DE1286178B - Vibrationssicherer druckabhaengiger elektrischer Schalter - Google Patents
Vibrationssicherer druckabhaengiger elektrischer SchalterInfo
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Description
sowohl durch den Kontaktkörper bzw. dessen Anschlagfläche als auch die dieser Anschlagfläche umgebenden
Gehäuseteile abgestützt wird. Mit anderen
druck anspricht, kann nicht durch möglicherweise auftretende sehr viel höhere Drücke zerstört werden,
wenn diese eben erläuterte Weiterbildung der Er
Membran isoliert angeordnet ist, gegen welchen die io ist vorgesehen, daß die Anschlagfläche des Kontaktden
anderen Kontakt bildende Membran ab einer körpers nur geringfügig über die Ebene der der
vorherbestimmten Druckdifferenz anliegt und so den Membran gegenüberliegenden Kammerwand vorSchalter
schließt. steht. Selbst bei Auftreten extrem großer Betätigungs-
Bei einem bekannten Schalter ist die Membran im drücke, die weit über dem zum Schalten erforderwesentlichen
in ihrer Ruhestellung in einer Ebene 15 liehen Mindestdruck liegen, kann die Membran nicht
vorgespannt und ist von wellblechartig gewelltem zerstört werden, weil sie gegen den Betätigungsdruck
Aufbau. Mit geringem Abstand bei entspannter, d. h.
nicht beaufschlagter Membran ist auf sie zuweisend
ein Kontakt angebracht, und die Membran bildet den
nicht beaufschlagter Membran ist auf sie zuweisend
ein Kontakt angebracht, und die Membran bildet den
anderen Kontakt. Wird die Membran von der dem 20 Worten: Ein nach der Erfindung ausgebildeter
Kontakt gegenüberliegenden Seite mit Druck be- Schalter, der bereits bei relativ geringem Betätigungsaufschlagt
und verformt sich dann entsprechend, so
kommt sie mit dem feststehenden Kontakt in Berührung und öffnet so einen Schaltstromkreis.
kommt sie mit dem feststehenden Kontakt in Berührung und öffnet so einen Schaltstromkreis.
In Feuerüberwachungssystemen mit Fühlern, die 35 findung angewendet wird.
bei Erwärmung Gas abgeben, lassen sich Schalter Nach einem nicht zum Stand der Technik ge-
der oben angegebenen Gattung besonders gut ver- hörigen Vorschlag werden in einem Feuerwarnwenden,
weil sie im Prinzip einfach sind. Erhöhte system Fühler mit einem reversibel bei Erwärmung
Anforderungen werden dann gestellt, wenn solche Gas abgebenden Mittel in Form von einem salz-Schalter
in Feuerwarnsystemen in Luftfahrzeugen 30 artigen oder Metallhydrid verwendet, welches bei
verwendet werden, wobei eine besondere Schwierig- Umgebungstemperatur allen verfügbaren Wasserstoff
keit darin besteht, mit den erheblichen Beanspruchun- aufgenommen hat, wobei aber weiterhin ein Edelgas
gen durch unvermeidbar starke Vibrationen fertig in dem Rohr ist, wodurch man hier nicht näher interzu
werden. Der oben beschriebene bekannte Schalter essierende besondere Vorteile im Ansprechverhalten
ist nicht einsetzbar, wenn er unvermeidbar mehr oder 35 des Fühlers erhalten kann. Der vorliegende Schalter
minder stark vibriert wird. Wenn der Druck im an- nach der Erfindung läßt sich besonders gut mit dem
geschlossenen Fühler auf Grund einer Temperatur- Fühler nach dem erwähnten anderen Vorschlag vererhöhung,
die noch nicht einer Alarmabgabe ent- wenden, wenn vorgesehen wird, daß die den Konsprechen
soll, so hoch ist, daß beim bekannten Fall taktkörper enthaltende Kammer gasdicht abgedie
Membran sehr nahe am festen Kontakt ist, dann 40 schlossen und mit einem Gas gefüllt ist. Auf diese
werden durch die insbesondere bei Luftfahrzeugen Weise wird das Ansprechverhalten des Schalters in
unvermeidlichen Vibrationen kurze Kontaktgaben
zwischen der Membran und dem feststehenden Kontakt hergestellt. Ersichtlich ist wegen der besonders
zwischen der Membran und dem feststehenden Kontakt hergestellt. Ersichtlich ist wegen der besonders
Verbindung mit dem Fühler mit Hydridfüllung unabhängig von der Umgebungstemperatur, die bei
einem Flugzeug immerhin zwischen —60 und
hohen Sicherheitsanforderungen bei Luftfahrzeugen 45 + 60° C schwanken kann.
