DE2317737B2

DE2317737B2 - Fernanzeige- und -schaltgeraet

Info

Publication number: DE2317737B2
Application number: DE19732317737
Authority: DE
Inventors: Gerhard 6380 Bad Homburg Desor
Original assignee: Messko Albert Hauser Kg, 6370 Oberursel
Priority date: 1973-04-09
Filing date: 1973-04-09
Publication date: 1977-07-28
Also published as: DE2317737C3; FR2224738B3; FR2224738A1; GB1437909A; DE2317737A1; IT1003855B

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Fernanzeige- und -schaltgerät, insbesondere für Zwecke der Temperaturmessung und -regelung, bestehend aus eineir Einrichtung zur Umsetzung des Meßwertes in die Drehung einer Zeigerwelle sowie aus einem von der Zeigerwelle betätigbaren Mikroschalter.

Zum Stande der Technik gehört ein Fernanzeige- und Schaltgerät der vorstehend beschriebenen Gattung, bei dem ein oder mehrere Mikroschalter an der Peripherie des Geräts auf dem Umfang der Skalenscheibe verschiebbar gelagert sind und durch einen Hebel an der Zeigerwelle betätigt werden. Die Verschiebbarkeit dient dabei der Einstellung des jeweiligen Schaltpunktes und wird durch einen Einstellknopf in Verbindung mit einer Einstellscheibe unterhalb des Schauglases bewirkt. Durch ein solches Konstruktionsprinzip wird zwar eine geringe Bautiefe des Geräts erreicht, der Durchmesser des Gehäuses wird jedoch entsprechend groß Außerdem stellen die Mikroschalter hierbei eine ziemlich komplizierte Sonderkonstruktion dar, die sich auf den Preis des Geräts unvorteilhaft auswirkt. Nicht zuletzt schaffen die beweglich zu haltenden Zuleitungen zu den einzelnen Mikroschaltern weitere Probleme. In der Praxis hat sich außerdem gezeigt, daß die Zeigerwelle bei einer solchen Konstruktion in teuren Miniaturkugellagern gelagert werden muß. Der kleinste, in der Praxis etwa erreichbare Außendurchmesser des Geräts liegt bei etwa 60 mm (DT-PS 15 15 794).

Vorbekannt ist außerdem ein Fernanzeige- und Schaltgerät, bei dem an einer hohlen Zeigerwelle eine Kurvenscheibe mit achsparallelem Kurvenverlauf angeordnet ist, die auf eine an einer längsverschiebbaren Hülse befindliche Gleitspitze einwirkt Die auf der Zeigerwelle angeordnete Hülse wiederum wirkt auf einen Kontakthebel eines handelsüblichen Mikroschalters ein (DT-PS 12 02 026). In derartigen Systemen treten hohe Reibungskräfte auf, die Meßwert und Anzeige verfälschen und eine störende Abnutzung verursachen. Ähnliches gilt auch für ein anderes vorbekanntes Gerät mit einer Kurvenscheibe mit radialem Kurvenverlauf. Allen Geräten mit Kurvenscheibe ist jedoch gemeinsam, daß die Mikroschalter außermittig, d.h. seitlich der Zeigerwelle angeordnet sind, wodurch sich das Bauvolumen unter Bildung teilweise ungenutzten Hohlraums beträchtlich vergrößert. Will man auf die obige Hohlwelle mit Hülse verzichten, so muß der Mikroschalter mit flexiblen Zuleitungen auf einer besonderen schwenkbaren Plattform angebracht werden, um den Sollwert verstellen zu können.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs beschriebene Gerät in der Weise zu verbessern, daß der Einsatz von handelsüblichen Mikroschaltern bei gleichzeitiger Erzielung geringer Geräteabmessungen möglich ist.

