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Insbesondere als Kommandogeber dienende, durch Membrandichtung des
Schaltraumes gegen Druckwasser abgedichtete Schaltvorrichtung Die Erfindung bezieht
sich auf eine druckwasserdichte Schaltvorrichtung mit einer großen Anzahl von Schaltstellungen,
die vor allem als Kommandogeber zum Anbringen auf der Außenseite von U-Booten u.
dgl. geeignet ist.
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Es sind Schalter vorgeschlagen worden, bei denen der Schalthebel von
einer mittleren Stellung aus nach drei oder mehr verschiedenen Richtungen umlegbar
ist und dabei mit seinem einem Kugelgelenk gegenüberliegenden Teil fest angeordnete
Kontakte .auftrennt oder miteinander in Berührung bringt. Da bei diesen Schaltern
für jede Schalthebelbewegung eine besondere Führung vorgesehen werden muß, ist die
Anzahl der möglichen Schaltstellungen im Verhältnis zu den Abmessungen des Schalters
stark beschränkt. Außerdem sind derartige Schalter auch nicht wasserdicht, insbesondere
nicht druckwasserdicht.
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Andere an der Schalterwelle mit Stopfbuchsen abgedichtete Drehschalter
genügen zwar vielfach den Anforderungen hinsichtlich eine einfachen Feuchtigkeitsschutzes.
Ihre Betriebssicherheit ist aber nicht ausreichend, wenn sie Druckwasser, insbesondere
solchem von beispielsweise 4 bis 5 Atm. und mehr, ausgesetzt werden, wie es beispielsweise
bei Unterseebooten der Fall ist. Bei derartig hohen Drücken muß außerdem der Stopfbuchsendruck
auf ein solches Maß gesteigert werden, daß erhebliche, die Bedienung erschwerende
Reibungen auftreten.
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In vermehrtem Umfange treten diese Nachteile hinsichtlich der Dichtung
gegen hohe
Drücke auch bei einfachen feuchtigkeitsgeschützten Kipphebelschaltern
mit Membranabdichtung auf, bei denen außerdem Drehbewegungen des Bedienungsgliedes
nicht möglich sind.
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Es sind ferner Reguherwderstände bekannt, bei denen eine durch eine
Kurbelanordnung angetriebene Taumelachse verwendet ist, deren Aufbau jedoch :eine
sichere druckwasserdichte Membranabdichtung aus ähnlich,en Gründen wie bei den Dreh-
oder Kipphebelschaltern nicht zuläßt, da eine Drehbewegung der Taumelachse nicht
vermieden ist.
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Die Erfindung schafft demgegenüber einen druckwasserdichten und leicht
bedienbaren, betriebssicheren Schalter mit einer großen Anzahl von Schaltstellungen,
der einen völlig dichten Abschluß des Schalterraumes ermöglicht.
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Die Erfindung besteht darin, daß die frei schwingbare Taumelachse
in ihrer senkrecht zur Längsachse liegenden Symmetrieebene in die Ab,schlußmembran
eingespannt ist und das in den abgeschlossenen Raum hineinragende Ende dieser Achse
die Kontaktscheibe trägt.
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Besonders vorteilhaft bei der neuen Schaltvorrichtung ist die geringe
Beanspruchung der Abdichtung bzw. der Membran, die wegen der Einspannung in die
beim Schalten annähernd in Ruhe befindliche, senkrecht zur Längsachse liegende Symmetrieebene
der Taumelachse nur ganz kleine Bewegungen auszuführen braucht. Ein weiterer Vorzug
ist das Fehlen jeglicher Drehbewegung der Taumelachse, was insbesondere für Abdichtungen
gegen Druckwasser wesentlich ist.
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Weitere, zum Teil sehr wesentliche Einzelheiten der Erfindung ergeben
sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines auf _ der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispieles. Es zeigen: Fig. i einen Längsschnitt durch einen druckwasserdichten
Schalter mit acht verschiedenen Schaltstellungen, Fig. :! einen Schnitt nach der
Linie 11-11 in Fig. i, Fig.3 eine Draufsicht auf den Schalter nach Fig. i.
