DE893984C - Druckgesteuerter elektrischer Maximum-Minimum-Schalter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Maximum-Minimum-Schalter, durch den der Druck eines zu überwachenden bzw. zu regelnden Mediums (Flüssigkeit oder Gas) gesteuert wird. Zur Drucksteuerung ist eine Membran vorgesehen, welche unter der Last einer zweckmäßig in ihrer Vorspannung einstellbaren Feder steht und in mechanischer Verbindung mit dem Steuerorgan des Schalters steht, welches das Öffnen bzw. das Schließen der Schalterkontakte bewirkt. Ferner ist im Schalter ein Elektromagnet vorgesehen, dessen Anker das genannte Steuerorgan bildet und dessen Erregung durch die Kontakte des Schalters gesteuert wird.

Erfindungsgemäß ist der als Steuerorgan des Schalters und als Anker des Elektromagneten wirkende Hebelarm bewegtmgsschlüssig mit der Membran gekoppelt, derart, daß der eine Extremwert des Druckes des Mediums, bei welchem Kontaktschluß erfolgt, durch Gleichgewicht zwischen Druck des Mediums und Belastung durch die Feder bestimmt wird; der andere Extremwert des Druckes des Mediums, bei welchem Öffnen der Kontakte des Schalters erfolgt, ist dagegen durch das Gleichgewicht zwischen Druck des Mediums, Belastung durch die Feder und die zusätzliche Anziehungskraft des Elektromagneten auf den Anker bestimmt. Der erfindungsgemäße Schalter löst'also die auf einigen Anwendungsgebieten sich notwendig ergebende Aufgabe, daß der Schalter bei zwei sich um einen vorbestimmten Wert unterscheidenden Drücken anspricht, daß dabei aber in dem Druck-

interval! der Kontaktzustand des Schalters aufrechterhalten bleibt, den der Schalter bei dem letzten Schaltvorgang angenommen hat, und ihn erst bei Erreichen des anderen Extremwertes, ändert. Im Fall eines Druckregelschalters z. B. in. einer Flugzeugkabine ist es zuweilen von Bedeutung, daß der Druck innerhalb der Grenzen 0,455 ^ 0,49 kg/cm² gehalten wird. Es ist daher erforderlich, im Schalter eine auf dieses Druckintervall to festgelegte Zusatzdruckkraft wirksam werden zu lassen, um den gewünschten Druckzustand aufrechtzuhalten. Die Anwendung eines nur auf einen bestimmten Druckwert ansprechenden Schalters würde zu einem Pendeln der Umdrehungszahl des Motors führen.

Ferner muß in gewissen anderen oder in den vorstehend bezeichneten Anwendungsfällen der Schalter auf vorbestimmten Druck oder Druckänderung genau ansprechen, zugleich aber ohne Beschädigung der Membran hohe Drücke aushalten, während gleichzeitig seine Kontaktbetätigungsorgane hochempfindlich ansprechen sollen und schließlich der Schalter so einstellbar sein soll, daß er innerhalb eines weiten Bereiches von Drücken auf einen vorbestimmten Druck anspricht. Auch ist es in manchen Fällen, z. B. bei Flugzeugen, erwünscht, daß Schalter der fraglichen Art ohne Rücksicht auf ihre Lage im Raum oder Veränderungen in ihren physikalischen Betriebsbedingungen (Flughöhe) in der vorbestimmten Weise anzusprechen vermögen; wünschenswert ist ferner, daß alle Flatterbewegungen des Schalters, sei es in Ein- oder Ausschaltstellung, unterdrückt werden, zum Zweck, dadurch ein sicheres, rasches Ansprechen des Schalters auf den vorbestimmten Druck oder Druckwechsel und ein ebenso' sicheres Verharren des Schalters in der gewünschten Arbeitsstellung zu gewährleisten.

Die vorliegende Erfindung schafft eine hochleistungsfähige und praktische Ausführungsfortn eines Schalters, der die oben bezeichneten Erfordernisse erfüllt.

