DE2444931B2 - Schaltgeraet - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Schaltgerät mit temperaiturabhängigem linearem Stellmotor als Betätigungselement, bestehend aus einem in einer napfartigen Ausnehmung des Gehäuses eingeschlossenen, sich bei Erwärmung ausdehnenden Stoff, einem durch den sich ausdehnenden Stoff verschiebbaren Betätigungskoiben, Rückstellmittel für den Betätigungskolben und mit einem Schaltelement, wobei ein einstückiges Gehäuse einerseits den Stellmotor in einem Fühlteil aufnimmt und andererseits das Schaltelement in einer Aufnahme trägt.

Das Gehäuseteil eines temperaturabhängigen Schaltgeräts besteht in bekannter Weise aus einem FühlUeil und einer Aufnahme for den Schaltteil. Der Fühlteil ragt in ein zu regelndes Medium hinein. Er besteht aus einem Steck- bzw. Schraubabschnitt und dem Boden. Eine einteilige Ausbildung des Schraub- bzw. Steckabschnittes mit dem Boden ist bereits bekannt (DT-AS 20 57 013).

Bei diesem bekannten Schaltgerät ragt der Betätigungskolben in das temperaturabhängig sich ausdehnende Material hinein. Durch diese Konstruktion ist die Längenausdehnung des Fühlteiles und der damit verbundene Materialeinsatz relativ groß. Schwierigkeiten bestehen auch darin, daß durch die einstückige Ausbildung des Gehäuses eine spanabhebende Bearbeitung aus einem Stangenprofil heraus notwendig ist Mit zunehmender Länge wächst die Gefahr von Porositäten und Undichtigkeiten des Gehäusematerials.
Es ist ferner bereits bei einem Thermostat mit Dehnstoff bekannt, zur Abdichtung des Thermostatgehäuses bei kleinem Gehäusedurchmesser, im Gehäuse des Thermostaten eine Membran einzuspannen, die über einen sich verdickenden Kern auf einen beweglichen Kolben einwirkt (DT-AS 12 98 748); jedoch ist dieser vorbekannte Thermostat als selbständiges Bauelement ausgebildet

Bei einem anderen bekannten Thermostat ist ebenfalls über einem wärmedehnfähigen Stoff eine Membran eingespannt die auf einen Kolben wirkt.

Dabei ist der wärmedehnfähige Stoff in einem Gehäuse angeordnet und der Kolben in einem Deckel dieses Gehäuses geführt. Im Deckel ist fest eine Rückstellfeder für den Kolben eingespannt. Zur Aufnahme eines Überwegs weist das Gehäuse deformierbare Stellen

oder Bereiche auf, die sich bei Überdruck des wärmedehnfähigen Stoffes irreversibel verformen (US-PS 29 24 975). Schließlich ist noch ein Temperaturschalter bekannt, bei dem zwischen dem Schaltteil und dem Fühlteil eine Membrane mit eingeschraubt ist. Im Fühlteil sind großformatige Wärmeleitbleche innerhalb des wärmedehnfähigen Stoffes angeordnet Zur Rückstellung des Kolbens dient eine sich im Schaltteil gegen eine Führungsscheibe abstützende Druckfeder (Druckschrift No. K.532.1).

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Schaltgerät der eingangs erläuterten Art so auszubilden, daß der Materialeinsatz klein wird und daß die Gefahr von Porositäten und Undichtigkeiten des Gehäusematerials ausgeschalten wird.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die napfartige Ausnehmung durch eine elastische Membran abgedeckt ist, daß der Betätigungskolbep auf der elastischen Membran aufliegt, daß der Betätigungskolben in einer Längsführung angeordnet ist, daß diese Längsführung als getrennter Bauteil im Fühlteil des Gehäuses befestigt ist, daß die Membran durch diese Längsführung festgehalten ist und daß als Rückstellmittel für den Betätigungskolben das Schaltelement oder ein Teil des Schaltelementes dient.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung des wärmedehnfähigen Stoffes unterhalb des Betätigungskolbens wird die Ausnutzung nahezu des gesamten Fühlteildurchmessers für die Gestaltung der Dehnstoffkammer möglich, so daß sich eine kurze und gedrungene Bauweise des einstückigen Gehäuses ergibt. Damit wird zusätzlich erreicht, daß der Boden des Gehäuseteils in seiner überwiegenden Fläche als Fühloberfläche fungiert und ein rasches Ansprechen des wärmedehnfähi-

gen Stoffes auf Temperaturänderungen des abzufühlenden Mediums erfolgt Ferner wird durch die Mitverwen-Oi¹JIg des Schaltelementes oder eines Teiles des Schaltelementes als Rückstellmittel für den Betätigungskolben der Aufbau wesentlich vereinfacht, da kein Widerlager für die bisher übliche Rückstellfeder für den Kolben notwendig ist und schließlich wird auch der Überweg bei stärkerer Erwärmung des Fühlteiles gefahrlos aufgenommen. Durch den Wegfall des Rückstellfeder-Widerlagers wird eine noch weitere vorteilhafte Verkürzung des Schaltgerätes im Sinne der Erfindungsaufgabe ermöglicht

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist es vorteilhaft, wenn die Längsführung für die Betätigungskolben an ihrer der Membran zugewandten Seite flach-konisch ausgebildet ist und eine Randnut aufweist in die die Membrane mit einem Randwulst eingreift. Dadurch wird eine gleichmäßige Deformation der Membran bei sich ausdehnendem Wär.nedehnstoff bewirkt, ohne daß Knickstellen auftreten und es wird ferner möglich, Längsführungsteil, Membrane und Betätigungskolben als vormontierten Bausatz komplett in das Schaltergehäuse einzuführen.

Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Längsführung eine umlaufende Dicht- und Preßkante für die Membrane auf.

Zur Befestigung der Längsführung am Gehäuse kann das Gehäuse in vorteilhafter Weise einen inneren Bördelrand aufweisen.

Es ist aber auch möglich, in vorteilhafter Weise die Längsführung im Gehäuse mittels eines Preßsitzes zu befestigen. Die Membran besteht aus einem elastischen Werkstoff, vorzugsweise aus Natur- oder Kunstgummi.

Besonders vorteilhaft ist die erfindungsgemäße Ausbildung, wenn als Schaltelement im Gehäuse ein an sich bekannter federbelasteter Wippschalter angeordnet ist, dessen Wippe durch den Betätigungskolben beaufschlagt wird.

Zur Justierung des Schaltgerätes auf eine bestimmte Ansprechtemperatur sind im Boden des Gehäuses eine oder mehrere in die napfartige Ausnehmung ragende Justierdellen zur Justierung der Ansprechtemperatur z. B. mittels einer entsprechenden Justiervorrichtung, eindrückbar.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert, die schematisch Ausführungsbeispiele darstellen. Dabei zeigt:

F i g. 1 schematisch zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung, und

F i g. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel.

In F i g. 1 sind (linke und rechte Hälfte der Figur) zwei Ausführungsbeispieie dargestellt. Das erfindungsgemäße Schaltgerät besteht aus einem einstückigen Gehäuse i mit einem Fühlteil 5 der von einem zu regelnden Medium umströmt wird bzw. in dieses eintaucht. An seinem oberen Ende trägt das Gehäuse 1 in einer Aufnahme ein, an sich beliebiges, Schaltelement 4. Dieses Schaltelement 4 kann ein elektrischer Schalter, ein pneumatisches oder auch hydraulisches Schaltelement sein. ho

Im Boden 6 des Fühlteiles 5 des Gehäuses 1 ist eine napfartige Ausnehmung 7 vorgesehen, in der ein wärmedehnfähiger Stoff 2, z. B. ein Gas, eine Flüssigkeit oder ein Wachs od. dgl. eingefüllt ist. Die napfartige Ausnehmung 7 ist durch eine elastische Membran <) 6s abgedeckt, die auf einer inneren Stufe 21 des Gehäuses 1 aufliegt. Die elastische Membran 9 ist vorzugsweise aus Gummi oder Kunstgummi hergestellt. Auf der Membran 9 ist eine zylindtrfönrJge Längsführung 8 angeordnet in deren zentraler Bohrung der Betätigungskolben 3 verschiebbar gelagert ist Die Längsführung 8 weist einen Hals 20 auf, auf den sich ein oberer Ansrhlagrand 14 des Betätigungskolbens 3 abstützen kann.

Zur Erleichterung der Durchbiegung der Membran 9, bei Ausdehnung des wärmedehnfähigen Stoffes 2, weist vorteilhafterweise die Längsführung 8 an ihrer der Membran 9 zugewandten Seite eine flachkonische öffnung 10 auf.

Bei dem in F i g. 1 rechts dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Längsführung 8 mit einer Randnut 11 versehen, während die Membran 9 einen Randwulst 12 aufweist, der in die Randnut 11 eingreift. Durch diese Ausbildung ist es möglich, die Längsführung 8, mit Membran 9 und Betätigungskolben 3 als gesonderte Baueinheit vorzumontieren und im vormontierten Zustand in das Gehäuse 1 einzuführen.

In der linken Hälfte der F i g. 1 ist ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel dargestellt bei dem die Längsführung 8 eine etwa kreisförmige Dicht- und Preßkante 13 aufweist, die bei der Montage in die Membran 9 eingedrückt wird. Durch die dabei auftretende Verdrängung eines Teils der elastischen Membran wird eine besonders gute Dichtwirkung erzielt.

Aus der F i g. 1 rechts ist ersichtlich, daß auch bei Anordnung einer Randnut 11 in der Längsführung 8 eine Wand der Randnut 11 scharfkantig ausgebildet sein kann, wobei dieser Rand der Randnut 11 die Wirkung der Dicht- und Preßkante 13 gemäß dem linken Ausführungsbeispiel in F i g. 1 mitübernehmen kann.

