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Druckempfindliche Vorrichtung zur Betätigung eines Schalters od. dgl.
Die Erfindung betrifft eine zur Betätigung eines Schalters od.dgl.dienende druckempfindliche Vorrichtung mit einer biegsamen, in einem Gehäuse angeordneten Scheibe, die in Abhängigkeit von der Druckdifferenz an den beiden Seiten der Scheibe durchgebogen wird.
Derartige druckempfindliche Vorrichtungen werden zwar schon seit langem verwendet, weisen jedoch in den bekannten Ausführungen gewisse Nachteile auf. EinerdieserNachteilebestehtdarin, dass die Scheibe oder Membrane, selbst wenn sie aus Stahl gefertigt ist, im Betrieb leicht brechen kann, weil sie wegen der erforderlichen Elastizität sehr diinn sein muss. Ein weiterer Nachteil ergibt sich daraus, dass die Mem-
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Mechanismus zu bewirken.
Zweck der Erfindung ist die Schaffung einer druckempfindlichen Vorrichtung der einleitend angege- benen allgemeinen Art, welche die geschilderten Nachteile nicht aufweist.
Die erfindungsgemässe druckempfindliche Vorrichtung ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass die unter dem Einfluss der Druckdifferenz stehende Scheibe zumindest auf einer Seite nahe ihrem Umfang auf einem elastisch nachgiebigen Ring aufliegt, der eine gelenkige Lagerung für die sich durchbiegende
Scheibe bildet, und dass mit dem Randteil der Scheibe fest, vorzugsweise in einstückiger Ausführung mit dieser, ein als Betätigungsorgan für den Schalter od. dgl. dienender Arm verbunden ist.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Fig. 1zeigt einen Teilschnitt durch eine erfindungsgemässe Vorrichtung, Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie 2-2 in Fig. 1, Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie 3-3 in Fig. 1, Fig. 4 eine Draufsicht der Kappe in grösserem Massstab und Fig. 5 einen Schnitt durch ein Detail in grösserem Massstab. Fig. 6 zeigt einen Schnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel, Fig. 7 einen Schnitt längs der Linie 7-7 in Fig. 6, Fig. 8 einen Schnittingrösse- rem Massstab längs der Linie 8-8 in Fig. 6 und Fig. 9 einen der Fig. 6 ähnlichen Schnitt, wobei einige Teile der Vorrichtung eine andere Einstellung aufweisen.
Gemäss den Fig. l und 2 ist das Gehäuse 10 der Vorrichtung aus zwei Gehäusehälften 11 und 12 zusammengesetzt, die mittels Schraubenbolzen 13 zusammengehalten werden. Die einander berührenden Flächen der Gehäusehälften sind mû Ausnehmungen versehen, von welchen die eine eine Kammer 14 und die andere eine Kammer 16 bildet. Diese beiden Kammern sind durch eineverhältnismässig dicke Metallmem- brane oder Scheibe 16 voneinander getrennt. Die Scheibe itj ist in der gezeigten Ausführungsform zirka 3 mm dick und hat einen Durchmesser von zirka 10 cm.
Jede Gehäusehälfte 11 und 12 weist in der Nähe des Umfanges der Scheibe 16 eine ringförmige Nut auf, in der sich ein Dichtungsring 17 bzw. 18 befindet, der an der betreffenden Seitenfläche der Scheibe 16 dichtend anliegt. Wenn die Schraubenbolzen 13 angezogen werden, so wird die Scheibe 16 so zwischen den Dichtungsringen 17, 18 eingespannt, dass die Kammern 14, 15 abgedichtet werden. Da die Scheibe 16 anstatt zwischen unnachgiebigen Gehäuseteilen zwischen elastischen Dichtungsringen eingespannt ist, kann sie trotz ihrer Dicke nachgeben, weil die elastischen Dichtungsringe eine gewisse Bewegung der Scheibe zulassen.
Die Scheibe 16 weist einen Ansatz oder Arm 19 auf, der sich radial nach aussen erstreckt. Jede Gehäusehälfte 11, 12 hat eine Ausnehmung, durch die der Arm 19 aus dem Gehäuse 10 heraustreten kann und die genügend gross ist, damit eine beschränkte Bewegung dieses Armes nicht behindert wird.
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Mittels Kopfschraube20 ist am Gehäuse 10 ein weiteres Gehäuse 21 befestigt, das eine Öffnung 22 für den Eintritt des Armes 19 aufweist. Im Inneren des Gehäuses 21 befinden sich zwei Schalter 23,24 welche durch die Bewegung des Armes 19 betätigt werden sollen. Die Schalter können z. B. zur Steuerung vonPum- pen oder Warnvorrichtungen verwendet werden. Jeder Schalter ist mit einem hervorstehenden Stössel 25 ausgestattet, der den inneren Schaltmechanismus betätigt.
