Druckgeber für einen Druckschalter oder einen Regler

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Druckgeber nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

[0002] Ein solcher Druckgeber dient entweder zur Betätigung eines Schaltkontaktes in einem Druckschalter oder zur Abgabe eines stetigen Ausgangssignals, welches ein elektrisches oder auch ein pneumatisches Signal sein kann. Es kann als Eingangssignal eines stetig wirkenden Reglers oder eines Zweipunktreglers dienen. Der vom Druckgeber zu messende Druck kann ein Differenzdruck, ein Unterdruck oder ein Ueberdruck sein. Bei der Verwendung in einem Druckschalter ist der Schaltpunkt in einem begrenzten Bereich einstellbar. Das vom Druck beaufschlagbare Fühlerelement ist üblicherweise eine Membran oder gelegentlich auch ein Kolben.

[0003] Bei einem derartigen Druckgeber wird die Schaltgenauigkeit bzw. die Abtastgenauigkeit durch Schwankungen der Umgebungstemperatur beeinflusst. Hauptursachen der Beeinflussung sind die sich ändernden Walkkräfte, insbesondere bei Gummimembranen, und sich bei Wärme ausdehnende Gehäuse, insbesondere bei Kunststoffteilen. Bei elektronischen Messumformern sind zwar Schaltungsanordnungen zur Kompensation der Umgebungstemperatur bekannt, jedoch beziehen sich diese in der Regel auf die in den elektronischen Bauelementen verursachten Schwankungen, deren Charakteristik sich von den mechanisch verursachten Schwankungen weitgehend unterscheidet.

[0004] Ein Druckgeber der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art ist aus der CH-A 528 142 bekannt. Dieser bekannte Druckgeber weist als Fühlerelement einen Faltenbalg auf, der über eine Bimetallscheibe mittels einer Stange auf einen Mikroschalter einwirkt. Der um eine Achse schwenkbare Mikroschalter wird durch eine als Scharnierfeder ausgebildete Feder, die sich an einem festen Widerlager abstützt, ständig gegen eine Justierschraube gedrückt. Mittels der Justierschraube ist der Abstand des Mikroschalters von der mit dem Faltenbalg bzw. der Bimetallscheibe verbundenen Betätigungsstange zur Veränderung des Arbeitspunktes einstellbar. Bei nicht betätigtem Mikroschalter ist deshalb ein Abstand zwischen der Betätigungsstange bzw. einem mit der Betätigungsstange verbundenen Hebel und dem Stössel des Mikroschalters vorhanden. Erst bei einer ausreichenden Druckbeaufschlagung des Faltenbalges dringt die Betätigungsstange mit dem Hebel bis zum Stössel des Mikroschalters vor, um diesen zu betätigen. Bei einer Verstellung des Arbeitspunktes muss der ganze Mikroschalter verschwenkt werden. Die dafür vorgesehene Justierschraube befindet sich inmitten des Apparates, so dass sie nur schwer zugänglich ist. Ferner muss die Kraft zur Rückstellung der Betätigungsstange durch den Faltenbalg aufgebracht werden, sodass die Schaltgenauigkeit beim Zurückschalten von der Rückstellkraft des Mikroschalter-Stössels und von derjenigen des Faltenbalges abhängig ist. Beide Faktoren können die Schaltgenauigkeit nachteilig beeinflussen.

[0005] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, einen Druckgeber zu schaffen, der nicht nur weitgehend unempfindlich auf Einflüsse der Umgebungstemperatur ist, sondern der auch eine hohe Schaltgenauigkeit aufweist.

[0006] Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

[0007] Bei der erfindungsgemässen Lösung dient die Feder zur Festlegung des Arbeitspunktes, der durch das Bimetallelement weitgehend unabhängig von Einflüssen der Umgebungstemperatur stabilisiert ist. Da die Feder ständig eine Kraft auf das Fühlerelement ausübt, ergibt sich durch die Anordnung des Bimetallelementes in Reihe mit der Feder eine kraftabhängige Temperaturkompensation, sodass im Gegensatz zu einer wegabhängigen Temperaturkompensation bei einer Verstellung des Arbeitspunktes keine. Verlagerung des Schaltkontaktes oder des Messumformers erforderlich ist. Der Arbeitspunkt lässt sich auf einfache Weise durch Veränderung des Federdruckes einstellen. Die erfindungsgemässe Lösung zeichnet sich durch ihre Einfachheit aus und ist weitgehend auch auf bereits bestehende Konstruktionen anwendbar. Durch das mit der Feder in Reihe angeordnete Bimetallelement wird die Wirkung der Feder verändert, ohne dass sich dadurch Verschiebungen der die Eichgenauigkeit bestimmenden Teile ergeben.

