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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Druckanzeigevorrichtung gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruches 1 bzw. 2.
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Eine
solche Druckanzeigevorrichtung ist aus der
DE 93 17 751.8 U1 bekannt.
Dort ist eine Druckanzeigevorrichtung offenbart, deren Gehäuse zwischen
einem durchsichtigen Sichtfenster und einer Rollmembran einen fluiddichten
Hohlraum bildet, der eine eingefärbte
Flüssigkeit
enthält.
Die Rollmembran ist auf der dem Hohlraum abgewandten Seite an einem
beweglichen Stößel abgestützt, der über einen Druckbeaufschlagungsanschluß mit einem
pneumatischen Druck beaufschlagbar ist. Durch diesen Druck wird
der Stößel verschoben
und verkleinert das Volumen des Hohlraumes, wodurch die in dem Hohlraum
befindliche Flüssigkeit
vollständig
in die Flüssigkeitsphase übergehen
soll. Wird der Druck dagegen abgelassen, fährt der Stößel aufgrund der elastischen
Eigenschaften der Rollmembran in eine Richtung, in der das Volumen
des Hohlraumes vergrößert wird.
Durch den dadurch in dem Hohlraum befindlichen Druckabfall soll
die Flüssigkeit
vollständig
in die Gasphase übergehen
und dadurch ihre Farbe ändern.
Somit kann an dem Sichtfenster aufgrund zweier unterschiedlicher
Farben abgelesen werden, ob an dem Druckbeaufschlagungsanschluß ein Druck
anliegt oder nicht.
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Eine ähnliche
Vorrichtung ist aus der
DE
38 03 041 A1 bekannt. Auch dort ist ein Hohlraum vorgesehen,
der durch ein durchsichtiges Sichtfenster und eine Rollmembran gebildet
wird. An der Rollmembran ist ein Anzeigeelement befestigt. Diese Vorrichtung
hat zwei Druckbeaufschlagungsanschlüsse, von denen einer eine erste
Seite der Rollmembran und der andere die zweite Seite der Rollmembran
mit Druck beaufschlagt, so daß die
Stellung der Rollmembran vom Differenzdruck der Drucke an den beiden
Druckanschlüssen
abhängt.
In einer Grenzstellung ist die Rollmembran vollständig ausgefahren,
so daß das
bewegliche Anzeigeelement an dem Sichtfenster anliegt. Durch Einfärbung des
Anzeigeelements ist dieser Zustand durch das Sichtfenster ablesbar.
In der anderen Grenzstellung, bei der die Rollmembran vollständig eingefahren
ist, befindet sich in dem Hohlraum zwischen der Rollmembran und
dem Sichtfenster nur ein Gas, und im Sichtbereich des Sichtfensters
sieht man eine andere Farbe. Zur Einstellung der Druckniveaus, bei
denen das bewegliche Anzeigeelement seine jeweiligen Grenzstellungen
einnimmt, ist das bewegliche Anzeigeelement über eine Feder an einem Führungselement
abgestützt.
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Die
DE 28 57 183 A1 beschreibt
eine Druckanzeigevorrichtung mit einer federelastischen Membran,
die zusammen mit einem durchsichtigen Sichtfenster ebenfalls einen
Hohlraum bildet. Die dem Hohlraum abgewandte Seite der Membran ist
mit einem Druckbeaufschlagungsanschluß verbunden. In einer drucklosen
Grenzstellung ist die Membran in Richtung eines maximalen Volumens
der Kammer ausgerichtet, während
sie bei Druckbeaufschlagung an dem Sichtfenster anliegt. Durch entsprechende Einfärbung der
Membran können
diese beiden Zustande durch das Sichtfenster abgelesen werden.
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Die
DE 18 12 548 C3 zeigt
eine ähnliche Druckanzeigevorrichtung
mit zwei parallelen Membranen, deren eine dem Sichtfenster und der
Kammer zugewandte Seite Einschnitte aufweist. Wird die zweite Membran
mit Druck beaufschlagt, so dringt diese durch die sich öffnenden
Einschnitte der ersten Membran hindurch, was durch das Sichtfenster
ablesbar ist.
