DE1942210B2 - Druckabhängiger elektrischer Schalter - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen druckabhängigen elektrischen Schalter mit einem Schaltergehäuse, einem im Schaltergehäuse befestigten Kontaktkörper, von dem sich zwei Kontaktelemente erstrecken, deren Kontaktpunkt vom Kontaktkörper entfernt liegt, und einer elastomeren an einem Ende geschlossenen schlauchförmigen Membran, die im Schaltergehäuse eine Strömungsmitteldichte Kammer bildet, durch deren Druckbeaufschlagung eine Betätigung der Kontaktelemente erfolgt.

Es ist ein druckabhängiger elektrischer Schalter bekanntgeworden, bei dem der Innenraum des Schaltergehäuses durch eine flache Membran in einen Druckraum und einen Schaltraum aufgeteilt ist. Der Druckraum ist mit einem Strömungsmittelanschluß versehen, über den der druckabhängige Schalter mit einem Strömungsmittelsystem verbunden werden kann, Der Scbattraum enthält einen (eststehenden und einen beweglichen Kontakt, wobei der letztere in der Nähe der Membran angeordnet ist und durch diese bei Druc'vbeaufschlagung des Druckraums in Richtung des feststehenden Kontakts bewegbar ist. Nachteilig bei diesem bekannten Schalter ist, daß durch die vollständige Trennung von Druckraum und Schaltraum der Schalter verhältnismäßig groß baut. Durch die Verwendung einer flachen Membran ist außerdem unter Umständen ein verhältnismäßig großer Betätigungsdruck für den Schalter erforderlich (DL-Patentschrift 50 887).

Es ist ferner eic druckabhängiger elektrischer Schalter bekanntgeworden, bei dem der Innenraum des Schaltergehäuses durch eine Membran in einen Druckiaum und einen Schaltraum getrennt ist. Im Schaltergehäuse ist ein Kontaktkörper angeordnet, auf dem sich zwei Kontakte befinden Mi* der Membran ist ein drittes Kontaktelement verbunden, das den ersten beiden Kontakten gegenüberliegt und zwischen diesen eine elektrische Verbindung herstellt, wenn die Membran infolge Druckbeaufschlagung in Richtung der ersten beiden Kontaktelemente bewegt wird. Nachteilig bei diesem bekannten Schalter ist, daß ein Kontaktelement mit der Membran verbunden ist. Da die Membran sich ausdehnt und 7usammenzieht, muß Sorge dafür getragen werden, daß das Kontaktelement im Betrieb sicher mit der Membran verbunden bleibt. Dies kann beispielsweise durch Verwendung einer Gummimembran erreicht werden, in die der Kontaktkörper einvulkanisiert wird. Das erfordert jedoch eine verhältnismäßig starke Membran, so daß der Ansprechdruck bei diesem Schalter verhältnismäßig hoch ist. Außerdem baut auch dieser Schalter durch die Trennung von Druck- und Schaltraum verhältnismäßig groß (USA.-Patentschrift

2 260 636).

Weiterhin ist ein druckafc Gängiger elektrischer Schalter bekanntgeworden, bei dem in einem elastomeren Gehäuse zwei Schaltkontakte angeordnet sind und das Innere des Gehäuses über einen Strömungsmittleanschluß mit einem von einer Druckquelle herangeführten und von innen nach außen schaltend auf die Schaltkontakte einwirkenden Betätigungsdruck beaufschlagbar ist. Da bei dem Schalter Druckrr.um und Schaltraum nicht voneinander getrennt sind, sind die Schaltkontakte dem Strömungsmittel ausgesetzt, so daß der Schalter nur für Strömungsmittel verwendbar ist, die gegenüber den Schaltkontaktmaierialien chemisch indifferent sind (USA.-Patentschrift

3 209 089).

Schließlich ist noch ein druckabhängiger elektrischer Schalter bekanntgeworden, bei dem eine elastomere, an einem Ende geschlossene schlauchförmige Membran mit Schaltergehäuse angeordnet ist. Die Membran bildet in ihrem Inneren eine strömungsmitteldichte Kammer, die mit einem Strömungsmittelanschluß versehen ist. Auf gegenüberliegenden Seiten der Membran sind elektrisch nicht leitende Blattfedern vorgesehen, die an jeweils einer Kontaktfeder des Schalters anliegen. Bei Erreichen des vorgegebenen Drucks im Innenraum der schlauchförmigen Membran dehnt sich diese so weit aus, daß sie sich an die Blattfedern legt, wodurch diese die vorher geschlossenen Kontakte öffnen. Nachteilig bei diesem bekannten Schalter ist, daß zu seiner Betätigung ein verhältnismäßig großes Strö-

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mungsmittelvolumen erforderlich ist. Nachteilig ist ferner, daß zur Betätigung der Komaktelemente durch die schlaucbfönnige Membran ein besonderer Feder- und F[ebelmeehanismus erforderlich ist, was zu einem verhältnismäßig großen konstruktiven Aufwand and zu einer platzraubenden Bauweise führt (USA.-:Pfttent!5cbrift 3 359 388).