[0008] Bei bevorzugten Ausführungsformen nach den Ansprüchen 2 und 3 ist eine leichte Zugänglichkeit zum Einstellelement gewährleistet.

[0009] Eine besonders bevorzugte Ausführungsform nach Anspruch 4 ermöglicht auf einfache Art und Weise einen Abgleich der Kompensationswirkung des Bimetallelementes durch Hinzufügen oder Wegnehmen von Bimetallscheiben.

[0010] Bei einer weiteren bevorzugten- Ausführungsform nach Anspruch 5 sind die Bimetallscheiben als Lochscheiben wechselsinnig auf einem Dorn aufgereiht. Die wechselsinnige Anordnung ergibt einen grösseren Hub als eine gleichsinnige Anordnung, da sich die Hübe der einzelnen Scheiben addieren.

[0011] Eine Ausführungsform nach Anspruch 6 entspricht nicht nur einer konstruktiv günstigen Lösung, sondern ist darüberhinaus mit dem Vorteil verbunden, dass die Bimetallscheiben das Mitdrehen der Feder beim Verstellen der Druck-Einstellschraube verhindern, da sie sich leicht gegeneinander verdrehen lassen. Dadurch lässt sich die Einstellgenauigkeit erhöhen, weil störende Abweichungen des Schaltpunktes durch das Verdrehen der Feder vermieden werden.

[0012] Eine Ausführungsform nach Anspruch 7 ergibt einen besseren thermischen Wirkungsgrad, da anstelle von runden Lochscheiben Lochstreifen vorgeschlagen werden, welche jedoch gegen Verdrehung gesichert werden müssen.

[0013] Anhand der Zeichnungen werden Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigt :

Fig. 1 einen Axialschnitt durch einen gebrochen dargestellten Druckschalter,

Fig. 2 ein Detail aus der Fig. 1 in einem grösseren Massstab, wobei durch den Unterschied zwischen der linken und der rechten Zeichnungshälfte die Wirkung des Bimetallelementes veranschaulicht wird,

Fig. 3 die Anordnung eines elektronischen Messumformers mit einer vom Druckfühler bewegbaren Zunge anstelle eines Schaltkontaktes.

[0014] In der Fig. 1 ist eine von dem zu messenden Druck beaufschlagbare Kammer 10 mittels einer Membran 12 abgeschlossen, welche auf der dem Druck entgegensetzten Seite durch eine Scheibe 14 verstärkt ist. Auf der Scheibe 14 stützt sich ein Stössel 16 ab, dessen entgegensetztes Ende in einem mit einer einseitig eingespannten Blattfeder 18 verbundenen Führungsstück 20 zentriert ist. Auf der dem Stössel 16 entgegengesetzten Seite greift eine Druckfeder 22 am Führungsstück 20 an, welches die als druckbeaufschlagbares Fühlerelement dienende Membran 12 gegen den zu messende Druck belastet. Die als Betätigungselement wirkende Blattfeder 18 ist an ihrem freien Ende mit einer c-förmigen Schnappfeder 24 gekoppelt, welche an einem gegen einen feststehenden Kontakt 26 vorgespannten Schaltkontakt 28 angreift.

[0015] Wird nun die in der Ruhestellung an einem feststehenden Anschlag 30 anliegende Membran 12 gegen die Kraft der Druckfeder 22 durch den Druck des zu messenden Mediums beaufschlagt, dann bewegt sie die Blattfeder 18 gegen die Druckfeder 22. Ueberschreitet dabei die Blattfeder 18 die Ebene des Schaltkontaktes 28, dann kippt die c-förmige Schnappfeder 24 in ihre andere stabile Stellung und bewegt dabei den Schaltkontakt 28 vom feststehenden Kontakt 26 weg und auf den zweiten feststehenden Kontakt 32 zu. Nimmt der zu messende Druck des Mediums in der Kammer 10 ab, dann schaltet der Schaltkontakt 28 wieder in seine in der Fig. 1 dargestellte Ausgangsstellung zurück, sobald die Blattfeder 18 die Ebene des Schaltkontaktes 28 wieder überschreitet.

