EP0347904B1

EP0347904B1 - Multiple pressure switch

Info

Publication number: EP0347904B1
Application number: EP89111369A
Authority: EP
Inventors: Helmut Dr. Dipl.-Phys. Baader
Original assignee: Elektromanufaktur Zangenstein Hanauer GmbH and Co KGaA
Current assignee: Elektromanufaktur Zangenstein Hanauer GmbH and Co KGaA
Priority date: 1988-06-24
Filing date: 1989-06-22
Publication date: 1992-09-02
Anticipated expiration: 2009-06-22
Also published as: DE58902189D1; ES2034514T3; DE3821425C1; EP0347904A2; EP0347904A3

Description

Die Erfindung betrifft einen Mehrfach-Druckschalter mit

einer Membran, die an ihrem Rand eingespannt ist und ein flaches Mittelfeld sowie eine zwischen diesem und ihrem Rand angeordnete Rollfalte aufweist,
mindestens zwei Schaltern, die durch einen auf die Membran einwirkenden Druck betätigbar sind, und
einer Stützplatte zur Übertragung einer durch Druck auf die Membran hervorgerufenen Betätigungskraft auf einen Koppelpunkt an jedem der Schalter.

The invention relates to a multiple pressure switch

a membrane which is clamped at its edge and has a flat central field and a roll fold arranged between it and its edge,
at least two switches which can be actuated by a pressure acting on the membrane, and
a support plate for transmitting an actuating force caused by pressure on the membrane to a coupling point on each of the switches.

Membranbetätigte Schalteranordnungen, bei denen zwei oder mehr Schalter, insbes. vorgespannte mechanische Schnappschalter, für elektrische Signale oder Lastströme in Abhängigkeit von einem auf die Membran einwirkenden Druck betätigt werden, finden vielfache praktische Anwendung zur Steuerung und Regelung von Geräten, beispielsweise Wasch- und Geschirrspülmaschinen. Die Membran wird dabei mit einem Druck belastet, der vom Wasserstand im Arbeitsraum des Gerätes abgeleitet ist. Mehrfach-Druckschalter enthalten in einem Gehäuse zwei oder drei Schalter, die von einer gemeinsamen Membran betätigt werden.Membrane-operated switch arrangements in which two or more switches, in particular pretensioned mechanical snap switches, are actuated for electrical signals or load currents as a function of a pressure acting on the membrane, have numerous practical uses for controlling and regulating devices, for example washing machines and dishwashers. The membrane is loaded with a pressure that is derived from the water level in the working area of the device. Multiple pressure switches contain two or three switches in one housing, which are actuated by a common membrane.

So ist aus der EP-B-0026449 ein Mehrfach-Druckschalter der eingangs beschriebenen Gattung bekannt, bei dem die Stützplatte sich an einem Kraftübertragungshebel abstützt, der seinerseits an den Koppelpunkten der Schalter kippbar abgestützt ist. An der Stützplatte ist ein Dorn zentral angeordnet, der allseitig kippbar in eine zentrale, pfannenartige Vertiefung des Kraftübertragungshebels eingreift. Dieser ist dreiarmig und weist an den Enden seiner Arme je eine Pratze auf, die auf dem Koppelpunkt je eines Schalters aufliegen. Je nach geometrischer Auslegung des Kraftverteilungshebels sowie der Position der einzelnen Schalter unterhalb der Membran wird dabei die erzeugte Membrankraft zu gleichen oder auch zu unterschiedlichen Teilen auf die einzelnen Schalter verteilt.For example, EP-B-0026449 discloses a multiple pressure switch of the type described at the outset, in which the support plate is supported on a power transmission lever which in turn is tiltably supported at the coupling points of the switch. A mandrel is arranged centrally on the support plate, which engages on all sides in a central, pan-like depression of the power transmission lever. This has three arms and has a claw at the ends of its arms, each of which rests on the coupling point of a switch. Depending on the geometric design of the force distribution lever and the position of the individual switches below the membrane, the generated membrane force is distributed to the individual switches in equal or in different parts.

Die Einschalt- und Rückschalt-Druckwerte der einzelnen Schalter in einem Mehrfach-Druckschalter können durch geeignete Wahl der Federvorspannungen und Federraten der Schalter in weiten Grenzen den Erfordernissen des jeweiligen Anwendungsfalles angepaßt werden. Aufgrund der Eigenschaften der verwendeten Membranen treten bei diesen Systemen jedoch Probleme auf, wenn zwei Schalter, die von einer gemeinsamen Membran betätigt werden, bei annähernd oder genau gleichem Betätigungsdruck schalten sollen, also gleiche Einschaltpunkte und/oder gleiche Rückschaltpunkte haben sollen.The switch-on and switch-back pressure values of the individual switches in a multiple pressure switch can be adapted within wide limits to the requirements of the respective application by suitable selection of the spring preloads and spring rates of the switches. Because of the properties of the membranes used, problems arise in these systems when two switches which are actuated by a common membrane are to switch at approximately or exactly the same actuation pressure, that is to say have the same switch-on points and / or the same switch-back points.

