DE1174883B - Druck- oder kraftabhaengiger elektrischer Kleinschalter - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: H 02 c

Deutsche Kl.: 21c-40/04

Nummer: 1 174 883

Aktenzeichen: M 43865 VIII d / 21 c

Anmeldetag: 30. Dezember 1959

Auslegetag: 30. Juli 1964

Die Erfindung betrifft einen druck- oder kraftabhängigen elektrischen Kleinschalter mit einer Einrichtung zum Einstellen der Endpunkte des frei wählbaren Ansprechbereiches. Diese Einrichtung besteht aus einem bewegbaren Betätigungsglied, das die Kraft des Meßwerkes auf die Schaltvorrichtung überträgt und auf seinem ganzen Bewegungsweg auf eine Hauptfeder arbeitet, aus einer Nebenfeder, die nur auf einem Teil des Bewegungsweges des Betätigungsgliedes auf dieses wirkt, wobei die Kraft der Haupt- feder den einen (ersten) Endpunkt bestimmt und die Kräfte beider Federn den anderen (zweiten) Endpunkt bestimmen, und aus getrennten Einstellvorrichtungen zum Einstellen der Kraft jeder der beiden Federn.

Bei Schaltern dieser Art ist es üblich, eine Hauptsteuerfeder vorzusehen, die an einem bewegbaren Betätigungsglied anliegt, das verfahren wird, und zwar in Abhängigkeit von Bewegungen eines auf einen Zustand ansprechenden Elementes, wie etwa ao einer von einem Strömungsmitteldruck betätigten Membran; das Betätigungsglied bewegt sich dabei zwischen oberen und unteren Endpunkten, an denen die Schalterkontakte öffnen bzw. schließen. Die Kraft der Hauptsteuerfeder allein bestimmt die Einstellung des einen Endpunktes, normalerweise des unteren Endpunktes, während gewöhnlich eine zweite unter der Bezeichnung »Mitnehmerfeder oder Stufenfeder« bekannte Feder vorgesehen ist, die nicht am unteren Endpunkt auf das bewegte Betätigungsglied wirkt, sondern während des Bewegungsweges dieses Gliedes so mitgenommen wird, daß die beiden Federn zusammen die Einstellung des oberen Endpunktes bestimmen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine solche Verbindung zwischen den beiden Endpunkt-Einstellvorrichtungen zu schaffen, daß di& Betätigung allein einer beliebigen dieser beiden Einstellvorrichtungen den ihr zugeordneten Endpunkt ohne Änderung des anderen Endpunktes einstellt. Ferner sollen verbesserte Einstellmittel zum Einstellen der beiden Endpunkte angegeben werden. Dies ird gemäß der Erfindung auf einfache und vorteilhafte Weise dadurch erreicht, daß die beiden der Einstellung der Federkräfte dienenden Vorrichtungen mittels einer Kopplung in Verbindung stehen, die bei Betätigung des die Kraft der Hauptfeder bestimmenden und damit den ersten Endpunkt einstellenden Einstellvorrichtung die Spannung der Nebenfeder in entgegengesetztem Sinne um ein solches Maß verändert, daß der Endpunkt, der durch beide Federn bestimmt wird, und die der Nebenfeder zugeordnete Ein-Druck- oder kraftabhängiger elektrischer
Kleinschalter

Anmelder:

Minneapolis-Honeywell Regulator Company,

Minneapolis, Minn. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. E. Räthmann

und Dipl.-Ing. R. Mertens, Patentanwälte,

Frankfurt/M., Neue Mainzer Str. 40-42

Als Erfinder benannt:

Elwyn H. Olson, St. Paul, Minn. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 31. Dezember 1958

(784 387)

as Stellvorrichtung in ihrer Einstellung unverändert bleiben.

Es ist bereits ein elektrischer Druckschalter mit Einrichtung zum Einstellen des Ansprechbereiches mit Hilfe von zwei auf das Meßwerk wirkenden Federn bekannt, wobei die Federn ineinander angeordnet sind und auf einen einseitig angelenkten Zwischenhebel wirken, an dem auch das Meßwerk und der zu betätigende Schalter angreift. Die zur Einstellung der absoluten Druckdifferenz notwendige Feder ist dabei innerhalb der anderen Feder angeordnet und selbst auf einem einarmigen Zusatzhebel gelagert, der sich mit demselben Hebelarm wie das Meßwerk auf dem Zwischenhebel abstützt. Beide Hebel sind nur kraftschlüssig gelagert, und zwar Iediglich durch die Anordnung mindestens einer in der Gehäusewand gelagerten Kugel, auf der die Hebel mit einer entsprechenden Vertiefung ruhen. Es handelt sich hier also um eine Steuervorrichtung, die eine Hauptfeder und eine Neben- oder Zusatzfeder hat und mit voneinander unabhängigen Mitteln für die Einstellung jeder der beiden Federn versehen ist. Durch die Einstellung der Hauptfeder werden beide Endpunkte der Vorrichtung verändert; der eine Endpunkt wird nur durch die Hauptfeder und der andere Endpunkt durch beide Federn festgelegt. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird dagegen durch die Verstellung der Hauptfeder zwecks Änderung