In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß alle Einzelteile des Schalters mit
Ausnahme des aus Keramikmaterial bestehenden Isolierkörpers für den Kontaktkörper aus Molybdän
Molybdän hat den Vorteil, daß es gut gelötet werden kann, und unter den Hochtemperaturmetallen ist es
immer noch dasjenige, welches am wenigsten
bereits dies ein Grund dafür, daß der bekannte Schalter nicht verwendet werden darf.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Schalter der eingangs beschriebenen Gattung zu
schaffen, der zunächst einmal bereits auf Grund 50 bestehen. Ein solcher Schalter läßt sich in Um-
seiner Bauart eine genaue Festlegung desjenigen gebungstemperaturen bis zu 20000C einsetzen.
Druckes gestattet, bei welchem der Kontakt sicher
schließt. Es soll auch sichergestellt sein, daß nach
Schließen der beiden Kontakte diese mit einer relativ
schließt. Es soll auch sichergestellt sein, daß nach
Schließen der beiden Kontakte diese mit einer relativ
großen Kraft gegeneinandergedrückt werden, auch 55 schwierig mechanisch zu bearbeiten ist.
wenn der herrschende Betätigungsdruck den Mindest- Eine wiederum andere Fortbildung der Erfindung
betätigungsdruck nur geringfügig übersteigt. Insbe- besteht darin, daß der Schalter in einer Membran
sondere bei Verwendung solcher Schalter in Feuer- mehrere Blasen aufweist, die auf ihren Rückseiten
warnsystemen ist es nicht erforderlich, daß bei Ab- jeweils voneinander getrennte Kammern haben, in
sinken des Betätigungsdruckes unter den zum 60 denen jeweils ein Kontaktkörper mit etwa in der
Schalten erforderlichen Mindestdruck der Kontakt Ebene der Membran liegenden Anschlagflächen an-
sofort wieder gelöst wird. Ein Feueralarm soll nicht, geordnet sind. Dabei kann man z. B. die beiden
nachdem er einmal ausgelöst wurde, sofort wieder Kammern hinter den Blasen mit verschiedenen Vor-
abschaltbar sein. Spannungsdrücken beaufschlagen und erhält somit
Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe bei dem 65 bei ansteigendem Betätigungsdruck zunächst Kontakt-Schalter
der eingangs bezeichneten Gattung dadurch, gäbe des einen Schalterteils und dann des anderen
daß die Membran eine im unbelasteten Zustand Schalterteils, weil die Blasen sukzessive bei höher
bleibend aus ihrer Ebene in die vom zu erfassenden werdendem Druck nacheinander umschalten. Man
kann auch nur die Durchmesser der Blasen verschieden
groß machen und dadurch hinsichtlich des Betätigungsdruckes ein unterschiedliches Ansprechen
erreichen.
In einer besonders zweckmäßigen weiteren Ausgestaltung ist mit der vom zu erfassenden Druck zu
beaufschlagenden Kammer eine bei Erwärmung Gas reversibel abgebende Einrichtung mit Heizung verbunden.
Diese Anordnung dient zum Testen des gegebenenfalls an unzugänglicher Stelle eingebauten
Schalters. Das reversibel Gas abgebende Material kann z. B. ein metallisches oder salzartiges Hydrid
sein, welches in besonders einfacher Weise im festen Zustand elektrisch geheizt werden kann. Eine weitere
zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung ist im Anspruch 7 beschrieben.
Im folgenden wird die Erfindung unter Hinweis auf die Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel erläutert.
In der Zeichnung zeigt
F i g. 1 den Schalter nach dem Ausführungsbeispiel im Schnitt gemäß der Linie I-I der F i g. 2,
F i g. 2 eine Draufsicht auf den Schalter nach F i g. 1 von oben und
F i g. 3 die Teile des Schalters nach den F i g. 1 und 2 in auseinandergezogener Darstellung der die
Druckkammern bildenden Teile.
Der Schalter weist zunächst eine obere Platte 11 und eine untere, parallel dazu mit Abstand angeordnete
Platte 10 auf. Durch die Platte 10 führt das Zuleitungsrohr 29 in die Kammer 30 (s. F i g. 1), die
bis auf die Zuleitung durch das Rohr 29 hermetisch abgeschlossen ist.
Die auseinandergezogene Darstellung nach F i g. 3 zeigt die Einzelteile: Auf die Platte 10 folgt eine
»Lötscheibe« (das ist eine Scheibe, die beiderseits mit Lot überzogen ist) 14, auf welche eine einfache
Distanzscheibe 15 folgt. Danach kommt wieder eine Lötscheibe, und auf die folgt eine Membran. Aus der
Membran sind über die Elastizitätsgrenze hinaus zwei Blasen 20 und 21 ausgeformt, die in der aus
F i g. 1 ersichtlichen Weise nach unten, d. h. in Richtung auf die Platte 10, vorstehen. Ersichtlich haben
die beiden Blasen verschiedene Durchmesser.