Gemäss Fig. 3 betätigt der Arm 19 die Schalter 23, 24 nicht direkt. Das freie Ende des Armes 19 ist durchbohrt und diese Bohrung wird von einem Gewindebolzen 26 durchsetzt. Der Gewindebolzen 26 ist auch durch einen Sattelteil 27 geschraubt, wobei der Arm 19 und der Sattelteil 27 mittels einer Mutter
126 fest zusammengehalten werden. Der Sattelteil 27 trägt auf jeder Seite des Armes 19 Verdickungen 28, die entgegengesetzt gerichtete Bohrungen aufweisen, in welchen Hohlbolzen 29 gleitbar gelagert sind.
Jeder dieser Hohlbolzen wird mittels einer Feder 30 aus der Bohrung herausgedrücktundträgtanseiner
Aussenseite einen axialen Stift 31.
An jedem Ende des Gewindebolzens 26 ist eine zylindrische Kappe 32 aufgeschraubt, deren äusseres
Ende eine Abrundung 33 aufweist, welche in Kontakt mit dem Schalterbetätigungsstössel 25 steht. Die dem
Arm 19 zugewendete Seite der Kappe 32 ist mit Vertiefungen 34 (Fig. 4) versehen, die auf einem Kreis liegen, voneinander gleiche Abstände haben und die Stifte 31 der Hohlbolzen 29 aufnehmen können.
Da die Kappen 32 auf den Gewindebolzen 26 aufgeschraubt sind, kann jede Kappe auf dem Gewin- debolzen durch Verdrehen verschoben werden, um ihren Abstand vom Arm 19 zu vergrössern oder zu ver- kleinern und so die Betätigung der Schalter von verschieden grossen Drücken abhängig zu machen, wie dies nachstehend noch beschrieben wird. Während des Verdrehens einer Kappe 32 wirdderStift31von seiner Feder 30 nacheinander in die Vertiefungen 34 der Kappe gedrückt, bis die Kappe ihre gewünschte Stellung einnimmt, worauf der Stift 31 die Kappe gegen weitere Verdrehung verriegelt.
Eine Stirnwand 35 (Fig. 2) des Gehäuses 21 ist abnehmbar, um einen Zugang zum Gehäuseinnern zu schaffen, und wird mittels Schrauben 36 festgehalten.
Wenn die verschiedenen Teile die in Fig. l gezeigte Stellung einnehmen und die Kammern 14,15 mittels Leitungen 114 bzw. 115 an Druckmediumquellen mit gleichem Druck angeschlossen sind, so sind auch die Drücke in den Kammern 14, 15 gleich, wodurch die Scheibe 16 die gerade Ruhelage nach Fig. l einnimmt. Wenn der Druck in der Kammer 14 den Druck in der Kammer 15 übersteigt, weil der Druck in der Kammer 14 ansteigt oder in der Kammer 15 absinkt, so wird die Scheibe 16 in die gestrichelte Lage nach Fig. 5 gebogen. Bei dieser Durchbiegung bewegt sich die Scheibe um den Dichtungsring 18 als Auflagerlinie.
Diese Durchbiegung der Scheibe erfolgt praktisch unbehindert, weil dieScheibe zwischen ela- stischenDichtungsringenfestgeklemmt ist und nicht, wie bei älteren Konstruktionen. zwischen starren Gehäusehälften festgehalten wird.
Wenn die Scheibe 16 gemäss Fig. 5 durchgebogen wird, nimmt der Arm 19 die gestrichelt gezeichnete Lage ein und betätigt so den Schalter 23. Infolge der erheblichen Länge des Armes 19 istdie Verschiebung seines freien Endes bedeutend grösser als die Durchbiegung der Scheibe 16, so dass der Arm 19 die Bewegung der Scheibe 16 verstärkt wiedergibt und die Vorrichtung viel empfindlicher auf kleine Druckunterschiede in den Kammern 14, 15 ist. Es ist ohne weiters klar dass, wenn der Druck in der Kammer 15 denjenigen der Kammer 14 übersteigt, die Scheibe 16 und der Arm 19 in der Gegenrichtung bewegt werden.
Die Ausführungsform nach den Fig. 6 bis 9 ist ähnlich wie die schon beschriebene : deshalb sind in diesen Figuren die gleichen Bezugszeichen und bei modifizierten Teilen der Zusatz"a"verwendet worden. In einem Gehäuse 10a ist nur eine Druckkammer 14a auf der einen Seite einer Scheibe 16a vorgesehen, während die andere Seite der Scheibe 16a dem Atmosphärendruck ausgesetzt ist Auf der dem Atmosphärendruck ausgesetzten Seite der Scheibe 16a ist ein Schalter 37 angeordnet, wodurch eine kompakteBauwei- se erhalten wird. Da nur eine Druckkammer 14a vorhanden ist, wird auch nur ein Dichtungsring 17a benötigt, um das Entweichen von Druckmedium zu verhindern. Die Scheibe 16a ist zwischen einer Oberfläche 38 des Gehäuseteiles 12a und dem auf dem Gehäuseteil 11 a befindlichen Dichtungsring 17a eingespannt.
