DE2032063C3 - Bewegungsfibertragungsvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Bewegungsübertragungsvorrichtung, mit einer starren Metallplatte, in der sich eine öffnung befindet, einem rohrförmigen Element, dessen eines Ende in diese öffnung eingesteckt und an der Platte befestigt ist, während sein entgegengesetztes Ende beweglich ist, und mit einer in das rohrförmige Element eingesetzten Stange, die sich aus dem einen Ende des Elementes herauserstreckt, wobei der Endteil der Stange an dem anderen Ende des rohrförmigen Elementes mit dem ihn umgebenden Teil dieses Elementes in Flächenberührung steht

Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art (DE-AS 10 85 686) ist an dem einen Ende des rohrförmigen Elementes, das mit der Platte in Verbindung steht, ein biegsamer Schlauch angeordnet, dessen äußeres Ende

ίο einen Verschluß besitzt, der gleichzeitig als Führung für die Stange dient Darüber hinaus ist die Stange in einem Ringflansch der hülsenartigen Einspannung des rohrförmigen Elementes gelenkig gelagert Insbesondere die Elastizität des Schlauches beeinträchtigt erheblich die

is Genauigkeit der Funktionsweise der Vorrichtung bei der Übertragung von Bewegungen, da die Flexibilität des Schlauches von den im Behälterinneren herrschenden Bedingungen bezüglich Temperatur und Druck abhängt Ändert sich aber das elastische Verhalten des Schlauches, so hat das auch Auswirkungen auf die von ihm auf die Stange übertragenen Kräfte. So wird die vom Schwimmer in die Stange eingeleitete Auftriebskraft in einsm stärkeren Maße von Schlauch verbraucht, je steifer dieser ist, wodurch der in dem rohrförmigen Teil liegende Abschnitt der Stange den rohrförmigen Körper weniger stark verformt als bei einem elastischeren Schlauch. Die Funktionsweise der bekannten Vorrichtung ist somit weitgehend von Umgebungseinflüssen abhängig. Um diese zu eliminieren, sind daher aufwendige Stell- und Regelelemente erforderlich.

Andere bekannte Bewegungsübertragungsvorrichtungen (DE-PS 8 37 611 und DE-PS 11 20168) dienen zur Überwachung bzw. Steuerung von Flüssigkeitsständen in Behältern und weisen Kräfte übertragende Stangen auf, die jedoch von keinem rohrförmigen Element umgeben sind, welches selbst flexibel ist und von der Stange bei deren Bewegung verformt wird.

Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, die Bewegungsübertragungsvorrichtung der genannten Art so auszubilden, daß sie nicht nur einen geringeren Herstellungsaufwand erfordert und weniger störungsanfällig ist, sondern auch präziser arbeitet ohne daß die Wirkungsweise ihrer Kraftübertragungselemente in dem Maße von den Umgebungsbedingungen abhängt wie dies bei der bekannten Vorrichtung der Fall ist

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst daß die einander zugewandten Teile der Stange und des rohrförmigen Elementes in dem einen Ende des rohrförmigen Elementes miteinander in Flächenberührung stehen und relativ zueinander verschiebbar sind, und daß die Stange steifer ist als das rohrförmige Element so daß sie in dem einen Ende des rohrförmigen Elementes in Querrichtung hin- und herbewegbar ist und dadurch den Körper dieser Elemente so verformt daß sein entgegengesetztes Ende dadurch mit dem Endteil der von ihm umgebenen Stange ohne wesentliche Verformung der Stange bewegbar ist

Erfindungswesentlich ist somit die Tatsache, daß die Stange im Vergleich zum rohrförmigen Element relativ starr ist das Rohr also einen erheblich kleineren Elastizitätsmodul aufweist als die Stange. Dadurch kann die Stange an ihrem oberen Ende eingespannt werden und das Rohr sich verformen, wenn es der Bewegung der Stange folgt Die Steifigkeit der Stange stellt bei dieser Bewegungsübertragungsvorrichtung eine vollständig vorausschaubare und wiederholbare Funktionsweise sicher, so daß sich dieses Gerät insbesondere dort bewährt, wo es bei der Übertragung von Stellkräften auf

große Genauigkeit ankommt.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Beispiels erläutert In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine Längsschnittansicht einer Strömungsmittelkammer, bei der die eine Wand die Bewegungsübertragungsvorrichtung gemäß der Erfindung trägt und Jas äußere Ende der Bewegungsübertragungsvorrichtung in vorgespannter Stellung gezeigt ist, in der es einen Schalter in der einen Schaltstellung hält,

Fig.2 eine Teflschnittansicht, die der von Fig. 1 ähnlich ist, wobei eine druckbetätigte Vorrichtung in der Kammer die Bewegungsübertragungsvorrichtung verstellt hat und sie in eine Lage bewegt hat, in der der Schalter sich in einer zweiten Schaltstellung befindet, und

F i g. 3 eine vergrößerte Teilschnittansicht der Platte, durch die sich Teile der Bewegungsübertragungsvorrichtung gemäß der Erfindung erstrecken.