Aus der DE-A-1590361 ist eine Anordnung bekannt, mit der eine gegenseitige Abhängigkeit zweier von einer gemeinsamen Membran angetriebenen Schalter vermieden werden soll. Dabei ist die insgesamt kreisförmige Membran längs eines Durchmessers an einer diametralen Zwischenwand des Schaltergehäuses abgestützt und dadurch in zwei halbkreisförmige Membranteile aufgeteilt, die unabhängig voneinander arbeiten. Bei dieser Anordnung ist es zwar möglich, die beiden Schalter auf den gleichen Druck-Schaltwert zu justieren, doch arbeiten dann die beiden Schalter zwar in einem gemeinsamen Gehäuse doch so, als ob es sich um zwei voneinander vollkommen getrennte Schalter handelte. Dabei kann nicht sicher ausgeschlossen werden, daß sich durch Alterung Veränderungen ergeben, bei denen einer der Schaltwerte im Verlauf der Lebensdauer nach oben, der andere nach unten abwandert, so daß eine im Neuzustand vorgegebene Schaltreihenfolge von zwei Schaltern mit nur sehr geringem Schaltabstand umgedreht wird und dadurch je nach Konstruktion des überwachten Gerätes Fehlfunktionen eintreten.From DE-A-1590361 an arrangement is known with which a mutual dependency of two switches driven by a common membrane is to be avoided. The overall circular membrane is supported along a diameter on a diametrical intermediate wall of the switch housing and is thereby divided into two semicircular membrane parts that work independently of one another. With this arrangement it is possible to adjust the two switches to the same pressure switching value, but then the two switches work in a common housing as if they were two completely separate switches acted. It cannot be excluded with certainty that aging will result in changes in which one of the switching values migrates upwards over the course of the service life, the other downwards, so that a switching sequence specified in the new state is reversed by two switches with only a very short switching distance and Depending on the construction of the monitored device, malfunctions may occur.

Der Stand der Technik, auf dem die Erfindung aufbaut, wird im folgenden anhand der Fig. 1 und 2 näher erläutert. Darin zeigt

Fig. 1 die Draufsicht des aus der EP-B-0026449 bekannten Dreifach-Druckschalters und
Fig. 2 den Axialschnitt II-II in Fig. 1.

The prior art on which the invention is based is explained in more detail below with reference to FIGS. 1 and 2. It shows

Fig. 1 is a plan view of the triple pressure switch known from EP-B-0026449 and
2 shows the axial section II-II in FIG. 1st

Der in Fig. 1 und 2 dargestellte Mehrfach-Druckschalter hat ein topfförmiges Gehäuse 10 mit einem kreisförmigen Gehäuserand 12. Das Gehäuse 10 ist gemäß Fig. 2 durch eine Membran 14 abgeschlossen, die in Fig. 1 nicht gezeichnet ist, um den Blick in das Innere des Gehäuses 10 freizugeben. Die Membran 14 besteht aus einem Elastomeren und ist in üblicher Weise insgesamt kreisförmig gestaltet. Sie hat einen wulstartigen Rand 16, der der Befestigung der Membran 14 und gleichzeitig bei Einspannung zwischen dem Gehäuse 10 und einem nicht dargetellten Deckel der Abdichtung nach außen hin dient. Ein Mittelfeld 18 der Membran 14 ist ebenfalls bevorzugt kreisförmig gestaltet und ist aus relativ dickem Material gefertigt. Der Rand 16 und das Mittelfeld 18 der Membran 14 sind durch eine aus sehr dünnem Material gefertigte ringförmige Rollfalte 20 miteinander verbunden.The multiple pressure switch shown in FIGS. 1 and 2 has a cup-shaped housing 10 with a circular housing edge 12. The housing 10 is closed according to FIG. 2 by a membrane 14, which is not shown in FIG To release the interior of the housing 10. The membrane 14 consists of an elastomer and is generally circular in the usual way. It has a bead-like edge 16, which serves to fasten the membrane 14 and, at the same time, when it is clamped between the housing 10 and a cover (not shown) for sealing to the outside. A central field 18 of the membrane 14 is also preferably circular and is made of a relatively thick material. The edge 16 and the central field 18 of the membrane 14 are connected to one another by an annular roll fold 20 made of very thin material.

Von der Unterseite der Membran 14 her wird das Mittelfeld 18 durch eine starre Stützplatte 22 unterstützt. Diese hat in ihrer Mitte als meist integralen Bestandteil einen der Kraftübertragung dienenden Dorn 24, der in eine kegelförmige Vertiefung 26 eines Kraftübertragungshebels 28 eingreift, so daß eine voll kardanische Beweglichkeit zwischen der Membran 14 und dem Kraftübertragungshebel 28 ermöglicht wird. Der Kraftübertragungshebel 28 ist im dargestellten Beispiel dreiarmig und hat am Ende jedes seiner Arme eine Pratze 30 bzw. 30′ bzw. 30˝. Jede dieser Pratzen 30, 30′ und 30˝ drückt in einem Koppelpunkt 32 bzw. 32′ bzw. 32˝ auf einen Betätigungshebel 34 bzw. 34′ bzw. 34˝ eines Schalters 36 bzw. 36′ bzw. 36˝. Von den drei Pratzen 30, 30′ und 30˝ ist die erste flach, so daß sie gegenüber dem zugehörigen Koppelpunkt 32 kippbar und verschiebbar ist. Die beiden übrigen Pratzen 30′ und 30˝ sind hingegen pfannenartig gestaltet, so daß sie in bezug auf die zugehörigen Koppelpunkte 32′ und 32˝ nur kippbar, jedoch nicht verschiebbar sind.From the underside of the membrane 14, the middle field 18 is supported by a rigid support plate 22. This has in its center as a mostly integral component a power transmission mandrel 24 which engages in a conical recess 26 of a power transmission lever 28, so that a full gimbal mobility between the membrane 14 and the power transmission lever 28 is made possible. The power transmission lever 28 is three-armed in the example shown and has a claw 30 or 30 'or 30' at the end of each of its arms. Each of these claws 30, 30 'and 30˝ presses in a coupling point 32 or 32' or 32˝ on an operating lever 34 or 34 'or 34˝ of a switch 36 or 36' or 36˝. Of the three claws 30, 30 'and 30˝, the first is flat, so that it is tiltable and displaceable relative to the associated coupling point 32. The other two claws 30 'and 30˝, however, are pan-shaped, so that they are only tiltable, but not displaceable, with respect to the associated coupling points 32' and 32˝.

