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E.Häne - E.Kappler 5-1 Schalter zur Steuerung von gasförmigen Strömen
Die Erfindung betrifft einen Schalter zur Steuerung von gasförmigen Strömen, der
manuell betätigbar ist und in der Fluidics-Technik eingesetzt werden kanne Die Entwicklung
der Steuer- und Regeltechnik hat in den letzten Jahrzehnten große Fortschritte.
gemacht, da immer umfangreichere Schaltaufgaben gelöst werden mußten. Dies verlangt
aber eine Vielzahl von Schaltern, die klein genug sind um die vielen Einzelgeräte
auf kleinstem Baum. unterzubringen. Diese Vielzahl der Schalter ist deshalb erforderlicht
da die einzelnen. Steuer- und Regelvorgänge eine entsprechende Anpassung des manuell
zu be dienenden Schalters erforderlich machen.
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Die Erfindung hat die Aufgabe einen manuell. zu betätigenden Schalter
zur Steuerung von gasförmigen Medien zu entwickeln, der einfach aufgebaut ist und
in den Anwendungsmöglichkeiten vielseitig ausbaubar ist, Erfindungsgemäß wird dies
dadurch erreicht, daß in dem Gehäuseboden im Inneren des Gehäuses Ansätze angeformt
sind, die sich nach dem schwenkbaren zement zu becherförmig erweitern.
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Gemäß einer Ausbildung nach der Erfindung befindet sich die Rohrmündung
an der tiefsten Stelle des Bechers im Ansatz.
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Eine andere Ausbildung nach der Erfindung sieht vor, daß die Rohrmündung
durch eine Kugel abgedeckt ist, die durch ihr Eigengewicht keine Abdichtung der
Rohrmündung hervoruft.
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E.Häne - K.Kappler 5-1 Gemäß einer weiteres Ausbildung nach der Erfindung
drückt zum Abdichten der Rohrmündung in Abhängigkeit von der Stellung des schwenkbaren
Elementes eine Schraubendruckfeder auf die Kugel0 Eine andere Ausbildung nach der
Erfindung sieht vorS daß die Schraubendruckfedern an Ansätzen an der Innenwandung
des schwenk baren Elementes gehaltert sind und bei Betätigung des schwenkbaren Elementes
ebenfalls verschwenkt werden.
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Gemäß einer weiteren Ausbildung nach der Erfindung weist das um einen
Winkel schwenkbare Element in radialer Richtung eine oder mehrere Bohrungen auf
und in die Bohrungen ist eine Hülse eingebracht, in der eine Schraubendruckfeder
10 geführt wird, die an ihrem freien Ende im montierten Zustand des Schalters eine
Kugel gegen den Boden des Gehäuses drückt.
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Eine weitere Ausbildung nach der Erfindung sieht vorR daß auf die
Ansätze Schraubendruckfedern aufsetzbar sind die das Betätigungselement des Schalters
in eine vorbestimmte Richtung drücken bzw. nach Aufhebung des Betätigungsdruckes
in die Ausgangsstellung zurückkehren lassen.
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Gemäß einer weiteren Ausbildung nach der Erfindung ist die Erhebung
am Gehäuseboden schneidenförmig ausgebildet oder weist im Höhe der Schneide eine
Vertiefung auf in. die eine Kugel einrastet,, so daß das Betätigungselement eine
neutrale Stellung einnehmen kann.
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Eine andere Ausbildung nach der Erfindung sieht vort daß das um einen
Winkel schwenkbare Element das Betätigungsglied eines Wippenschalters oder ein Teil
eines Schaltwerkes ist, das über einen Kipphebel betätigbar ist0
E.Häne
- K.Kappler 5-1 Weiterhin ist vorgesehen, daß die Wippe oder der Kipphebel ein.
Ganzes bildet oder aus einzel betätigbaren Teilen besteht, Gemäß einer weiteren
Ausbildung nach der ErSindunist die Anlagefläche der Kugel an der inneren Rohrmtndung
im Ansatz der Form der Kugel angepaßt.
