DE2360609A1

DE2360609A1 - Auf druckaenderungen ansprechende vorrichtung, insbesondere druckschaltgeraet

Info

Publication number: DE2360609A1
Application number: DE2360609A
Authority: DE
Inventors: Peter Orlando Fiore
Original assignee: Texas Instruments Inc
Current assignee: Texas Instruments Inc
Priority date: 1972-12-26
Filing date: 1973-12-05
Publication date: 1974-06-27
Also published as: US3816685A; NL175116B; GB1449855A; JPS4996275A; NL175116C; FR2211715A1; DE2360609C2; JPS576771B2; NL7313243A; IT994403B; FR2211715B1

Description

TEXAS IffSiDRUMEERDS INCORPORATED
13500 ITorth. Central Expressway
DALLAS, Texas / V.St.A«

unser Zeichen:-T 1447

Auf Drue käncle runge η ansprechende Vorrichtung, insbesondere DruGfcschaltgerät

Die Erfindung betrifft ei'na auf Druckänderungen ansprechende Torrichtung, insbesondere ein Drucksehaltgerät mit einer verbesserten Eicheinrichtung.

Es sind Vorrichtungen bekannt, die zum öffnen oder Schliessen eines elektrischen Stromkreises oder eines elektrischen Schalters in Abhängigkeit, von Druckänderungen dienen, wobei der Druck auf eine Seite einer Schnäppermembran geleitet wird, um dafür zu sorgen, daß die Membran bei einem bestimmten Druckwert oder einem Betätigungsdrück von einer ersten Lage in eine zweite Lage, schnappt und bei einem anderen Druckwert oder einem Rückstelldruck zurückschnappt» Der Unterschied zwischen diesen Druckwerten wird als Druckdifferential der Membran der Vorrichtung bezeichnet.

409 8 267 07

Durch die US-PS 3 378 656 ist es bekannt geworden, daß'das Druckdifferential der Membran durch eine Änderung der Steigung des Umfangsteils der Schnäppermembran eingestellt werden kann. Es wurde erkannt, daß solche Änderung hauptsächlich den Betätigungsdruck der Membran beeinflußt. Wie in der vorgenannten Patentschrift ausgeführt ist, ist die Membran entlang ihres Umfanges an einem Ring befestigt. Der Ring wird durch die Anwendung eines Werkzeuges verformt, damit die. Steigung des äußeren Randes der Membran verändert wird.

Durch die US-PS 3 584 176 ist es bekannt geworden, daß das Druckdxfferential der Membran durch die Verwendung eines ringförmig ausgebildeten und als Anschlag dienenden Eichteiles ebenfalls eingestellt werden kann. Die Einstellung, die durch die Verwendung dieses Teiles verzielt wird, führt zu einer Beeinflussung des Rückstelldruckes. Wie in der vorgenannten Patentschrift ausgeführt ist, ist eine Schnäppermembran entlang ihres Umfanges an dem Umfang eines als Anschlag dienenden ringförmigen Eichteiles befestigt. Um den Rückstelldruck zu verringern, wird die Membran von einem ausreichenden Druck beaufschlagt, so daß das Eichteil verformt wird. Um umgekehrt den Ruckstelldruck zu vergrößern, wird bspw. mittels eines Werkzeuges eine Kraft auf das Eichteil ausgeübt, so daß dieses in Richtung auf die Membran verformt wird. Die Kraft, die erforderlich ist, um das Eichteil zu verformen, ist wesentlich größer als irgendwelche Kräfte, denen die Membran während des Betriebes als auf Druck ansprechende Vorrichtung ausgesetzt ist.

Während beide Lösungsvorschläge für sich brauchbar sind, ergeben sich Schwierigkeiten, wenn es erwünscht ist, sovohl

409826/0744

den Betätigungsdruck als auch den Rückstelldruck einzustellen. Das heißt, während die Einstellung der Steigyng des äußeren Randes-der Membran zu einer Beeinflussung der Lage des Eichteile.« führt und damit zu einer Beeinflussung des Rückstelidruckes, wirkt die Einstellung des Eichteiles auf die Steigung ,des .äußeren Randes der Membran und beeiTifiußtdamit den Betätigungsdruck, Das bedeutet, daß man beim Einstellen der Vorrichtung zur Erzielung eines bestimmten Betätigungs- und Rückstelldruckes häufig zwischen zwei Einstellungen hin- und hersuchen muß, um sich schließlich für eine Einstellung zu entscheiden, mit welcher die erforderliche Eichung erfolgt.