Wenn der in Fig. 1 und 2 dargestellte Mehrfach-Druckschalter an ein Gerät, z.B. eine Waschmaschine, angeschlossen ist, um einen darin herrschenden Druck zu überwachen, wirkt dieser Druck auf die in Fig. 2 obere Seite der Membran 14. Die von der Membran 14 bei einem vorgegebenen Druck p an den Kraftübertragungshebel 28 abgegebene Kraft K ergibt sich nach der Formel K = p x F aus der Membranwirkfläche F. Denkt man sich eine Ebene von unten so an die Membran 14 angelegt, daß sie die in Ruhestellung der Membran 14 jeweils tiefsten Punke der Rollfalte 20 berührt, dann ergibt sich eine kreisförmige Berührlinie, die einen Wirkdurchmesser D1 definiert. Die senkrechte Projektion aller innerhalb dieser Berührlinie, also innerhalb des Wirkdurchmessers D1, liegenden Membranteile auf die gedachte Berührebene ergibt die Membranwirkfläche F.If the multiple pressure switch shown in FIGS. 1 and 2 is connected to a device, for example a washing machine, in order to monitor a pressure prevailing therein, this pressure acts on the upper side of the membrane 14 in FIG. 2. That of the membrane 14 at a predetermined pressure p to the force transmission lever 28 force K results from the formula K = px F from the diaphragm effective area F. If one thinks of a plane from below applied to the diaphragm 14 so that the diaphragm 14 is in the rest position touches the deepest point of the roller fold 20, then there is a circular contact line that defines an effective diameter D1. The vertical projection of all membrane components lying within this contact line, ie within the effective diameter D1, onto the imaginary contact plane gives the effective membrane surface F.

Schaltet von den drei Schaltern 36, 36′ und 36˝ beispielsweise als erster der Schalter 36, dann senkt sich der Kraftübertragungshebel 28 am Koppelpunkt 32 zu diesem betreffenden Schalter 36 und nimmt dadurch gegenüber der Membran 14 eine gekippte Stellung ein, während sich das Mittelfeld 18 der Membran 14 parallel zur Stellung in der Ruhelage absenkt. Führt die Membran 14 einen Arbeitshub beispielsweise bis in die in Fig. 2 gestrichelt angegebene Position durch, wird die Rollfalte 20 so deformiert, daß die Membranwirkfläche F - siehe deren Wirkdurchmesser D2 - und damit auch die bei konstantem über der Membran 14 lastenden Druck p abgegebene Kraft K abnimmt.Switches from the three switches 36, 36 'and 36˝, for example, the first of the switches 36, then the power transmission lever 28 at the coupling point 32 lowers to this switch 36 and thereby assumes a tilted position relative to the diaphragm 14, while the middle field 18 the membrane 14 is lowered parallel to the position in the rest position. If the diaphragm 14 performs a working stroke, for example, up to the position shown in dashed lines in FIG. 2, the roller fold 20 is deformed such that the diaphragm effective surface F - see its effective diameter D2 - and thus also the pressure p released at a constant pressure p over the diaphragm 14 Force K decreases.

Denkt man sich die an den Kraftübertragungshebel 28 angekoppelten Schalter 36 und 36′ so justiert, daß ihre jeweiligen Vorspannkräfte, bezogen auf den Dorn 24, völlig gleich sind, und nimmt man weiter an, daß durch einen Zufall der Schalter 36 als erster seinen Arbeitshub ausführt, dann wird der Schalter 36′ bei gleichbleibendem Druck p über der Membran 14 trotz gleicher Vorspannkraft anschließend nicht schalten, da die Membrankraft K beim Schalten des Schalters 36 infolge der Abnahme der Membranwirkfläche F gesunken ist. Der Schalter 36′ wird erst dann schalten, wenn anschließend der Druck p über der Membran 14 so weit gesteigert wird, daß trotz der verminderten Membranwirkfläche F von der Membran 14 wieder dieselbe Kraft K auf den Kraftübertragungshebel 28 abgegeben wird.If you think of the coupled to the power transmission lever 28 switches 36 and 36 'adjusted so that their respective biasing forces, based on the mandrel 24, are completely the same, and it is further assumed that by chance the switch 36 is the first to perform its working stroke , then the switch 36 'will not switch at constant pressure p across the membrane 14 despite the same biasing force, since the membrane force K when switching the switch 36 has decreased due to the decrease in the effective area F of the membrane. The switch 36 'will only switch when the pressure p over the diaphragm 14 is then increased so much that despite the reduced diaphragm effective area F the diaphragm 14 delivers the same force K to the force transmission lever 28 again.

