DE1017685B - Druckabhaengiger elektrischer Schalter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen druckabhängigen elektrischen Schalter, dessen Gehäuse eine druckempfindliche, luftleere Kapsel enthält, in der ein Paar zusammenarbeitende Kontakte angeordnet sind.

Bei der Verwendung von Schaltern der vorgenannten Art in beweglichen Einrichtungen, wie beispielsweise in Flugzeugen, entsteht ein schwerwiegendes Problem insofern, als plötzliche Bewegungen des Flugzeuges eine unerwünschte Verschiebung der druckempfindlichen Kapsel hervorrufen, wodurch sich eine unbeabsichtigte Betätigung des druckabhängigen Schalters ergeben kann.

In bekannten, Vorrichtungen dienen unsymmetrierte Federn lediglich zur stoß dämpfenden Anbringung der Kapsel und zum Ausgleich plötzlicher Schwerkraftänderungen. Es wird keine gleiche Durchbiegung der Federn bei einer beliebigen Belastung während der Beschleunigung erreicht, so daß die Stellung der Kontakte belastungsabhängig ist und sich eine unerwünschte Arbeitsweise in Abhängigkeit von der Belastung einstellt.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines druckabhängigen Schalters der obengenannten Art, bei dem die vorher erwähnten Nachteile vermieden werden.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß elastische Teile zwischen der Kapsel und dem Gehäuse zur Ausschaltung von äußeren Vibrations- und Beschleunigungseinflüssen in symmetrischer Anordnung vorgesehen sind. Vorzugsweise besteht jeder elastische Teil erfindungsgemäß aus einem Paar kreisförmig ausgebildeten Membranen aus gewelltem elastischem Material und weist ein Kapillarrohr auf, wobei ein elastischer Teil zwischen der oberen Membran der Kapsel und dem oberen Teil des Gehäuses und der andere elastische Teil zwischen der unteren Membran der Kapsel und der Grundplatte des Gehäuses angeordnet ist.

Durch das Kapillarrohr wird erreicht, daß der Druckschalter mit einer gewissen Zeitverzögerung arbeitet, so daß er nur wirksam ist, wenn plötzliche Druckänderungen über einen längeren Zeitraum oder langsam auftreten.

Wenn die beiden federnd wirkenden Membranzellen, die identisch und gleichmäßig belastet sind, einer Beschleunigung unterworfen werden, bewirken sie, daß sich ihre entsprechenden Kontakte gleichzeitig und in derselben Richtung infolge der Beschleunigung bewegen, so daß die beiden Kontakte ständig getrennt gehalten werden.

Infolge der Wirkung des Kapillarrohres kann der Druck innerhalb der elastischen Teile oder Membranzellen nicht augenblicklich den Änderungen des Außendruckes folgen, so daß anfänglich die Membranzellen Druckabhängiger elektrischer Schalter

Anmelder:

Kollsman Instrument Corporation,
New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. H. Ruschke, Berlin-Friedenau,

und Dipl.-Ing. K. Grentzenberg, München 27,

Pienzenauerstr. 2, Patentanwälte

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 7. März 1952

John H. Andresen jun.,

Greenwood Lake, N. Y. (V. St. A.),

ist als Erfinder genannt worden

auch als druckabhängige Glieder arbeiten und sich ausdehnen, falls ein Druckabfall auftritt. Das Ausdehnungsbestreben der Membranzellen gleicht dieselbe Tendenz der Kapsel aus, so daß die Schalterkontakte in der Nähe ihrer Anfangsstellung bleiben. Falls dieser geringere Außendruck andauert, erreicht der Druck in den Membranzellen langsam das Niveau des Außendrucks, da Luft aus dem Innern der Membranzellen langsam durch das Kapillarrohr heraussickert.

Falls jedoch der geringere Druck über eine ausreichend lange Zeit bestehenbleibt, ziehen sich die Membranzellen unter dem Ausdehnungsdruck von der inneren Zelle zusammen, so daß sich die beiden Kontakte des Druckschalters voneinander trennen können.

