DE1523661B2

DE1523661B2 - Druckabhaengiger elektrischer membranschalter mit einem druckunterschied zwischen einschaltpunkt und ausschaltpunkt

Info

Publication number: DE1523661B2
Application number: DE1966ST025870
Authority: DE
Inventors: Sven Börje Fredrik Stockholm Carlstedt
Original assignee: Stenberg-FlygtAB, Solna; Carlstedt, Sven Börje Fredrik, Stockholm; (Schweden)
Priority date: 1966-09-09
Filing date: 1966-09-14
Publication date: 1977-05-05
Also published as: CH453462A; US3466978A; DE1523661A1; NL6614416A; FR1503917A; GB1157289A

Description

Die Erfindung betrifft einen Membranschalter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein derartiger Schalter ist durch die US-PS 29 22 002 bekannt.

Bei einem Membranschalter nach dieser Patentschrift wird ein Druckunterschied zwischen Einschaltpunkt und Ausschaltpunkt mit Hilfe einer »magnetischen Feder« mit veränderlicher Federkonstanten erreicht.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einem Schalter gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 eine mechanische Feder mit veränderlicher Federkonstanten anzugeben.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung im Querschnitt veranschaulicht.

Die Membran 34 ist solcher Art, daß sie mit ihrem freien, kreisflächigen Teil innerhalb des Absatzes 32 quer zu ihrer Flächenausdehnung beweglich ist. Gleichzeitig ist die Membran 34 jedoch in ihrer Flächenausdehnung in hohem Grade undehnbar. Sie ist vorzugsweise aus einem nichtmetallischen Material, wie z. B. einem gewebeverstärkten Blatt aus Teflon. Um eine vollkommene Dichtung zu erzielen, kann unter der Membran 34 eine dünne Gummimembran 35 angebracht sein. Die Membran 35 ist elastisch, und ihre Lage wird von der Membran 34 bestimmt. Letztere kann mit einem zentralen Entlüftungsloch 37 versehen sein. Gummi kann ebenfalls unter der Voraussetzung Anwendung finden, daß er bezüglich der Flächenausdehnung armiert ist

In dem Absatz 32 ist konzentrisch mit demselben eine ringförmige Zwischenscheibe 38 angeordnet, deren innerer Rand 40 sich innerhalb des inneren Randes des Absatzes 32 befindet. Dadurch wird erzielt, daß, wenn die Kammer 36 einem Überdruck ausgesetzt wird, der freie innere Teil der Membran 34 nach oben verschoben wird, dieser Teil zur Anlage gegen die Zwischenscheibe 38 gelangt, so daß die freie Membranfläche kleiner wird als zuvor. Um eine scharf markierte Abgrenzung der entlasteten Membranfläche zu erzielen, kann die Zwischenscheibe 38 mit einer ringförmigen Ausnehmung 42 nahe dem Rand 40 versehen sein. Die Zwischenscheibe 38 kann aus elektrisch isolierendem Material hergestellt sein.

Ein zweckmäßig als kreisrunde Scheibe ausgebildeter Membrandteller 44 tritt mit geringem Spiel in die innere öffnung der Zwischenscheibe 38 ein und stützt sich gegen die Membran 34 ab, wobei der Membranteller zweckmäßig einen Randvorsprung 46 aufweist, welcher vorderhand gegen die Membran anliegt. Der Membranteller 44 ist in seiner Bewegung in Richtung von der Kammer 36 begrenzt, wenn die Membran 34 unter der Einwirkung des in der Kammer 36 erreichten Druckes naeh oben verschoben wird. Diese Begrenzung der Bewegungsfreiheit kann dadurch erzielt werden, daß ein Absatz 48 am Membranteller den Anschlag 50 an einer die Erhöhung 31 abdeckenden Platte 52 aus elektrisch isolierendem Material trifft. Der Membranteller 44 besitzt einen zentralen Stift 54, den durch eine Buchse 56 der Platte 52 hindurchtritt und außerhalb derselben von einer Blattfeder 58 beaufschlagt ist, welche durch eine Radmutter 60 und eine Schraube 62 an der Platte 52 festgehalten wird. Die Blattfeder 58 ist so ausgestaltet, daß sie auf dem Stift 54 und somit auf den Membranteller 44 einen Druck ausübt, der dem Druck in der Kammer 36 entgegenwirkt. Ferner hat die Blattfeder 58 eine solche Charakteristik, daß der Gegendruck mit der Bewegung des Membrantellers 44 von der Kammer 36 fort abnimmt. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Blattfeder 58 nach oben abgebogen. Dadurch wird bei der Kraftübertragung die Komponente, welche auf den Stift 54 in deren Längsrichtung einwirkt wesentlich kleiner, da der Stift 54 von der Platte 52 ausgeht, während gleichzeitig der Biegungswinkel der Blattfeder 58 weiter zunimmt.