Läßt man in dem vorstehend geschilderten Gedankenversuch den Schalter 36′ zuerst schalten, dann kehren sich die Verhältnisse um, d.h. es muß trotz identischer Kräfte an den Schaltern 36 und 36′ jetzt der Druck p gesteigert werden, nachdem der Schalter 36′ geschaltet hat, um anschließend den Schalter 36 schalten zu lassen. Es entsteht also ein nicht unterschreitbarer Mindest-Druckunterschied- für die Schaltwerte der beiden von der gleichen Membran 14 betätigten Schalter 36 und 36′, der durch die Abnahme der Membranwirkfläche F bedingt ist.If you switch the switch 36 'first in the thought experiment described above, then the situation is reversed, that is, despite identical forces on the switches 36 and 36', the pressure p must now be increased after the switch 36 'has switched to then let switch 36 switch. So there is a minimum pressure difference that cannot be undercut- for the switching values of the two actuated by the same membrane 14 switches 36 and 36 ', which is due to the decrease in the membrane effective area F.

Der Mindest-Druckunterschied zwischen den beiden Schaltern 36 und 36′ wird in der Praxis noch vergrößert, wenn von der Anwendung des Mehrfach-Druckschalters her beispielsweise die zwingende Notwendigkeit besteht, daß der Schalter 36 unbedingt geschaltet haben muß, bevor der Schalter 36′ schalten darf. In solchen Fällen wird in der Praxis noch die Zugabe eines Sicherheitsabstandes der Schaltdrücke erforderlich, da bei der Annäherung an den kritischen Punkt - siehe das obenstehende Gedankenexperiment bereits ein minimales Ansteigen der Schaltkraft des Schalters 36 oder Absinken der Schaltkraft des Schalters 36′ im Verlauf der Lebensdauer des Gerätes ausreichen würde, um die Schaltreihenfolge umkippen zu lassen.The minimum pressure difference between the two switches 36 and 36 'is increased in practice if, for example, from the application of the multiple pressure switch there is an imperative that the switch 36 must have switched before the switch 36' may switch . In such cases, in practice, the addition of a safety distance to the switching pressures is necessary, because when approaching the critical point - see the thought experiment above, a minimal increase in the switching force of the switch 36 or a decrease in the switching force of the switch 36 'over the course of the service life of the device would be sufficient to topple the switching sequence.

Die Elimination des Mindestabstandes zwischen zwei aufeinanderfolgenden Schaltdrücken ist in der Praxis von wesentlicher Bedeutung, da damit beispielsweise in Waschgeräten - je nach deren Konstruktion - Einsparungen bis zu 20 % des für die Aufheizung einer Waschlauge erforderlichen Energieeinsatzes möglich werden. Benötigt der Konstrukteur von Waschgeräten zwei elektrisch voneinander unabhängige Schalter, die beim gleichen Druck schalten, dann hat er beim vorausgesetzten Stand der Technik nur die Möglichkeit, über einen Schalter des Mehrfach-Druckschalters ein Relais anzusteuern, das dann über mehrere Kontaktsätze verfügt. Der Einsatz eines Relais wirkt jedoch verteuernd.The elimination of the minimum distance between two consecutive switching pressures is of essential importance in practice, since, for example, in washing machines - depending on their design - savings of up to 20% of the energy required to heat up a washing solution are possible. If the designer of washing machines needs two electrically independent switches that switch at the same pressure, then, given the current state of the art, he can only control a relay via a switch of the multiple pressure switch, which then has several contact sets. However, the use of a relay is more expensive.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen membranbetätigten Mehrfach-Druckschalter so weiterzuentwickeln, daß die geschilderten Nachteile des Standes der Technik, nämlich entweder die Notwendigkeit der Anwendung eines verteuern den Relais als Zwischenglied zwischen dem Druckschalter und den von ihm gesteuerten Stromkreisen, oder die Gefahr einer Änderung der Schaltreihenfolge von zwei oder mehr Schaltern desselben Gehäuses des Mehrfach-Druckschalters, vermieden werden.The object of the invention is to develop a membrane-operated multiple pressure switch so that the disadvantages of the prior art described, namely either the need to use an expensive the relay as an intermediate link between the pressure switch and the circuits controlled by it, or the risk of changing the switching sequence of two or more switches of the same housing of the multiple pressure switch.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.The object is achieved with the features of claim 1.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.Developments of the invention are described in the subclaims.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Fig. 3 bis 5 näher erläutert, wobei vergleichbare Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind wie in Fig. 1 und 2. Es zeigt:

Fig. 3 eine der Fig. 1 entsprechende Draufsicht einer ersten Ausführungsform eines Mehrfach-Druckschalters nach der Erfindung,
Fig. 4 den axialen Schnitt IV-IV in Fig. 3 und
Fig. 5 einen der Fig. 4 entsprechenden Schnitt durch einen vereinfachten Mehrfach-Druckschalter nach der Erfindung.

Exemplary embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to FIGS. 3 to 5, comparable parts being provided with the same reference numerals as in FIGS. 1 and 2. It shows:

3 is a plan view corresponding to FIG. 1 of a first embodiment of a multiple pressure switch according to the invention,
Fig. 4 shows the axial section IV-IV in Fig. 3 and
Fig. 5 is a section corresponding to FIG. 4 through a simplified multiple pressure switch according to the invention.