Es ist daher Aufgabe der Erfindung einen äußerst kleinen druckabhängigen elektrischen Schalter zu schaffen, der auch für sehr kleine Druckunterschiede empfindlich ist und zur Betätigung ein geringes Strömungsmittelvolumen erfordert.

Bei einem druckabhängigen elektrischen Schalter der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das offene Ende der schlauchform!- gen Membran zwischen dem Kontaktkörper und dem Gehäuse eingespannt ist, wodurch die strömungsmitteldichte Kammer innerhalb der Membran gebildet ist, und daß die Kontaktelemente innerhalb der Membran angeordnet sind. ao

Dadurch, daß der innerhalb der Membran gebildete Strömungsmitteldichte Raum den Schaltraum bildet, kann der erfindangsgemäße Schalter verhältnismäßig klein bauen. Die Membran kann die Kontaktelemente in einem geringen Abstand umgeben, so »5 daß zur Betätigung des Schalters ein verhältnismäßig kleines Strömungsmittelvolumen erforderlich ist. Auch der Ansprechdruck des erfindungsgemäßen Schalters kann durch die besondere Bauweise verhältnismäßig niedrig gehalten werden.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung erstrecken sich die Kontaktelemente über eine größere Länge in die Membran hinein. Die Membran ist dabei zweckmäßigerweise so ausgebildet, daß sie in Bewegungsrichtung der Kontaktelemente einen erheblieh kleineren Durchmesser hat als senkrecht dazu. Auf diese Weise wird eine bevorzugte Richtung für die Auslenkung der Membran gebildet, so daß nur ein geringer Druck genügt, damit sich die Membranwände an die Kontaktelemente anlegen, um diese zu betätigen.

Die Erfindung wird an Hand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 den Schnitt eine.; druckabhängigen elektrisehen Schalters nach der Erfindung. Aus Gründen der Deutlichkeit sind die Kontakte in geschlossenem Zustand gezeigt, und zwar ohne Kompression der schlauchförmigen Membran,

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie 2-2 der Fig. 1.

In F i g. 1 besitzt ein druckabhängiger Schalter ein Gehäuse 10. Das Gehäuse 10 enthält einen Anschlußteil 12 und ein äußeres Gehäuseteil 24. Das Anschlußteil läßt sich mit einem entsprechenden Steckverbinder (nicht gezeigt) an ein Fluidiksystem oder eine ähnliche Vorrichtung mit mindestens zwei verschiedenen Druckniveaus anschließen. Bei diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist diese Verbindung als Steckverbindung ausgelegt, das Anschlußteil 12 und die Ausbildung der Verbindung können geändert werden, so daß der Schalter beliebig verwendbar ist. Das Anschlußteil 12 besitzt eine Bohrung 14, in welche das geschlossene Ende 16 der schlauchförmigen Membran 18 eingesetzt ist. An seinem offenen Ende besitzt die Membran 18 eine ringförmige ausgebildete Manschette 20.

Ein elektrischer Kontaktkörper besteht aus einem Innengehöuse 28, einem Epoxyharzgußteil 34, Kontaktelementen 26, 28 und elektrischen Anschlüssen 30 und 32 und wird im äußeren Gehäuseteil 24 dadurch gehalten, daß dessen Enden mit einer Sicke versehen sind, wodurch die Manschette 20 der Membran 18 zwischen das Anschlußteil 12 und das Innengehäuse 22 gedruckt wird. Das Ui die Bohrung 14 hineinragende Innenteil der Membran 18 bildet eine ströraungsmitteldichte Kammer 25, Die Kontaktelemente 26 und 28 ragen in die Kammer 25 hinein. Die Kontakteleraente 26 und 28 sind jeweils auf die elektrischen Anschlüsse 30 und 32 die zu einer elektrischen Vonichtung (nicht gezeigt) führt, wie z.B. eines Relais, Anzeigeinstrument od. dgl, aufgebördelt. Die Kontaktelemente 26 und 28 sowie die elektrischen Anschlüsse 30 und 32 werden mechanisch im Innengehäuse 22 durch das Epoxyharzgußteil 34 festgehalten, das auch als Isolator zwischen den Kontaktelementen 26 und 28, den elektrischen Anschlüssen 30 und 32 und dem Innengehäuse 22 dient. Es ist eine Luftöffnung 36 vorgehen, um den Luftdruck der Umgebung durch das Schaltergehäuse in die Kammer 25 zu leiten.

Am abstehenden freien Ende des Kontaktelements 28 ist ein Vorsprung 38 zur Kontaktgabe mit dem Kontaktelement 26 angebracht, so daß ein elektrischer Kontakt bei der geringsten Bewegung der freien Enden der Kontaktelemente 26 und 28 hergestellt wird, während die Kontaktelemente 26 und 28 selbst über den größten Teil ihrer Längsausdehnung wesentlich weiter voneinander abstehen. Dadurch wird die kapazitive Koppelung zwischen den Kontaktelementen 26 und 28 herabgesetzt, während der Schalter gleichzeitig eine höhere .Ansprechempfindlichkeit auf Druckänderung erhält und relativ unempfindlich für Ungleichmäßigkeiten der Membran 18 ist.

