DE1590132C - Druckabhängiger elektrischer Schalter - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen druckabhängigen, elektrischen Schalter, bestehend aus einem Gehäuse mit einem Schalterraum und mit einer ersten und einer zweiten zylindrischen Bohrung, aus einem Betätigungsarm, der im Schalterraum verschwenkbar gelagert ist, derart, daß das eine Ende des Armes auf die erste Bohrung und das andere Ende auf die zweite Bohrung ausgerichtet ist, aus einem in der ersten Bohrung angeordneten und axial bewegbaren Einstellglied, aus einer in der ersten Bohrung zwischen dem Einstellglied und dem einen Ende des Betätigungsarmes angeordneten Feder, die auf den Betätigungsarm einen Druck ausübt, aus einem in der zweiten Bohrung axial bewegbar gelagerten zylindrischen Kolbenglied, dessen innen gelegenes Ende am anderen Ende des Betätigungsarmes anliegt, und aus einem im genannten Schalterraum angeordneten elektrischen Schalter, der bei einer Schwenkbewegung des Betätigungsarmes betätigt wird.

Bei älteren druckabhängigen elektrischen Schaltern besteht das druckabhängige Mittel zur Betätigung des Schalters oftmals aus einem Kolben, der in einem Zylinder gleitbar gelagert ist und von diesem durch Dichtungsringe getrennt wird. Bei einer solchen An-Ordnung besteht die Schwierigkeit, daß die Dichtungsringe oftmals an den Wandungen des Zylinders haftenbleiben, besonders nach einer längeren Ruhepause, so daß zum Betätigen des Schalters ein höherer Druck als vorgesehen·erforderlich wird. Dies führt zu einem ungenauen bzw. variierenden Ansprechpunkt des Schalters. Außerdem werden derartige, auf Druck ansprechende Mittel leicht undicht, so daß das Druckmittel um die Dichtungsringe herum durchsickert. Weiterhin ergeben sich Schwierigkeiten dadurch, daß bei den herkömmlichen Schaltern der Kolben bis zum Ansprechen einen gewissen Weg zurücklegen muß, was zu Abnutzungserscheinungen führt und eine gewisse Zeitverzögerung und Dämpfung zur Folge hat.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Schalter der gattungsmäßigen Art so zu verbessern, daß sie bei einem genau definierten Druckpunkt schnell und sicher ansprechen,- daß keine Undichtigkeiten auftreten können und der Schaltmechanismus praktisch frei von Abnutzungsbeanspruchuhgen ist. Das auf den Druck ansprechende Mittel soll keine Bewegung ausführen, bis der gewünschte Druck erreicht ist, um dann bei geringster Bewegung den Schalter sofort zu betätigen.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist der diese Aufgabe bewältigende Schalter gekennzeichnet durch eine kreisförmige, in der Aufbohrung (21) nahe an der zweiten Bohrung (19) angeordnete und axial bewegbare Druckplatte (34), die an dem außen gelegenen Ende des Kolbengliedes (36) anliegt, durch eine in der Aufbohrung angeordnete, diese Überspannende und abschließende elastische Membran (33), die auswärts von der Druckplatte gelegen ist und an dieser über den größten Teil deren Fläche hinweg anliegt, und durch ein Befestigungsglied (39), daß die Membran in der Nähe ihres größten Durchmessers in der Bohrung festhält, wobei das Befestigungsglied einen ringförmigen Ansatz (46) kleinen Durchmessers aufweist, auf dem die äußere Oberfläche der Membran vor ihrem Ansprechen aufliegt, wobei die Membran durch den von dem ringförmigen Ansatz dennierten Raum hindurch der Einwirkung eines äußeren Druckmittels ausgesetzt ist.

Durch diese erfindungsgemäße Lösung wird ein praktisch abnutzungs- und leckfreier Schalter bereitgestellt, der bei Erreichen des vorgeschriebenen Druckwertes sofort und ohne Dämpfung anspricht. Vor Ansprechen des Schalters liegt die Membran auf dem ringförmigen Ansatz auf, und das Druckmittel wirkt lediglich auf die durch den ringförmigen Ansatz begrenzte Membranfläche. Erreicht der Druck im Druckmittel den zum geringfügigen Anheben der Membran notwendigen Druck, kann sich der Druck auf die ganze Membranfläche auswirken, wodurch die auf die Membran wirkende Kraft sprunghaft an- steigt. Dies hat ein praktisch dämpfungsfreies sofortiges Ansprechen des Schalters zur Folge. Durch die dann zur Verfügung stehende verhältnismäßig große ■ Kraft kann trotz eines sehr kurzen Schaltweges ein genauer Schaltpunkt eingestellt werden.