Um die Gerät.ekosten zu. senken und um dafür zu sorgen,"daß das Druckschaltgerät-sich schnell und genau sowohl auf,den Betätigungsdruck als auch auf den Rückführdruck eichen läßt, schlägt die Erfindung einen besonderen Eichteil vor, der ei- ■ nen Teil aufweist, welcher zur Einstellung des Betätigungsdruckes., dient,^ sowie einen anderen Teil, welcher zur Einstellung des, Rüqkstelldruckes dient und schließlich eine Einrichtung^ die die beiden Teile voneinander trennt. Im wesentlichen weist der als Anschlag dienende verbesserte Eichteil einen relativ starren' Ringflansch auf, der über einen Trennsteg-,., in Reichem eine zur Konzentrierung, der Spannungen dienenden Nut .angeordnet ist, rn.it einem mittleren veränderlichen .Konusteil verbunden ist.

Durch die Erfindung, wird daher in vorteilhafter Weise ein auf Druckänderungen ansprechendes Schaltgerät geschaffen, bei welchem die Einstellung des Betätigungs- und des Rückstelldruckes unabhängig, voneinander vorgenommen werden kanh. Das erfindungsgemäße Drucksehaltgerät ist preiswerter her--

• - 3 -_;

4 0 9 8 2 6 /;CT7^;4 ^ "^^{ü C} " ^; ' ■ ■

zustellen als vorbekannte Geräte, die die gleichen Eichtole ranzen aufweisen, und das Drucksehaltgerät kann leicht in großen Mengen hergestellt werden, es läßt sich durch automatisierte Vorgänge leicht eichen, es ist betriebssicher und hat eine lange Lebensdauer. .

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Darin zeigen:

Fig.l einen Längsschnitt durch das erfindungsgemäße Drucksehaltgerät und

Fig.2 einen Schnitt durch einen weiteren Eichanschlag, der in Verbindung mit dem in "der Fig.l dargestellten Ausführungsbeispiel verwendet werden kann.

In der Fig.l ist das erfindungsgemäße Druckschaltgerät 10 zu erkennen, das ein Gehäuse 12 zur Aufnahme eines Nabenkörpers. lH mit einer zentralen Bohrung aufweist, in welcher ein Stift 16 zur übertragung von Bewegungen gleitend gelagert ist. .Der Nabenkörper Ik wird an dem Gehäuse 12 mitte.ls eines an diesem angebördelten Lagerringes 13 gehalten. Durch in der Bodenwand 22 des Gehäuses 12 befindliche Löcher erstrecken sich Teile 18 und 20, die Anschlüsse 2¹I und 26 festlegen, wobei sie mit diesen in elektrischem Kon-' takt stehen. Das Teil 18 hat einen Abschnitt 19, der sich seitlich in den Schalterraum 28 hinein erstreckt und als feststehender Kontakt dient. Das Teil 18 kann mit einer Schicht aus einem Material mit einer besonders hohen elektri· sehen Leitfähigkeit beschichtet sein, z.B. mit Kupfer oder Silber. Ein beweglicher Kontaktarm 30, der aus einem

