ lösezeiten im eigentlichen Fehlerfall und damit im Grenz­ fall Schäden an den Kunststoffteilen.

Ein weiteres Problem stellt sich bei der Verwendung von selbstzurückschaltenden Sicherheitsschaltern, die in be­ kannter Weise mit eingebauten Heizwiderständen versehen sind. Diese Schaltervariante hat den wesentlichen Nachteil, daß der eingebaute Heizwiderstand die erforderliche Energie zum Halten der Bimetallscheibe bei einlaufendem kaltem Frischwasser nicht aufbringen kann. Das einlaufende kalte Wasser veranlaßt den Trockengehschutz zum Wiedereinschal­ ten, was zu verhindern ist. Die Heizung taktet bei dieser Variante jedoch in längeren Intervallen.

Ausgehend von einem rückstellbaren Sicherheitsschalter der eingangs genannten Art liegt der Erfindung die Aufgabe zu­ grunde, einen Trockengehschutz zu schaffen, der betriebssi­ cher bei Geräten mit/ohne Heizungsrelais arbeitet, kurze Auslösezeiten besitzt und den Kundendienstfall nur bei tatsächlichen Gerätefehlern oder Gerätestörungen auslöst.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Eine weitere Lösung ist im An­ spruch 8 gekennzeichnet.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Un­ teransprüchen zu entnehmen.

Die nachstehende Beschreibung dient der Erläuterung des Ge­ genstandes gemäß der Erfindung, von dem ein Ausführungsbei­ spiel zeichnerisch dargestellt ist.

Ein in der Abbildung mit (1) bezeichneter rückstellbarer Sicherheitsschalter, insbesondere für den Heizungsstrom­ kreis einer programmgesteuerten Geschirrspülmaschine, weist zwei als Thermofühler (2, 3) verwendete gewölbte Bimetall­ scheiben in einem wärmeleitend mit dem zu überwachenden Me­ dium (Wasser) in Verbindung stehenden Schaltergehäuse (4) auf, die auf einen gemeinsamen Schaltstößel (5) wirken. Der Schaltstößel (5) schließt oder öffnet einen in den Hei­ zungsstromkreis des Gerätes zu legenden Schaltkontakt (6) des Sicherheitsschalters (1) und ist über einen unten aus dem Schaltergehäuse (4) herausgeführten Rückstellstift (7) in seine Ausgangslage zurücksetzbar, wodurch der Schaltkon­ takt (6) bzw. der Stromkreis zum Rohrheizkörper (8) im Spülbehälter des Gerätes geschlossen wird. Üblicherweise wird der Heizungsstromkreis über ein programmgesteuertes Heizungsrelais (9) aufgebaut.

Der Schalter (1) ist als Doppelsicherheitsschalter ausge­ bildet, bei dem die Thermofühler (2, 3) auf unterschiedliche Temperaturwerte ansprechen. Der obere Thermofühler (2) mit dem niedrigen Temperaturwert schaltet nach dem Auslösen und Unterschreiten seiner Schalttemperatur wieder selbsttätig ("Auto-Reset") zurück, wobei der im Schaltergehäuse (4) unten liegende Thermofühler (3) mit dem höheren Temperaturwert aufgrund seiner bistabilen Schaltweise nur manuell ("Manuell-Reset") in seine Ausgangslage zurückstellbar ist. In dieser Stellung ist der im Heizungsstromkreis liegende Schaltkontakt (6) geschlossen. Die Temperaturwerte sind in Anpassung an die zu schützende nicht gezeigte Geschirrspülmaschine beispielsweise so gewählt, daß der obere Thermofühler (2) bei ca. 83^o Celsius und der untere Thermofühler (3) bei ca. 105^o Celsius schaltet. Dabei ist beispielsweise eine Trocknungstaktfolge von 1 min. EIN, 6 min. PAUSE; 30 sek. EIN, 4 min. PAUSE; 30 sek. EIN, 20 sek. PAUSE gewählt.

Der Thermofühler (3) mit dem höheren Temperaturwert ist in­ nerhalb des Schaltergehäuses (4) fremdbeheizt. Hierfür ist dem Schaltkontakt (6) ein Heizwiderstand (10) parallelge­ schaltet, der bei geöffnetem Schaltkontakt (6) Spannung er­ hält. Die Leistung dieses Heizwiderstandes (10) ist so ge­ wählt, daß der manuell zurücksetzbare untere Thermofühler (3) nach dem Ansprechen des selbsttätig zurückschaltenden oberen Thermofühlers (2) nach einer vorbestimmten Zeitverzögerung von z. B. 5 bis 10 Minuten auslöst. Dafür ist ein Leistungswert von ca. 1 bis 2 Watt bei einer Netzspannung von 220 Volt und einer Rohrheizkörperleistung von 3000 Watt ausreichend. Dieser Zeitverzug für das Ansprechen der fremdbeheizten Bimetallscheibe (Thermofühler (3)) ist größer als die Anschaltzeit des Rohrheizkörpers im Taktintervall und auch vorzugsweise größer als die Taktpause zwischen zwei Trocknungstakten im Programmabschnitt "Trocknen" der Geschirrspülmaschine gewählt.

