DE7804691U1 - Schaltgerät - Google Patents

Description

Die Erfindung bazieht sich auf ein Schaltgerät, das in einem einstückigen Gehäuse ein thermostatisches Betätigungselement und ein davon beaufschlagtes, elektrisches, pneumatisches oder hydraulisches Schaltelement enthält, wobei das thermostatische Betätigungselement einen in einer napfartigen Ausnehmung des Gehäuses eingeschlossenen, sich bei Erwärmung ausdehnenden Stoff und ein durch den sich ausdehnenden Stoff gegen die UJirkung von Rückstellmitteln verschiebbares Betätigungsglied aufweist und wobei das Schaltelement in Abstand von der napfartigen Ausnehmung in einer Aufnahme des Gehäuses, letzteres dabei abschließend, angeordnet ist.

Bei einem bekannten Schaltgerät dieser Art (DE-OS 24 44 931) weist das thermostatibche Betätigungselement eine die napf— artige Ausnehmung mit darin enthaltenem Stoff abdeckende elastische membran auf, die durch ein besonderes Führungselement mit endseitigem Ringflansch im Gehäuse festgehalten ist. Dieser Ringflansch besitzt dazu auf dar der

-B-

elastischen membran zugekehrten Seite eine Ringnut. In zugeordneter Weise ist der Rand der Membran iuulstartig verdickt, wobei dieser Randuiulst in die Ringnut eingreift. Die elastische Membran besteht aus Gummi oder Kunstgummi* Zur örtlichen Fixierung des Haltegliedes der membran meist das Gehäuse einen inneren Bördelrand auf, der nach Auflegen der Membran und Aufsetzen des zugeordneten Halte— gliedes nach innen hin umgebördelt wird.

Oas Betätigungsglied des thermostatischen Betätigungsele— mantes besteht aus einem Betätigungskolben, der innerhalb des Haltegliedes der membran in Achsrichtung geführt ist und endseitig auf der membran aus Gummi oder Kunstgummi aufliegt. Der Betätigungskolben erstreckt sich im Gehäuseinneren zum Schaltelement hin. Letztares besteht aus einem Sprungfederschalter, der als Schalteinheit auf einer mit Kontaktsteckern versehenen Kontaktträgerplatte in die Aufnahme des Gehäuses eingesetzt und dort mittels eines zugeordneten, weiteren Bördelrandes örtlich fixiert und festgehalten ist. Der Sprungfederschalter, oder auch Wippschalter genannt, ist wie üblich gestaltet. Er meist einen Tragujinkel mit daran schwenkbar gelagerter Schaltwippe auf, an deren einem Ende eine Feder angreift, die andererseits an einer am Tragwinkel angeordneten Kontaktzunge befestigt ist. Das andere, freie Ende der SchaItwippe liegt auf der freien Stirnflächa dss Betätigungskolbens auf und wird mittels der Feder des Sprungfederschalters dagegen gedruckt und in dieser Berührungsstellung gehalten. Die Feder des Sprungfederschalters dient einmal zur Rückstellung der Kontaktzunge des Sprungfederschalters beim Umschalten und zum anderen zugleich als Rückstellmittel für den Betätigungskolben. Dies macht es erforderlich, daß besagte Feder relativ stark und kräftig bemessen sein muß. Der Sprungfederschalter ist im übrigen aufwendig, desgleichen die Gestaltung des zuvor beschriebenen ther-

mostatischen Betätigungselementes mit besonderer elastischer Membran aus Gummi oder Kunstgummi, zugeordnetem Halteteil dazu, Betätigungskolben als Betätigungsglied und gleichzeitiger Längsführung für letzteren. Von Nachteil ist ferner neben diesen aufwendigen Einzelteilen des Schaltgerätes, daß bei dessen Montage ziuei Bördelränder umzubördeln sind, nämlich einmal der beschriebene innere Börde.!rand des thermostatischen Betätigungselementes und zum anderen der das Schaltelement fixierende äußere Bördelrand .

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schaltgerät der eingangs definierten Art zu schaffen, das einen äußerst geringen Hflaterialeinsatz mit nur wenig Einzelteilen erfordert, und zwar sowohl hinsichtlich des thermostatischen BetätigungseJementes als auch hinsichtlich des davon beaufschlagten Schaltelementes« und das äußerst einfach und billig in Aufbau und Herstellung ist.

Die Aufgabe ist bei einem Schaltgerät der eingangs genannten Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das Betätigungsglied eine durch den sich ausdehnenden Stoff zumindest im Zentrum elastisch verformbare metallische, vorzugsweise aus elektrisch leitendem Material bestehende, die Rückstellmittel selbst verkörpernde und sich bei Abkühlung des in der napfartigen Ausnehmung enthaltenen Stoffes selbsttätig zurückstellende Membran aufweist, die die napfartige Ausnehmung mit darin enthaltenem Stoff abdeckt. Dadurch, daß die metallische Membran die Rückstellmittel selbst verkörpert und sich selbsttätig zurückstellt, sind besondere Rückstellmittel in Form von Federn od. dgl. überflüssig. Dies vereinfacht die Gestaltung des Schaltgerätes wesentlich, führt zu beachtlich geringeren Kosten, kleineren Fehlerquellen im Betrieb und schafft die Voraussetzungen dafür, je nach Gestaltung des Schalt-

-1G-

elementes, das vom tharmostatischen Betätigungselement beaufschlagt iuird, auch für dieses Schaltelement den Aufwand außerordentlich gering zu halten. Die metallische Membran, vorzugsweise aus elektrisch leitendem Material, schafft z.B. die Voraussetzungen dafür, die metallische Membran unmittelbar als elektrisch leitendes Kontaktelement in den Schaltkreis des Schaltelementes bei dessen Ausgestaltung als elektrischen Schalter einzubeziehen. Dann braucht das blektrische Schaltelement nur noch einen einzigen Schaltkontakt als Berührungskontakt aufzuweisen, iiit dem die metallische Membran aus elektrisch leitendem llaterial als anderer Berührungskontakt zusammenwirkt. Auch dann, wenn das Schaltelement z.B. als Strömungsmittelechalter für ein pneumatisches oder hydraulisches Strömungsmittel gestaltet ist, sind durch die Erfindung die Voraussetzungen dafür geschaffen, die metallische Membran euch für derartige Schaltelemente zugleich unmittelbar eis Schaitteil zu verwenden, z.B. mit einer Membranflache eis Ventilverschlußglied, das mit einer Ventilsitzfläche unmittelbar berührend zusammenwirkt.

