DE1665788C3 - Druckempfindliche Schaltungsanordnung - Google Patents

Description

F ι g. 2 einen Längsschnitt durch die druckempfindliche Schaliungsunordiiurm nach Fig. I, jedoch um ■)(! ' gedieht,

F i g. 3 einen Querschnitt nach der Linie 3-3 der F i g. I mit der Ankcranordnung,

F i g. 4 einen Querschnitt im wesentlichen nach der Linie 4-4 in F i g. 2 mit einem Teil der beweglichen Ankeranordnung und

F i g. 5 eine schematische Darstellung eines Steuerkreises, der hei der druckempfindlichen Schaltungsanordnung verwendet wird.

Die in den Zeichnungen und insbesondere in F i g. 1 und 2 dargestellte druckempfindliche Schallungsanordnung 10 besitzt einen im wesentlichen zylindrischen Gehäuseteil 11 und einen Verschluß 12, der in das eine Ende des zylindrischen Gehäuseteils

11 eingesetzt werden kann. Die Schaltungsanordnung Hi ist in ein Gehäuse 13 einselzbar, das in F i 2. \ nur teilweise gezeigt ist und das ein.n Teil des Gehäuses eines Antriebs mit unveränderlicher Drehzahl bildet. Das Gehäuse 13 weist einen Ansatz 14 auf.

Eine Spule 16 ist im Gehäuseteil 11 befestigt und mit einer Wechselstromquclle durch Leitungen 18 verbunden. Ein Anker I¹J ist mit einem Kolben 70 einer Betätigungsanordnung 20 verbunden, welcher auf das Druckmittel in einer Kammer 21 anspricht, die von dem Ansatz 14 gebildet wird, um den Anker 19 in eine von seinen bistabilen Stellungen zur Veränderung des Scheinwiderstands der Spule 16 zu bewegen, wodurch entweder ein geringer Scheinwiderstand oder ein hoher Scheinwiderstand der Spule erzeugt wird. Die Kammer 21 ist mit der hydraulischen Steuerung innerhalb des Antricbsgchäuses hydraulisch verbunden, so daß das hydraulische Druckmittel tier Kammer 21 zugeführt wird.

Wenn ein Druck oberhalb eines bestimmten Wertes in der Kammer 21 besteht, bewegt sich der Kolben 70 nach links, wodurch der bewegliche Anker 19 ebenfalls nach links bewegt wird, so daß der Luftspalt 22 geschlossen und der Scheinwiderstand der Spule 16 auf einen verhältnismäßig hohen Wert erhöht wird. Wenn andererseits der Druck in der Kammer 21 unterhalb des bestimmten Wertes fällt, bewegt sich der Kolben 70 unter der Wirkung einer Schraubenfeder 90 nach rechts, wodurch der" Anker 19 von der Spule wegbewegt, und ein verhältnismäßig großer Luftspalt 22 erzeugt wird, der den Scheinwiderstand in der Spule 16 erniedrigt und damit einen zweiten stabilen Zustand schafft.

Der Gehäuseteil 11 weist vorstehende Nasen 25 zur Befestigung der Schaltungsanordnung in der gewünschten Stellung im Gehäuse 13 auf. Der Verschluß 12 des Gehäuseteils 11 wird von einer Mittclbohrung 27 im Gehäuseteil 11 aufgenommen. Ein in eine Mittclöilnung im Verschluß 12 eingesetzter Isolierstopfen hält die elektrischen Leitungen 18 in ihrer Stellung. Der Verschluß 12 weist gegabelte Vorsprünge 29 und 30 auf, die am besten aus F i g. 3 ersichtlich sind und die sich zu einer Schulter 32 in der Bohrung 27 erstrecken und an dieser anliegen. Die gegabelten Vorsprünge 29 und 30 flankieren einen magnetisch durch'ässigcn geschichteten Kern 34, der ein Teil der Spulenkörper 16 bildet. Der Verschluß

12 wird im Gehäuseteil 11 durch einen Sprengring 36 gehalten, der die Vorsprünge 29 und 30 gegen die Schulter 32 hält. Um die Spule 16 mit Bezug auf den Anker 19 fluchtend zu halten, sind Ausfkichlungsstifte 38 vorgesehen.

