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Pneumatisch verzögerte Schalteinrichtung Die Erfindung betrifft eine
pneumatisch verzögerte Schalteinrichtung mit einer Membran, die unter der Einwirkung
eines handbetätigten, auf einen Momentschalter einwirkenden Druckstiftes Luft aus
einem abgeschlossenen Raum verdrängt, die langsam durch einen engen Kanal od. dgl.
wieder in den Raum zurückströmen kann und dabei über die Membran den Momentschalter
abermals betätigt.
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Bei den bekannten Schalterbauarten der vorstehenden Art ist nicht
gewährleistet, daß ein Schaltvorgang erst dann erfolgt, wenn praktisch alle Luft
aus der betreffenden Luftkammer verdrängt ist. Die bekannten Schalter sind deshalb
mit dem Mangel behaftet, daß nicht unter allen Umständen dieselbe Verzögerungszeit
gegeben ist. Bei einer unachtsamen Betätigung, bei welcher der Druckstift nicht
ganz eingedrückt und damit nicht alle Luft aus der Kammer verdrängt wird, führen
die bekannten Schalter zu einer verkürzten Verzögerungszeit.
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Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe gesetzt, eine Schalteinrichtung
zu schaffen, welche nicht den vorstehend erwähnten Nachteil aufweist. Als Lösung
wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß der Druckstift unmittelbar am Betätigungsorgan
des Momentschalters zur Anlage kommt, aber erst, nachdem ein elastisches Glied verformt
wurde, daß er zwischen einem Teil des Druckstiftes und einem gleitend verschiebbaren
Teil liegt, welches sich auf einem verschiebbaren Träger der elastischen Membran
abstützen kann.
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Die erfindungsgemäße Schalteinrichtung unterscheidet sich somit von
den bekannten Schalteinrichtungen mit pneumatischer Verzögerung dadurch, daß zwischen
dem Druckstift, der von Hand betätigt wird, und dem Betätigungsorgan des Momentschalters
bzw. dem verschiebbaren Träger der Membran eine besondere Kupplungseinrichtung vorgesehen
ist. Diese Kupplungseinrichtung ist so ausgebildet, daß der Membranträger erst bis
zu seinem Anschlag verschoben werden muß, ehe das Betätigungsorgan des Momentschalters
in Bewegung gesetzt wird.
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Durch die Verwendung des vorgeschlagenen Verbindungsgliedes zwischen
dem Druckstift und dem Momentschalter wird sichergestellt, daß eine Betätigung des
Schalters erst erfolgen kann, wenn sämtliche Luft aus der unmittelbar an die Membran
angrenzenden Kammer verdrängt ist. Dadurch ist gewährleistet, daß unter allen Umständen
stets die volle vorgesehene Verzögerungszeit zur Auswirkung kommt; denn der Momentschalter
wird nicht aus seiner Ruhestellung in die Arbeitsstellung gebracht, bevor nicht
alle Luft verdrängt ist. Da die Arbeitsweise der mit einer verdrängten Luftmenge
arbeitenden Schaltverzögerungsvorrichtungen weitgehend davon abhängig ist, daß der
schädliche Raum der ersten Luftkammer, der nach dem Verdrängen der eingeschlossenen
Luft übrigbleibt, so klein wie möglich ist, bezweckt die Erfindung fernerhin die
Form der Kammer so zu gestalten, daß der Membranträger an seiner der Kammer zugewandten
Seite eine Oberflächenform aufweist, die das Komplement des Kammerraumes bildet.
Die Erfindung sieht deshalb gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung vor, daß das
gleitend verschiebbare Teil aus einem U-förmigen Bügel besteht, der durch eine an
einem Gehäuseteil anliegende Feder von der Membran weggedrückt wird, deren Federkraft
aber kleiner als die Kraft des elastischen Gliedes ist.
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Die Erfindung bezweckt schließlich, eine Schalteinrichtung zu schaffen,
welche auf Grund der Formgebung und Zuordnung ihrer Einzelteile einen geringen Platzbedarf
erfordert, welche sich fernerhin leicht zusammen- und gegebenenfalls auch auseinanderbauen
läßt und welche darüber hinaus nur geringe Herstellungskosten erfordert. Dazu wurde
es weiterhin als zweckmäßig befunden, daß in der Mitte des U-förmigen Bügels eine
Hülse befestigt ist, die zur Führung des in ihr längsverschiebbar angeordneten Druckstiftes
dient, wobei sich das elastische Glied einerseits am U-förmigen Bügel und andererseits
an einem am Druckstift vorgesehenem Bund abstützt.