Die gestellte Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch erreicht, daß der Drehbewegung der Zeigerwelle eine dem Meßwert proportionale Hubbewegung überlagert ist, ferner durch eine solche Zuordnung des Mikroschalters zur Zeigerwelle, daß deren Hubbewegung auf das Betätigungselement des Mikroschalters übertragbar ist. Als Mittel für die Erzeugung der Hubbewegung der Zeigerwelle kann beispielsweise eine schiefe Ebene dienen, die um die Zeigerwelle herumgelegt ist und auf der ein an der Zeigerwelle befestigter Stift gleitet. Einem bestimmten Drehwinkel des Zeigers entspricht hierbei eine proportionale Hubbewegung der Zeigerwelle, so daß jeder Zeigerstellung eine definierte, axiale Lage der Zeigerwelle zugeordnet ist. Ein besonders einfaches Mittel zur Erzeugung der Hubbewegung der Zeigerwelle, welches sich gleichzeitig durch geringe Reibungskräfte auszeichnet, stellt jedoch ein auf der Zeigerwelle angebrachtes Gewinde dar, welches mit einem ortsfesten Gegengewinde in Eingriff steht. Bei einer Drehbewegung der Zeigerwelle schraubt sich diese um ein proportionales Maß mehr oder weniger tief in das ortsfeste Gegengewinde hinein, wodurch die Hubbewegung der Zeigerwelle entsteht. Durch Wahl einer geeigneten Steigung der schiefen Ebene bzw. des Gewindes hat man es in der Hand, jedem beliebigen Zeigerausschlag

eine entsprechende Hubbewegung zuzuordnen, so daß eine große Freizügigkeit bei der Wahl des maximalen Zeigerausschlags gegeben ist. Es ist ohne weiteres möglich, ein solches Gerät für Zeigerausschläge bis zu 2701" - und darüber auszulegen. Die Zuordnung des Mikroschalters _zur Zeigerwelle geschieht am vorteilhaftesten in der Weise, daß das Betätigungselement des Mikroschalters unmittelbar am Ende der Zeigerwelle anliegt- Bei Verwendung von Mikroschaltern mit linear beweglichem Betätigungsstift empfiehlt sich eine koaxiale Zuordnung der Achse der Zeigerwelle und der Achse des Betätigungsstiftes. Es ist allerdings auch möglich, zwischen der Zeigerwelle und dem Betätigungselement des Mikroschalters Hebelübersetzungen vorzusehen.

Durch Befolgung der Lehre gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, beispielsweise den Durchmesser eines runden Geräts auf etwa 40 mm herabzusetzen, ohne daß dadurch die Zuverlässigkeit und Anzeigegenauigkeit des Gerätes beeinträchtigt werden, lnsbesondere ist aber die Verwendung von serienmäßigen und daher preiswerten Mikroschaltern möglich. Auf die Verwendung von Miniaturkugellagern kann verzichtet werden, da beispielsweise die Gewindelagerung der Zeigerwelle genügend reibungsarm ist, um eine zuverlässige Anzeige zu ermöglichen.

Für den Fall, daß die Anbringung eines Einstellknopfes für die Sollwertverstellung in der Mitte der Skalenscheibe und damit in der Verlängerung der Zeigerwelle gewünscht ist, wird gemäß einer vorteilhaften Ausbildung das ortsfeste Gegengewinde an einem Bauelement auf der Vorderseite des Geräts einstellbar gehalten. Das Bauelement für die Lagerung des Gegengewindes kann beispielsweise das Abdeckglas oder aber auch die Skala des Geräts sein. Für den Fall, daß eine exzentrische Anbringung des Einstellknopfs gewünscht wird, um in der Skalenmitte keine Sichtbehinderung zu erhalten, kann das ortsfeste Gegengewinde an einem Bauelement auf der Rückseite des Gerätes einstellbar gehalten sein. Dabei kann das ortsfeste Gegengewinde im Gehäuseboden drehbar gelagert werden, wobei die Einstellbarkeit und die Anzeige der Sollwerteinstellung gemäß einer weiteren Ausbildung dadurch ermöglicht werden, daß zwischen dem ortsfesten Gegengewinde und dem Einstellknopf auf der Vorderseite des Geräts eine Zahnradübersetzung angeordnet ist, und daß der Zeiger für die Sollwertanzeige den Rand der Skala umgreifend ausgeführt und mit dem ortsfesten Gegengewinde gekoppelt ist. Die Übertragung der Drehbewegung vom Einstellkt.opf auf den Zahnbetrieb erfolgt dabei zweckmäßig durch eine Einstellwelle, die von der Vorderseite des Geräts bis zum Gehäuseboden durchgehend ausgeführt ist. Es kann aber auch auf den Einstellknopf und die Einstellwelle verzichtet werden. Die Verstellung kann hierbei mittels eines Schraubenziehers in der Tiefe des Geräts durchgeführt werden, so daß der einmal eingestellte Sollwert nicht mehr ohne besonderes Werkzeug veränderbar ist. Eine solche Maßnahme kann insbesondere dann angewandt werden, wenn das Gerät <,₀ als Grenzwertschalter eingesetzt werden soll, der für die Sicherheit einer Anlage garantieren soll.