Eine vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, daß die metallische membran auf ihrer dem ausdehnbaren Stoff abgekehrten Seite eingeprägte, konzentrische Ringnuten und euf ihrer anderen, dem ausdehnbaren Stoff zugekehrten Seite an den Ringnuten zugeordnster Stelle zum Stoff hin eusgeprägte, konzentrische Ringstoge aufweist. Die Ringnuten und Ringstege geben der metallischen Membran einerseits Festigkeit und erlauben andererseits eine elastische Verformung der metallischen Membran unter dem Druck des Eich ausdehnenden Stoffes in einer Richtung und eine selbsttätige Rückstellung der Membran in die vorgeprägte Ausgangslage dann, wenn der Stoff bei Abkühlung eine Volumenverringerung erfährt.

- 11 -

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, daß die metallische Membran im Bereich ihres Zentrums zum ausdehnbaren Stoff hin etwa muldenförmig eingetieft ist, derart, daß ihr zentraler Flächenabschnitt tiefer in die napfartige Ausnehmung hineinragt als sich an diesen zentralen Flächenabschnitt konzentrisch bis zum Außenrand hin anschließende Ring flächenabschnitte. Die metallische membran ist dabei als Kreisscheibe ausgebildet und besitzt im Querschnitt vom Außenrand zum muldenförmig eingetieften, zentralen Flächenabschnitt hin etwa Kegelstumpfform mit stumpf winkliger Kegelinantelf lache. Der ebene, zentrale Flächenabschnitt liegt somit also tiefer als der Außenrand der Membran. In diaser vorgeprägten Form der Membran ist letztere zumindest im Bereich des ebenen, zentralen Flächenabschnittes unter dem Druck des sich ausdehnenden Stoffes elastisch verformbar mit völlig selbsttätiger Rückstellung in die Ausgangslage dann, wenn der Stoff sich wieder zusammenzieht.

Von Vorteil kann es ferner sein, luenn der Außenrand der metallischen Membran als ebener Ringflansch ausgebildet ist, mit dem die metallische Membran auf einer Ringschul— ter am offenen Ende der napfartigen Ausnehmung dichtend aufliegt und auf dem ein Dicht- und Preßrand einer die metallische Membran mit Abstand übergreifenden Abdeckkappe aufliegt. Die Abdeckkappe fixiert somit die metallische Membran entlang ihres ebenen Ringflansches im Gehäuse, hält die Membran gespannt und nimmt bei sich ausdehnendem Stoff und elastischer Verformung der Membran die Reaktions— kräfte auf. Von besonderem Vorteil ist bsi dieser Gestaltung, daß dadurch die Voraussetzungen dafür geschaffen sind, die Abdeckkappe zugleich auch als Trägerplatte unmittelbar des Schaltelementes zu vertuenden, also auf eine besondere Trägerplatte des Schaltelementes verzichten zu ; können. ]

- 12

F.ine weitere vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, daß die einzelnen konzentrischen Ring flächenabschnitte der metallischen Membran zwischen dem Außenrand und dem muldenförmig eingetieften, zentralen Flächenabschnitt stufenförmig angeordnet sind und in Stufen bis hin zum zentralen Flächenabschnitt führen. Der zentrale, muldenförmig eingetiefte Flächenabschnitt der metallischen Membran ist dabei aben gestaltet. Er ist dadurch in der Lage, auf sainer dem Schaltelement zugekehrten Fläche als Kontaktfläche oder Ventilflächp unmittelbar zu dienen. In vorteilhafter Weiterbildung sind die einzelnen Ringflächenabschnitte der Membran untereinander und mit dem Außenrand und dem muldenförmig eingetieften, zentralen Flächenebschnitt über die ausgeprägten, konzentrischen Ringstege elastisch verformbar verbunden.

Eine besonders vorteilhafte weitere Ausführungsfarm sieht vor, daß die metallische Membran insbesondere aus elektrisch leitendem Material unmittelbar mit ihrem muldenförmig eingetieften, zentralen Flächenabschnitt ein Schaltglied des Schaltelementes bildet, z.B. eines elektrischen Schaltelementes oder eines Strömungsmittelschalters.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform dieser Art sieht vor, daß dBr muldenförmig eingetiefte, zentrale Flächenabschnitt der Membran mit seiner dem Schaltelement zugekehrten Fläche einen elektrischen Schaltkontakt bildet, daß die metallische Membran mit ihrem Außenrand in elektrisch leitender Berührung mit dem Gehäuse steht und daß in der Aufnahme des Gehäuses eine Kontaktträgerplatte des Schaltelementes gehalten ist, die aus isolierendem Matrial besteht und einen hindurchgeführten Kontaktstecker mit einer Kontaktzunge im Gehäuseinneren trägt, u/elche in Höhe des muldenförmig eingetieften, zentralen Flächenab— schnittes der Membran einen letzterem zugeordneten elek—

- 13 -

tria^hen Schaltkontakt trägt, gBgen den dieser zentrale Flächenabschnitt bei sich ausdehnendem Stoff unter Schlieseen des Schalters bewegbar ist. Bei dieser Ausführungsforrn ist das metallische Gehäuse des Schaltgerätes in den elektrischen Schaltkreis eingeschaltet, z.B. mit Masse uerbunden. Infolge der elektrisch leitenden Berührung der metallischen Membran mit dem Gehäuse liegt dann auch die metallische Membran an Masse. Sie bildet mit ihrem muldenförmig eingetieften, zentralen Flächenabschnitt einen elektrischen Schaltkontakt. Der andere, zugeordnete Schaltkontakt sitzt an der Kontaktträgerplatte aus Isoliermaterial. Weitere Elemente benötigt ein solches Schaltgerät nicht.