Oberhalb des Membrantellers 44 sind zwei federnde Arme 68,70 angeordnet, deren Endpartien miteinander in Kontakt gebracht werden, wenn der höhere Druckwert in der Kammer 36 erreicht wird und die Membran 34 anspricht. Zwei weitere Kontakte 72, 74 werden ebenfalls durch die Bewegung der Membran geschlossen. Ein von außen zu betätigender Schaltdruckknopf 76 wird von der Blattfeder 78 in seiner Ausgangslage gehalten. _y

Die Feder 78 ist an dem Oberteil 30 des Gehäuses durch eine Schraube 80 befestigt. Der Knopf 76 hat zweckmäßig zwei längliche Vorsprünge 82, welche sich quer zur Längenausdehnung der Blattfeder erstrecken und mit welchen der Knopf sich gegen die Feder abstützt. Die Blattfeder 78 weist eine Endpartie 84 auf, die mit einem Rückführknopf 86 eines thermischen Auslösers 64 zusammenwirkt. Der Knopf 76 hat eine Verlängerung 88, die durch eine öffnung in der Blattfeder 78 hindurchtritt und dazu dient, mit einen Stift zusammenzuwirken, welcher sich durch die Platte 52 bis zum Kontaktarm 68 erstreckt. Durch Eindrücken des Knopfes 76 wird zuerst der Auslöser 64 wieder in Betrieb gesetzt, wonach der Kontakt zwischen den Federn 68 und 70 bewirkt wird.

Die Vorrichtung arbeitet folgendermaßen:

Angenommen, daß der Wasserpegel in einem Brunnen eine niedrige Höhe erreicht hat. Der Druck in der Kammer 36 ist dann niedrig, beispielsweise nur

einige cm Wassersäule. Die Membran 34 nimmt die dargestellte Lage ein und die Kontaktfedern 68 und 70 sind voneinander getrennt. Das besagt, daß eine Pumpe still steht. Wenn danach der Wasserpegel steigt und schließlich eine höhere Höhe erreicht, ist der Druck in der Kammer 36 entsprechend gestiegen. Auf die Membran 34 wirkt dann ein Druck, welcher genügend groß ist, um den Gegendruck der Blattfeder 58 zu überwinden. Das Ergebnis ist, daß die Membran 34 den Membranteller 44 verschiebt, bis der Absatz 48 an den Anschlag 50 anschlägt und gleichzeitig schließt die Kontaktfeder 70 den Kontakt mit der Kontaktfeder 68, so daß ein Pumpenmotor über ein Schütz Strom erhält. Dadurch, daß die Blattfeder 58 eine derartige Charakteristik hat, daß ihr Gegendruck über den Stift 54 gegen die Bewegung des Membrantellers 44 stark abnimmt, tritt die Umstellung des Organs unmittelbar ein, so daß Funkenbildung zwischen den Kontaktfedern ausgeschlossen ist Sobald der Membranteller 44 gegen den Anschlag 50 anschlägt, kommt die Membran auch in Berührung mit dem Innenrand 40 der Zwischenscheibe 38. Dadurch wird die freie Fläche der Membran 34 entsprechend dem Unterschied zwischen dem Durchmesser der Kammer 36 und dem inneren Umkreis 40 der Zwischenscheibe vermindert. Der nach oben wirkende Druck der Membran 34 nimmt entsprechend der freien Fläche der Membran 34 vor und nach der Verschiebung ab, während gleichzeitig, wie bereits erwähnt, die Federbelastung des Membrantellers 44 abgenommen hat. Die in entgegengesetzter Richtung wirkenden Kräfte sind so gewählt, daß der Druck in der Kammer 36 überwiegt, bis er auf den niedrigeren Wert herabgesunken ist

