DE1301390B

DE1301390B - Pressure dependent electrical membrane switch

Info

Publication number: DE1301390B
Application number: DEW38887A
Authority: DE
Inventors: Mazzeo Charles F
Original assignee: Ranco Inc
Current assignee: Robertshaw US Holding Corp
Priority date: 1964-06-03
Filing date: 1965-04-02
Publication date: 1969-08-21
Also published as: GB1060320A; US3243539A

Description

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Die Erfindung betrifft einen druckabhängigen Wie aus F i g. 4 zu ersehen, erstrecken sich dieThe invention relates to a pressure-dependent as shown in FIG. 4, the

elektrischen Membranschalter, mit einer mit einem Leitungsteile 14 und 15 vom Äußeren des Gehäuses Druckmedium beaufschlagbaren Kammer, die einer- 11 in dessen Inneres und sind durch die Nieten 16, seits von der Membran und andererseits von einem 17,18 und 19 am Gehäuse 11 befestigt. Zwischen Deckel begrenzt ist, wobei der die Membran gegen 5 dem Teil 14 und dem Gehäuse 11 ist das eine Ende ein Gegenglied spannende Deckel einen seiner Ver- 20 a eines U-förmigen Schaltarmes 20 eingespannt, bindung mit anderen Teilen des Schalters dienenden Dieser besteht aus einem elastischen, leitenden Umfangsflansch aufweist, der an seinem Außenrand Federmaterial, wie z. B. Berylliumkupfer, und trägt mit einem Gegenflansch verbunden ist. an seinem freien Ende einen beweglichen Kontaktelectrical membrane switch, with one having conduit parts 14 and 15 from the exterior of the housing Pressure medium pressurized chamber, which one- 11 in its interior and are through the rivets 16, attached to the housing 11 on the one hand by the membrane and on the other hand by a 17, 18 and 19. Between Lid is limited, the membrane against 5 the part 14 and the housing 11 is one end a counter-member tensioning cover clamped one of its connections 20 a of a U-shaped switching arm 20, bond with other parts of the switch serving This consists of an elastic, conductive Has circumferential flange on its outer edge spring material, such as. B. beryllium copper, and carries is connected to a counter flange. a movable contact at its free end

Bei den bekannten Membranschaltern dieser Art io 21. Dem beweglichen Kontakt 21 steht ein fester ist der Deckel mit den anderen Teilen des Schalters Kontakt 22 gegenüber, der am Teil 15 befestigt ist. durch einen Bördelring verbunden, welcher den Der Kontakt 22 ist im Normalzustand durch die Umfangsflansch des Deckels in Anlage an einem Federkraft des Schalterarmes 20 von diesem ab-Gegenflansch hält. Eine derartige Verbindung ist gehoben.In the known membrane switches of this type io 21. The movable contact 21 is a fixed one is the cover with the other parts of the switch contact 22, which is attached to part 15 opposite. connected by a crimp ring, which the contact 22 is in the normal state by the Circumferential flange of the cover in contact with a spring force of the switch arm 20 from this counter-flange holds. Such a connection is lifted.

praktisch starr. Verwendet man sie, um den Deckel 15 Der Betätigungsstößel 25 des Schalters hat ein mit einem Kunststoffgehäuse für den Schalter zu durch eine öffnung in dem Schalterarm 20 ragendes verbinden, so erweist sie sich als mangelhaft, da Endstück 25 a von verringertem Durchmesser und durch die unterschiedlichen Wärmedehnungen von wird zum Schließen der Kontakte 21 und 22 in Metall und Kunststoff, durch nachträgliches Schrump- axialer Richtung gegen diesen Arm bewegt. Das fen des Kunststoffgehäuses und ähnlicher Einflüsse 20 gegenüberliegende Endstück 25 & des Stößels 25 hat die genaue Lage des Schalters gegenüber der Mem- verringerten Durchmesser und ragt durch die Mittelbran oder einem Zwischenglied verändert wird, was öffnung einer dielektrischen Scheibe 27, die an Inwiederum den Ansprechpunkt des Schalters ver- nenschultern 28 des Gehäuses 11 anliegt. Die Scheibe ändert. Insbesondere muß ein Lockerwerden der 27 dient als Führung des Stößels 25. Verbindung zwischen Gehäuse und Deckel vermie- 25 Die nach einwärts gerichtete Bewegung des Stößels den werden, und zwar möglichst ohne wesentlichen 25 zum Schließen der Kontakte 21 und 22 wird Mehraufwand. durch eine Membrananordnung 30 bewirkt. Diesepractically rigid. If you use them to the cover 15 the actuating plunger 25 of the switch has a with a plastic housing for the switch to protrude through an opening in the switch arm 20 connect, it turns out to be defective, since end piece 25 a of reduced diameter and due to the different thermal expansions of, the contacts 21 and 22 in Metal and plastic, moved in the axial direction against this arm by subsequent shrinkage. That fen of the plastic housing and similar influences 20 opposite end piece 25 & of the plunger 25 has the exact location of the switch opposite the mem- brane- reduced diameter and protrudes through the central rim or an intermediate member is changed, which opening of a dielectric disk 27, which in turn the response point of the switch is against the shoulders 28 of the housing 11. The disc changes. In particular, a loosening of the 27 serves as a guide for the plunger 25. The connection between the housing and the cover is avoided. 25 The inward movement of the plunger will be, and as possible without substantial 25 to close the contacts 21 and 22 will Extra effort. caused by a membrane assembly 30. These