409 638/352

des durch diese Feder allein bestimmten Endpunktes nicht auch der andere Endpunkt verändert, der durch beide Federn festgelegt ist, da die Nebenfeder gleichzeitig in entgegengesetztem Sinne verstellt wird. Durch die getrennte Einstellbarkeit beider Endpunkte wird der Anwendungsbereich und die Einsatzmöglichkeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung gegenüber den bekannten wesentlich erweitert, was einen beachtlichen Vorteil darstellt.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung empfiehlt es sich, zur Anzeige jedes Endpunktes einen getrennten Zeiger und eine getrennte Skala zu verwenden und jede Endpunkt-Einstellvorrichtung so anzuordnen, daß sie sich nur mit ihrem eigenen entsprechenden Zeiger bewegt. Jede Endpunkt-Einstellvorrichtung weist zweckmäßigerweise einen drehbaren Gewindestab, ein Steuerglied für die Drehung des Stabes und eine Mutter auf, die sich zur Einstellung der Federkraft bei Drehung des Stabes längs des Stabes bewegt. Die Drehung des Stabes der der Hauptfeder zugeordneten Endpunkt-Einstellvorrichtung bewirkt dabei, daß sich die Mutter der anderen Endpunkt-Einstellvorrichtung dreht und in axialer Richtung längs des Stabes ohne Drehung dieses Stabes bewegt. Ein Zahnrad, welches sich mit dem Stab der der Hauptfeder zugeordneten Endpunkt-Einstellvorrichtung dreht, kann im Eingriff mit einem Zahnrad auf der Mutter der anderen Endpunkt-Einstellvorrichtung stehen, wobei wenigstens eines der Zahnräder in axialer Richtung so lang ist, daß die Zahnräder im Eingriff bleiben, wenn sie sich relativ zueinander in axialer Richtung bewegen. Jeder Zeiger kann von einer sich nicht drehenden Mutter auf dem Gewindestab der zugeordneten Endpunkt-Einstellvorrichtung getragen werden. Das bewegbare Betätigungsglied kann ein Hebel sein, der zur Bewegung eines elektrischen Schalters angeschlossen ist und durch eine vom Druck eines Strömungsmittels betätigte Membran in einer Richtung gedruckt wird und in der entgegengesetzten Richtung durch die Hauptsteuervorrichtung beeinflußt wird. Weiterhin kann ein zweiter Hebel vorgesehen sein, auf den die Stufenoder Mitnehmerfeder wirkt und der mit dem ersten Hebel durch eine Leergangsverbindung verbunden ist, wodurch die Kraft der Mitnehmerfeder auf den ersten Hebel nur für einen Teil seines Weges übertragen wird.

Die obigen und anderen Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden, an einem Beispiel ausgeführten Beschreibung einer in den beigefügten Zeichnungen dargestellten Ausführungsform. Es zeigt

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines die Erfindung verkörpernden Druckschalters und

Fig. 2 eine Ansicht in der Ebene 2-2 der Fig. 1.

Der in den Zeichnungen gezeigte durch Druck betätigte Schalter hat ein an der Stirnseite offenes, kastenförmiges Gehäuse 10. Ein Deckel 11 vervollständigt den Umschluß für den inneren Mechanismus. Eine Membraneinrichtung 14 ist an der linken Seite des Gehäuses 10 durch Schrauben 15 befestigt und besteht aus einem Gehäuse 16, in das eine napfförmige Membran 17 eingepaßt ist. An der Wand des Gehäuses 16 ist ein Druckanschluß 18 befestigt.

