DE2107354C3 - Differenzdruckabhängiger elektrischer Schalter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen differenzdruckabhängigen Schalter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein derartiger Schalter ist durch die US-PS 23 91 916 bekannt. Bei diesem Schalter sitzt der Gegenkontakt an einer kreissektorenartigen Scheibe, die an eine Grundplatte angeschraubt ist. Hierbei greifen die Befestigungsschrauben durch Langlöcher in der Scheibe. Aufgrund dieser Langlöcher läßt sich die Scheibe nach Lösen der Schrauben verdrehen, so daß der Abstand zwischen Schaltkontakt und Gegenkontakt veränderbar ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen differenzdruckabhängigen Schalter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 so auszubilden, daß auf einfache Weise eine feinfühlige Einstellbarkeit erzielt wird.

Diese Aufgabe wird entsprechend einer Ausbildung nach dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Schalter ist mit Hilfe der Hebelübertragung eine feinfühlige Einstellbarkeit gegeben. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß die federnde Aufhängung des zweiten Schwinghebels auch ein Ausweichen des Gegenkontaktes bei einem bestimmten, von der Federkraft abhängigen Anpreßdruck des Schaltkontaktes ermöglicht.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 einen erfindungsgemäßen Schalter im Grundriß,

F i g. 2 den Schalter gemäß F i g. 1 im Aufriß und
^h'· F i g. 3 eine Einzelheit des Schalters gemäß den F i g. 1 und 2.

Der in der Zeichnung dargestellte differenzdruckabhängige elektrische Schalter weist zwei Meßdosen 1 und

2 auf. Diese beiden Meßdosen 1 und 2 sind koaxial zueinander angeordnet und mit ihren geschlossenen Böden 3 und 4 aufeinander zu gerichtet Der den Böden abgewandte Rand 5 bzw. 6 ist flanschartig verdickt ausgebildet, wobei die Meßdosen 1 und 2 mit dem Rand 5 bzw. 6 fest eingespannt sind. Um ein festes Einspannen zu erreichen, ist eine Platte 7 bzw. 8 vorgesehen, auf der sich eine Tellerfeder 9 bzw. IO abstützt Die Gegenstützfläche der Tellerfedern 9,10 wird von Sprengringen 11, 12 gebildet Die flanschartigen Ränder 5, 6 weiden zwischen den Platten 7,8 und geeigneten Gehäusepartien eingespannt gehalten. Die Platten 7 bzw. 8 verschließen gleichzeitig die öffnung der beiden Meßdosen 1 und 2. Außerdem sind im Bereich der Umfangsflächen der Platten 7 bzw. 8 und des flanschartig verdickten Randes 5 und 6 der Meßdosen 1 bzw. 2 Dichtringe 57 angeordnet, die in Nuten der die Meßdosen 1 und 2 aufnehmenden Durchgangsbohrung liegen. Zu den Innenräumen der Meßdosen 1 und 2 führen Druckleitungen 13 bzw. 14, die ausgehend von den Anschlüssen 58 und 59 als Kanäle in die Grundplatte 15 eingearbeitet sind, von denen Zweigkanäle 16 abgehen, die sich in Bohrungen 17 eines Teils fortsetzen, das, wie weiter unten noch näher erläutert wird, als Schwinghebelträger 18 bezeichnet ist

Aus F i g. 1 geht hervor, daß die Meßdosen 1 und 2 im wesentlichen zylindrisch ausgebildet sind, wobei die Stärke der zylindrischen Wandung der Meßdosen 1 und 2 nur einen Bruchteil der Stärke ihres Bodens 3 bzw. 4 beträgt Die Stärke der die Meßdosen 1 und 2 verschließenden Platten 7 bzw. 8 beträgt ein Vielfaches der Wandstärke der Meßdosen 1 und 2.

