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Schnappvorrichtung Die Erfindung betrifft Schnappvorrichtungen und
bezieht sich insbesondere auf federnde Schnappmembranen, wie sie zur Betätigung
von Ventilen oder Schaltern mit Schnappwirkung benutzt werden.
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Ein Ziel der Erfindung ist es, eine größere Hubbewegung zu erhalten,
ohne die Abmessungen der Scheibe zu vergrößern.
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Ferner soll nach der Erfindung die von der Scheibe ausgeübte Kraft
vergrößert werden, um eine stärkere Schnappwirkung zu erhalten, so. daß die Vorrichtung
auch gegen größere Drücke arbeiten kann.
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Weiterhin soll nach der Erfindung die Beanspruchung an bestimmten
Stellen der Scheibe vermindert werden, und es sollen die Kräfte über eine größere
Fläche verteilt werden, um den Sicherheitsfaktor zu erhöhen.
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Die Erfindung stellt sich ferner die Aufgabe, das Temperaturgefälle
von thermostatischen Vorrichtungen zu vermindern, durch das die Schnappvorrichtung
betätigt wird.
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Ferner soll nach der Erfindung die Scheibe bei der Herstellung möglichst
gleichmäßig ausfallen, und es soll Ausschuß vermieden werden und auf diese Weise
eine Senkung der Herstellungskosten erreicht werden.
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Schließlich sollen nach der Erfindung die Kosten für einen Prüfvorgang
in Fortfall kommen, der
üblicherweise bei der Herstellung derartiger
Scheiben durchgeführt wird.
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Die Vorrichtung besteht aus einer im wesentlichen kreisförmigen Scheibe
von dünnem Blech, z. B. aus Federstahl, mit einer sphärisch gewölbten Oberfläche.
Erfindungsgemäß ist die Scheibe mit einem Paar im wesentlichen parallel liegender
Schlitze versehen, die gleichmäßige Breite und eine Länge von etwa einem Drittel
des Scheibendurchmessers haben. Diese Länge kann nach Wunsch verändert werden und
hängt von dem Material ab, das für die Scheiben benutzt wird. Die parallelen Schlitze
befinden sich je auf einer Seite des Mittelpunktes der Scheibe, wobei die äußeren
Wandungen jedes Schlitzes auf einer Sehne bezüglich des Scheibenumfanges liegen,
um die Kräfte, welche das Einschnappen und Zurückschnappen bewirken, auf einander
gegenüberliegende Ringsektoren zu konzentrieren. Die Schlitze sind durch einenQuerschlitz
verbunden, der durch den Mittelpunkt der Scheibe mit einem Winkel von etwa
30 bis 45' gegenüber den zuerst erwähnten Schlitzenhindurchgeht. Durch den
Querschlitz werden zwei einander gegenüberliegendeFederarme an den innerenEnden
der betreffenden Ringsektoren gebildet, die sich je in einer zur sphärisch gewölbten
Oberfläche tangential liegenden Ebene erstrecken. In, der Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel
,der Erfindung zeigt, ist Fig. i eine Draufsicht auf die Schnappscheibe gemäß der
Erfindung, Fig. 2 eine Seitenansicht der Scheibe, Fig. 3 eine Vorderansicht der
Scheibe, Fig. 4 eine schematische Darstellung, die die Benutzung der Scheibe in
einer Betriebslage teilweise im Schnitt darstellt, Fig. 5 eine Ansieht ähnlich der
Fig.4, welche die Seheibe in einer anderen Betriebslage zeigt, Fig. 6 eine schematische
Draufsicht zur Darstellung der auftretenden Kräfte, Fig. 7 eine Vorderansicht zu
Fig. 6, Fig. 8 eine Seitenansicht zu Fig. 6.
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Die in den Zeichnungen als Ausführungsbeispiel gezeigte Schnappscheibe
ist im wesentlichen kreisförmig und besteht aus dünnem Blech, welches geeignete
Federwirkung hat, wie z. B. rostfreier Stahl. Die Scheibe ist mit einer leicht gewölbten
Oberfläche versehen, die durch Präge- oder Preßwerkzeuge von gleichmäßig sphärischer
Krümmung erzeugt wird, um die gewünschte konkav-konvexe Form zu erhalten, die bei
diesen Vorrichtungen üblich ist.
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Der mittlere Teil der Scheibe ist mit zwei im wesentlichen parallelen
Schlitzen io, io versehen, die beide gleichmäßige Breite und eine Länge von ungefähr
einem Drittel des Scheibendurchmessers haben: Es wird besonders darauf hingewiesen,
daß die äußeren Wandungen jedes Schlitzes io eine Sehne der Peripherie der Scheibe
bilden, und zwar aus Gründen, die weiter unten erläutert werden. Eine axiale Öffnung
12 ist in der Scheibe vorgesehen; diese Öffnung 12 ist jedoch nicht wesentlich.
Die parallelen Schlitze io, io sind durch einen Querschlitz 14 verbunden, der vorzugsweise
eine geringere Breite als die parallelen Schlitze io, io aufweist und durch die
Öffnung 12 schräg zu den parallelen Schlitzen io, io hindurchgeht. Der vom Querschlitz
14 und den parallelen Schlitzen io, io gebildete Winkel ist vorzugsweise spitz und
etwa 45°. Wie weiter unten erläutert wird; kann der Winkel zwischen dem Querschlitz
14 und den parallelen Schlitzen io, io nach Bedarf verändert werden.
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Bei einer derart ausgebildeten Schnappscheibe entstehen zwei einander
gegenüberliegende Federarme 16, 16 durch den Querschlitz 14, die sich unabhängig
voneinander bewegen können. Bei der normalen oder unbetätigten Lage der Scheibe
liegen die Arme 16, 16 in einer zu der sphärisch gekrümmten Oberfläche der Scheibe
tangentialen Ebene, wie dies aus Fig. 2 hervorgeht.