Am Mittelteil der Membran 17 ist ein mit Gewinde versehener Stift 20 befestigt, der sich durch eine öffnung im Gehäuse 10 erstreckt. Ein mit Innengewinde versehener Stößel 21 ist einstellbar auf dem Stift 20 getragen und greift in einen Hebel 22 ein, der auf einen Stift 23 im Gehäuse 10 schwenkbar befestigt ist. Ein Quecksilberschalter 26 ist in einer Klammer 5 oder einem Halter 27 gehalten, der auf einem Stift 28 im Gehäuse 10 schwenkbar montiert ist. Flexible Drähte 30 führen vom Quecksilberschalter 26 zu einem Klemmbrett 31, welches von einem am Gehäuse 10 befestigten Leitungsverbinder oder -anschluß

ίο 32 aus zugänglich ist. Auf einem sich von der Rückwand des Gehäuses 10 erstreckenden Stift 36 ist ein Winkelhebel 35 schwenkbar gelagert. Das rechte Ende des Hebels 35 hat einen Stift 37, der den Halter oder die Spange 27 zwecks Kippen des Quecksilberschalters erfaßt. In dieser Verbindung ist ein geringer Leergang oder ein kleines Spiel derart vorgesehen, daß ein merklicher Unterschied in den Stellungen des Hebels 35 vorhanden ist, die zur Betätigung des Schalters in entgegengesetzten Richtungen

ao erforderlich sind. Eine nach unten gerichtete Verlängerung des Hebels 35 trägt eine einstellbare Anschlagschraube 39, die an dem Hebel 22 zur Anlage zu kommen vermag. Eine nicht gezeigte schwache Feder gibt dem Winkelhebel 35 in Richtung des Uhrzeigers eine solche Vorspannung, daß er den Bewegungen des Hebels 22 folgt.

Der Ausdehnung der Membran 17 wirkt eine Hauptfeder 42 entgegen, von der ein Ende an einem Federteller 43 anliegt, der mit auf entgegengesetzten Seiten abstehenden Ohren 44 versehen ist, die so gekrümmt sind, daß sie eine verrückbare Verbindung mit dem Hebel 22 schaffen. Das andere Ende der Feder 42 liegt an einer Mutter 45 an, die von einem mit Gewinde versehenen Teil eines Stabes 46 getragen wird, der sich zwischen den einander gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses 10 erstreckt und darin gelagert ist. An seinem rechten Ende trägt der Stab 46 ein Rändelrad 47, so daß er von Hand verdreht werden kann. Außerdem trägt der Stab hier ein Zahnrad 48 mit beträchtlicher axialer Länge. Ein Steuerpunkt-Anzeigerarm 49 erstreckt sich zur Seite von der Mutter 45 aus und ragt durch einen Schlitz in einer Skalenplatte 51, die auf Haltern oder Sockeln 52 im Gehäuse 10 getragen ist. Der Arm 49 wird durch den Schlitz zur Verhinderung der Drehung der Mutter 45 bei Drehung der Stange oder des Stabes 46 gehalten und arbeitet mit den druckangebenden Marken auf der Skalenplatte zur Anzeige des Druckes zusammen, bei dem der Schalter infolge abnehmenden Druckes in die »Aus«-Stellung bewegt wird.

Im Gehäuse 10 ist auf einem Stift 56 ein zweiter Hebel 55 schwenkbar gelagert. Der Hebel 55 entspricht dem Hebel 22, und ihre Schwenkachsen liegen parallel. Ein Stab 58 vermag die Bewegung des Hebels 22 auf den Hebel 55 zu übertragen. An seinem linken Ende trägt der Stab oder die Stange einen Abschnitt 59 mit verringertem Durchmesser, der durch eine öffnung in dem Hebel 22 hindurchgeht. An seinem rechten Ende hat dieser Stab einen Abschnitt 60 mit kleinerem Durchmesser, der durch eine öffnung in dem Hebel 58 hindurchgeht. Die Kraft zwischen den beiden Hebeln wird durch die Schultern übertragen, die an den Durchmesserverminderungen gebildet sind, während die verdünnten Abschnitte dazu dienen, den Stab zu halten. Das äußerste linke Ende des Abschnittes 59 kann an dem Gehäuse 10 in einer Stellung des Hebels 22 zur Anlage kommen, die zwischen den Endpunkten des

Bewegungsbereiches gelegen ist, der zur Bewegung des Quecksilberschalters 26 zwischen seinen beiden Arbeitsstellungen erforderlich ist. Die Schraube 39 auf dem Winkelhebel 25 ist so eingestellt, daß der Quecksilberschalter entweder in der Stellung »Ein« oder »Aus« verharrt, wenn der Hebel 22 im Eingriff mit der Schulter auf dem Stab 48 steht und das linke Ende des verjüngten Abschnittes 49 auf der Stange 58 das Gehäuse berührt. Eine vom Gehäuse 10 getragene Anschlagschraube 61 kann in Eingriff mit dem Hebel 55 kommen, um die Bewegung der Membran 17 und des Schalters 26 zu begrenzen.