Die Einrichtung zur Umsetzung des Meßwertes in eine Drehung der Zeigerwelle kann auf verschiedene Weise ausgeführt sein. Es kann sich hierbei um ein <>₅ elektrisches Übertragungsmittel handeln oder aber auch um ein mechanisches Übertragungsmittel, wie hrknielsweise um einen Manometer. Besonders zweckmäßig ist jedoch die Verwendung einer vorzugsweise zweilagigen Bourdonspirale, die beispielsweise an die Kapillare eines Flüssigkeitsthermometers angeschlossen ist. Das eingangs beschriebene Gerät wird vornehmlich auch für die Fernanzeige und Schaltung von Temperaturwerten eingesetzt.

Ein besonderer Vorteil ergibt sich weiterhin im Hinblick auf den etwa notwendig werdenden Ersatz schadhaft gewordener Mikroschalter dann, wenn der Mikroschalter auswechselbar und insbesondere justierbar auf der Geräteaußenseite befestigt ist. Die Befestigung kann auf einfachste Weise durch ein Winkelblech erfolgen, welches auf der Außenseite des Gehäusebodens befestigt ist. Die Justierung erfolgt dann unter Zuhilfenahme von Langlöchern, in welche die Befestigungsschrauben des Mikroschalters eingreifen. Ein Austausch des Mikroschalters kann dann ohne jeden Eingriff in das Gerät selbst erfolgen.

Eine besonders einfache und fertigungsgerechte Befestigung der Zeiger auf der Zeigerwelle wird dadurch ermöglicht, daß der Zeiger an der Befestigungsstelle eine gabelförmige öffnung aufweist, mittels welcher er auf der Zeigerwelle, diese zu etwa 60% umgreifend, aufsteckbar ist. Vorzugsweise hat die Zeigerwelle am Ort der Anbringung des Zeigers eine Ringnut.

Ausführungsbeispsele des Gegenstandes der vorliegenden Erfindung seien nachfolgend anhand der F i g. 1 bis 3 näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch die Zeigerwelle an einem Gerät mit Anbringung des ortsfesten Gegengewindes an der Vorderseite,

Fig.2 eine Draufsicht auf das Gerät gemäß Fig. 1 ohne Schauglas und Einstellknopf und

Fig.3 einen Längsschnitt durch die Zeigerwelle an einem Gerät mit Anbringung des ortsfesten Gegengewindes an der Rückseite des Geräts.

In F i g. 1 ist mit 10 ein Fernanzeige- und -schaltgerät für Zwecke der Temperaturmessung und -regelung bezeichnet Das Gerät besitzt eine Zeigerwelle 11, welche mit einer Einrichtung 12 zum Umsetzung des Meßwertes in eine Drehung der Zeigerwelle 11 verbunden ist. Die Einrichtung 12 besteht im vorliegenden Falle aus einer aus zwei Lagen 13 und 14 bestehenden Bourdonspirale, deren eines Ende ortsfest an einem Gehäusezapfen 15 und deren anderes Ende drehbeweglich an einem Hebel 16 befestigt ist, der seinerseits verdrehsicher auf der Zeigerwelle 11 angeordnet ist. Die Zeigerwelle 11 besitzt einen Gewindekopf 17, der durch eine Skalenscheibe 18 hindurchgeführt ist, und an seinem oberhalb der Skalenscheibe 18 liegenden Ende einen den Istwert anzeigenden Zeiger 19 besitzt. Der Gewindekopf 17 weist ein Innengewinde 20 auf, welches mit einem ortsfesten Gegengewinde 21 in Form eines Gewindezapfens in Eingriff steht. Das Gegengewinde 21 ist Teil einer Einstellwelle 22, die in einem Schauglas 23 drehbeweglich, aber nicht längsverschiebbar gelagert ist. Au^f der Einstellwelle 22 sind ein Einstellknopf 24 und ein den Sollwert anzeigender Zeiger 25 befestigt. Die Zeiger 19 und 25 sind in Ringnuten 26 gehalten. Das gesamte Meßwerk ist von einem Gehäuse 27 umgeben, wobei die Befestigung des Schauglases 23 mittels eines Überwurfrings 28 erfolgt. Auf der Geräterückseite ist das Gehäuse 27 durch einen Gehäuseboden 29 abgeschlossen. Die Zeigerwelle 11 besitzt an dem dem Gewindekopf 17 gegenüberliegenden Ende einen Lagerzapfen 30. der durch den Gehäuseboden 29 nach

