DE1195851B - Elektrischer Druckverhaeltnis-UEberwachungsschalter - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

H 02 c

Deutsche Kl.: 21c-40/04

Nummer: 1195 851

Aktenzeichen: K 44883 VIII d/21 c

Anmeldetag: 6. Oktober 1961

Auslegetag: 1. Juli 1965

Die Erfindung betrifft einen Druckverhältnis-Überwachungsschalter mit zwei in einem Gehäuse gegenüber angeordneten Membranen, auf denen zwei bei einer bestimmten Auslenkung der Membranen einander berührende elektrische Kontakte befestigt sind, wobei wenigstens zwischen der einen Membran und dem Gehäuse ein erster, auf einem ersten Druck gehaltener Druckraum vorgesehen ist.

Bei einem bekannten Schalter dieser Art ist der Raum zwischen den Membranen und der Raum zwischen der anderen Membran und dem Gehäuse mit der Atmosphäre verbunden. Dadurch kann der vorbekannte elektrische Schalter, welcher durch den Druck einer Flüssigkeit betätigt werden soll, lediglich auf Differenzen zwischen dem Atmosphärendruck und dem in dem ersten Druckraum herrschenden Druck ansprechen.

Häufig ist es jedoch erforderlich, einen Schalter in Abhängigkeit von einem bestimmten Druckverhältnis zu schließen. Das ist z. B. bei Machzahl-Überwachungsgeräten in Flugzeugen der Fall, weil die Machzahl von der durch den statischen Druck geteilten Differenz des von einem Pitot-Druckmesser gemessenen dynamischen Druckes und des statischen Druckes abhängig ist.

Für die Anzeige bestimmter Druckverhältnisse wurden bisher Schalter der oben bereits genannten Art verwendet, welche jedoch nur auf Druckdifferenzen ansprechen, so daß relativ komplizierte Gestänge erforderlich sind, um aus den gemessenen Drücken und Druckdifferenzen eine von dem Verhältnis zweier Drücke oder Druckdifferenzen abhängige Einstellgröße für einen Schalter zu schaffen.

Ziel der Erfindung ist es, einen Druckverhältnis-Uberwachungsschalter zu schaffen, bei dem auf komplizierte Übertragungsgestänge verzichtet wird.

Hierzu kennzeichnet sich der Druckverhältnis-Überwachungsschalter der obengenannten Art gemäß der Erfindung dadurch, daß sich zwischen den beiden Membranen ein zweiter, auf einem zweiten Druck gehaltener Druckraum und zwischen der anderen Membran und dem Gehäuse ein dritter, auf einem dritten Druck gehaltener Druckraum befindet, so daß die Kontakte bei einem bestimmten Verhältnis der Druckdifferenzen zwischen dem ersten und zweiten sowie zwischen dem zweiten und dritten Druckraum schließen. Durch diese Ausbildung wird eine sehr einfache und betriebssichere Schaltvorrichtung zur Überwachung eines bestimmten Druckverhältnisses geschaffen.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist vor-Elektrischer Druckverhältnis-Überwachungsschalter

Anmelder:

Kollsman Instrument Corporation, Elmhurst,

N. Y. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. C. Wallach, Patentanwalt,

München 2, Kaufingerstr. 8

Als Erfinder benannt:

Vincent J. Saporito, New York, N. Y. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 7. Oktober 1960
(61272)

gesehen, daß der Abstand der beiden Kontakte regelbar ist.

Wenn der Schalter gemäß der Erfindung als Machzahl-Überwachungsschalter Anwendung findet, wird die durch die beiden Membranen bestimmte Mittelkammer mit einer Quelle statischen Druckes verbunden. Die Kammer zwischen der einen Membran und dem Gehäuse wird mit einer Pitot-Druckquelle verbunden, so daß der auf diese Membran ausgeübte Differenzdruck gleich dem Pitot-Druck minus dem statischen Druck ist. Die Kammer zwisehen der anderen Membran und dem Gehäuse wird vollständig evakuiert, so daß die Bewegung dieser Membran nur vom statischen Druck abhängt. Die Relativbewegung der an den beiden Membranen angebrachten Kontakte entspricht dann dem Verhältnis der Druckdifferenzen an den beiden Membranen. Durch Einstellung eines bestimmten Kontaktabstandes vor Inbetriebnahme des Schalters schließt dieser bei einer vorbestimmten Machzahl und bleibt geschlossen, solange das die Machzahl bestimmende Druckverhältnis beibehalten wird.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einer

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bevorzugten Ausführungsform an Hand der Zeichnung; in dieser zeigt

F i g. 1 einen Querschnitt durch die Mitte und

F i g. 2 eine Seitenansicht eines Schalters gemäß der Erfindung.

