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Kippschalter
Kippschalter mit einer auf Biegung bzw.
Knickung beanspruchten Kippfeder sind an sich bereits in unzähligen Ausführungsformen bekannt geworden und weisen in der Regel eine Kippfeder auf, welche bei Betätigung durch die mittlere Totlage hindurchkippt. Für kleine Betätigungswege und grosse Betätigungskräfte sind jedoch auch Kippschalter bekannt geworden, bei welchen beim Schalten die Kippfeder nicht durch die mittlere Totlage hindurchkippt. Der vorliegende Kippschalter betrifft einen solchen der zuletzt genannten Art. Bekannte Kippschalter dieser Bauart haben den Nachteil, dass der Kon- taktdruck unmittelbar vor dem Kippen zu Null wird. Bei Betätigung eines solchen Schalters z. B. durch eine Thermostateneinrichtung kann dieser
Zustand längere Zeit aufrecht erhalten bleiben und zur Funkenbildung an den Kontakten führen, so dass dadurch Radiostörungen verursacht werden.
Der durch die Funkenbildung ent- stehende grosse Kontaktabbrand hat ferner mit zunehmender Schaltwechselzahl eine erhebliche Veränderung der Kippeigenschaften des Schalters zur Folge, da die Kontakte gleichzeitig als Anschläge für die Schaltbewegung der Kippfeder dienen. Unter Umständen können die Kontakte auch zusammenschweissen.
Die Erfindung ermöglicht diese Nachteile zu vermeiden. Der erfindungsgemässe Kippschalter zeichnet sich dadurch aus, dass die Kippfeder einen starren Teil aufweist, dessen Bewegung durch Anschläge beidseitig begrenzt ist, und dass am Schalter mindestens ein Schalterkontakt federnd angeordnet ist.
In der Zeichnung ist schematisch eine beispielsweise Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Es zeigt : Fig. 1 eine Ansicht eines Kippschalter bei offenen Schalterkontakten, Fig. 2 eine Ansicht des gleichen Kippschalters bei geschlossenen Schalterkontakten, Fig. 3 eine Draufsicht auf eine Kippfeder gemäss der Erfindung, Fig. 4 einen Schnitt nach Linie IV-IV der Fig. 3.
In der Fig. 1 bedeutet 1 eine an ihrem rechten Ende rechtwinkelig nach unten gebogene Lagerplatte, welche an ihrem linken Ende vorn und hinten zwei Verlängerungen 2 aufweist, von denen auf der Zeichnung nur die hintere dargestellt ist, da die vordere, der besseren Darstellung wegen, weg- geschnitten wurde. Zwischen den beiden Ver- längerungen 2 greift ein rechtwinkelig gebogener
Stellhebel 3 mit einem Schenkel durch, während sein anderer Schenkel parallel zur Lagerplatte 1 verläuft. Der Stellhebel 3 ist zwischen den beiden
Verlängerungen 2 auf einer Achse 4 drehbar gelagert und weist am rechten Ende seines waag- rechten Schenkels eine Stellschraube 5 auf.
Sowohl das nach unten gebogene Ende der Lagerplatte 1 als auch der ihr gegenüberliegende
Schenkel des Stellhebels 3 weisen je ein
Schneidenlager 7 bzw. 6 auf, in welche entsprechende Schneiden einer als Blattfeder ausgebildeten Kippfeder 8 gelagert sind. Letztere weist eine am besten aus der Fig. 3 in Draufsicht und aus der Fig. 4 im Querschnitt ersichtliche Gestalt auf.
Gemäss der Fig. 3 ist erkennbar, dass das rechte Ende der aus einem Stück hergestellten Kippfeder 8 durch zwei rechtwinkelig nach unten umgebogenen Ränder 9 und 10, sowie durch eine nach unten herausgedrückte Querrippe 11 eine verhältnismässig grosse Längs-und Querversteifung erhalten hat, also biegefester ausgebildet ist und somit hinsichtlich dieses Teiles als starr angesehen werden kann, während ihr linkes Ende, welches durch Herausstanzen eines Schnittes 12 in eine Kontaktfederzunge 13 und die eigentliche Schneidenzunge 8'aufgeteilt ist, keine Versteifung aufweist. In der Kontaktfederzunge 13 ist eine Bohrung 15 für ein in der Fig. 3 nicht dargestelltes Kontaktstück vorgesehen. Das linke Ende der Schneidenzunge 8'weist eine leicht gebogene Schneide 16 auf, welche im Schneidenlager 6 des Stellhebels 3 gelagert ist.
