DE9406717U1

DE9406717U1 - Differenzdruckschalter

Info

Publication number: DE9406717U1
Application number: DE9406717U
Authority: DE
Original assignee: Steudler & Co KG A GmbH
Current assignee: Steudler & Co KG A GmbH
Priority date: 1994-03-22
Filing date: 1994-04-22
Publication date: 1994-06-30
Anticipated expiration: 2004-04-23

Description

pO/tä Patentanwälte

Dipl.Phys. Ulrich Twelmeier DipLlng. DJendryssek-Neumann Dr. phi I. not. Rudolf Bauer - 7990 Dipl.lng. Helmut Hubbuch - 7997

21.04.1994 TW/Be

A. Steudler GmbH & Co. KG., D-75172 Pforzheim

Differenzdruckschalter

Beschreibung:

Die Erfindung geht aus von einem Differenzdruckschalter mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen. Der bekannte Schalter dient zur Verwendung in gasförmigen Medien, insbesondere in mit einem Brenngas befeuerten Warmwasserbereitern. Er hat ein flaches, dosenförmiges Gehäuse aus Kunststoff, welches durch eine kreisrunde Membran, die an ihrem Umfang in der Umfangswand des Gehäuses eingespannt ist, in zwei Kammern unterteilt ist, von denen die eine mit einem

Westliche Karl-Friedrich-Straße 29-31 '&?3$öf>fakh§fci \ TeßJ0^231) 102270/90 Fax (07231) 101144 Telex 783929 patmad

ersten Druck und die andere mit einem zweiten Druck beaufschlagb.ar ist. Zu diesem Zweck haben die beiden Kammern jeweils einen Anschlußstutzen zum Anschluß eines Schlauches, der zu einem Raum führt, dessen Druck überwacht werden soll. Unterschiedliche Drücke in den beiden Kammern führen dazu, dass die Membran ausgelenkt wird. Überschreitet die Auslenkung ein vorgegebenes Ausmaß, wird ein Schaltvorgang ausgelöst. Zu diesem Zweck ist mit der Membran ein Dauermagnet gekoppelt, welcher gemeinsam mit der Membran auslenkbar ist. Das Gehäuse trägt einen magnetempfindlichen elektrischen Schalter, nämlich einen Reed-Schalter, der auf Annähern oder Entfernen des Dauermagneten anspricht. Der Reed-Schalter ist ungefähr parallel zur Membran angeordnet, um ein flaches Gehäuse zu erhalten. Der Reed-Schalter ist ortsfest am Gehäuse angebracht. Um dennoch die Schaltschwelle des Differenzdruckschalters einstellen zu können, also den Differenzdruck, bei dessen Unterschreiten oder Überschreiten der Reed-Schalter betätigt wird, kann die Membran durch 0 eine mechanische Feder vorgespannt werden. Zu diesem Zweck ist die Membran mit einem Stützteller verbunden, der mittig einen Zapfen hat, welchen eine Wendelfeder umgibt, deren Kompression durch eine Stellschraube veränderbar ist, welche in eine Gewindebuchse eingedreht ist, welche sich mittig in einer der Gehäusewände befindet. Der bekannte Differenzdruckschalter funktioniert