Die Erfindung wird nunmehr ausführlich beschrieben. In der Zeichnung ist die

F i g. 1 eine zum Teil als Schnitt gezeichnete Seitenansicht eines mit einer Membran versehenen, auf den Druck eines Druckmittels ansprechenden Schalters,

Fig. 2 ein Schnitt nach der Linie 2-2 in der

Fig. 1, ;

F i g. 3 ein vergrößert gezeichneter Ausschnitt aus einer Schnittzeichnung, die das druckempfindliche Mittel für den'Schalter zeigt, und die

Fig. 4 ein vergrößert gezeichneter Schnitt durch die bei dem druckempfindlichen Schalter verwendete elastische Membran.

Der als Ganzes mit 11 bezeichnete Schalter nach der Erfindung weist ein Gehäuse 12 auf, das aus einem Hohlkörper 13 besteht, der von einem Deckel 14 abgeschlossen wird, welcher Deckel am Hohlkörper mittels mehrerer Schrauben 15 befestigt ist.

Das Gehäuse 12 weist einen Schalterhohlraum 16 auf sowie einen dicken Wandungsteil 17, der wesentlich dicker ist als der übrige Teil der Gehäusewandung. Der dicke Wandungsteil 17 ist mit einer zylindrischen Federbohrung 18 und einer Kolbenbohrung 19 versehen, die in der Nähe der Federbohrung parallel zu dieser verläuft. Die. Bohrungen 18 und 19 liegen nebeneinander und stehen zwischen dem Schalterraum 16 und der Außenseite des dicken Wandungsteiles 17 miteinander in Verbindung, wobei die Federbohrung wesentlich weiter ist als die Kolbenbohrung. Das dargestellte Gehäuse ist explosionssicher, jedoch kann auch, wenn gewünscht, ein normales Gehäuse verwendet werden.

Das außen gelegene Ende der Kolbenbohrung 19 steht mit einer koaxialen zylindrischen Aufbohrung 21 in Verbindung, die einen wesentlich größeren Durchmesser als die Kolbenbohrung, jedoch eine kleine axiale Abmessung aufweist, die bei der dargestellten Ausführungsform erheblich kleiner ist als die axiale Abmessung der Kolbenbohrung. Das innen gelegene Ende der Aufbohrung 21 bildet eine ringförmige Schulter oder einen Überdruckanschlag 22, dessen Ebene im wesentlichen senkrecht zur Längsachse der Kolbenbohrung 19 verläuft, welcher Überdruckanschlag von der Außenseite des dicken Wandungsteiles 17 axial nach innen zu einen kleinen Abstand aufweist. Ein in der ringförmigen Schulter 22 endender Durchlaß 22 α verbindet die Aufbohrung 21 mit der Umgebung des Gehäuses 12.

Das Gehäuse 12 ist ferner mit einer Gewindebohrung 23 versehen, in die eine Rohrleitung 24 einge-

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schraubt ist, durch die mehrere Leiter 25 hindurch- Gehäuse 12 mittels mehrerer Schrauben 41 befestigt geführt sind. Im Schalterraum 16 befindet sich ein und weist eine abgestufte Gewindebohrung 42 koaxial Montageglied 26 für den Schalter, das mit dem Ge- zur Kolbenbohrung 19 auf, in die eine Rohrleitung häuse 12 einstückig hergestellt werden kann. Am 43 eingeschraubt ist. Die Rohrleitung 43 leitet ein Montageglied 26 ist mittels einer Schraube 28 ein 5 Druckmittel zur Außenseite der Membran 33. Das Mikroschalter 27 befestigt, an den die Leiter 25 ange- Glied 39 liegt mit einer nach innen gerichteten ringschlossen sind. Der Mikroschalter 27 ist mit einem förmigen Fläche 44 an der Außenseite der ringförnach unten vorstehenden Druckknopf 29 versehen, migen Wulst 37 fest und abdichtend an und bewirkt, wobei der Schalter bei einer sehr geringen Einwärts- daß das Abstandsglied 35 fest gegen die ringförmige bewegung des Druckknopfes entweder geöffnet oder io Schulter 22 gedrückt wird. Ein von der ringförgeschlossen wird. Der Mikroschalter 27 kann aus migen Wulst 37 radial einwärts gelegener ringförjeder geeigneten Ausführung bestehen. Die Winkel- miger Vorsprung 45 am Glied 39 hält die Wulst abstellung des Mikroschalters 27 im Schalterraum 16 gedichtet fest, während ein am Glied 39 vorgesehener kann mit Hilfe der Schraube 28 eingestellt werden. ringförmiger Ansatz 46 sich nach innen erstreckt und