Von besonderem Vorteil ist es dabei, luenn die Abdeckkappe für die membran zugleich die Kontaktträgerplatte mit Kontaktstecker und Kontaktzunge bildet. Diese Ausführungsform ist besonders einfach. Sie benötigt für das gesamte Schaltgerät nur eine äußerst geringe Anzahl von Einzelteilen, nämlich: einstückiges Gehäuse, Ifietallmembran und ferner Abdeckkappe als Kontaktträgerplatte, in der der Konstakt— stecker mit Kontaktzunge und Schaltkontakt sitzt. Die Abdeckkappe erfüllt hierbei drei Funktionen in einem, nämlich einmal äußerer Abschluß des Gehäuses, zum anderen zugleich Funktion als Kontaktträgerplatte mit dem Kontakt— stecker, der Kontaktzunge und dem Schaltkontakt und als weitere wesentliche Funktion diejenige, die metallische Membran am Außenrand im Bereich des Ringflansches gegen die dortige Ringschulter des Gehäuses anzupressen und in dieser gespannten Lage zu halten und dabei die Reaktionskräfte bei der elastischen Verformung der metallischen fflembran bei sich ausdehnendem Stoff aufzunehmen.

-U-

So sieht eine weitere vorteilhafte Ausführungsform vor, daß die Kontaktträgerplatte des elektrischen Schalters etwa umgekehrte Topffarm besitzt und mit dem Topfrand voran in die Aufnahme des Gehäuses greift, u/obei die stirnseitige Ringfläche des Topfrandes den auf dem randseitigen Ringflansch der Membran aufliegenden Dicht- und Preßrand bildet und wobei das Gehäuse in Höhe der Außenfläche des Topfbodens einen Sördelrand zum Festlegen sowohl der Kontaktträgerplatte als auch, durch letztere zugleich, der metallischen Membran nach der Montage aufweist. Es ist somit nur ein einziger Bördelrand vorgesehen, über den mechanisch fest die als Kontaktträgerplatte wirksame Abdeckkappe im Gehäuse verankert wird und damit zugleich die metallische Membran. Es versteht sich, daß dort, wo notwendig, Dichtringe eingefügt werden können.

Eine andere, ebenso vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, daß der muldenförmig eingetiefte, zentrale Flächenabschnitt der Membran auf seiner dem ausdehnbaren Stoff abgekehrten Seite eine Ventilverschlußfläche eines pneumatischen oder hydraulischen Schaltventiles bildet und daß in der Aufnahme des Gehäuses eine Ventilplatte des Schaltventiles gehalten ist, die in Höhe des muldenförmig eingetieften, zentralen Flächehabschnittes einen in das Gehäuseinnere einmündenden Ventilkanal mit dortiger ebener Ventilsitzfläche aufweist, gegen die der zentrale Flächenebschnitt mit seiner Ventilverschlußfläche bei sich ausdehnendem Stoff unter Verschließen des Ventilkanales be— viegbar ist, und die ferner einen zweiten benachbarten, ebenfalls in das Gehäuseinnere einmündenden Ventilkanal aufweist, wobei beide Ventilkanäle in zugeordnete Anschlußstutzen übergehen, die auf der dem Gehäuseinneren abgekehrten Seite der Ventilplatte angeordnet sind. Auch hier ist es sehr vorteilhaft, wenn die Abdeckkappe für die tlembran zugleich die Ventilplatte mit beiden Ventilkanälen

- 15 -

und Anschlußstutzen bildet. Dann ergibt sich ein zum zuvor beschriebenen elektrischen Schaltgerät analoges Spaltgerät zur Steuerung des Strömungsmitteldurchgangas, z.B. eines Druckluft— oder Flüssigkeitsstromes. Ebenso gut kann dieses Schaltgerät mit pneumatischem oder hydraulischem Schaltventil auch zur Drucksteuerung eingesetzt werden. Die Ausbildung ist außerordentlich einfach, insbesondere iuenn man berücksichtigt, daß man für derartige Schaltge— rate sonst in bekannter liJeise eine Vielzahl von besonderen Ventilen, meist mit Kugeln als Verschlußelementen und Federn als Rückstellgliedern,benötigt.

Auch bei dieser Ausführungsform des Schaltgerätes ist es vorteilhaft, iuenn die Ventilplatte des Schaltventiles etwa umgekehrte Topfform besitzt und mit dem Topfrand voran in die Aufnahme des Gehäuses greift, luobei die stirnseitige Ringfläche dieses Topfrandes den auf dem randseitigen Ringflansch der Membran aufliegenden Dicht- und Preßrand bildet und wobei das Gehäuse in Höhe der Außenfläche des Topfbodens einen Bördelrand zum Festlegen sowohl der Ventilplatte als auch, durch letztere zugleich, der metallischen Membran nach der Montage aufweist.

