CH659729A5

CH659729A5 - Vorrichtung zur umwandlung des druckes eines druckmittels in ein elektrisches signal.

Info

Publication number: CH659729A5
Application number: CH4361/82A
Authority: CH
Inventors: Hermann Gmeinder; Georg Wenger
Original assignee: Kaltenbach & Voigt
Priority date: 1981-07-17
Filing date: 1982-07-16
Publication date: 1987-02-13
Also published as: WO1983000405A1; DE3128408C2; IT8253529V0; DK319882A; IT8267911A1; FR2509857B1; US4514604A; IT8267911A0; DE3128408A1; IT1155552B; JPS58500828A; FR2509857A1; JPH032537U

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Umwandlung des Druckes eines Druckmittels in ein elektrisches Signal nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Durch die DD-PS 83 634 sind Vorrichtungen der eingangs genannten Art bekannt, bei denen der elektrische Geber als Schalter bzw. Mikroschalter und das Verstellorgan als Membran ausgebildet sind, durch welche ein aus dem Gehäuse des Schalters ragendes Stellglied zwecks Verbindung bzw. Unterbrechung seiner Kontakte, d.h. zwecks Umschaltung von der einen Einstellposition in die andere in Bewegung versetzt wird. Die hierfür erforderliche Bewegungsstrecke sowie die Ausmasse des Schalters bedingen eine verhältnismässig grosse Schalthysterese und ein verhältnismässig grosses Bauvolumen der Vorrichtung, abgesehen davon, dass ein Schalter bzw. Mikroschalter mit beweglichem Stellglied ein aufwendiges Bauteil ist. Ein noch grösseres Bauvolumen ergibt sich, wenn gemäss den DE-AS 20 29 981 und 20 31 580

2

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

3

659 729

die Membran über eine Druckplatte und ein federndes, an einem vorrichtungsfesten Gegenlager abgestütztes Zwischenglied mit dem Stellglied des elektrischen Gebers in Wirk verbindung steht.

Die Erfindung, wiesie im Patentanspruch 1 gekennzeichnet ist, löst die Aufgabe, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die ein minimales Bauvolumen und einen minimalen Aufwand an Bauteilen aufweist.

Die durch die Erfindung erreichbaren Vorteile sind im wesentlichen darin zu sehen, dass ein Geber bzw. Schalter mit aus einem Gehäuse ragenden hin- und herbeweglichen Stellglied entfällt; vielmehr kann der Geber in einfacher Weise lediglich aus den dem Versteilglied in seiner nicht-druckmittelbeaufschlagten Stellung dicht benachbart angeordneten Kontakten bestehen, die in üblicher Weise mit Anschlussmitteln, z.B. mit je einem Kabel verbunden sind. Da für die gegenseitige Verbindung der Kontakte durch das Verstellorgan insbesondere bei vorrichtungsfester Anordnung der Kontakte nur eine äusserst geringe Bewegungsslrecke des Verstellorgans erforderlich ist, ergibt sich ein sehr geringes Bauvolumen der gesamten Vorrichtung. Insbesondere kann die Bauhöhe klein gehalten werden. Durch den Wegfall des beweglichen Geber-Stellgliedes wird nicht nur das Bauvolumen verkleinert, sondern auch ein weitgehend vereinfachter Aufbau der Vorrichtung erreicht.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben und nachstehend erläutert.

I n der Zeichnung sind Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 die Vorrichtung im Schnitt mit zugeordneter Druckmittelquelle in schematischer Darstellung,

Fig. 2 eine gegenüber Fig. 1 abgeänderte Ausführungsform der Vorrichtung im Schnitt,

Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III in Fig. 2, Fig. 4 eine weitere gegenüber Fig. 1 abgeänderte Ausführungsform der Vorrichtung im Schnitt,

Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie V-V in Fig. 4, Fig. 6 Anwendungsmöglichkeiten der Vorrichtung in schaubildlicher Darstellung,

Fig. 7 eine weitere Anwendungsmöglichkeit der Vorrichtung als Strömungs- oder Differenzdruckwächter im Schnitt und

Fig. 8 eine weitere gegenüber Fig. 1 zwecks Bildung eines Schwellwellenschalters abgeänderte Ausführungsform im Schnitt.