Falls andererseits Druckänderungen langsam auftreten, wenn ein Flugzeug mit normaler Geschwindigkeit aufsteigt, kann der Druck innerhalb der Membranzellen dem Außendruck dicht folgen, da sich der Außehdruck langsam ändert. Wenn dann ein bestimmter absoluter Druck erreicht wird, hat sich die Kapsel genügend ausgedehnt, um die Kontakte des Druckschalters zu öffnen, ohne einen Widerstand von den Membranzellen anzutreffen, da diese jetzt nicht als druckabhängige Glieder arbeiten und ihr Innendruck gleich dem Außendruck ist.

Alle Elemente des druckabhängigen Schalters sind mit Federn aufgehängt und kommen während ihrer Betätigung mit anderen Elementen nicht in Reibungsberührung.

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Die Kapsel dient auch dazu, die Kontakte dicht abzuschließen und sie dadurch vor Beschädigung und Korrosion zu schützen.

Der druckabhängige Schalter kann auch so eingestellt werden, daß er auf verschiedene Druckgrößen anspricht. Dies wird dadurch erreicht, daß eine der Membranzellen mit einem Halteelement abgestützt wird, das eine Gewindebohrung hat, in die eine an dem Gehäuse gelagerte Schraube eingreift.

mit vermindertem Durchmesser

einem Metallteil der elektrisch mit der Grundplatte 6 verbundenen Schalterkonstruktion, beispielsweise von dem Muffenbecher 50, gebildet wird.

Der größere Durchmesser aufweisende Teil des Muffenbechers 50 ist außerdem mit zwei runden Aussparungen 60 und 61 versehen, und auch das Halteelement 30 weist eine runde Aussparung 65 an seinem oberen Ende 66 auf. An der Aussparung 65 ist eine

einem Teil 46
endigt.

Der bewegliche Kontakt 40 besteht aus einem leitenden Stab 47, der an einer Seite an dem Teil 37 im Preßsitz befestigt ist und an dem anderen Ende einen Kontaktteil 48 trägt. Der Stab 47 verläuft von der Öffnung 45 durch die im Durchmesser verminderte Öffnung 46 in den. membranverbindenden Muffenbecher 50. Der Muffenbecher 50 besteht aus Metall

Die Erfindung ist an Hand der Zeichnung als Bei- io und hat eine obere Öffnung 51 und eine untere Öffnung spiel beschrieben. Es zeigt 52 mit vermindertem Durchmesser. In der unteren

Fig. 1 einen Querschnitt des Druckschalters nach Öffnung 52 sitzt ein Metallzylinder 53, dessen Flansch der Erfindung, 54 an dem Muffenbecher 50 befestigt ist. Eine Iso-

Fig. 2 eine Draufsicht des Druckschalters und lation 55 liegt zwischen dem Stab 47 und dem Zy-

Fig. 3 eine Seitenansicht des Druckschalters, wobei 15 linder 53, so daß der positive Kontaktstab 47 wirkein Teil des Gehäuses entfernt ist. sam gegen Erde isoliert ist, die hierbei von irgend-

Die gesamte Schalterkonstruktion ist in einem Gehäuse 5 gekapselt (Fig. 1), das auf einer Schaltergrundplatte 6 montiert und an dieser mit Schrauben 7
befestigt ist, die in geeigneten Bohrungen 8 in dem 20
Gehäuse 5 und in Bohrungen 9 in der Grundplatte 6
sitzen. Eine Dichtung 10 ist an einer runden Aussparung 11 angeordnet, die sich auf der Wand 16 der
Grundplatte 6 befindet, so daß das Innere des Gehäuses 5 luftdicht abgeschlossen ist. Die Grundplatte 6 25 andere Membran 72 eines elastischen Teils oder einer ist mit einer Lufteinlaßöffnung T versehen, durch die Zelle 71 befestigt. Die Zelle 71 besteht aus zwei Memder Druck in dem Gehäuse 5 den Änderungen des branen 70 und 72, die scheibenförmig ausgebildet und Außendrucks folgen kann. radial vom Mittelpunkt gegen den Rand gekrümmt

Eine Anschlußfassung 12 ist an der Grundplatte 6 sind. Um ihre Federwirkung zu vergrößern, sind die mit einer Winkelstütze 14 befestigt. Die beiden Leiter 30 Membranen 70 und 72 aus gewelltem Metall herge-13 der Fassung 12 sind an zwei Klemmen 15 des stellt, wie man aus der Fig. 1 ersieht. Die Membranen Druckschalters angelötet, die durch die Wand der 70 und 72 haben Flansche 75 und 76, die aneinander-Grundplatte 6 verlaufen und daran befestigt sind. gelötet sind.