Die Vorrichtung, von veränderlicher Induktivität 16 wird durch eine Wicklung 40 und einen im wesentlichen U-fürmigen geschichteten magnetisch durchlässigen Teil 34 gebildet. Der Teil 34 sitzt mit eni-er .. Passung in einer MittelöiTnung in der Wicklung 40 und weist Schcnkelteile 42 und 43 auf, deren Enden 44 einen Teil des Luftspalts 22 begrenzen.

Der Anker 19 besitzt einen im wesentlichen U-förmigen Kern 50, der aus geschichteten ferromagnetischen Platten ähnlich dem Kern 34 hergestellt werden kann. Ein im wesentlichen U-fürmigcs Halteelcment 52 umgibt den geschichteten Kern und ist an diesem befestigt. Der Anker 19 umgibt einen Schaft 54, der sich durch das Halteelement und den Anker 50 erstreckt. Der Schaft 54 trägt einen Dauermagneten 56. Der Kern 50. das HalteeL-ment 52 und der Dauermagnet 56 werden ;^i-'f dem Schaft 54 durch einen erweiterten Teil 57 am vorderen Ende des Schafts 54 gehalten, der dazu dient, den Dauerma-

an gneien 56 gegen eine Schulter 58 am Schaft 54 zu belasten. In seinem Mittelteil besitzt der Gehäuseteil 11 eine Trennwand 60 mit einem im wesentlichen rechteckigen Schlitz 61 zur gleitenden Aufnahme des Halteelements 52.

Die Betätigungsanordnung 20 dient dazu, den geschichteten Kern 50 aus seiner in F i g. 1 und 2 gezeigten Stellung, die als erste Stellung bezeichnet wird, in eine Stellung zu bewegen, in der er am geschichteten Kern 42 anliegt und die als zweite Stellung bezeichnet werden kann. Die Betäligungsanordnunu 20 weist eine gestufte, im wesentlichen zylindrische KoI-, berührung 65 auf, die im rechten Ende des Gchäusjteils Il sitzt und durch einen Ring 67 in diesem gehalten wird. Eine Mittelbohrung 68 in der Kolbenführung65 dient zurgleitenden Aufnahme des Kolbens 70, der an seinem einen Ende mit einem erweiterten Kopfteil 71 ausgebildet ist. In der rechten Endstellung des Kolbens 70 liegt der Kopfteil 71 an einer ringförmigen Gehäuseschulter 72 an.

Das rechte Ende des Kolbens 70 ist dem Druckmittel in der Kammer 21 ausgesetzt. Eine geschlossene Axialbohrung 75 ist mittig im Kolben 70 zur Aufnahme des verlängerten Endes des Schafts 54 vorgesehen.

Zwischen dem Kolben 70 und dem Anker 19 ist eine Totgangverbindung 76 vorgesehen, um die auf den Anker durch das Betätigungsorgan 20 ausgeübte Schließkraft anzupassen. Insbesondere weist die Totjangvcrbindung 76 einen Stift 77 auf, der innerhalb der diametralen Bohrungen im Kopfteil 71 des Kolbens 70 bcrestigt ist und sich durch einen I.ängsschlitz 79 im Schaft 54 erstreckt. Eine innerhalb der Axialbohrung sitzende Druckfeder 80 belastet normalerweise den Schaft 54 vom Kolben 70 nach außen zn einer Stellung, in welcher der Stift 77 am rechten Ende des Schlitzes 79, wie in F i g. 2 gezeigt, anliegt, wodurch ein weiteres Ausfahren des Schafts 54 aus der Axialbohrung 75 verhindert wird; wie sich aus dem Nachgehenden ergibt, dient die Feder 80 dazu.

die gewünschte Schlicßkraft zwischen dem Anker 50 und dem feststehenden Kern 34 unabhängig von der Kraft des auf den Kolben 70 wirkenden hydraulischen Drucks zu erzeugen.