Die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung weist ein Gehäuse 10 mit oberen und unteren Abschnitten 12, 14 auf. Der Umfangsrandteil einer schlaffen Membran 16 ist zwischen den einander zugewandten Enden dieser Abschnitte eingefügt Die Membran 16 und der obere und untere Abschnitt 12, 14 sind miteinander verschweißt

Die Membran 16 liegt über einer kegelförmigen Federscheibe 18, deren Umfang auf einem Stützring 20 ruht der auf einer geeigneten Schulter angeordnet ist, die in dem unteren Gehäuseabschnitt 14 ausgebildet ist In der öffnung am oberen Ende der Feder 18 ist eine Flanschscheibe 22 angeordnet, deren Flansch auf der Feder 18 ruht Die Scheibe 22 hat einen Mittelzapfen, der sich nach unten gegen das untere Ende des unteren Gehäuseabschnittes 14 erstreckt.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist weist der obere Gehäuseabschnitt 12 einen Strömungsmitteleintrittskanal 30 auf, während der untere Gehäuseabschnitt 14 mit einem Strömungsmittelaustrittskanal 32 versehen ist. Der Strömungsmittelaustrittskanal 32 ist in gewöhnlicher Weise an eine einen Bezugsdruck liefernde Quelle angeschlossen, während der Eintrittskanal 30 mit einer veränderlichen Druckquelle in Verbindung steht. Des weiteren bleibt die Feder 18, die eine Schnappfeder mit einer negativen Federkonstanten ist, so lange in der gezeigten Stellung, bis der Druck des Strömungsmittels gegen die obere Seite der Membran 16 den Strömungsmitteldruck im unteren Teil des Gehäuses um einen bestimmten Wert übersteigt. So kann beispielsweise der Bezugsdruck 420 kp/cm² betragen, wobei die Feder 18 so ausgelegt ist daß sie sich so lange nicht ausbiegt, bis der wirkende Druck des Strömungsmittels im oberen Teil des Gehäuses einen Wert von 420,0007 kp/cm² erreicht

Sobald die Druckdifferenz 4,54 kp erreicht, schnappt die Feder 18 nach unten, d. h. sie biegt sich nach unten aus, wobei die Scheibe 22 und die Membran 16, die auf der Feder 18 und der Scheibe 22 aufliegt, der Bewegung der Feder folgen. Bei der dai gestellten Anordnung wird der plötzliche Abwärtsdruck des Zapfens 24 dazu benutzt, die Bewegungsüberträgungsvorrichtung anzutreiben und einen Schalter 34 zu betätigen, der auf der Unterseite einer Platte 36 getragen wird, die das untere Ende des unteren Gehäuseabschnitts 14 abschließt

In dieser Hinsicht bildet die Platte 36 die untere Wand des Gehäuses 10, und aus diesem Grunde ist sie in geeigneter Weise an ihrem Umfang mit dem unteren Gehäuseabschnitt 14 verschweißt Wie aus Fig.3 in Verbindung mit F i g. 1 hervorgeht, weist die Platte 36 eine öffnung 38 auf, in die sich ein dünnwandiges Metallrohr 40 hineinerstreckt das an der Platte 36 angeschweißt ist Das obere Ende des Rohres 40 ist innerhalb der Platte 36 befestigt Die Unterseite der Platte 36 ist ausgefräst oder eingesenkt oder auf andere Weise so ausgebildet daß die öffnung 38 in der Unterseite der Platte 36 vergrößert ist, wie dies bei 41 zu sehen ist

Durch das Rohr 40 erstreckt sich eine Stange 42. Im oberen Ende des Rohres 40 und neben dem oberen Teil der Öffnung 38 weist die Stange 42 ein kurzes Stück auf, das mit der Unterseite des Rohres 40 Wand an Wand in Berührung steht. In ähnlicher Weise hat das äußere Ende der Stange 42 einen Teil, der mit dem umgebenden Rohr 40 in Wand-an-Wand-Berührung steht Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die mittleren Teile der Stange 42 verjüngt so daß ein Spalt zum Verschwenken der Stange und zur Anpassung an die Biegebewegung des Rohres entsteht Das untere Ende des Rohres 40 ist geschlossen und ist vorzugsweise strömungsmitteldicht gemacht d. h. beispielsweise durch Zusammenquetschen des Endes und Bildung einer Schweißnaht aus Muttermetall durch Erhitzen der einander berührenden Teile auf ihre Schmelztemperatur in einer Inertgasatmosphäre.