Das wird gemäß Erfindung dadurch erreicht, daß umfaßt einen Deckel 31 in Form eines verhältnisdie Membran zwischen dem Deckel und einem eine mäßig steifen gestanzten Blechteils mit einem zylin-Umfangeschürter aufweisenden Kunststoffgehäuse für 30 drischen Wandstück 31a, einem tellerförmig gewölbden Schalter eingespannt ist, daß der Gegenflansch ten runden Boden 31 b und einem von dem zylindrihinter der Umfangsschulter des Gehäuses anliegt und sehen Wandstück 31a seitlich abstehenden ovalen in ungespanntem Zustand axial im Abstand vom Flansch 31c. Der Flansch 31c weist einander dia-Umfangsflansch des Deckels verläuft, und daß die metral gegenüberliegende Öffnungen 32 zur Befestibeiden radial beträchtlich über den Umfang der 35 gung des Schalters 10 an einer (nicht gezeigten) Hai-Schulter hinausragenden Flansche an ihren Außen- terung auf. Eine elastische Metallmembran 33 ist an rändern unter elastischer Verformung mindestens ihrem Umfang im Bereich des Werkstückes 31a und eines Flansches miteinander verbunden und gegen- des Bodens 31 & des Deckels 31 mit dem Boden 31 b einander gespannt sind. Eine derartige Verbindung verschweißt. Die elastische Membran 33 und der hält den Deckel und das Gehäuse unter elastischer 40 Boden 31 & umgeben eine ausdehnbare Kammer 35, Aufnahme von Verformungen immer in gleicher die durch eine Öffnung 36 im Boden mit einem Weise in Anlage aneinander. Kapillarrohr 37, das in einem Nippel 38 an demThis is achieved according to the invention in that comprises a cover 31 in the form of a diaphragm between the cover and a moderately stiff stamped sheet metal part with a cylindrical-circumferential choke having plastic housing for 30 thresher wall piece 31a, a plate-shaped arched switch is clamped that the counter flange th round bottom 31 b and one of the cylinder behind the circumferential shoulder of the housing and see wall piece 31a laterally protruding oval in the untensioned state axially at a distance from the flange 31c. The flange 31c has a dia-circumferential flange of the cover and that the metrically opposed openings 32 for fastening both have flanges protruding radially considerably beyond the circumference of the movement of the switch 10 on a shark shoulder (not shown) on their outer surface. An elastic metal membrane 33 is joined at edges with elastic deformation at least in its peripheral region of the workpiece 31a and a flange and counter the bottom 31 and the lid 31 b of the bottom 31 are clamped together. Such a connection is welded. The elastic membrane 33 and the holds the cover and the housing under the elastic 40 bottom 31 & surround an expandable chamber 35, accommodating deformations always in the same way as that through an opening 36 in the bottom in a manner in abutment with one another. Capillary tube 37, which is in a nipple 38 on the

Vorteilhaft ist der Gegenflansch eine elastisch Boden befestigt ist, verbunden ist. Das Kapillarrohr federnde Ringscheibe. Bevorzugt ist eine Blech- 37 und die Kammer 35 können Teile eines geschlosscheibe, die mit dem Rand des Umfangsflansches 45 senen Systems sein, das eine unter Wärmewirkung des Deckels verklammert ist. ausdehnbare Flüssigkeit, z. B. flüssiges Quecksilber,Advantageously, the mating flange is attached to an elastic base and is connected. The capillary tube resilient washer. A sheet metal 37 is preferred and the chamber 35 can be part of a closed disk, the system with the edge of the circumferential flange 45, the one under the action of heat of the lid is clamped. expandable liquid, e.g. B. liquid mercury,

Nachfolgend ist an Hand der Zeichnung ein Aus- enthält, so daß bei einer Ausdehnung dieser Flüssigführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Es zeigt keit unter der Wirkung eines Temperaturanstieges Fig. 1 die Draufsicht auf einen Schalter gemäß die Membran33 vom Boden31 b abgehoben wird der Erfindung, 50 und den Stößel 25 verschiebt, um die Kontakte 21The following is a description based on the drawing, so that this liquid guide example of the invention is described in the event of an expansion. It shows ness under the effect of a temperature rise Fig. 1 is a plan view lifted in accordance with a switch from the Membran33 Boden31 b is shifted to the invention, 50 and the plunger 25 to the contacts 21