An ihrem rechten Ende weist die Kippfeder zwei weitere in Linie angeordnete Schneiden 17 bzw. 18 auf, die ihrerseits im Schneidenlager 7 der Lagerplatte 1 gelagert sind. Die nach unten gebogenen Ränder 9 bzw. 10 weisen aussen zwei abgerundete Verlängerungen 19 bzw. 20 auf, die, wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, seitlich die Lagerplatte 1 übergreifen. Aus der Fig. 3 ist ferner ersichtlich, dass in der Kippfeder in ihrem starren, versteiften Teil neben der Rille 11 eine Anschlagöffnung 21 vorgesehen ist.
In der Fig. 4 sind die beiden umgebogenen Ränder 9 bzw. 10 und die Querrippe 11 deutlich erkennbar. In der Lagerplatte 1 ist gemäss der Fig. 1 eine einstellbare Anschlagschraube 22 vor-
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gesehen, die an ihrem unteren Ende eine Rille 23 aufweist, wodurch eine untere und eine obere Anschlagfläche 25 bzw. 24 entstehen. Die Anschlagschraube 22 befindet sich im Bereiche der
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oberhalb bzw. unterhalb der Kippfeder.
Die Anschlagöffnung 21 in der Kippfeder 8 weist ferner einen solchen Durchmesser auf, dass beim Zusammenbau, der durch die Rille 23 im unteren Teil der Anschlagschraube entstehende Kopf 26, ohne weiteres durch die Öffnung 21 gesteckt werden kann, während nach dem Zusammenbau zwischen dem Mittelpunkt der Anschlagöffnung 21 und der Achse der Anschlagschraube 22 eine Verschiebung vorhanden ist, derart, dass nur der der Querrippe 11 benachbarte Randteil der Anschlag- öffnung sich auf die Anschlagflächen 24 bzw. 25 abstützen kann. In der Fig. 3, in welcher diese Verhältnisse dargestellt sind, ist der Querschnitt durch die Rillenpartie der Anschlagschraube mit 231 bezeichnet.
In der Fig. 1 ist der Kippschalter in der Aus- schaltstellung dargestellt, d. h. der starre Teil der
Kippfeder 8 ruht auf der unteren Anschlag- fläche 25 der Anschlagschraube 22 auf und die
Schneidenzunge 14 ist verhältnismässig stark nach unten durchgebogen. In der gleichen Richtung wie der versteifte Teil der Kippfeder liegt auch die Kontaktfederzunge 13. An deren linken Ende ist ein Kontaktstück 27 angenietet. An der gleichen Stelle lehnt sich diese etwas nach unten durchgebogene Feder 13 leicht gegen einen ein- stellbaren Anschlag 28 an. Gegenüber demselben, angenähert in gleicher Höhe wie die beiden
Schneiden 6 und 7 befindet sich ein ebenfalls ein- stellbarer Gegenkontakt 29.
Der Anschlag 28 und der Kontakt 29 sitzen an einem feststehenden
Teil 28a bzw. 29a. In der Fig. 2 ist die Kipp- feder 8 hingegen in der Einschaltstellung dar- gestellt, d. h. der starre Teil der Kippfeder 8 ruht auf der oberen Anschlagfläche 24 der Anschlag- schraube 22 auf und die Schneidenzunge 14 ist zwischen 24 und 32 nur noch sehr wenig nach unten durchgebogen. Die Kontaktfederzunge 13 ist jetzt leicht nach oben durchgebogen, so dass das an ihr angebrachte Kontaktstück 27 gegen den Gegenkontakt 29 drückt.
Die Betätigung des beschriebenen Kippschalters kann durch irgend einen geeigneten Geber stattfinden. In der Zeichnung wurde beispielsweise eine Betätigung durch einen an sich bekannten Tauchfühler dargestellt. In den Fig. 1 und 2 bedeutet 30 einen an einem weiter nicht dargestellten Gehäuse fest angeordneten Flansch, mit welchem ein Tauchrohr 31 aus Material mit grossem Ausdehnungskoeffizienten fest verbunden ist. Im Innern dieses Tauchrohres ist in üblicher Weise ein sogenannter Basisstab 33, aus Material mit möglichst kleinem Ausdehnungskoeffizienten, angeordnet, wobei das untere Ende desselben mit dem unteren Ende des Tauchrohres 31 fest verbunden ist.