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Die
DE 38 39 612 C1 zeigt
eine Druckanzeigevorrichtung mit zylindrischer Bauform und einem zylindrischen
Sichtfenster. Ein durch einen Druck beaufschlagbarer Kolben, der über eine
Feder vorgespannt ist, trägt
einen eingefärbten
Ring, der je nach Stellung des Kolbens durch das Sichtfenster hindurch
einsehbar ist oder soweit verschoben ist, daß er nicht durch das Sichtfenster
sichtbar ist.
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Die
DE 42 37 978 C1 beschreibt
eine Druckanzeigevorrichtung für
medizinische Geräte,
bei der das Gehäuse
ebenfalls eine Kammer bildet, die einerseits durch ein durchsichtiges
Sichtfenster und andererseits durch eine flexible Membran gebildet ist.
In der Kammer befindet sich eine gefärbte Flüssigkeit. Wird die der Kammer
abgewandte Seite der Membran mit einem Druck beaufschlagt, so wird
die Flüssigkeit
aus der Kammer in einen Anzeigekanal verdrängt, so daß die Länge der in diesem Anzeigekanal
sichtbaren Flüssigkeit
ein Maß für den angelegten
Druck ist.
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Die
DE 80 10 779 U1 zeigt
einen Druckanzeiger für
Wunddrainage-Saugflaschen mit einem druckbeaufschlagbaren Faltenbalg,
an welchem ein Anzeigeelement befestigt ist, das je nach Druck in dem
Faltenbalg mehr oder weniger aus einem Gehäuse herausragt, womit ebenfalls
der anstehende Druck ablesbar ist.
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Die
Druckanzeigevorrichtung der vorliegenden Erfindung ist primär für die Überwachung
von Bremszuständen
bei Schienenfahrzeugen konzipiert zum Anzeigen, ob eine Bremse „angelegt" oder „gelöst" ist. Aus internem
Stand der Anmelderin ist eine Druckanzeigevorrichtung bekannt, bei
der in einem Gehäuse
ein Arbeitszylinder mit einem Kolben angeordnet ist, der mit Druckluft
beaufschlagbar ist und bei manchen Drucken mittels einer vorgespannten Feder
in einer Stellung gehalten wird. An der Kolbenstange ist ein Schild
mit zwei Farbfeldern angebracht. Wird der Arbeitszylinder mit Druckluft
beaufschlagt, so wird das Schild verschoben und in einem im Gehäuse enthaltenen
Sichtfenster erscheint eines der beiden Farbfelder, z. B. ein rotes
Farbfeld mit einem schwarzen Punkt, das anzeigt, daß die Bremse „angelegt" ist.
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Diese
Anzeigevorrichtungen sind relativ groß, bestehen aus vielen Einzelteilen
und sind teuer. Ferner weisen die Gehäuse Belüftungsöffnungen auf, wodurch das Gehäuse insbesondere
innen korrosionsgefährdet
ist und Schmutz eindringen kann, der sich am Sichtfenster ablagert.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, die Druckanzeigevorrichtung zum Anzeigen zweier
verschiedener Druckniveaus der eingangs genannten Art dahingehend
zu verbessern, daß die
genannten Probleme nicht auftreten, die zuverlässig funktioniert und kostengünstig herstellbar
ist.
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Diese
Aufgabe wird durch die in den Patentansprüchen 1 und 2 angegebenen Merkmale
gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu
entnehmen.
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Den
Lösungen
der Patentansprüche
1 und 2 ist gemeinsam, daß im
Gehäuse
ein bewegliches Anzeigeelement vorgesehen ist, das farblich vom
Fluid unterscheidbar ist und das in einer ersten Stellung das Sichtfenster
berührt
und in einer zweiten Stellung eine erste Kammer des Hohlraumes freigibt,
so daß das
Fluid in diese erste Kammer eindringt. Weiter ist den Patentansprüchen 1 und
2 gemeinsam, daß der Hohlraum
zwei über
einen Verbindungskanal miteinander verbundene Kammern aufweist.