zufriedenstellend. Es gibt jedoch Anwendungsfalle, in denen man bei zwei verschiedenen Differenzdrücken einen Schaltvorgang benötigt. Zu diesem Zweck könnte man zwei der bekannten Differenzdruckschalter mit unterschiedlich eingestellten Schaltpunkten verwenden; das ist jedoch aufwendig. Aus dem DE-GM 91 08 159 ist bereits ein Differenzdruckschalter mit zwei Schaltpunkten bekannt. Bei diesem bekannten Differenzdruckschalter sind in dessen eine Kammer zwei Reed-Schalter rechtwinklig zur Membran verlaufend eingebaut. Die Membran lenkt eine einseitig eingespannte Blattfeder aus, welche auf ihrem Blatt einen ersten Dauermagnet trägt, welcher mit dem ersten Reed-Schalter zusammenwirkt. An ihrer Spitze hat die Blattfeder eine rechtwinklig zu ihrem Blatt und rechtwinklig zur Membran verlaufende Schaltfahne, welche einen zweiten Dauermagnet trägt, welcher an dem zweiten Reed-Schalter entlang bewegt wird. Beide Reedschalter sind durch Stellschrauben in ihrer Längsrichtung verschiebbar und dadurch hinsichtlich ihres Schaltpunktes einstellbar. Nachteilig bei diesem Differenzdruckschalter ist, dass die Reed-Schalter rechtwinklig zur Membran angeordnet sind, wodurch der Differenzdruckschalter eine relativ große Bauhöhe erhält. Weiterhin ist nachteilig, dass die Reed-Schalter im wesentliehen im Innern des Gehäuses liegen, was es erforderlich macht, die elektrischen Zuleitungen aus dem Gehäuse herauszuführen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Druckschalter der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass er einen zweiten, einstellbaren Schaltpunkt erhält, ohne dass seine flache Bauweise aufgegeben werden muss, die aus der Anordnung des Reed-Schalters parallel zur Membran herrührt.

Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Differenzdruckschalter mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Der neue Differenzdruckschalter hat einen zweiten, im wesentlichen parallel zur Membran angeordneten, magnetempfindlichen Schalter und einen zweiten, diesem zugeordneten Dauermagnet, welcher ebenfalls mit der Membran gekoppelt ist und gemeinsam mit dieser ausgelenkt wird. Die Kopplung mit der Membran kann auf unterschiedliche Weise erfolgen. Zweckmässigerweise ist die Membran durch 0 eine mit ihr verbundene starre Scheibe gestützt, so dass sich die Membran in ihrem mittleren Bereich nicht auswölbt, sondern sich nur infolge einer an ihrem Rand vorgesehenen, umlaufenden Sicke quer verschiebt. Diese mit der Membran verbundene, stützende Scheibe kann unmittelbar Träger der Dauermagnete sein. Günstiger ist es, die Dauermagnete auf einem gesonderten Träger anzuordnen, der sich lediglich lose auf der Membran bzw. auf

der sie versteifenden Scheibe abstützt. Als Träger für die Magnete eignet sich insbesondere eine an sich bekannte, am Gehäuse einseitig befestigte Blattfeder, welche sich federnd an der Membran abstützt und gemeinsam mit der Membran ausgelenkt wird. Vorzugsweise stützt sich die Blattfeder an der Mitte der Membran ab, damit auf diese kein Kippmoment ausgeübt wird.

Die beiden magnetempfindlichen elektrischen Schalter, insbesondere Reed-Schalter, sind zweckmässigerweise an einer der Gehäusewände, dem Dauermagneten benachbart, angeordnet. Da sie magnetisch betätigt werden, können sie auf der Aussenseite des Gehäuses angeordnet sein, wenn das Gehäuse - wie bevorzugt - aus einem Kunststoff besteht, welcher das Magnetfeld nicht abschirmt. Deshalb besteht keine Notwendigkeit, elektrische Zuleitungen durch die Gehäusewand hindurchzuführen. Der eine der beiden magnetempfindlichen Schalter kann ortsfest angeordnet sein. Sein Schaltpunkt läßt sich dadurch verstellen, dass die Vorspannung der Membran verändert wird. Dadurch wird auch der Schaltpunkt des anderen magnetempfindlichen Schalters verändert. Damit dieser aber auch unabhängig von dem Schaltpunkt des ersten Schalters verstellbar ist, ist der zweite magnetempfindliche Schalter auf einem gesonderten Träger angeordnet, welcher längs jener Gewindebuchse verschieblich geführt ist, in welcher die Stellschraube

zur Veränderung des Schaltpunktes des ersten magnetempfindlichen Schalters angeordnet ist. Die Verschiebung und Fixierung des Trägers des zweiten magnetempfindlichen Schalters geschieht vorzugsweise so, dass man zwischen der Gehäusewand und dem Träger eine Wendelfeder vorsieht, welche die Gewindebuchse umgibt, und diese Wendelfeder spannt man zwischen Gehäuse und Träger ein, indem man die Gewindebuchse zusätzlich mit einem Aussengewinde versieht und auf dieses eine Mutter dreht, welche den Träger gegen die Wendelfeder drückt. Die Mutter bietet dem Träger ein flächiges Widerlager, welches den Träger selbst dann rechtwinklig zur Längsachse der Gewindebuchse ausrichtet, wenn der Träger nur flächig ausgebildet ist, was bevorzugt wird, um die Bauhöhe des Differenzdruckschalters gering zu halten.