Jede Klemme 15 besteht aus einem leitenden Stift In der Aussparung 60 des die Membranen verbin-

17, dessen Enden in abgeflachte Verlängerungen 18 35 denden Muffenbechers 50 ist die untere Membran 80 übergehen, die mittlere Öffnungen 19 haben. Die ab- einer mittleren Kapsel 81 befestigt. Ein runder Flansch geflachten Verlängerungen 18 dienen zusammen mit
den Öffnungen 19 zur Aufnahme elektrischer Drähte,
die daran angelötet sein können. Den mittleren Teil
der Stifte 17 umgibt eine Isolation 20. Die Isolation 40
20 und die Stifte 17 sind innerhalb eines bolzenartigen
Teils 22 angeordnet, der an der Wand 16 der Grundplatte 6 in einer solchen Lage befestigt ist, daß die
eine Verlängerung 18 des Stiftes 17 innerhalb des Gehäuses 5 liegt, während sich die andere mit Bezug auf 45 punktes geneigt. Beide Membranen 80 und 84 haben die Grundplatte 6 nach außen erstreckt. eine runde Mittelöffnung 86 bzw. 87, in der sie an

Mit den inneren Verlängerungen 18 sind elektrische Leiter 25 und 26 verbunden. Das andere Ende des Leiters 26, in diesem Fall des positiven Leiters, ist mit einer anderen Klemme 27 verbunden, die sich vollständig innerhalb des Gehäuses 5 befindet. Die Klemme 27 ist in gleicher Weise mit einem leitenden Stift 28 und einer Isolierung 29 versehen und mittels eines bolzenförmigen Teils 31 an einem Halteelement

30 montiert. Die Erdleitung 25 ist mit einem zweiten 55 Fremdstoffen, wie z. B. Staub.

leitenden Stift 32 verbunden, der guten elektrischen Die Kapsel 81 wird in geeigneter Weise durch das

Kontakt mit dem metallischen Halteelement 30 herstellt. An dem anderen Ende 35 des Stiftes 28 ist eine Spiralfeder 36 befestigt, die aus elastischem leitendem Material besteht. Die Spiralfeder 36 ist auch mit einer Montagebuchse 37 verbunden, die auf dem gegen Erde isolierten, leitenden Kontaktstab 47 angebracht ist. Die Teile 48 und 100 sind aus einem Stück aus Silberkontaktmaterial hergestellt.

Das Halteelement 30 ist ein zylindrisch geformter 65 sparung 112 der oberen Verlängerung 105 des Muffen-Metallblock, der an der Grundplatte 6 des Druck- bechers 90 befestigt.

schalters mit Schrauben 42 befestigt ist, die in aus- Eine zweite Membran 115, deren Form der Mem-

gerichtete Öffnungen 43 und 44 in der Grundplatte 6 bran 107 entspricht, ist an der Membran 107 ange- bzw. dem Element 30 eingreifen. Das Halteelement 30 lötet. Die Membranen 107 und 115 des elastischen hat eine zylindrische Axialöffnung 45, die oben in 70 Teils oder der Zelle 110 sind genau gleichartig mit

der Membran 80 ist unmittelbar an einem anderen Flansch 83 der oberen Membran 84 der Kapsel 81 befestigt.

Die beiden Membranen 80 und 84 der Kapsel 81 bestehen zur Vergrößerung der Feldwirkung auch aus wellenförmigem Material. Sie sind ebenfalls scheibenförmig ausgebildet und radial gekrümmt, jedoch von dem Band aus nach unten in Richtung des Mitteleiner Verlängerung 88 des Muffenbechers 50 bzw. an der Verlängerung 89 eines weiteren Muffenbechers 90 verschiebbar sind.