Bei der Variante des Patentanspruches 1 ist die zweite Kammer im
drucklosen Zustand der Druckanzeigevorrichtung mit Gas gefüllt, wobei über die
Füllung
dieser Kammer der Ansprechdruck bzw. Umschaltdruck einstellbar ist.
Durch Verschieben der Membran in der ersten Kammer wird die dort
befindliche Flüssigkeit
zur zweiten Kammer gedruckt und verdichtet das dort befindliche
Gas.
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Bei
der Variante des Patentanspruches 2 ist die Membran in der zweiten
Kammer dagegen durch eine einstellbare Feder druckbeaufschlagt,
womit auch der Ansprechdruck einstellbar ist. Im ersten Fall wirkt
das in der zweiten Kammer befindliche Gas bei seiner Komprimierung
als Feder, während
im zweiten Fall eine Feder als gesondertes Bauteil vorgesehen ist.
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Das
Sichtfenster ist eine durchsichtige Scheibe, die beispielsweise
aus Kunststoff oder Glas besteht. Die Ränder der Membran sind im Gehäuse eingeklemmt,
beispielsweise zwischen zwei Gehäusehälften, so
daß die
Membran den Hohlraum und das Gehäuse
abdichtet.
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Das
bewegliche Anzeigeelement ist vorzugsweise eine Platte, die an der
Membran befestigt ist. Beispielsweise kann die Platte und das Sichtfenster im
Bereich des Druckanschlusses angebracht sein, so daß bei einem
hohen Druckniveau die Platte am Sichtfenster anliegt.
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Bei
der ersten Variante der Erfindung ist der Hohlraum teilweise mit
Flüssigkeit
und teilweise mit Gas gefüllt.
Beispielsweise kann die Flüssigkeit
eingefärbtes
Wasser und das Gas Luft sein. Bei Druckbeaufschlagung wird die Luft
komprimiert und das Anzeigeelement verschoben. Auch ist es möglich, den
Hohlraum vollständig
mit einer Flüssigkeit
zu füllen
und die Hohlraumwandung zumindest teilweise elastisch auszuführen, so
daß bei
einer Druckbeaufschlagung eine Dehnung derselben möglich und
das Anzeigeelement bewegbar ist. Bei der zweiten Variante wirkt
das Anzeigeelement mit einer vorgespannten Feder zusammen, die es
bei einem vorgegebenen Druckniveau an die Innenseite des Sichtfensters druckt.
Es ist möglich,
im Gehäuse
eine Einstellvorrichtung zur Einstellung der Federvorspannung vorzusehen,
was sich kostengünstig
mittels einer in das Gehäuse
einschraubbaren Stellschraube realisieren läßt.
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Im
folgenden wird die Erfindung anhand von zwei Ausführungsbeispielen
im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert.
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1 zeigt
einen Querschnitt durch eine Druckanzeigevorrichtung, die teilweise
mit einer Flüssigkeit
und teilweise mit einem Gas gefüllt
ist; und
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2 zeigt
einen Querschnitt durch eine Druckanzeigevorrichtung, die ausschließlich mit Flüssigkeit
gefüllt
ist.
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1 zeigt
ein aus zwei Gehäusehälften 1 und 2 bestehendes
Gehäuse.
Die Gehäusehälfte 2 weist
einen Druckanschlußstutzen 3 mit
einer Bohrung 4 und einem Gewinde 5 auf, an den
eine Druckleitung (nicht dargestellt) anschließbar ist. Die Bohrung 4 durchsetzt
die Gehäusehälfte 2 und
mündet
in das Gehäuseinnere.
Koaxial zur Bohrung 4 weist die Gehäusehälfte 2 eine kuppelartige
Ausnehmung 5 auf, an der in dem gezeigten drucklosen Zustand
(es ist keine Druckleitung angeschlossen) eine elastische Membran 6 anliegt.
Die Membran 6 ist zwischen den beiden Gehäusehälften 1 und 2 eingeklemmt und
weist wulstartige Verdickungen 7, 8, 9 und 10 auf,
die einerseits eine gute Abdichtung des Gehäuses ermöglichen und zudem die Membran 6 im
Gehäuse
positionieren und halten.