Eine andere vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, daß die metallische Membran auf ihrem muldenförmig eingetieften, zentralen Flächenabschnitt auf der dem ausdehnbaren Stoff abgekehrten Seite Träger eines Schaltgliedes des Schaltelamentes, insbesondere eines Kontaktstößels, der auf eine Kontaktzunge eines elektrischen Schaltelementes arbeitet, oder eines Ventilstößels mit oder ohne Ventilverschlußplatte ist, der bzw. die eine Ventilsteueröffnung eines pneumatischen oder hydraulischen Schaltventiles beherrscht. Hier steht also die metallische Membran im Bereich ihres zentralen Flächenabschnittes in Berührung mit einem Zwischenglied in Form des Kontaktstößels oder

I *

- 16 -

Ventilstößels, der seinerseits im einen Fall eine elektrische Kontaktzunge eines elektrischen Schaltelementes beaufschlagt, z.B. eines als Öffner gestalteten elektrischen Schalters. Im anderen Fall, als Schaltventil, beherrscht der Ventilstößel entweder unmittelbar eine Ventilsteueröffnung, in die er als Ventilverschlußglied eingreift, oder sr ist Träger einer Ventilverschlußplatts, die ihrerseits zur Steuerung der Ventilsteueröffnung dient. Auch bei dieser Gestaltung hat das Schaltventil die Charakteristik eines Öffners.

Es versteht sich, daß im Rahmen der Erfindung weitere Ausführungsformen, jeweils unter Anwendung des grundsätzlichen Erfindungsgedankens, liegen.

- 17 -

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsbsispielen näher erläutert. Es zeiger:

Fig. 1 einen senkrechten Schnitt eines Schaltgerätes gemäQ einem ersten Ausführungsbeispiel,

Fig. 2 aine Untgransicht der Membran des SchaltgBrätes in Fig. 1,

Fig. 3 einen senkrechten Schnitt eines

Schaltgerätes gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,

Fig. 4 und 5 jeweils einen senkrechten Schnitt Bines Schaltgerätes gemäß einem dritten bzw. vierten Ausführungsbeispiel .

Das in Fig. 1 gezeigte Schaltgerät gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel meist ein einstückiges metallisches Gehäuse 10 auf, das im in Fig. 1 unteren Teil ein thermosta— tisches Betätigungselement 11 und im oberen Teil ein vom Betätigungselement 11 beaufschlagtes, elektrisches Schaltelement 12 enthält. Das Betätigungselement 11 weist innerhalb einer napfartigen Ausnehmung 13 des Gehäuses 10 einen darin eingeschlossenen, sich bei Erwärmung ausdehnenden Stoff 14 und ferner ein durch den sich ausdehnenden Stoff f 14 gegen die Wirkung von Rückstellmitteln in Fig. 1 nach | oben hin verschiebbares Betätigungsglied auf, das im ΐ

einzelnen später noch erläutert wird. f

Das Schaltelement 12 ist in Abstand von der napfartigen Ausnehmung 13 oberhalb der letzteren in einer Aufnahme des Gehäuses 10 angeordnet, wobei es das Gehäuse 10 dabei nach oben hin abschließt.

- 18 -

Das Betätigungsglied des thermostatischen Betätigungsele— mentes 11 besteht aus einer metallischen membran 16 aus elektrisch leitendem Material, ujobei die Membran 16 durch den sich ausdehnenden Stoff 14 zumindest im Zentrum astisch verformbar ist und, was von besonderer Bedeutung ist, selbst die vorstehend genannten Rückstellmittel verkörpert, indem eich die Membran 16 bei Abkühlung das in der napfartigen Ausnehmung 13 enthaltenen Stoffes 14 selbsttätig '.urücketellt. Die metallische Membran 16 deckt die napfartige Ausnehmung 13 mit darin enthaltenem Stoff 14 in Fig. 1 nach Oben hin und zum Gehäus9inneren 17 hin ab.

Die Membran 16 weist auf ihrer in Fig. 1 oberen, dem Stoff 14 abgekehrten Seite eingeprägte, konzentrische Ringnuten 18, 19 und 20 auf. Auf ihrer in Fig. 1 unteren, dem Stoff 14 zugekehrten Seite weist die Membran 16 an den jeweiligen Ringnuten 18 - 20 zugeordneter Stelle zum Stoff 14 hin Busgeprägte, konzentrische Ringstege 21, 22 bzw. 23 auf. llJie erkennbar ist, ist die metallische Membran 16 im Beteich ihres Zentrums zum Stoff 14 hin etwa muldenförmig eingetieft, und zwar so, daQ ihr zentraler Flächenabschnitt 24 tiefer in die napfartige Ausnehmung 13 hineinragt als die sich an den zentralen Flächenabschnitt 24 konzentrisch bis zum Außenrand 25 hin anschließenden Ringflächenabtchnitte 26, 27 und 28. Der Außenrand 25 der metallischen Hembran 16 ist als ebener Ringflansch 29 ausgebildet. Mit diesem Ringflansch 29 liegt die Membran 16 auf einer Ring-Schulter 30 am in Fig. 1 oberen offenen Ende der napfartigen Ausnehmung 13 dichtend auf, und zwar unter Ziuischenfügung eines in einer Ringnut 31 in der Ringschulter 30 eingelegten O-Ringes 32.

Die metallische Membran 16 ist mit Abstand von einer Abdeckkappe 33 aus Isoliermaterial übergriffön, die auf der zur Membran 16 u/eisenden Seite einen Dicht- und

- 19 -

PreGrand 34 trägt, der in Fig. 1 von oben her auf dem Ringflansch 29 der Membran 16 aufliegt und die Membran 16 festspannt.

