DE1941598A1 - Druckschalter - Google Patents

Description

DR. MÖLLER-BORe DIPL.-ING, GRALFS DR. MANI

PATENTANWÄLTE

Braunschweig, den 14.AUgUSt; 1969 Unser Zeichen: g 855 - 11/LiΘ

SIMPLIFIX COUPLINGS LIMITED Nicholson House, Nicholson's Walk, Maidenhead, Berkshire, England

Priorität: Großbritannien vom 19. August 1968 Nr.: 39 622/68 ,

D r u c k s ehalt e r

Die Erfindung bezieht sich auf Druckschalter, d.h. auf Schalter, die durch Druckänderungen betätigt werden, die beispielsweise in einem Kessen oder in einem Drucksystem auftreten. Diese Schalter können als Sicherheitseinrichtungen oder als Warnschalter oder aber für Steuerzwecke benutzt werden, beispielsweise bei einer Instrumentierung oder einer Automatik.

Ziel der Erfindung ist ein Druckschalter einfacher Ausbildung, der eine hohe Genauigkeit besitzt. Ein weiteres Ziel ist ein Schalter, der sich leicht auf einen vorbestimmten Betätigungsdruck einstellen läßt, oder bei dem der Druck innerhalb bestimmter Grenzen einstellbar ist. Außerdem soll durch die Erfindung

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ein Druckschalter mit einem robustem Aufbau geschaffen werden, bei dem der elektrische Schalter - beispielsweise durch extreme Überdrücke - nicht beschädigt werden kann. · . -

Diese Ziele werden gemäß der Erfindung bei einem Druckschalter, der ein Gehäuse mit einem Kolben, einer Membran und einer federnden Einrichtung aufweist, die deii Kolben unter einer Vorspannung gegen den auf dem Membran aufgebrachten Druck hält, dadurch erreicht, daß ein Betätigungsstift eines Mikroschalters koaxial zum Kolben derart angeordnet ist, dau er mit dem Kolben zum Eingriff kommen kann, daß der Schalter in einer Halterung sitzt, die relativ zum Kolben in axialer Dichtung einstellbar ist, und daii die Feder derart abgestützt ist, daß sie zum Einstellen der Federspannung unabhängig von der Einstel- . lung des Stiftes relativ zum Kolben in axialer Hichtung gegenüber dem Kolben einstellbar ist.

Durch diese erfindungsgemäße Anordnung ist es möglich, die relative Lage des Kontaktstiftes des Schalters unabhängig von der Einstellung der Federspannung einzustellen.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist das Gehäuse mit " einer Anschlagschulter versehen, die mit dem Kolben zusammenwirkt , so daß eine übermäßige Axialbewegung des Kolbens infolge des ,Betätigungsdrucks verhindert wird. Auf diese Weise wird nach der Betätigung jeder übermäßige Druck durch den Kolben aufgenommen und nicht durch den Kontaktstift.' Das ist bei Mikroschaltern von besonderer Bedeutung, weil diese leicht be- ' schädigt werden können, wenn der Kontaktstift nach dem Betätigen

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des Schalters übermäßigen Drücken ausgesetzt wird. Die getroffene Anordnung stellt sicher, daß die Bewegungsgrenzen des Mikroschalters genau eingehalten werden.

Die Erfindung ist in der beiliegenden Zeichnung in mehreren vorzugsweise anzuwendenden Ausführungsbeispilen dargestellt und wird im folgenden im einzelnen erläutert.

Fig. 1 ist ein Schnitt durch eine Ausführungsform eines Schalters, der auf den Betätigungsdruck voreingestellt und in dieser Stellung verriegelt ist.·

Fig. 2 und 3 sind Schnitte von Schaltern, bei denen der Betätigungsdruck innerhalb von bestimmten Grenzen einstellbar ist.

Fig. 4 ist ein Schnitt durch einen Scna.lter., der bei Unterdrücken betrieben wird.