Des weiteren ist ein erster Schwinghebel 19 und ein zweiter Schwinghebel 20 vorgesehen. Die beiden Schwinghebel 19 und 20 sind zweiarmig ausgebildet. Zwischen den beiden Meßdosen 1 und 2 liegt der Arm 21 des ersten Schwinghebels 19 sowie der Arm 22 des Schwinghebels 20. Die jeweiligen Gegenarme tragen die Bezugszeichen 23 bzw. 24. Der Arm 21 des ersten Schwinghebels 19 ist wesentlich kürzer als der Arm 22 des zweiten Schwinghebels 20. Ferner ist der Arm 22 des zweiten Schwinghebels 20 länger als sein Gegenarm 24. Die beiden Schwinghebel 11 und 20 greifen gleichzeitig ineinander. Dabei fällt die Längsmittelachse des im Bereich der Meßdosen 1, 2 liegenden Armes 21 des ersten Schwinghebels 19 mit der Längsmittelachse des im Bereich der Meßdosen !, 2 liegenden Armes 22 des zweiten Schwinghebels 20 zusammen oder annähernd zusammen und der Arm 21 des ersten Schwinghebels 19 liegt innerhalb der durch das Profil des Arms 22 des zweiten Schwinghebels 20 gegebenen Begrenzungsflächen oder steht nur geringfügig über diese Begrenzungsflächen vor.

Die beiden Schwinghebel 19 und 20 sind unabhängig voneinander an je einem auf Verdrillung beanspruchten Band 25 und 26 gelagert. Die Bänder 25 und 26 bestehen zweckmäßigerweise aus Federstahl. Hierbei ist das Band 25 dem Schwinghebel 19 zugeordnet, während die Schwing- bzw. Schwenkachse des Schwenkhebels 20 vom Band 26 gebildet wird. Die beiden Bänder 25 und 26 sind über Schraubbolzen 27 und 28 (vgl. Fig.2) mit einem Schwinghebelträger 18 verbunden. Ferner verlaufen die beiden Bänder 25 und 26 mit Abstand parallel zueinander, was durch die Anordnung zweier Distanzhülsen 29 und 30, die jeweils die gleiche axiale Länge aufweisen, erreicht wird. Die Distanzhülsen 29 und 30 werden ebenfalls von den Schraubbolzen 27 und 28 durchsetzt. Außerdem ist noch ein etwa hufeisenförmig ausgebildetes Joch 31 mit den beider Schraubbolzen 27 und 28 verbunden und mittels Muttern 32 und 33 auf den Schraubbolzen 27 und 28 gehalten.

Es sei nun noch näher auf die Ausgestaltung der beiden Schwinghebel 19 und 20 eingegangen. Am Arm 21 des Schwinghebels 19 ist ein Zapfen 34 unverschiebbar eingelassen. Der Zapfen 34 ist rechtwinklig oder annähernd rechtwinklig zu den Böden 3 und 4 der Meßdosen 1 und 2 ausgerichtet Seine an den Böden 3

ίο und 4 der Meßdosen 1 und 2 anliegenden bzw. mit diesen zusammenwirkenden Stirnseiten 35 und 36 sind ballig ausgebildet Am freien Ende des Arms 22 des Schwinghebels 20 ist ein Schraubbolzen 37 eingeschraubt, der mittels einer Kontermutter 38 festgestellt werden kann. Er stützt sich mit seinem ballig oder kugelig ausgebildeten Ende an einer Stützfläche 39 einer Büchse 40 ab, auf die später noch näher eingegangen werden wird. Im Bereich des Zapfens 34 des ersten Schwinghebels 19 ist im Arm 22 des zweiten Schwinghebels 20 eine Aussparung 41 vorgesehen, die der Zapfen 34 durchgreift Die jeweiligen Gegenarme 23 und 24 der beiden Schwinghebel 19 und 20 tragen einen Schaltkontakt 42 bzw. einen Gegenkontakt 43. Die Kontakte 42 und 43 sind über Büchsen 44 gegenüber den Armen 23 und 24 der Schwinghebel elektrisch isoliert Die Kontakte 42 und 43 und gleichzeitig auch die Büchsen 44 werden mittels Muttern 45 und 46 in entsprechenden Bohrungen an den Schwinghebeln 23 und 24 gehalten. Die zu den Kontakten 42 und 43 führenden Stromkabel sind in F i g. 1 nicht dargestellt. Schließlich ist am Arm 24 des zweiten Schwinghebels 20 eine Materialanhäufung 47 vorgesehen, die zum Massenausgleich gegenüber dem wesentlich längeren Arm 22 desselben Schwinghebels 20 dient