Verschiedene,
besonders vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend unter
Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert.
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F i g.1 zeigt im axialen Längsschnitt die Gesamtheit einer Verzögerungseinrichtung
gemäß der Erfindung; die für Handbetätigung bestimmt ist, wobei die einzelnen beweglichen
Teile in den Stellungen dargestellt sind, die sie einnehmen, unmittelbar nachdem
der Schalter betätigt wurde, und infolgedessen in dem Augenblick, in dem die pneumatische
Verzögerungseinrichtung wirksam wird; F i g. 2 zeigt eine Einzelheit in kleinerem
Maßstab, und zwar die innere Berührungsfläche des Gehäuses, an welcher der Schalter
befestigt ist; F i g. 3 zeigt eine Einzelheit im selben Maßstab wie F i g. 2, und
zwar eine Ansicht in der Ebene der Steuereinrichtung, die als Pumpkammer dient,
und des Sitzes des Klappenventils; F i g. 4 ist ein Schnitt durch die Steuereinrichtung
gemäß der Linie IV-IV in F i g. 3; F i g. 5 und 6 zeigen Einzelheiten in größerem
Maßstab als die vorhergehenden Figuren, die den Schalter in seinen beiden äußersten
Betriebsstellungen zeigen; F i g. 7, 8 und 9 sind schematische Erläuterungen des
Arbeitsprinzips der Teile für Handbetätigung bei einer Verzögerungseinrichtung gemäß
F i g. 1.
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Eine Verzögerungseinrichtung nach der Erfindung enthält im wesentlichen
folgende Teile: Eine Steuereinrichtung, die allgemein mit dem Bezugszeichen 1 versehen
und in an sich bekannter Weise zwischen zwei elastischen angeordnet ist, die beispielsweise
aus Gummi bestehen und die Bezugszeichen 2 bzw. 3 tragen; diese Steuereinrichtung
dient als Pumpenkammer und als Sitz für das Klappenventil, wie weiter unten noch
im einzelnen gezeigt wird; einen rückwärtigen Abschluß, der allgemein mit
4 bezeichnet ist und als Sitz für ein Auslaßventil5 sowie zur Aufnahme eines
Gewindestücks 6 dient, in welchem eine Einstellschraube 7 angebracht ist; diese
dient, wie später gezeigt wird, zum Einstellen der Verzögerung auf das gewünschte
Maß; eine Platte 8, ein Schaltergehäuse 9 und einen Deckel 10, die
zusammen eine Umhüllung für einen Schalter beliebiger, an sich bekannter Bauart
darstellen, der mit dem allgemeinen Bezugszeichen 11 bezeichnet ist, und
außerdem eine Führung für die Membran 2, die allgemein das Bezugszeichen
12 trägt. Die einzelnen Teile der gesamten Anordnung der Verzögerungseinrichtung,
die noch näher erläutert werden, sind durch einfaches Aufeinanderstapeln zusammengesetzt
und durch lange Niete miteinander vereinigt, wobei ein solcher Niet 13 in
F i g. 1 punktiert angedeutet ist. Diese Niete, welche die Vorrichtung gegen Eingriff
von außen schützen, sind als Rohrniete ausgebildet und können, wie dies später noch
näher beschrieben wird, auch zur Befestigung der gesamten Verzögerungsanordnung
auf einer Grundplatte dienen, z. B. einer Grundplatte für die unmittelbare Betätigung
von Hand (F i g. 1, 8, 9).
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Im einzelnen besitzt die Steuereinrichtung 1 (s. F i g. 1, 3 und 4)
auf ihrer vorderen Fläche (links in den F i g. 1 und 4) einen Hohlraum 14 von kegelförmiger
Gestalt, an den sich ein zylindrisches Teil 15 anschließt. Der mittlere Teil dieses
Körpers wird von einem Kanal 16 durchquert, dessen vorderer Teil 16A zylindrisch
ist und dessen hinterer Teil 16B eine trichterförmige Gestalt aufweist, wobei diese
beiden Teile durch eine mittlere Einschnürung 16C von beispielsweise rechteckigem
Querschnitt miteinander verbunden sind. Auf der Rückseite des Körpers 1 ist konzentrisch
zur Mündung des Kanals 16B
ein Kragen 17 von dreieckigem Querschnitt
vorgesehen, der eine Dichtung für das Auslaßklappenventil bildet, das aus dem mittleren
Teil 3 A der Membran 3 besteht, die von der Feder 5A und der Klappe 5 angepreßt
wird.