Es ist ersichtlich, dass bei zunehmender Temperatur, welcher die beschriebene Tauch- fühlereinrichtung ausgesetzt sei, eine Verlängerung des Tauchrohres 31 stattfindet, während der
Basisstab 33 seine Länge annähernd beibehalten wird. Da der Flansch 30 fest angeordnet ist, ergibt sich dadurch eine relative Verschiebung des oberen Endes des Basisstabes gegenüber dem
Flansch, u. zw. bewegt sich das Ende des Basisstabes in diesem Falle nach unten, während es sich bei fallender Temperatur nach oben bewegen würde. Die Verbindung dieser Anordnung mit dem oben beschriebenen Kippschalter ergibt sich dadurch, dass das obere isolierte Ende 32 des Basisstabes 33 mit der Schneidenzunge 14 des Kippschalters in Wirkverbindung steht.
Die Einstellung der richtigen Kippfederspannung wird, wie aus den Fig. 1 und 2 ersichtlich, durch angenähert horizontale Verschiebung der Schneide 6 mittels der Stellschraube 5 bewerkstelligt.
Die Wirkungsweise der beschriebenen Anordnung ist die folgende : Der Kippschalter befindet sich mit richtig eingestellter Federspannung in der Ausschaltstellung gemäss der Fig. 1. Infolge sinkender Temperatur des zu überwachenden Mediums bewege sich der Basisstab 33 nach oben und bewirkt durch Druck auf die innere Zunge 8' eine elastische Deformation derselben. Dies hat zur Folge, dass die auf die untere Anschlagfläche 25 der Anschlagschraube 22 wirkende An- schlagkratt, entstanden aus der K. 1ppteClerkratt, langsam abnimmt und die Kippfeder einer labilen Lage zustrebt.
Ist diese überschritten, so wird der Kippvorgang eingeleitet, d. h. der versteifte Teil der Kippfeder, der bis jetzt unverändert auf
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kraft der Kippfeder um den Betrag dieses Kontaktdruckes unter Berücksichtigung der Hebelarme vermindert. Die Verhältnisse sind jedoch so gewählt, dass eine verhältnismässig grosse Anschlagkraft übrig bleibt, welche die erreichte Schaltstellung sicherstellt. Es ist zu beachten, dass während des Kippvorganges kein Abheben der Schneidenzunge 8'vom oberen isolierten Teil 32 des Basisstabes 33 stattfindet, sondern nur eine Veränderung des Winkels, BasisstabachseSchneidenzungenlängenachse im Berührungspunkt, sowie ein minimales relatives Wandern des letzteren auf der Zunge 8', wodurch eine erhöhte Durchbiegung des zwischen den Teilen 32 und 6 befindlichen Endes der Feder 14 eintritt.
Die
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Schneidenzunge 14 erleidet während dieses Kippvorganges nur solche elastische Formänderungen, die durch den Kippvorgang bedingt sind, jedoch zu einer Unterbrechung der Berührung zwischen dem oberen Basisstabende 12 und der Schneidenzunge nicht führen. Ausserdem ist die mittlere Totlage zum Kippen der Feder 8 über die Linie 6, 7 in dieser Einschaltstellung noch nicht erreicht. In der letzteren ist daher, wie in der Fig. 2 dargestellt, das linke Ende der Schneidenzunge 14 immer noch nach unten durchgebogen und liegt an den Basisstab an.
Bewegt sich nun der Basisstab 33 infolge steigender Temperatur des durch den Tauchfühler zu überwachenden Mediums, langsam nach abwärts, so folgt die Schneidezunge sofort dieser Bewegung und entspannt sich dabei wieder elastisch derart, dass die nach oben gegen die Anschlagfläche 24 gerichtete Anschlagkraft ebenfalls abnimmt, ohne dass jedoch vorläufig der versteifte Teil der Kippfeder irgendwie an dieser Bewegung teilnimmt. Bevor eine Bewegung dieses Teiles zustande kommt, übt die genannte Deformation der Schneidenzunge 8' eine solche Rückwirkung auf den versteiften Teil der Kippfeder aus, dass die gegen die Anschlagfläche 24 wirkende Anschlagkraft zu Null absinkt.