Der Schalter umfaßt zwei gleiche becherartige Teile 10 und 11 mit in der Mitte angeordneten mit Gewinde versehenen öffnungen 12 bzw. 13. Diese öffnungen können Druckleitungen, z. B. die Druckleitungen 14 bzw. 15 nach F i g. 2 aufnehmen. In den Gehäuseteilen 10 und 11 sind zwei gleichartige kreisförmige gewellte Membranen 16 bzw. 17 angeordnet.

Somit wird eine erste Druckkammer zwischen dem Boden des Teiles 10 und der linken Oberfläche der Membran 16 gebildet, während sich eine zweite Druckkammer zwischen dem Boden des Teiles 11 und der rechten Oberfläche der Membran 17 befindet. Eine öffnung 18 zur Aufnahme einer Leitung 18a (Fig. 2) ist in einem der Gehäuseteile 10 oder 11 vorgesehen; nach F i g. 1 befindet sich diese Öffnung in dem Gehäuseteil 10. Durch diese öffnung wird ein vorbestimmter Druck an eine dritte Kammer angelegt, welche durch die rechte Oberfläche der Membran 16 und die linke Oberfläche der Membran 17 begrenzt ist. Die zwei Teile 10 und 11 sind z. B. durch einen an dem Umfang des Teiles 11 angeschweißten Ring 19 miteinander verbunden, um diese dritte Kammer zu vervollständigen. Die innere Oberfläche des Ringes 19 ist mit Gewinde versehen; dieses arbeitet mit einem auf dem äußeren Umfang des Teiles 11 vorgesehenen Gewinde zusammen. Auf diese Weise kann das Teil 11 auf das Teil 10 aufgeschraubt werden. Die Gewindeverbindung ist derart, daß eine luftdichte Abdichtung erfolgt. Um diese Abdichtung zu verbessern, kann ein flexibler Ring 20 an der Innenseite des Teiles 11 befestigt werden. Er dient als eine Art Klappenventil bezüglich der Innenfläche des Teiles 11, wie dargestellt.

An der Mitte der Membran 16 ist über ein mechanisches isolierendes Verbindungsstück, z. B. ein aus einem Epoxydklebstoff bestehendes Teil 22, ein Kontakt 21 starr befestigt. In gleichartiger Weise ist ein Kontakt 23 durch ein Epoxydstück 24 mit der Membran 17 verbunden. Die Oberflächen der Kontakte 21 und 23 haben einen Abstand Z voneinander. Dieser Abstand Z wird dadurch größer oder kleiner gemacht, daß der Gewindering 19 auf das Teil 10 zu- oder von ihm weggeschraubt wird. Um diese Entfernung genau einstellen zu können, können die Oberflächen des Gehäuseteiles 10 nach F i g. 2 eine Mikrometereinteilung 25 aufweisen, während auf dem Ring 19 der bewegliche Bezugsstrich 26 markiert ist. Der Schalter nach den Fig. 1 und 2 arbeitet wie folgt:

Es soll angenommen werden, daß die Bewegungen der Membranen 16 und 17 linear mit dem Logarithmus der Druckdifferenz an jeder Membran verknüpft sind. Der Maßstabsfaktor oder der Ausschlag pro Einheit des Logarithmus des Druckes ist für jede Membran im wesentlichen gleich. Um die Bewegung der Membranen und der Kontakte zu untersuchen, sei angenommen, daß der Differenzdruck an der Membran 16 gleich:

Pt-P₈ = P a ist, wobei Pf nach Fig. 1 der Druck in der linken

Kammer und P_s der Druck in der mittleren Kammer ist.
Der Differenzdruck an der Membran 17 ist

wobei P₀ nach F i g. 1 der Druck in der rechten Kammer ist.

F₁ sei der Maßstabsfaktor (Zentimeter des Aus-Schlages pro Einheit des Logarithmus des Druckes), Z₁₆ sei die Verschiebung der Membran 16. Die Entfernung Z ist diejenige vorher eingestellte Entfernung, wenn

P₇ = Ps = P₀

ist, d. h., wenn die Drücke in allen Kammern gleich sind.