Bei dem erfindungsgemässen Differenzdruckschalter hat sich die Bauhöhe gegenüber dem eingangs genannten bekannten Schalter mit nur einem Schaltpunkt nicht vergrößert. Vorteilhaft ist, dass beide Schaltpunkte an derselben Stelle des Gehäuses, nämlich an der Gewindebuchse, einstellbar sind. Das wurde dadurch möglich, dass der Gewindebuchse mehrere Funktionen zugewiesen wurden, nämlich erstens innen die Stellschraube für die Einstellung des ersten Schaltpunktes aufzunehmen, zweitens aussen den Träger für den zweiten magnet-

empfindlichen Schalter zu führen, drittens aussen eine Wendelfeder aufzunehmen und viertens aussen eine Mutter aufzunehmen, um den Träger gegen die Wendelfeder zu drücken und zu verstellen. Durch diese konzentrische An-Ordnung ist es möglich bei Einbauten des Differenzdruckschalters an meistens unzugänglicher Stelle die Einstellung der beiden Schaltpunkte durch ein gemeinsames Loch in dem Gerät, in welches der Differenzdruckschalter eingebaut wird, vorzunehmen. Dabei ist es weiterhin vorteilhaft, dass die Einstellung etwa in der Gehäusemitte vorgenommen wird, so dass die Einstellkräfte das Gehäuse und seine Befestigung nicht einseitig belasten.

Anstelle von Reed-Schaltern können auch andere magnetempfindliche Schalter eingesetzt werden, die eine flache Bauform haben, mit welcher sie parallel zur Membran eingebaut werden können, z.B. Hall-Sensoren. Reed-Schalter sind jedoch aus Kostengründen bevorzugt.

Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen Schalters ist in der beigefügten Zeichnung dargestellt.

Figur 1 zeigt den Differenzdruckschalter in einer Draufsicht, und

Figur 2 zeigt den Schnitt längs der Schnittlinie II-II durch den Differenzdruckschalter.

Der Differenzdruckschalter hat ein zweiteiliges Gehäuse 1 aus Kunststoff. Das Gehäuse hat die Gestalt einer
flachen Dose mit zylindrischer Umfangswand, wobei die Trennfuge zwischen den beiden Teilen 2 und 3 des Gehäuses in der Umfangswand liegt. Das eine Teil 2 des Gehäuses hat am Umfang einen Kranz von Rastfingern 2 9 und das andere Teil des Gehäuses in entsprechender Anordnung einen Kranz von Ausnehmungen 30, in welche die Rastfinger 29 einrasten, wenn die beiden Gehäuseteile 2 und 3 durch Zusammendrücken miteinander verbunden
werden. In die Trennfuge zwischen den beiden Teilen 2 und 3 des Gehäuses ist eine Membran 4 eingespannt, welche den Innenraum des Gehäuses 1 in zwei Kammern 31 und 32 unterteilt. Die Membran hat umlaufend an ihrem Rand eine Sicke 4a und liegt an ihrem von der Sicke 4a umschlossenen Innenbereich an einer kreisrunden Scheibe 5 an, welche den Innenbereich der Membran stützt. Die Scheibe hat mittig einen Zapfen 6, auf welchem als Vorspannfeder 7 mit ihrem einen Ende eine Wendelfeder

steckt, welche mit ihrem anderen Ende in einer Ausnehmung einer Stellschraube 8 steckt, welche in eine Gewindebuchse 9 eingedreht ist, welche sich mittig in der Wand des einen Gehäuseteils 2 befindet. Durch die Vorspannfeder 7 kann die Membran 4 vorgespannt werden, wobei das Ausmaß der Vorspannung durch Verdrehen der Stellschraube 8 veränderbar ist. Am Kopf der Stellschraube ist ein O-Ring 33 vorgesehen, welcher die

