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Druckschalter
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Die Erfindung betrifft einen Druckschalter, insbesondere für hohe
Schaltdrücke, mit einer in einem Gehäuse eingespannten elastischen Membran, die
auf einer Seite druckbeaufschlagt ist und auf der anderen Seite an der konvexen
Stirnfläche eines Druckpilzes anliegt, der mit einem Anschlagkopf in eine Vertiefung
einer die Membran abstützenden Sperrscheibe und mit einem Schaft durch eine Bohrung
in der Sperrscheibe greift, wobei der Schaft bei seiner axialen Bewegung auf ein
Schaltglied zur Betätigung elektrischer Kontakte wirkt.
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Druckschalter dieser Art sind bekannt (DE-PS 11 46 163); sie werden
in der Regel als Kleinschalter bei geringen Schaltdrücken eingesetzt. Die Membran
ist dort als eine Biegehaut aus Kunststoff hergestellt, die an dem relativ großflächigen
und flach konvexen Druckpilz anliegt. Der Druckpilz selbst ist kegelförmig ausgestaltet
und legt sich mit seinen kegelmantelförmigen Seitenflächen an entsprechenden Seitenflächen
der Vertiefung in der Sperrscheibe an, wenn ein gewisser, nicht zu überschreitender
Druck,erreicht ist. Der Schaltpunkt selbst liegt in einem Hubbereich des Druckpilzes,
zu dem dieser noch nicht in der Vertiefung anliegt. Der Schaltpunkt wird eingestellt
über eine Druckfeder, die auf der von der Membran abgewandten Seite der Sperrscheibe
an einem mit den Kontakten versehenen Teller anliegt. Die Vorspannung der Druck
feder ist einstellbar.
Bei Druckbeaufschlagung wirkt die Membran
über den Druckpilz somit gegen die Kraft der Feder und hebt die Kontakte bei einem
bestimmten Druck ab.
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Nachteilig ist, daß die Membran während des Schalthubes und vor allen
Dingen auch in dem Zustand, in dem die Kontakte noch nicht geöffnet werden, in dem
nicht am Druckpilz anliegenden Bereich einen relativ großen Abstand zu der Sperrscheibe
einnimmt, so daß die durch den auftretenden Druck in diesem Bereich einer besonders
starken Wechselbelastung unterliegt. Nachteilig ist auch, daß zwischen den Seitenwänden
des Druckpilzes und der Vertiefung ein Ringspalt auftritt, in dem die Membran beim
Auftreten höherer Drücke hereingedrückt werden und dadurch vorzeitig zerstört werden
kann. Schalter der bekannten Bauart sind daher nur für relativ kleine Schaltdrücke
einsetzbar.
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Das gilt im wesentlichen auch für andere bekannte Membrandruckschalter,
bei denen die gleichen Probleme auftreten. Die Verformung der Membran am Rand des
Druckpilzes und die Gefahr des Hereindrückens in den Spalt am Rand des Druckpilzes
verhindert den Einsatz für hohe Schaltdrucke.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, hier Abhilfe zu schaffen
und einen Druckschalter der eingangs genannten Art so aus zu bilden, daß er ohne
großen Aufwand auch für hohe Schaltdrucke verwendbar ist. Die Erfindung besteht
darin, daß der Anschlagkopf mit parallel zur Bewegungsrichtung verlaufenden Seitenwänden
versehen ist, die über den gesamten Hub des Druckpilzes stets anliegend an korrespondierenden
Innenwänden der Vertiefung geführt sind. Durch diese Ausgestaltung wird verhindert,
daß die Seitenwände des Druckpilzes aus ihrer Vertiefung austauchen. Die Bildung
eines Ringspaltes zwischen Sperrscheibe und Druckpilz wird dadurch vermieden. Die
elastische Membran kann sich auch bei hohen Drücken nicht in einem Ringspalt verquetschen.
Der neue Druckschalter ist daher auch für Schalterdruckbereiche einsetzbar, für
die bisher nur Kolbendruckschalter verwendbar waren, die aber stets den Nachteil
einer gewissen Leckage aufgewiesen
haben. Durch die neue Ausgestaltung
wird auch die Lebensdauer der Membran erhöht.
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Ene vorteilhafte Ausführungsform ergibt sich, wenn der Kopf und die
Vertiefung zylindrisch ausgebildet sind. Vorteilhaft ist es auch, wenn eine am Außenrand
der Stirnfläche des Druckpilzes an diese gelegte Tangente einen Winkel von weniger
als 450 mit den Seitenwänden einschließt und wenn die Stirnfläche Teil eines Kugelsegmentes
ist, wel dann die Umlenkung der Membran in den den Druckpilz umgebenden Bereich
schon weitgehend so erfolgt, daß auch eine unvermeidbare Hohlraumbildung in dem
Raum zwischen Druckpilz und Sperrscheibe weitgehend verhindert werden kann.
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Auch dadurch kann eine übermäßige Deformation der Membran verhindert
werden, was zu einer längeren Lebensdauer führt. Die Membran selbst kann in an sich
bekannter Weise aus einem gummielastischen Werkstoff bestehen und soweit möglich,
der Form des Druckpilzes angepaßt sein.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt
und wird im folgenden erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt
durch einen neuen Druckschalter, Fig. 2 die Draufsicht auf den Druckschalter der
Fig. 1, Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung des Bereiches des Druckpilzes mit der
Membran und Fig. 4 eine vergrößerte Darstellung eines Schnittes längs der Linie
IV-IV der Fig. 1.
