DE4446096C2 - Druckschalter und Verfahren zur Herstellung eines Druckausgleichkanals - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Druckschalter mit einem elektrisch leitenden Körper; einer Isolierkappe; einer zwischen den elektrisch leitenden Körper und die Isolierkappe eingespannten Membran zum Ausbilden einer Luftkammer zwischen der Isolierkappe und der Membran und einer Druckkammer zwischen dem elektrisch leitenden Körper und der Membran; einem ortsfesten Kontakt, der an dem elektrisch leitenden Körper vorgesehen ist; einem beweglichen Kontakt, wobei der bewegliche Kontakt mit dem ortsfesten Kontakt in oder außer Kontakt kommt, wenn der Druck in der Druckkammer einen vorbestimmten Wert erreicht, wodurch der Druck detektiert wird und einem in dem Umfang der Isolierkappe ausgebildeten Luftdruckausgleichskanal, durch welchen die Luftkammer mit der Umgebung des Schalters in Verbindung steht. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Formgebung eines Druckausgleichkanals in eine durch ein Kunststoff-Formverfahren hergestellte Isolierkappe für einen Druckschalter.

Ein Druckschalter wurde oft verwendet, dessen Kontakte geschlossen werden, wenn der Druck in einer Maschine einen voreingestellten Druckwert erreicht, um z. B. ein Maschinensteuersignal zu erzeugen.

Ein solcher herkömmlicher Druckschalter weist einen elektrisch leitenden Körper und eine Isolierkappe mit einer Membran auf, welche entsprechend dem im Innenraum des leitenden Körpers herrschenden Druck verformt wird.

Wenn der Druck in der Maschine nicht ausreichend hoch ist, um die Membran zu aktivieren, ist der Kontakt eingeschaltet. Mit zunehmendem Maschinendruck wird die Membran aktiviert und der Kontakt wird unterbrochen, wodurch ein Signal erzeugt wird, das angibt, daß der Druck den voreingestellten Wert überschritten hat.

Dieser Druckschalter weist auch einen in der Isolierkappe ausgebildeten Druckausgleichskanal auf, von welchem der Innenraum des Schalters mit dessen Umgebung verbunden wird, um atmosphärische Luft in den Schalter einzulassen, damit mögliche Änderungen in dem Aktivierungsschwellenwert der Membran minimiert werden, welche aufgrund von Temperaturänderungen entstehen können.

Bei dem oben beschriebenen Druckschalter kann jedoch, wenn die Membran oder die Dichtung beschädigt ist, eine Erhöhung des Innendruckes der Maschine bewirken, daß das in der Maschine vorhandene Maschinenöl durch den Druckausgleichskanal hindurch ausfließt. Zum Beispiel beträgt der Innendurchmesser des Druckausgleichskanals im allgemeinen 0,8 mm. Wenn der Maschineninnendruck den Wert von etwa 4 kg/cm² erreicht, wird erwartet, daß etwa 100 cm³ Maschinenöl durch den Druckausgleichskanal hindurch ausfließt.

Eine mögliche Gegenmaßnahme ist es, den Innendurchmesser des Druckausgleichskanals unter einen Wert von 0,8 mm zu verringern, um die Menge des ausfließenden Öls zu verringern. Der Druckausgleichskanal wird herkömmlich durch Anwendung eines stiftförmigen Zugkerns während des Kunststoff-Formverfahrens geformt. Falls jedoch der Durchmesser des Zugkerns kleiner als 0,8 mm ist, wird der Zugkern von dem Druck des flüssigen Kunststoffs während des Formverfahrens verformt. Aus diesem Grunde ist der Durchmesser von 0,8 mm nahezu die unterste Grenze für den in dem Kunststoffausgebildeten Druckausgleichskanal, und es ist nicht möglich, vernünftig einen Druckausgleichskanal auszubilden, dessen Durchmesser kleiner als 0,8 mm ist.

