DE1942210A1 - Elektrischer Druckschalter - Google Patents

Description

Dr. Ing. H Negpndank

Dipl. Ing. H. H*uck Dipl. Phys. Vv'. S

TeJ. 53805Ö6

The Bendix Corporation

Pisher Building München, ld. August

Detroit, Michigan, USA (Anwaltsa^te M-ö20)

Elektrischer Druckschalter

Mit der Weiterentwicklung der Fluidik-Technik wächst auch der Bedarf an Ubergangselementen für Steuer- und Anzeigefunkticnen. Bei vielen der zur Zeit Dekannten Ausgabevorrichtungen die für pneumatische oder-hydraulische Übergangselemente geeignet sind, wird eine mechanische Bewegung dazu verwendet, um entweder Leistung oder Informationen an Sichtanzeigen oder elektrische Schalter abzugeben. Im Hinblick auf die Bedürfnisse der gegenwärtigen und zukünftigen Technik der Pluidik und der" Pluidikschaltungen müssen die elektrischen Übergangsschaltvorrichtungen kleine Abmessungen mit hohem Ansprechvermögen für geringe Druckänderungen verbinden und niedrige Kompressionsvolumen aufweisen. Die Aufgabe der Erfindung ist es, \eine Schaltvorrichtung dieser Art- zu schaffen.

Mach der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst mit einem auf Strömungsmitteldruck ansprechenden elektrischen Schalter, der gekennzeichnet ist durch einen zum Anbringen anr ain mit mindestens zwei

verschiedenen Druckniveaus arbeitendes Fluidik-Systm geeigneten Montage oder Einbauteil, der eine mit dem System in Verbindung stehende. B oh run aufweist, einen elektrischen" "Grundkörper, "ein Auäengehäuse, cas den Sinoauoei.! i;;i; dem- elektrischen Gruna.c'Jrper verbindet, ein allgemein röhrenförmiges Elastcmerteil das strörriungsmitteidicht zwischen dem elektrischen Grundköder und dem -Einbauteil eingeklemmt ist und sich in die Bohrun des Einoauteils hineinerstreckt, wobei das Sl-astcmerteil eine ströinungsmitteldichte Kammer in der Bohrun.. Lüdet und einen nicht kreisförmigen Querschnitt hat, Lei dem eine erste Querabmessung deutlich »;rÖ3er ist als eine zu ihr normale zweite Querabmessung, wodurch für das Zusammenfallen beim Ansprechen auf eine Erhöhung des Strömungsmitteldruck:^ au.3erhälo des Slastcmerteils eine Vorzugsrichtung gebildet wird, und zwei Scharter-KcntaktfJLieder, die sich vom elektrischen Grundkörper aus in die Kammer erstrecken und zwei Kentaktenden aufweisen, die in Richtun,-.. der· zweiten Querabinessung Abstand voneinander haben.

Der erfindungsgemaße Druckschalter hat Miniaturacmessungen und ist als Zwischen- oder Kopplungsvorrichtung für piuidikschaltungen geeignet. Er ist hcch empfindlich auf kleine Drückänderungen und hat unter Druck ein kleines Volumen. Da uie Schalter-Kcnisaktglieder, die vorzugsweise aus oandförmigen Drahtleitungen Destehe n, von einem röhrenförmigen Slastomerteil umgeoen sind, dessen eine.Querabmessüng wesentlich größer ist als die senkrecht dazu liegende Queratsnessung, bildet sich

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eine Vorzugsleitung für das Zusammenfalten oder Zusammenklappen unter dem Sinflu3 einer au3erhalc des Elastorcerteils herrschenden StrömungsmitteldruckerhÖhung heraus.

Der erfindun^sgeinäße Schalter wirkt wie eine Membran, verwendet jedoch völlig verschiedene Mittel zum SchlieBen der Kontakte.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 den Schnitt eines elektrischen Schalters nach der Erfindung. Aus Gründen der Deutlichkeit werden die Kontakte in geschlossenem Zustand gezeigt, und zwar ohne Kompression auf das Elastomerteil.

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie 2-2 der Fig.l, wobei das strömungsmittelbetätit-te Teil des erfindungsgemäßen elektrischen Schalters dargestellt ist.

In Fig. 1 hat der erfindungsgemäße Schalter das Gehäuse 10. Das Gehäuse 10 enthält das Einbauteil 12 und das Außengehäuse 24. Das Einbauteil läßt sich mit einem entsprechenden Steckverbinder (nicht gezeigt) der Fluidikanlage oder einer ähnliehen Vorrichtung mit mindestens zwei verschiedenen Druckniveaus zusammenfügen. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel ist diese Verbindung als Steckverbindung ausgelegt, es ist jedoch offensichtlich, daß das Einbauteil 12 und die Ausbildungsform des Anschlusses im Rahmen der

können
Erfindung so geändert werden^ daß sie sich für jede Spezialanwen-

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dung eignen. Das Einbauteil 12 besitzt eine Bohrung oder Leitung 14,in welche das geschlossene Ende 16 des Elastomerteils oder : Elastomerschuhs 18 eingesetzt ist* An seinem offenen Ende besitzt der Schuh 16 eine im allgemeinen ringförmig ausgebildete Manschette oder einen Flansch 20.