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Im
Bereich der Bohrung 4 weist die elastische Membran 6 eine
konische Erweiterung 11 auf, die eine als Anzeigeelement
dienende ringförmige Platte 12 mittig
hält. In
einem Bereich zwischen der Platte 12 und der Gehäusehälfte 1 befindet
sich eine erste Kammer 13. Eine schräge Begrenzungswand 14 der
Kammer 13 mündet
in eine Führungsausnehmung 15,
die koaxial zur Platte 12 ist und deren Durchmesser geringfügig größer als
der der Platte 12 ist, so daß diese in die Führungsausnehmung 15 einschiebbar
ist.
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Die
Führungsausnehmung 15 geht
in eine Ausnehmung 16 über,
in die ein Sichtfenster 17 eingesetzt und gegenüber der
Gehäusehälfte 1 abgedichtet
ist. Das Sichtfenster 17 kann beispielsweise aus durchsichtigem
Kunststoff oder Glas sein und in die Ausnehmung 16 eingeklebt
sein. Gegen Herausfallen ist das Sichtfenster durch eine Haltenase 18 der
Gehäusehälfte 1 gesichert.
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Die
Kammer 13 und die Führungsausnehmung 15 sind
mit einer Flüssigkeit
gefüllt,
was durch eine horizontale Schraffur 19 angedeutet ist.
Mit der Kammer 13, der Führungsausnehmung 15 und
einem Raum 20 ist über
einen Verbindungskanal 21 der Gehäusehälfte 1 eine zweite
Kammer 22 verbunden. In der gezeigten Gehäusestellung,
in der eine Achse 23 der Bohrung 4 im wesentlichen
senkrecht zu einem Schwerkraftvektor 40 ist, sind der Raum 20, der
Verbindungskanal 21 und die Kammer 22 mit einem
Gas gefüllt,
dessen Dichte geringer als die der Flüssigkeit 19 ist.
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In
der gezeigten drucklosen Stellung der Membran 6, bei der
kein Druck am Druckanschlußstutzen 3 anliegt,
wird die gesamte Innenfläche 24 des
Sichtfensters 17 von der Flüssigkeit 19 benetzt. Ist
die Flüssigkeit 19 beispielsweise
grün eingefärbt, so
erscheint das Sichtfenster 17 ebenfalls grün.
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Wird über den
Druckanschlußstutzen 3 ein Druck
auf die Membran 6 ausgeübt,
so drückt
diese die daran befestigte Platte 12 in Richtung zur ersten Gehäusehälfte, bis
eine Anzeigefläche 25 der
Platte 12 an der Innenfläche 24 des Sichtfensters 17 anliegt.
Gleichzeitig wird die Flüssigkeit 19 aus
der Führungsausnehmung 15 und
der Kammer 13 in den Verbindungskanal 21 und teilweise
in die Kammer 22 gedrückt
und das ursprünglich
im Raum 20, dem Verbindungskanal 21 und der Kammer 22 enthaltene Gas
wird verdichtet.
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Ist
beispielsweise die Anzeigefläche 25 der Platte 12 rot
eingefärbt,
so erscheint das Sichtfenster ebenfalls rot, wenn die Platte 12 am
Sichtfenster 17 anliegt. Ein Druckniveau, bei dem die Platte
anliegt ist durch das Verhältnis
Luftvolumen/Flüssigkeitsvolumen
festlegbar.
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Ferner
kann die konische Erweiterung der Membran 6 an der dem
Sichtfenster 17 zugewandten Seite beispielsweise schwarz
eingefärbt
sein, so daß man
am Sichtfenster 17 einen roten Ring mit einem schwarzen
Punkt erkennt.
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Wird
der Druck am Druckanschlußstutzen 3 wieder
zurückgenommen,
so drückt
das komprimierte Gas die Flüssigkeit 19 zurück in die
Kammer 13 und in die Führungsausnehmung 15,
so daß sich
die Membran 6 wieder in der gezeigten Stellung befindet.
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Die
beiden Gehäusehälften 1 und 2 können beispielsweise
durch Schrauben oder andere Verbindungsmittel (nicht dargestellt)
miteinander verbunden sein.