Erfindungsgemäß ist die Stange 42 im Vergleich zum Rohr 40 relativ starr. Anders ausgedrückt, das Rohr 40 weist einen erheblich kleineren Elastizitätsmodul auf als die Stange 42. Auf diese Weise kann die Stange 42 an ihrem oberen Ende eingespannt werden und sich das Rohr 40 verformen, um der Bewegung der Stange 42 zu folgen. Umgekehrt kann aber das Rohr 40 auch von Anfang an so geformt sein, daß es nicht gerade ist, so daß, wenn die Stange 42 in das Rohr eingesteckt wird, die Achse der Stange unter einem Winkel zur Achse der öffnung 38 in der Platte 36 verläuft, d. h. die anfängliche Verformung erzeugt eine Vorspannung. Eine derartige Vorspannung wird bei der aus Stange und Rohr bestehenden Anordnung verwendet, wie sie in F i g. 1 gezeigt ist.

Daraus geht hervor, daß das untere Ende des Rohres 40 normalerweise so liegt, daß es den Stößel 46 des Schalters 34 eindrückt. Über der Platte 36 ist an dem oberen Ende der Stange 42 ein Kurbelarm 48 befestigt, dessen freies Ende so liegt, daß es mit dem unteren Ende des Zapfens 24 in Normallage der Feder 18 in Berührung steht. Wenn nun die Feder 18 nach unten schnappt, drückt der Zapfen 24 das Ende des Arms 48 nach unten, woraufhin das obere Ende der Stange 42 im oberen Ende des Rohres 40 gestoßen wird, und das untere Ende der Stange nach außen gedrückt wird. Aufgrund des Unterschieds in bezug auf den Elastizitätsmodul von Stange 42 und Rohr 40 trägt die Stange 42 das untere Ende des Rohres 40 von dem Stößel 46 weg. Demzufolge ist in den Fällen, in denen der Schalter 34 offen ist, sein Stößel 46 eingedrückt, wie dies in F i g. 1 gezeigt ist, wobei die aus Rohr und Stange bestehende Anordnung auf die Schnappwirkung der Feder 18 anspricht, um den Schalter 34 zu schließen. Ein derartiges Schließen des Schalters kann beispielsweise einen Alarm auslösen, der anzeigt, daß die Druckdifferenz über der Membran- und Federanordnung 16, 18 einen gewünschten Wert übersteigt.

Zum besseren Verständnis des hier zu beschreibenden Gegenstandes wird nun auf eine Bewegungsüber-

tragungsvorrichtung Bezug genommen, die für einen Druckschalter, wie in Fi g. 1 gezeigt, vorgesehen ist. In einer solchen Vorrichtung besteht das Rohr 40 aus rostfreiem Stahl; während die Stange 42 aus Wolfram gefertigt ist. Das Rohr weist folgende Abmessungen auf: 12,7 mm lang. 1,17 mm Durchmesser, 0,076 mm Wanddicke. Die Enden der Stange haben einen Durchmesser von 1,01 mm, und die Stange verjüngt sich in ihrem Mittelpunkt auf einen Durchmesser von 0,89 mm. Der Elastizitätsmodul einer solchen Stange ist annähernd doppelt so groß wie der des Rohres. Wenn der Arm 48 annähernd ³/s der Stangenlänge aufweist, dann erreicht diese Vorrichtung ein Bewegungsverhältnis der Enden des Arms 48 und des Rohres 40 von 1:1. Ferner ist eine solche Vorrichtung in ihrer Betätigung eines Schalters, der ein beträchtliches Stößelmoment aufweist, eine stabile und verläßliche Konstruktion. Ferner läßt sich die neuartige Bewegungsübertragungsvorrichtung der hier beschriebenen Art mit außerordentlich kleinen Kräften betreiben, d. h. etwa im Bereich zwischen 56 und 140 g, und weist die kleine, positive Federkonstante auf, die in Verbindung mit einer Federscheibe mit negativer Federkonstante erforderlich ist und den Schnappvorgang dieser Federscheibe mit negativer Federkonstante ermöglicht.