Der elektrische Grundkörper besteht aus einem Innengehäuse 22, einem Epoxyharzgußteil 34, den Schalterkontakten 26 und den elektrischen Leitungen 30 und 32 wird im Außengehäuse 24 dadurch gehalten, daß die Enden des Gehäuses 24 mit einer Sicke versehen ist, wodurch die Manschette 20 des Elastomerschuhs zwischen das Einbauteil 12 und das Gehäuse der elektrischen Einrichtung gedrückt wird. Das in die Bohrung 14 hineinragende Innenteil des Elastomerteils 18 bildet die Kammer 25» die ' infolge der Kompression der Manschette 20 zwischen dem Einbauteil 12 und dem Gehäuse der elektrischen Einrichtung strömungsmitteldieht ist. Die Schälterkontakte 26 und28 ragen in die Kammer 25 hinein. Die'Schalterkontakte 26 und 28 sind Jeweils auf die elektrischen Leitungen 30 und 32 einer elektrischen Ausgabevorrichtung (nicht gezeigt), wie z.B. eines Relais,Anzeigeinstrumente oder dergleichem im Krimpingverfahren aufgebördelt. Die Schalterkontakte 26 und 28 sowie die elektrischen Leitungen 30 und 32 werden mechanisch im Innengehäuse 22 durch das Epoxyharzgußteil 34 festgehalten, das auch als Isolator zwischen den Schalterkontakten 26 und 28, den elektrischen Leitungen 30 und ; 32 und dem Innengehäuse 22 dient. Die Luftöffnung 36 ist vor- ! gesehen, um den Luftdruck der Umgebung durch das Gehäuse der

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elektrischen Einrichtung in die Kammer 25 zu leiten.

Am abstehenden freien Ende des Schalterkontakts 28 ist der Vorsprung j}8 zur Kontaktgabe mit dem Schalterkontakt 26 angebracht, so daß ein elektrischer Kontakt bei der geringsten Bewegung der freien Enden der .Kontakte 2o und 28 hergestellt wird, während die Kontaktglieder 26 und 28 selbst über den größten Teil ihrer Längsausdehnung wesentlich weiter voneinander abstehen. Dadurch wird die kapazitive Koppelung zwischen den Kontakten 26 und 28 herabgesetzt, während der Schalter gleichzeitig eine höhere Ansprechempfindlichkeit auf Druckänderungen erhält und relativ unempfindlich für Ungleichmäßigkeiten im Schuh l8 ist.

Fig. 2 zeigt einen Schnitt des Schalters durch den Vorsprung Die erste Querausdehnung des Schuhs l8 ist erheblich größer als die zweite Querausdehnung, die senkrecht zur ersten Querausdehnung liegt. Die Schalterkontakte 26 und 28 liegen im wesentlichen parallel zur ersten Querausdehnung, und eine Kompression oder ein Zusammenfallen des Schuhs l8 bewirkt, daß eine elektrische Kontaktgabe zwischen dem Vorsprung 38 und dem freien Ende des Schalterkontakts 26 erfolgt. Durch Ausgestaltung des Schuhs 18 mit sehr unterschiedlichen Querabmessungen entsteht eine Vorzugsrichtung für das Zusammenfallen, so daß der Schuh zusammenfällt oder sich zusammenfaltet, wenn der Strömungsmitteldruck an seiner

Außenfläche den Druck an seiner Innenfläche übersteigt, wodurch die kontaktgebenden Enden der SchaIterkontakte 26 und 28 zusammengebracht werden.

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Aus den Fign. 1 und 2 geht hervor, -daß der Schuh Io ein am Einführungsende Io geschlossenes, im allgemeinen röhrenförmiges Bauteil ist. Der Schuh lö bestens vorzugsweise aus einem einzigen aus einem Elastomerwerkstoff gefertigten Stück, der in Gegenwart des Strömungsmittels, für welche der Schalter ausgelegt ist, indifferent und reaktionslos bleib-. Der gewählte Werkstoff muß auch im Arbeitstemperaturbereich des Schalters biegsam bleiben. Durch Ausgestaltung des Schuhs lö mit ungleichförmigen Querabmessungen ergiot sich eine Vcrzugsrichtung für das Zusammenfalten. Indem man den Schuh lö auf ueiden Seinen mit einer relativ langen und breiten Oberfläche versieht, wird eine membranähnliche Schaltfunktion zur Auslösung des Schließens der freitragenden Kontaktenden in einem Schalter geschaffen, der sich zum Einbau in Räumen eignet, die kleiner sind als die, in welchen eine Schaltmembran noch wirkungsvoll eingesetzt werden kaxin. Die Luftöffnung 36 gestattet das Zusammenfalten des Schuhs lö ohne Kompression des im Schuh 16 befindlichen Strömun_t-smlttels in Anlagen, deren Arbeitsdruckniveau über und unter dem Luftdruck der Umgebung liegt. Außerdem gestattet die Luftöffnung 36 eine Änderung des Strömungsmitteldrucks in der Kammer 25'hei solchen Anlagen, die vollkommen mit Überdruck oder Unterdruck arbeiten.