Aus der DE-AS 11 47 652 ist ein druckabhängiger Schalter bekannt, der eine zwischen einem elektrisch leitenden Körper und einer Isolierkappe eingespannte Membran zum Ausbilden einer Luftkammer zwischen der Isolierkappe und der Membran und einer Druckkammer zwischen dem elektrisch leitenden Körper und der Membran aufweist. An dem elektrisch leitenden Körper ist ein ortsfester Kontakt vorgesehen. Ein an einem Druckpilz vorgesehener beweglicher Kontakt kommt mit dem ortsfesten Kontakt in oder außer Kontakt, wenn der Druck in der Druckkammer einen vorbestimmten Wert erreicht. In der Isolierkappe ist ein Luftdrucksausgleichkanal ausgebildet, durch den die Luftkammer mit der Umgebung des Schalters in Verbindung steht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den oben erwähnten Nachteil zu vermeiden und einen Druckschalter sowie ein Verfahren zur Formung eines Druckausgleichskanals zu schaffen, mit denen zuverlässig verhindert wird, daß das Maschinenöl durch den Druckausgleichskanal nach außen tritt.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch einen Druckschalter der eingangs erwähnten Art gelöst, bei dem der bewegliche Kontakt an der Membran vorgesehen ist und ein nach außen hin vorstehender Wandabschnitt an dem Außenende des Luftdruckausgleichskanals ausgebildet ist, wobei die Querschnittsfläche des Luftdruckausgleichskanals in dem vorstehenden Wandabschnitt örtlich reduziert ist.

Bevorzugt wird der im Querschnitt örtlich reduzierte Kanalabschnitt des Druckausgleichskanals durch Pressen geformt.

Bevorzugt weist der im Querschnitt örtlich reduzierte Abschnitt des Druckausgleichskanals einen Innendurchmesser von weniger als 0,8 mm.

Des weiteren wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Formung eines Druckausgleichkanals gelöst, bei dem während des Kunststoff-Formverfahrens der Isolierkappe ein Druckausgleichkanal mit einem nach außen vorstehenden Wandabschnitt geformt wird, ein Werkzeug an dem vorstehenden Wandabschnitt angesetzt wird, und das Werkzeug gegen den vorstehenden Wandabschnitt mit einem bestimmten Druck gepreßt wird, um den vorstehenden Wandabschnitt unter örtlicher Reduzierung des Querschnittes des Druckausgleichkanals zu verformen.

Bevorzugt konvergiert die Umfangsfläche des vorstehenden Wandabschnitts zu dessen Ende hin und ist das Werkzeug mit einer Ausnehmung versehen, welche an der Umfangsfläche des vorstehenden Wandabschnitts angreift, wobei die Ausnehmung des Werkzeugs einen zu ihrer Mündung hin divergierenden Verlauf aufweist.

Bevorzugt ist das Werkzeug in seiner Ausnehmung mit einem mit ihm einstückig ausgebildeten Stift gewünschten Durchmessers versehen, wobei das Werkzeug an dem vorstehenden Wandabschnitt derart angreift, daß der Stift in den Druckausgleichskanal eingesetzt wird, und dann das Werkzeug gegen den vorstehenden Wandabschnitt des Druckausgleichskanals gepreßt wird, um einen Kanalabschnitt mit örtlich reduziertem Querschnitt in dem Druckausgleichskanal zu formen.

Bevorzugt wird das Werkzeug mit Hilfe einer Heizeinrichtung erwärmt.

Da der vorstehende Wandabschnitt mit Hilfe des Werkzeuges gepreßt wird, nachdem der Druckausgleichskanal während des Formens der Isolierkappe geformt worden ist, ist es bei dem erfindungsgemäßen Druckschalter und mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung dieses Druckschalters möglich, den Druckausgleichskanal in seinem Durchmesser örtlich kleiner als 0,8 mm auszubilden, welcher im Vergleich zu dem des Druckausgleichskanals nach dem herkömmlichen Verfahren klein ist, bei dem ein stiftförmiger Zugkern verwendet wird, um den Druckausgleichskanal während des Kunststoff-Formverfahrens zu formen. Durch den den örtlich reduzierten Querschnitt aufweisenden Kanalabschnitt des Druckausgleichskanals wird sichergestellt, daß das Maschinenöl durch den Druckausgleichskanal hindurch auch dann nicht ausfließt, wenn sich der Innendruck der Maschine erhöht. Hierdurch können Maschinenschäden, wie das Festlaufen der Maschine, zuverlässig verhindert werden, welches durch das Ausfließen des Maschinenöls bewirkt werden kann.

Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Druckschalters;

Fig. 2 zeigt einen vergrößerten Längsschnitt eines Druckausgleichskanals in dem erfindungsgemäßen Druckschalter;

Fig. 3 ist eine schematische Längsschnittsansicht, von der eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung des Druckschalters erläutert wird;

Fig. 4 ist eine schematische Längsschnittsansicht, von der eine andere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung des Druckschalter erläutert wird;

Fig. 5 ist eine schematische Längsschnittsansicht, von der eine noch andere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung des Druckschalters erläutert wird.

Erfindungsgemäße Ausführungsformen werden unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert.

Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Druckschalters. In dieser Ausführungsform weist der Druckschalter 1 einen leitenden Metallkörper 2 mit einem Gewindeabschnitt 2a, der in die Maschine in einer vorbestimmten Lage einzuschrauben ist, und eine Isolierkappe 3 auf, die an dem leitenden Körper 2 unter Bildung einer einzigen Einheit befestigt wird, indem der Deckel in eine Ausnehmung 2b des leitenden Körpers 2 eingesetzt wird und ein freier Randabschnitt des leitenden Körpers 2 nach innen abgewinkelt wird. Die Isolierkappe 3 weist eine darin ausgebildete Ausnehmung 3a auf. Eine Membran 4 aus elastischem Material ist an ihrem Umfangsrand zwischen den leitenden Körper 2 und die Isolierkappe 3 eingespannt. Von der Membran 4 und der Ausnehmung 2b des leitenden Körpers 2 wird eine Druckkammer 6 gebildet, welche über eine Verbindungsöffnung 5 mit einem spezifischen Druckbereich, wie einer Maschine, in Verbindung steht. Von der Membran 4 zusammen mit der Ausnehmung 3a der Isolierkappe 3 wird auch eine Freiluftkammer 7 gebildet.

Eine als beweglicher Kontakt wirkende Zentralscheibe 8 ist an dem Mittelbereich der Membran 4 an deren der Freiluftkammer 7 zugewandten Seite derart befestigt, daß sie mit einer leitenden Platte 9 in und außer Kontakt kommen kann, welche als druckkammerseitig installierter, ortsfester Kontakt wirkt. Die Membran 4 mit der darin festgelegten Zentralscheibe 8 wird von einer in der Ausnehmung 3a der Isolierkappe 3 angeordneten Schraubenfeder 10 in Richtung zu der Druckkammer 6 gedrückt. An dem Oberteil der Isolierkappe 3 steht ein im Längsschnitt L-förmiger Außenausgangsanschluß 11, der an das obere Ende der Schraubenfeder angeschlossen ist und durch die Isolierkappe 3 hindurchdringend nach oben hin verläuft, teilweise nach außen vor, wobei der Außenausgangsanschluß 11 zusammen mit einem mit der Isolierkappe 3 einstückig ausgebildeten Steckergehäuse 3b eine Steckerbuchse für die elektrische Verbindung mit einer nicht gezeigten Maschinensteuerschaltung bildet.

In dieser Ausführungsform ist in der Isolierkappe 3 in dem oberen Bereich der darin ausgebildeten Aussparung 3a eine Luftdruckausgleichsbohrung 12 ausgebildet, welche mit einem Druckausgleichskanal kleinen Durchmessers verbunden ist, die durch die Isolierkappe 3 hindurchläuft, wodurch die Verbindung mit der Umgebungsluft hergestellt wird. Der Druckausgleichskanal 13 weist dabei einen vorstehenden Wandabschnitt 14 auf, der von der Isolierkappe 3 nach außen hin vorsteht. Die Außenumfangsfläche 14a des vorstehenden Wandabschnitts 14 läuft zu dessen Ende hin kegelförmig zu, so daß das Ende des vorstehenden Wandabschnitts 14 einen kleineren Durchmesser aufweist. Der Außenumfang dieses mit dem Druckausgleichskanal 13 versehenen Teils der Isolierkappe 3 ist mit einem wasserdichten Deckel 15 abgeschlossen.

Mit Bezugnahme auf die Fig. 2 bis 4 wird nun erläutert, wie der Druckausgleichskanal 13 in dieser Ausführungsform geformt wird.

In dieser Ausführungsform wird, wie aus Fig. 2 ersichtlich, die Isolierkappe 3 während des Formverfahrens mit dem vorstehenden Wandabschnitt 14 geformt, der den Umfang 14a mit zu seinem Ende hin abnehmendem Querschnitt und auch den Druckausgleichskanal 13 mit einem Innendurchmesser von etwa 0,8 mm aufweist.

Danach wird, wie aus Fig. 3 ersichtlich, ein Werkzeug 17 verwendet, um den Innendurchmesser des Endabschnitts des Druckausgleichskanals 13 zu verringern. Das Werkzeug 17 weist eine Preßausnehmung 16 auf, deren Innenwand 16a einen sich zu der Mündung der Ausnehmung 16 hin erweiternden kegeligen Verlauf hat, wobei der Kegelwinkel kleiner ist als der des kegelig zulaufenden Umfangs 14a und die Ausnehmung 16 mit dem kegelig zulaufenden Umfang 14a des vorstehenden Wandabschnitts 14 des Druckausgleichskanals 13 in Eingriff kommen kann. Wenn die Preßausnehmung 16 des Werkzeugs 17 mit dem vorstehenden Wandabschnitt 14 in Eingriff steht, wird das Werkzeug 17 mit einer vorbestimmten Kraft gedrückt, um den vorstehenden Wandabschnitt 14 zu verformen und dadurch die Querschnittsfläche des Druckausgleichskanals 13, d. h. den Innendurchmesser an dessen Ende örtlich zu verringern.