4098 2.6/0744

elektrisch leitenden Material mit guten Federungseigenschaften hergestellt ist₉ und z.B. aus einem frei tragenden Arm aus einer Beryllium-Nickel-Verbindung bestehen kann_s ist an dem Teil 20 befestigt, s.B« an der Stelle S- angenietet. Der Kontakt 34 ist an dem Körperfernen freien Ende befestigt und kann sich in Abhängigkeit von der Lage des Stiftes 16 in Eingriff mit dem Abschnitt 19 und außer Eingriff zu diesem bewegen. Eine entweder aus einem einzigen Metall oder mehreren Metallen bestehende Schnäpperscheibe 36 ist im Bereich eines Stiftendes des Stiftes 16 angeordnet und kann ihre in der Pig.l dargestellte Lage in eine übermittige Lage ändern₉ in welcher sie den Stift 16 federnd nach unten drückt und wobei der bewegliche Arm 30 den über die Anschlüsse 24 und 26 geschlossenen Kreis unterbricht. Die Schnäpperscheibe 36 stützt sich auf dem Eichteil 38 ab und wird zwischen dem Teil 38 und dem Deckel ¹IO eingespannt. Vorzugsweise sind diese Teile und der Lagerring 13 an ihrem äußeren Umfang dadurch abgedichtet;, daß ihre Ränder an der Stelle 42 z.B. durch eine HeliarC-Schweißung verschweißt sind. Es können natürlich auch andere Mittel vorgesehen sein, um das Membranteil gegenüber der Druckkammer abzudichten, bspw-. könnte die Membran eingeklemmt sein".

Es ist ferner ein Anschlußflansch 44 mit einem Ansatz 46 vorgesehenj, welcher in einer entsprechenden öffnung des Dekkels 40 aufgenommen wird und mit einer Bohrung 48 versehen ist _} in welcher der Druck (oder Unterdruck) herrscht. In der Fig.l dab ferner eine Einstellschraube 50 zu erkennen, die ebenfalls mit einer sich in Längsrichtung erstreckenden Bohrung 52 und einem Sitz 54 zur Aufnahme einer Feder 56 versehen ist, die sich von dem Sitz 54 bis zur Schnäpperscheibe

. - 5 - ' .' : ■ . ■ 409826/0744 -^:

36 erstreckt. Die Feder 56 und Einstellschraube 50 sind wahlweise einstellbar und können dazu benutzt werden, das Druckdifferential zu begrenzen, falls dies erwünscht ist.

Das Gehäuse 58 ist mit einem ringförmigen Sitz 60 versehen, auf dem der äußere Rand SH des Deckels 40, die Schnäpperscheibe 36, das Eichteil 38 und der Lagerring 13 ruhen. Ferner ist das Gehäuse 58 mit Löchern 66 und 68 versehen, durch welche isolierte Drähte 70 und 72 hindurchgreifen, die an die entsprechenden Anschlüsse 24 und 26 in geeigneter Weise, z.B. durch ein Anklemmen, befestigt sind. Das Gehäuse 58 wird dann mit einem geeigneten elektrisch isolierenden Material, wie z.B. einer Gießmasse 59, aufgefüllt. '

Der Eichanschlag 38 weist einen ersten ringförmigen äußeren Teil 7^ und einen zweiten ringförmigen inneren Konusteil 76 auf, der sich an dem äußeren Teil mittels eines Steges 78 anschließt, wobei der Steg mit einer Nut 80 ausgestattet ist_s die zur Trennung dieser beiden Teile.dient. Der Steg 78 erstreckt sich zwischen der Bodenfläche des äußeren Teiles fk und dem Anschluß an den inneren Konusteil 76. In dem Eichteil 38 ist eine Bohrung 77 vorgesehen, durch welche der Stift 16 hindurchgreifen kann.

Das Teil 38 ist z.B. aus einem rostfreien AISI 304-Stahl hergestellt und nach der Formgebung wasserstof £ gehärtet, wobei eine Rockwell-Oberflächenhärte von (15-T) 73-90 erzielt wurde. Dadurch kann das Teil 38 beliebig oft deformiert werden. Damit das Eichteil 38 bestimmungsgemäß funktioniert, darf sich kein Abschnitt des Konusteiles76 in einer über dem äußeren Teil 74 gelegenen Ebene befinden.