Zwecks klaren Verständnisses und leichter Ausführung der Erfindung werden Ausführungsbeispiele derselben in den Zeichnungen dargestellt. In diesen ist

Fig. ι ein Schnitt nach Linie I-I der Fig. 3, Fig. 2 ein Schnitt nach Linie H-II der Fig. 1, Fig. 3 ein Schnitt nach Linie IH-ITI der Fig. 1, Fig. 4 eine Draufsicht auf den Schalter mit abgenommener Deckkappe,

Fig. 5 ein Schaltschema und
Fig. 6 die seitliche Teilansicht einer umgekehrten Kontaktanordnung, wie in Fig. 1 dargestellt.

In den Zeichnungen weist der Schalter ein Gehäuse oder Sockel, bestehend aus zwei aufeinanderliegenden festen Scheiben 1 und 2, auf, zwischen denen eine nicht durchlöcherte, elastische Membran 3 angeordnet ist. Die untere Scheibe 1 hat einen konzentrischen Ansatz 1' mit ringförmigem Rand I₀, der eine Unterlage für einen Überwurfring 4 bildet, der auf dem unteren Teil des LTmfanges eines zylindrischen Gehäuses 5 aufgeschraubt wird. Der vorstehende Teil 1' der unteren Scheibe 1 besitzt in der Mitte eine Bohrung· 6 zum Anschluß- an das in bezug auf Druck zu überwachende bzw. zu regelnde Medium, und dieses steht in Verbindung mit einer niedrigen zylindrischen Kammer 7, die den konzentrischen Mittelteil der Membran 3 frei läßt, während die obere ■ Scheibe 2 ebenfalls eine niedrige zylindrische Kammer 8 aufweist, in deren Raum sehr lose eine Scheibe 9 geführt ist, die den Kopf eines Stößels IO bildet, der in einer Bohrung 11 in der Mitte der oberen Scheibe gleitend¹ gelagert ist. Dabei ist die ■ Kammer 8 in ihrer axialen Ausdehnung so' bemessen, daß die Bewegungsmöglichkeit des Stößels 10 in axialer Richtung sehr klein ist, um die Verformung der Membran möglichst klein zu halten. In diesem Zusammenhang besitzt die Umfangsfläche der Scheibe^ nur so viel Spielraum zur Zylinderwand der Kammer 8, daß eine Verformung der Membran über dem Umfang der Scheibe verhindert wird.

Das über die obere Scheibe 2 hinausragende Ende des Stößels 10 drückt gegen eine einzelne Lagerkugel 12, die innerhalb des nach außen sich öffnenden unteren Endes einer Bohrung 14 sitzt, die annähernd in der Mitte zwischen den Enden eines im wesentlichen horizontalen Hebelarms 15 in Form einer Metallstange ausgebildet ist. Der Hebelarm 15 ist an einem Ende bei 15' abgestuft und bewegt sich zwischen zwei kontakttragenden Blattfedern 16 und 17 und ist mit einem Niet 18 versehen, um damit die obere, 16, der Blattfedern zu berühren, um dadurch die an den Blattfedern 16 und 17 angebrachten Kontakte 16' bzw. 17' zu trennen, zum Zweck, den Schalter in die Ausschaltstellung zu rücken, wenn der -Stößel 10 durch die Membran 3 infolge des ein vorbestimmtes Maximum erreichenden Druckes des Fluidums nach oben gedrückt'wird. Dies ist der Zustand, in dem wegen zu geringen Druckes ein Ansprechen des Schalters, z. B. zwecks Abgabe eines Warnzeichens, erwünscht ist. Zwischen der im Hebelarm 15 sitzenden Kugel 12 und dem anderen Ende ist ein quer liegender Drehzapfen 19 durchgeführt und in die nach unten abgebogenen Schenkel 20' einer niedrigen, umgekehrten, rechtwinkligen und U-förmigen Brücke 20 eingesetzt, die durch Schrauben 2o_s an der Scheibe 2 befestigt ist; dieser Drehzapfen bildet den Stützpunkt des Hebelarms 15, und das an diesen Stützpunkt angrenzende Ende des Armes bildet einen Weicheisenanker I5_a, der gegenüber dem unteren Teil eines Elektromagneten 21 angeordnet ist, der die einfache Doppelspulen- oder Hufeisenform aufweisen kann, während in die Mitte des Gehäuses 5 ein dreipoliger Steckkontakt 22 eingesetzt ist, von dessen Steckdosenteil Leitungen a, b und c für die Kontakte 16 und 17 bzw. den Elektromagneten ausgehen.