Wie bereits ausgeführt, stützt sich der Schraubbolzen 37 und damit das freie Ende des Arms 22 des Schwinghebels 20 an der Stützfläche 39 ab, die von der inneren Umfangsfläche der Büchse 40 gebildet wird. Die Büchse 40 ist verdrehbar. Zu diesem Zweck und um eine leichte Handhabung zu gewährleisten, ist ein Drehknopf 48 einstückig mit der Büchse 40 ausgebildet. An seinem Umfang ist der Drehknopf 48 zweckmäßigerweise gekordelt, geriffelt oder auf sonstige Weise griffig gemacht. Im Übergangsbereich zwischen dem die Stützfläche bildenden Teil der Büchse 40 und dem Drehknopf 48 ist eine flanschartige Schulter 49 vorgesehen. Auf die der Stützfläche gegenüberliegende zylindrische Mantelfläche der Büchse 40 wirkt ein im Querschnitt O-förmiger Ring 50 aus elastischem und gleichzeitig reibungserhöhendem Material ein. Der Ring 50 ist in einer entsprechenden Nut in der die Büchse 40 aufnehmenden Bohrung angeordnet. Wie insbesondere aus F i g. 3 hervorgeht, ist die Stützfläche 39 spiralförmig ausgebildet, d. h. daß sich der Abstand der die Stützfläche bildenden Umfangsfläche zur Drehachse 40a der Büchse 40 in Umfangsrichtung stetig nach der Gleichung einer Spirale ändert. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt sich, daß der Schwinghebelträger 18, der über die beiden Bänder 25 und 26 die beiden Schwinghebel 19 und 20 trägt, zwei rechtwinklig zueinander angeordnete Durchgangsbohrungen besitzt, deren Längsachsen sich schneiden. Hierbei dient die eine Durchgangsbohrung zur Aufnahme der beiden Meßdosen 1 und 2. Diese

t>> Durchgangsbohrung weist, damit sich die beiden Meßdosen 1 und 2 abstützen können, jeweils ringförmige Vorsprünge 51 bzw. 52 auf. Die rechtwinklig zu der gerade erwähnten Durchgangsbohrung verlaufende

zweite Durchgangsbohrung ist zur Aufnahme der beiden Arme 21 und 22 der beiden Schwinghebel 19 und 20 vorgesehen. Außerdem ist in diese Durchgangsbohrung die Büchse 40 eingesetzt.

Die gesamte, im Vorstehenden beschriebene Anordnung wild rr>jttr:!s einer Abdeckkappe 53, die auf der Grundplatte 15 aufliegt, nach außen hermetisch abgekapselt. Um die Abdichtwirkung zu erhöhen, d. h. um das Eindringen von Staub und anderen Fremdkör pern unmöglich zu machen, ist in der Trennfuge zwischen der Abdeckkappe 53 und der Grundplatte 15 eine im Querschnitt im wesentlichen L-förmig ausgebildeten Dichtleiste 54 vorgesehen. Die Abdeckkappe 53 ist beispielsweise mit Schrauben 55 am Schwinghebelträger 18 lösbar befestigt.

Der an den Böden 3 und 4 der Meßdosen 1 bzw 2 anliegende Zapfen 34 wird, je nachdem in welcher Meßdose der Druck größer ist, entweder in der einen oder in der anderen Richtung gemäß den Pfeilen 56 bewegt. Dies äußerst sich beim Schaltkontakt 42, der am Arm 23 desselben Schwinghebels 19 befestigt ist, darin, daß dieser ebenfalls in der einen oder anderen Richtung bewegt wird, d. h., daß er sich dem Gegenkontakt 43 nähert oder daß er sich von diesem entfernt. Der Abstand der beiden Kontakte 42 und 43 ist also ein Maß für den Druckunterschied in den beiden Meßdosen 1 und 2. Je größer der anfängliche Abstand — also der Abstand bei Druckgleichheit in den beiden Meßdosen 1 und 2 zwischen den beiden Kontakten 42 und 43 ist, desto größer muß der Druckunterschied zwischen den beiden Meßdosen 1 und 2 sein, um diesen Abstand zu überwinden. Die Einstellung des Abstandes zwischen den beiden Kontakten 42 und 43 und damit die Bestimmung des zum Schließen des Stromkreises notwendigen Druckunterschiedes wird durch Justierung des zweiten Schwinghebel«; 20 vorgenommen. Eine grobe Justierung erfolgt mit Hilfe des im Arm 22 dieses Schwinghebels 20 eingeschraubten Schraubbolzens 37. Der Schraubbolzen 37 wird nach dieser groben Justierung mit der Kontermutter 38 festgestellt. Die Feinjustierung erfolgt nun mit Hilfe der Büchse 40. Wie bereits ausgeführt wurde, ist die Stützfläche 39 mit Bezug auf die Drehachse der Büchse 40 spiralförmig ausgebildet. Je nachdem, nach welcher Richtung die Büchse 40 verdreht wird, nähen sich die Stützfläche 39 der Drehachse oder entfernt sich von dieser. Gleichzeitig damit wird der an der Stützfläche anliegende Schraubbolzen 37 und damit der Schwinghebel 20 verschwenkt Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Schalters und auf Grund der genauen Justierung lassen sich ίο Druckunterschiede von etwa 0,1 atü als Schaltgröße verwenden.

