DE2600599B2 - Temperaturabhaengiges schaltgeraet - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein temperaturabhängiges Schaltgerät, mit einem sich bei Erwärmung ausdehnenden Stoff in einem Gehäuse und einem mittels einer Membran verschiebbaren Übertragungsteil und ein mit einer Ringnut einen Randwulst der Membran aufnehmenden Verschließteil.

Es ist bereits ein temperaturabhängiges Schaltgerät der vorstehend erläuterten Art bekannt (FR-OS 75 09 973 - 22 66 278), bei dem ein einstückiges Gehäuse zur Aufnahme des temperaturabhängig sich ausdehnenden oder kontrahierenden Stoffes, des Verschließteiles, der Membran und des Übertragungsteils dient.

Temperaturabhängige Schaltgeräte, bei denen ein in einem Gehäuse sich bei Erwärmung ausdehnender Stoff, ein Gas, eine Flüssigkeit oder ein fester Stoff, z. B. Wachs, ein Übertragungsteil verschiebt und damit einen Schalter, ein Ventil oder ähnliche Elemente betätigt, sind bekannt. Mit derartigen temperaturabhängigen Schaltgeräten ist es möglich, bei einer genau definierten Temperatur eines das Schaltgerät umströmenden Fluids einen bestimmten Schalt- oder Stellvorgang auszulösen.

Es besteht auch das Bedürfnis, einen einpoligen Einschalter vorzusehen, der bei einer bestimmten Temperatur geschlossen wird oder andererseits einen einpoligen Ausschalter, beispielsweise zur Abschaltung einer elektrischen Beheizung eines Vergasers oder dergleichen.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, ein temperaturabhängiges Schaltgerät der eingangs erläuterten Art derart auszubilden, daß es in einfacher, genau reproduzierbarer Art einen elektrischen Stromkreis unterbricht oder schließt, wobei die Schaltelemente in dem Schaltgerät integriert sein sollen und bei Verwendung gleicher Bauteile eine Reihe verschiedener Ausführungsformen ermöglicht wird.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung bei einem temperaturabhängigen Schaltgerät der eingangs beschriebenen Art im wesentlichen dadurch gelöst, daß am Gehäuse eine Kontaktsteckerplatte für mindestens

einen elektrischen Kontaktstecker befestigt ist, daß der Verschließteil mindestens eine Ausnehmung zur Aufnahme eines Isolierteiles aufweist und daß der Übertragungsteil mit einem elektrischen Kontaktelement in Wirkverbindung steht.

Die Erfindung läßt sich in mehreren Aus'ührungsformen vorteilhaft anwenden.

Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind zwei Kontaktstecker vorgesehen, die über den Verschlußteil etwa senkrecht zur Verschieberbhtung des Übertragungsteiles weisende, etwa um 180° versetzte Kontaktteile aufweisen, daß als Übertragungsteil ein von der Membran beauischlagbarer Arbeitskolben vorgesehen ist und daß der Arbeitskolben mit einem die beiden Kontaktteile im Ruhezustand verbindenden, etwa U-förmigen Kontaktelement verbunden ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine Art Annäherungsschalter, wobei die beiden Pole eines Schalters durch ein vom Arbeitskolben bewegtes Kontaktelement verbunden oder getrennt werden.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Kontakte schenkelartig und einstückig mit den Steckkontakten ausgebildet sind.

Um bei Abkühlen des sich bei Erwärmung ausdehnenden Stoffes eine zuverlässige Rückstellung zu erhalten, ist es vorteilhaft, eine sich einerseits gegen eine Ausnehmung in der Kontaktsteckerplatte und andererseits gegen Schenkel des U-förmigen Kontaktelementes sich abstützende Rückstellfeder für den Arbeitskolben vorzusehen.

In zweckmäßiger Weise trägt der Verschließteil in einer etwa kreisringförmigen Ausnehmung eine den Arbeitskolben umgebende isolierscheibe.

Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Isolierscheibe mindestens eine, vorzugsweise zwei um etwa 180° versetzte, napfartige Ausnehmungen im Bereich des unteren Endes der Kontaktstecker auf und in diese bzw. diesen Ausnehmungen sind druckempfindliche Schaltelemente angeordnet, die vom Arbeitskolben über das U-förmige Kontaktelement beaufschlagbar sind. Druckempfindliche Schaltelemente dieser Art sind bekannt (DT-OS 24 11 022), wobei das Schaltelement normalerweise nicht leitend ist, jedoch in Abhängigkeit von einer Kompressionskraft leitend wird. Derartige Schaltelemente bestehen aus einem nicht leitenden elastomeren Material in das mehrere diskrete, elektrisch leitende Partikel eingebettet sind.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist es zweckmäßig, wenn als Übertragungsteil eine isolierende Scheibe dient.

Der Durchmesser des druckempfindlichen, elastisch deformierbaren Schaltelementes ist im von dem Übertragungsteil unbeaufschlagten Zustand kltiner als der Innendurchmesser einer Durchgangsöffnung im Verschlußteil. Dadurch wird erreicht, daß bei Deformation des Schaltelementes aufgrund der Ausdehnung des wärmedehnfähigen Stoffes im Gehäuse ein Kontakt zwischen dem Verschließteil, dem Schaltelement und Kontaktsteckern hergestellt wird. Dazu ist es zweckmäßig, daß ein Kontaktstecker vorgesehen ist, mit einem abgewinkelten Kontaktfuß, der mit dem druckempfindlichen elastisch deformierbaren Schaltelement in Berührung steht.

In besonders zweckmäßiger Weiterbildung der Erfindung ist das Gehäuse mit einem ein Steuerfluid führenden Rohr oder Rohrteil verbunden, derart, daß Rohrlängsachse und Verschieberichtung des Übertragungselementes etwa senkrecht aufeinander stehen. Das Schaltgerät ist somit im Mantel eines Flüssigkeitsrohres senkrecht zur Durchflußrichtung eingebaut.
In zweckmäßiger weiterer Gestaltung dieses Ausführungsbeispiels ist das Gehäuse mit der Rohrwandung einstückig ausgebildet.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt

to Fig. I in der linken und rechten Figu.-enhälfte je ein Ausführungsbeispiel,

Fig.2 ein weiteres Ausfühmngsbeispiel, teilweise geschnitten und

Fig.3 ein Ausfühmngsbeispiel mit abgewandelter Gehäuseform.

Aus den F i g. 1 und 2 ist ersichtlich, daß ein erfindungsgemäßes Schaltgerät aus einem einstückigen Gehäuse 1 besteht, das gegebenenfalls mit einem Außenschraubgewinde 2 versehen sein kann. In einem Hohlraum 3 ist ein sich bei Erwärmung ausdehnender und bei Abkühlung kontrahierender Stoff 10 untergebracht. Der Hohlraum 3 ist durch eine elastische Membrane 5 abgedeckt, die ihrerseits durch einen Verschließteiil 4 festgepreßt ist. Der Verschlußteil 4 weist eine Ringnut 6 auf, in die ein Randwulst 7 der Membrane 5 eingreift. Mit Hilfe eines inneren Bördelrandes 29 wird der Verschließteil 4 und damit die Membrane 5 im Gehäuseinneren festgelegt. Am oberen Teil des Gehäuses 1 ist eine Kontaktsteckerplatte 8 mit mindestens einem elektrischen Kontaktstecker 9, vorzugsweise durch Umbördeln eines äußeren Bördelrandes 30, befestigt. Zwischen Kontaktsteckerplatte 8 und innerem Bördelrand 29 ist als Dicntung ein O-Ring 28 vorgesehen.