Die Betätigungsanordnung weist ferner eineSchrau-

f>5 bcnfedcr90 auf, welche sich gegen eine Schulter 91 im Gehäuseteil 11 abstützt, um den Kolben 70 nach rechts in seine zurückgezogen!.· oder erste Stellung zu belasten. Die Feder 90 stützt sich ferner gegen ein

im wesentlichen becherförmiges Fcdersitzclcment 93 mit einem Flanschten 94 ab, der einen Sitz für das eine linde der Feder 90 bildet. Das Fcdcrsitzelcmcnt 93 weis! eine MittclölTnung 94 auf, welche den Schaft 54 frei aufnimmt. Die Feder 90 belastet daher den Kolben 70 in seine zurückgezogene Stellung durch das l'cdcrsitzclcment 93. Die Feder 90 ist mit Bezug auf den Flächeninhalt der durch das Druckmittel beiasictcn Seite des Knibens 70 so gewählt, daß bei einem bestimmten Druck, z. B. von 7 kg/cm'-', in der Kammer 21 der Kolben 70 entgegen der Kraft der Feder 90 nach links bewegt wird, wodurch der Spalt 22 geschlossen wird; fällt der Druck dann unter den bestimmten Wert ab, so belastet die Feder 90 den Kolben 70 nach rechts, wodurch der Spalt 22 geöffnet wird.

Das Fedcrsilzclcmcnt 93 weist Vorsprünge 95 auf, welche die Seiten des Ankerhaltcelements 52 flankieren und dazu dienen, die Bewegung des Kolbens 70 nach links zu begrenzen. Wenn sich der Kolben 70 nach links bewegt und das Haltcelcmcnt93 mitnimmt, kommen die Vorsprünge 95 am Ende einer Vertiefung 97 im Gehäuseteil 11 zur Anlage, wodurch eine weitere Bewegung dos Kolbens 70 verhindert wird. Die Bewegungsbegrenzungen des Kolbens 70, die durch «.lic Schulter 97 und die Gehäuscschulter 72 gebildet werden, sind so gewählt, daß der Kolben 70 '-ich aus seiner in F i g. I und 2 gezeigten Stellung in seine zweite Stellung bewegt, in welcher die Vor- ^priinge 95 an der Schulter 97 nach einem größeren Weg /ur Anlage kommen als notwendig ist. um eine Berühruni: zwischen dem Anker 50 und dem Kern 42 herbei/.uführcn. Daher führt der Kolben 70 eine grö-I.Vrc Bewegung als der Anker 19 aus.

in den Gehäuseteilcn 11 bzw. 14 sind Ablaufkanäle 102 und 1Q3 zum Ablauf von Leckflüssigkeit vorgesehen. Die aus dem Kanal 102 ablaufende Flüssigkeit strömt zu einem Flüssigkeitsbehälter innerhalb des Gehäuses 13. Zur Vermeidung des Lcckens von Flüssigkeit aus der Kammer 21 dient eine Ringdichtung 105. Um das Lecken von Flüssigkeit aus dem Gehäuse 13 zwischen dem Gehäuseteil 11 und der Innenseite des Ansatzes 14 zu vermeiden, ist eine weitere Ringdichtung 106 vorgesehen, die innerhalb einer geeigneten ringförmigen Ausnehmung im Umfang des Gehäuseteils 11 sitzt.

Der erwähnte Dauermagnet 56 dient dazu, im Druckmittel schwimmende magnetische Teilchen zu sammeln, welches am Kolben 70 vorbei aus der Kammer 21 leckt. Hierdurch wird verhindert, daß sich Fremdteilchen im Luftspalt 22 sammeln und den Betrieb des Schalters stören.

Wenn sich im Betrieb der Kammer 21 unterhalb r> eines bestimmten Wertes befindet, hält die vorgespannte Feder 90 den Kolben 70 und den Anker 19 in der in F i g. I und 2 gezeigten Stellung. Der hierbei bestehende große Luftspalt 22 im magnetischen Kreis hat zur Folge, daß der Spulenscheinvvidcrstand

ίο gering ist und ein beträchtlicher Strom durch einen Belastungswiderstand R₁ fließt, wie im Steuerkreis in F i g. 5 dargestellt. Eine Regel- oder Anzeigevorrichtung 100 ist zum Belastiingswiderstand R₁ parallelgeschaltet. Während dieses Betriebszustands wird der Strom/;, weitgehend durch den Wert des Belastungswiderstands R,_ bestimmt. Dieser Zustand kann entweder als der »Ein«- oder der »Aus«-Zustand gewählt werden.