Die Vorrichtung zur Umwandlung des Druckes eines Druckmittels in ein elektrisches Signal besteht aus einem elektrischen Geber 1, der mittels eines beweglichen, durch den Druck des von einer Druckmittelquelle 2, z.B. einem Kompressor, kommenden Druckmittels hin- und herbewegbaren Verstellorgans 3 unter jeweiliger elektrischer Verbindung bzw. Unterbrechung seiner beispielsweise aus Kupfer bestehenden Kontakte 4, 5 jeweils in die eine von zwei Einstellpositionen bringbar ist. Die von der Druckmittelquelle 2 (Fig. 1) kommende, das unter einem Druck P stehende und zur Beaufschlagung des Verstellorgans 3 dienende Druckmittel führende Leitung ist mit 6 bezeichnet. In die Leitung 6 sind noch ein Zweiwegeschalter 7, z.B. ein Fussschalter, zum Ein- und Ausschalten der Druckmittelzufuhr und ein Rückschlagventil 8 mit einem dieses umgebenden Bypass 9 mit eingebauter Drossel 10 zur Verzögerung der Unterbrechung der Kontakte 4, 5 eingebaut.

Wie noch näher erläutert wird, sind die Kontakte 4,5 des Gebers 1 in der einen Einstellposition des Verstellorgans 3 durch letzteres unmittelbar elektrisch verbindbar.

Bei der Ausführungsform nach den Fig. 2 und 3 besteht die mit den Kontakten 4, 5 des Gebers 1 in Berührung kommende Seite des Verstellorgans 3 aus elektrisch leitendem Material. Hierzu ist eine Schicht 11 aus elektrisch leitendem Material, z.B. Kupfer, auf der genannten Seite des Verstellorgans 3 vorgesehen. Es kann aber auch das Verstellorgan 3 ganz aus elektrisch leitendem Material bestehen.

Aus der Zeichnung ergibt sich, dass die Kontakte 4, 5 vorrichtungsfest angeordnet sind. Hierzu ist z.B. gemäss Fig. 2 und 3 der Geber 1 in Form einer Platte 12 aus elektrisch nicht leitendem Material mit auf der dem Verstellorgan 3 zugewandten Seite angeordneten Kontakten 4, 5 ausgebildet. Beispielsweise gemäss Fig. 4 und 5 sind die Kontakte 4. 5 in die Platte 12 eingelagert, wobei die Kontakte nach Art einer gedruckten Schaltung angeordnet sein können. Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 sind die Kontakte 4, 5 mäander-förmig ineinander greifend angeordnet. In jedem Fall ist die Anordnung derart, dass das Verstellorgan 3 nach seiner durch das Druckmittel bewirkten Bewegung die Kontakte 4. 5 berührt und so eine elektrische Verbindung der Kontakte 4. 5 bewirkt.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 ist noch auf der dem Geber 1 abgewandten Seite des Verstellorgans 3 eine abdichtende Abdeckfolie 13 angeordnet.

Grundsätzlich kann als hin- und herbewegbares Verstellorgan 3 ein durch das Druckmittel beaufschlagbarer Kolben vorgesehen sein. Um jedoch das Bauvolumen der Vorrichtung bzw. dessen Bauhöhe besonders klein zu halten und eine Rückstellkraft bzw. ein Rücksteilglied für den Kolben. z.B. eine Feder zu vermeiden, ist in an sich bekannter Weise das Verstellorgan 3 nach Art einer durch das Druckmittel beaufschlagbaren Membran 14 ausgebildet.