außen hindurchgeführt ist. Am Gehäuseboden 29 ist ein Winkelblech 31 befestigt, welches zum Anschrauben eines Mikroschalters 32 dient. Der Mikroschalter 32 weist ein Betätigungselement 33 auf, welches mit den im Innern des Mikroschalters liegenden Schaltkontakten in Verbindung steht. Einzelheiten eines solchen Mikroschalters sind jedoch Stand der Technik, so daß sich ein näheres Eingehen hierauf erübrigt. Das Betätigungselement 33 hat die Form eines linear geführten Betätigungsstiftes, dessen Achse mit der Achse der Zeigerwelle 11 zusammenfällt.

Die Wirkungsweise eines solchen Geräts ist folgende: Bei Beaufschlagung der Einrichtung 12(Bourdonspirale) mit einem Druckmittel übt diese mittels des Hebels 16 eine Drehbewegung auf die Zeigerwelle 11 aus. Aufgrund der Lagerung des zur Zeigerwelle 11 gehörenden Gewindekopfes 17 auf dem ortsfesten Gegengewinde 21 führt die Zeigerwelle 11 neben einer Drehbewegung auch eine dem Drehwinkel und der Steigung des Gewindes entsprechende Hubbewegung aus, die sich über den Lagerzapfen 30 auf das Betätigungselement 33 des Mikroschalters 32 überträgt. Jc nach der räumlichen Zuordnung des Mikroschalters 32 zur Zeigerwelle 11 führt der Mikroschalter hierbei eine entsprechende Schalthandlung aus. Die Einstellung des Sollwertes erfolgt durch Drehung des Einstellknopfes 24, wobei das ortsfeste Gegengewinde 21 die Zeigerwelle 11 in eine entsprechende axiale Position bringt. Bei Schaltpunktüberschreitung erlaubt der Nachlaufweg des Betätigungselementes 33 eine ungehinderte Fortsetzung der Hubbewegung der Zeigerwelle 11 in gleicher Richtung, ohne die Drehung der Zeigerwelle und die Anzeige des Zeigers 19 in irgendeiner Weise zu blockieren oder zu behindern.

In den Fig. 2 und 3 sind gleiche Teile wie in Fig. 1 mit gleichen Bezugszeichen versehen, so daß sich Wiederholungen an dieser Stelle erübrigen. Aus F i g. 2 ist zu entnehmen, daß der Meßbereich bzw. maximale Ausschlag des Zeigers 19 einen Winkel von 270° einschließt. Der Zeiger 19 — und in analoger Weise natürlich auch der Zeiger 25 — weist zum Zwecke einer Befestigung auf der Zeigerwelle 11 an der Bcfcstigungsstellc eine gabelförmige öffnung 34 auf, mittels welcher er auf die Zeigerwelle, diese etwa zu 60% umgreifend, aufsteckbar ist. Bei entsprechender Tolcranzwahl und Vorspannung erübrigt sich hierbei jede weitere Befestigung des Zeigers 19 auf der Zeigerwelle 11.

Bei der Variante gemäß F i g. 3 besitzt die Zeigerwelle 11 an ihrem oberen Ende einen Lagerzapfen 35, mit dem sie in der Skalenscheibe 18 gelagert ist. Das ortsfeste Gegengewinde 21 ist in diesem Fall als Gewindebuchse ausgeführt, die auf der Rückseite des Geräts, nämlich im Gehäuseboden 29, drehbeweglich gelagert ist. Das Gegengewinde 21 wirkt mit einem Gewindezapfen 36 zusammen, der Teil der Zeigerwelle 11 ist und den