Die einzelnen konzentrischen Ringflächenabschnitte 26, und 23 zwischen dem Außenrand 25 und dem muldenförmig eingetieften, zentralen Flächenabschnitt 24 sind stufen ürmig angeordnet und führen in Stufen bis hin zum zentralen Flächenabschnitt 24. Letzterer ist eben gestaltet. Die einzelnen Ringflächenabschnitte 26, 21 und 28 der Membran 16 sind untereinander und mit dem Außenrand 25 und dem muldenförmig eingetieften, zentralen Flächenabschnitt über die ausgeprägten,konzentrischen Ringutege 21 - 23 elastisch verformbar verbunden. Die Membran 16 besteht aus relativ dünnwandigem, elektrisch leitendem Material. Sie hat die Form einer Kreisscheibe und besitzt im Querschnitt vom Außenrand 25 zum muldenförmig eingetieften, zentralen Flächenabschnitt 24 hin etwa die Form eines Kegelstumpfas mit stumpfwinkliger Kegelmantelfläche. Die Basisfläche des Kegelstumpfes wird dabei vom Ringflansch 29 gebildet, während die obere, stumpfe Fläche des Kegelstumpfes durch den zentralen Flächanabschnitt 24 gebildet ist.

Die membran 16 bildet mit ihrem muldenförmig eingetieften, zentralen Flächenabschnitt 24 unmittelbar ein Schaltglied des Schaltelementes 12. Der muldenförmig eingetiefte, zentrale Flächenabschnitt 24 der Membran 16 bildet nämlich mi" seiner dem Schaltelement 12 zugekehrten Fläche, also mit der in Fig. 1 nach oben u/eisenden Fläche 35, einen elektrischen Schaltkontakt. Die metallische Membran 16 ist mit ihrem Auöenrand 25 und Ringflansch 29 in elektrisch leitender Berührung mit dem Gehäuse 10 gehalten. Letzteres ist z.B. mit einem Pol, z.B. IKlasse, verbindbar.

Die Abdeckkappe 33, die zum oberen Gehäuseabschluß und vor allem zum Spannen der fflembran 16 dient, ist hier

- 20 -

zugleich als Kontaktträgerplatte des Schaltelementes 12 gestaltet. Sie muß daher aus isolierendem Material bestehen, Diese zugleich als Kontaktträgerplatte dienende Abdeckkappe 33 trägt einen durch sie hindurch geführten Kontaktstecker 36 mit abgewinkelter, sich im Gehäuseinneren 17 befindlicher Kontaktzunge 37, die ihrerseits auf der der Fläche 35 zug! ';ehrten Seite einen Schaltkontekt 38 trägt. Die Schalt^unge 37 mit Schaltkantakt 38 befindet sich in Höhe des muldenförmig eingetieften, zentralen Flächenabschnittes 24 der Membran. Der Schaltkontakt 38 arbeitet mit der Fläche 35 als anderen elektrischen Schaltkontakt zusammen. Oer zentrale Flächenabschnitt 24 ist mit seiner nach oben weisenden Fläche 35 bei sich ausdehnendem Stoff 14 gegen den Schaltkontakt 38 bewegbar, wodurch der Schalter des Schaltelementes 12 geschlossen wird.

Wie erkennbar, besitzt die hier als Kontaktträgerplatte des elektrischen Schaltelementes 12 fungierende Abdeckkappe 33 etwa umgekehrte Topfform. Sie greift mit dem Topfrand voran in die Aufnahme 15 des Gehäuses 10, wobei die stirnseitige Ringfläche des Topfrandes den auf dem randseitigen Ringflansch 29 der Membran 16 aufliegenden Dicht— und Preßrand 34 bildet und wobei das Gehäuse 10 etwa in Höhe der Außenfläche 39 des Topfbodens einen nach innen umgebördelten Bördelrand 40 aufweist, der zum Festlegen sowohl der topfförmigen Abdeckkappe 33 als auch — durch letztere zugleich - der metallischen Membran 16 nach der Montage von Betätigungselement 11 und Schaltelement 12 dient. Zur Abdichtung im Bereich des Pördelrandes 40 ist zwischen diesen und eine abgestufte Ringschulter 42 ein 0-Ring 41 eingelegt.

Wie erkennbar, ist somit nach Montage des Betätigungselementes 11 und Schaltelementes 12 lediglich ein einziger Bördeluorgang notwendig, nämlich das Umbördeln des

- 21 -

Bördnlrandes 40. Dia Abdeckkappe 33 erfüllt insgesamt drei Aufgaben. Sie dient zum θϊπβπ zum Abschluß des Gehäuseinneren 17 in Fig. 1 nach oben hin. Fernar dient die Abdeckkappe 33 aus Isoliermaterial zugleich al? Kontaktträgerplatte des Kontaktsteckers 36 mit Kontaktzunge 37 und Schaltkontakt 38. Ferner wird durch die Abdeckkappe 33 zugleich die Membran 16 im Bereich ihres Ringflansches 29 randsaitig gespannt und gegen die Ringschulter 30 im Gehäuse 10 gepreQt und in dieser Lage festgehalten.

Zum Justieren des Schaltelementes 12 werden in die UJandung, die die napfartige Ausnehmung 13 begrenzt, z.B. in deren Boden, Justierdellen 43 eingedrückt.

Dehnt sich der Stoff 14 des Betätigungselementes 11 infolge Temperaturerhöhung aus, so u/ird die metallische Membran durch den sich ausdehnenden Stoff 14 zumindest im Zentrum, nämlich im Bereich ihres zentralen Flächenabschnittes 24, elastisch verformt und in Fig. 1 nach oben hin bewegt, bis die obere Fläche 35 des Flächenabschnittes 24 in Bp·- rührungskontakt mit dem Schaltkontakt 38 gelangt. Dies hat das Schließen eines Stromkreises zur Folge, in den einerseits das Gehäuse 10 und über die elektrisch leitende Verbindung mit letzterem die metallische, ebenfalls elektrisch leitende Membran 16 eingeschaltet ist und andererseits durch entsprechenden Anschluß der Kontaktstecker 36 mit Kontaktzunge 37 und Schaltkontakt 38.