Wenn der Druck auf die Membran groß genug ist, um den Hebel 22 so zu bewegen, daß er den Stab 58 mitnimmt und vom Gehäuse 10 wegbewegt, wirkt auch eine Mitnehmerfeder 62 gegen die Ausdehnung der Membran. Ein Ende der Feder 62 liegt an einem Federteller 63 an, der auf entgegengesetzten Seiten abstehende Ohren 64 hat, die so gekrümmt sind, daß sie eine verrückbare Verbindung mit dem Hebel 55 bilden. Das andere Ende der Feder 62 liegt an einer Mutter 65, die auf einem Gewindestab 66 gehalten ist, der sich zwischen entgegengesetzten Seiten des Gehäuses 10 erstreckt und darin in einer Achse gelagert ist, die im wesentlichen parallel zu der Achse des Stabes 46 liegt. An seinem rechten Ende trägt der Stab 66 ein Rändelrad 67, das von Hand verdreht werden kann. Auf ihrem Umfang trägt die Mutter 65 Zähne, die mit dem Zahnrad 48 auf dem Stab 46 zusammenwirken.

Auf dem links gelegenen Abschnitt des Gewindestabes 66 wird eine Mutter 70 getragen, die ihrerseits einen Steuerpunkt-Anzeigerarm 71 trägt, der an seinem anderen Ende einen Zeiger aufweist, der sich durch den Schlitz in der Skalenplatte 51 erstreckt. Der Arm 71 verhindert die Drehung der Mutter 70 und arbeitet außerdem mit den den Druck anzeigenden Marken auf der Skalenplatte zusammen, um den Druck anzuzeigen, bei dem der Schalter infolge einer Zunahme des Druckes in die Stellung »Aus« bewegt wird.

In der dargestellten Anordnung sind die Hauptfeder 42 und die Mitnehmerfeder 62 im wesentlichen gleich, insbesondere hinsichtlich der Federeigenschaft oder Federkonstante. Auch haben das Zahnrad 48 und das Zahnrad auf der Mutter 65 die gleiche Zähnezahl. Darüber hinaus haben die Gewinde auf den Stäben 46 und 66 die gleiche Steigung. Der Stab 46 ist jedoch mit sechs Gewinden versehen, während der Stab 66 ein Rechtsgewinde hat.

Wie bei den bekannten Differential-Einstellmechanismen mit Mitnehmerfedern wird der Schalter in die eine Arbeitsstellung bei einem Druck bewegt, der durch die Kraft der Hauptfeder allein bestimmt ist, und in seine andere Arbeitsstellung bei einem Druck, der durch die Summe der Kräfte der Hauptfeder und der Mitnehmerfeder vorgegeben ist. Bei Drücken, die nicht ausreichen, den Stab 58 außer Eingriff mit dem Gehäuse 10 zu bewegen, wirkt nur die Hauptfeder 42 der Membran 17 entgegen.

Wenn das Rad 67 stehenbleibt und das Rad 47 von Hand in einer Richtung gedreht wird, in der der Anzeigerarm 49 nach links bewegt wird, wächst der untere Steuerpunkt mit zunehmender Kraft der Hauptfeder 42. Zur gleichen Zeit dreht das Zahnrad 48 die Mutter 65 in einer Richtung, in der die Kraft der Feder 62 um den gleichen Betrag vermindert wird, um den die Kraft der Feder 42 erhöht wird.

Da der obere Steuerpunkt von der Kraft beider Federn 42 und 62 abhängt, bleibt er durch die Einstellung des unteren Steuerpunktes unbeeinträchtigt. Während dieser Einstellung bleibt der Stab 66 stehen, und daher bewegt sich der Anzeigerarm 71 nicht.