Zur Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Differenz-Druckschalters soll noch folgendes ausgeführt werden: Die beiden Meßdosen 1 und 2 sind gegeneinander geschaltet, d. h., daß, da diese Meßdosen unter Druckeinwirkung ihre axialen Abmessungen verändern, bei gleichem Druck sowohl in der Meßdose 1 als auch in der Meßdose 2 keine Bewegung des ersten Schwinghebels 19 erfolgt. Es braucht hierbei nicht mehr erwähnt zi werden, daß der zweite Schwinghebel 20 ohnehin vor den Mcßdosen 1 und 2 nirht beeinflußt wird. Überwiegi nun der Druck in der Meßdose 2 gegenüber dem in dei Meßdose 1 vorhandenen Druck, so wird der Zapfen 3A und damit der Arm 21 des ersten Schwinghebels 19 ir Richtung zur Meßdose 1 verschoben; Der Schahkontaki 42 nähert sich dem Gegenkontakt 43, bis er bei einerr bestimmten, von dem anfänglichen Abstand der beider Kontakte 42 und 43 abhängigen Druckunterschied zui Anlage an den Gegenkontakt 43 kommt und de Stromkreis geschlossen wird. Erhöht sich der Druck ii der Vießdose 2 weiter, so verstärkt sich auch de Anlagedruck des Schaltkontaktes 42 am Gegenkontak 43. Übersteigt er ein gewisses Maß, so gibt de Gegenkontakt 43 aufgrund der Schwenkbeweglichkei des zweiten Schwinghebels 20 nach. Der Anlagedrucl an den Kontakten 42 und 43 bleibt konstant oder docl im wesentlichen konstant. Ist der Druck in der Meßdosi 1 größer als der Druck in der Meßdose 2, so entfernt siel der Schaltkontakt 42 vom Gegenkontakt 43, de Stromkreis bleibt unterbrochen. Die beiden in der Meßdosen vorhandenen Drücke können beliebig sein Zweckmäßigerweise wird jedoch der Druck in de Meßdose 1 als Bezugsdruck Verwendung finden.

Durch Abnehmen der Abdeckkappe 53 ist de Drehknopf 48 jederzeit zugänglich. Auf diese Weis« kann der zum Herstellen der Schaltverbindung zwi sehen den beiden Kontakten 42 und 43 erforderlich! Druckunterschied den jeweiligen Verhältnissen ange paßt werden. Durch die reibungsfreie und spielfrei« Lagerung der beiden Schwinghebel 19 und 20 mittel: der beiden Bänder 25 und 26 ist eine gute Reproduzier barkeit und eine sehr große Schaltgenauigkeit gegeben Damit ist auch der mechanische Verschleiß praktiscl gleich Null. Ein Verschleiß tritt auch nicht an den beidei Meßdosen 1 und 2 auf, da diese nur ganz geringe axial« Bewegungen ausführen. Schließlich wird durch di< Begrenzung des Anlagedrucks an den beiden Kontaktei 42 und 43 auch die Lebensdauer der beiden Kontakt« wesentlich erhöht. Zur weiteren Erhöhung der Lebens dauer der Kontakte sind diese mindestens im Bereicl ihrer Aniageflächen aus Gold-Palladium hergestellt Schließlich arbeitet der erfindungsgemäße Schalte auch unabhängig von der Richtung der auf ihi einwirkenden Schwerkraft, was vor allem dadurcl erreicht wird, daß die beiden Schwinghebel 19 und 2( massenausgeglichen sind.