Die Kapsel 81 ist evakuiert, so daß sie als druckempfindliches Element des Druckschalters wirkt. Da sie vollständig geschlossen ist, schützt sie die darin befindlichen Kontakte 48 und 100 gegen Beschädigung oder Verschmutzung infolge der Einwirkung von

Rohr 103, das mit dem Ende 104 in der Kapsel 81 sitzt, evakuiert und an seinem anderen Ende 106 nach dem Evakuierungsvorgang luftdicht abgeschlossen.

Ein zweiter membranverbindender Muffenbecher 90 hat zwei koaxiale Bohrungen 101 und 102, wobei die mit Innengewinde versehene Bohrung 102 viel kleiner als die Bohrung 101 ist. Die Membran 107, die eine Mittelöffnung 111 hat, ist an einer Aus-

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den Membranen 70 und 72 der Zelle 71 ausgebildet. Eine Mittelöffnung 125 der Membran 115, die in eine Verlängerung 126 einer Metallbuchse 127 eingreift, ist an deren Aussparung 128 befestigt. Die Innengewindebohrung· 130 der Buchse 127 liegt koaxial zu einer entsprechenden gewindelosen Bohrung 131 in dem oberen Teil des Gehäuses 5. Eine durch die Bohrung 131 verlaufende Regulierschraube 132 greift in das Gewinde der Bohrung 130 ein.

Somit kann die Buchse 127 gegen den Oberteil 135 des Gehäuses 5 durch Drehung der Stellschraube 132 höhenverstellt werden. Der obere Teil 135 des Gehäuses hat einen zentrischen, mit Außengewinde versehenen Ringansatz 136, auf den eine Gewindekappe 137 geschraubt ist. DieInnenöffnung des Ringansatzes 136 nimmt den Kopf 140 der Stellschraube 132 auf. Zwischen der Kappe 137 und der oberen Stirnfläche 141 des Ringansatzes 136 befindet sich eine Ringdichtung 145, um das Innere des Gehäuses 5 luftdicht abzuschließen, wenn die Kappe 137 auf dem Ansatz ao 136 des Gehäuses 5 festgeschraubt ist.

Der Gegenkontakt 100 besteht aus einem Metallstab 150, dessen Außengewindefläche 151 in die Gewindebohrung 102 des Muffenbeehers 90 eingreift, an den die Fläche 151 nach genauer Einstellung angelötet wird, so daß eine Bewegung des Muffenbechers 90 immer einer gleichen Bewegung des Gegenkontaktes 100 entspricht. Der Stab 150 erstreckt sich in das Innere der Kapsel 81, wo er Kontakt mit dem Kontaktteil 48 des beweglichen Kontaktes 40 herstellen kann. Der innerhalb der Kapsel 81 liegende Teil des Stabes 150 ist mit dem vorher erwähnten Rohr 104 und dem axialen Rohr 103 versehen, durch das die Kapsel 81 auf den genauen Druckwert evakuiert wird.

Die Membranzellen 71 und 110 wirken im wesentliehen als Federn und könnten deshalb auch durch Federn ersetzt werden. Die beiden Membranen sind mit Kapillarrohren 152 bzw. 153 versehen, die dazu dienen, eine Zeitverzögerung in der Wirkungsweise der druckabhängigen Kapsel 81 zu erzeugen, wie im folgenden beschrieben ist.

Obgleich, wie oben erwähnt, Spiralfedern statt der Membranzellen 71 und 110 verwendet werden könnten, sind die Membranen besser geeignet, da sie der seitlichen Bewegung bei seitlicher Beschleunigung entgegenwirken und auch die obenerwähnte Zeitverzögerung erzeugen können.

Bei langsamer Änderung und beispielsweise langsamer Abnahme des Außendruckes dehnt sich die Kapsel 81 aus, die vorher evakuiert wird, falls der Schalter auf den absoluten Druck ansprechen soll, und die beiden Mufrenbecher 50 und 90 bewegen sich auseinander, so daß die Kontakte 48 und 100 elektrisch getrennt werden.