Auf die Membran folgt wieder eine Lötscheibe 18, und auf diese folgt die obere Platte 11, in welche
drei Einsätze 24 (von denen einer in F i g. 1 im einzelnen dargestellt ist) eingesetzt sind, welche
weiter unten zu beschreibende weitere Einzelteile des Schalters druckdicht halten. Die Bauteile 14,15,16,
17 und 18 haben derartige Öffnungen, wie z. B. die öffnung 19 in der Membran, daß der im zusammengebauten
Zustand (s. Fig. 1) hermetisch abgeschlossene Raum 30 unter der Membran mit einem
Raum im Inneren der Heizeinrichtung 12 in Verbindung steht, die ihrerseits hermetisch abgeschlossen
ist. Auf diese Heizeinrichtung wird unten noch zurückzukommen sein.
Mit 28 ist in Fig. 1 ein Zentrierstift bezeichnet, der durch entsprechende Bohrungen in allen in
Fig. 3 gezeigten Teilen führt und dazu dient, beim
Zusammenbau das saubere Fluchten aller Teile zu gewährleisten. Dieser Zusammenbau wird so vorgenommen,
daß die in Fig. 3 in auseinandergezogener Darstellung wiedergegebenen Teile unter
Verwendung des Zentrierstiftes 28 in der in Fig. 3 wiedergegebenen Drehstellung der Teile zueinander
aufeinandergelegt und dann entsprechend erwärmt werden, woraufhin das beiderseits auf den drei Lötscheiben
aufgebrachte Lötmaterial die Teile fest und dicht miteinander verbindet.
In die zwei konzentrisch zu den Blasen 20 und 21 oben in die obere Platte 11 eingesetzten bzw. eingelöteten
Rohrstutzen 24 ist jeweils ein Keramikrohr 25 dicht eingelötet. Oben ist das Keramikrohr 25
jeweils durch eine Kappe 26 dicht abgeschlossen, durch welche von oben ein Rohr 27 führt. Das Rohr
27 weist eine Öffnung 32 auf, auf welche weiter unten zurückzukommen sein wird. Das Rohr 27 besteht
aus leitendem Material und ebenso der Kontaktkörper 23, der in der aus F i g. 1 deutlich ersichtlichen
Weise elektrisch isoliert gegen das übrige Gehäuse des Schalters gehaltert ist. Die untere Anschlagfläche
22 des Kontaktkörpers steht ganz wenig über die untere Fläche der Scheibe 11 vor.
In F i g. 1 ist im Schnitt nur eine der beiden Kontakthalterungen 13 dargestellt; die andere Kontakthalterung
sieht genauso aus wie die dargestellte; es ist nur ihre zugeordnete Membranblase mit einem
anderen Durchmesser ausgestattet als die der anderen Kontakthalterung. Der Zweck dieser Maßnahme ist
eingangs erläutert worden.
Durch die Bohrungen 19 in den in F i g. 3 auseinandergezogen dargestellten Teilen steht der hermetisch
abgeschlossene Innenraum in der Heizeinrichtung 12 mit dem Raum 30, das ist also die
Kammer unter der Membran, in Verbindung. In der Heizeinrichtung ist ein bei Erwärmung reversibel
Gas abgebendes Medium, zweckmäßig ein metallisches oder salzartiges Hydrid, vorgesehen, welches
elektrisch heizbar ist. Heizt man dieses Medium auf, dann wird offensichtlich in der Kammer 30 der
Druck erhöht, und man kann die Membranblase 20 zum Umschnappen derart bringen, daß sie sich an
die Kontaktfläche 22 anlegt. Die Heizeinrichtung dient dazu, den gegebenenfalls an unzugänglicher
Stelle eingebauten Schalter hinsichtlich seiner Betriebstüchtigkeit überprüfen zu können.
Durch das Rohr 27 und die Öffnung 32 kann die der Kammer 30 gegenüberliegende, sonst hermetisch
abgeschlossene Kammer unter Druck gesetzt werden. Wozu dies zweckmäßig ist, wurde eingangs bereits
erläutert.
Die Teile 32 und 33 können aus Materialien bestehen, deren eines einen größeren Wärmeausdehnungskoeffizienten
hat als das Keramikrohr 25 und deren anderes einen kleineren Wärmeausdehnungskoeffizienten
gegenüber dem Keramikrohr hat. Das Rohr 27 kann z. B. aus Nickel bestehen und der Kontaktkörper 23 aus Molybdän. Durch Wahl
entsprechender Längenverhälmisse für die beiden Teile 27 und 23 kann man die unvermeidbare
Wärmeausdehnung des Keramikrohrs 25 vollständig kompensieren.