Um eine kompaktere Bauweise zu erhalten, erstreckt sich der Arm 19a der Scheibe 16a nicht radial nach aussen wie bei der ersten Ausführungsform, sondern er verläuft radial nach innen (Fig. 6 und 7). Die Scheibe 16a weist einen Ansatz 39 radial nach aussen auf, an dem das eine Ende des Armes 19a mittels Nieten 40 starr befestigt ist. Zwischen dem Arm 19a und dem Ansatz 39 befindet sich ein Abstandstück
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schnitten, damit der Arm 19a hindurchgehen kann und genügend Bewegungsfreiheit hat.
Das Gehäuse 21a ist amGehäuseteil 12a festgeschraubt und trägt nur einen Schalter 37, der einen mit dem Arm J9ainBerührungstehendenBetätigungsknopf 137 aufweist. Der Schalter ist nicht nur in Richtung
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von und zum Arm 19a hin verstellbar, sondern auch entlang dem Arm. Das wird durch die folgende Kon- struktion ermöglicht :
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Arm 46 innerhalb der Nut 47 in gewählter Lage fest. Der Arm 44 der Feder 45 weist eine Öse 49 (Fig. 8) auf, die an einer Stange 50 anliegt, die an einem Ende eine Öffnung aufweist, durch welche ein im Ge- häuse 21a befestigter Bolzen 51 tragend hindurchgeht, und am anderen Ende eine weitere Öffnung auf- weist, durch welche ein im Gehäuse 21a befestigter Schraubenbolzen 52 tragend hindurchgeht.
Der Bolzen 51 ist mit einem Kopf 53 versehen, wobei die Stange 50 von einer auf dem Bolzen ange- ordneten Schraubenfeder 54 gegen diesen Kopf 53 gedrückt wird. Das andere Ende der Stange 50 wird in- folge der Elastizität der Feder 45, deren Öse 49 an der Stange 50 anliegt, gegen den Kopf der Schraube
52 gedrückt. Das dem Kopf gegenüberliegende Ende der Schraube 52 weist eine Schraubenziehernut und eine Mutter zur Verhinderung einer ungewollten Drehung der Schraube 52 auf. Das freie Ende des Armes
46 der Feder 45 weist einen querliegenden Teil 56 auf, durch den eine vom Gehäuse 21 frei drehbar ge- tragene Schraube 57 geht.
Wenn die Schraube 52 in der einen oder der andern Richtung gedreht wird, wird der Schalter 37 nach Lösen einer Mutter 55 gegen den Arm 19a hin oder von ihm wegbewegt, wodurch der Schalter vom Arm
19a von verschieden grossen in der Kammer 14a herrschenden Drücken betätigt wird. Wenn die Schraube
57 nach Lösen der Schraube 48 gedreht wird, wird der Schalter 37 in Längsrichtung des Armes 19a verschoben, wodurch die Empfindlichkeit des Schalters 37 in bezug auf Druckänderungen in der Kammer 14a durch Änderung der wirksamen Länge des Armes 19a geändert wird.
In Fig. 9 ist der Schalter 37 von seiner empfindlichsten Stellung in die am wenigsten empfindliche Stellung gebracht worden. Gleichzeitig wurde er auch vom Arm wegbewegt, so dass ein grösserer Druck in der Kammer erforderlich ist, bevor der Arm 19a mit dem Betätigungsknopf 137 in Berührung kommt.
Die Arbeitsweise dieser Ausführungsform ist ähnlich derjenigen der ersten Ausführungsform. Der Mediumdruck in der Kammer 14a biegt (falls er den Atmosphärendruck übersteigt) dieScheibe 16anachrechts aus, wobei sich die Scheibe um die innere Kante der Oberfläche 38 des Gehäuseteiles 12a verschwenkt.
Dabei wird das freie Ende des Armes 19a nach rechts bewegt, wodurch der Schalter 37 betätigt wird. Dabei verstärkt der Arm 19a die Bewegung der Scheibe 16a.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Druckempfindliche Vorrichtung zur Betätigung eines Schalters od. dgl. mit einer biegsamen, in einem Gehäuse angeordneten Scheibe, die in Abhängigkeit von der Druckdifferenz an den beiden Seiten der Scheibe durchgebogen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibe (16 : 16a) zumindest auf einer Seite nahe ihrem Umfang auf einem elastisch nachgiebigen Ring (17, 18 ; 17a) aufliegt, der eine gelenkige Lagerung für die sich durchbiegende Scheibe bildet, und dass mit dem Randteil'der Scheibe (16) fest, vorzugsweise in einstückiger Ausführung mit dieser, ein als Betätigungsorgan für den Schalterod. dgl. dienender Arm (19 ; 19a) verbunden ist.