Gemäß Fig. 3 und 4 ist die in Fig. 1 und 2 dargestellte voll kardanische Koppelung zwischen Membran 14 und Kraftübertragungshebel 28 im Flächenschwerpunkt der Membran 14 ersetzt durch eine Koppelung über zwei Gelenkpunkte. Deren Verbindungslinie bildet eine Gelenkachse 38, die durch das Lot im Flächenschwerpunkt 40 der Membran 14 verläuft und sich parallel zur Verbindungslinie der Koppelpunkte 32 und 32′ zwischen dem Kraftübertragungshebel 28 und den beiden Schaltern 36 und 36′ erstreckt.3 and 4, the fully cardanic coupling shown in FIGS. 1 and 2 between the membrane 14 and the power transmission lever 28 in the center of gravity of the membrane 14 is replaced by a coupling via two hinge points. The connecting line forms an articulated axis 38 which extends through the solder in the centroid 40 of the membrane 14 and extends parallel to the connecting line of the coupling points 32 and 32 'between the power transmission lever 28 and the two switches 36 and 36'.

Die beiden genannten Gelenkpunkte ergeben sich bei dem in Fig. 3 und 4 dargestellten Ausführungsbeispiel dadurch, daß von der Stützplatte 22 zwei Dorne 42 und 44 wegragen, die in je eine pfannenartige Vertiefung 46 bzw. 48 des Kraftübertragungshebels 28 eingreifen. Die Stützplatte 22 ist eine im wesentlichen ebene Blechplatte, aus der die beiden Dorne 42 und 44 herausgestanzt und rechtwinklig abgekantet sind. Von den beiden Vertiefungen 46 und 48 ist die erste kegelförmig, so daß der zugehörige Dorn 42 sich in ihr an einem definierten Gelenkpunkt abstützt. Die zweite Vertiefung 48 ist hingegen in Richtung der Gelenkachse 38 langgestreckt, so daß Abstanztoleranzen zwischen den beiden Dornen 42 und 44 nicht zu Verklemmungen führen.3 and 4 result from the fact that two mandrels 42 and 44 protrude from the support plate 22, which engage in a pan-like recess 46 or 48 of the power transmission lever 28. The support plate 22 is a substantially flat sheet metal plate, from which the two mandrels 42 and 44 are punched out and bent at right angles. Of the two depressions 46 and 48, the first is conical, so that the associated mandrel 42 is supported in it at a defined hinge point. The second recess 48, on the other hand, is elongated in the direction of the hinge axis 38, so that punching tolerances between the two mandrels 42 and 44 do not lead to jamming.

Es ist auch möglich, die Vertiefungen 46 und 48 an der Stützplatte 22 und die dazugehörigen Dorne 42 und 44 am Kraftübertragungshebel 28 anzuordnen. Auch eine gemischte Anordnung mit einem Dorn an der Stützplatte 22 und dem anderen Dorn am Kraftübertragungshebel 28 kann funktional gleichwertig sein.It is also possible to arrange the depressions 46 and 48 on the support plate 22 and the associated mandrels 42 and 44 on the power transmission lever 28. A mixed arrangement with one mandrel on the support plate 22 and the other mandrel on the power transmission lever 28 can also be functionally equivalent.

Fig. 4 zeigt den Mehrfach-Druckschalter mit vollen Linien in Ruhelage, und gestrichelt in der Position, die seine Teile nach dem Durchschalten des Schalters 36 einnehmen. Da die Membran 14 mit dem Kraftübertragungshebel 28 nicht voll kardanisch gekoppelt ist, sondern über die beiden beschriebenen Gelenkpunkte, kann die Membran 14 gegenüber dem Kraftübertragungshebel 28 nur mehr um die Gelenkachse 38 schwenken. Führt der Kraftübertragungshebel 28 eine Schwenkung um eine Achse aus, die senkrecht zur Gelenkachse 38 verläuft, dann wird die Membran 14 gezwungen, diese Schwenkung mit auszuführen.Fig. 4 shows the multiple pressure switch with full lines in the rest position and dashed lines in the position which its parts assume after the switch 36 has been switched on. Since the diaphragm 14 is not fully gimbally coupled to the force transmission lever 28, but rather via the two described articulation points, the diaphragm 14 can only pivot about the joint axis 38 with respect to the force transmission lever 28. If the power transmission lever 28 pivots about an axis that is perpendicular to the hinge axis 38, then the diaphragm 14 is forced to carry out this pivoting.

Wie aus Fig. 4 hervorgeht, verschiebt sich beim Schalten des Schalters 36 das Mittelfeld 18 der Membran 14 aufgrund der Höhenverhältnisse geringfügig in Richtung zum Schalter 36 und senkt sich außerdem auf der Seite des Schalters 36 um den Betrag ab, der dem Hub dieses Schalters 36 entspricht. Voraussetzung hierfür ist eine Fixierung zwischen der Membran 14 und der Stützplatte 22, die gegenseitige Verschiebungen ausschließt. Zu diesem Zweck sind am Mittelfeld 18 der Membran 14 zwei oder mehr warzenartige Vorsprünge 50 ausgebildet, die in je ein Loch in der Stützplatte 22 eingerastet sind.As can be seen from FIG. 4, when the switch 36 is switched, the middle field 18 of the membrane 14 shifts slightly towards the switch 36 due to the height conditions and also decreases on the side of the switch 36 by the amount that the stroke of this switch 36 corresponds. A prerequisite for this is a fixation between the membrane 14 and the support plate 22, which excludes mutual displacements. For this purpose, two or more wart-like projections 50 are formed on the central field 18 of the membrane 14, which are each snapped into a hole in the support plate 22.