Ein Paar vertikaler, auf der oberen Scheibe 2 des Sockels befestigter Pfeiler 23 trägt eine Brücke 24, die zwischen sich und dem Hebelarm eine verstellbare Schraubendruckfeder 25 hält, deren Enden zwischen, zwei durch Schrauben 28 an der Brücke unddem Hebelarm befestigteStützscheiben 26 und 27

eingeklemmt sind. Auf der Brücke 24 ist mittels Schrauben 29 eine horizontale Isolierplatte 30 mit nach Fig. 5 mit dem Elektromagneten 21 in Reihe geschaltetem Begrenzungswiderstand 31I befestigt, so daß der Elektromagnet 21 und der Widerstand 31 an eine der Gleichstromzuleitungen c und eine von einer der anderen Klemmen des dreipoligen Anschlußsteckers 22 und dem Schalterkontakt 17 herkommende Leitung b angeschlossen sind, während die andere Leitung α der Gleichstromzuleitung an den anderen Schaltkontakt 16 angeschlossen ist und schließlich die Leitung b in ihrem Anschluß zur Stromquelle beispielsweise eine Warnlampe L enthält.

Die beiden schaltkontaktführenden Blattfedern werden an einem Ende mittels isolierter Distanzhalter 32 auf einem auf dem Schaltersockel befestigten Pfeiler 33 gehaltert, während der Hebelarm am abgestuften Ende den Niet 18 trägt, der sich zwischen diesen beiden Blattfedern bewegt. Im Fall der Ausbildung des Schalters als Ausschalter gemäß der Darstellung wird ein isolierter Stift 37 auf der Scheibe 2 befestigt, um eine Abwärtsbewegung der Feder 17 zu begrenzen, und eine Abart dieses isolierten Stiftes wird zur Verhinderung der Abwärtsbewegung der Feder 16 in einem Einschalter verwendet.

Der Elektromagnet 21 hängt an einer Isolierbrücke 34, die mittels Pfeiler 35 an der Scheibe 2 befestigt ist, während Schrauben 36 den Elektromagneten an der Brücke 34 festhalten.

Um ein Verspannen der Membran durch den Druck der Feder 25 zu verhüten, trägt der Stößel 10 an seinem oberen Ende einen Flansch 10', der als Anschlag gegen die Scheiben dient. Eine ge^ lochte Scheibe 318 schützt die Membran gegen übermäßige Verformung bei Unterdruck.

Mittels vorliegender Erfindung wird der Elektromagnet 21 unter Strom gesetzt, wenn sich die Kontakte der beiden Blattfedern berühren und der gewünschte Stromkreis, z. B. ein Warnsignalstromkreis, geschlossen wird.

Bei dem in. Fig. 1 bis 4 gezeigten Ausführungsbeispiel wird der Warnstromkreis geschlossen, wenn der den Stößel 10 nach oben drückende Druck unter den Druck der Feder 25 fällt, worauf das Schließen dieses Stromkreises den Elektromagneten 21 einschaltet, der den Hebelarm 15 fest in Stromkreisschließstellung hält. Um nun den Schalter wieder in die normale oder den Stromkreis öffnende Stellung zurückzuführen, muß ein ganz bestimmter Überdruck des Mediums auf die Membran 3 wirken, um den Druck der Feder 25 und die Wirkung des Elektromagneten 21 zu überwinden. Hierdurch werden Druckschwanküngen in Bereichsnähe des vorbestimmten minimalen Druckes des Mediums vermieden, wenn der Warn- oder andere Betriebsstromkreis geschlossen wird; es wird dadurch ein intermittierendes Öffnen und Schließen des Stromkreises verhindert.

