DE4226941A1 - Differenzdruckschalter - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Differenzdruckschalter, der im wesentlichen aus einem in Abhängigkeit von den Differenzdruck in einem Gehäuse verschiebbaren bzw. bewegbaren und positionierbaren Körper und aus einem Sensor besteht, der ein die Lage und/oder die Bewegung des Körpers wiedergebendes elektrisches Signal liefert.

Es gibt technische Anwendungen, bei denen die Druckumkehr bzw. Druck"richtung", bezogen auf Atmosphärendruck oder auf ein bestimmtes Druckniveau, von besonderer Bedeutung ist. Dies gilt z. B. in der Fahrwerksregelung, bei der sich in den Schwingungsdämpfern der Druck durch Übergang von "Zug" auf "Druck" periodisch ändert. Für einen solchen Anwendungsfall ist der Differenzdruckschalter der vorgenannten Art besonders geeignet.

Es ist bereits ein Differenzdruckschalter bekannt, bei dem eine Kugel aus relativ hartem Stahl vor einem magnetischen Senor zwischen zwei Endpositionen verschoben wird. Mit einem induktiven Meßwertaufnehmer, einem magnetischen Sensor, Hall-Sensor oder dergleichen läßt sich ein der Position der Kugel entsprechendes Signal gewinnen. Ein Nachteil eines solchen Schalters liegt darin, daß die Kugel bei ihrem Anschlag in den Endpositionen störende Geräusche erzeugt. Die Messung der Position oder der Positionsänderungen erfordert oft aufwendige Sensoren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Differenzdruckschalter zu entwickeln, der sich vor allem durch einen einfachen Aufbau, geringen Herstellungsaufwand und hohe Zuverlässigkeit auszeichnet. Die Ansprechempfindlichkeit sollte hoch sein. Außerdem waren geringe Abmessungen des kompletten Schalters erwünscht.

Es hat sich gezeigt, daß sich diese Aufgabe mit einem Differenzdruckschalter der eingangs genannten Art lösen läßt, dessen Besonderheit darin besteht, daß der Körper in Form eines einseitig eingespannten elastischen Bandes ausgebildet ist, dessen freies Ende unter Einwirkung des Differenzdruckes zwischen zwei Endpositionen bewegbar ist.

Nach einer vorteilhaften Ausführungsart der Erfindung weist das Gehäuse einen quaderförmigen Hohlraum auf, an dessen Abmessungen die Länge und Breite des Bandes angepaßt sind. Das Band ist einseitig etwa mittig in der Gehäusewand eingespannt. Die Druckanschlüsse münden in diesem Fall in den zu den Breitflächen des Bandes parallelen Gehäuseflächen.

In manchen Fällen ist es von Vorteil, wenn das freie Ende des Bandes in seinen Endpositionen jeweils einen der beiden Druckanschlüsse abdeckt und dadurch verschließt.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsart der Erfindung besteht darin, daß das Band in Form eines dünnen, relativ zur Dicke des Bandes breiten Metallbandes ausgebildet ist und aus amorphem Metall besteht. Auch mehrlagige Bänder dieser Art kommen in Frage. Wegen der außerordentlich geringen Masse eines solchen Bandes und der hohen Auslenkempfindlichkeit in einer Richtung läßt sich auf diese Weise ein sehr empfindlicher, auf geringe Druckdifferenzen ansprechender Schalter realisieren. Da andererseits die Steifigkeit eines solchen Bandes in Querrichtung sehr hoch ist, wird die Gefahr eines unerwünschten Verkantens, das die Funktionsfähigkeit beeinträchtigen würde, minimal. Die magnetischen Eigenschaften eines solchen Metallbandes ermöglichen die Verwendung eines relativ einfachen Sensors zur Messung der Schaltposition bzw. zur Messung der Druckrichtung. Die Ansprechgeschwindigkeit eines solchen Schalters mit einem Band aus amorphen Metall ist ebenfalls sehr hoch.

Allerdings ist es durchaus auch möglich, obgleich in mancher Beziehung ungünstiger, ein Band aus gewöhnlichem Federstahl als beweglichen Körper zu verwenden.

Nach einer weiteren Ausführungsart der Erfindung ist es vorgesehen, an dem freien Ende des Bandes einen oder mehrere Magnetkörper anzubringen, um das Sensieren der Lage des freien Endes zu vereinfachen.

Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung gehen aus der folgenden Darstellung anhand der beigefügten Abbildung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung hervor.