Die Rollfalte 20 der Membran 14 wird bei der beschriebenen Bewegung so verformt, daß sich die Membranwirkfläche F der Teil innerhalb des Berührkreises zwischen der Rollfalte 20 und der gedachten Berührebene, siehe oben) in Richtung auf den Schalter 36′ zu verschiebt. Dies geht aus der Betrachtung der Lage des Wirkdurchmessers D1 vor der Auslenkung der Membran 14 in bezug zum Wirkdurchmesser D2 nach Durchschalten des Schalters 36 hervor. Infolgedessen nähert sich beim Durchschalten des Schalters 36 der Flächenschwerpunkt 40 der Membran 14 dem Schalter 36′ an, so daß nach dem Schalten des Schalters 36 bei konstantem über der Membran 14 lastenden Druck p der auf den Schalter 36′ entfallende Teil der Membrankraft K trotz der beim Schalten etwas verminderten Membranwirkfläche F steigt.The roll fold 20 of the membrane 14 is deformed during the movement described so that the membrane effective area F of the part within the contact circle between the roll fold 20 and the imaginary contact plane, see above) is shifted towards the switch 36 '. This is evident from the consideration of the position of the effective diameter D1 before the diaphragm 14 is deflected in relation to the effective diameter D2 after the switch 36 has been switched on. As a result, when switching the switch 36 the center of gravity 40 of the membrane 14 approaches the switch 36 ', so that after switching the switch 36 at a constant pressure p across the membrane 14, the part of the membrane force K which is due to the switch 36' despite the slightly reduced membrane effective area F increases when switching.

Die durch diese Schwerpunktverschiebung der Membran 14 erreichte Koppelung zwischen den beiden Schaltern 36 und 36′ nimmt für die Praxis durchaus beachtliche Werte an. Dies kann experimentell dadurch nachvollzogen werden, daß die beiden Schalter 36 und 36′ so eingestellt werden, daß die Vorspannkraft des Schalters 36′ geringfügig größer eingestellt wird als die Vorspannkraft des Schalters 36. Steigert man nun langsam den über der Membran 14 lastenden Druck p, bis der Schalter 36 schaltet, dann schaltet anschließend ohne jede weitere Druckänderung der Schalter 36′ ebenfalls.The coupling achieved by this shift in the center of gravity of the membrane 14 between the two switches 36 and 36 'assumes quite considerable values in practice. This can be reproduced experimentally by setting the two switches 36 and 36 'in such a way that the pretensioning force of the switch 36' is set slightly greater than the pretensioning force of the switch 36. Now slowly increasing the pressure p across the diaphragm 14, until the switch 36 switches, then then switches 36 'without any further change in pressure.

Blockiert man in einem weiteren Versuch den Schalter 36′ mit einem mechanischen Hilfsmittel, steigert den über der Membran 14 lastenden Druck p bis zum Schalten des Schalters 36, reduziert nach dem Schalten des Schalters 36 den Druck p wieder bis auf einen Wert, bei dem dieser Schalter 36 noch nicht zurückschaltet, hebt daraufhin die Blockade des Schalters 36′ auf und steigert den Membrandruck erneut, dann zeigt sich, daß der Schalter 36′ bei einem Druck schaltet, der (um etwa 100 Pascal bei einer Membranwirkfläche von 28 cm²) unter dem Druck liegt, bei dem der Schalter 36 geschaltet hat.Blocking the switch 36 'in a further experiment with a mechanical aid, increases the pressure p across the membrane 14 until the switch 36 is switched, after switching the switch 36 reduces the pressure p again to a value at which this Switch 36 does not switch back yet, then releases the blockage of switch 36 'and increases the membrane pressure again, then it turns out that switch 36' switches at a pressure which (by about 100 Pascal with a membrane effective area of 28 cm²) below Pressure is at which the switch 36 has switched.

Im praktischen Einsatz in Waschmaschinen sinkt der auf der Membran 14 lastende Druck p (der ein Maß ist für den in der Maschine erreichten Wasserstand) mit dem Schalten des ersten Schalters 36 nicht ab, so daß nach der Schwerpunktverlagerung der Membran 14 der zweite Schalter 36′, dessen Ansprechdruck wie geschildert nun niedriger liegt, mit Sicherheit mitschaltet.In practical use in washing machines, the pressure p on the diaphragm 14 (which is a measure of the water level reached in the machine) does not decrease when the first switch 36 is switched, so that after the diaphragm 14 has shifted its center of gravity, the second switch 36 ' , the response pressure of which is now lower, as described above, certainly switches.

Analog zur Koppelung der beiden Schalter 36 und 36′ beim Einschalten bewirkt die beschriebene Anordnung eine Koppelung auch beim Abschalten. Sind beide Schalter 36 und 36′ eingeschaltet, dann nimmt die Membran 14 wieder eine Stellung ein, bei der ihr Mittelfeld 18 parallel zur Stellung in der Ruhelage liegt. Wenn nun durch Absenken des über der Membran 14 lastenden Druckes p der Schalter 36′ zurückschaltet, dann ergibt sich anschließend wieder die in Fig. 4 gestrichelt gezeichnete Stellung der Membran 14. Der Schwerpunkt 40 der Membranwirkfläche F verschiebt sich also beim Rückschalten des Schalters 36′ in Richtung auf den Schalter 36′, d.h. weg vom Schalter 36. Damit vermindert sich trotz gleichbleibenden auf der Membran 14 lastenden Druckes p der auf den Schalter 36 entfallende Teil der Membrankraft K, so daß dadurch der Schalter 36 eben falls zurückschaltet und sich eine völlig funktionsidentische Koppelung zwischen den beiden Schaltern 36 und 36′ ergibt, wie sie oben für den Einschaltvorgang beschrieben ist.Analog to the coupling of the two switches 36 and 36 'when switching on, the arrangement described causes a coupling even when switching off. Are both switches 36 and 36 'turned on, then the membrane 14 again takes a position in which its central field 18 is parallel to the position in the rest position. If, by lowering the pressure p above the diaphragm 14, the switch 36 'switches back, the position of the diaphragm 14 shown in dashed lines in FIG. 4 then results again. The center of gravity 40 of the diaphragm effective surface F thus shifts when the switch 36' is switched back. in the direction of the switch 36 ', that is, away from the switch 36. This reduces the part of the membrane force K which is applied to the switch 36 despite the constant pressure p on the membrane 14, so that the switch 36 is flat if switches back and there is a completely functionally identical coupling between the two switches 36 and 36 ', as described above for the switch-on process.