Sinkt die Temperatur ab, der das Gehäuse 10 und damit der Stoff 14 ausgesetzt ist, dann verringert sich das Uolumen des Stoffes 14 innerhalb der napfartigen Ausnehmung 13. Dadurch ist die Membran 16 in der Lage, infolge ihrer beschriebenen Formgestaltung sich selbsttätig mieder in die in Fig. 1 gezeigte Ausgangslage zurückzustellen, in der die Fläche 35 als ein Kontakt von dem zugeordneten

- 22 ~

Schaltkontakt 38 abhebt und der Stromkreis wieder geöffnet wird. Die metallische Membran 16 verkörpert somit infolge ihrer beschriebenen Formgestaltung in sich zugleich das Rückstellmittel, indem die Membran 16 sih bai Abkühlung des Stoffes 14 selbsttätig in die Ausgangslage zurückstellt.

Bei dam in Fig. 3 gezeigten,, zuiaiten Ausführungsbeispial eind für die Teile, die dem ersten Ausführungsbeispiel entsprechen, um 100 größere Bezugszeichen verwendet, so daß damit zur Vermeidung von Wiederholungen auf die Boschreibung des ersten Ausführungsbeispiales Bezug genommen ist.

Das zweite Ausführungsbeispisl in Fig. 3 unterscheidet sich vom ersten gemäß Fig. 1 und 2 dadurch, daß das Schaltelement 112 in Fig. 3 als Öffner und nicht, wie dasjenige gemäß Fig. 1, als Schließer ausgebildet ist. Dia Membran 116 ist genauso wie beim ersten Ausführungsbaispiel gestaltet, desgleichen das Gehäuse 110 und die Abdeckkappe 133. Es besteht lediglich insoweit ein Unterschied, als die metallische Membran 116 auf ihrem muldenförmig eingetieften, zentralen Flächenabschnitt 124 auf der dem Stoff 114 abgewandten Seite Träger eines Kontaktstößels 151 ist, der auf eine Kontaktzunge 152 mit Schaltkontakt 153 des Schaltelementes 112 arbeitet. Der Kontaktstößel 151 ist z.B. fest mi'c der Kontaktzunge 152 verbunden und stützt sich mit seinem anderen Ende lose auf dem zentralen Flächenab— schnitt 124 der metallischen Membran 116 ab. Das Schaltgerät ist im Ausgangszustand so justiert, daß bei einer vorgegebenen niedrigen Temperatur die Schaltkontakta und 153 in Berührungskontakt stehen, der Schalter also geschlossen ist. Dehnt sich dsr Stoff 114 bei steigender Temperatur aus, so wird die metallische Membran 116 ver— formt, die sich daraufhin in Fig. 3 nach oben bewegt und

- 23 -

dabei den Kontaktstößel 151 mitnimmt, wodurch die Kontakt— zunge 152 nach oben hin abgehoben wird, so daß der Schaltkontakt 153 au3er Schaltberührung mit dem anderen Schalt— kontakt 138 gelangt. UJie aus Fig. 3 ersichtlich ist, ist dort die Kontaktzunge 152 jenseits des Schaltkontaktes in eine Rinne 154 der Topfwandung der Abdeckkappe 133 eingelegt. Am freien Ende ist die Kontaktzunge 152 abgewinkelt, Sie steht mit ihrem abgewinkelten Ende in elektrisch leitender Berührung mit dem Gehäuse 110 und im übrigen auch mit dem Außenrand der metallisch leitenden Membran 116, die ebenfalls in leitender Berührung mit dem Gehäuse 110 steht.

Bei dem in Fig. 4 gezeigten, dritten Ausführungsbaispial sind für die Teile, die dem ersten Ausführungsbeispiel entsprechen, um 200 größere Bezugszeichen verwandet, so daß dadurch zur Vermeidung von Wiederholungen auf die Beschreibung des ersten Ausführungsbeispiels Bezug genommen ist. Beim dritten Ausführungsbaispiel gemäß Fig. 4 bildet der muldenförmig eingetiefte, zentrale Flächenabschnitt 224 dar metallischen Membran 216 auf seiner dam Stoff 214 abgekehrten Seite eine Ventilverschlußfläche eines pneumatischen oder hydraulischen Schaltvantiles 212. Die Abdeckkappe 233 ist hier als Ventilplatta des Schaltventiles 212 ausgebildet. Sie waist in Höhe des muldenförmig eingetieften, zentralen Flächenabschnittes 224 einen in das Gehäuseinnere einmündenden Ventilkanal 261 mit dortiger, ebener Ventilsitzfläche 262 auf. Bei sich ausdehnendem Stoff 214 ist dar zentrale Flächenabschnitt 224 der Membran 216 mit dieser ssiner Ventilverschlußflache unter Verschließen des Ventilkanales 261 gegen die Bbene Ventilsitzfläche 262 bewegbar. Die Abdeckkappe 233 weist ferner einen zweiten, benachbarten und ebenfalls in das Gehäusainnore 217 einmündenden Ventilkanal 263 auf. Beide Ventilkanäle 261 und 263 gehen in jeweils zugeordnete, äußere

- 24 -

Anschlußstutzen 264 bzuj. 265 über, die auf dar dem Gehäussinneren 217 abgekehrten Seite dar Abdeckkappe 233 angeordnet, z.B. mit dieser einstückig, sind. Bei diesem dritten Ausführungsbeispiei gemäß Fig. 4 ist somit die Abdeckkappe 233 zugleich Ventilplatte mit den beiden Ventilkanälen 261, 263 und Anschlußs^utzen 264 bzw. 265.

