DE3128408C2

DE3128408C2 -

Info

Publication number: DE3128408C2
Application number: DE3128408A
Authority: DE
Inventors: Hermann 7951 Warthausen De Gmeinder; Georg Ing.(Grad.) 7957 Schemmerhofen De Wenger
Original assignee: Kaltenbach and Voigt GmbH
Current assignee: Kaltenbach and Voigt GmbH
Priority date: 1981-07-17
Filing date: 1981-07-17
Publication date: 1991-10-31
Also published as: FR2509857B1; JPH032537U; DE3128408A1; IT8267911A0; CH659729A5; DK319882A; JPS58500828A; US4514604A; WO1983000405A1; IT1155552B; IT8253529V0; FR2509857A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Umwandlung des Druckes eines Druckmittels in ein elektrisches Signal mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruches 1.

Eine solche Vorrichtung ist aus der US 32 67 233 bekannt. Diese erfüllt die Bedingungen, ein kleines Bauvolumen und einen geringen Aufwand an Einzelteilen aufzuweisen.

Der Erfindung liegt im Rahmen der allgemeinen Aufgabe des minimalen Bauvolumens und des minimalen Aufwandes an Einzel teilen die besondere Aufgabe zugrunde, die Ansprechempfind lichkeit der Membran zu verändern, welche besondere Aufgabe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst wird.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteran sprüchen.

Aus der US 32 67 233 ist es weiter bekannt, an der Membran in der Art gedruckter Schaltungen zwei rechteckige Kontakte aufzubringen, so daß die mit den Kontakten des Gebers in Berührung kommende Seite der Membran insoweit aus elektrisch leitendem Material besteht, die Kontakte des Gebers vorrichtungsfest anzuordnen und dem Geber die Form einer Platte aus elektrisch nicht leitendem Material mit auf der der Membran zugewandten Seite angeordneten Kontakten zu geben, wobei die Kontakte in der Platte eingelagert sind. Die US 41 27 740 und die EP 00 17 580 A1 zeigen elektrische Schalteinrichtungen mit gedruckten Schaltungen mit mäanderför mig ineinander eingreifenden Kontakten.

In der Zeichnung sind Ausführungsformen der Erfindung bei spielsweise dargestellt.

Es zeigen:

Fig. 1 die Vorrichtung im Schnitt mit zugeordneter Druckmittel quelle in schematischer Darstellung,

Fig. 2 eine gegenüber Fig. 1 abgeänderte Ausführungsform der Vorrichtung im Schnitt,

Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III in Fig. 2,

Fig. 4 eine weitere gegenüber Fig. 1 abgeänderte Ausfüh rungsform der Vorrichtung im Schnitt,

Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie V-V in Fig. 4,

Fig. 6 Anwendungsmöglichkeiten der Vorrichtung in schau bildlicher Darstellung,

Fig. 7 eine weitere Anwendungsmöglichkeit der Vorrichtung als Strömungs- oder Differenzdruckwächter im Schnitt und

Fig. 8 eine weitere gegenüber Fig. 1 zwecks Bildung eines Schwellwellenschalters abgeänderte Ausführungsform im Schnitt.

Die Vorrichtung zur Umwandlung des Druckes eines Druck mittels in ein elektrisches Signal besteht aus einem elek trischen Geber 1, der mittels eines beweglichen, durch den Druck des von einer Druckmittelquelle 2, z. B. einem Kom pressor, kommenden Druckmittels hin- und herbewegbaren Verstellorgans 3 unter jeweiliger elektrischer Verbindung bzw. Unterbrechung seiner beispielsweise aus Kupfer bestehen den Kontakte 4, 5 jeweils in die eine von zwei Einstellposi tionen bringbar ist. Die von der Druckmittelquelle 2 (Fig. 1) kommende, das unter einem Druck P stehende und zur Beauf schlagung des Verstellorgans 3 dienende Druckmittel führende Leitung ist mit 6 bezeichnet. In die Leitung 6 sind noch ein Zweiwegeschalter 7, z. B. ein Fußschalter, zum Ein- und Ausschalten der Druckmittelzufuhr und ein Rückschlagventil 8 mit einem dieses umgebenden Bypass 9 mit eingebauter Drossel 10 zur Verzögerung der Unterbrechung der Kontakte 4, 5 eingebaut.