[0016] Die Vorspannung der Druckfeder 22 ist an einer Druck-Einstellschraube 34 einstellbar, an welcher sich die Druckfeder 22 mittels tellerferartig gewölber Bimetallscheiben 36 eines Bimetallelementes 38 abstützt. Die Bimetallscheiben 36 sind in ihrem Zentrum gelocht und wechselsinnig auf einem Dorn 40 aufgereiht, welcher mit der Druck-Einstellschraube 34 starr verbunden ist. Zur Zentrierung des oberen Endes der Druckfeder 22 befindet sich zwischen der untersten Bimetallscheibe 36 und der Druckfeder 22 ein zweites Führungsstück 42. Die Druck-Einstellschraube 34 ist in ein in einem Gehäuseansatz 44 angeordnetes Gewinde eingeschraubt.

[0017] In einer nicht dargestellten Ausführungsform kann anstelle der Membran 12 auch ein Kolben vorgesehen sein, welcher durch den Druck des zu messenden Mediums gegen die Kraft der Druckfeder 22 beaufschlagbar ist. Anstelle des einen dargestellten Schaltkontaktes können auch mehrere Schaltkontakte vorgesehen sein, welche entweder gleichzeitig oder bei verschiedenen Drücken schalten. Die Schaltkontakte können als Umschalter, als Oeffner oder als Schliesserausgebildet sein.

[0018] Die Fig. 2 zeigt ein Detail aus der Fig. 1 in einem grösserem Massstab. Insbesondere ist aus der Fig. 2 die Form der tellerfederartig gewölbten Bimetallscheiben 36 und deren Anordnung ersichtlich.

[0019] Während die linke Hälfte der Fig. 2 die Bimetallscheiben 36 in der Normalstellung zeigt, ist aus der rechten Hälfte dieser Figur die Wirkung der Bimetallscheiben 36 bei einer erhöhten Umgebungstemperatur ersichtlich. In diesem Fall sind die Bimetallscheiben 36 stärker gewölbt. Zur Anpassung der durch die Bimetallscheiben bewirkten Kompensation der Umgebungstemperatur können Bimetallscheiben hinzugefügt oder entfernt werden. Durch die wechselsinnige Anordnung der Bimetallscheiben 36 erhöht sich der Kompensationshub um jede hinzugefügte Bimetallscheibe. Für den vorliegenden Verwendungszweck werden schwach gewölbte, runde Lochscheiben als Bimetallscheiben bevorzugt. Das durch die Bimetallscheiben 36 gebildete Bimetallelement 38 dient als axial bewegliche Abstützung der Druckfeder 22. Beim Verstellen der Druck-Einstellschraube 34 verhindern die Bimetallscheiben 36, dass die Druckfeder 22 mitgedreht wird, da sich die Bimetallscheiben 36 an ihren Innendurchmessern mit geringer Reigung gegeneinander verdrehen lassen.

[0020] Die Fig. 3 zeigt als Variante zur Fig. 1 einen Messumformer 46, welcher in Abhängigkeit von der Annäherung einer Zunge 48 ein stetiges Signal abgibt. Ein solcher Messumformer weist vorzugsweise elektronische Bauelemente auf und kann beispielsweise die Annäherung der Zunge 48 induktiv, kapazitiv oder optisch abtasten. Die Zunge 48 ist dabei anstelle der in der Fig. 1 dargestellten Blattfeder 18 angeordnet und wirkt gleich wie die Blattfeder 18 als Betätigungselement.

[0021] Anstelle der auf dem Dorn 40 aufgereihten Bimetall-Lochscheiben ist es auch möglich, Bimetallscheiben ohne Loch zu verwenden, welche in einer Hülse aufgereiht sein müssen. Ferner ist es möglich, anstelle von runden Bimetallscheiben gelochte Bimetallstreifen zu verwenden, welche auf einem Dorn aufgereiht und gegen Verdrehung versichert sind.

[0022] Es ist auch möglich, die Kompensation durch einen Einzelnen, einseitig eingespannten Bimetallstreifen zu erzielen, der eine Kraftkorrektur direkt oder mittels einer Feder auf die Membran ausübt.