Bei dem in F i g. 1 in der rechten Hälfte dargestellten Ausfühmngsbeispiel ist in einer öffnung des Verschließteiles 4 ein Arbeitskolben 11 beweglich geführt, der von der Membrane 5 beaufschlagt wird. Das obere, vorzugsweise verjüngte Ende des Arbeitskolbens 11 steht in Verbindung mit einem elektrischen Kontaktelement 17, das etwa hutförmig ausgebildet ist und Schenkel 20' und 20" aufweist. Der Verschließteil 4 weist eine obere Ausnehmung 13 auf, in die eine Isolierscheibe 14, von etwa kreisringförmiger Form eingesetzt ist. In der Kontaktplatte 8 ist ein Kontaktstecker 9" befestigt, der an seinem unteren Teil in einen radial nach innen weisenden Kontaktteil 18 übergeht. In analoger Weise ist ein zweiter Kontaktstecker 9' vorgesehen, mit einem unteren (nicht dargestellten) Kontaktteil, der dem Kontaktteil 18 um etwa 180° versetzt gegenüberliegt. Wenn das Steuerfluid eine Temperatur aufweist, die unterhalb der Auslösetemperatur des sich bei Erwärmung ausdehnenden Stoffes 10 liegt, liegen die Schenkel 20' und 20" des elektrischen Kontaktelements 17 auf den beiden Kontaktteilen 18 der Kontaktstecker 9' und 9" auf, wodurch der Schaltkreis geschlossen ist. Dehnt sich der Stoff 10 aus, dann wird der Kolben 11 (in der Zeichnung) nach oben geschoben, nimmt den elektrischen Kontaktteil 17 mit, wodurch sich die Schenkel 20' und 20" von den elektrischen Kontaktteilen 18 abheben und den Stromkreis unterbrechen. Um bei Abkühlung des Stoffes 10 und der damit verbundenen Kontraktion den Arbeitskolben 11 wieder sicher in seine Ausgangslage

to zu bringen, ist vorteilhafterweise eine Rückstellfeder 21 vorgesehen, die sich einerseits in einer Ausnehmung 19 der Kontaktsteckerplatte 8 und andererseits auf den Schenkeln 20' und 20" des elektrischen Kontaktelemen-

tes 17 abstützt. Der Aufbau des Gehäuses 1 mit dem Stoff 10 in einem Hohlraum 3 bei dem in Fig. 1 in der linken Figurenhälfte dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel ist analog zu dem beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel. In der Ausnehmung 13 des Verschließteiles 4 sind bei diesem Ausführungsbeispiel zwei etwa um 180° versetzt angeordnete napf artige Ausnehmungen 22 in einer Isolierscheibe 15 angebracht. In diese napfartigen Ausnehmungen sind druckempfindliche, elastisch deformierbare Schaltelemente 23 eingesetzt. Die Kontaktstecker 9' drücken gegen die Oberfläche der Schaltelemente 23, wobei der Druck insbesondere bei der Montage durch das Umbördeln des Randes 30 erzeugt und sichergestellt wird. In einem Temperaturbereich unterhalb der Ausdehnungstemperatur des Stoffes 10 liegt das elektrische Kontaktelement 17, unter der Wirkung der Feder 21 ebenfalls mit Druck auf den deformierbaren Schaltelementen 23 auf. Durch diesen Kompressionsdruck wird das Schaltelement 23 leitend, so daß die elektrische Verbindung zwischen dem Kontaktstecker 9 sichergestellt ist. Dehnt sich der Stoff 10 aus, dann wird über den Kolben 11 das elektrische Kontaktelement 17 gegen die Wirkung der Feder 21 nach oben verschoben, so daß die Deformation des elektrischen Schaltelementes 23 verringert oder aufgehoben wird. Je nach der Kennlinie dieses Schaltelementes 23 erfolgt dann sofort oder gleitend eine Unterbrechung der Leitfähigkeit.

Das in Fig. 2 dargestellte Ausführungsbeispiel entspricht im prinzipiellen Aufbau im wesentlichen dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1, wobei jedoch bei diesem Ausführungsbeispiel in einer Durchgangsöffnung 25 im Verschließteil 4 ein druckempfindliches, elastisch deformierbares Schaltelement 24 angeordnet ist. Dieses Schaltelement 24 liegt auf einer Übertragungsscheibe 12, die als Übertragungsteil wirkt, auf. In einer Ausnehmung 13 des Verschließteiles 4 ist wiederum eine Isolierscheibe 16 eingesetzt. Die Isolierscheibe 16 ist kreisringförmig ausgebildet, wobei der innere Durchmesser kleiner ist als der Innendurchmessser der Durchgangsöffnung 25 im Verschließteil 4. Andererseits ist der Außendurchmesser des druckempfindlichen Schaltelementes 24 wiederum kleiner als der Innendurchmesser der Isolierscheibe 16 und kleiner als der Innendurchmesser der Durchgangsöffnung 25 im unbelasteten Zustand.