Wie noch näher erläutert wird, sind die Kontakte 4, 5 des Gebers 1 in der einen Einstellposition des Verstellorgans 3 durch letzteres unmittelbar elektrisch verbindbar.

Bei der Ausführungsform nach den Fig. 2 und 3 besteht die mit den Kontakten 4, 5 des Gebers 1 in Berührung kommende Seite des Verstellorgans 3 aus elektrisch leitendem Material. Hierzu ist eine Schicht 11 aus elektrisch leitendem Material, z. B. Kupfer, auf der genannten Seite des Verstellorgans 3 vorgesehen. Es kann aber auch das Verstellorgan 3 ganz aus elektrisch leitendem Material bestehen.

Aus der Zeichnung ergibt sich, daß die Kontakte 4, 5 vorrich tungsfest angeordnet sind. Hierzu ist z. B. gemäß Fig. 2 und 3 der Geber 1 in Form einer Platte 12 aus elektrisch nicht leitendem Material mit auf der dem Verstellorgan 3 zugewandten Seite angeordneten Kontakten 4, 5 ausgebildet. Beispielsweise gemäß Fig. 4 und 5 sind die Kontakte 4, 5 in die Platte 12 eingelagert, wobei die Kontakte nach Art einer gedruckten Schaltung angeordnet sein können. Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 sind die Kontakte 4, 5 mäanderförmig ineinander greifend angeordnet. In jedem Fall ist die Anordnung derart, daß das Verstellorgan 3 nach seiner durch das Druckmittel bewirkten Bewegung die Kontakte 4, 5 berührt und so eine elek trische Verbindung der Kontakte 4, 5 bewirkt.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 ist noch auf der dem Geber 1 abgewandten Seite des Verstellorgans 3 eine abdich tende Abdeckfolie 13 angeordnet.

Grundsätzlich kann als hin- und herbewegbares Verstellorgan 3 ein durch das Druckmittel beaufschlagbarer Kolben vor gesehen sein. Um jedoch das Bauvolumen der Vorrichtung bzw. dessen Bauhöhe besonders klein zu halten und eine Rückstell kraft bzw. ein Rückstellglied für den Kolben, z. B. eine Feder zu vermeiden, ist in an sich bekannter Weise das Verstellorgan 3 nach Art einer durch das Druckmittel beaufschlagbaren Membran 14 ausgebildet.

Aus den Fig. 1, 2, 4, 7 und 8 geht hervor, daß nach Art eines Folienschalters zwischen dem plattenförmigen Geber 1 und der Membran 14 eine Isolierplatte 15 angeordnet ist, die zur Ermöglichung der unter dem Druck des Druckmittels erfolgenden Berührung der Membran 14 mit den Kontakten 4, 5 des Gebers eine Durchbrechung 16 aufweist. Bei den Ausfüh rungsformen nach den Fig. 1 und 4 sind die Membran 14 und die Isolierplatte 15 in einer flach ausgebildeten, mit einem Anschlußstutzen 6a für die Druckmittelleitung 6 versehenen Membrankammer 17 angeordnet, während bei den Ausführungsformen nach den Fig. 2, 7 und 8 die Membran 14 auf dem Rand 17a der flach ausgebildeten Membrankammer 17 angeordnet ist. Die Membrankammer 17 ist mittels eines oder mehrerer Dichtringe 18 gegen das Austreten von Druckmittel abgedichtet. Die Verbindung der Membrankammer 17 mit dem plattenförmigen Geber 1 erfolgt bei der Ausführungsform nach Fig. 4 mit Hilfe von Schrauben 19, während bei den übrigen Ausführungsformen diese Verbindung durch Kleben hergestellt sein kann. Bei Fig. 1 sind die Teile 1, 13, 14, 15 zuvor durch Einschnappen in den Membranraum 19 einge bracht, wobei die Teile 1, 13, 14, 15 und/oder 17 aus elasti schem Werkstoff bestehen.