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Weiterhin sieht die Erfindung vor, daß die Rohrstutzen aus Metall
bestehen können und in Öffnungen des Gehäuses einsetzbar sind. Die Rohrstutzen können
auch aus demselben Material wie das Gehäuse bestehen und mit diesem in einem Arbeitsgang
hergestellt sein.
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Die Ausführung eines Schalters nach der Erfindung weist verschiedene
Vorteile auf, Ganz abgesehen davon, daß die Erfindung sich die bisherigen Erkenntnisse
bei der Herstellung mechanischer bzw. elektrischer Schalter zunutze macht wird durch
die Erfindung ein an die mannigfaltigen Steuer- und Regelprobleme leicht anpassbares
Schaltersystem geschaffen, das einfach herzustellen ist und allen Anforderungen
gerecht wird. Dadurch, daß als VerschLußteil eine Kugel verwendet wird, wird ein
besonders gutes Abdichten der Rohrmmndung erreicht.
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Ohne den Schalter in seinem äüsseren Aufbau zu andern, können durch
Vollausbau bzw. Vollbestückung mit je zwei Rohrstutzen pro Schaltbahn. bzw pro Wippenteil
und Einzufügen oder Weglassen vom Schraubendruckfedern zwiachen Gehäuse e und Wippe
die unterschiedlichsten Schalterausführungen erreicht werden. Da die Schalter selbst
beim Betätigen keinen. elektrischen Kontakt herstellen, kommt es einzig und allein
darauf an in den an den Rohrstutzen angeschlossenen Leitungen einen Staudruck aufzubauen,
d.h. bei Betätigung des Schalters die Rohrmündung zu verschliessen, oder einen bestehenden
Staudruck, bei geschlossener Rohrmündung schlagartig abzubauen Da das Öffnen und
E.Häne
- KOKappler 5-1 Schliessen der Rohrmündungen unabhängig vom Rastwerk erfolgt, d.h.
dan das Rastwerk nicht gleichzeitig die Punktion des' Öffnens und Schliessens der
Rohrmündung übernimmt können die Rohrstutzen weiter auseinanderstehen, so daß das
Anschliessen der zugehörigen Anschlußleitungen an die Rohrstutzen leichter erfolgen
kann, Die Wülste an den äusseren Rohrstutzen verhindern.
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ein ungewolltes Abgleiten' der Anschlußleitungen von den. Rohrstutzen.
Dadurch, daß die Ansätze im Inneren sich becherförmig erweitern und daß die Rohrmündung
an.der tiefsten Stelle des Bechers angeordnet ist1 kommt die Kugel 23 in jedem Fall
direkt auf der Rohrmündung zu liegen. Dadurch, daß die Kugel durch ihr Eigengewicht
keine selbsttätige Abdichtung beim Aufliegen auf der Rohrmündung vermag, und die
Abdichtung der Rohrmündung nur durch zusätzlichen Druak durch die auf der Kugel
in der einen Schaltstellung liegende Feder erreicht wird, wird die JA-NEIN-Aussage
bei der Bildung oder Nichtbildung eines Staudruckes in. der an dea' Stutzen. angeschlossenen
Rohrleitung unterstützt. Dadurch, daß die in geschlossener Schaltstellung auf die
Kugel drückende Schraubenfeder an dem Ansatz an der Innen wandung der schwenkbaren.
Wippe gehaltert wird und selbst beim Betätigen des Schalters mit verschwenkt wird,
wird ein eindeutiges Kriterium. zwischen Aufliegen der Feder auf der Kugel und Nichtaufliegen
derselben auf der Kugel erreicht. Weitere Vorteile gehen aus der anschliessenden
Beschreibung hervor Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung beschrieben. In der
Zeichnung zeigt: Fig, 1 einen Schalter nach der Erfindung von der Seite her gesehen
und geschnitten gezeichnet, Fig. 2 einen Schalter nach Fig. 1 in Sicht auf die Betätigungsseite.
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E.Häne - K.Kappler 5-1 In Fig. 1 ist ein Schalter dargestellt dessen
äusseres, die beweglichen. Schalterteile aufnehmendes Gehäuse mit 1 bezeichnet ist.