Das in Fig. 2 dargestellte Ausführungsbeispiel entspricht im wesentlichen dem rechten Teil der F i g. 1, wobei gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das Schaltelement 4 als elektrischer Wippschalter ausgebildet, bei dem an einem Tragwinkel 18 eine Schaitwippe 16 schwenkbar gelagert ist. An dem einen Ende der Schaltwippe 16 greift eine Feder 17 an, die andererseits an einer, am Tragwinkel 18 angeordneten, Kontaktplatte 19 befestigt ist. Das andere Ende der Schaitwippe 16 liegt auf dem Betätigungskolben 3 auf. Bei Erwärmung des Fühlteiles und damit des wärmedehnfähigen Stoffes 2, dehnt sich dieser aus. Durch die Volumvergrößerung des Stoffes 2 wird die elastische Membran 9 nach oben gedrückt und schiebt den Betätigungskolben 3 mehr oder weniger weit aus der Längsführung 8 heraus. Mittels der Schaltwippe 16 wird dann die Kontaktpiatte 19, die als Sprungkontakt ausgebildet ist von einer Schaltstellung in die andere Schaltstellung, bei der genau definierten Temperatur, umgeschaltet.

Die Befestigung der Längsführung 8 im Gehäuse 1 erfolgt gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Fig.2 durch einen inneren Bördelrind 15 im Gehäuse 1. Nach Einsetzen der Membran 9 und der Längsführung 8 mit dem Betätigungskolben 3 wird der Rand 15 umgebördelt so daß die Längsführung festgelegt ist.

Anstelle dieser Bördelung kann jedoch auch eine Befestigung der Längsführung 8 mittels Preßsitz erfolgen. Schließlich besteht auch die Möglichkeit, die Längsführung 8 mittels eines Gewindes im Gehäuse 1 festzuschrauben.

Das Gehäuse 1 selbst kann als Schraubeinheit mit einem (nicht dargestellten) Außengewinde oder als Steckeinheit ausgebildet sein.

Die Justierung des Schaltgeräts kann in an sich

bekannter Weise durch entsprechende Verformung des Bodens 6 des Fühlteils 5 des Gehäuses 1 erfolgen. Dabei wird in einer Justiervorrichtung in Abhängigkeit von der Temperatur eines Justierbades und der Bewegung des Betätigungskolbens 3 eine Kraft in Pfeilrichtung auf den Boden 6 ausgeübt, so daß das Volumen der napfartigen Ausnehmung 7 verkleinert wird, indem im Boden 6 Justierdellen 22 eingedrückt werden. Dadurch wird die Ansprechtemperatur genau festgelegt.

Dadurch kann sichergestellt werden, daß die Betätigung des Schaltelementes 4 durch den Betätigungskolben 3 nach einer ganz genau festgelegten Temperatur eines den Fühlteil 5 umgebenden Mediums erfolgt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Schaltgerät mit temperaturabhängigem linearem Stellmotor als Betätigungselement, bestehend aus einem in einer napfartigen Ausnehmung des Gehäuses eingeschlossenen, sich bei Erwärmung ausdehnenden Stoff, einem durch den sich ausdehnenden Stoff verschiebbaren Betätigungskolben, Rückstellmittel für den Betätigungskolben und mit einem Schaltelement, wobei ein einstückiges Gehäuse einerseits den Stellmotor in einem Fühlteil aufnimmt und andererseits das Schaltelement in einer Aufnahme trügt, dadurch gekennzeichnet, daß die napfartige Ausnehmung (7) durch eine elastische Membran (9) abgedeckt ist, daß der Betätigimgskoiben (3) auf der elastischen Membran (9) aufliegt, daß der Betätigungskolben (3) in einer Längsführung (8) angeordnet ist, daß diese Längsführung (8) als getrennter Bauteil im Fühlteil (5) des Gehäuses (1) befestigt ist, daß die Membran (9) durch diese Längsführung (8) festgehalten ist und daß als Rückstellmittel für den Betätigungskolben (3) das Schaltelement oder ein Teil des Schaltelementes dient.

2. Schaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsführung (8) für den Betätigungskolben (3) an ihrer der Membran (9) zugewandten Seite flach-konisch ausgebildet ist und eine Randnut (11) aufweist, in die die Membrane (9) mit einem Randwulst (12) eingreift.

3. Schaltgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsführung (8) eine umlaufende Dicht- und Preßkante (13) für die Membran (9) aufweist.

4. Schaltgerät nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) einen inneren Bördelrand (15) zum Festlegen der Längsführang (8) nach der Montage aufweist.

5. Schaltgerät nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsführung (8) mittels Preßsitz im Fühlteil (5) des Gehäuses 1 befestigt ist.

6. Schaltgerät nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse (1) ein an sich bekannter federbelasteter Wippschalter (16„ 19) angeordnet ist, dessen Wippe (16) durch den Betätigungskolben (3) beaufschlagt wird.

7. Schaltgerät nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Boden (6) des Gehäuses (1) eine oder mehrere in die napfartige Ausnehmung (7) ragende Justierdellen (22) zur Justierung der Ansprechtemperatur eindrückbar sind.