Dargestellt sind in schematischer Vereinfachung die wesentlichen Teile eines Differenzdruckschalters nach der Erfindung. In einem quaderförmigen Gehäuse 1 - wobei es lediglich auf die Form des Innenraumes oder Hohlraumes ankommt - ist als beweglicher und positionierbarer Körper 2 ein einseitig, nämlich in der Gehäusewand 3, fest eingespanntes Band angeordnet. Die Breite b des Bandes 2 und dessen Länge L entsprechen etwa den entsprechenden Innenabmessungen B, L des Gehäuses 1; das Band 2 ist allerdings geringfügig kürzer als die Innenraumlänge L - in der Darstellung ist dies übertrieben, - um eine leichte Beweglichkeit in der vorgegebenen Bewegungsrichtung zu gewährleisten.

Anschlüsse 4, 5 für die zu vergleichenden Druckquellen münden in den dargestellten Ausführungsbeispiel in Höhe des freien Endes 6 des Metallbandes 2 in parallele Wandflächen 8, 9 des Gehäuses 1. Durch diese Ausbildungsform wird erreicht, daß das freie Ende 6 des Bandes 2 in seinen beiden Stellungen jeweils eine der beiden Druckanschlüsse 5 bzw. 4 abdeckt und damit verschließt.

Das Metallband 2 besteht vorteilhafterweise aus amorphen Metall. Solche Bänder sind außerordentlich dünn, die Dicke d kann im Bereich zwischen 10 und 100 Mikrometer, vorzugsweise bei 20-30 Mikrometer liegen, während die Breite b zweckmäßiger Weise zwischen 1 und 10 mm, vorzugsweise bei 2 bis 4 mm, liegt. Die Masse eines solchen Bandes und insbesondere des freien Endes 6 eines solchen Bandes 2 ist außerordentlich gering. Dies gilt auch dann, wenn mehrlagige Bänder dieser Art verwendet werden.

Ein weiterer wichtiger Vorteil solcher Metallbänder besteht darin, daß sich eine außerordentliche Biegesteifigkeit in der Querachse im Verhältnis zur Biegesteifigkeit in der Arbeitsebene erreichen läßt; es läßt sich ohne weiteres ein Verhältnis dieser Biegesteifigkeiten von 1-4000 erzielen.

Mit solchen amorphen Metallbändern lassen sich hochempfindliche, stabile und zuverlässig arbeitende Differenzdruckschalter aufbauen. Der Platzbedarfist außerordentlich gering.

In der Nähe des freien Endes 6 des Metallbandes 2 ist ein Sensor 7 angeordnet, mit dem sich in bekannter Weise - durch Ausnutzung von Magnetfeldänderungen usw. - die Position oder Bewegung des Bandes 2 bzw. des freien Endes 6 ermitteln und ein entsprechendes elektrisches Signal erzeugen läßt. Erforderlichenfalls können auf dem freien Ende 6 ein oder mehrere Magnetkörper angeordnet werden, um die Anforderung an den Sensor 7 und an dessen Empfindlichkeit zu verringern. Dem Fachmann stehen mehrere Methoden zum Aufbau einer solchen Meßeinrichtung zur Verfügung.

Claims (6)

1. Differenzdruckschalter mit einem in Abhängigkeit von dem Differenzdruck in einem Gehäuse verschiebbaren bzw. bewegbaren und positionierbaren Körper und mit einem Sensor, der ein die Lage und/oder die Bewegung des Körpers wiedergebendes elektrisches Signal liefert, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper in Form eines einseitig eingespannten, elastischen Bandes (2) ausgebildet ist, dessen freies Ende (6) unter Einwirkung des Differenzdruckes zwischen zwei Endpositionen bewegbar ist.

2. Differenzdruckschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) einen quaderförmigen Hohlraum aufweist und daß die Abmessungen des Bandes (2) etwa der Länge (L) und Breite (B) des Hohlraumes entsprechen, wobei das Band (2) einseitig mittig in der Gehäusewandung (3) eingespannt ist und die Druckanschlüsse (4, 5) in den zu den Breitflächen des Bandes (2) parallelen Gehäusewandungen (8, 9) münden.

3. Differenzdruckschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das freie Ende (6) des Bandes (2) in seinen beiden Endpositionen jeweils einen der Druckanschlüsse (4 bzw. 5) abdeckt und dadurch verschließt.

4. Differenzdruckschalter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Band (2) in Form eines dünnen relativ zur Dicke (d) breiten (b) Metallbandes (2) ausgebildet ist und aus amorphem Metall (metallischem Glas) besteht.

5. Differenzdruckschalter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Band (2) aus dünnem Federstahl besteht.

6. Differenzdruckschalter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest das bewegliche Teil (6) des Bandes (2) magnetisch ist oder mindestens einen Magnetkörper trägt und daß als Sensor (7) einen Magnetfeld empfindlicher Lagesensor vorgesehen ist.