Wenn der Druck in der Kammer 21 den bcstimmten Wert übersteigt, bewegt sich der Kolben 70 nach links entgegen der Belastungskraft der Druckfeder 90. Bevor die Vorsprünge 95 an der Schulter 97 im Gehäuseteil 11 zur Anlage kommen, kommt der Anker 50 an den Enden der Schenkel des Kern 34 in der feststehenden Spule 16 zur Anlage. Der auf den Kolben 70 wirkende hydraulische Druck hält jedoch an, wodurch die Betätigungsanordnung 20 nach links bewegt wird, bis die Vorsprünge 95 an der Schulter 97 zur Anlage kommen. Während dieser Bewegung verläßt der Stift 77 das rechte Ende des Längsschlilzes 79 im Schaft 54 und nimmt eine schwimmende Stellung in diesem ein. Wenn der Anker 50 am Kern 34 zur Anlage kommt, wird daher die Schlicßkraft zwischen diesen durch die Druckfeder 80 bestimmt, die gegen das hintere Ende des Schafts 54 wirkt, und kann in der gewünschten Weise gewählt werden. Der Scheinwiderstand der Spule 16 wird dann im Vergleich zu dem Belastungswiderstand R₁ groß, da der Luftspalt 22 sehr klein ist und der Strom /, sehr klein wird, da er im wesentlichen durch den Blindwiderstand der Spule bestimmt wird. Der niedrige Wert des durch den Belastungswiderstand R₁ fließenden Stroms verändert den bistabilen Zustand der Anzeigeoder Regelvorrichtung 100.

Wenn der Druck in der Kammer 21 unter den bestimmten Wert abfällt, führt die Feder 90 da.. Betätigungsorgan in die erste zurückgezogene Stellung zurück, in welcher die Rückführung des Ankers zu der in F i g. 1 und 2 gezeigten Stellung stattfindet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

I 665 788 Patentansprüche:

1. Druckempfindliche Schaltungsanordnung mit einer Spulenanordnung mit veränderlicher Induktivität und einer druckempfindlichen Einrichtung zur Veränderung des Wertes der Induktivität, weiche mit einem magnetisch durchlässigen Anker verbunden ist, der gegenüber der Spulenanordnung beweglich ist, und der Anker unterhalb eines vorgegebenen Druckwerts gegenüber 'einem Kern der Spulenanordnung durch die Wirkung einer Feder in einem gewissen Abstand gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß die druckempfindliche Einrichtung aus einem mit dem Anker(19j verbundenen Kolben (70) besteht, welcher gegen die Wirkung einer Schraubenfeder (W)) verschiebbar ist. um den Anker (19) mit dem Kern (34) bei einem vorgegebenen Druck im wesentlichen in Anlage zu bringen, so daß der Scheinwiderstand der Schaltungsanordnung bei dem vorgegebenen Druckwert sich zwischen einem hohen und einem niedrigen Wert ändert.

2. Schaltungsanordnung iiach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Totgungvcrbindung (76), weiche den Kolben (70) und den Anker (19) verbindet und einen erweiterten Kolbenweg gestattet, mit einer Γ ;der (80), welche den Anker (19) vom Kolben (70) wegdrückt und welche die am Anker (19) wirksame Schließkraft bestimmt.

3. Schaltungsanordnung ns -h Anspruch !oder 2, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (56) zum Sammeln von Metallteilchen, die in dem aus der Druckkammer austretenden Fluid mitgeführt werden.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sammeleinrichtung durch einen Dauermagneten (56) gebildet ist, der neben dem Kolben (70) und zwischen Kolben (70) und Spulenanordnung (19) liegt.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2. 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (70) einen erweiterten Kopfteil (71) aufweist, der in einer Kolbenstellung an einer Gehiiuseschultcr (72) anliegt, und daß der Kolben ferner eine Axialbohrung (75) zur Aufnahme eines am Anker befestigten Schafts (54) besitzt, der in der Axialbohrung gleitet, und die Federanordnung zwischen Kolben (70) und Anker (50) aus einer in der Axialbohrung angebrachten Druckfeder (80) besteht, welche den Schaft aus der Axialbohrung zu drücken sucht, wobei die Totgangverbindung (76) zwischen Anker und Schaft aus einem Längsschlitz (79) mit Stift (77) besteht.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch ein Federsitzelement (93), welches am erweiterten Kopfteil (71) des Kolbens (70) anliegt, mit einer im Gehäuse angeordneten, in Anlage mit dem Fedcrsitz-EIemcnt befindlichen Schraubenfeder (90), und mit am Federsitzelement angeordneten gabelartigen Vorsprüngen (95), durch welche der Kolben der in seiner anderen Stellung begrenzt wird und welche sich axial an den Seiten des Ankers (50) erstrecken.