F i g. 2 zeigt einen Schnitt durch den Schalter durch den Vorsprung 38. Der Durchmesser der Membran 18 in Bewegungsrichtung der Schalterkontakte 26 und 28 ist erheblich kleiner als in der dazu senkrechten Richtung. Seine Kompression oder ein Zusammenfallen der Membran 18 bewirkt, daß eine elektrische Kontaktgabe zwischen dem Vorsprung 38 und dem freien Ende des Schalterkontakts 26 erfolgt. Durch Ausgestaltung der Membran 18 mit den unterschiedlichen Durchmessern entsteht eine Vorzugsrichtung für das Zusammenfallen, in Bewegungsrichtung der Kontaktelemente 26, 28.

Aus den F i g. 1 und 2 geht hervor, daß die Membran 18 am vorderen Ende 16 geschlossen und rohrförmig ausgebildet ist. Die Membran 18 besteht aus einem einzigen aus einem elastomeren Werkstoff gefertigten Stück, das vom Strömungsmittel, für das der Schalter ausgelegt ist, nicht angegriffen wird. Der gewählte Werkstoff muß auch im Arbeitstemperaturbereich Jes Schalters biegsam bleiben.

Indem die Membran 18 auf beiden Seiten mit einer relativ langen und breiten Oberfläche versehen ist, wird eine membranschalterähnliche Schaltfunktion beim Schließen der freitragenden Kontaktenden geschaffen, wodurch sich der Schalter zum Einbau in sehr kleinen Räumen eignet, die kleiner sind als die, in denen eine Schaltermembran noch wirkungsvoll eingesetzt werden könnte. Die Luftöffnung 36 gestattet das Zusammenfalten der Membran 18 ohne Kompression des darin befindlichen Strömungsmittels. Dies ist für Anlagen vorgesehen, deren Arbeitsdruck-

niveau über und unter dem Luftdruck der Umgebung liegt. Außerdem gestattet die Luftöffnung 36 eine Änderung des Strömungsmitteldrucks in der Kammer

25 bei solchen Anlagen, die vollständig mit Überdruck oder Unterdruck arbeiten.

Im Ausführungsbeispiel sind die Kontaktelemente

26 und 28 von der Manschette 16 getrennt, sie können jedoch beim Gießen der Manschette in den Manschettenwerkstoff eingebettet werden. Bei einer Herabsetzung des Strömungsmitteldrucks außerhalb der Manschette bewirkt die natürliche Elastizität des Manschettenwerkstoffs eine Entspannung der Manschette, wobei die Eigenelastizität der Kontaktelemente 26 und 28 ausreicht, um die kontaktgebenden freien Enden getrennt zu halten. Um Lichtbogenbildung und Kontaktverschweißen zu verhindern, muß in den Schalterstromkreis eine Vorrichtung zur Lichtbogenunterdrückung eingebaut werden, solange nicht sehr niedrige Stromstärken verwendet

ίο werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche!

1. Druckabhängiger elektrischer Schalter mit einem Schaltergehäuse, einem im Schaltergehäuse befestigten Kontaktkörper, von dem sich zwei Kontaktelemente erstrecken, deren Kontaktpunkt vom Kontaktkörper entfernt liegt und einer elastomeren, an einem Ende geschlossenen scblauchförmigen Membran, die im Schaltergehäuse eine Strömungsmitteldichte Kammer bildet, durch deren Druckbeaufschlagung eine Betätigung der Kontaktelemente erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß das offene Ende der schlauchförmigen Membran (18) zwischen dem Kontaktkörper (34) und dem Gehäuse (12, 22, 24) eingespannt ist, wodurch die strömungsmitteldichte Kammer innerhalb der Membran (18) gebildet ist, und daß die Kontaktelemente (26, 28) innerhalb der Membran (18) angeordnet sind.

2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktelemente (28, 26) sich über eine größere Länge in die Membran hineinerstrecken.

3. Schalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die schiauchförmige Membran (18) in Bewegungsrichtung der Kontaktelemente (26, 28) einen erheblich kleineren Durchmesser als senkrecht zur Bewegungsrichtung hat.

4. Schalte · nach einem der Ansprüche 1 bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltergehäuse aus einem Anschlußtiil (I?'' zum Anschluß an ein Strömungsmittelsyctem, das eine Bohrung (14) aufweist, und einem äußeren Gehäuseteil (24, 22) besteht, das den Kontaktkörper (34) und den Anschlußteil (12) miteinander verbindet, und daß die schlauchförmige Membran (18) in der Bohrung (14) angeordnet ist.

5. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Kontaktkörper (34) eine Strömungsmittelverbindung (36) von der Kammer nach außen vorgesehen ist.

6. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eines der Kontaktelemente (28) an seinem Ende mit einem Vorsprang (38) in Richtung des anderen Kontaktelements (26) versehen ist.