Bei der gezeigten Ausgangsstellung der Membran 216 ist der StrömungsmittBldurchgang von einsm Ventilkanal 261 zum anderen Ventilkanal 263 über das Gehäuseinnere 217 zugelassen und möglich. UJird bsi sich ausdehnendem Stoff 214 die Membran 216 in Fig. 4 nach oben baujBgt, dann luird ihr zentraler Flächenabschnitt 224 gegsn die Ventilsitzflächs 262 dichtend gepreßt, wodurch der Strömungsmitteldurchgang gesperrt ist. Sinkt die Temperatur ab und verringert sich das Volumen des Stoffes 214 entsprechend, so stellt sich die metallische Membran 216 selbsttätig in die gezeigte Ausgangslage unter Freigabe des Strömungsmitteldurchgangss zurück.

Das in Fig. 5 gezeigte vierte Ausfünrungsbaispiel Entspricht im wesentlichen demjenigen gemäß Fig. 4, lediglich mit dem Unterschied, daß dort das Strömungsmittel-Schaltgerät als Öffner gestaltet ist. Mit der metallischen Membran 316 ist im Bereich des zentralen Flächenabschnittes 324 ein Stößel 371 verbunden, der am in Fig. 5 oberen EndB eine Ventilverschlußplatte 372 ürägt, die in Ausgangsstellung von oben her auf eine zugeordnete Ventilsitzflächj 373 drückt und deren Ventildurchgang 374 verschließt. Dehnt sich der Stoff 314 aus, so wird die Membran 316 zumindest mit ihrem zentralen Flächenabschnitt 324 in Fig. 5 nach oben hin bewegt. Dadurch hebt über den Stößel 371 die Ventilverschlußplatte 372 von der Ventilsitzfläche 373 unter Freigabe des Ventildurchganges 374 ab.

Claims (14)

1. - 1 Patentanwälte . ·

   Kehl D-7300 Essli&gen' . : .' .' . PipU-irtg. Hartmut Kehl

   Kratzsch Mülbergerstr. 65· ",'-'. t)ipl.'-<ng. Volkhard Kratzsch

   Telefon Stuttgart 0711 - 359992 Deutsche Bank Esslingen 210 906~~

   cable «kehlpatent» esslingenneckar Postscheckamt Stuttgart 10004-701

   Chase Manhattan Bank New York

   Gustav UJahler GmbH u. Co Anujaltsakte 2461

   Esslinggn 9. Februar 1978

   nansprüche

   , 1. Schaltgsrät, das in einem einstückigen Gehäuse sin

   ;i the-rrr.ostatisches Betätigungselement und ein davon be-

   *■ aufschlagtes, elektrisches, pneumatisches oder hydraulisches Scnal'slement enthält, wobei das thermostatische , Betätigungselement einen in einer napfartigen Ausneh-

   J mung des Gehäuses eingeschlossenen, sich bei Erwärmung

   \ ausdehnenden Stoff und ein durch den sich ausdehnenden

   ^: Stoff gegen die Uirkung von Rückstellmitteln verschiebbares Betätigungsglied aufu/eist und wobei das Schaltelement in Abstand von dar napfartigen Ausnehmung in einer Aufnahme des Gehäuses, letzteres dabei abschliss— send, angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsglied eine durch den sich ausdehnenden Stoff (14; 114; 214; 314) zumindest im Zentrum elastisch verformbare, metallische, vorzugsweise aus elektrisch leitendem Material bestehende, die Rückstellmittel selbst verkörpeinde und sich bei Abkühlung des in der napfartigen Ausnehmung enthaltenen Stoffes selbsttätig zurückstellende (tlembran (16; 116; 216; 316) aufweist, die die napfartige Ausnehmung (13) mit darin enthaltenem Stoff (14; 114; 214; 314) abdeckt.

   _ ο —
2. 2. Schaltge-rät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die metallische Membran (16) auf ihrer dem ausdehnbaren Stoff (14) abgekehrten Seite eingeprägte, konzentrische Ringnuten (18 - 2~Ί und auf ihrer andaren, dem ausdehnbaren Stoff (14) zugekehrten Seite an den Ringnuten (18 — 20) zugeordneter Stelle zum Stoff (14) hin ausgeprägte, konzentrische Ringstege (21 - 23) aufweist.
3. 3. Schaltgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die metallische Membran (16) im Bereich ihres Zentrums zum ausdehnbaren Stoff (14) hin etiua muldenförmig eingetieft ist, derart, daß ihr zentraler Fiächenabschnitt (24) tiefer in die napfartige Ausnehmung (13) hineinragt als sich an diesen zentralen Flächenabschnitt (24) konzentrisch bis zum Außenrand (25) hin anschließende Ringflächenabschnitte (26 - 28).
4. 4. Schaltgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenrand (25) der metallischen Membran (16) als ebener Ringflansch (29) ausgebildet ist, mit dem die metallische Membran (16) auf einer Ringschulter (30) am offenen Ende der napfartigen Ausnehmung (13) dichtend aufliegt und auf dam ein Dicht- und Preßrand (34) einer die metallische Membran (16) mit Abstand übergreifenden Abdeckkappe (33) aufliegt.
5. 5. Schaltgerät nach einem der Ansprüche 1—4, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen konzentrischen Ring flächenabschnitte (26 28) der metallischen Membran (16) zwischen dem Außenrand (25) und dem muldenförmig eingetieften, zentralen Flächenabschnitt (24) stufenförmig angeordnet sind und