Bei den Ausführungsformen nach den Fig. 1, 2, 7, 8 bilden die Membran 14, die Isolierplatte 15 und der plattenförmige Geber 1 eine bauliche Einheit 20. Dabei können die genannten Teile 14, 15, 1 der baulichen Einheit z. B. durch Kleben zusammengehalten sein.

Vorteilhaft ist es auch, z. B. gemäß Fig. 2, 4, 6, 7, 8, eine bauliche Einheit 20 mit der Membrankammer 17 zu einem ein heitlichen Bauteil 23 zu verbinden. Auch diese Verbindung kann durch Kleben hergestellt sein, aber auch eine Verbin dung mittels Verschrauben ist möglich, vgl. die in Fig. 4 ersichtlichen Schrauben 21.

Es können eine oder mehrere bauliche Einheiten 20 oder es kann wie in Fig. 6 dargestellt ein einheitlicher Bauteil 23 an einer Platine 22 vorgesehen sein. Hierzu dienen elek trische Steckkontakte 24, die an dem plattenförmigen Geber 1 der baulichen Einheit 20 bzw. des einheitlichen Bauteils 23 angeordnet sind und zum Einstecken in Gegen-Steckglieder 25 der Platine 22 dienen. Die Gegen-Steckglieder 25 können mit elektrischen Zu- und Ableitungen 26, z. B. in Form von an der Platine 22 vorgesehenen gedruckten Schaltungen verbunden sein. Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 sind die Zu- und Ableitungen 26 als einfache Drähte ausgebildet. Auch ist es - wie weiterhin aus Fig. 6 hervorgeht - möglich, die Membrankammer 17 allein auf der Platine 22 anzuordnen, wobei dann ähnlich wie in Fig. 4 zumindest der Geber 1 in der Platine und die Isolierplatte 15 sowie die Membran 14 in der Membrankammer angeordnet sind. Es können aber z. B. außer dem Geber 1 auch noch die Isolierplatte 15 in der Platine 22 und nur die Membran 14 in der Membrankammer 17 angeordnet sein. Schließlich ist es auch möglich, daß ähnlich wie in Fig. 2 Geber 1, Isolierplatte 15 und Membran 14 in der Platine zusammengefaßt sind, wobei dann nur die Membrankammer 17 mit ihrem Rand 17a derart auf die Platine 22 gesetzt zu werden braucht, daß der umlaufende Rand 17a die Durchbrechung 16 der unter der Membran 14 liegenden Isolierplatte 15 um schließt.