Die Blattfeder 58 wird dann diesen überwinden und der Membranteller 44 wird augenblicklich abwärts in die dargestellte Lage verschoben, wodurch der Stromkreis geöffnet wird. Der von der Membran 34 dargebotene Widerstand gegen die erwähnte Verschiebung steht jedoch nicht nur im Verhältnis zu dem beiderseitig der Membran 34 bestehenden Druck sondern auch zu dem Haftvermögen, das zwischen der Membran und der Zwischenscheibe 38 besteht. Dieses Haftvermögen wird gänzlich ausgenützt, um die Bewegung der Membran 34 zu sperren und dadurch ein öffnen der Kontakte 70 und 68 zu verhindern, bis ein so gut wie ein vollkommener Druckausgleich zwischen den beiden Seiten der Membran 34 eingetreten ist, d. h. der Druck in der Kammer 36 sich in der Nähe des atmosphärischen Druckes befindet.

Wie bereits erwähnt, tritt der Membranteller 44 mit geringem Spiel in das Innere der Zwischenscheibe 38 ein, wodurch die Verschiebung des Membrantellers 44 durch die Blattfeder 58 auf die Membran 34 über im wesentlichen die gesamte verminderte Membranfläche oder jedenfalls mit Angriff in der Nähe des gesamten Innenrandes 40 der Zwischenscheibe 38 übertragen wird. Die Membran 34 ist in der Bewegungsrichtung des Membrantellers 44 leicht beweglich, weist jedoch im wesentlichen keine Elastizität auf. Die Membran 34 bietet somit keinen eigenen Widerstand gegen die Verschiebung des Membrantellers 44, während dieser gleichzeitig dankt des Anschlages 50 eine genaue Endlage erreicht Die Membran 35 hat ausschließlich eine abdichtende Funktion und folgt widerstandslos den Bewegungen der anderen Membran 34. .
- Wenn die Membran 34 nicht mit dem Membranteller 44 verbunden ist, hat die Membran 34 in ihrer Bewegung zur Kontaktschließung die Möglichkeit sich über die gesamte wirksame Fläche zu biegen. Beim öffnen des Kontaktes wird dagegen die Bewegungsfreiheit der Membran 34 auf diejenige Membranfläche begrenzt, welche dem Flächenunterschied zwischen der Kammer 36 und der der Membran zugewandten Fläche des Membrantellers 44 entspricht Dieser Unterschied in der Bewegungsfreiheit der Membran 34, zusammen mit dem erwähnten Sperren der Membran, nachdem der Membranteller 44 in seiner Bewegung zum Anschlag 50 gehemmt worden ist ermöglich bei relativ geringer Federkraft eine Einstellung in einem proportional gesehen großen Druckunterschiedsbereich. Der Pegel wird durch eine Erhöhung oder Verminderung der Spannung der Blattfeder 58 durch das Rad 60 eingestellt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Druckabhängiger elektrischer Membranschalter mit einem Druckunterschied zwischen Einschaltpunkt und Ausschaltpunkt, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung des Druckunterschiedes eine Feder mit veränderbarer Federkonstanten in der Weise vorgesehen ist, daß ein durch die Membran (34) bewegter Stift (54) gegen das freie Ende einer einseitig eingespannten Blattfeder (58) stößt.

2. Membränschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das freie Ende der Blattfeder (58) nach oben abgebogen ist.

3. Membranschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stift (54) auf einem von einer feststehenden Zwischenscheibe (38) umgebenen Membranteller (44) befestigt ist und sich die Membran (34) während des Intervalls zwischen den beiden Schaltpunkten an der Zwischenscheibe (38) abstützt.

4. Membranschalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß Abstützstellen der Membran (34) an der Zwischenscheibe (38) und dem Membranteller (44) aus ringförmigen Randvorsprüngen (46) bestehen.