Bei unerwünschter Schaumbildung, hervorgerufen durch ein versehentliches Verwechseln von Klarspülmittel und Hand­ spülmittel löst die obere Bimetallscheibe (2) (auto reset) innerhalb des 1. Trocknungstaktes aus und öffnet den Schaltkontakt (6). Der Heizwiderstand (10) liegt nur noch in der verbleibenden kurzen Taktzeit (max. 30 Sekunden) an Spannung. Damit wird die erforderliche Temperatur zum Schalten der unteren Bimetallscheibe und damit zum endgül­ tigen Auslösen nicht erreicht. Bei Temperaturen unter 43^o Celsius schaltet der obere Thermofühler (2) in den Takt­ pausen selbsttätig zurück, schließt den Schaltkontakt (6) über den Schaltstößel (5) und das Gerät ist wieder voll be­ triebsfähig.

Im Fehlerfall bei dauernd angesteuertem Rohrheizkörper (8) infolge eines verklebten Heizungsrelais (9) oder eines blockierten Programmkontaktes löst zunächst die obere Bime­ tallscheibe (2) aus, wodurch der Schaltstößel (5) unmittel­ bar den Schaltkontakt (6) zum Rohrheizkörper (8) öffnet. Dadurch wird der untere Thermofühler (3) an Spannung gelegt und heizt sich entsprechend seiner Dimensionierung in weni­ gen Minuten auf, wodurch der untere Thermofühler ausgelöst wird. Dieser Auslösevorgang setzt den Schaltstößel (5) fest, so daß dieser auch beim Zurückschalten des oberen Thermofühlers (2) diesem nicht folgt. Der Schaltkontakt (6) bleibt geöffnet und macht hierdurch auf einen Fehler im Ge­ rät aufmerksam. In diesem Kundendienstfall kann der Sicher­ heitsschalter (1) nur durch das manuelle Betätigen (manuell reset) des Rückstellstiftes (7) wieder in den Ausgangszu­ stand gebracht werden, wobei die nicht selbst zurückschal­ tende untere Bimetallscheibe in ihre bistabile Ausgangslage zurückgeht.

Der erfindungsgemäße Doppelsicherheitsschalter bietet einen optimalen Schutz sowohl für Haushaltsgeräte mit oder ohne Heizungsrelais (9). Bei Geräten ohne Heizungsrelais (9) ist es üblich, daß der Türkontakt des Gerätes in Reihe mit dem Rohrheizkörper (8) - der zur Erwärmung des Spülwassers und auch zur Erzielung der Trocknungswärme vorgesehen ist - und dem Sicherheitsschalter (1) (Trockengehschutz) geschaltet wird. Setzt man bei einer solchen Gerätevariante als Feh­ lerfall einen verschweißten Programm-Heizungskontakt vor­ raus, so wird die Spannung, die in der Zeit vom Auftreten des Fehlerfalls (obere Bimetallscheibe löst aus) bis zum Öffnen der Tür noch ansteht, zur endgültigen Unterbrechung des Heizungsstromkreises ausgenutzt. Diese Zeit (z. B. 5 bis 10 Minuten) ist von der Auslegung des Heizwiderstandes (10) abhängig. Bei dieser angenommenen Zeit ist ein unbeabsich­ tigtes Auslösen im Falle einer unerwünschten Schaumentwick­ lung ausgeschlossen, da die Spannung entsprechend der ge­ wählten und anfangs beschriebenen Trocknungstaktfolge nur max. 1 Minute anliegt. Sollte dagegen der Programmkontakt im letzten Trocknungsschritt (ungünstigster Fall) ver­ schweißen, verbleibt bei den genannten 5 bis 10 Minuten noch genügend Zeit, um den Heizungsstromkreis endgültig zu unterbrechen, bevor die Gerätetür geöffnet wird. In diesem Fall muß der Kundendienst zwangsläufig verständigt werden, um den Fehler zu beheben und den Sicherheitsschalter (1) zurückzuschalten.

Darüber hinaus stellt der erfindungsgemäße Trockengehschutz durch die Verwendung der zweiten unteren Bimetallscheibe auch sicher, daß einlaufendes kaltes Frischwasser keinen einen Fehlerfall verschleiernden oder unterdrückenden Schaltvorgang auslöst, da die Temperatur am unteren Thermofühler (3) durch den Schaltergehäusekörper ausrei­ chend von der Spülbehältertemperatur durch die Luftstrecke zwischen den beiden Thermofühlern (2, 13) im Gehäuse (4) ent­ koppelt ist.