Im Bereitschaftszustand befinden sich die Membranblasen 20 und 21 in der in F i g. 1 dargestellten
Stellung. Wenn durch den Druck in der Kammer 30 (Zuführung 29) eine solche Kraft auf die Blase ausgeübt
wird, daß sie umschnappt, dann legt sie sich gegen die Kontaktfläche 22. Wichtig ist, daß diese
Kontaktfläche näher an der Ebene der Membran angebracht ist als die größte Ausbeulung der Blase
bezüglich der Membranebene. Dadurch schnappt die Membran bei einem höheren Druck in die Ausgangsstellung
zurück, als derjenigen Druckdifferenz entspricht, die etwa in der Ausgangsstellung bzw. in der
Bereitschaftsstellung der Blase entspricht. Auch bei
extrem hohen Druckdifferenzen kann die aus nur sehr dünnem Molybdän bestehende Membran nicht
zerstört werden, weil sie mit einem großen Teil ihrer Fläche im belasteten Zustand gegen die Anschlagfläche
anliegt. Diese Anschlagfläche hat wegen des Ausgleiches der thermischen Ausdehnung des
Keramikrohres 25 bezüglich der unteren Wand der Plattell stets die gleiche Stellung, unabhängig davon,
in wie warmer Umgebung der Schalter selbst angeordnet ist.
Claims (8)
1. Vibrationssicherer druckabhängiger elektrischer Schalter, bestehend aus einem durch eine
bei unterschiedlichen Drücken auf ihren beiden Seiten verformte metallische Membran unterteilten
Gehäuse, bei welchem der zu erfassende Druck in der Kammer auf einer Seite der ringsum dicht
gehalterten Membran herrscht und in der anderen Kammer, in welcher ein Bezugsdruck herrscht,
ein Kontaktkörper elektrisch gegen die Membran isoliert angeordnet ist, gegen welchen die den
anderen Kontakt bildende Membran ab einer vorherbestimmten Druckdifferenz anliegt und so
den Schalter schließt, dadurch gekennzeichnet,
daß die Membran (17) eine im unbelasteten Zustand bleibend aus ihrer Ebene in die vom zu erfassenden Druck beaufschlagte
Kammer vorstehende Blase (20) aufweist, welche bei Erreichen einer durch ihre physikalischen
Eigenschaften bestimmten Druckdifferenz in Richtung der anderen Kammer umschnappt und
dabei an den Kontaktkörper (23) anschlägt, dessen Anschlagfläche (22) sich näher an der Membranebene
befindet, als die größte Tiefe der völlig ausgewölbten Blase (20), bezogen auf die Ebene
der Membran (17), beträgt.
2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Anschlagfläche (22) des Kontaktkörpers (23) nur geringfügig über die Ebene
der der Membran gegenüberliegenden Kammerwand vorsteht.
3. Schalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die den Kontaktkörper (23)
enthaltende Kammer gasdicht abgeschlossen und mit einem Gas gefüllt ist.
4. Schalter nach den vorstehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß alle seine Einzelteile
mit Ausnahme des aus Keramikmaterial bestehenden Isolierkörpers (25) für den Kontaktkörper
(23) aus Molybdän bestehen.
5. Schalter nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß er in einer Membran (17) mehrere Blasen (20, 21) aufweist, die auf ihren Rückseiten
jeweils voneinander getrennte Kammern aufweisen, in denen jeweils ein Kontaktkörper (23)
mit etwa in der Ebene der Membran (17) liegenden Anschlagflächen angeordnet sind.
6. Schalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Blasen (20, 21) verschiedene
Durchmesser haben.
7. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß senkrecht zur Ebene der Membran
ein Keramikrohr (25) absteht, das am freien Ende eine dicht sitzende Kappe (26) trägt, die ein koaxial
in das Keramikrohr (25) ragendes Rohr (27) aus Nickel haltert, an dessen innerem Ende ein
weiterer länglicher Körper (23) aus Molybdän befestigt ist, dessen membranseitige Oberfläche die
Anschlagfläche (22) bildet, und daß die Längen des Nickelrohres und des Molybdänkörpers derart
gewählt sind, daß beide Körper zusammen thermisch bedingte Längenänderungen des Keramikrohres
(25) kompensieren.
8. Schalter nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß mit der vom zu erfassenden Druck beaufschlagten Kammer eine bei Erwärmung Gas reversibel
abgebende Einrichtung (12) mit Heizung verbunden ist.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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