In einem im Gehäuse 17 vorgesehenen Kanal 31 15 an der Außenseite der Membran 33 anliegt. Werden ist in Betätigungsarm 30 in der Mitte auf einem Stift die Schrauben 41 fest angezogen, so liegt die ringför-30 α verschwenkbar gelagert. Das eine Ende des mige Fläche 44 an der Wulst 37 fest an und bewirkt, Armes 30 ist axial auf die Kolbenbohrung 19 ausge- daß diese sich radial ausdehnt und sich an den Ring richtet und das andere Ende auf die Federbohrung 45 fest und abdichtend anlegt. Die axiale Bewegung 18. Der Betätigungsarm 30 besteht aus einem langge- 20 der Membran 33 und der Druckplatte 34 wird von streckten und massiven Glied mit einem allgemein dem Ansatz 46 und der ringförmigen Schulter 22 bequadratischen Querschnitt und ist mit einem nach grenzt.

oben ragenden Buckel 32 versehen, der mit dem Das außen gelegene Ende des Kolbens 36 liegt an

Druckknopf 29 zusammenwirkt. Bei einer Drehung der Druckplatte 34 und das innen gelegene Ende am

des Betätigungsarmes 30 im Uhrzeigergegensinn wird 25 Betätigungsarm 30 an. Bei einer durch eine vorher-

der Druckknopf 29 eingedrückt und der Mikroschal- bestimmte Erhöhung des Druckmitteldruckes in der

ter 27 betätigt. Rohrleitung 43 verursachten Bewegung der Mem-

Zum Drehen des Betätigungsarmes 30 im Uhr- bran nach innen wird· die Druckplatte 34 und das zeigergegensinn sind druckempfindliche Mittel vorge- Kolbenglied 36 nach innen bewegt und dabei der Besehen. Diese Mittel umfassen eine elastische Mem- 30 tätigungsarm 30 im Uhrzeigergegensinn gedreht und bran 33, eine kreisförmige Druckplatte 34, ein ring- dabei der Mikroschalter 27 betätigt,
förmiges Abstandsglied 35 und ein zylindrisches KoI- Es ist eine Vorrichtung zum Einstellen des Ausbenglied 36, das in der Kolbenbohrung 19 axial be- maßes der axialen Bewegung des Kolbens 36 auf wegbar gelagert ist. Wie am besten aus den Fig. 3 Grund eines solchen Druckanstiges vorgesehen. Diese und 4 zu ersehen ist, überspannt die elastische Mem- 35 Vorrichtung umfaßt eine Einstellmutter 47, die auf bran 33 die Aufbohrung und schließt diese ab und das innen gelegene Ende des Kolbens 36 aufgeliegt axial außerhalb der Druckplatte 34. Die Mem- schraubt ist. Die Mutter 47 liegt mit der Außenseite bran 33 liegt mit der Innenseite an der Druckplatte an der Wandung des Schalterraumes 16 nahe an der 34 größtenteils an. Die Membran weist einen ring- Kolbenbohrung 19 an und besteht aus einer Ausfühförmigen Wulst 37 am Umfang auf, der sich von der 40 rung, die nach dem Einstellen ihre Drehstellung in Druckplatte 34 aus nach außen erstreckt. Die Mem- bezug auf den Kolben 36 aufrechterhält. Durch bran besteht aus einem elastischen nichtmetallischen Drehen der Mutter 47 kann das innen gelegene Ende Material, z. B. aus Neopren. des Kolbens 36 und damit der Buckel 32 dem Druck-