Ansprüche

1. Druckgeber für einen Druckschalter oder einen Regler, mit einem druckbeaufschlagbaren Fühlerelement (12), welches unter dem Einfluss eines Bimetallelementes (38) mit einem Betätigungselement (18, 48) zur Betätigung mindestens eines Schaltkontaktes (28) oder mit einem Mes-' sumformer (46) zur Abgabe eines stetigen Ausgangssignals gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Fühlerelement (12) durch eine Feder (22) belastet ist, die mit dem Bimetallelement (38) in Reihe angeordnet ist.

2. Druckgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die als Druckfeder ausgebildete Feder (22) mit ihrem dem Fühlerelement (12) entgegengesetzten Ende auf dem Bimetallelement (38) abgestützt ist.

3. Druckgeber nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Bimetallelement (38) seinerseits auf einem Einstellelement (34) abgestützt ist.

4. Druckgeber nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Bimetalleiement (38) in Reihe angeordnete, tellerfederartig gewölbte Bimetallscheiben (36) aufweist.

5. Druckgeber nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bimetallscheiben (36) in ihrem Zentrum gelocht und wechselsinnig auf einem Dorn (40) aufgereiht sind.

6. Druckgeber nach den Ansprüchen 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Dorn (40) mit einer als Einstellelement dienenden Druck-Einstellschraube (34) verbunden ist.

7. Druckgeber nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Bimetallelement (38) wechselsinnig in Reihe angeordnete, gewölbte Lochstreifen aufweist.

Claims

1. A pressure transducer for a pressure switch or a regulator, comprising a pressure-loadable sensing element (12), which is coupled under the influence of a bimetallic element (38) to an actuating member (18, 48) for actuating at least one switching contact (28) or to a measuring transducer (46) for the delivery of a constant output signal, characterized in that the sensing element (12) is loaded by a spring (22), which is arranged in series with the bimetallic element (38)..

2. A pressure transducer according to claim 1, characterized in that the spring (22) constructed as a compression spring is supported with its opposite end from the sensing element (12) on the bimetallic element (38).

3. A pressure transducer according to claim 2, characterized in that the bimetallic element (38) is in turn supported on an adjusting member (34).

4. A pressure transducer according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the bimetallic element (38) comprises bimetallic disks (36) arranged in series and curved in the manner of disk springs.

5. A pressure transducer according to claim 4, characterized in that the bimetallic disks (36) have holes at their centres and are lined up in alternate directions on a shaft (40).

6. A pressure transducer according to claim 3 and claim 5, characterized in that the shaft (40) is connected with a pressure adjusting screw (34) serving as an adjusting member.

7. A pressure transducer according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the bimetallic element (38) comprises curved perforated strips arranged in series in alternate directions.

Revendications

1. Capteur de pression pour manocontacteur ou pour régulateur, comportant un élément capteur (12) apte à être exposé à la pression, lequel est couplé, en étant sous l'influence d'un élément bimétallique (38), à un élément d'actionnement (18, 48) pour actionner au moins un contact mobile (28), ou à un convertisseur de mesure (46) pour fournir un signal de sortie progressif, caractérisé par le fait que l'élément capteur (12) est chargé par un ressort (22) qui est agencé en série avec l'élément bimétallique (38).

2. Capteur de pression selon revendication 1, caractérisé par le fait que le ressort (22) aménagé en ressort de compression prend appui, par son extrémité à l'opposé de l'élément capteur (12), sur l'élément bimétallique (38).

3. Capteur de pression selon revendication 2, caractérisé par le fait que l'élément bimétallique (38) prend appui sur un élément de réglage (34).

4. Capteur de pression selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que l'élément bimétallique (38) présente des disques bimétalliques (36) bombés à la manière de rondelles Belleville, disposés en série.

5. Capteur de pression selon revendication 4, caractérisé par le fait que les disques bimétalliques (36) sont perforés en leur centre et sont montés avec une orientation alternée, sur un mandrin (40) sur lequel ils constituent une rangée.

6. Capteur de pression selon les revendications 3 et 5, caractérisé par le fait que le mandrin (40) est lié à une vis de réglage de pression (34) servant d'élément de réglage.

7. Capteur de pression selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que l'élément bimétallique (38) présente des bandes perforées cintrées disposées, en orientation alternée, en constituant une rangée.

Zeichnung