Auf diese Weise lassen sich Mehrfach-Druckschalter herstellen, bei denen zwei Schalter 36 und 36′ so gekoppelt sind, daß sie zuverlässig über die gesamte Lebensdauer des Mehrfach-Druckschalters und trotz der dabei eintretenden Alterungseinflüsse bei exakt gleichem Druck schalten. Es ist dabei nicht entscheidend, ob das geschilderte System für einen Zweifach- oder einen Dreifach-Druckschalter eingesetzt wird. Wichtig ist nur, daß die Gelenkachse 38, also die Verbindungslinie der beiden Gelenkpunkte zwischen der Membran 14 und dem Kraftübertragungshebel 28, parallel liegt zur Verbindungslinie der Koppelpunkte 32 und 32′ zwischen dem Kraftübertragungshebel 28 und den beiden beteiligten Schaltern 36 und 36′, und daß diese Gelenkachse 38 durch die Flächennormale im Flächenschwerpunkt 40 der Membran 14 verläuft.In this way, multiple pressure switches can be made in which two switches 36 and 36 'are coupled so that they switch reliably over the entire life of the multiple pressure switch and despite the aging effects that occur at exactly the same pressure. It is not critical whether the system described is used for a double or a triple pressure switch. It is only important that the hinge axis 38, i.e. the connecting line of the two hinge points between the membrane 14 and the power transmission lever 28, is parallel to the connecting line of the coupling points 32 and 32 'between the power transmission lever 28 and the two switches 36 and 36' involved, and that this hinge axis 38 runs through the surface normal in the surface center of gravity 40 of the membrane 14.

Die gelenkige Verbindung zwischen dem Kraftübertragungshebel 28 und der Membran 14, die ein Verkippen der beiden Teile gegeneinander nur um die Gelenkachse 38 erlaubt, ist von großem Vorteil für die Güte der erreichten Koppelung zwischen den beiden Schaltern 36 und 36′. Koppelt man den Kraftübertragungshebel 28 starr an die Stützplatte 22 an oder führt man diese beiden Teile einstückig aus, dann kann bei Dreifach-Schaltern keine Koppelung zwischen den Schaltern 36 und 36′ erreicht werden, die der oben geschilderten voll entspricht. Der Grund hierfür liegt darin, daß bei einer starren Koppelung die Membran 14 beim Schalten des Schalters 36 um eine Achse kippt, die der Verbindungslinie der Koppelpunkte 32′ und 32˝ zwischen dem Kraftübertragungshebel 28 und den Schaltern 36′ und 36˝ entspricht. Der Flächenschwerpunkt 40 der Membranwirkfläche F verschiebt sich dabei in Richtung der Senkrechten auf die Kippachse auf diese zu, so daß dadurch der Zugewinn der Membrankraft K auf die Schalter 36′ und 36˝ verteilt wird. Der auf den Schalter 36′ entfallende Zugewinn des Anteils der gesamten Membrankraft K kompensiert die Verminderung der Membranwirkfläche F nicht mehr voll, so daß hierdurch die erwünschte starke Verkoppelung im Schaltverhalten zwischen den Schaltern 36 und 36′ nicht mehr erreicht wird.The articulated connection between the power transmission lever 28 and the membrane 14, which allows the two parts to tilt against each other only about the hinge axis 38, is of great advantage for the quality of the coupling achieved between the two switches 36 and 36 '. If you couple the power transmission lever 28 rigidly to the support plate 22 or if you execute these two parts in one piece, then no coupling between the switches 36 and 36 'can be achieved with triple switches, which fully corresponds to the one described above. The reason for this is that with a rigid coupling, the membrane 14 tilts when switching the switch 36 about an axis, the connecting line of the coupling points 32 'and 32' between the power transmission lever 28 and the switches 36 'and Corresponds to 36˝. The area center of gravity 40 of the active membrane surface F moves in the direction of the perpendicular to the tilt axis towards this, so that thereby the gain of the membrane force K is distributed to the switches 36 'and 36'. The increase in the share of the total membrane force K due to the switch 36 'no longer fully compensates for the reduction in the effective membrane area F, so that the desired strong coupling in the switching behavior between the switches 36 and 36' is no longer achieved.