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Zwischen dem oberen Rand des topfförmigen Schaltergehäuses i und dem
Deckel 2 ist eine mit ringförmigen Rillen 3 versehene :Membran 4. eingespannt. Letztere
kann durch eine in eine Ringvertiefung im Gehäuseunterteil i eingelegte Dichtung
5 und den Preßdruck der Schrauben 6 gegen den Schalterraum ; druck%easserdicht .abgeschlossen
werden. Durch eine Mittelbohrung der Membran 4. ist der Schalthebel 8 gesteckt und
mittels der Ringmutter 9, gegebenenfalls unter Zwischenlage von Dichtungsringen,
druckwasserdicht an der Membran festgespannt. Der obere Teil des Schalthebels e
ragt in eine Bohrung 1o in der Nabe des als Schaltrad ausgebildeten Bedienungsgliedes
i i. Die Bohrung io hat dabei eine derartige lichte Weite, daß der Schalthebel 8
mit seinem oberen Ende ungehindert eine Kreisschwingbewegung ausführen kann. Diese
Kreisschwingbewegung wird dadurch hervorgerufen, daß an dem Schalthebelende ein
,außermittig liegender Mitnehmer des Schaltrades 11 oder sonstigen Bedienungsgliedes
angreift. Zweckmäßig wird gemäß Fig. i und 3 eine radiale Führung 12 vorgesehen,
in der eine den Widerstand der Membran 4. überwiegende Druckfeder 13 vorgesehen
ist, die mit einem Druckglied 1 4. das obere Schalthebelende in der Führung 12 auslenkt.
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Beim Drehen des Bedienungsgliedes i i führen dann die beiden Enden
des Schalthebels 8 eine Kreisschwingbewegung aus, wobei die Auslenkung durch die
Stellung des Bedienungsgliedes genau definiert ist. Während dieser Kreisschwingbewegung
wälzt sich die ringförmige Einspannmutter 9 auf ihrem Auflager 15 ab, das in das
scheibenförmige Einsatzstück 16 besonders eingesetzt, beispielsweise eingeschraubt
sein, aber auch mit diesem aus einem Stück bestehen kann.
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Das Auflager 15 braucht nicht in jedem Fa11 in der dargestellten Weise
eine ebene Auflagefläche zu haben. Es kann beispielsweise auch als Kugelpfanne ausgeführt
sein. Die Einspannmutter 9 oder ein besonders vorzusehendes Lagerglied ist dann
ebenfalls kugelig auszuführen, damit der Schalthebel 8 an seiner Einspannstelle
in die Membran q. eine Taumelb:ewegung ausführen kann, ohne die Membran übermäßig
auf Deformation zu beanspruchen.
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Das untere Ende des Schaltarmes 8 trägt zweckmäßig eine scheibenförmige
Kontaktplatte 17 mit einer Anzahl, beispielsweise acht, am Umfang möglichst gleichmäßig
verteilter Kontakte 18.
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Diesen beweglichen Kontakten 18 sind im gleichen Winkelabstand feste
Kontakte i9 zugeordnet, die auf einem Kreis mit größerem Durchmesser als der Kontaktkranz
i8 liegen. Der Durchmesser dieses Kreises ist so gewählt, daß die einander zugeordneten
Kontakte 18, i 9 durch die Auslenkfeder 13 im Schaltrad i i sicher in Berührung
gebracht werden.
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Im Ausführungsbeispiel ist ein auf einem Sockel 2o befestigter isolierender
Träger 2 i in Form eines Ringes vorgesehen, an dem die Kontakte i9 in Form von U-förmig
gebogenen Kontaktfedern befestigt. sind, zwischen die die ihnen zugeordneten Kontakte
18 an der Kontaktscheibe 17 eindringen.
An. die Stelle von Messerkontakten
können aber auch einfache Druckkontakte treten. In diesem Fall werden auf dem isolierenden
Sockel 2o lediglich einzelne leitende Anschläge für die Kontakte 18 befestigt. Beide
Kontakte 18 und i g können dabei für sich imgefederte Teile sein, da der erforderliche
Kontaktdruck durch die Feder 13. im Schaltrad i i hervorgerufen wird.