Die Verschiebung der Membran 16 folgt demnach der folgenden Beziehung:

Die Verschiebung der Membran 17 läßt sich wie folgt darstellen:

Z₁₇ = F₁-IOgP₅.

Soll eine Schließung der Kontakte 21 und 23 erfolgen, muß Z₁₆ gleich Z + Z₁₇ sein oder

oder

Aus dieser Beziehung ist zu entnehmen, daß eine Schließung der Kontakte erfolgt, wenn das Verhältnis von P_A zu P_B gleich oder größer als der der Gleichung genügende Wert ist. Demgemäß kann durch einfache Einstellung des Abstandes Z eine Schließung des Schalters bei irgendeinem vorherbestimmten Druckverhältnis von P_A und P_B erzielt werden.

Bei der Anwendung dieses Schalters auf ein Machzahl-Schalteranzeigegerät werden die Klemmen 27 und 28, welche über Leitungen 29 bzw. 30 mit den Kontakten 21 bzw. 23 in Verbindung stehen und die weiter luftdicht durch das Gehäuseteil 11 hindurchgeführt sind, mit irgendeiner Anzeige- oder automatischen Steuereinrichtung verbunden.

Da bereits oben erwähnt wurde, daß die Machzahl dem Verhältnis von dynamischem Druck, wie er von einem typischen statischen Tragflächen-Pitot-Druckmesser gemessen wird, minus dem statischen Druck zum statischen Druck proportional ist, kann jedes in diesem Verhältnis vorkommende Glied an eine der Membranen 16 bzw. 17 angelegt werden. So kann der Druck P₃- an der linken Membran über die Leitung 14 mit dem angezeigten dynamischen Druck verbunden werden. Der statische Druck kann dann über die Leitung 18 a an die Mittelkammer angelegt werden, wodurch dort der Druck P₅ aufrechterhalten wird. Die rechte Kammer kann über die Leitung 15 ausgepumpt werden. Die Leitung 15 kann dann durch eine Dichtung ersetzt werden, um den evakuierten Zustand in der Kammer aufrechtzuerhalten.

Die Druckdifferenz an der Membran 16 ist daher gleich dem dynamischen Druck minus dem stati-

sehen Druck, während der Differenzdruck an der Membran 17 gleich dem statischen Druck ist. Die Kontakte verschieben sich also in Abhängigkeit von dem zur Schließung der Kontakte vorgewählten Verhältnis um die vorbestimmte Entfernung Z. Das Verhältnis steht seinerseits in einer Beziehung zu irgendeiner vorbestimmten Machzahl.

Wenn die Machzahlauslösung verändert werden soll, müssen die Teile 10 und 11 lediglich gegeneinander verdreht werden, um die voreingestellte Entfernung Z zu verändern; dadurch schließen die Kontakte bei irgendeinem anderen Druckverhältnis und damit bei einer anderen Machzahl.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Elektrischer Druckverhältnis-Überwachungsschalter mit zwei in einem Gehäuse gegenüber angeordneten Membranen, auf denen zwei bei einer bestimmten Auslenkung der Membranen einander berührende elektrische Kontakte befestigt sind, wobei wenigstens zwischen der einen Membran und dem Gehäuse ein erster, auf einem ersten Druck gehaltener Druckraum vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen den beiden Membranen (16, 17) ein zweiter, auf einem zweiten Druck gehaltener Druckraum (P₃) und zwischen der anderen Membran (16 bzw. 17) und dem Gehäuse (10, 11) ein dritter, auf einem dritten Druck gehaltener Druckraum (P₀) befindet, so daß die Kontakte (21, 23) bei einem bestimmten Verhältnis

Pt - Ps

der Druckdifferenzen zwischen dem ersten und zweiten sowie zwischen dem zweiten und dritten Druckraum schließen.

2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der beiden Kontakte einstellbar ist.

3. Schalter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse aus zwei Hälften (10,11) besteht, welche im Bereich des zweiten Druckraumes (P₅) miteinander in Gewindeverbindung stehen, so daß der Abstand der Kontakte durch relative Verdrehung der beiden Gehäusehälften veränderlich ist.

4. Schalter nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Kammer mit einer Quelle statischen Druckes verbunden ist, daß die erste Kammer mit einer Pitot-Druckwelle in Verbindung steht und daß die dritte Druckkammer leergepumpt ist, so daß die Relativbewegungen der Kontakte von der Machzahl abhängig sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschriften Nr. 2 811 599, 2 421149.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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