Aus dem obigen ergibt sich, daß eine Bewegungsübertragungsvorrichtung geschaffen wurde, die sich unter hohen Umgebungsdrücken einsetzen läßt und in der Lage ist, von der einen Seite einer starren Wand zur anderen eine Bewegung zu übertragen, ohne daß dafür zerbrechliche Elemente, beispielsweise Membranen und Faltenbälge erforderlich sind und ohne eine Dichtung. Man erkennt, daß das Strömungsmittel in der Kammer unterhalb der Feder 18 die Stange 42 im Rohr 40 umgibt. Demzufolge wird die Bewegungsübertragungsvorrichtung durch große Druckschwankungen des Strömungsmittels innerhalb des Rohres nicht beeinträchtigt.

An dem beschriebenen Ausführungsbeispiel lassen sich noch eine ganze Reihe vorteilhafter Ausgestaltungen vornehmen. So braucht beispielsweise die Stange 42 in ihrem Mittelteil nicht unterschnitten zu sein, so daß sie symmetrisch ist, d. h. das Material der Stangi braucht nur dort entfernt zu werden, wo dies für das notwendige Spiel nötig ist. Auch kann die Stange von Anfang an

is vorgespannt werden, so daß das Rohr beim Einsetzen der Stange in ein gerades Rohr mit einer Vorlast beaufschlagt bzw. vorgespannt wird. Ferner können die Stange und der auf ihr sitzende Arm aus einem einzigen L-förmigen Element bestehen oder auch aus zwei Stücken, falls dies gewünscht wird. In der Tat braucht die Stange keinen Arm aufzuweisen, d.h. die Stange kann verschwenkt werden, wenn auf sie unter einem geeigneten Winkel eine Kraft einwirkt Dazu kommt noch, daß die Stange und das Rohr an dem beweglichen Ende des Rohres relativ zueinander verschiebbar oder fest miteinander verbunden sein können. Falls sie fest miteinander verbunden sind, werden die Stange und das Rohr ausreichend lang gemacht, damit die gewünschte Verformung des Rohres sichergestellt ist, sobald die Stange betätigt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Bewegungsübertragungsvorrichtung, mit einer starren Metallplatte, in der sich eine öffnung befindet, einem rohrförmigen Element, dessen eines Ende in diese Öffnung eingesteckt und an der Platte befestigt ist, während sein entgegengesetztes Ende beweglich ist, und mit einer in das rohrförmige Element eingesetzten Stange, die sich aus dem einen Ende des Elementes heraus erstreckt, wobei der Endteil der Stange an dem anderen Ende des rohrförmigen Elementes mit dem ihn umgebenden Teil dieses Elementes in Flächenberührung steht, dadurch gekennzeichnet, daß die einander zugewandten Teile der Stange (42) und des rohrförmigen Elementes (40) in dem einen Ende des rohrförmigen Elementes miteinander in Fläciienberührung stehen und relativ zueinander verschiebbar sind, und daß die Stange (42) steifer ist als das rohrförmige Element (40), so daß sie in dem einen Ende des rohrförmigen Elementes in Querrichtung hin- und herbewegbar ist und dadurch den Körper dieses Elementes (40) so verformt, daß sein entgegengesetztes Ende dadurch mit dem Endteil der von ihm umgebenen Stange (42) ohne wesentliche Verformung der Stange bewegbar ist

2. Bewegungsübertragungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stange (42) zwischen ihren Teilen, die mit dem rohrförmigen Element (40) in Flächenberührung stehen, einen kleineren Querschnitt aufweist als diese Teile.

3. Bewegungsübertragungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das rohrförmige Element (40) einen anderen Elastizitätsmodul aufweist wie die Stange (42).

4. Bewegungsübertragungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß durch das bewegliche Ende des rohrförmigen Elementes (40) der Stößel (46) eines Schalters (34) betätigbar ist, der von der starren Metallplatte (36) getragen wird, in deren öffnung das rohrförmige Element eingesteckt ist.

5. Bewegungsübertragungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß an dem äußeren Ende der Stange (42) eine starre Verlängerung (48) angebracht ist.

6. Bewegungsübertragungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende der auf der Stange (42) befindlichen starren Verlängerung (48) von einem Element (18, 24) berührbar ist, daß bei einem bestimmten Strömungsmitteldruck innerhalb eines Gehäuses (10), dessen eine Wand die starre Metallplatte (36) bildet, bewegbar ist.

7. Bewegungsübertragungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die miteinander in Flächenberührung stehenden Teile des anderen Endes des rohrförmigen Elements (40) in bezug aufeinander verschiebbar sind.