Da angenommen wurde, daß sich der Außendruck langsam ändert, kann der Druck in den Membranzellen 71 und 110 dieser Änderung durch die Kapillaren 152 bzw. 153 ohne beträchtliche Zeitverzögerung folgen.

Wenn andererseits die Druckänderung sehr plötzlieh auftritt, folgt die Kapsel 81 sogleich dieser Druckänderung und dehnt sich aus, während sich der Druck in den Zellen 71 und 110 nicht augenblicklich ändert, da die Luft nicht in großen Mengen durch die Kapillaren 152 und 153 strömen kann.

Falls in diesem Zusammenhang beispielsweise ein plötzlicher Abfall des Außendruckes angenommen wird, dehnen sich auch die Membranzellen 71 und 110 in gewissem Ausmaß aus und kompensieren so teilweise die Ausdehnung der Kapsel 81, so daß der Kontakt 48 nicht sogleich beim Einsetzen des plötzlichen Druckabfalls in elektrische Berührung mit dem Kontakt 100 gelangt.

Falls die Druckänderung so ausreichend lange bestehenbleibt, daß der Druck in den Membranzellen 71 und 110 infolge Ausgleichs durch die Kapillarrohre

152 und 153 auf das Niveau des Außendruckes fällt, nehmen die Zellen 71 und 110 wieder ihre normale Form an, so daß elektrische Verbindung zwischen dem Kontakt 48 und dem Kontakt 100 hergestellt wird.

Falls keine so große Verzögerung benötigt wird, ist es nur erforderlich, die Kapillaren 152 und 153 durch größere Öffnungen zu ersetzen. Dann ist infolge des kleinen Innenvolumens des Druckschalters eine sehr geringe Verzögerung der Arbeitsweise erreichbar.

Eine große Verzögerung kann auch dadurch erzielt werden, daß die Membranzellen 71 und 110 mit sehr kleinen Öffnungen an Stelle der Kapillaren 152 und

153 versehen werden. Falls dann eine geringere Verzögerung benötigt wird, braucht man diese Öffnungen lediglich zu vergrößern, um ein leichtes Strömen der Luft von dem Innern des Gehäuses 6 in den Raum des Gehäuses 110 oder umgekehrt zu ermöglichen.

Auch beim Ansprechen auf Druckdifferenzen wird die Kapsel 81 evakuiert, um die Kontakte 48 und 100 vor Verschmutzung zu schützen. Jedoch sind dann die Innenräume der beiden Membranzellen 71 und 110 durch Rohre mit einem getrennten Druckeinlaß verbunden (in den Zeichnungen nicht dargestellt). Der andere Druckeinlaß 7' verläuft zu dem Innern des Gehäuses 5, das die Außenseite der drei Zellen 71, 81 und 110 bildet. Die Dämpfung kann in diesem Fall durch Verengung eines Rohres (nicht dargestellt) erreicht werden, das das Innere der beiden Membranzellen mit der Druckeinlaßarmatur verbindet.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Druckabhängiger elektrischer Schalter, dessen Gehäuse eine druckempfindliche, luftleere Kapsel enthält, in der ein Paar zusammenarbeitende Kontakte angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß elastische Teile (71,110) zwischen der Kapsel (81) und dem Gehäuse (5,6) zur Ausschaltung von äußeren Vibrations- und Beschleunigungseinflüssen in symmetrischer Anordnung vorgesehen sind.

2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder elastische Teil ein Paar kreisförmig ausgebildete Membranen aus gewelltem elastischem Material und ein Kapillarrohr aufweist und daß einer der Teile (110) zwischen der oberen Membran der Kapsel und dem oberen Teil des Gehäuses und der andere Teil (71) zwischen der unteren Membran der Kapsel und der Grundplatte des Gehäuses angeordnet ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 607 795;
schweizerische Patentschrift Nr. 126 285.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 7Λ9 756/328 10.