In den Figuren bezeichnen jeweils gleiche Bezugszeichen gleiche -Teile. '

Nach Fig. 1 weist der Druckschalter einen durchbohrten Ansatz 1 auf, der mit.einem einen Kopf bildenden Flansch 1a versehen ist una außen ein Gewinae 1b trägt, mit dem der Anscnluß an einen Druckkessel oder an ein Drucksystem vorgenommen wird. An dem Flansch 1a ist mittels eines umgebördelten Randes des Flansches

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ein Gehäuse 2-befestigt. Andererseits können der Flansch, und das Gehäuse auch, wie es Fig. 3 erkennen läßt, durch Schrauben

4 miteinander verbunden sein. Zwischen dem Flansch und dem Gehäuse ist eine Membran 3 vorgesehen, wobei ein Distanzring

5 zwischengelegt ist. Die Membran 3 besteht zweckmäßigerweise aus Nitril- oder Butylgummi. Weiterhin ist noch ein Dichtring

6 vorgesehen. Auf die obere Fläche der Membran 3 wirkt der Druck des.Kessels oder des Drucksystems ein. Weiterhin weist der Schalter im Gehäuse einen Kolben 7 auf, der mit seiner Oberfläche an der Unterfläche der Membran anliegt oder daran angebracht ist. ₍

Der Kolben kann in einer oberen Ausnehmung im Gehäuse 2 gleiten, wobei eine Begrenzung seiner Bewegung nach unten durch eine Schulter 8 im Gehäuse gegeben ist, während die Bewegung nach oben durch die Anlage des Ringes 5 an einer Schulter 7a begrenzt ist. Der Bewegung des Kolbens nach unten wird durch eine Schraubenfeder 9 entgegengewirkt. Das untere Ende der Feder liegt auf dem Boden eines Gehäuseteils 1o auf, das bei'.11 in das Gehäuse 2 eingeschraubt ist, so daß eine relative axiale Verstellung der Gehäuse 2 und 1o gegeneinander zum Einstellen der Federvorspannung vorgenommen werden kann. Das Ende des Kolbens faßt durch eine Öffnung im Boden des Gehäuseteils 10 hindurch. -

Ein Mikroschalter 12, der einen Betätigungsstift 12a aufweist, ist an einer Halterung 13 befestigt, die durch ein Gewinde 14 mit dem Gehäuseteil 10 verbunden ist. Der Schalter ist innerhalb einer Abdeckung 15 angeordnet.

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Es ist klar, daß eine genaue Axialbewegung des Stiftes 12a sichergestellt sein muß, und daß die Gesamtbewegung des Stiftes nur gering ist und beispielsweise von der oberen Stellung bis zum Schalten nur etwa 0,004-" (etwa 0,1 mm) beträgt, wobei die weitere Bewegung etwa 0,001" (etwa 0,025 Jnm.) nicht übersteigen soll. Die Konstruktion gemäß der Erfindung ermöglicht eine genaue Einstellung, bei der keine Möglichkeit mehr gegeben ist, daß ein übermäßiger Druck auf den Stift 12a einwirkt<,

Der Schalter wird in der Weise eingestellt, daß zunächst'das Gehäuseteil 10 nach unten geschraubt wird, um die Federvorspannung, die auf den Kolben wirkt, zu beseitigen. Dann wird der gewünschte Betätigungsdruck durch den Ansatz 1 auf die Oberfläche der Membran aufgebracht. Das Gehäuseteil 10 wird dann um etwa 0,001" (etwa 0,025 mm) nacn oben geschraubt, worauf dann die Halterung 13 nach oben geschraubt wird, bis der Schalter gerade durch Berührung mit dem unteren Ende des Kolbens betätigt wird» Dann werden die Teile-2, 10 und 13 festgesetzt, was ZoB. durch Madenschraüben oder durch Kunststoffeinsätze in den Gewinden oder durch Auffüllen mit Epoxydharz geschehen kann»

Im Betrieb nehmen die Teile bei Drücken unter dem Schaltdruck oder beim Schaltdruek die dargestellte Lage ein. Wenn der Druck zunimmt, bewegt sich der Kolben 7 nach unten und der.-Schalter wird beim Betätigungsdruck betätigt. Es ist zu erkennen, daß auch dann, wenn dieser Druck wesentlich überschritten wird, der Betätigungsstift für den Mikroschalter sich nicht weiter nach unten bewegen kann als um den Weg, um den das Gehäuseteil 10 beim Einstellen nach oben geschraubt wurde, da der Kolben durch die Schulter 8 angehalten wird. Weiterhin kann die nach oben gerichtete Federkraft die Membran nicht beschädigen, da die

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Schulter 7a <ies Kolbens durch Anlage am Ring 5 die nach oben gerichtete Bewegung begrenzt. '