Zur Entlüftung des durch die Durchbrechung 16 zwischen dem plattenförmigen Geber 1 und der Membran 14 gebildeten Raumes ist bei den Ausführungsformen nach den Fig. 4, 7 und 8 der plattenförmige Geber 1 mit einer die ihn bildende Platte 12 durchsetzenden Öffnung 27 versehen.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 7 ist zur Bildung eines Strömungs- oder Differenzdruckwächters die Öffnung 27 der Platte 12 mit einem Leitungsabschnitt 6′ verbunden, der ein Druckmittel führt, das einen gegenüber dem Druck P1 des in den Membranraum 19 strömenden Druckmittels unterschiedlichen Druck P2 aufweist. Der die z. B. einen zahnärztlichen Spray führende Leitung 6 fortsetzende Leitungsabschnitt 6′ besitzt einen kleineren Querschnitt als die Leitung 6 und wird seinerseits fortgesetzt durch einen Leitungsabschnitt 6′′, der den gleichen Querschnitt wie die Leitung 6 aufweist.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 8 ist zur Veränderung der Druckempfindlichkeit der Membran 14 im Boden der Membran kammer 17 eine von außen betätigbare Einstellschraube 28 angeordnet, gegen die sich eine Druckfeder 29 abstützt, die ihrerseits einen Druckstempel 30 in Anlage an die Membran 14 hält. Weiterhin geht aus Fig. 8 hervor, daß im Boden der Membrankammer 17 eine von außen betätigbare Verstellschraube 31 zur Einstellung des Schaltpunktes und der Schalthysterese angeordnet ist. Die Verstellschraube 31 erstreckt sich mit einem sich konisch verjüngenden Ende 32 in einen ebenfalls sich konisch verjüngenden, in den Membranraum 19 mündenden Kanal 33, der einen ins Freie mündenden Abzweig 34 aufweist. Außerdem ist noch bei der Ausführungsform nach Fig. 8 im Boden der Membrankammer 17 ein Druckmittel-Speicherraum 35 vorgesehen, wobei der Querschnitt der Einlaßöffnung 36 des Druckmittel-Speicherraumes 35 kleiner ist als der Querschnitt der in den Membranraum 19 mündenden Auslaßöff nung 37. Die Ausführungsform nach Fig. 8, die einen soge nannten Schwellwellenschalter bildet, eignet sich wie auch die anderen Ausführungsformen insbesondere für zahnärztliche Druckmittel, wie Kühlluft, Kühlwasser, ein durch ein Gemisch von Luft und Wasser gebildetes Kühlspray, Turbinen- oder Luftmotor-Antriebsluft bzw. -Abluft od. dgl., z. B. wenn beim Aus- oder Einschalten eines mit dem Druckmittel beaufschlag ten zahnärztlichen Behandlungshandstückes ein elektrisches Signal abgegeben werden soll, beispielsweise um die Energie zufuhr zu einem anderen Handstück ein- bzw. auszuschalten, oder um beim Ausschalten der Druckmittelzufuhr zu einem Handstück auch die z. B. für Beleuchtungszwecke vorgesehene Zufuhr von elektrischer Energie zu diesem Handstück - ge gebenenfalls unter der Wirkung der Drossel 10 verzögert - abzuschalten.

Der in Fig. 1 ersichtliche Zweiwegeschalter 7 zum Ein- und Ausschalten der Druckmittelzufuhr zum Membranraum 19 kann z. B. in Form eines durch Fußdruck betätigbaren volumenver änderlichen Hohlkörpers, beispielsweise gemäß der DE-OS 15 66 281 in Form eines ringförmigen Luftsackes aus elasti schem Material ausgebildet sein.

Die Darstellung in der Zeichnung ist nicht maßgetreu, so ist z. B. in Wirklichkeit die Gesamtbauhöhe der Vorrich tung, d. h. die Abmessung a in Fig. 4 von der Außenseite des Bodens der Membrankammer 17 bis zur Außenseite des plattenförmigen Gebers 1 wesentlich kleiner, z. B. 3 bis 5 mm, während Breite und Länge der Vorrichtung, d. h. die Abmessun gen b und c in Fig. 5 jeweils etwa 10 bis 20 mm betragen.

Claims

1. Vorrichtung zur Umwandlung des Druckes eines Druckmittels in ein elektrisches Signal, bestehend aus einem elektri schen Geber (1), welcher mittels einer durch den Druck des von einer Druckmittelquelle (2) kommenden Druckmittels in einer flach ausgebildeten Membrankammer (17) hin- und herbewegbaren Membran (14) unter jeweiliger elektrischer Verbindung und Unterbrechung seiner Kontakte (4, 5) jeweils in die eine von zwei Einstellpositionen bringbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß im Boden der Membrankammer (17) eine von außen betätigbare Einstellschraube (28) angeordnet ist, gegen die sich eine Druckfeder (29) abstützt, die ihrerseits einen Druckstempel (30) in Anlage an die Membran (14) hält. (Fig. 8)