Das bei der Schalterbetätigung bewegbare Teil, im dargestellten Beispiel eine Wippe,
ist mit 2 bezeichnet. Abweichend vom dargestellten Beispiel kann dieses bewegbare
Teil auch ein Kipphebel eines Kipphebelschalters oder überhaupt ein bewegbares Teil
einer anderen Schalterbauform seine Die in Fig. 1 dargestellte Wippe 2 weist einen
Ansatz 7 auf, in dem eine Bohrung 13 angeordnet ist. Die Bohrung 13 nimmt die Lagerstelle
auf, in der die Wippe 2 mit dem Ansatz 7 drehbar gelagert ist0 Die Wippe 2 weist
weiterhin auf der Betätigungsfläche Bezeichnungsschilder 3 und 4 auf, die in Abhängigkeit
von der Stellung der rippe 2 entsprechende, die Schalter-oder Wippenstellung definierende
Schaltsymbole enthalten. Im unteren Teil des Ansatzes 7 ist eine Bohrung 11 vorgesehen,
die ein Rohrstück bZWb eine Führungshülse 8, eine Kugel 9 und eine Druckfeder 10
in sich aufnimmt. Im eingebauten Zustand der Wippe 2 in das Schaltergehäuse. 1 wird
die Kugel 9 gegen den vorgeformten inneren Gehäuseboden gedruckt und kann je nach
Schalt stellung der Wippe 2 auf der Schräge 17 auf der einen Seite der Erhebung
18 des Gehäusebodens ader auf der Schräge 20 auf der anderen Seite der Erhebung
18 in der Mitte des Gehäusebodens stehen. Beim Wechseln von der einen Schaltstellung
in die andere überwindet dabei die Kugel 9 die Erhebung 18 in der Mitte des Gehäusebodens
und wird dabei mit der Hülse 8 entgegen der Wirkung der Feder 10 in die Bohrung
11 des Ansatzes 7 soweit gedrückt, daß die Kugel 9 ohne Widerstand auf dem Gehäuseboden
gleiten kann.
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In dem Innenraum des Gehäuses 1 und zwar zu beiden Seiten des Ansatzes
7 der Wippe 2 ist ein rohrförmiger Ansatz 16 vorgesehen, der die Anschlußstutzen
12 in sich aufnimmt und dessen oberer tieil offen ist. er Innenraum des Ansatzes
16 erweitert
E0Häne - KOEappler 5-1 sich nach oben becherförmig.
Im unteren Teil des Bechers liegt die Rohrmündung 14, die durch eine Kugel 23 abgedeckt
wird0 In dem offenen Becher des Ansatzes 16 ragt eine Schraubendruckfeder 34, die
an einem Ansatz 35 am der Innenseite der Wippe 2 mit einem Ende befestigt ist. Das
andere Ende der Peder 34 ist auf die die Rohrmündung 14 verschliessende Kugel -23
gerichtet und drückt diese Kugel 23 in Abhängigkeit von der Schaltstellung der Wippe
2 so auf die Rohrmündung 14, daß sich in der am Stutzen 12 angeschlossenen Leitung
ein Stau bildet0 Im Becher des Ansatzes 16 in dem anderen Wippenteil, der im unbetätigten
Zustand aus der oberen Ebene des Schaltergehäuses 1 hervorsteht, liegt die Kugel
23 zwar ebenfalls auf der ohne mündung 14 dieses Rohrstutzens 12 auf jedoch nur
mit ihrem eigenen Gewichte Dadurch, daß die Wippe 2 an dieser Stelle in einer Hochstellung
steht, weist die Feder 34, die am Ansatz 35 befestigt ist,- mit ihrem freien Ende
lediglich in Richtung auf die Kugel 23, berührt diese aber nicht0 Das in diesem
Rohrstutzen 12 befindliche gasförmige Medium kann sich an der auf der Rohrmünduiig
14 aufliegenden Kugel 23 nicht stauen, da das Eigengewicht der Kugel 23 kleiner
ist als der im Rohrstutzen 12 anstehende Strömungsdruck des gasförmigen Mediums"
so daß das gasförmige Medium an dieser Rohrmündung 14, an der die Kugel 23 nicht
durch die Feder 34 belastet ist und damit auf die Rohrmündung 14 gedriickt wird,
ungehindert entB weichen, Auf dem einen Ansatz 16 kann eine Schraubendruckfeder
115 mit dem einen Ende aufgesetzt sein. las andere Ende der Schraubendruckfeder
15 stützt sich an der Innenwandung der Wippe 2 ab, so daß dieses Wippenteil immer
in Hochstellung steht gegen über der Ebene des Gehäuses 1 und nur bei Betätigung
der Wippe 2 in Richtung des Pfeiles diese Stellung ändert, Sobald die Betätigungskraft
in Pfeilrichtung aber aufgehoben wird entspannt sich die Schraubendruckfeder 15
und drückt die Wippe 2
B.Häne - E.Eappler 5-1 in ihre Ruhe- oder
Ausgangsstellung zurück.