Bei der in Fig.. 2 dargestellten Ausführungsform kann der Betätigungsdruck nach der anfänglichen Einstellung im Betrieb eingestellt werden. Bei dieser Anordnung trägt eine Abdeckung 15a die Mikroschalterhalterung 13 > die durch ein Gewinde 14 mit dem Gehäuseteil 10 verbunden ist. Die Abdeckung 15a ist so angeordnet, daß sie am Gehäuse 2 beispielsweise durch Madenschrauben 16 befestigt werden kann, die am Rand des Flansches 1a zur Anlage kommen. Der Schalter wird wie oben erläutert eingestellt, abgesehen davon, daß die Schrauben 16 gelöst sind, so daß die axiale Lage der Abdeckung 15a relativ zum Gehäuse 2 derart eingestellt werden kann, daß der Stift 12"a relativ zum Ende des Kolbens 7 eingestellt wird. Dann werden die Schrauben angezogen. Das Teil 15a kann auf dem Rand des Flansches gleiten,,, wie es in der Zeichnung dargestellt ist, oder kann mit dem Rand oder mit -em Gehäuse 2, wie es Fig. 3 zeigt, durch Gewinde in Eingriff stehen.

Die Gewinde 11 und 14 besitzen gleiche Steigung, so daß das Gehäuseteil 10 anschließend relativ zum Gehäuse 2 verstellt werden kann, wodurch der Betätigungsdruck in Grenzen einstellbar

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellten Schalter sind für Drücke

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bis zu 100 psi (etwa 7 kp/cm ) bestimmt. Der in Fig. 3 gezeigte Schalter kann bei höheren Drücken betrieben werden, beispielsweise bei Drücken bis zu 500 psi (etwa 35 kp/cm ). Die Konstruktion des Schalters der Fig. 3 entspricht im wesentlichen der der Fig. 2

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mit der Ausnahme, daß die Abdeckung 15a durch einen Gehäuseteil 17 ersetzt ist, der auf das Gehäuse 2 und auch auf das Gehäuseteil 10 aufgeschraubt ist. Das Gehäuseteil 17 kann durch Madenschrauben 16a mit dem Gehäuse 2 verriegelt werden, nachdem der Kolben relativ zum Stift 12a eingestellt ist. Da das Gehäuseteil 10 mit Gewinde 14a in das Gehäuse 17 einfaßt, kann der Federdruck ohne Veränderung der Einstellung von Stift und Kolben eingestellt werden. ·

Die bisher erläuterten Ausführungsformen arbeiten bei Drücken über dem Atmosphärendruck. Fig« 4 zeigt nun eine Ausführung für Betätigung bei Unterdrücken. Bei dieser Ausführungsform greift das Gehäuse 2 mit Gewinde 18 in den Flansch 1a ein, wobei der Ansatz 1 den Anschlag für das obere Ende der Feder 9 bildet,-Das Gehäuseteil 10a ist am Gehäuse 2 befestigt. Ein Stössel 19 ist an' der Unterfläche der Membran 3 befestigt, wobei das untere Ende dieses Stössels mit dem Betätigungsstift 12a des Mikroschalters zusammenwirkte Der Distanzring 5 und der Dichtring 6 liegen zwischen den Teilen 2 und 10a,

Die Halterung 13 und das Gehäuseteil 10a sind relativ zueinander durch ein Gewinde 14b verstellbar. Ebenfalls können der Flansch 1a des Ansatzes, der ein Gehäuse zur Aufnahme der Feder bildet, •und das Gehäuse 2 durch das Gewinde 18 relativ zueinander verstellt werden, so dau der Abstand des Stiftes 12a des Schalters vom Ende des Stössels und die Federspannung eingestellt werden können. Die Federspannung läßt sich dabei ohne Veränderung der Einstellung des Stiftes oder des Weges des Kolbens einstellen.

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Bei allen Ausführungsformen sollte zur Vermeidung einer Beschädigung der Membran dex· Spalt zwischen dem Distanzring und dem Kolben nur klein sein, wobei die Innenkante des Ringes abge·^ rundet oder abgeschrägt sein sollte. Der Distanzring ist'nicht unbedingt erforderlich, da die Membran direkt- zwischen dem' Plansch Ta und dem Gehäuse 2 eingeklemmt werden kann. In diesem Falle sind die Kanten der Teile, die an den Kolben angrenzen,, abgerundet oder abgeschrägte - .