Nach einer anderen Lösung kann bei dem Sicherheitsschalter die thermische Selbsthaltung durch die untere Bimetall­ scheibe auch durch eine magnetische Selbsthaltung ersetzt werden. Dafür könnte nach Art einer thermoelektrischen Zündsicherung eine dem Schaltkontakt (6) parallelgeschal­ tete Spule auf einem Magnetkern (z. B. Topfspule mit Kurz­ schlußring) gewickelt werden, wobei ein mit dem Schaltstö­ ßel (5) gekuppeltes Ankerblech bei an Spannung gelegter Spule von dem Magnetkern angezogen wird. Bei geeigneter Di­ mensionierung des Magnetkreises sind ähnliche Verhältnisse wie mit der Bimetallvariante erzielbar.

Claims (10)

1. Rückstellbarer Sicherheitsschalter, insbesondere für den Heizungsstromkreis einer programmgesteuerten Geschirrspül­ maschine, mit einer Bimetallscheibe als Thermofühler in ei­ nem wärmeleitend mit dem zu überwachenden Medium mittelbar oder unmittelbar in Kontakt stehenden Schaltergehäuse, wo­ bei der Thermofühler auf einen Schaltstößel wirkt, der einen in den Heizungsstromkreis des Gerätes zu legenden Schaltkontakt des Schaltergehäuses öffnet oder schließt, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (1) als Doppelsicherheitsschalter mit zwei Thermofühlern (2, 3) ausgebildet ist, die auf unterschiedli­ che Temperaturwerte ansprechen und jeweils auf den Schalt­ stößel (5) wirken, wobei der Thermofühler (2) mit dem nied­ rigen Temperaturwert nach dem Auslösen und Unterschreiten seiner Schalttemperatur selbsttätig und der Thermofühler (3) mit dem höheren Temperaturwert manuell in seine Ausgangslage zurückstellbar ist, in welcher der Schaltkontakt (6) geschlossen ist.

2. Rückstellbarer Sicherheitsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide Thermofühler (2, 3) in Form von gewölbten Bime­ tallscheiben ausgebildet sind, wobei die dem höheren Tempe­ raturwert zugeordnete Bimetallscheibe ein bistabiles Schaltverhalten aufweist und innerhalb des Schaltergehäuses (4) fremdbeheizt ist.

3. Rückstellbarer Sicherheitsschalter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Fremdbeheizung des Thermofühlers (3) mit dem höhe­ ren Temperaturwert dem Schaltkontakt (6) ein Heizwiderstand (10) parallelgeschaltet ist.

4. Rückstellbarer Sicherheitsschalter nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der manuell zurücksetzbare Thermofühler (3) nach dem Ansprechen des selbsttätig zurückschaltenden Thermofühlers (2) mit einer vorbestimmbaren Zeitverzögerung auslöst.

5. Rückstellbarer Sicherheitsschalter nach den Ansprüchen 1 bis 4, zur Verwendung bei einer programmgesteuerten Geschirrspül­ maschine, bei der mindestens die Programmabschnitte Reini­ gen, Klarspülen sowie Trocknen -vorzugsweise mit getakteter Heizung- wählbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitverzögerung für das Ansprechen des fremdbeheiz­ ten Thermofühlers (3) größer als die Impulsdauer eines Tak­ tes und vorzugsweise größer als die Taktpause zwischen zwei Trocknungstakten gewählt ist.

6. Rückstellbarer Sicherheitsschalter nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der dem höheren Temperaturwert zugeordnete Thermofühler (3) vom wärmeleitenden Schaltergehäuse (4) und vom Thermofühler (2) mit dem niedrigen Temperaturwert thermisch entkoppelt ist.

7. Rückstellbarer Sicherheitsschalter nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltstößel (5) mit einem das Schaltergehäuse (4) nach außen durchdringenden Rückstellstift (7) in Wirkver­ bindung steht, über welchen der untere Thermofühler (3) für den höheren Temperaturwert bei geöffnetem Schaltkontakt (6) manuell zurückstellbar ist.

8. Rückstellbarer Sicherheitsschalter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (1) als Doppelsicherheitsschalter aus ei­ nem selbstzurückschaltenden Thermofühler (2) und einem mit magnetischer Selbsthaltung (Topfspule mit Kurzschlußring und Ankerblech) ausgebildeten Schaltelement besteht, die auf unterschiedliche Temperaturwerte ansprechen und jeweils auf den Schaltstößel (5) wirken, wobei dem Thermofühler (2) der niedrige Temperaturwert und dem magnetischen Schaltele­ ment der höhere Temperaturwert zugeordnet ist, wobei der Thermofühler (3) mit dem höheren Temperaturwert manuell in seine Ausgangslage zurückstellbar ist, in welcher der Schaltkontakt (6) geschlossen ist.

9. Rückstellbarer Sicherheitsschalter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule des magnetischen Schaltelements dem vom Schaltstößel (5) beaufschlagten Schaltkontakt (6) parallel­ geschaltet ist.

10. Rückstellbarer Sicherheitsschalter nach Anspruch 8 und 9 in Kombination mit Merkmalen aus den Ansprüchen 4 bis 7.