Kammer 32 abdichtet. Am Gehäuseteil 2 ist aussenseitlich eine Schlauchtülle 26 angeformt, über welche die Kammer 32 mit einem zu überwachenden Druckraum verbunden werden kann. In entsprechender Weise ist am anderen Gehäuseteil 3 ein Zugang, z.B. ebenfalls eine Schlauchtülle, vorgesehen, um die Kammer 31 mit einem anderen Druckraum zu verbinden.

Am Gehäuseteil 2 ist eine Blattfeder 11 mit ihrem einen Ende befestigt. Die Blattfeder 11 erstreckt sich parallel zur Membran 4 und hat ungefähr in ihrer Mitte ein Loch, durch welches der Zapfen 6 der Scheibe 5 hindurchragt, wobei die Blattfeder 11 zwischen der Scheibe 5 und der Vorspannfeder 7 eingeklemmt ist. Das andere Ende der Blattfeder ist frei und kann deshalb gemeinsam mit der Membran 4 ausgelenkt werden. Jener Abschnitt der Blattfeder 11, welcher dem festgelegten Ende 12 der Blattfeder abgewandt ist, trägt nebeneinander zwei Dauermagnete 13 und 14. In einer Ausnehmung auf der Aussenseite des Gehäuseteils 2 liegt dem ersten Dauermagnet ein erster Reed-Schalter 16 gegenüber, welcher im wesentlichen parallel zur Membran 4 angeordnet ist. Der erste Reed-Schalter 16 ist auf einer Leiterplatte 15 angebracht, welche fest mit dem Gehäuseteil 2 verschraubt ist. Dem zweiten Dauermagnet 14 gegenüberliegend ist in einer Ausnehmung auf der Aussenseite des Gehäuse-

teils 2 ein zweiter Reed-Schalter 17 vorgesehen, welcher ebenfalls parallel zur Membran 4 verläuft und an einer Leiterplatte 18 befestigt ist, welche ein Loch 19 hat, mit welchem sie auf die Gewindebuchse 9 geschoben und darauf geführt ist. Die Gewindebuchse 9 ist von einer Wendelfeder 20 umgeben, welche zwischen dem Gehäuseteil 2 und der Leiterplatte 18 eingespannt ist, wozu die Gewindebuchse 9 mit einem Aussengewinde 22 versehen ist, auf welches eine Mutter 21 gedreht ist, welche die Kraft der Wendelfeder 20 aufnimmt und in das Aussengewinde 22 einleitet. Durch die flächige Anlage der Leiterplatte 18 an der Mutter 21 ist die Leiterplatte 18 stets rechtwinklig zur Gewindebuchse 9 ausgerichtet. Sie behält diese Ausrichtung bei, wenn sie durch Verdrehen der Mutter 21 verstellt wird, wodurch sich der Abstand zwischen dem zweiten Reed-Schalter 17 und dem zweiten Dauermagnet 14 und damit der Schaltpunkt des zweiten Reed-Schalters 17 ändert. Der Schaltpunkt des ersten Reed-Schalters 16 kann durch Ändern der Vorspannung der Vorspannfeder 7 eingestellt werden.

Die beiden Dauermagnete 13 und 14 haben antiparallele Magnetisierungsrichtung parallel zur Achse 34 des Differenzdruckschalters. Auf diese Weise liegt zwischen den beiden Reed-Schaltern 16 und 17 ein Minimum der magnetischen Feldstärke, so dass trotz dicht neben-

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einander liegenden Reed-Schaltern deutlich getrennte, stabile Schaltpunkte verwirklicht werden können. Die Reed-Schalter sind mit Anschlußfahnen 23, 24 und 25 auf der Aussenseite des Gehäuseteils 2 verbunden. Dasselbe Gehäuseteil 2 trägt auch in diametraler Anordnung zwei zur Achse 34 parallele Stehbolzen 27 und 28 zum Befestigen einer Schutzkappe.