Der Verformungsvorgang mit dem Werkzeug 17 wird bevorzugt durchgeführt, während Wärme aus dem Kunststoff-Formverfahren noch vorhanden ist. Falls das Werkzeug 17 von einer Heizvorrichtung erwärmt wird, wird das Formen des vorstehenden Wandabschnitts 14 weiter erleichtert.

Nach einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Formen des Luftdruckausgleichskanals 13 kann, wie aus Fig. 4 ersichtlich, ein Stift 18 gewünschten Durchmessers mit dem Boden 16b der Preßausnehmung 16 einstückig und von diesem vorstehend ausgebildet sein, wobei der Stift 18 in den Druckausgleichskanal 13 eingeführt wird und das Werkzeug 17 gegen den vorstehenden Wandabschnitt 14 des Luftdruckausgleichskanals 13 gedrückt wird, um den Innendurchmesser des Endabschnitts des Druckausgleichskanals 13, wie im Falle der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform zu verringern. In dieser Ausführungsform wird das Formen eines gewünschten Innendurchmessers des Luftdruckausgleichskanals 13 durch den mit dem Werkzeug 17 einteilig ausgebildeten Stift 18 vereinfacht, wodurch die Abmessungsgenauigkeit verbessert wird.

Nun wird der Betrieb des erfindungsgemäßen Druckschalters beschrieben.

Bei dieser Ausführungsform stehen, wenn der Druck in der Druckkammer 6 nicht ausreichend groß ist, um die Membran 4 gegen die Kraft der Schraubenfeder 10 zu aktivieren, der bewegliche Kontakt der Zentralscheibe 8 und der ortsfeste Kontakt der leitenden Platte 9 miteinander in Kontakt, so daß der Schalter, der diese Kontakte aufweist, eingeschaltet ist. In diesem Zustand ist der Schaltkreis zu der Körpermasse über den Außenausgangsanschluß 11, die Schraubenfeder 10, die Zentralscheibe 8, die leitende Platte 9 und den leitenden Körper 2 geschlossen.

Wenn der Druck sich ausreichend erhöht, um die Membran 4 in Richtung zu der Freiluftkammer 7 gegen die Kraft der Schraubenfeder 10 zu aktivieren, wird der bewegliche Kontakt der Zentralscheibe 8 zusammen mit der Membran 4 bewegt und von dem ortsfesten Kontakt der leitenden Platte 9 entfernt, wodurch der Schalter zum unterbrechen des Massenkreises ausgeschaltet wird. Hierdurch wird angezeigt, daß der Druck einen vorbestimmten Wert überschritten hat.

Da der vorstehende Wandabschnitt 14 des Luftdruckausgleichskanals 13 von dem Werkzeug 17 gepreßt wird, nachdem der Druckausgleichskanal 13 während des Formens der Isolierkappe 3 geformt worden ist, ist es bei dieser Ausführungsform möglich, den Druckausgleichskanal 13 mit einem Durchmesser von weniger als 0,8 mm auszubilden, der verglichen mit dem herkömmlichen Verfahren klein ist, bei dem ein stiftförmiger Zugkern verwendet wird, um den Druckausgleichskanal 13 während des Kunststoff-Formverfahrens zu formen.

Fig. 5 zeigt eine andere Ausführungsform der Erfindung. In dieser Ausführungsform wird der vorstehende Abschnitt 14 des in der Isolierkappe 3. des Druckschalters 1 ausgebildeten Luftdruckausgleichskanals 13 als zylindrischer Abschnitt 14b geformt. Ein Zwischenabschnitt des zylindrischen Abschnitts 14b wird von dessen Außenumfang her mit Hilfe eines nicht gezeigten Werkzeuges eingedrückt, um die Querschnittsfläche oder den Innendurchmesser des Zwischenabschnitts des Luftdruckausgleichskanals 13 zu verringern. Auch bei dieser Ausführungsform kann der Luft-Duckausgleichskanal 13 in seinem Durchmesser örtlich auf einen sehr kleinen Wert reduziert werden.