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In der Fig. 1 ist in ein rundes Gehäuse 1 eine aus gummielastischen
Material bestehende Membran 2 druckdicht dadurch eingesetzt, daß diese Membran mit
ihrem Rand zwischen einem Absatz 3 des Gehäuses 1 und einer Sperrscheibe 4 in dem
Gehäuse eingeklemmt ist. Die Sperrscheibe 4 besitzt eine zylindrische Vertiefung
5, in die ein zylindrischer Ansatz 6 eines Druckpilzes 7
eingreift,und
zwar so, daß die Seitenwände 6a des zylindrischen Absatzes 6 (Fig. 3) eng an den
Innenwänden 5a der Vertiefung 5 geführt werden. Die axiale Länge des Absatzes 6
ist dabei so bemessen, daß der Absatz 6 während des gesamten Hubes des Druckpilzes
7 nicht aus der Vertiefung 5 aus taucht. Der Druckpilz 7 ist anschließend an den
Absatz 6 mit einem Schaft 8 versehen, der durch eine Bohrung 9 in der Sperrscheibe
4 durchgreift und über einen Isolierkörper 10 auf eine Schaltscheibe 11 wirkt, die
durch eine Druckfeder 12, deren Vorspannung über eine Stellschraube 13 einstellbar
ist, gegen den Druckpilz 7 bzw. dessen Schaft 8 gedrückt wird. Die Schaltscheibe
11 kann mit zwei diametral gegenüberliegenden Schaltkontakten 14 in Kontaktverbindung
treten, wenn sie durch den Druck des Mediums in der Kammer 15 über den Druckpilz
7 aus ihrer in Fig. 1 gezeigten Stellung nach oben gedrückt wird.
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Die Schaltscheibe 11 ist mit einem Ansatz 16 versehen, der in eine
Nut 17 in einem Isolierkörper 18 eingreift. Die Schaltscheibe 11 ist daher unverdrehbar
gehalten. Sie besitzt einen diagonal verlaufenden Querstreifen 19, der versilbert
oder vergoldet sein kann und der über den mittleren Ringbereich 20 eine besonders
gute Verbindung zwischen den Kontaktstellen 14 herstellt, wenn die Schaltscheibe
11 an diesen anliegt. Zur Zentrierung ist die Schaltscheibe 11 auf einem Konus 21
des Isolierkörpers 10 aufgesetzt, der auch als Führungsspitze für die Druckfeder
12 dient.
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Wie Fig. 3 zu entnehmen ist, ist der Druckpilz 7 eine konvexe Stirnfläche
7a, welche die Oberfläche eines Kugelsegmentes ist.
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Dieses Kugelsegment 7a ist so auf dem zylindrischen Ansatz 6 angeordnet,
daß der Winkel ot , den eine Tangente 22 mit den Seiten flächen 6a des Ansatzes
6 einschließt, kleiner als 450 ist. Durch diese Krümmung wird die Membran 2 auf
verhältnismäßig kurzem Weg an die Sperrscheibe 7 angelegt; der zwischen der Membran
2 und der Sperrscheibe bzw. dem Druckpilz 7 verbleibende Ringraum kann damit so
klein wie möglich gehalten werden. Es ist auch möglich, die aus gummielastischen
Material bestehende Membran 2 im Bereich des Kugelsegmentes 7a mit einer entsprechenden
Auswölbung
2a zu versehen, so daß die Membranform in diesem Bereich der Form des Druckpilzes
7 weitgehend angepaßt ist.
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Wie Fig. 1 zu entnehmen ist, stehen die Kontaktstellen 14 über Leiterbahnen
in an sich bekannter Weise mit zwei Steckstiften 23 in Verbindung, die durch einen
nach Montage der anderen Einzelteile von oben in das Gehäuse eingedrückten Isolierstopfen
24 gehalten sind, der seinerseits durch Umbördeln des Randes 1b des Gehäuses in
diesem gehalten ist. An den Steckstiften 23 kann in bekannter Weise ein elektrischer
Stecker angeschlossen werden. Das Gehäuse 1 selbst wird mit Hilfe seines Gewindes
25, das auf einem Schraubstutzen 26 angebracht ist, in einer Bohrung des zu überwachenden
Druckgehäuses eingeschraubt. Das geschieht dadurch, daß das Gehäuse 1 selbst in
seinem Bereich 1a mit zu einem Sechskant abgeflachten Seitenwänden versehen ist,
mit deren Hilfe der Aufschraubvorgang möglich ist.
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Der neue Druckschalter weist den Vorteil auf, daß sich die Membran
2 nicht in einem zwischen der Sperrscheibe 4 und dem Druckpilz 7 vorhandenen Spalt
einklemmen kann. Der neue Druckschalter ist daher auch für hohe Drücke einsetzbar,
für die bisher nur die Verwendung von Kolbendruckschaltern in Frage kam. Die gummielastische
Membran 2 ist relativ dick ausgebildet, um auch hierdurch einer örtlichen übermäßigen
Verformung entgegenzuwirken.