Aus den Fig. 1, 2, 4, 7 und 8 geht hervor, dass nach Art eines Folienschalters zwischen dem plattenförmigen Geber 1 und der Membran 14 eine Isolierplatte 15 angeordnet ist, die zur Ermöglichung der unter dem Druck des Druckmittels erfolgenden Berührung der Membran 14 mit den Kontakten 4, 5 des Gebers eine Durchbrechung 16 aufweist. Bei den Ausführungsformen nach den Fig. 1 und 4 sind die Membran 14 und die Isolierplatte 15 in einer flach ausgebildeten, mit einem Anschlussstutzen 6a für die Druckmittelleitung 6 versehenen Membrankammer 17 angeordnet, während bei den Ausführungsformen nach den Fig. 2, 7 und 8 die Membran 14 auf dem Rand 17a der flach ausgebildeten Membrankammer 17 angeordnet ist. Die Membrankammer 17 ist mittels eines oder mehrerer Dichtringe 18 gegen das Austreten von Druckmittel abgedichtet. Die Verbindung der Membrankammer 17 mit dem plattenförmigen Geber 1 erfolgt bei der Ausführungsform nach Fig. 4 mit Hilfe von Schrauben 19, während bei den übrigen Ausführungsformen diese Verbindung durch Kleben hergestellt sein kann. Bei Fig. 1 sind die Teile 1, 13, 14, 15 zuvor durch Einschnappen in den Membranraum 19 eingebracht, wobei die Teile 1, 13, 14, 15 und/' oder 17 aus eleastischem Werkstoff bestehen.

Beiden Ausführungsformen nach den Fig. 1, 2, 7, 8 bilden die Membran 14, die Isolierplatte 15 und der plattenförmige Geber 1 eine bauliche Einheit 20. Dabei können die genannten Teile 14, 15, 1 der baulichen Einheit z.B. durch Kleben zusammengehalten sein.

Vorteilhaft ist es auch, z.B. gemäss Fig. 2,4, 6, 7, 8, eine bauliche Einheit 20 mit der Membrankammer 17 zu einem einheitlichen Bauteil 23 zu verbinden. Auch diese Verbindung kann durch Kleben hergestellt sein, aber auch eine Verbindung mittels Verschrauben ist möglich, vgl. die in Fig. 4 ersichtlichen Schrauben 21.

Es können eine oder mehrer bauliche Einheiten 20 oder es kann wie in Fig. 6 dargestellt ein einheitlicher Bauteil 23 an einer Platine 22 vorgesehen sein. Hierzu dienen elektrische

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

659729

4

Steckkontakte 24, die an dem plattenförmigen Geber 1 der baulichen Einheit 20 bzw. des einheitlichen Bauteils 23 angeordnet sind und zum Einstecken in Gegen-Steckglieder 25 der Platine 22 dienen. Die Gegen-Steckglieder 25 können mit elektrischen Zu- und Ableitungen 26, z.B. in Form von an der Platine 22 vorgesehenen gedruckten Schaltungen verbunden sein. Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 sind die Zu- und Ableitungen 26 als einfache Drähte ausgebildet. Auch ist es - wie weiterhin aus Fig. 6 hervorgeht - möglich, die Membrankammer 17 allein auf der Platine 22 anzuordnen, wobei dann ähnlich wie in Fig. 4 zumindest der Geber 1 in der Platine und die Isolierplatte 15 sowie die Membran 14 in der Membrankammer angeordnet sind. Es können aber z.B. ausser dem Geber 1 auch noch die Isolierplatte 15 in der Platine 22 und nur die Membran 14 in der Membrankammer 17 angeordnet sein. Schliesslich ist es auch möglich, dass ähnlich wie in Fig. 2 Geber 1, Isolierplatten 15 und Membran 14 in der Platine zusammengefasst sind, wobei dann nur die Membrankammer 17 mit ihrem Rand 17a derart auf die Platine 22 gesetzt zu werden braucht, dass der umlaufende Rand 17a die Durchbrechung 16 der unter der Membran 14 liegenden Isolierplatte 15 umschliesst.

Zur Entlüftung des durch die Durchbrechung 16 zwischen dem plattenförmigen Geber 1 und der Membran 14 gebildeten Raumes ist bei den Ausführungsformen nach den Fig. 4, 7 und 8 der plattenförmige Geber 1 mit einer die ihn bildende Platte 12 durchsetzenden Öffnung 27 versehen.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 7 ist zur Bildung eines Strömungs- oder Differenzdruckwächters die Öffnung 27 der Platte 12 mit einem Leitungsabschnitt 6' verbunden, der ein Druckmittel führt, das einen gegenüber dem Druck PI des in den Membranraum 19 strömenden Druckmittels unterschiedlichen Druck P2 aufweist. Der die z.B. einen zahnärztlichen Spray führende Leitung 6 fortsetzende Leitungsabschnitt 6' besitzt einen kleineren Querschnitt als die Leitung 6 und wird seinerseits fortgesetzt durch einen Leitungsabschnitt 6", der den gleichen Querschnitt wie die Leitung 6 aufweist.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 8 ist zur Veränderung der Druckempfindlichkeit der Membran 14 im Boden der Membrankammer 17 eine von aussen betätigbare Einstellschraube 28 angeordnet, gegen die sich eine Druckfeder 29