- β 409826/0 744

Die erfindurigsgemäße Vorrichtung kann derart zusammengebaut werden, daß zunächst eine Unterbaugruppe gebildet wird, indem der Deckel 40, die Schnäpperscheibe 36, der Eichteil 38 und der Lagerring 13 zusammengeschweißt werden. Nun kann die Stärke des Betätigüngsdruckes dadurch eingestellt werden, daß man den äußeren Rand des Teiles 38 unter Verwendung eines geeigneten Werkzeuges ununterbrochen verformt_? bis die Steigung des äußeren Randes der Schnäpperscheibe 36 einen solchen Wert annimmt, daß die Schnäpperscheibe bei dem gewünschten Betätigungsdruck· in ihre andere Lage schnappt. Wenn dies erfolgt ist, dann kann die Größe des Rückstelldruckes eingestellt werden, indem man durch den Deckel 40 einen Druck einleitet, der ausreichend ist, um dafür zu sorgen, daß sich die Winkelstellung des Konusteiles 76 des Teiles 38 um' den gewünschten Betrag ändert, -wenn die Schnäpperscheibe 36 unter dem Einfluß des gewünschten Rückstelldruckes in ihre ursprüngliche Lage . zurückschnappt. Die Stärke des Konusteiles 76 ist derart ge-, wählt j daß ein erheblich über dem Betriebsdruck, dem die Vorrichtung in der Verwendung als Schalter ausgesetzt ist, liegender Druck erforderlich ist, um den Konusteil 76 zu verformen. Dadurch, daß die Nut 80. und der Steg 78 vorgesehen sind, konzentrieren sich die infolge der Verformung; des Konusteils 76 auftretenden Spannungen im Steg 78,. und die Verformung übt keine Wirkung auf-den Teil Jk aus. Dadurch kann jede Druckeinstellung sorgfältig, genau und unabhängig ausgeführt werden. Ein anderer Vorteil ergibt sich durch die Verwendung der Nut dadurch, ,daß die Berührungslinie zwischen dem scha-' lenförmipen Teil der Schnäpperscheibe und dem Eichteil vereinheitlicht wird. Ohne die Nut könnte die Berührunßslinie unregelmäßig über den Umfang der Schnäpperseheibe laufen, wodurch beide Druckeinstellungen beeinflußt würden.

— 7 —

40 9 826/07 44

23BG6Q3

Die Pig.2 zeigt einen weiteren Eichteil 82, der einen ersten ringförmigen Außenteil BM aufweist, welcher über einen Steg 88 mit einer Trennut 90 an einen zweiten ringförmigen Innenteil 86 angeschlossen ist. In dem Eichteil 8:2 ist* ein Loch 92 vorgesehen, durch welches der Stift 16 hindurchgreifen kann. Das Teil 82 ist besonders für den Fall geeignet, in welchem ein kleineres Druckdifferential erwünscht, ist, da sich der Innenteil 86 vor dem Eichen genau auf der gleichen Höhe wie der Außenteil 8M befindet.

- 8

409826/07

Claims

Pat ent ansprü ehe

Auf Druckänderungen ansprechende Vorrichtung, insbesondere Drucksehaltgerät mit einer verbesserten Eicheinrichtung, dadurch g e k e η η ζ e ich η e t , daß das Drucksehaltgerät (10) eine.runde Schnapperscheibe oder Membran.(36) mit einer gewölbten Oberfläche aufweist, die von einer ersten Endlage in eine zweite übermittige Endlage bewegbar ist, sowie eine Eicheinrichtung (38,50,56) mit einem Eichteil (38), der einen ersten Teil (74,84) und einen zweiten Teil (76,86) und eine Einrichtung (78,80) zur Trennung der beiden Teile aufweist, wobei der Eichteil an die Oberfläche der Membran angrenzt, und daß eine an die Membran angrenzende und von dieser steuerbare Betätigungseinrichtung'(l6,30) vorgesehen ist, die gegen die Membran anliegt, wenn sich die Membran inder ersten Lage befindet und von der Membran frei ist, wenn sich die Membran in der zweiten Lage befindet. ·

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch " gekennzeichnet , daß der erste Teil (7*1,84) des Eichteiles (38) von einem relativ steifen Ringflansch und der zweite Teil (76_}86) des Eichteiles von einem relativ dünnen Plansch gebildet werden und daß die Einrichtung

-O Q W=. ' -

409826/0744. ■ ;

(78,80) zur Trennung der beiden Teile von einer in den Eichteil (38) wischen die beiden Teile (7Ü ,"8H ,76,86) eingearbeiteten Trennut (80,90) gebildet wird.