Im erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel sind die Schalterkontakte 26 und 28 von der Manschette 16 getrennt, sie können jedoch auch.beim Gießen der Manschette in den Manschettenwerkstoff eingebaut werden. Bei einer Herabsetzung des Strömungsmitteldrucks außerhalb der Manschette bewirkt die natürliche Elastizität des

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Manschettenwerkstoffs eine Entspannung der Manschette, wobei die Eigenelasfcizität der Sohalterkcntakte 2o und 2δ ausreicht, um ihre kontaktt'ebenden freien Enden getrennt zu halten. Um Lichtbogenuildung und KLntaktversehwei3en zu verhindern, muß in den Schalterstromkreis eine Vorrichtung zur LichtbogenunterdrUckung eingeoaut werden, so lange nicht die Stromstärken sehr niedrig gehalten werden. *

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Claims (4)

1. ■ IWnlanwäiid 19422TQ

   Dr. Ing. H. Negend'ink

   Dipl. Ing. H. Htudk

   Dipl. Phys. W. -Schmilz ^ - _v , _;.

   8MUn*«n15,Mo«citsi..23

   Tel. 6380586 , ^;>'

   The Bendix Corporation P ■ " ..

   Fisher Building München, l8. August I969

   Detroit, MichiKan, USA (Anwaltsakte M-820)

   Patentansprüche

   l.yAuf Strömungsmitteldruck ansprechender elektrischer, Schalter, {^kennzeichnet durch einen zum Anbringen an eine mit mindestens zwei verschiedenen Druckniveaus arbeitendes Pluidik-System geeigneten Montage oder Einbauteil (12), der eine mit dem System in Verbindung, stehende. Bohrung (14) aufweist, einen elektrischen Grundkörper, ein Außengehäuse (24), das den Einbauteil (.12) mit dem elektrischen Grundkörper verbindet, ein allgemein röhrenförmig-es. Elastomerteil (l8) das strömungsmitteldicht zwischen dem elektrischen Grundkörper und dem Einbauteil (12) eingeklemmt, ist und sich in die Bohrung (14) des ,■ Einbauteils (12) hineinerstreckt* wobei das Elastoinerteil (18) eine, stromun^smitteldichte Kammer (25) in der Bohrung (14.) bil* det und ,einen nicht ,kreis-fiörmigen Querschnitt hat, bei dem .: eine erste Querabrnessung deutlich größer ist als - eine ,zu ihr normale zweite Querabmessung, wodurch für das Zusammenfallen beim Ansprechen auf eine Erhöhung des Strömungsmitteldrucks außerhalb des Elastomerteils (18) eine Vorzugsrichtung ge-

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   bildet wird, und zwei Schalter-Kontaktglieder, die sich vom elektrischen Grundkörper aus in die Kammer (25) erstrecken ί und zwei Kontaktenden aufweisen, die in Richtung der zweiten Querabmessung Abstand voneinander haben.
2. 2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da3 die Kontaktglieder (26,28) und das Elastomerteil (lö) sich in erheblicher Länge von dem Gehäuse des elektrischen Grundkörpers forterstrecken, um das Schließen der Kontaktenden hochgradig empfindlich für den Strömungsmitteldruck zu machen, der an die Kontakte durch das Elastomerteil Uoertragen wird, das A sich mit Steigendem Strömungsmitteldruck seiner Lange nach fortschreitend zusammenfaltet.
3. 3. Schalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im elektrischen Grundkörper eine Verbindung (30) zwischen dem Inneren der Kammer (25) und einem außerhalb des elektrischen Grundkörpers befindlichen Bereich ausgebildet ist.
4. 4. Schalter nach Anspruch >, dadurch gekennzeichnet, daß eines der Kontaktenden mit einem Vorsprung (38) versehen ist, der vom "

   ; elektrischen Grundkörper entfernt angeordnet ist und sich in j Richtung zu dem anderen Kontaktende hin erstreckt, um den Weg für das Schließen der Schalterkontakte zu verkleinern.

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