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Die Rohrstutzen 12 können aus Metall bestehen und werden in diesem.
Fall. nach Fertigstellung des Gehäuses 1 in entsprechend ausgebildete Öffnungen
eingesetzt. Die Rohrstutzen. 12 können aber auch wie in dem in Fig. 1 dargestellten
Beispiel aus demselben Material wie das Gehäuse 1 bestehen und werden mit diesem
in einen Arbeitsgang hergestellt0 Die Rohrmündung 14 kann an die Form der Kugel
z¢B. durch eine Ausfräsung angepaßt sein, sie kann aber auch in den Becher des Ansatzes
16 übergaegslos, d.h. ohne Ausfräsung, einmünden.
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Das Material für den Verschlußkörper oder die Kugel 23 kann Stahl
sein und das Material für das Gehäuse 1 ein abriebfester Thermoplast.
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Die Rohrstutzen 12 können an ihren aus dem Gehäuse 1 herausragenden
Enden eine oder mehrere wulstartige Verdickungen aufweisen die ein ungewolltes Abgleiten
eines auf das Rohrstutzenende aufgeschobenen Schlauches verhindern0 Wie aus X1ig
2 hervorgeht, kann die Wippe 2 ausser wie bisher beschrieben aus einem Teil auch
aus zwei getrennt voneinander betätigbaren Teilen 5 und 6 bestehen. Jedem Teil 5
und 6 können je 2 Rohrstutzen 12 zugeordnet sein, so daß sich eine Vielzahl von.
Schalterauslegungsmöglichkeiten ergibt. Sind auf der Seite, die keine Feder 15 am
Ansatz 16 enthält, in der Wippe 2 pro Wippenteil 5 und 6 nur ein Rohrstutzen 12
enthalten, so befinden sich an dieser Stelle die Rohrmündungen 14 in geschlossener
Stellung da die Feder 34 die Kugel 23 auf die Rohrmündung 14 drückt. Je nachdem,
ob die Wippe 2 ein Ganzes bildet oder in die Wippenteile 5 und 6 unterteilt ist
können beide Rohrmündungen 14 bei Betätigung der Wippe 2 in Kichtung des Pfeiles
E.Häne
- K.Kappler 5-1 gemeinsam oder einzeln dadurch geöffnet werden daß die Kugeln 23
beim Betätigen der Wippe 2 vom Druck der Feder 34 entlastet werde, so daß der Druck
des in diesen Rohrstutzen 12 angestauten Mediums wie oben bereits beschrieben entweichen
kanne Auf der anderen Wippenseite dagegen drückt, solange die Schalterbetätigung
in Richtung des Pfeiles anhält die Beder 34 auf die Kugel 23 und verschliesst somit
die auf dieser Seite angeordneten Rohrmündungen 14 der Rohrstutzen 12, so daß sich
in den an diesen angeschlossenen Leitungen. ein Staudruck ausbilden kann, JeF ohdem
ob die Wippe 2 ein Ganzes bildet oder in die Wippenteile 5 und 6 untersteilt ist,
können beide Rohrmündungen 14 bei Betätigung der Wippe 2 gemeinsam oder einzeln
verschlossen werden Nach dem im Fig. 1 dargestellten Beispiel drückt die Feder 15
die Wippe 2 nach Wegfallen des Betätigungsdruckes wieder in die Außgangs- oder Ruhestellung,
was zur Folge hat, daß die vorher geschlossenen Rohrmündungen 14 auf der Seite auf
der die Schraubendruckfeder 15 angeordnet ist wieder geöffnet werden und die Kohrmündungen
14 auf der anderen Seite des Ansatzes 7 der Wippe 2 sich durch Druck der Federn
34 auf die Kugeln 23 verschliessen. Befinden sich zwei Xohrstutzen 12 auf jeder