3. Vorrichtung, gekennzeichnet aurch eine runde, in eine gewölbte !Form deformierte Membran (36), die von einer ersten Lage je nach dem herrschenden Druckzustand in eine zweite entgegengesetzte Lage bewegbar ist, durch einen Eichteil (38) mit einem ersten relativ steifen Ringflansch (7*1,8*0, wobei sich der äußere Rand der Membran und der Ringflansch decken und miteinander verbunden sind, und mit einem zweiten relativ flexiblen Teil (76,86), der sich von dem Flanschteil radial nach - innen erstreckt, und gekennzeichnet durch eine Einrichtung (78,80) zur Trennung der beiden Teile, so daß der zweite Teil ohne Einwirkung auf den ersten Teil verformbar ist.

*i. Vorrichtung nach Anspruch 3, "dadurch ge k e η η zeichnet , daß die Einrichtung (78,80) zur Trennung des ersten und zweiten Teiles von einer ringförmigen Nut (80,90) gebildet wird.

5. Vorrichtung nach Anspruch H, "dadurch g e k en η zeichnet, daß auf der von dem Eichteil >(38) abgewandten Seite der Membran (.36) ein erster'Räum'vorge-' ' sehen ist, in den ein Anschluß (44) einmündet; 'durch welchen ein Strömungsmedium zu- und abführbar ist,. und'daß auf der der ersten Kammer gegenüberlxegenden Seite der Membran an diese angrenzend eine Einrichtung (16,30) angeordnet ist, die auf das in Abhängigkeit von einem in der ersten Kammer herrschenden vorbestimmten Druck er-

- 10 - .
409826/0 74A

6. Yorrichtu-ßg nach Anspruch 5» dadurch g e k e η η -

■ : ζ eic h net, daß die auf das. Utasöhnäppen der Membran • (36} von der einen in die andere Lage reagierende Einrich-" tung einen elektrischen Schalter aufweist, der aus: einem Gehäuse _:(12) mit. einem:-offenen Ende besteht, sowie ,aus einem feststehenden .Kontakt (18,1:9) und einem bewegliehen, in dem Gehäuse .angeordneten Kontaktarm OQ), der in Eingriff und außer: Eingriff mit dem feststehenden Kontakt bewegbar ist, daß ein Nabenkörper..-(ί_:ή-)·_; mit einer Durchgangsbohrung vorgesehen ist, der das offene Ende des Gehäuses abdeckt, daß der Eichteil (38, 82) mit_; einenv koch £77*92) versehen ist-/ durch welches" ein gleitend in der Dur.chgangsbohrung des Nabenkörpers geführter und gegen den beweglichen Kontaktarm anliegender Stift (16) zur Übertragung einer Bewegung bis zu: einem in der Nähe der. Membran liegenden Punkt hindurchgreift _? so daß der bewegbare ..Kontaktarm in einer Läge der Membran von dem feststehenden Kontakt getrennt wird. ·; . .

yorriqlltung . nach Anspruch 6,. dadurch ge kenn" z..e..i Q. h n-e t ,-.; daß zwei elektrische Anschlüsse an. den .ei^kijris phen S ehalt er , arigeschXos sen sind, daß der Schalter, von einem mit zwei Löchern (66:_s6S) ausgestatteten Gehäuse-.-.£fS,) eingeschlOssen.,i&t, durch welche die· Anschlüsse ]hin.durchgrei,fen, und daß-d(§r ^wischeni'äum zwischen dem Gfchäuse, d^m Sehalter und den Arischl-üssen mit elektrisch. isöiier§ii.der..Giei{fläSse (5$) äUSgefüllt ist.

- 11, -

4 O 8 8 2 θ /O? 41'

8. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß der zweite Teil (76,86) des Eichteiles (38) ringförmig und dünner als der erste Teil (74,8*0 ausgebildet ist und daß ein mit einer Nut (80,90) versehener Steg (78,88) die beiden Teile voneinander trennt,

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch g e k e η η zeichnet , daß der zweite Teil des Eichteiles (38) konisch ausgebildet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß in der Mündung des ersten Raumes ein mit einer Gewindebohrung (52) versehener Ai.schlußflansch (44) angeordnet ist, daß in die Bohrung ein einstellbares Rohrteil (50) eingeschraubt ist und daß eine Schraubenfeder (56) vorgesehen ist, die sich zwischen dem Rohrteil und der Membran erstreckt.

- 12 -

409826/0744