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Claims (1)

1. Ansprüche

   (rucksehalter mit einem Gehäuse, in dem ein Kolben, eine Membran und eine Schraubenfeder vorgesehen sind, die den Kolben gegen einen auf die Membran aufgebrachten Druck vorspannt, dadurch gekennzeichnet, daß ein Betätigungsstift (12a) eines Mikroschalters (12) koaxial zum Kolben (7) derart angeordnet ist, daß er mit dem Kolben zum Eingriff kommt, daß der Schalter (12) an einer Halterung (13) sitzt, die in axialer Richtung relativ zum' Kolben einstellbar ist, und daß die Feder (9) derart gelagert ist, daß sie zum-Einstellen der !Federspannung unabhängig von der Einstellung des Stiftes (12a) relativ zum Kolben (7) in axialer Sichtung gegenüber dam Kolben verstellbar istο

   Druckschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (2) mit einer mit dem Kolben zusammenwirkenden Anschlagschulter (8; 5) versehen ist, die eine übermäßige Axialbewegung des Kolbens (?) durch den Betätigungsdruck verhindert .

   Druckschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung durch Gewinde mit einem Gehäuseteil (10, 10a) verbunden ist, welches am Gehäuse (2) sitzt, daß der Kolben (7) durch eine koaxial dazu innerhalb des Gehäuses (2) liegende Schraubenfeder (9) vorgespannt ist, und daß der Kolben (7) oder ein Stössel (19)» der koaxial ^zum Kolben liegt, durch das Gehäuseteil (10, 10a) hindurchfaßt und außerhalb des Gehäuseteils mit dem Betätigungsstift (12a) in Eingriff steht.

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   4-. Druckschalter nach Anspruch 3₉ dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuseteil (10) mit dem Gehäuse (2.) durch ein Gewinde verbunden ist, das die gleiche Steigung besitzt wie das^f-• Gewinde zwischen dem Gehäuseteil (10) und der Halterung (13)» so daß die Halterung unabhängig von der Einstellung der Federspannung relativ zum Kolben verstellbar ist. --.·-"■

   5β Druckschalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (3) zwischen einem !flansch (1a) und dem Gehäuse (2) befestigt ist,, und daß die Schraubenfeder (9) zwischen dem Kolbenkopf und dem Boden des Gehäuseteils liegt, durch den der Kolben hindurchfaßt» so daß die ffederspannung durch relative Verstellung von Gehäuse (2) und Gehäuseteil einstellbar ist.

   Druckschalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung (13) am Gehäuse (2) derart angebracht ist, daß sie relativ dazu axial verschiebbar und in einer eingestellten Stellung feststellbar ist, so daß die Halterung relativ zum Kolben einstellbar und feststellbar istj während das Gehäuseteil (10) relativ zum Gehäuse (2) zum Einstellen der auf den Ko3.ben wirkenden Federvorspannung verstellbar isto

   7· Druckschalter nach Anspruch _6₉ dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung (13) an einem mit Innengewinde versehenen Gehäuseteil (17) angebracht ist, der sowohl mit dem Gehäuse (2) als auch mit dem Gehäuseteil (10) In Verbindung steht und nach dem Einstellen der Halterung relativ zum Kolben relativ zum Gehäuse (2) feststellbar ist, wobei das Gehäuse—

   • teil (10) unabhängig In axialer Richtung relativ zum Gehäuseteil (17) und zum Gehäuse (2) verstellbar ist*

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   -8. Druckschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zum Begrenzen der Axialbewegung des Kolbens infolg® der Federkraft im Gehäuse ein Abstandsring vorgesehen ist. --·-■-■"■■-"

   9· Druckschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (9) zwischen dem Flansch (1a). und dem Kolben liegt, daß die Membran (3) zwischen dem Gehäuse (2) und dem Gehäuseteil (10a) befestigt ist, wobei das Gehäuse (2) in axialer Richtung relativ zum Flansch (1a) verstellbar ist, und daß sich von der Membran aus ein Stössel. (19) erstreckt» der ait dem Betätigungsstift (12a) des Schalters zusammenwirkt, wobei die Halterung (13) für den Schalter in axialer Richtung relativ zum Gehäuseteil (10a) verstellbar ist»

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