Dennoch ergibt auch eine solche einstückige Anordnung, beispielsweise die in Fig. 5 dargestellte, eine gewisse Verkoppelung in der erwünschten Richtung. Es ist hierzu allerdings erforderlich, daß der Kraftübertragungshebel 28 starr an der gegenüber der Membran 14 nicht verschiebbaren Stützplatte 22 befestigt oder mit ihr einstückig ausgebildet ist. Läßt man lediglich die an der Stützplatte 22 ausgebildeten oder befestigten Dorne 42 und 44 weg und bildet am Kraftübertragungshebel 28 eine Fläche aus, die bündig an der Stützplatte 22 anliegt, ohne daß zwischen beiden Teilen eine starre Verbindung besteht, dann wird die Rollfalte 22 nicht im gewünschten Sinne verformt. Wie Fig. 5 zeigt, wird nämlich beim Schalten des Schalters 36 das Mittelfeld 18 der Membran 14 in Richtung auf den Schalter 36 seitlich verlagert, was wesentlich zu der gewünschten Verformung der Rollfalte 20 beiträgt. Sind nun Stützplatte 22 und Kraftübertragungshebel 28 oder Stützplatte 22 und Membran 14 nicht starr miteinander verbunden, dann gleiten die betreffenden Teile beim Schalten des Schalters 36 aufeinander parallel zur Fläche der Stützplatte 22; infolgedessen verlagert sich das Mittelfeld 18 nicht in Richtung auf den Schalter 36.Nevertheless, such a one-piece arrangement, for example the one shown in FIG. 5, also results in a certain coupling in the desired direction. However, it is necessary for this that the power transmission lever 28 is rigidly attached to the support plate 22, which is not displaceable relative to the membrane 14, or is formed in one piece with it. If one leaves only the mandrels 42 and 44 formed or fastened on the support plate 22 and forms a surface on the force transmission lever 28 which lies flush against the support plate 22 without a rigid connection between the two parts, then the roller fold 22 is not in the deformed desired senses. 5, namely when switching the switch 36, the central field 18 of the membrane 14 is laterally displaced in the direction of the switch 36, which contributes significantly to the desired deformation of the roller fold 20. If the support plate 22 and the power transmission lever 28 or the support plate 22 and the membrane 14 are not rigidly connected to one another, then the relevant parts slide parallel to the surface of the support plate 22 when the switch 36 is switched; as a result, the midfield 18 does not shift toward the switch 36.

Ein gegenseitiges Gleiten der Stützplatte 22 und des Kraftübertragungshebels 28 oder der Membran 14 und der Stützplatte 22 hätte noch weitere, die Funktion eines so gestalteten Mehrfach-Druckschalters stark negativ beeinflussende Folgen. Durch das Gleiten der genannten Teile aufeinander verschiebt sich nämlich der Schwerpunkt 40 der Membranwirkfläche F gegenüber den Schaltern. Diese Verschiebung fände unter starkem Einfluß der Reibung zwischen den beteiligten Bauteilen statt und wäre infolgedessen nicht reproduzierbar. Als Folge davon würden die Druck-Schaltwerte der einzelnen Schalter eines so gestalteten Mehrfach-Druckschalters eine erhebliche nicht reproduzierbare Streuung aufweisen.A mutual sliding of the support plate 22 and the force transmission lever 28 or the membrane 14 and the support plate 22 would have further consequences which have a very negative effect on the function of a multiple pressure switch designed in this way. The center of gravity 40 of the membrane active surface F is shifted relative to the switches by the sliding of the parts mentioned. This shift would take place under the strong influence of the friction between the components involved and would therefore not be reproducible. As a result, the pressure switching values of the individual switches of a multiple pressure switch designed in this way would have a considerable, non-reproducible spread.

Claims

Multiple pressure switch comprising
- a diaphragm (14) which is clamped at its edge (16) and has a flat centre field (18) and a roll fold (20) arranged between said field and its edge (16),

- at least two switches (36, 36′, 36˝) which are actuable by a pressure acting on the diaphragm (14) and

- a support plate (22) for transmitting an actuating force caused by pressure on the diaphragm (14) to a coupling point (32, 32′, 32˝) at each of the switches (36, 36′, 36˝),
characterized in that

- the centre field (18) of the diaphragm (14) is displaceable only jointly with the support plate (22) to the edge (16) of the diaphragm (14) and

- the support plate (22) is supported at the coupling points (32, 32′) of two switches (36, 36′) tiltable in such a manner that the effective area of the diaphragm (14) defined by the centre field (18) and an adjoining portion of the roll fold (20) on actuation of one of said two switches (36, 36′) moves towards the other of said two switches.
Multiple pressure switch according to claim 1 in which the support plate (22) bears on a force-transmitting lever (28) which in turn is tiltably supported on the coupling points (32, 32′, 32˝) of the switches (36, 36′, 36˝), characterized in that the support plate (22) is tiltable with respect to the force-transmitting lever (28) solely about a pivot axis (38) which extends at least approximately parallel to the coupling points (32, 32′) of two switches (36, 36′) and through the area normal drawn in the area centre of gravity (40) of the centre field (18).
Multiple pressure switch according to claim 2,
characterized in that the support plate (22) is supported at the force-transmitting lever (28) by two pins (42, 48) which are fixedly arranged on one of said two components (22, 28) and engage into a respective depression (46, 48) of the other of said two components.
Multiple pressure switch according to claim 3,
characterized in that one of the two depressions (46) receives the associated pin (42) free of play and the other depression (48) is elongated in such a manner that the pin (44) associated therewith has play in the direction of the connecting line of the two depressions (46, 48).
Multiple pressure switch according to claim 1,
characterized in that the support plate (22) forms a unit rigid in itself with claws (30, 30′, 30˝) which bear on the coupling point (32, 32′, 32˝) of each respective switch (36, 36′, 36˝).
Multiple pressure switch according to any one of claims 1 to 5,
characterized in that on the centre field (18) of the diaphragm (14) at least one nipple-like projection (50) is formed fohich is secured in a hole of the support plate (22).