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2 zeigt
eine Druckanzeigevorrichtung, bei der im Gegensatz zu dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel
ausschließlich
ein flüssiges
Fluid 19 verwendet wird.
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Auch
dieses Gehäuse
besteht aus zwei miteinander verbundenen Gehäusehälften 1 und 2.
Die Gehäusehälfte 2 weist
einen Druckanschlußstutzen 3 und
einen Federdeckel 26 auf. In eine Gewindebohrung 27 des
Federdeckels 26 ist eine Stellschraube 28 eingeschraubt,
deren Kopf einen Längsschlitz 29 aufweist
zum Ansetzen eines Verstellwerkzeuges (nicht dargestellt), beispielsweise
eines Schraubendrehers.
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In
einem Hohlraum 30 des Federdeckels 26 ist ein
Federteller 31 angeordnet, der einen konischen Abschnitt 32 aufweist,
mit dem er die in den Hohlraum 30 ragende Stellschraube 28 berührt. Seitlich
am Federteller 31 befindet sich eine umlaufende Haltewange 33,
die eine erste Windung einer Schraubenfeder 34 hält. Eine
letzte Windung der Schraubenfeder 34 drückt gegen einen topfförmigen Membranteller 35,
der eine umlaufende Wange 36 aufweist, die durch eine Führungsfläche 37 des
Federdeckels 26 geführt
wird. Die Schraubenfeder 34 drückt über den Membranteller 35 gegen
eine Membran 6. An einer konischen Erweiterung 11 der
elastischen Membran 6 ist eine ringförmige Platte 12 festgeklemmt.
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Im
Bereich der Platte 12 ist in der Gehäusehälfte 1 ein durchsichtiges
Sichtfenster 17 angeordnet. Ferner weisen beide Gehäusehälften 1 und 2 im Bereich
des Druckanschlußstutzens 3 kuppelartige Ausnehmungen 5 und 41 auf,
wodurch eine erste Kammer 13 gebildet wird. Die Kammer 13 ist über einen
Verbindungskanal 21 mit einer zweiten Kammer 38 verbunden,
die in der gezeigten Stellung der Platte 12 – bei der
das Sichtfenster 17 berührt
wird – ringartig
ist.
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Die
Kammer 13, der Verbindungskanal 21 und die Kammer 38 sind
vollständig
mit einer Flüssigkeit,
beispielsweise mit eingefärbtem
Alkohol gefüllt. In
dem gezeigten Zustand wird dem Druckanschlußstutzen 3 kein Druck
aufgeprägt,
so daß die
Schraubenfeder 34 die Platte 12 gegen das Sichtfenster 17 drückt. Das
Druckniveau, bis zu welchem die Platte 12 gegen das Sichtfenster 17 gedrückt wird,
ist durch die Federkonstante und die Stellung der Stellschraube 28 festlegbar.
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Wird
am Anschlußstutzen 3 ein
Druck aufgebracht, so wird die Membran 6 im Bereich der
Kammer 13 gegen die Gehäusehälfte 1 gedrückt, was dazu
führt,
daß die
in der Kammer 13 enthaltene Flüssigkeit 19 über den
Verbindungskanal 21 in die Kammer 38 gedrückt wird.
Dies führt
dazu, daß die Membran 6 im
Bereich der Kammer 38 gegen eine schräge Begrenzungswand 14 des
Federdeckels 26 gedrückt
wird und die Flüssigkeit 19 in
einen Bereich zwischen der Platte 12 und dem Sichtfenster 17 gedrückt wird
und dieses benetzt. In diesem „Druckzustand" erscheint das Sichtfenster 17 in
der Farbe der Flüssigkeit 19.
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Alternativ
zu der in den beiden Ausführungsbeispielen
gezeigten einstückigen
Membran 6 kann diese auch aus mehreren einzelnen Teilen
bestehen.
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Außer im Zusammenhang
mit Bremsen, wie z. B. Druckluft bzw. Federspeicherbremsen, sind
derartige Anzeigevorrichtungen für
vielfältige
andere Anwendungen geeignet, bei denen zwei verschiedene Druckniveaus
anzuzeigen sind.