Seite des Ansatzes 7 der Wippe 2 so: sind bei angenommener Schalterstellung, wie
in Fig. 1 und 3 dargestellt, zwei Rohrmündungen 14 der Rohrstutzen 12offen und zwei
geschlossen. Es ist auch denkbar das in dem Wippenteil 5 zOBo auf der einen oder
der anderen Seite des Ansatzes 7 nur ein Rohrstutzen 12 vorhanden ist,, während
in dem Wippenteil 6 zu beiden Seiten des Ansatzes 7 Rohrstutzen 12 angeordnet sind0
Genauso denkbar ist, wenn dies gefordert wird, daß in dem einen Wippenteil 5 wander
Stelle des Ansatzes 16 ohne Druckfeder 15 nur ein Rohrstutzen angeordnet ist und
in dem Wippenteil 6 nur ein. Rohrstutzen 12 an der Stelle des Ansatzes 16, der mit
einer Druckfeder 15 versehen ist. Dieselben Kombinationsmöglichkeiten ergeben sich
bei einem Schalter der oben
E..Häne - K¢Kappler 5-1 beschriebenen
Art mit einer Mittel- oder neutralen Stellung.
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Wird der Gehäuseboden,7 auf dem die Kugel 9 während der Schaltbewegung
gleitet so gestaltet, daß auf der rhebung 18 eine Vertiefung vorgesehen wird, in
die die Kugel 9 bei Mittelstellung der Wippe 2 einrasten kann und wird eine weitere
Feder 15 auch an dem anderen Ansatz 16 vorgesehen, so kann auch ein Schalter mit
Mittel- oder neutraler Stellung der Wippe 2 geschaffen werden der alle Ventile in
Ruhestellung der Wippe 2 öffnet. Da die Kugel 9 beim Betätigen der Wippe 2 die Erhebung-18
überwinden muß und nach Überwindung dieser Erhebung sowohl auf der Schräge 17 als
auch auf der Schräge 20 bis zum Erreichen der Endstellung der Wippe 2 gleitet und
in dieser Lauge durch die Ausbildung der Schrägen 17 und 20 im Gehäuseboden gehalten
wird,; kann auch die Rückstellfeder 15 am Ansatz 16 auf der einen Seite des Ansatzes
7 der Wippe 2 entfallen, wenn nicht ausdrücklich gefordert wird, daß die Wippe 2
nach der Betätigung in die vorherige Ausgangsstellung von selbst zurückkehren soll.
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Bbenfalls abweichend vom dargestellten Beispiel kann bei einem Schalter
nach der erfindung die Bohrung 13 durch nach beiden Seiten vorstehende Ansätze oder
Zapfen ersetzt seinr die an die Wippe 2 angeformt sind und beim Zusammenfügen von
lippe 2 und Gehäuse 1 in zugeordnete Löcher in der Gehäusewandung schnappen.
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Die Rohrmündung 14 kann auch scharfkantig und nicht abgefast ausgebildet
sein0 Damit wird ein höherer Flächendruck der Kugel 23 an der Rohrmündung und eine
bessere Abdichtung erreicht, Im Laufe der Zeit formt sich dann dieser die Dichtfläche
darstellende scharfkantige Rand der Rohrmündung 14 durch kalten Fluß der äußeren
jorm des Verschlußkörpers an.
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Abweichend von der Darstellung nach Fig.2 kann die Wippe 2 anstelle
der Aippenteile 5 und 6 auch als nur ein sAippenteil 2 ausgebildet sein, wobei die
ß'ezeichnungsschilder 3 und 4 entsprechend größer ausgeführt sein können.
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15 Patentansprüche 1 Bl. Zeichnung mit 2 Fig.