Fig. 2 den in Fig. 1 gezeigten Schalter von der und 22 zu schließen. Beim vorliegenden Ausfüh-Unterseite, rungsbeispiel ist die Membran 33 vorzugsweise alsFig. 2 to close the switch shown in Fig. 1 of the and 22. With the present execution sub-page, approximately example, the membrane 33 is preferably as

Fig. 3 eine Schnittansicht entsprechend der Linie Schnappmembran ausgeführt, die den Sachkundigen III-III in Fig. 1, auf dem vorliegenden Gebiet bekannt ist.Fig. 3 is a sectional view running along the line snap membrane, which the expert III-III in Fig. 1, is known in the art.

Fig. 4 eine Teilschnittansicht des Schalters ent- 55 Wie am besten aus Fig. 3 ersichtlich, bildet derFIG. 4 shows a partial sectional view of the switch. As can best be seen from FIG

sprechend der LinieIV-IV in Fig. 3, Rand der Membran dort, wo er mit dem Deckel31speaking of the line IV-IV in Fig. 3, edge of the membrane where it meets the lid31

Fig.5 eine auseinandergezogene perspektivische verschweißt ist, einen ringförmigen Sitz40, und das Ansicht des Schalters mit Darstellung einzelner Teile Gehäuse 11 ist mit seinem offenen Ende in dasFig. 5 is an exploded perspective welded, an annular seat 40, and the View of the switch showing individual parts of the housing 11 with its open end into the

vor dem Zusammenbau. Deckelteil 31 eingeführt, so daß seine vordere Auf-before assembling. Cover part 31 inserted so that its front up-

Der dargestellte Membranschalter 10 besitzt ein 60 lagefläche 41 am Sitz 40 anliegt, napfförmiges Schaltergehäuse 11 aus einem steifen, Das Schaltergehäuse 11 und die Membrananord-The illustrated membrane switch 10 has a 60 bearing surface 41 rests on the seat 40, cup-shaped switch housing 11 made of a rigid, the switch housing 11 and the membrane arrangement

elektrisch isolierenden Material, wie z. B. einem nung werden durch einen elastischen Gegenflansch Phenolkunstharz. Das Gehäuse 11 besitzt an seinem 45, der eine Umfangsform entsprechend der des offenen Ende eine Umfangsschulter 12. Der Boden Flansches 31c des Deckelteiles 31 hat, elastisch in des Gehäuses 11 besitzt zwei keilförmige Vertiefun- 65 Anlage aneinander gehalten. Der Gegenflansch 45 gen 13, deren jede eines der beiden Anschlußteile besteht aus einem flachen, federnden Material, vor- und 15 aufnimmt, an deren Enden 14 a und 15 a zugsweise aus einem gestanzten Blech, und liegt mit Leitungen angeschlossen werden können. dem Rand einer Mittelöffnung 46 an der Schulter 12electrically insulating material, such as. B. a voltage by an elastic counter flange Phenolic resin. The housing 11 has at its 45, which has a circumferential shape corresponding to that of the open end has a circumferential shoulder 12. The bottom flange 31c of the cover part 31 has, resiliently in of the housing 11 has two wedge-shaped indentations 65 held against one another. The counter flange 45 gen 13, each of which one of the two connecting parts consists of a flat, resilient material, and 15 receives, at the ends 14 a and 15 a, preferably from a stamped sheet metal, and lies with Lines can be connected. the edge of a central opening 46 on shoulder 12