Der Schalter kann mit einer optischen Anzeige, ζ. Β in Form einer Glimm- oder Glühlampe, ausgerüste werden, die anzeigt daß die beiden Kontakte 42 und 4; zur Anlage gekommen sind und der Stromkreii geschlossen ist Der Schalter läßt sich für alle möglicher Anwendungsfälle einsetzen, insbesondere bei dei Steuerung von Punktschweißanlagen, bei der Druck überwachung und in sonstigen Sicherheitssystemer Aufgrund seiner kompakten Bauart ist nicht mi Störungen zu rechnen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

Patentansprüche:

1. Differenzdruckabhängiger elektrischer Schalter, dessen im Stromkreis liegende Schahkontakte beim Auftreten eines Druckunterschiedes eine Relativbewegung gegeneinander ausführen, mit zwei jeweils von einem der beiden miteinander zu vergleichenden hydraulischen oder pneumatischen Drücke beaufschlagbaren und mit ihren geschlossenen Böden aufeinander zu gerichteten festeingespannten Meßdosen, deren Böden jeweils von einer Seite her am freien Ende des einen Arms eines ersten zweiarmigen Schwinghebels angreifen, dessen anderer Arm an seinem freien Ende einen Schaltkontakt trägt, dem ein Gegenkontakt gegenüber liegt, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenkontakt (43) an einem von der. Meß-iosen unabhängigen und unter dem Einfluß einer Federkraft stehenden zweiten zweiarmigen Schwinghebel (20) angeordnet ist, an dessen einen Arm (22) eine seine Schwenkstellung zumindest bei geöffneten Schaltkontakten festlegende, justierbare Stützfläche (39) angreift, während das freie Ende seines anderen Armes (24) den Gegenkontakt (43) trägt.

2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zur wenigstens zeitweisen Abstützung des zweiten Schwinghebels (20) dienende Stützfläche (39) die innere Umfangsfläche einer verdrehbaren Büchse (40) ist, wobei die Umfangsfläche in bezug auf die Drehachse der Büchse (40) als Spiralfläche ausgebildet ist, derart, daß sich der Abstand der inneren Umfangsfläche zur Drehachse in Umfangsrichtung stetig nach der Gleichung einer Spirale ändert.

3. Schalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich der zweite Schwinghebel (20) über einen in ihn eingeschraubten und feststellbaren Schraubbolzen (37) an der Stützfläche (39) abstützt.

4. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Schwinghebel (19 bzw. 20) unabhängig voneinander auf je einem auf Verdrillung beanspruchten Band (25 bzw. 26), das zweckmäßigerweise aus Federstahl besteht, gelagert sind.

5. Schalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schwinghebelträger (IS) vorgesehen ist, an dem die als Schwing- bzw. Schwenkachsen für die Schwinghebel (19, 20) dienenden Bänder (25,26) über Schraubbolzen (27,28) befestigt sind.

6. Schalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Bänder (25,26) mit Abstand parallel zueinander verlaufen, wobei zwischen den beiden Bändern (25, 26) jeweils eine auf die Schraubbolzen (27, 28) aufgeschobene Distanzhülse (29,30) angeordnet ist.

7. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die im Bereich der Meßdosen (1, 2) angeordnete Partie des ersten Schwinghebels (19) einen im wesentlichen rechtwinklig zu den Böden (3, 4) der Meßdosen (1, 2) stehenden Zapfen (34) trägt, der unverschiebbar mit dem ersten Schwinghebel (19) verbunden ist und dessen an den Böden (3, 4) der Meßdosen (1, 2) anliegenden Stirnseiten (35, 36) baliig ausgebildet sind.

8. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Schwinghe-

bei (19, 20) teilweise ineinandergreifen, derart, daß die Längsmittelachse des im Bereich der Meßdosen (1,2) liegenden Armes (21) des ersten Schwinghebels

(19) mit der Längsmittelachse des im Bereich der Meßdosen (1, 2) liegenden Armes (22) des zweiten Schwinghebels (20) zusammenfällt oder annähernd zusammenfällt und der Arm (21) des ersten Schwinghebels (19) innerhalb der durch das Profil des Armes (22) des zweiten Schwinghebels (20) gegebenen Begrenzungsflächen liegt oder nur geringfügig über diese Begrenzungsflächen herausragt

9. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Schwinghebel (19, 20) in derselben oder annähernd derselben Ebene verschwenkbar sind.

10. Schalter nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der im Bereich der Meßdosen (1, 2) liegende Arm (22) des zweiten Schwinghebels

(20) eine größere Länge als der in diesem Bereich liegende Arm (21) des ersten Schwinghebels (19) aufweist und im Bereich des am ersten Schwinghebel (19) angeordneten Zapfens (34) eine Aussparung (41) zum Durchgreifen des Zapfens (34) besitzt.

11. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwinghebel (19, 20) in bezug auf ihre Schwing- bzw. Schwenkachsen massenausgegiichen sind.