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Die Fig. 6 bis 8 zeigen, daß infolge der Anordnung der parallelen
Schlitze io, io verschiedene Radien in verschiedenen Abschnitten der Scheibe erzeugt
werden. Diese Verhältnisse sind in der Zeichnung durch die abweichenden Tellerhöhen
der Punkte x, x auf den Radien A und B im Vergleich zu den
Punkten Y, Y auf den Radien C und D dargestellt. Die Projektion des Abstandes der
Punkte x, x und Y, Y von der Scheibenperipherie ist im wesentlichen gleich.
Eine Nachmessung der Tellerhöhe bei D (Fig. 7) und B (Fig. 8) zeigt,
daß B etwa gleich 2 D ist. Die Sektoren mit größerer Tellerhöhe z. B. auf den Radien
A und B sind in Fig. 6 schraffiert dargestellt. Es werden also zwei
einander gegenüberliegende Ringsektoren in der Nähe der Radien A und B erzeugt,
und die einander gegenüberliegenden Federarme 16, 16 befinden sich an den inneren
Enden der so, geformten Sektoren.
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In den Fig. 4 und 5 ist die Scheibe in ihrer Lage gegenüber einem
Druckkörper 18 dargestellt, der eine übliche ringförmige Schneide 2o hat, welche
die Scheibe in der Nähe ihres Umfanges berührt. Der Druckkörper 18 kann in einer
Führung 22, die sich z. B. in einem Ventilkörper 25 befindet, hin und her bewegt
werden. Am Grunde der Führung befindet sich ein Ring 26, der die Schnappscheibe
an ihrem Umfang auf der der Schneide 2o abgewendeten Seite berührt. Ein Ventilbolzen
28 kann in dem Ventilkörper 24 hin und her bewegt werden, wobei sein inneres Ende
auf den Federarmen 16, 16 der Schnappscheibe aufliegt.
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Da die Federarme 16, 16 tangential zu der sphärischen Wölbung der
Schnappscheibe liegen, ruht der Ventilbolzen 28 auf diesen Armen und befindet sich
in einer tieferen Lage, als dies bei Benutzung von Armen von sphärischer Form der
Fall sein würde. Bei der entgegengesetzten oder eingeschnappten Lage der Fig. 5
liegt der Ventilbolzen 28 auf den äußersten Enden der Federarme 16, 16. Da diese
äußersten Enden der Federarme 16, 16 sich über den Mittelpunkt der Schnappscheibe
hinaus erstrecken, und zwar infolge der obenerwähnten Winkellage des Querschlitzes
von 450, wird der Ventilbolzen 28 um ein entsprechendes
größeres
Stück angehoben. Wenn die Länge der Federarme 16, 16 durch Veränderung des Winkels
des diagonalen Schlitzes 14 vergrößert wird, dann kann die Winkelbewegung der Arme
noch erhöht werden, wobei jedoch die Kraft geringer wird. Die Abnahme der wirksamen
Kraft könnte durch eine Vergrößerung der Scheibendicke, der Tiefe der Scheibe oder
durch Verkürzung der Länge der parallelen Schlitze io, io kompensiert werden, wenn
es erwünscht ist, die Möglichkeiten der vergrößertenWinkelbewegung voll auszuschöpfen.
Wie aus der gestrichelten Linie 2o der Fig. 6 hervorgeht; die diagonal zwischen
den äußersten Enden der parallelen Schlitze io, io liegt, kann der Winkel auch etwa
3o° betragen, an Stelle des tatsächlich benutzten weniger spitzen Winkels.
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Die Vergrößerung der bei dem Umschnappen der Scheibe auftretenden
Kräfte geht aus der Beschreibung der Fig. 6 bis 8 hervor. Wenn ein Druck auf den
Druckkörper 18 in der Pfeilrichtung nach Fig. 4 ausgeübt wird, dann bewegen sich
die Sektoren C, D geringerer Tellerhöhe, die einen kleineren Weg zurückzulegen
haben als die Sektoren A, B
größerer Tellerhöhe, früher durch die Umscbnappstellung
als die letzteren. Die in den schraffiert gestrichelten Sektoren der Fig. 6 bei
Annäherung der Radien A und B an den Umschnappunkt gespeicherte Energie
wird dadurch erhöht, und wenn der Druckkörper 18 den Umschnappunkt erreicht, dann
wird diese Energie ausgelöst und eine starke Ablenkung der Federarme 16, 16 hervorgerufen.
Es sei darauf hingewiesen, daß das Umschnappen der Scheibenabschnitte mit den Radien
A, B, C
und D im wesentlichen im gleichen Zeitmoment erfolgt und daher keine
wahrnehmbar unterbrochene Bewegung der Federarme 16, 16 hervorrufen wird.
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Durch die Erfindung werden Zug- und Druckbeanspruchungen von dem Mittelpunkt
der Schnappscheibe beim Betrieb ferngehalten, und die durch die beweglichen Arme
ausgeübte Kraft wird stark erhöht, so daß sich eine stärkere Schnappwirkung ergibt
und die Vorrichtung gegen größere Gas- oder Ventilfederdruckearbeiten kann. DieVerminderung
der Beanspruchung in der Nähe der Mitte der Scheibe dient dazu, die auftretenden
Kräfte über eine größere. Fläche zu verteilen und dadurch den Sicherheitsfaktor
der Schnappvorrichtung zu erhöhen. Die Schnappscheibe kann erforderlichenfalls in
Verbindung mit Verstärkungsvorrichtungen benutzt werden.