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Im hinteren Teil des Körpers 1 sind vorgesehen: einesteils eine Kammer
18, deren Rauminhalt groß ist gegenüber dem Inhalt der vorderen Kammer, die durch
die Wandungen des Trichters 14 der Ausnehmung 15 und der Membran 2 begrenzt ist,
wobei die letztere sich in der in F i g. 1 angegebenen Stellung befindet; andernteils
das Gehäuse 19 der Vorrichtung zum Beeinflussen des Lufteintritts in die erwähnte
hintere Kammer.
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Diese Vorrichtung besteht mit Vorteil, wie in den F i g. 1, 3 und
4 dargestellt, aus einer Kugel 20 aus einem elastischen Werkstoff, beispielsweise
Gummi, die federnd in einem Trichter 21 hineingedrückt wird, der über einen Kanal
22 mit dem Innenraum des Trichters 14 in Verbindung steht. Vorzugsweise besitzt
der Trichter 21 die Gestalt einer hohlen Pyramide (s. im einzelnen F i g. 3 und
4), z. B. die eines Tetraeders, so daß beim Hineindrücken der Kugel längs der Kanten
des Tetraeders Kanäle bestehenbleiben, die Luft hindurchlassen und deren Querschnitt
mit dem Druck veränderlich ist, den die Kugel 20 auf ihre Auflage 21 ausübt.
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Der von der Kugel auf ihre Unterlage ausgeübte Druck läßt sich beeinflussen,
indem die Regelschraube 7 mehr oder weniger weit hineingeschraubt wird, deren Grundfläche
auf einem Teil 23 aufliegt, das die Kugel 20 trägt und in einer Bohrung 19
gleiten kann. Eine Rückstellfeder 24 verringert den von der Kugel auf ihre
Unterlage ausgeübten Druck, wenn man die Regelschraube 7 wieder zurückschraubt.
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Vor der Membran 2 ist ein Betätigungsorgan 12
für die
Membran vorgesehen, das in Längsrichtung der Achse des Apparates verschoben werden
kann, um diese Membran aus der Stellung, die in F i g. 1 strichpunktiert angegeben
ist, in jene Stellung zu führen, die hier mit ausgezogenen Strichen angegeben ist,
und so die in der vorderen Kammer 14, 15 enthaltene Luft durch den Kanal 16 und
das Klappenventil 17, 5 bis in die hintere Kammer 18 zu befördern.
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Um eine völlige Entleerung der erwähnten vorderen Kammer zu erzielen,
besitzt die rückwärtige Oberfläche 12A des Membranbetätigungsorgans 12
die
Komplementärform des Trichters 14 in der Steuervorrichtung.
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Andererseits ist das Membranbetätigungsorgan 12 mit einer zentralen
Bohrung 25 versehen, in welcher das vordere Ende einer Membranführung mit geringer
Reibung gelagert ist; diese Membranführung besteht aus einem Schaft 26 mit einer
zylindrischen Schulter 27, die in den zylindrischen Teil 15 des Trichters in der
Steuereinrichtung hineinpaßt. Das hintere Ende des Schaftes 26 kann im Kanal 16
gleiten, wo es durch die Einschnürung 16C geführt wird. Da der Querschnitt des Schaftes
26 kreisförmig ist,
die Einschnürung aber rechteckig, so ergibt
sich, daß die von der vorderen in die hintere Kammer geförderte Luft durch die Zwischenräume
zwischen dem Schaft 26 und seiner Führung 16 hindurchtreten kann. Eine Rückführfeder
28 stützt sich einerseits gegen die Einschnürung 16 C und andererseits gegen die
rückwärtige Fläche der Schulter 27 und wirkt dauernd auf die Membranführung 26,
die Membran 2 und den Membranträger 12.
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Zwischen der äußeren Kammer 18 und der vom Innenraum des Schaltergehäuses
9 gebildeten Kammer sind Druckausgleichsleitungen vorgesehen. Diese Druckausgleichsleitungen
können vorteilhaft aus den Zwischenräumen zwischen den zum Zusammenhalt des Ganzen
dienenden Niete 13 und den sie aufnehmenden Bohrungen bestehen; in der Steuereinrichtung
1 sind die Bohrungen mit 29 (vgl. F i g. 3) und im Gehäuse 9 des Schalters
mit 30 (vgl. F i g. 2) bezeichnet.