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Boden der Membrankammer (17) eine von außen betätigbare Verstellschraube (31) zur Einstellung des Schaltpunktes und der Schalthysterese angeordnet ist. (Fig. 8)

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellschraube (31) sich mit einem sich konisch verjüngenden Ende (32) in einen ebenfalls sich konisch verjüngenden, in den Membranraum (19) mündenden Kanal (33) erstreckt, der einen ins Freie mündenden Abzweig (34) aufweist. (Fig. 8)

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Boden der Membrankammer (17) ein Druckmittel-Spei cherraum (35) vorgesehen ist. (Fig. 8)

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Einlaßöffnung (36) des Druckmittel- Speicherraumes (35) kleiner ist als der Querschnitt der in den Membranraum (19) mündenden Auslaßöffnung (37). (Fig. 8)

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakte (4, 5) des Gebers (1) in der einen Einstellposition der Membran (14) durch letztere unmittel bar elektrisch verbunden sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die mit den Kontakten (4, 5) des Gebers (1) in Berührung kommende Seite der Membran (14) aus elektrisch leitendem Material besteht. (Fig. 2)

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 und/oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakte (4, 5) des Gebers (1) vorrichtungsfest angeordnet sind.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Geber (1) in Form einer Platte (12) aus elektrisch nicht leitendem Material mit auf der dem Verstellorgan (3) zugewandten Seite angeordneten Kontakten (4, 5) ausgebildet ist. (Fig. 3)

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakte (4, 5) in der aus elektrisch nicht leitendem Material bestehenden Platte (12) eingelagert sind. (Fig. 5)

11. Vorrichtung nach Anspruch 9 und/oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakte (4, 5) nach Art einer gedruckten Schaltung angeordnet sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakte (4, 5) mäanderförmig angeordnet sind. (Fig. 3)

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem plattenförmigen Geber (1) und der Membran (14) eine Isolierplatte (15) angeordnet ist, die zur Ermöglichung der unter dem Druck des Druckmittels erfol genden Berührung der Membran (14) mit den Kontakten (4, 5) des Gebers eine Durchbrechung (16) aufweist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß auch die Isolierplatte (15) in der flach ausgebildeten Membrankammer (17) angeordnet ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 13 und/oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (14) auf dem Rand (17a) der flach ausgebildeten Membrankammer (17) angeordnet ist. (Fig. 2, 7, 8)

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Membrankammer (17) mittels eines Dichtringes (18) abgedichtet ist.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (14), die Isolierplatte (15) und der plattenförmige Geber (1) eine bauliche Einheit (20) bilden. (Fig. 1, 2, 7, 8)

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die bauliche Einheit (20) mit der Membrankammer (17) zu einem einheitlichen Bauteil (23) verbunden ist.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der plattenförmige Geber (1) der baulichen Einheit (20) bzw. des einheitlichen Bauteils (23) mit Steckkontak ten (24) versehen ist.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere bauliche Einheiten (20) bzw. einheitliche Bauteile (23) an einer Platine (22) vorgese hen sind. (Fig. 6)

21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß den Steckkontakten (24) Gegen-Steckglieder (25) in der Platine (22) zugeordnet sind. (Fig. 6)

22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß der plattenförmige Geber (1) mit einer die ihn bildende Platte (12) durchsetzenden Öffnung (27) versehen ist. (Fig. 4, 7, 8)

23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung eines Strömungs- oder Differenzdruckwäch ters die Öffnung (27) mit einem ein einen gegenüber dem Druck (P1) des in den Membranraum (19) strömenden Druckmittels unterschiedlichen Druck (P2) aufweisendes Druckmittel führenden Leitungsabschnitt (6′) verbunden ist. (Fig. 7)