Dehnt sich der Stoff 10 bei entsprechender Erwärmung aus, dann wird über die Membrane 5 die Übertragungsscheibe 12 nach oben verschoben und übt eine Kompressionskraft auf das Schaltelement 24 aus. Ein in der K.ontaktsteckerplatte 8 angebrachter Kontaklsteckter 9'" weist einen unteren Kontaktfuß 26 auf, der etwa scheibenförmig ausgebildet und rechtwinklig abgebogen ist. Der Kontaktfuß 26 überdeckt ganz oder teilweise die Öffnung in der kreisringförmigen Isolierscheibe 16. Durch die Bewegung der Übertragungsscheibe 12 wird das Schaltelement 24 zwischen Übertragungsscheibe 12 und Kontaktfuß 26 komprimiert. Dabei erfolgt auch eine Deformation, derart, daß sich der Durchmesser des Schaltelementes 24 vergrößert, so daß es in ihrem entsprechenden Bereich die Durchgangsöffnung 25 ausfüllt und mit dem Vcrschlicßtcil 4 eine elektrisch leitende Verbindung bildet. Bei diesem Ausführungsbeispicl ist der Kontaktstecker 9'" der eine Pol und das Gehäuse 1 der zweite Pol des an sich einpoligen Einschalten. Über die Übcrlragtingsschcibc 12 wird somit das Schaltelement 24 durch Pressung in axialer Richtung auch radial nach außen gepreßt, wobei nach Anlegen des Schaltelements 24 an dem Verschließteil 4 durch die weitere Verformung des Schaltelements, die durch das Elastomer auf Distanz gehaltenen Metallteile des Schaltelements untereinander in Berührung kommen, und so ein Strom vom Kontaktstecker 9'", der beispielsweise als Flachstecker ausgebildet ist, über das Schaltelement 24 des Verschließteils 4 zum Außengewinde 2 des Gehäuses 1 und somit zur Masse fließen kann.

Bei diesem Ausführungsbeispiel wirkt das elastisch deformierbare Schaltelement 24 selbst als Rückstellglied für die Übertragungsscheibe 12 bzw. die Membrane 5.
Eine große Genauigkeit des Schaltzeitpunktes in Abhängigkeit von der Temperatur läßt sich durch Justieren des Bodens des Gehäuses 1 mit Hilfe einer Justierdelle 31 bewirken.

Das in F i g. 3 gezeigte Ausführungsbeispiel entspricht im wesentlichen dem linken Teil der Fig. 1, jedoch ist das Gehäuse 1 in einer Rohrwandung 32 eines Rohres 27 eingesetzt oder mit dieser Rohrwandung 32 einstückig ausgebildet. Das Rohr 27 dient als Leitung für ein Steuerfluid, dessen Temperatur das erfindungsgemäße temperaturabhängige Schaltgerät in der oben beschriebenen Weise steuert.

Bezugszeichenliste

1 Gehäuse

2 Außengewinde
3 Hohlraum

4 Verschlußteil

5 Membran

6 Nut in 4

7 Randwulst von 5

8 Kontaktsteckerplatte

9', 9", 9"'Kontaktstecker

10 temperaturabhängiger Stoff

11 Arbeitskolben

12 Übertragungsscheibe
■to 13 Ausnehmung in 4

14 Isolierscheibe

15 Isolierscheibe

16 Isolierscheibe

17 elektrisches Kontaktelement
18 Kontaktteil von 9"

19 Ausnehmung in 8
20', 20" Schenkel von 17

21 Rückstellfeder

22 Ausnehmung in 15

23 druckempfindliches Schaltelement

24 durckempfindliches Schaltelement

25 Durchgangsöffnung in 4

26 Kontaktfuß von 9'"

27 Rohr

28 Rohrwandung

29 Bördelrand innen

30 Bördelrand außen

31 Justierdelle

32 Rohrwandung

mi 33 42

34 43

35 44

36 45

37 46
GS 38 47

39 48

40 49

41 50

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (12)

Patentansprüche:

1. Temperaturabhängiges Schahgerät, mit einem sich bei Erwärmung ausdehnbaren Stoff in einem Gehäuse und einem mittels einer Membran verschiebbaren Übertragungsteil und ein mit einer Ringnut einen Randwulst der Membran aufnehmenden Verschließteil, wobei ein einstückiges Gehäuse zur Aufnahme des temperaturabhängig sich ausdehnenden oder kontrahierenden Stoffes, des Verschließteiles, der Membran und des Übertragungsteil dient, dadurch gekennzeichnet, daß am Gehäuse (1) eine Kontaktsteckerplatte (8) für mindestens einen elektrischen Kontaktstecker (9) befestigt ist, daß der Verschließteil (4) mindestens eine Ausnehmung (13) zur Aufnahme eines Isolierteiles (14 bzw. 15 bzw. 16) aufweist, und daß der Übertragungsteil (11 bzw. 12) mit einem elektrischen Kontaktelement in Wirkverbindung steht.

2. Schaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Kontaktstecker (9', 9") vorgesehen sind, die über dem Verschlußteil (4) etwa senkrecht zur Verschieberichtung des Übertragungsteils weisende, etwa um 180° versetzte Kontaktteile (18) aufweisen, daß als Übertragungsteil ein von der Membran (5) beaufschlagbarer Arbeitskolben (11) vorgesehen ist, und daß der Arbeitskolben (11) mit einem die beiden Kontaktteile (18) im Ruhezustand verbindenden, etwa U-förmigen Kontaktelement (17) verbunden ist.

3. Schaltgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktteile (18) schenkelartig und einstückig mit den Steckkontakten (9', 9") ausgebildet sind.

4. Schaltgerät nach Anspruch 2 oder 3, gekennzeichnet durch eine sich einerseits gegen eine Ausnehmung (19) in der Kontaktsteckerplatte (8) und andererseits gegen Schenkel (20', 20") des U-förmigen Kontaktelements (17) sich abstützende <to Rückstellfeder (21) für den Arbeitskolben (11).

5. Schaltgerät nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschließteil (4) in einer etwa kreisringförmigen Ausnehmung (13) eine den Arbeitskolben (11) umgebende Isolierscheibe (14 bzw. 15) trägt.

6. Schaltgerät nach Anspruch 2 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierscheibe (15) mindestens eine, vorzugsweise zwei um etwa 180° versetzte, napfartige Ausnehmungen (22) im Bereich des unteren Endes der Kontaktstecker (9') aufweist, und daß in diese bzw. diesen Ausnehmungen (22) druckempfindliche Schaltelemente (23) angeordnet sind, das bzw. die vom Arbeitskolben (11) über das U-förmige Kontaktelement (17) beaufschlagbar ist bzw. sind.

7. Schaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Übertragungsteil eine isolierende Scheibe (12) dient und daß das elektrische Kontaktelement aus einem druckempfindlichen, elastisch deformierbaren Schaltelement (24) besteht.

8. Schaltgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des druckempfindlichen, elastischen deformierbaren Schaltelements (24) im von dem Übertragungsteil (12) unbeauf- b5 schlagten Zustand kleiner ist als der Innendurchmesser einer Durchgangsöffnung (25) im Verschlußteil IA\

9. Schaltgerät nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß in einer kreisringförmigen Ausnehmung (13) des Verschließteiles (4) eine Isolierscheibe (16) angeordnet ist, und daß der Innendurchmesser der Isolierscheibe (16) kleiner als der Innendurchmesser der Durchgangsöffnung (25) im Verschlußteil (4), aber größer als der Außendurchmesser des druckempfindlichen, elastisch <4eformierbaren Schaltelementes (23) ist.

10. Schaltgerät nach Anspruch 7 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kontaktstecker (9'") vorgesehenen ist, mit einem abgewinkelten Kontaktfuß (26), der mit dem druckempfindlichen, elastisch deformierbaren Schaltelement (24) in Berührung steht.

11. Schaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) mit einem ein Steuerfluid führenden Rohr (27) oder Rohrteil verbunden ist, derart, daß Rohrlängsachse und Verschieberichtung des Übertragungselementes etwa senkrecht aufeinanderstehen.

12. Schaltgerät nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) mit der Rohrwandung (32) einstückig ausgebildet ist.