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Um zu ermöglichen, daß die Luft unter der Membran 2 zu den
Bohrungen 29 gelangt, sind Erweiterungen 31 vorgesehen. Ebenfalls sind in
der vorderen Fläche des Gehäuses 9 kleine Kanäle 32 angebracht, durch die die Luft,
die durch die Bohrungen 30 strömt, in den Innenraum des Schaltergehäuses 9 gelangen
kann.
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Im Innern des Gehäuses 9 ist ein Schalter von beliebiger, an sich
bekannter Bauart vorgesehen, der in F i g. 1 mit 11 bezeichnet ist. Dieser Schalter
wird über einen Knopf 33 betätigt, dessen vorderes Ende 33 A durch eine Öffnung
34 hindurchragt, die in der Mittels des Verschlußdeckels 10 des Schaltergehäuses
vorgesehen ist; sein hinteres Ende 33B, das zwei seitliche Schultern besitzt, liegt
in einer Öffnung 35 von entsprechender Form, die im hinteren Teil des Schaltergehäuses
9 angebracht ist. Das Ende 33B kommt beispielsweise auf dem Ende des Schaftes 26
der Membranführung, wie in F i g. 1 dargestellt, oder z. B. auf dem Membranträger
12 während der Schaltverzögerung zur Anlage, wie dies im einzelnen später noch näher
erläutert wird.
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Der Betätigungsknopf 33 seinerseits steuert einen Schalter, der beispielsweise,
wie aus den F i g. 5 und 7 erkennbar ist, aus einer gebogenen Feder 36 besteht,.
die einen beweglichen Rahmen 37 in Bewegung setzt: aus einer Anfangsstellung, in
der er an festen Kontakten 38A, 38B (Fig. 1 und 5) anliegt, wird er in eine Endstellung
befördert, in der er an festen Kontakten 39 A, 39 B (F i g. 6) anliegt.
Diese beiden Kontaktpaare sind in an sich bekannter Weise je nach den vorliegenden
Erfordernissen mit Anschlußklemmen verbunden, die sich außen auf dem Schaltergehäuse
9 befinden.
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Die Vorrichtung umfaßt: die Steuereinrichtung 1, die Membran 2 und
3, den hinteren Deckel 4, die Platte 8, das Schaltgehäuse 9 und den Deckel 10, die
durch langgestreckte Niete 13 zusammengehalten werden und ein Ganzes bilden, das
im dargestellten Beispiel -auf einer Grundplatte 42 mittels Schrauben 43 befestigt
ist, welche durch die hohlen Niete 13 der Vorrichtung hindurchgesteckt sind. Ein
Zwischenstück 45 ist zwischen der Grundplatte 42 und dem Deckel 10 derart befestigt,
daß eine Kammer 46 entstanden ist, in deren Innenraum sich verschiedene Zwischenglieder
befinden, welche die Bewegung eines in der Achse der Anordnung befestigten Betätigungsknopfes
auf die Vorrichtung übertragen. Eine weiche, nachgiebige Membran 47 ermöglicht es,
den gewünschten Druck auf dem Betätigungsknopf auszuüben und doch die verschiedenen
übertragungsorgane wirksam zu schützen. Die letzteren dienen dazu, sicherzustellen,
daß die vordere Luftkammer 14, 15 völlig entleert ist, ehe der Schalter 11 betätigt
wird, und daß die verzögerte gegenläufige Schalterbewegung erst nach diesem Zeitpunkt
vor sich gehen kann.
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Das Schaltergehäuse 9 und sein Deckel 10 sind mit seitlichen Öffnungen
48A, 48B (im Deckel) und 49A, 49B (im Gehäuse) versehen, die so angeordnet sind,
daß sie miteinander zwei langgestreckte parallele Kanäle in Richtung der Mittelachse
der Vorrichtung bilden, in dem die beiden Schenkel 50A
und 50 B
eines U-förmigen Bügels frei gleiten können, der mit einer Hülse 51 in der Achse
des Geräts versehen ist. In dieser Hülse kann ein Zwischenstößel 52 gleiten, dessen
vorderes Ende 52A den Betätigungsimpuls erhält und dessen hinteres Ende
52B
diesen Impuls auf das Ende 33 A des Schalterbetätigungsknopfes übertragen
kann.
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Eine Rückzugsfeder 53 ist zwischen dem Deckel 10 und dem U-förmigen
Bügel 50A, 50B vorgesehen, während eine weitere Feder 54, die erheblich stärker
als die Feder 53 ist, zwischen dem U-förmigen Bügel und dem Knopf 52A des
Zwischenstößels 52 angeordnet ist.