des Gehäuses 11 an. Weiterhin besitzt der Gegenflansch 45 an seinem Rand eine Anzahl von Lappen 45 a, die um den Außenrand des Flansches 31c gebogen sind und diesen in Anlage am Außenrand des Gegenflansches halten. Daß die Schulter 12 einen geringen Abstand von der oberen Fläche des Flansches 31c hat (Fig. 3), bewirkt die Verklammerung der Lappen 45 a mit dem Flansch eine elastische Verformung des Gegenflansches 45 aus dessen normalerweise flachem Zustand. Die Verformung des Gegenflansches 45 bewirkt eine vorspannende Kraft, welche die Stirnfläche 41 des Gehäuses 11 gegen den Sitz 40 des Membrangliedes 30 preßt. Dementsprechend preßt der federnd nachgiebige Gegenflansch 45 die Kante 41 jederzeit gegen den Sitz 40, selbst wenn eine Verschiebung der Schulter 12 gegenüber dem Flansch 31c stattfindet, hervorgerufen etwa durch ungleichmäßige Ausdehnung oder Zusammenziehung des Gehäuses 11 und des Deckels 31 oder durch eine dauerhafte Schrumpfung des Gehäuses 11, wie diese zuweilen bei gebräuchlichen Isolierkunststoffen auftritt, wenn diese hohen Temperaturen ausgesetzt werden. Da der Gegenflansch 45 und der Flansch 31c eine beträchtliche radiale Ausdehnung besitzen, ändert sich die tatsächliche Andruckkraft selbst bei erheblichen Unterschieden in der Ausdehnung nicht nennenswert. Dadurch, daß der Gegenflansch 45 über einen beträchtlichen Teil der Länge der Schulter 12 an dieser anliegt, werden die Kräfte so verteilt, daß das Gehäuse keinen örtlichen Kräften unterworfen wird, die einen Bruch hervorrufen könnten.of the housing 11. Furthermore, the mating flange 45 has a number of tabs on its edge 45 a, which are bent around the outer edge of the flange 31c and this in contact with the outer edge of the Hold the counter flange. That the shoulder 12 is a short distance from the top surface of the flange 31c (Fig. 3), the clamping of the tabs 45a with the flange causes elastic deformation of the counter flange 45 from its normally flat state. The deformation of the counter flange 45 causes a biasing force which the end face 41 of the housing 11 against the Seat 40 of the diaphragm member 30 presses. The resilient mating flange presses accordingly 45 the edge 41 at all times against the seat 40, even if the shoulder 12 is shifted opposite the flange 31c takes place, caused for example by uneven expansion or contraction of the housing 11 and the cover 31 or by permanent shrinkage of the housing 11, as this sometimes occurs with conventional insulating plastics when they are at high temperatures get abandoned. Since the mating flange 45 and the flange 31c have a considerable radial extension own, the actual pressing force changes even with significant differences in the Expansion not worth mentioning. The fact that the mating flange 45 over a considerable part of the Length of the shoulder 12 rests against this, the forces are distributed so that the housing no local Is subjected to forces that could cause rupture.

Zwischen der dielektrischen Scheibe 27 und der Membran 33 ist eine kegelförmige Druckfeder 48 angeordnet, deren schmales Ende in einem an der Membran anliegenden Federteller 49 liegt. Die Feder 48 übt auf die Membran 33 eine Kraft aus, durch die der Betriebsdruck des Schalters 10 bestimmt wird und die die Membran in der Öffnungsstellung des Schalters vorspannt. Die Kraft der Feder 48 ist geringer als die des Gegenflansches 45.A conical compression spring 48 is arranged between the dielectric disk 27 and the membrane 33, the narrow end of which lies in a spring plate 49 resting against the membrane. The feather 48 exerts a force on the membrane 33, by means of which the operating pressure of the switch 10 is determined and which biases the membrane in the open position of the switch. The force of the spring 48 is less than that of the counter flange 45.

Wie aus Fig. 1 und 5 ersichtlich, weist das Schaltergehäuse 11 erhabene Rippen oder Wülste 50 auf, die in Kerben 51 des Gegenflansches laufen und den Gegenflansch gegenüber dem Gehäuse U ausrichten. Der Gegenflansch weist Öffnungen 54 auf, die den Öffnungen 32 des Flansches 31c gegenüberliegen, um den Schalter 10 einfach befestigen zu können.As can be seen from FIGS. 1 and 5, the switch housing 11 raised ribs or beads 50 which run in notches 51 of the counter flange and the Align the mating flange with the housing U. The mating flange has openings 54 which the Opposite openings 32 of the flange 31c in order to be able to fasten the switch 10 in a simple manner.

Claims

Patent claims:

1. Pressure-dependent electrical membrane switch, with a chamber which can be acted upon by a pressure medium and which is bounded on the one hand by the membrane and on the other hand by a cover, with the cover tensioning the membrane against a counter-member having a peripheral flange serving to connect it to other parts of the switch, which is connected to its outer edge is connected to a counter flange, characterized in that the membrane (33) is clamped between the cover (31) and a plastic housing (11) having a circumferential shoulder (12) for the switch, that the counter flange (45) behind the circumferential shoulder (12) of the housing (11) and in the untensioned state extends axially at a distance from the peripheral flange (31 c) of the cover (31) and that the two radially considerably projecting flanges (31 c, 45) beyond the circumference of the shoulder (12) are connected to each other at their outer edges with elastic deformation of at least one flange and are clamped against each other.

2. Switch according to claim 1, characterized in that the counter flange (45) has an elastic resilient washer is.

3. Switch according to claim 1 or 2, characterized in that the mating flange (45) is a sheet metal disc which is clamped to the edge of the circumferential flange (31 c) of the cover (31).

1 sheet of drawings