Solange die Einfederung der Kontaktfederzunge 13 gleich bleibt, ist auch der Kontaktdruck zwischen den Kontakten 27 und 29 unverändert.
Sinkt nun, infolge weiterer Abwärtsbewegung des Basisstabes 32, die äussere Druckkraft unter den
Wert, welcher einer stabilen oberen Lage des ver- steiften Teiles der Kippfeder entspringt, so tritt der umgekehrte Kippvorgang ein, der versteifte
Teil der Kippfeder schnellt nach unten, bis er auf der unteren Anschlagfläche 25 aufliegt, die
Kontaktfederzunge 13 entspannt sich, die Kon- takte 27, 29 trennen sich momentan und das
Kippfedersystem nimmt wieder die in der Fig. 1 dargestellte Ausschaltstellung ein. Die Trennung der Kontakte 27, 29 erfolgt dabei in dem Augenblick, in dem der versteifte Kippfederteil sich annähernd in der Mitte der beiden Anschlagflächen 24, 25 befindet.
Wie aus obiger Beschreibung hervorgeht, findet die elektrische Kontaktgabe zwischen den Kontakten 27 und 29 statt, d. h. der Kontakt 29, die Kippfeder 8 mit den mit ihr verbundenen Lagerplatte 1 und Stellhebel 3, sowie auch der Anschlag 28 können unter Spannung kommen. Es ist daher notwendig, dass diese Teile unter sich und gegen Masse elektrisch isoliert sind. Der obere Teil 32 des Basisstabes 33 ist z. B. als Isolierdruckstift ausgebildet, welcher beispielsweise aus Glas oder Steatit usw. hergestellt sein kann. Der Anschlag 28 kann ferner ebenfalls als Kontakt ausgebildet sein. In diesem Falle ist es notwendig, dass derselbe in der Fig. 1 soweit nach oben verschoben wird, dass die Kontaktfederzunge 13 mit genügendem Kontaktdruck anliegt.
Statt die Kontaktfederzunge 13 federnd auszubilden, könnte, in einer weiteren Ausführungsform, dieselbe auch starr ausgeführt und hingegen der Kontakt 29 federnd gelagert sein.
Mit der bekannten, nur auf einer Seite der mittleren Totlage arbeitenden Kippeinrichtung hat die beschriebene Kippeinrichtung den Vorteil gemeinsam, dass sie von aussen nur in einer
Richtung betätigt werden muss, während sie in der anderen Richtung selbsttätig arbeitet. Weitere Vorteile ergeben sich dadurch, dass die Begrenzung der Kippbewegung ausschliesslich durch die beiden Anschlagflächen 24 und 25 erfolgen kann, d. h. im wesentlichen unabhängig vom Abbrand der Kontakte ist, so dass die Änderungen der Kippeigenschaften als Folge des Kontaktabbrandes auf ein Minimum reduziert werden.
Ferner bleibt der Kontaktdruck zwischen den Kontakten stets bis zur Auslösung des Kippvorganges vollständig erhalten. Im Gegensatz zu den bekannten Kippschaltern findet also vor dem Kippen kein Absinken des Kontaktdruckes statt, so dass eine radiostörfreie Funktionsweise ermöglicht ist. Der beschriebene Kippschalter kann ferner mit einer sehr hohen Empfindlichkeit gebaut werden, weil in der Einschaltstellung die Anschlagkraft gegen die Anschlagfläche 24 im Verhältnis zum Betrag des Kontaktdruckes vermindert wird, was einer mechanischen Kompensation gleichkommt, so dass trotz einer Kontaktdruckgrösse von beispielsweise 15 g nur ein Betätigungshub von Millimeterbruchteilen benötigt wird.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Kippschalter mit zwischen zwei Lagerstellen angeordneter einteiliger Kippfeder und nur bis zur Totlage kippendem Kippmechanismus, insbesondere für kleine Betätigungswege und grosse Betätigungskräfte, dadurch gekennzeichnet, dass die Kippfeder einen starren Teil aufweist, dessen Bewegung durch Anschläge beidseitig begrenzt ist.