   3 -

   in Stufen bis hin zum zentralen Flächenabschnitt (24) führen.
6. 6. Schaltgerät nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß der zentrale, muldenförmig eingetiefte Flächenabschnitt (24) der metallischen Membran (16) eben gestaltet ist.
7. 7. Schaltgerät nach einem der Ansprüche 1—6, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Ringflächenabschnitte (26 - 28) der membran (16) untereinander und mit dem Außenrand (25) und dem muldenförmig eingetieften, zentra'an f'lächenabschnitt (24) über die ausgeprägten, konzentrischen Ringstege (21 - 23) elastisch verformbar verbunden sind.
8. 8. Schaltgerät nach einem der Ansprüche 1—7, dadurch gekennzeichnet, daß die metallische Membran (16) als Kreisacheiba ausgebildet ist und im Querschnitt vom AuQenrand (25) zum muldenförmig eingetieften, zentralen Flächenabschnitt (24) hin etuja Kegelstumpf form mit stumpfwinkliger Kegelmantelfläche besitzt.
9. 9. Schaltgerät nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß die metallische filembran (16; 216) insbesondere aus elektrisch leitendem fflaterial unmittelbar mit ihrem muldenförmig eingetieften, zentralen Flächenabschnitt (24; 224) ein Schaltglied (35; 224) des Schaltelementes (12; 212) bildet (Fig. 1 und 4).
10. 10. Schaltgerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der muldenförmig eingetiefte, zentrale Flächenabschnitt (24) der Membran (16) mit seiner dem Schaltelement (12) zugekehrten Fläche (35) einen elektrischen Schaltkontakt bildet, daß die metallische Membran (16) mit ihrem Außenrand (25) in elektrisch leitender Berührung mit dem Gahäuse (1^Π) steht und daß in der Aufnahme (15) des Gehäuses (1 J) eine Kontaktträgarplatte (33) das Schaltelamentas (12) gehalten ist, die aus isolierendem Material besteht und einen hindurchgeführten Kontaktstecker (36) mit einer Kontaktzunge (37) im Gehäuseinneran (17) trägt, welche in Höhe des muldenförmig eingetieften, zentralen Flächenabschnittes (24) dar membran (16) einen letzterem zugeordneten, elektrischen Schaltkon— takt (38) trägt, gegen den dieser zentrale Flächenabschnitt (24, 35) bei sich ausdehnendem S^off (14) unter Schließen das Schaltars bewegbar ist (Fig. 1).
11. 11. Schaltgerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß dar muldenförmig eingetiefte, zentrale FlächBnabschnitt (224) dar membran (216) auf seiner dam ausdehnbaren Stoff (214) abgakahrtan Saite eine Vantilverschlußfläche eines pneumatischen odar hydraulischen Schaltuentiles (212) bildet und daß in dar Aufnahme das Gehäuses (210) eine Ventilplatte (233) des Schaltventiles (212) gehalten ist, dia in Höhe das muldenförmig eingetieften, zentralen Flächanabschnittss (224) einen in das Gahäuseinnara (217) einmündenden Ventilkanal (261) mit dortiger ebener Ventilsitzfläche (262; aufweist, gegen die der zentrale Flächenabschnitt (224) mit seiner Ventil— uerschlußfläche bei sich ausdehnendem Stoff (214) unter Verschließen des Ventilkanales (261) bewegbar ist, und die farner einen zweiten benachbarten, eben—

    falls in das Gehäuseinnere (217) einmündenden Ventilkanal (263) aufweist, ujobei beide Ventilkanäle (261, 263) in zugeordnete Anschlußstutzen (264 bziu. 265) übergehen, die auf der dem Gahäuseinneren (217) abgekehrten Seite der Ventilplatte (233) angeordnet sind (Fig. 4).
12. 12. Schaltgerät nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckkappe für dia membran (16; 116; 216) zugleich die Kantaktträgerplatte (33; 133) mit Kontaktstecker (36; 136) und Kontaktzunge (37, 38; 137, 138) bziu. zugleich die Ventilplatte (233; 333) mit beiden Ventilkanälen (261, 263) und Anschlußstutzen (264, 265) bildet.
13. 13. Schaltgerät nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß die metallische Membran (116; 316) auf ihrem muldenförmig eingetieften, zentralen Flächenabschnitt (124; 324) auf der dem ausdehnbaren Stoff (114; 314) abgekehrten Seite Träger eines Schaltgliedes (151 - 153; 371, 772) des Schaltelementes (112; 312), insbesondere eines Kontaktstößels (151) , der auf eine Kontaktzunge (152) eines elektrischen Schaltelementes (112) arbeitet, oder eines Ventilstößels (371) mit oder ohne Ventilverschlußplatte (372) ist, der bzui. die eine Ventilsteueröffnung (373, 374) eines pneumatischen oder hydraulischen Schaltuentiles (312) beherrscht (Fig. 3 und 5).
14. 14. Schaltgerät nach einem der Ansprüche 9 - 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktträgerplatte (33; 133) des elektrischen Schaltelementes (12; 112) bzuj. die Ventilplatte (233; 333) des Schaltventiles (212; 312) etwa umgekehrte Topffarm besitzt und mit dem Tapfrand voran in die

    Aufnahme des Gehäuses (10; 110; 210) greift, ujobei dia stirnseitige Ringflächo dieses Topfrandes dBn auf dem randseitigen Ringflansch (29) der ITlembran (16; 116; 216; 316) aufliegenden Dicht- und PreGrand (34) bildet und luobei das Gehäuse (10; 110; 210) in Höhe der Außenfläche (39) des Topfbodens einen Bördelrand (40) zum Festlegen sowohl der Kontaktträgarplatte (33; 133) bzuj. Ventilplatte (233; 333) als auch, durch letztere zugleich, der metallischen membran (16; 116; 216; 316) nach der Montage aufweist.