Die Erfindung betrifft eine druckempfindliche Schaltungsanordnung mit einer Spulenanordnung mit veränderlicher Induktivität und einer druckempfindlichen Einrichtung zur Veränderung des Wertes der Induktivität, welche mit einem magnetisch durchlässigen Anker verbunden ist, der gegenüber der Spulenanordnung beweglich ist, und der Anker unterhalb eines vorgegebenen Druckwerts gegenüber einem Kern der Spulenanordnung durch die Wirkung einer Feder

^lü in einem gewissen Abstand gehalten wird.

Derartige druckempfindliche Schaltungsanordnungen werden als Meßgeräte zur Druckmessung über einen kontinuierlichen Meßbereich verwendet (Handbuch für elektrisches Messen mechanischer Größen, 1967, VDI-Verlag GmbH, Düsseldorf, Seite 539).

Druckempfindliche Schalter werden ferner für Antriebe von unveränderlicher Drehzahl in Flugzeugen verwendet, um anzuzeigen, wann der hydraulische Förderdruck für bestimmte hydraulische Steuerorgane einen zulässigen hohen Wert erreicht hat, und ferner zur Anzeige, daß die Abtriebsdrehzahl sich in einem zulässigen Bereich befindet, so daß der Antrieb die gewünschte Leistung an die Welle eines mit dem Antrieb gekuppelten Synchrongenerators abgibt, der die elektrische Energieversorgung für das Flugzeug bildet. Eiishcr bestanden die für diusen Zweck verwendeten Schalter aus einem Schaltermechanismus, der elektrische Wechseikontakte in bistabilcr Anordnung und einen hydraulisch betätigten Kolben aufweist, der auf den hydraulischen Druck anspricht und den Schaltcrmechanismus bei einem bestimmten Druck betätigt. Durch die Verwendung dieser Schalter sind ernste Nachteile insofern aufgetreten, als sie in einigen Atiwendungsfällen verhältnismäßig kurzlebig und unzuverlässig waier infolge des starken durch die Kontakte fließenden Stroms und der Schwingungen in der Umgebung, und da die Temperatur- und Druckschwankungen zu einer verhältnismäßig geringen Kontaktlebcnsdauer geführt haben.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine bistabile druckempfindliche Schaltungsanordnung zu schaffen, weiche die vorangehend beschriebenen Nachteile der bisher bekannten druckempfindlichen Schalter vermeidet, und welche als küiiiaktioser Schalter arbeiten kann.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die druckempfindliche Einrichtung aus einem mit dem Anker verbundenen Kolben besteht, welcher gegen die Wirkung einer Schraubenfeder vcischiebbar ist, um den Anker mit dem Kern bei einem vorgegebenen Druck im wesentlichen in Aniage 2:11 bringen, so daß der Scheinwiderstand der Schaltungsanordnung bei dem vorgegebenen Druckwert sich zwischen einem hohen und einem niedrigen Wert ändert.

Durch die Erfindung wird eine druckempfindliche Schaltungsanordnung geschaffen, die entweder einen hohen oder einen niedrigen Stromwert liefert, im Gegensatz zu mit Dehnungsmeßstreifen arbeitenden bckannten Anordnungen, die eine druckempfindliche analog arbeitende Schaltungsanordnung ergeben, wie sie beispielsweise im »Archiv für technisches Messen«, Lieferung 274 vom November 1958, Seite 226, beschrieben sind.

Die Erfindung wird an Hand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert; es zeigt F i g. I einen Längsschnitt durch die druckempfindliche Schaltungsanordnung,