Durch Umkehrung des Verhältnisses zwischen Elektromagnet 21 und Ankerhebelarm 15 und ebenso des Verhältnisses zwischen dem Arm 15 und den Kontaktblattfedern 15 und 16 nach Fig. 6 kann der Elektromagnet 21 ausgeschaltet bleiben, bis eine G5 bestimmte Zunahme des auf die Membran 3 wirkenden Druckes des Mediums erreicht ist, um ein Warnsignal auszulösen oder einen Motorschalter, ein Druckregelventil oder einen anderen Apparat zu betätigen.

Wird der Elektromagnet während des gewünschten Druckzustandes in den Stromkreis eingeschaltet, so kann der Hebelarm nicht bewegt werden, bis der Druck des Mediums den Einfluß der Feder und des Elektromagneten in der einen Anordnung überwindet oder in der anderen Anordnung auf einen vorbestimmten Mindestwert absinkt. Da sich nun die Hemmwirkung des Elektromagneten 21 nur während eines Teiles des Betriebsvorganges zu der Wirkung der Feder 25 addiert, ergibt eine Regelung der Erregung des Elektromagneten jede gewünschte Zusatzkraft in den Betriebsdruckstufen und den Druckstufen für die Rückführung des Schalters.

Die Einstellung der Feder 25 kann durch Heben oder Senken der Platte 24 und die Zusatzkraftregelung durch Heben oder Senken der Platte 34 und auch durch Veränderung des Wertes des Widerstandes 31, z.B. durch entsprechende vorhergehende Auswahl eines Widerstandes 31 der gewünschten Leistung, geändert werden.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Elektrischer Maximum-Minimum-Schalter, der unter Anwendung einer unter der Last einer Feder stehenden Membran durch den Druck eines zu überwachenden bzw. zu regelnden Mediums gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß das ein Kontaktöffnen und -schließen bewirkende und den Anker eines Elektromagnetein bildende Steuerorgan mit der Membran, bewegungsschlüssig gekoppelt ist, derart, daß der eine Extremwert des Druckes, bei. welchem Schluß der Schalterkontakte stattfindet, durch das Gleichgewicht zwischen Druck des Mediums und Federbelastung der Membran bestimmt ist, daß bei Kontaktschluß die Erregung eines das Steuerorgan des Schalters anziehenden Elektromagneten erfolgt, demzu- nc folge der andere Extremwert des Druckes, bei welchem Öffnen der Schalterkontakte stattfindet, durch das Gleichgewicht zwischen Druck des Mediums, Federbelastung der Membran und Anziehungskraft des Elektromagneten bedingt ist.

2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (3) mit dem als Anker des Elektromagneten (21) ausgebildeten Steuerorgan des Schalters (Hebelarm 15), welches unter Federbelastung (Feder 25) steht, durch einen Stößel (10) bewegungsschlüssig gekoppelt ist und daß zweckmäßigerweise die Durchbiegung der Membran dadurch begrenzt ist, daß der Stößel (10) leicht verschiebbar in einer Grundplatte (2) gelagert ist und zwei

flansch- bzw. scheibenförmige (9 und 10') Ansätze besitzt.

3. Schalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Stößel (10) seinen auf den Hebelarm (15) wirkenden Druck über eine zwischen dem Stößel (ro) und dem Hebelarm (15) eingeschobene Kugel (12) überträgt.

4. Schalter nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Deckkappe (5), die die Schalterelemente umschließt und einen dreipoligen Stecker (22) trägt, der mit zwei Polen (α, b) an Kontakte (16', 17') und durch den dritten Pol (c) und die Anschlußleitung über den Elektromagneten (21) an einen der Kontakte (16', 17') angeschlossen ist.

5. Schalter nach einem der vorstehenden. Ansprüche, gekennzeichnet du ich einen mit dem Elektromagneten (21) in Reihe geschaltete« Widerstand (31).

, j5. -Schalter nach Anspruch 1 oder folgenden, ao dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannung der Feder (25) einstellbar ist.

7. Schalter nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromagnet (21) in Richtung zu und von dem Anker (15) weg verschiebbar und einstellbar ist.

Angezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 164687.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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