Wenn das Rad 47 stehenbleibt und das Rad 67 gedreht wird, wird die Mutter 65 durch den Eingriff der Zahnradzähne an einer Drehung gehindert, und sie wird sich in axialer Richtung bewegen, wobei ihre Zähne längs des Zahnrades 48 gleiten. Wenn sich der Stab 66 so dreht, daß die Mutter 65 nach links bewegt wird, nimmt die Kraft der Feder 62 zu, so daß der obere Steuerpunkt erhöht wird. Die Mutter 70 und der Anzeigerarm 71 bewegen sich ebenfalls, so daß ein höherer Druck auf der Skala angezeigt wird. Die Kraft der Feder 42 wird durch diese Einstellung nicht beeinträchtigt, und der untere Steuerpunkt, der von dem Arm 42 angezeigt wird, verändert sich nicht. Somit ist eine unabhängige Einstellung und Anzeige von oberen und unteren Steuerpunkten in diesem auf Druck ansprechenden Schalter geschaffen.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Druck- oder kraftabhängiger elektrischer Kleinschalter mit einer Einrichtung zum Einstellen der Endpunkte des frei wählbaren Ansprechbereiches, mit einem bewegbaren Betätigungsglied, das die Kraft des Meßwerkes auf die Schaltvorrichtung überträgt und auf seinem ganzen Bewegungsweg auf eine Hauptfeder arbeitet, mit einer Nebenfeder, die nur auf einem Teil des Bewegungsweges des Betätigungsgliedes auf dieses wirkt, wobei die Kraft der Hauptfeder den einen (ersten) Endpunkt bestimmt und die Kräfte beider Federn den anderen (zweiten) Endpunkt bestimmen, und mit getrennten Einstellvorrichtungen zum Einstellen der Kraft jeder der beiden Federn, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden der Einstellung der Federkräfte dienenden Vorrichtungen (45, 46, 47 und 66, 67) mittels einer Kopplung (48, 65) in Verbindung stehen, die bei Betätigung des die Kraft der Hauptfeder (42) bestimmenden und damit den ersten Endpunkt einstellenden Einstellvorrichtung die Spannung der Nebenfeder (62) in entgegengesetztem Sinne um ein solches Maß verändert, daß der Endpunkt, der durch beide Federn bestimmt wird, und die der Nebenfeder zugeordnete Einstellvorrichtung (67) in ihrer Einstellung unverändert bleiben.

2. Kleinschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Anzeige jedes Endpunktes ein getrennter Zeiger (49, 71) und eine getrennte Skala (51) vorgesehen sind, und daß jede Endpunkt-Einstellvorrichtung (45, 46, 47 und 66, 67) so angeordnet ist, daß sie sich nur mit ihrem eigenen entsprechenden Zeiger bewegt.

3. Kleinschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Endpunkt-Einstellvorrichtung (45, 46, 47 und 66, 67) einen drehbaren Gewindestab (46, 66), ein Steuerglied für die Drehung des Stabes und eine Mutter (45, 65) aufweist, die sich zur Einstellung der Federkraft bei Drehung des Stabes längs des Stabes bewegt, wobei die Drehung des Stabes der der Hauptfeder (42) zugeordneten Endpunkt-Einstellvorrichtung (45, 46, 47) bewirkt, daß sich die

Mutter (65) der anderen Endpunkt-Einstellvorrichtung (66, 67) dreht und in axialer Richtung längs des Stabes (66) ohne Drehung dieses Stabes bewegt.

4. Kleinschalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zahnrad (48), welches sich mit dem Stab der der Hauptfeder (42) zugeordneten Endpunkt-Einstellvorrichtung (45, 46, 47) dreht, im Eingriff mit einem Zahnrad auf der Mutter (65) der anderen Endpunkt-Einstellvorrichtung (66, 67) steht, wobei wenigstens eines der Zahnräder in axialer Richtung so lang ist, daß die Zahnräder im Eingriff bleiben, wenn sie sich relativ zueinander in axialer Richtung bewegen.

5. Kleinschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Zeiger (49, 71) von einer sich nicht drehenden Mutter (45, 70) auf dem Gewindestab der zugeordneten Endpunkt-Einstellvorrichtung getragen ist.

6. Kleinschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegbare Betätigungsglied ein Hebel (22) ist, der zur Bewegung eines elektrischen Schalters (26) angeschlossen ist und durch eine vom Druck eines Strömungsmittels betätigte Membran (17) in einer Richtung gedrückt wird und in der entgegengesetzten Richtung durch die Hauptsteuervorrichtung (45, 46, 47) beeinflußt wird, und daß ein zweiter Hebel (55) vorgesehen ist, auf den die Stufen- oder Mitnehmerfeder (62) wirkt und der mit dem ersten Hebel durch eine Leergangverbindung verbunden ist, wodurch die Kraft der Mitnehmerfeder auf den ersten Hebel (22) nur für einen Teil seines Weges übertragen wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschriften Nr. 1 032 825,
021455, 1 026 829;
USA.-Patentschrift Nr. 2453 861.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

*09 638/352 7.64 © Bundesdruckerei Berlin