Obwohl in der oben beschriebenen Ausführungsform die Querschnittsfläche des Luftdruckausgleichskanals 13 mit Hilfe der auf den Außenumfang des vorstehenden Wandabschnitts 14 ausgeübten Druckkraft von dem Werkzeug 17 örtlich reduziert wird, um einen Kanalabschnitt mit kleinem Innendurchmesser zu formen, ist es möglich, einen Kanalabschnitt mit teilweise reduziertem Querschnitt durch Ausüben einer Druckkraft auf den vorstehenden Wandabschnitt 14 lediglich von oben und von unten her auszubilden.

Da bei dem erfindungsgemäßen Druckschalter und mit dem Verfahren zur Herstellung des Druckschalters ermöglicht wird, daß der Luftdruckausgleichskanal in der Isolierkappe in ihrem Durchmesser sehr klein geformt wird, kann, wie oben beschrieben, wirksam verhindert werden, daß das Maschinenöl, wenn sich der Innendruck in der Maschine erhöht, durch den Druckausgleichskanal hindurch ausfließt, wodurch Maschinenschäden, welche durch das Ausfließen des Maschinenöls bewirkt werden, wie das Festlaufen der Maschine, verhindert werden.

Claims (7)

1. Druckschalter mit
einem elektrisch leitenden Körper;
einer Isolierkappe;
einer zwischen den elektrisch leitenden Körper und die Isolierkappe eingespannten Membran zum Ausbilden einer Luftkammer zwischen der Isolierkappe und der Membran und einer Druckkammer zwischen dem elektrisch leitenden Körper und der Membran;
einem ortsfesten Kontakt, der an dem elektrisch leitenden Körper vorgesehen ist;
einem beweglichen Kontakt, wobei der bewegliche Kontakt mit dem ortsfesten Kontakt in oder außer Kontakt kommt, wenn der Druck in der Druckkammer einen vorbestimmten Wert erreicht, wodurch der Druck detektiert wird und
einem in dem Umfang der Isolierkappe ausgebildeten Luftdruckausgleichskanal, durch welchen die Luftkammer mit der Umgebung des Schalters in Verbindung steht dadurch gekennzeichnet, daß
der bewegliche Kontakt (8) an der Membran (4) vorgesehen ist und daß ein nach außen hin vorstehender Wandabschnitt (14) an dem Außenende des Luftdruckausgleichskanals (13) ausgebildet ist, wobei die Querschnittsfläche des Luftdruckausgleichskanals (13) in dem vorstehenden Wandabschnitt (14) örtlich reduziert 25 ist.

2. Druckschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der im Querschnitt örtlich reduzierte Abschnitt des Druckausgleichskanals (13) durch Pressen geformt ist.

3. Druckschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der im Querschnitt örtlich reduzierte Abschnitt des Druckausgleichskanals (13) einen Innendurchmesser von weniger als 0,8 mm aufweist.

4. Verfahren zur Formung eines Druckausgleichkanals in eine durch ein Kunststoff-Formverfahren hergestellte Isolierkappe für einen Druckschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß während des Kunststoff-Formverfahrens der Isolierkappe (3) ein Druckausgleichskanal (13) mit einem nach außen vorstehenden Wandabschnitt (14) geformt wird, ein Werkzeug (17) an dem vorstehenden Wandabschnitt (14) angesetzt wird, und das Werkzeug (17) gegen den vorstehenden Wandabschnitt (14) mit einem bestimmten Druck gepreßt wird, um den vorstehenden Wandabschnitt (14) unter örtlicher Reduzierung des Querschnitts des Druckausgleichskanals (13) zu verformen.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsfläche des vorstehenden Wandabschnitts (14) zu dessen Ende hin konvergierend ausgebildet wird, und das Werkzeug (17) mit einer Ausnehmung (16) versehen ist, welche mit der Umfangsfläche des vorstehenden Wandabschnitts (14) in Eingriff gebracht wird, wobei die Ausnehmung (16) des Werkzeugs (17) einen zu ihrer Mündung hin divergierenden Verlauf aufweist.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug (17) in seiner Ausnehmung (16) mit einem mit ihm einstückig ausgebildeten Stift (18) bestimmten Durchmessers versehen ist, wobei das Werkzeug (17) mit dem vorstehenden Wandabschnitt (14) derart in Eingriff gebracht wird, daß der Stift (18) in den Druckausgleichskanal (13) eingesetzt wird, und dann das Werkzeug (17) gegen den vorstehenden Wandabschnitt (14) des Druckausgleichskanals (13) gepreßt wird, um einen Wandabschnitt mit örtlich reduziertem Querschnitt in dem Druckausgleichskanals (13) zu formen.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug (17) mit mit Hilfe einer Heizvorrichtung erwärmt wird.