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Die Arbeitsweise dieses für Handbetätigung vorgesehenen verzögerten
Schalters spielt sich wie folgt ab.
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Zu Beginn befinden sich die verschiedenen beweglichen Teile in folgenden
Stellungen: die handbetätigten Steuerorgane nehmen die in F i g. 7 dargestellten
Lagen ein; die Teile des Schalters befinden sich in der Stellung gemäß F i g. 6;
der Betätigungsknopf 33 der Membranträger 12, die Membran 2 und ihre Führung 26
befinden sich sämtlich in ihrer linken Endstellung, entgegengesetzt zu der Lage,
die sie in F i g. 1 einnehmen.
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Übt man in diesem Augenblick mit Hilfe eines in der Achse der Vorrichtung
angebrachten Betätigungsknopfes einen Druck im Sinne des Pfeils F auf den Kopf
52A des Zwischenstößels 52 aus, so bewegt sich, da die Feder 54 stärker als
die Feder 53 ist, der Zwischenstößel 52 und der U-förmige Bügel
50A, 50B im Sinne des Pfeils F.
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Die Enden der Schenkel 50A, 50B des U-förmigen Bügels kommen
mit dem Membranträger 12 in Berührung und verschieben den letzteren im Sinne des
Pfeils F. Die Länge der Schenkel des U-förmigen Bügels ist so festgelegt, daß der
Membranträger 12
völlig nach rechts geschoben wird, bevor das Ende
52B des Stößels 52 mit dem Kopf 33A des Schalterknopfes in Berührung
kommt. In diesem Augenblick befinden sich die beweglichen Teile der handbetätigten
Steuerung in den Stellungen, die in F i g. 8 angegeben sind.
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Während dieser ersten Phase hat der Membranträger 12 die Membran völlig
bis auf den Boden des Trichters 14 in der Steuereinrichtung geschoben, und die Schulter
27 fügt sich in die zylindrische Ausnehmung 15 ein. Dabei ergibt sich, daß die in
der vorderen Kammer 14, 15 enthaltene Luft durch den Kanal 16 befördert wird,
wobei sie das Klappenventil 5 anhebt und in die äußere Kammer 18 eintritt.
Geht
man nun von dem Augenblick aus, in dem die vordere Kammer vollkommen von Luft entleert
ist und der U-förmige Bügel 50A, 50B gegen den Membranträger 12 stößt, so
ergibt sich, wenn man auch weiterhin einen Druck im Sinne des Pfeils F auf den Stößel
52 ausübt, daß sich dieser Stößel gegenüber dem !U-förmigen Bügel verschiebt
und in der Hülse 51 vorwärts gleitet, wobei er die Feder 54 zusammenpreßt.
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Nun betätigt der Stößel 52 den Betätigungsknopf 33 des Schalters 11
und führt dessen Betätigung herbei; dieser wird also aus der Stellung der F i g.
6 in die Stellung der F i g. 5 übergeführt. Nun befinden sich die beweglichen Teile
in den in F i g. 1 dargestellten Lagen.
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Wenn jetzt kein Druck mehr auf den Zwischenstößel 52 ausgeübt wird,
kommt die Verzögerungseinrichtung zur Wirkung.
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Der U-förmige Bügel 50A, 50B und der Stößel 52 kehren selbsttätig
in ihre Anfangsstellung zurück, wie sie in F i g. 7 dargestellt ist, und zwar unter
der Wirkung der Federn 53 und 54.
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Die Membran 2, der Membranträger 12, die Führung
26 kehren unter dem Einfluß der Feder 28 langsam in ihre Anfangsstellung
zurück, und zwar in dem Maße, wie die in der Kammer 18 enthaltene Luft wieder in
die vordere Kammer 14 zurückströmt, was über die Vorrichtung mit der Kugel 20 erfolgt;
die Durchströmgeschwindigkeit der Luft durch diese Anordnung ist regelbar, wie oben
bereits geschildert, indem man die Regelschraube 7 mehr oder weniger tief in ihren
Träger wieder hineinschraubt.
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In dem Maße, wie sich der Schaft 26 von hinten nach vorn verschiebt,
drückt er im gleichen Sinne auf die Druckfläche des Schalters 33. In einer ganz
bestimmten Stellung des letzteren wird der Kontakt schlagartig betätigt, indem der
Schalter aus der Stellung gemäß F i g. 5 in die gemäß F i g. 6 übergeht.
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Die ganze Anordnung ist damit in ihre Anfangsstellung zurückgekehrt,
und eine neue Betätigung kann erfolgen.