Das Abstandsglied 35 weist einen kreisförmigen knopf 29 genähert oder von diesem entfernt werden. Umfang und eine kreisförmige Öffnung auf, die die 45 Die Mutter 47 wird von der Fabrik vorzugsweise so Druckplatte 34 mit geringem Abstand umgibt und eingestellt, daß eine sich über ungefähr 0,25 mm ereine freie axiale Bewegung der Druckplatte zuläßt. streckende Bewegung der Druckplatte 34 und damit Das Abstandglied 35 weist eine ebene Seite auf, die des Kolbens 36 und des Buckels 32 zum Betätigen fest an den Umfangsteilen der ringförmigen Schulter des Mikroschalters 27 erforderlich ist.
22 anliegt, während gegen die entgegengesetzte ebene 50 Um der auf die Außenseite der Membran einwir-Seite die Innenseite der Wulst 37 von noch zu be- kenden Kraft des äußeren Druckmitteldruckes einen schreibenden Mitteln fest angepreßt wird. Vorzugs- Widerstand entgegenzusetzen, ist in der Federbohweise wird ein aus nichtrostendem Stahl bestehendes rung 18 eine Feder 47 angeordnet, die den Betätidünnes Abstandsglied verwendet. gungsarm 30 im Uhrzeigersinn zu drehen sucht. In

Die Druckplatte 34 besteht aus einer dünnen, kreis- 55 die Federbohrung 18 ist eine Einstellschraube 49 einförmigen und zweihängigen Scheibe aus nichtrosten- geschraubt, die die Bohrung verschließt und axial bedem Stahl mit einer ebenen Innenseite 37 a und einer wegbar ist. Das ringförmige Glied 39 ist mit einer entgegengesetzten ebenen Außenseite 38. Die Außen- Durchbohrung 51 versehen, durch die hindurch die seite 38 liegt an der Innenseite der Membran 33 an, Einstellschraube 49 in der Bohrung 18 eingestellt während die Innenseite 37 α am Außenende des KoI- 60 werden kann. Eine Feststellschraube 52 drückt ein bens 36 anliegt. Die Druckplatte 34 kann in der Auf- Stück 53 eines weichen Metalls, z. B. aus Kupfer, bohrung 21 eine geringe axiale Bewegung frei aus- gegen die Seitenwandung der Einstellschraube 49 und führen, wobei die ringförmige Schulter 22 die am verhindert, daß die Schraube sich verstellt. Die Feder weitesten innen gelegene Stellung der Platte be- 48 liegt mit dem einen Ende an der Einstellschraube stimmt. 65 49 und mit dem anderen Ende an einem Lagerglied

Ein ringförmiges Glied 39 hält die Membran 33, 54 an und drückt dieses gegen das andere Ende des

das Abstandsglied 35 und die Druckplatte 34 in der Betätigungsarmes 30. Durch Einstellen der Schraube

Aufbohrung 21 zusammen. Dieses Glied 39 ist am 49 kann die Kraft der Feder und damit der Wert des

Claims (4)

Druckmitteldruckes eingestellt werden, der zum Betätigen des Mikroschalters 27 erforderlich ist. Für den Betrieb des Druckschalters wird mit Hilfe der Mutter 47 der Hub des Kolbens 36 eingestellt. Durch Drehen der Einstellschraube 49 wird der Wert des Druckmitteldruckes eingestellt, der zum Betätigen des Mikroschalters 27 erforderlich ist. Nach Beendigung der Einstellung wird die Feststellschraube 52 angezogen und damit gesichert, daß die Einstellung aufrechterhalten bleibt. Steigt der Druckmitteldruck in der Rohrleitung 43 an, so wird die Membran 33, die Druckplatte 34 und der Kolben 46 nach innen bewegt, wobei der Betätigungsarm 30 im Uhrzeigergegensinne verschwenkt und der Mikroschalter 27 betätigt wird. Die: Betätigung des Mikroschalters 27 erfolgt vorzugsweise, bevor die Platte 34 gegen die ringförmige ■ Schulter 22 stößt. Diese stellt daher einen Überdruckänschlag dar, der die Bewegung der Platte 34 nach innen zu begrenzt, wenn auf die Membran 33 ein Druck ausgeübt wird, der größer ist als der zum- Betätigen des Mikroschalters 27 erforderliche Druck. Je nachdem, welche Ausführung des Schalters gewählt wird, kann bei Betätigung des Mikroschalters eine oder mehrere äußere Stromkreise geschlossen oder geöffnet werden, oder es kann ein Stromkreis geöffnet und ein anderer geschlossen werden. Bei einem Nachlassen des Druckmitteldruckes verschwenkt die Feder 48 den Betätigungsarm im Uhrzeigersinn, wobei die auf den Druckknopf 29 ausgeübte Kraft aufgehoben und der KoI-ben 36, die Platte 34 und die Membran 33 nach außen gedruckt wird. Der Durchlaß 22a läßt die axiale Bewegung der Platte 34 und der Membran 33 in der Aufbohrung 21 ohne Brems- oder Dämpfungswirkung zu, da durch diesen Durchlaß die Luft in die Aufbohrung ein- und austreten kann. Je nach der gewählten Ausführung des Mikroschalters kann das Freisetzen des Druckknopfes 29 die äußeren Stromkreise auf verschiedene Weise beeinflussen.' Ein wichtiges Merkmal der Erfindung ist darin zu sehen, daß die Membran 33 und die Druckplatte 34 nur eine sehr kleine axiale Bewegung ausführen, bevor der Mikroschalter 27 betätigt wird. Die Membran 33 wird daher nur in sehr geringem Ausmaß verformt und weist daher eine sehr lange Lebensdauer auf. Zum Bewegen der Membran 33 ist kein Überdruck erforderlich, und der Druck, bei dem der Mikroschalter 27 betätigt wird, kann sehr genau bestimmt werden. Die Dichtung zwischen der Membran 33 und dem Glied 39 ist sehr stark und verhindert, daß ein Druckmittel in der Bohrung 42 in den Schalterräum16 durchsickert. Die Einstellmutter 47 gestattet eine genaue Festlegung des Hubes des Kolbens 36, welcher Hub ungefähr 0,25 mm beträgt. . ■ : ■ Patentansprüche:

1. Druckabhängiger elektrischer Schalter, bestehend aus einem Gehäuse mit einem Schalterraum und mit einer ersten und einer zweiten zylindrischen Bohrung, aus einem Betätigungsarm, der im Schalterraum verschwenkbar gelagert ist, derart, daß das eine. Ende des Armes auf die erste Bohrung und das andere Ende auf die zweite Bohrung ausgerichtet ist, aus einem in. der ersten Bohrung angeordneten und axial bewegbaren Einstellglied aus einer in der ersten Bohrung zwischen dem Einstellglied und dem einen Ende des Betätigungsarmes angeordneten Feder, die auf den Betätigungsarm einen Druck ausübt, aus einem in der zweiten Bohrung axial bewegbar gelagerten zylindrischen Kolbenglied, dessen innen gelegenes Ende am anderen Ende des Betätigungsarmes anliegt, und aus einem im genannten Schalterraum angeordneten elektrischen Schalter, der bei einer Schwenkbewegung des Betätigungsarmes betätigt wird, gekennzeichnet durch eine kreisförmig in der Aufbohrung (21) nahe an der zweiten Bohrung (19) angeordnete und axial bewegbare Druckplatte (34), die an dem außen gelegenen Ende des Kolbengliedes (36) anliegt, durch eine in der Aufbohrung angeordnete, diese überspannende und abschließende elastische Menvbran (33), die auswärts von der Druckplatte gelegen ist und an dieser über den größten Teil deren Fläche hinweg anliegt, und durch ein Befestigungsglied (39), das die Membran in der Nähe ihres größten Durchmessers in der Aufbohrung festhält, wobei das Befestigungsglied einen ringförmigen Ansatz (46) kleinen Durchmessers aufweist, auf dem die äußere Oberfläche der Membran vor ihrem Ansprechen aufliegt, wobei die Membran durch den von dem ringförmigen Ansatz definierten Raum hindurch der Einwirkung eines äußeren Druckmittels ausgesetzt ist.

2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (33) am Umfang mit einem ringförmigen Wulst (37) versehen ist, der sich von der Druckplatte (34) aus nach außen erstreckt, daß die Druckplatte mit geringem radialem Abstand von einem' ringförmigen Abstandsglied (35) umgeben ist, das: eine freie axiale Bewegung der Druckplatte zuläßt, und daß das Abstandsglied an der Innenseite des ringförmigen Wulstes anliegt. ■ . ; ■ . ■ . ν .

3. Schalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das innen gelegene Ende der Aufbohrung (21) eine ringförmige Schulter (22) bildet, die die am weitesten innen gelegene Lage der Druckplatte bestimmt, wenn diese sich an die Schulter anlegt.

4. Schalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Befestigungsglied (39) am Gehäuse befestigt wird und den ringförmigen' Wulst (37) am Abstandsglied (35) festklemmt und daß am Befestigungsglied (39) ein ringförmiger Ansatz (45) vorgesehen ist, der den Wulst abgedichtet festhält und der radial einwärts von dem ringförmigen Wulst angeordnet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen