DE1515623A1 - Temperaturempfindliche Schalteinrichtungen - Google Patents

Description

Beschreibung zum Patentgesuch

der Firma Drayton Controls limited, Horton Road Works, West Drayton,

Middlesex, England

betreffend:
"Temperaturempfindliche Schalteinrichtungen"

Die Erfindung bezieht sich auf temperaturempfindliche Schalteinrichtungen von der Art, bei der die Einrichtung in Abhängigkeit von einer vorherbestimmten Temperaturänderung von einem Zustand in einen zweiten Zustand schaltet.

Es sind derartige Schalteinrichtungen bekannt, die eine temperaturempfindliche Prüfsonde mit einem langgestreckten, innerhalb eines rohrförmigen Gehäuses freiverschiebbar angeordneten Betätigungsteil aufweisen, bei denen das Betätigungsteil und das Gehäuse jeweils aus Materialien mit verschiedenen Wärmeausdemiungskoeffizienten bestehen, so daß bei einem durch die Sonde aufgenommenen bzw. abgetasteten Temperaturwechsel eine entsprechende Längsverschiebung zwischen dem Teil und dem Genäuse hervorgerufen wird. Das Betätigungsteil wirkt auf einen mit einem Schaltelement in Berührung stehenden Hebel, um das Element bei der Bewegung des Hebels entsprechend der relativen Verschiebung des Betätigungsteiles und des Gehäuses von einer Stellung in •eine andere schalten zu lassen. Diese beschriebene bekannte Einrichtung hat den Nachteil, daß das Betätigungsteil unmittelbar durch den Hebel auf das Schaltelement wirkt, das sich somit beim Schalten von der einen Stellung in die andere langsam bewegt« '

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Ein derartiges langsames Schalten des Elementes kann hinsichtlich der einwandfreien Betriebsweise der Einrichtung Schwierigkeiten verursachen, weil es eine Modulationswirkung erzeugt und sich das Schaltelement über einen ziemlich weiten Temperaturbereich weder in der einen noch in der anderen Stellung befindet, wodurch eine Dauerschwingung des Gerätes hervorgerufen wird, dessen Betriebsweise durch die Schalteinrichtung kontrolliert wird»

Es ist deshalb ein Ziel der Erfindung, eine Schalteinrichtung der genannten Art zu schaffen, bei der die erwähnte Schwierigkeit beseitigt ist und die entsprechend der Erfindung eine temperaturempfindliche Schalteinrichtung mit einer temperaturempfindlichen Sonde aufweist, die mit einem Betätigungshebel wirksam verbunden ist, der seinerseits an einem Schaltelement schwenkbar angebracht ist, wobei eine Feder an einem Ende an dem Schaltelement und an dem anderen Ende an einem einstellbaren Widerlager angebracht ist, und die Anordnung derart getroffen ist, daß der Betätigungshebel unter Ansprechen auf eine vorherbestimmte Temperaturänderung in eine Stellung bewegt wird, in der die Feder das Schaltelement von einer ersten in eine zweite Betriebslage schnappen läßt.

In einer besonderen Ausführungsform der Einrichtung nach der Erfindung betätigt die temperaturempfindliche Sonde den Betätigungshebel mittels eines zweiten Hebels, dessen eines Ende mit dem Betätigungshebel in Berührung steht und dessen anderes Ende unter der Wirkung4iner Druckfeder steht, die auf den aveiten Hebel eine hinreichende Belastung ausübt, um die auf diesen durch die zuerst erwähnte Feder über das Schaltelement und den Betätigungshebel ausgeübte Kraft während des anfänglichen Erwärmens oder Abkühlens der Sonde zu überwinden.

Eine Anwendungsform der Schalteinrichtung nach der Erfindung ist die Kontrolle des Betriebes des Überströmventils bzw. Umleitungsventils eines katalytischen Schalldämpfers, verbunden mit der Kontrolle der Luftverunreinigung durch Auspuffsysterne von Kraftfahrzeugen»

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Bei der Verwendung eines derartigen katalytischen Schalldämpfers bzw. Auspufftopfes ist es üblich, ein Überströmbzw. Umleitungsventil vorzusehen, um die Auspuffgase von dem katalytisehen Auspufftopf zu einem herkömmlichen Auspufftopf umzuleiten, wenn die Temperatur des Katalysators auf einen vorherbestimmten V/ert von z.B. 70O⁰G ansteigt. Das Überströmventil wird durch Unterdruck von der Maschinensaugleitung her betätigt, um das Ventil zu dem katalytischen Auspufftopf unter normalen Fahrbedingungen offenzuhalten, wobei die Verbindung zwischen der Saugleitung und dem Ventil eine temperaturempfindliche Schalteinrichtung aufweist, in der das Schaltelement daran angepaßt ist, einen Durchlaß zur Atmosphäre hin zu schließen, wenn es sich in seiner normalen Stellung befindet, und diesen zu öffnen, sobald es sich in seiner anderen Stellung befindet. Die temperaturfühlende Sonde der Einrichtung erstreckt sich zu dem Katalysatorbett des Auspufftopfes und wenn die Temperatur des Bettes den vorherbestimmten Temperaturwert übersteigt, schaltet das Schaltelement in seine andere Stellung, wobei es die Unterdruckverbindung zu dem Überströmventil unterbricht, das dann die Umleitung der Auspuffgase von dem katalytischen Auspufftoptf zu dem herkömmlichen Schalldämpfer auslöst*

Ausführungsbeispiele der Erfindung zur Verwendung in einem katalytischen Auspuffsystem sind in der Zeichnung dargestellt. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 einen senkrechten Schnitt durch eine Ausführungsform nach der Erfindung und

fig. 2 eine ähnliche Darstellung einer abgewandelten Ausführungsform des Betätigungsmechanismus für die Einrichtung,

Wie in Fig. 1 gezeigt, umfaßt die Einrichtung ein Gehäuse 1, das eine Kammer 2 mit einer Einlaßöffnung 3 umschließt, die dazu vorgesehen ist, mit der Saugleitung der Maschine verbunden zu werden, mit einer Auslaßöffnung 4, die dazu bestimmt ist, mit dem Überströmventil des katalytischen Auspuffsystems verbunden

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zu werden, und mit einer zur Atmosphäre hin führenden Öffnung Eine im ganzen mit 6 bezeichnete Temperaturfühler-Sonde ragt von dem Gehäuse 1 nach unten und ist daran angepaßt, in oder dicht neben dem Katalysatorbett des Auspufftopfes angeordnet zu werden« Die Sonde 6 umfaßt ein Metallrohr 71 in dem ein aus einem Material, z.B. einem keramischen Material, mit einem gegenüber dem des Rohres 7 merklich verschiedenen Wärmeausdehnungskoeffizienten gebildetes Betätigungsteil 8 frei angeordnet ist.

Ein Betätigungshebel 9 ist an einem Ende an einer abwärtsgerichteten Lippe 10 des Gehäuses 1 angelenkt und steht in einem geringen Abstand von der Lippe 10 in Berührung mit dem oberen Ende des Betätigungsteiles 8, so daß eine relative Verschiebung des Betätigungsteiles 8 und des Rohres 7 entsprechend der Temperaturänderung den Hebel 9 um seinen Drehpunkt schwingen läßt. Das andere Ende des Hebels 9 ist, wie an der Stelle 11 gezeigt, nach oben gebogen und stützt ein Ende eines Schaltelementes 12 schwenkbar ab, dessen anderes Ende ein Verschlußteil 13 trägt, das so ausgebildet ist, daß es in Abhängigkeit von der Stellung des Elementes 12, wie im folgenden beschrieben, die Öffnung 3 oder die Öffnung 5 berührt und verschließt.

Sowohl der Betätigungshebel 9 als auch das Schaltelement sind in Längsrichtung geschlitzt bzw. mit einer Aussparung versehen, um eine Zugfeder 14 aufzunehmen, die am einen Ende an dem Schaltelement 12 und mit ihrem anderen Ende an dem unteren Ende eines mit einem Schraubengewinde versehenen Bolzens 15 befestigt ist, der sich abwärts in die Kammer 2 hineinerstreckt. Die gegenseitige Anordnung der Lippe 10, des Hebels 9t des Schaltelementes 12 und des Bolzens 15 ist derart getroffen, daß, sobald die durch die Sonde 6 gefühlte Temperatur auf einen vorherbestimmten Wert ansteigt, das Schaltelement 12 dazu gebracht wird, von der in Pig« dargestellten Lage, in der die öffnung 5 geschlossen und die öffnung 3 geöffnet ist, in seine andere Lage zu schnappen, in

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der die Öffnung 5 geöffnet und die Öffnung 3 geschlossen ist. In dieser anderen Stellung des Schaltelementes ist deshalb die Verbindung zu der Maschinensaugleitung geschlossen, und die Verbindung zu dem Überströmventil ist durch die Öffnung 5 zur Atmosphäre hin offen, und das Überströmventil löst die Umleitung der Abgase von dem katalytischen Auspufftopf zu dem herkömmlichen Schalldämpfer aus«

Die Temperatur, bei der die Schnappwirkung des Schaltelementes eintritt, kann durch eine Einstellung des mit einem Schraubengewinde versehenen Bolzens 15 in Längsrichtung in dem Gehäuse 1 verändert werden.

Um eine weitwinklige Bewegung des Schnapp-Betätigungshebels bei der Vorbewegung, während die Sonde sich auf die vorherbestimmte Betriebstemperatur erwärmt, zu verhindern, kann es erwünscht sein, eine derartige Anordnung zu treffen, daß der Hebel im Hinblick auf die Temperaturveränderung während der Vorbewegung nur eine niedrige Bewegungsrate hat und unmittelbar vor Erreichen und im Bereich der Betriebstemperatur eine schnelle Bewegung ausübt.

Eine derartige Anordnung ist in Fig, 2 gezeigt, in der das Betätigungsteil 8a über einen weiteren Hebel 16 auf den Betätigungshebel 9a einwirkt. Der Betätigungshebel 9a ist an einem Stift 17 schwenkbar angebracht, und der zusätzliche Hebel 16 ist an dem Betätigungsteil 8a schwenkbar, wobei ein Ende des Hebela mit dem Betätigungshebel 9a dicht neben dem Stift 17 in Berührung steht, während das andere Ende des Hebels 16 U-förmig ausgebildet ist und unter der Wirkung einer den Bolzen 15a umgebenden Druckfeder 18 steht» Dieses zuletzt genannte Ende des Hebels 16 ist an der Stelle 19 durchbrochen, um in ihm einen im Durchmesser verringerten Abschnitt 20 des Bolzens 15a unterzubringen,

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wobei dieser im Durchmesser verringerte Abschnitt an seinem unteren Ende in einer Schulter bzw. einem Flansch 21 endet, gegen die bzw« den, wie im folgenden beschrieben, das durchbrochene Ende des Hebels 16 während des Betriebes der Einrichtung zur Anlage kommt.

Die ?eder 18 beaufschlagt den Hebel 16 mit einer hinreichenden Belastung, um die auf ihn durch die Peder 14a über das Schaltelement 12a und den Betätigungshebel 9a ausgeübte Kraft zu übertreffen, so daß - während der anfänglichen Erwärmung der Sonde und wenn das Betätigungsteil 8a relativ zu dem Gehäuse 1a nach abwärts verlagert wird - der Hebel 16 in dem Uhrzeigersinn entgegengesetzter Richtung um seinen Berührungspunkt mit dem Hebel 9a verschwenkt wird, bis sein durchbrochenes Ende gegen die Schulter 21 des Bolzens 15a stößt. Bei fortgesetzter abwärtsgerichteter relativer Verlagerung des Teiles 8a schwenkt dann der Hebel 16 im Uhrzeigersinne um seinen Berührungspunkt mit der Schulter 21, wodurch der auf den Betätigungshebel 9a durch das eine Ende des Hebels 16 ausgeübte Druck nachläßt, um sich den Betätigungshebel 9a um den Stift 17 verschwenken zu lassen, bis das Schaltelement in seine andere Lage schnappt.

Wegen der Änderung des Hebelverhältnisses, die eintritt), wenn die Schwenkbewegung des Hebels 16 von dem Gegen-Uhrzeigersinn zum Uhrzeigersinn wechselt, ist die letztere Bewegung im Hinblick auf die Verlagerung des Teiles 8a schneller als die vorangegangene, so daß die Schnappwirkung des Schaltelementes bei der durch die Probe gefühlten erforderlichen vorherbestimmten Temperatur bewirkt wird*

Es sei festgestellt, daß der Unterschiedzwischen der Temperatur, bei der der Hichtungswechsel der Bewegung des Hebels 16 eintritt, und der Temperatur, bei der die Schnappwirkung des Schaltelementes T2a bewirkt wird, durch die relative Lage bzw. Einstellung der Schulter 21 und den Befeatigun^spunkt

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der Feder 14a an dem Bolzen 15a bestimmt wird und unabhängig von der Einstellung des Bolzens 15a in Längsrichtung relativ zu dem Gehäuse 1a ist«

Die beschriebene Einrichtung kann auch einen - allerdings nicht dargestellten - elektrischen Schalter enthalten, der zusammen mit dem Schaltelement zu betätigen ist und der in dem Stromkreis einer z.U. am Armaturenbrett des Fahrzeuges angebrachten elektrischen Lampe zum Anzeigen für den Fahrzeugführer, wenn der katalytisch« Auspufftopf umströmt wird, angeordnet ist.

Die Durchlaßöffnung 5 ist in geeigneter Weise an einen Vorrat trockener Luft in dem Fahrzeugkörper angeschlossen, um dadurch das Eindringen von Schmutz und Wasser in die Kammer 2 zu verhindern.

Die Erfindung ist nicht auf die besondere beschriebene Bauart und auch nicht auf ihre Anwendung an katalytisehen Auspuff systemen beschränkt. Z.B. kann das Schaltelement daran angepaßt sein, das Schalten zwischen zwei elektrischen Kontakten für die Kontrolle des Betriebes eines elektrischen Stromkreises zu bewirken. Außerdem kann, obwohl die in dem besonderen beschriebenen Ausführungsbeispiel dargestellte Feder 14 in Fig. und 14a in Fig. 2 eine Zugfeder ist, die verlangte Kraftwirkung auch durch die Verwendung einer Druckfeder oder einer Feder vom sogenannten Dreizacktyp ("trident" type) erhalten werden,.

Patentansprüche :

BAD

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Claims (3)

Patentansprüche

1) Temperaturempfindliche Schalteinrichtung mit einer temperaturempfindlichen Sonde, die mit einem Betätigungshebel wirksam verbunden ist, der seinerseits an einem Schaltelement schwenkbar angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Feder (14,14a) an einem Ende an dem Schaltelement (12,12a) und an dem anderen Ende an einem einstellbaren Widerlager (15»15a) angebracht ist und daß die Anordnung derart ist, daß der Betätigungshebel (9»9a) in Abhängigkeit von einer vorherbestimmten Temperaturveränderung in eine Stellung bewegt wird, in der die Feder (14,14a) das Schaltelement (12,12a) von einer ersten in eine zweite Betriebsstellung schnappen läßt,

2) Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonde (8a) den Betätigungshebel (9a) über einen zweiten Hebel (16) betätigt, dessen eines Ende mit dem Betätigungshebel (9a) in Berührung steht, und dessen anderes Ende der Wirkung einer Druckfeder (18) ausgesetzt ist, die den zweiten Hebel (16) hinreichend belastet, um die auf ihn durch die zuerst erwähnte Feder (14a) über das Schaltelement (12a) und den Betätigungshebel (9a) ausgeübte Kraft während des anfänglichen Erwärmens oder Abkühlens der Sonde (8a) zu überwinden.

3) Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2 zur Verwendung bei der Kontrolle der Arbeitsweise des Überströmventils eines katalytischen Auspufftopfes, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Gehäuse (1,1a) aufweist, das mit einer Einlaßöffnung (3), einer Auslaßöffnung (4) und einer Entlüftungsöffnung (5) versehen ist, und daß das Schaltelement (12,12a) daran angepaßt ist, die Entlüftungeöffnung (5) in seiner einen Stellung und die Einlaßöffnung (3) in seiner anderen Stellung zu verschließen«

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