ίο Gehäuseboden 29 sowie das Gegengewinde 21 durchdringt. Ein Fortsatz 37 des Gewindezapfens 36 wirkt analog zu dem Gerät gemäß F i g. 1 auf das Betätigungselement 33 des Mikroschalters 32 ein. Das Gegengewinde 21 besitzt an seinem außerhalb des Gehäusebodens 29 gelegenen Ende einen verbreiterten Rand und ist an seinem in das Gehäuse 27 hineinragenden Ende mit einem Zahnrad 38 versehen. Das Zahnrad 38 kämmt mit einem weiteren Zahnrad 39, das an der Einstellwelle 22 befestigt ist, so daß sich eine Drehung der Einstellwelle auf das Gegengewinde 21 überträgt. Die Einstellwelle 22 ist von der Vorderseite des Geräts her durch dessen gesamten Innenraum bis zur Geräterückseite geführt, wo sie mittels eines Lagerzapfens 40 im Gehäuseboden 29 gelagert ist. Die Teile 38 und 39 bilden zusammen einen Zahnbetrieb. Am Zahnrad 38 ist außerdem ein den Sollwert angebender Zeiger 41 befestigt, der die Einrichtung 12 zur Umsetzung des Meßwertes und den Rand der Skalenscheibe 18 umgreifend ausgeführt ist. Die Wirkungsweise des Geräts gemäß Fig.3 unterscheidet sich nicht prinzipiell von derjenigen des Geräts gemäß Fig. I. Die Zeißerwelle 11 führt aufgrund des Einflusses der Einrichtung 12 eine Drehbewegung aus, die auf der Skalenscheibe 18 durch den Istwcrt-Zcigcr 19 angezeigt wird. Durch die Drehung schraubt sich die Zeigerwelle 11 je nach dem Drehwinkel und der Steigung des Gewindes 21,36 mehr oder weniger tief in das Gegengewinde 2i hinein und führt dabei eine Längsbewegung aus, die sich auf das Betätigungselement 33 des Mikroschaltcrs 32 überträgt. Die Sollwert einstellung erfolgt durch Betätigung des Zahntriebes 38 39 bzw. durch Verdrehung des Gegengewindes 21 Durch Parallelvcrschiebung des Mikroschaltcrs 32 it Richtung des Pfeils 42 läßt sich auf einfache Weise eiiu (zusätzliche) Justierung des Schaltpunktcs des Mikro schalters erreichen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Fernanzeige- und -schaltgerät, insbesondere für Zwecke der Temperaturmessung und -regelung, bestehend aus einer Einrichtung zur Umsetzung des Meßwerts in die Drehung einer Zeigerwelle sowie aus mindestens einem von der Zeigerwelle betätigbaren Mikroschalter, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehbewegung der Zeigerwelle (11) eine dem Meßwert proportionale Hubbewegung überlagert ist, ferner durch eine solche Zuordnung des Mikroschalters (32) zur Zeigerwellii, daß deren Hubbewegung auf das Betätigungselement (33) des Mikroschalters übertragbar ist.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hubbewegung der Zeigerwelle (11) von einem auf der Zeigerwelfe angebrachten Gewinde (20, 36) erzeugt wird, welches mit einem ortsfesten Gegengewinde (21) im Eingriff steht.

3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das ortsfeste Gegengewinde (21) an einem Bauelement auf der Vorderseite des Geräts (10) einstellbar gehalten ist.

4. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das ortsfeste Gegengewinde (21) an einem Bauelement auf der Rückseite des Geräts (10) einstellbar gehalten ist.

5. Geräi: nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß das ortsfeste Gegengewinde (21) mit einem Einstellknopf (24) und einem Zeiger (25,41) für die Sollwerteinstellung gekoppelt ist.

6. Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem ortsfesten Gegengewinde (2t) und dem Einstellknopf (24) auf der Vorderseite des Geräts (10) eine Zahnradübersetzung (38, 39) angeordnet ist, und daß der Zeiger (41) für die Sollwertanüeige den Rand der Skala (18) umgreifend ausgeführt und mit dem ortsfesten Gegengewinde gekoppelt i:st.

7. Gerät nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikroschaliier (32) auswechselbar und justierbar auf der Geräteaußenseite befestigt ist.

8. Gerät nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeiger (19,25) zum Zwecke ihrer Befestigung auf der Zeigerweile (11) bzw. Einstellwelle (22) an der Befestigungsstelle eine gabelförmige öffnung (34) aufweisen, mittels welcher sie in eine Ringnut der Zeigerwelle, diese zu etwa 60% umgreifend, aufsteckbar sind.