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Man kann .auch die Kontakte 18 weglassen und die Scheibe 17 .auf der
Achse 8 drehbar anordnen, wobei natürlich mittels einer in der Fig. i nicht gezeichneten
Bürste der Strom der Scheibe 17 zugeführt werden ruß. Die Scheibe 17 rollt dann
auf den feststehenden Kontaktanschlägen ig, die kollektorartig angeordnet sind,
abc. In fabrikatorischer Hinsicht kann diese Maßnahme besonders vorteilhaft sein.
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Der Anschluß b:zw. die Leitungszuführung zu den zweckmäßig unter sich
verbundenen beweglichen Kontakten 18 und zu den Einzelkontakten 19 kann durch
eine Öffnung 22 in der Seitenwand des Gehäuses i erfolgen, in die sich ein die Leitungsdrähte
enthaltendes Schutzrohr druckwasserdicht einsetzen läß:t.
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Die einzelnen Schaltstellungen des Schaltrades i i können auf der
Oberseite des Dekkels 2 durch einen Zeiger 23 o. dgl. kenntlich gemacht werden,
der sich Über geeigneten Stellungsmarken auf dem Deckel bewegt. Zur Sicherung der
einzelnen Schaltstellungen kann ferner eine Rastvorrichtung vorgesehen sein. Im
Ausführungsbeispiel wird diese durch eine Kugel 24 gebildet, die durch eine in der
Umfangsrichtung angeordnete Blattfeder 25 in Rastvertiefungen 26 gedrückt wird.
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Sobald durch die Öffnungen 27 im Schalterdeckel 2 Wasser eindringt
und sich dessen Druck steigert, wird die Membran q. gegen die feste Auflagefläche
des Einsatzstückes 16 gedrückt und dadurch entlastet. Der Druck kann. gegebenenfalls
so groß werden, daß der Schalthebel 8 entgegen der Wirkung der Feder 13 in die Mittelstellung
gebracht wird, in der gleichzeitig sämtliche Kontakte geöffnet sind und in der lediglich
in unmittelbarer Nähe der mittleren Einspannstelle der Membran ein vernachlässigbar
kleiner Ringbereich derselben :dem Wasserdruck ausgesetzt ist. Z-,veckmäßig wird
die Auflagefläche des Einsatzstückes 16 nach der Mitte zu leicht konisch ,ausgeführt,
damit sich die Membran im unbelasteten Zustand von ihr abheben kann und die Bewegung
des Schalthebels 8 erleichtert wird.
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Die Schaltvorrichtung nach der Erfindung kann mit einer beliebig größeren
oder kleineren Anzahl von Kontakten ausgeführt werden. Die Erfindung ist auch auf
die dargestellte Form der Einzelteile und deren Anordnungsweise nicht beschränkt.
Insbies.onderekönnen das Auflager g, 15 für den Schalthebel 8, die Kontaktkränze
18, i g und der exzentrisch angeordnete Mitnehmer für das obere Schalthebelende
weitgehend abgeändert werden, ohne daß die Erfindung verlassen wird. Wesentlich
ist für die Erfindung vor allem nur, daß die Schaltbiewegung in Form einer Taumelbewegung
durch eine Ab:schlußmembran hindurchgeführt wird.
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Anstatt am unteren Schalthebelende unmittelbar eine Kontaktplatte
17 mit einem Kranz von Kontakten 18 zu befestigen, oder eine Schaltscheibe zu lagern.,
kann die Taumelbewegung des Schalthebels 8 auch wieder in eine Drehbewegung umgewandelt
werden., indem das untere Schalthebelende z. B. über einen Kugelzapfen kurbelartig
an einem zentrisch gelagerten Drehteil angreift, der seine Bewegung unmittelbar
oder über übersetzun.gsgetriebe auf ein oder mehrere SchaltelementeÜberträgt. Die
Anzahl der möglichen Schaltstellungen kann ,auf diese Weise beliebig erhöht werden.
Es ist auch möglich, die Kreisschwingbeivegung nicht unmittelbar durch das Handrad
i i oder ein sonstiges Bedienungsorgan .einzuleiten, sondern es kann auch hier rin
Untersetzungsgetriebe vorgeschaltet werden, so daß mehrere Kreisschwingb.e-wegungen
ausgeführt werden, wenn der Zeiger 23 den gesamten Skalenbereich überstreicht.