Wenn der Druck in der Kammer 31 größer ist als der Druck in der Kammer 32, dann wird die Membran in Richtung auf die Reed-Schalter zu ausgelenkt, wobei zunächst der Dauermagnet 13 den ersten Reed-Schalter 16 betätigt und bei weiterer Auslenkung der Dauermagnet 14 den zweiten Reed-Schalter 17 betätigt. Damit die Membran 4 nicht überlastet wird, sind Anschläge 10 vorgesehen, die die Auslenkung begrenzen.

Claims

Ansprüche:

1. Differenzdruckschalter zur Verwendung in gasförmigen

Medien, insbesondere in mit einem Brenngas befeuerten Warmwasserbereitern,

mit einem Gehäuse (1), welches durch eine an ihrem Umfang eingespannte Membran (4) in zwei Kammern (31, 32) unterteilt ist, von denen die eine mit einem ersten Druck und die andere mit einem zweiten Druck beaufschlagbar ist,
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mit einem Dauermagnet (13), welcher mit der Membran (4) gekoppelt und gemeinsam mit dieser auslenkbar ist,

mit einem insbesondere länglichen, magnetempfindlichen, elektrischen Schalter (16), welcher dem Dauermagnet (13) zugeordnet und dabei i.w. parallel zur Membran (4) angeordnet und durch Annähern des Dauermagneten (13) betätigbar ist,

und mit einer auf die Membran (4) einwirkenden Vorspannfeder (7), welche durch eine Stellschraube (8), die in eine Gewindebuchse (9) des Gehäuses (1) eingedreht ist, zur Einstellung des Schaltpunktes des Differenzdruckschalters mit einer wählbaren Vorspannung beaufschlagbar ist,

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dadurch gekennzeichnet, dass zum Erhalten eines zweiten einstellbaren Schaltpunktes ein zweiter, insbesondere länglicher, magnetempfindlicher elektrischer Schalter (17) und ein zweiter ihm zugeordneter, mit der Membran (4) gekoppelter Dauermagnet (14) vorgesehen sind,

wobei der zweite Schalter (17) i.w. parallel zur Menbran (4) auf einem Träger (18) befestigt ist, der zum Einstellen eines zweiten Schaltpunktes längs der Gewindebuchse (9) verschiebbar geführt ist.

2. Differenzdruckschalter nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, dass die elektrischen Schalter (16,

17) Reed-Schalter sind.
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3. Differenzdruckschalter nach Anspruch 1 oder 2, da durch gekennzeichnet, dass die Magnete (13, 14)

an einer Blattfeder (11) angebracht sind, welche sich i.w. parallel zur Membran (4) erstreckt, mit ihrem einen Ende (12) im Gehäuse (1) festgelegt, mit ihrem anderen Ende beweglich ist und sich vorzugsweise mittig an der Membran (4) abstützt, indem sie durch die Vorspannfeder (7) gegen die Membran (4) gedrückt wird.

4. Differenzdruckschalter nach einem der vorstehenden

Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Schalter (16, 17) parallel nebeneinander liegen

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und dass die beiden Magnete (13, 14) mit zueinander antiparallelen Magnetisierungsrichtungen .nebeneinander angeordnet sind.

5. Differenzdruckschalter nach einem der vorstehenden

Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite elektrische Schalter (17) auf der Aussenseite des Gehäuses (1) angeordnet ist.

6. Differenzdruckschalter nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (18) ein Loch hat, mit dem er auf die Gewindebuchse (9) aufgeschoben ist, welche von einer Wendelfeder (20) umgeben ist, die zwischen dem Träger (18) und dem Gehäuse (1) eingespannt ist, und dass die Gewindebuchse (9) mit einem Aussengewinde (22) versehen ist, auf welches eine Mutter (21) gedreht ist, welche auf die der Wendelfeder (2 0) abgewandte Seite des Trägers (18) einwirkt.

0 7. Differenzdruckschalter nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (18) eine Platte ist.

8. Differenzdruckschalter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (18) eine Leiterplatte ist.