abstützt, die ihrerseits einen Druckstempel 30 in Anlage an die Membran 14 hält. Weiterhin geht aus Fig. 8 hervor, dass im Boden der Membrankammer 17 eine von aussen betätigbare Verstellschraube 31 zur Einstellung des Schaltpunktes 5 und der Schalthysterese angeordnet ist. Die Verstellschraube

31 erstreckt sich mit einem sich konisch verjüngenden Ende

32 in einen ebenfalls sich konisch verjüngenden, in den Membranraum 19 mündenden Kanal 33, der einen ins Freie mündenden Abzweig 34 aufweist. Ausserdem ist noch bei der io Ausführungsform nach Fig. 8 im Boden der Membrankammer 17 ein Druckmittel-Speicherraum 35 vorgesehen, wobei der Querschnitt der Einlassöffnung 36 des Druckmittel-Speicherraumes 35 kleiner ist als der Querschnitt der in den Membranraum 19 mündenden Auslassöffnung 37. Die Ausführungsform nach Fig. 8, die einen sogenannten Schwellwellenschalter bildet, eigent sich wie auch die anderen Ausführungsformen insbesondere für zahnärztliche Druckmittel, wie Kühlluft, Kühlwasser, ein durch ein Gemisch von Luft und Wasser gebildetes Kühlspray, Turbinen* oder Luftmotor-Antriebsluft bzw. -Abluft od. dgl., z.B. wenn beim Aus- oder Einschalten eines mit dem Druckmittel beaufschlagten zahnärztlichen Behandlungshandstückes ein elektrisches Signal abgegeben werden soll, beispielsweise um die Energiezufuhr zu einem anderen Handstück ein- bzw. auszuschalten oder um beim Ausschalten der Druckmittelzufuhr zu einem Handstück auch die z.B. für Beleuchtungszwecke vorgesehene Zufuhr von elektrischer Energie zu diesem Handstück - gegebenenfalls unter der Wirkung der Drossel 10 verzögert - abzuschalten.

30 Der in Fig. 1 ersichtliche Zweiwegeschalter 7 zum Ein- und Ausschalten der Druckmittelzufuhr zum Membranraum 19 kann z.B. in Form eines durch Fussdruck betätigbaren volumenveränderlichen Hohlkörpers, beispielsweise gemäss der DE-OS 15 66 281 in Form eines ringförmigen Luftsackes aus 35 elastischem Material ausgebildet sein.

Die Darstellung in der Zeichnung ist nicht massgetreu, so ist z.B. in Wirklichkeit die Gesamtbauhöhe der Vorrichtung, d.h. die Abmessung a in Fig. 4 von der Aussenseite des Bodens der Membrankammer 17 bis zur Aussenseite des plat-40 tenförmigen Gebers 1 wesentlich kleiner, z.B. 3 bis 5 mm, während Breite und Länge der Vorrichtung, d.h. die Abmessungen b und c in Fig. 5 jeweils etwa 10 bis 20 mm betragen.

20

B

3 Blatt Zeichnungen

Claims

659 729 PATENTANSPRÜCHE

( 1 ) und der Membran (14) eine Isolierplatte ( 15) angeordnet ist, die zur Ermöglichung der unter dem Druck des Druckmittels erfolgenden Berührung der Membran ( 14) mit den Kontakten (4, 5) des Gebers eine Durchbrechung (16) aufweist.

1. Vorrichtung zur Umwandlung des Druckes eines Druckmittels in ein elektrisches Signal, bestehend aus einem elektrischen Geber ( 1 ), welcher mittels eines durch den Druck des von einer Druckmittelquelle (2) kommenden Druckmittels hin- und herbewegbaren Verstellorgans (3) unter jeweiliger elektrischer Verbindung und Unterbrechung seiner Kontakte (4, 5) jeweils in die eine von zwei Einstellpositionen bringbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontakte (4, 5) des Gebers ( 1 ) in der einen Einstellposition des Verstellorgans (3) durch letzteres unmittelbar elektrisch verbindbar sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die mit den Kontakten (4, 5) des Gebers ( 1 ) in Berührung kommende Seite des Verstellorgans (3) aus elektrisch leitendem Material besteht. (Fig. 2)
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontakte (4, 5) des Gebers ( 1 ) vorrichtungsfest angeordnet sind.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Geber ( 1 ) in Form einer Platte ( 12) aus elektrisch nicht leitendem Material mit auf der dem Verstellorgan (3) zugewandten Seite angeordneten Kontakten (4, 5) ausgebildet ist (Fig. 3).
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet. dass die Kontakte (4,5) in der aus elektrisch nicht leitendem Material bestehenden Platte ( 12) eingelagert sind (Fig. 5).
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontakte (4,5) als Teile einer gedruckten Schaltung ausgebildet sind.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontakte (4, 5) mäanderförmig angeordnet sind (Fig. 3).
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstellorgan (3) nach Art einer durch das Druckmittel beaufschlag Membran (14) ausgebildet ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem plattenförmigen Geber
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (14) in einer flach ausgebildeten Membrankammer (17) angeordnet ist (Fig. 1,4).
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass auch die Isolierplatte (15) in der flach ausgebildeten Membrankammer (17) angeordnet ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (14) auf dem Rand (17a) einer flach ausgebildeten Membrankammer (17) angeordnet ist (Fig. 2,7, 8).
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Membrankammer (17) mittels eines Dichtringes ( 18) abgedichtet ist.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (14), die Isolierplatte (15) und der plattenförmige Geber ( 1 ) eine bauliche Einheit (20) bilden (Fig. 1,2,7, 8).
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die bauliche Einheit (20) mit der Membrankammer ( 17) zu einem einheitlichen Bauteil (23) verbunden ist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der plattenförmige Geber ( 1 ) der baulichen

Einheit (20) bzw. des einheitlichen Bauteils (23) mit Steckkontakten (24) versehen ist.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der plattenförmige Geber ( 1 ) mit einer die ihn bildende Platte ( 12) durchsetzenden Öffnung (27) versehen ist (Fig. 4,7,8).
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass im Boden der Membrankammer (17) eine von aussen betätigbare Einstellschraube (28) angeordnet ist, gegen die sich eine Druckfeder (29) abstützt, die ihrerseits einen Druckstempel (30) in Anlage an die Membran (14) hält (Fig. 8).
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 18. dadurch gekennzeichnet, dass im Boden der Membrankammer ( 17) eine von aussen betätigbare Verstellschraube (31 ) zur Einstellung des Schaltpunktes und der Schalthysterese angeordnet ist (Fig. 8).
20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellschraube (31 ) sich mit einem sich konisch verjüngenden Ende (32) in einen ebenfalls sich konisch verjüngenden, in den Membranraum (19) mündenden Kanal (33) erstreckt, der einen ins Freie mündenden Abzweig (34) aufweist.
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass im Boden der Membrankammer (17) ein Druckmittel-Speicherraum (35) vorgesehen ist (Fig. 8).
22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt der Einlassöffnung (36) des Druckmittel-Speicherraumes (35) kleiner ist als der Querschnitt der in den Membranraum (19) mündenden Auslassöffnung (37). (Fig. 8)
23. Platine für eine Vorrichtung nach den Ansprüchen 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass sie mit einer oder mehreren baulichen Einheiten (20) bzw. einheitlichen Bauteilen (23) versehen ist (Fig. 6).
24. Platine nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass sie mit den Steckkontakten (24) im plattenförmigen Geber ( 1 ) zugeordneten Gegen-Steckgliedern (25) versehen ist (Fig. 6).
25. Strömungs- oder Differenzdruckwächter mit einer Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (27) mit einem Druckmittel führenden Leitungsabschnitt (6') verbunden ist, welches Druckmittel einen gegenüber dem Druck (PI) des in den Membranraum ( 19) strömenden Druckmittels unterschiedlichen Druck (P 2) aufweist (Fig. 7).