Elektrisches Betätigungselement in einer Anlage zur Regelung des Flüssigkeitsstandes in einem Flüssigkeitsbehälter
Die Erfindung bezieht sich auf ein elektrisches Betätigungselement in einer Anlage zur Regelung des Flüssigkeitsstandes in einem Flüssigkeitsbehälter, z. B. in einem Becken, einem Rohrwasser- oder Abwasserbrunnen, einem Staubecken oder dgl.
Es ist bekannt, zur Regelung eines Flüssigkeitsstandes, um denselben zwischen vorbestimmten Grenzen zu halten, Schwimmereinrichtungen zu verwenden, durch welche Füll-oder Absaugpumpen, Wehre oder ähnliche Steuermittel zur Beeinflussung des Flüssigkeitsstandes ein- oder ausgeschaltet werden. Die Veränderungen der Höhenstellung des Schwimmers werden in den bekannten Einrichtungen den Anlassmitteln für die Pumpen, Wehreinrichtungen oder dgl. z. B. mechanisch über Verbindungsgestänge und Relais oder direkt mittels eines im Schwimmer selbst angeordneten Schalters zugeführt. Ein solcher Schalter kann betätigt werden durch die Abweichung des Schwimmers von der horizontalen Lage, wenn sich derselbe auf einer vorbestimmten Höhe befindet, bei welcher ein Betätigungsimpuls abgegeben werden soll. Solche Schwimmer sind z.
B. mit einem Quecksilberschalter bekannt, der mit den erwähnten Anlassmitteln über ein biegsames elektrisches Kabel verbunden ist. Bei bekannten Schwimmern dieser Art ist im Schwimmer ein elektrischer Quecksilberschalter angeordnet, der an einem Ende eines teilweise mit Quecksilber gefüllten Gehäuses zwei Kontaktpole aufweist, welche elektrisch miteinander verbunden werden, wenn der Schwimmer so gegen die Horizontale geneigt wird, dass das Quecksilber gegen das genannte Ende des Schaltergehäuses fliesst. Umgekehrt wird die Verbindung zwischen den Kontaktpolen oder Elektroden unterbrochen, wenn das Quecksilber im Schaltergehäuse gegen dessen andere Ende fliesst.
Das genannte, Quecksilber enthaltende Gehäuse ist dabei im Schwimmer unbeweglich in einer solchen Lage befestigt, dass, wenn der Schwimmer auf der Flüssigkeitsoberfläche bei vorbestimmten Höhen derselben geneigt wird, das Quecksilber immer gegen das Ende des genannten Gehäuses verschoben wird, das am niedrigsten liegt und so den elektrischen Kontakt in Abhängigkeit von der Anordnung der Elektroden im Gehäuse entweder herstellt oder unterbricht. Das Neigen des Schwimmers aus der Waagrechten wird durch ein Gewicht bewirkt, das am Kabel befestigt ist, welches an gewünschter Stelle im Flüssigkeitsbehälter angeordnet ist. Die Länge des Kabels zwischen diesem Gewicht und dem Schwimmer bestimmt die äussersten Stellungen, in die sich der Schwimmer aus der waagrechten Lage neigen kann.
Um den Flüssigkeitsstand zwischen zwei vorbestimmten Stellungen zu halten, wurden bisher zwei solche Schwimmer mit eingebautem Quecksilberschalter benötigt, wobei einer den höchsten und der andere den niedrigsten Flüssigkeitsstand steuerte. Wenn zudem gewünscht wurde, dass die Anlage auch Fehler und Mängel, z. B. mittels einer Alarmeinrichtung, anzeigt, wurden mehrere Schwimmer mit eingebauten Quecksilberschaltern benötigt.
In vielen Fällen bereitet aber der Einbau mehrerer solcher Schwimmer Schwierigkeiten. Die Schwimmer und speziell die Kabel, die diese mit den Pumpen oder den Wehr-Motorstartern verbinden, können einander in die Quere kommen oder sich ineinander verwickeln, so dass sie an der Erfüllung ihrer Aufgabe gehindert werden. Ein solches Verwickeln oder eine solche gegenseitige Störung kann durch Wellen in offenen Behältern oder durch die von den Pumpen erzeugte Strömung, wenn diese ein- oder ausgeschaltet werden, oder dadurch bewirkt werden, dass die Wehreinrichtungen geöffnet oder geschlossen werden. Die Einrichtung mehrerer Schwimmer ist auch lästig und bewirkt hohe Kosten.
Die vorliegende Erfindung setzt sich zum Ziel, diese Nachteile auszuschalten.
Das erfindungsgemässe Betätigungselement ist gekennzeichnet durch einen stabil schwimmenden Schwimmer, der an einem Ende eines elektrischen Kabels aufgehängt ist und in dem mindestens zwei Quecksilberschalter in verschieden geneigten Lagen angeordnet sind, wobei an dem genanntenelektrischen Kabel ein Gewicht befestigt ist, um dessen Befestigungspunkt der Schwim mer derart schwenkbar ist, dass dem jeweiligen Flüssigkeitsstand eindeutig eine bestimmte Neigung des Schwimmers zugeordnet ist.
Vorzugsweise sind die genannten Quecksilberschal- ter so gegeneinander und gegen die Längsachse des Schwimmers geneigt, dass, wenn sich der Schwimmer in seiner höchsten Stellung befindet, der eine Quecksilberschalter, der einen Schliessimpuls an die Pumpe oder an die Wehranlage abgibt, keinen Strom durchlässt, während ein anderer Quecksilberschalter, der einen Öffnungsimpuls liefert, Strom durchtreten lässt, oder dass umgekehrt der Quecksilberschalter, der den Schliessimpuls abgibt, Strom durchtreten lässt und der Schalter, der den Öffnungsimpuls abgibt, keinen Strom durchtreten lässt, was davon abhängig ist, ob die Pumpe oder die Wehranlage den Behälter entleert oder füllt.
Die Quecksilberschalter können in der untersten Stellung des Schwimmers in gleicher Weise, aber natürlich jeweils umgekehrt, arbeiten.
Wenn zudem gewünscht wird, den Betrieb der genannten Pumpen oder Wehranlagen, die den Flüssigkeitsstand steuern, gegen Ausfall und Störungen, zum Beispiel Stromausfall, zu sichern, können ein oder mehrere zusätzliche Quecksilberschalter im Schwimmer angeordnet und mit einer Niederspannungsquelle verbunden werden, die durch Batterien oder in anderer Weise gespeist wird, so dass ein Alarmzeichen gegeben wird, wenn der Flüssigkeitsstand über einen gewissen Stand steigt oder unter einen bestimmten Stand fällt. Die Quecksilberschalter sind vorzugsweise gegeneinander elektrisch isoliert.
Um die gewünschte Wirkung des Schwimmers mit mehreren Quecksilberschaltern zu gewährleisten und um Betriebsstörungen zu vermeiden, ist es vorteilhaft, dem Schwimmer die Form eines langgestreckten Zylinders zu geben, und im unteren Teil des Schwimmers kann zu demselben Zweck ein Ballast oder Kiel angeordnet werden, der den Schwimmerzylinder bezüglich seiner Längsachse immer in der gleichen Lage hält. Die Quecksilberschalter selbst können im Schwimmer beispielsweise in einem Schaumkunststoffbett, das die Quecksilberschalter umgibt, in ihren richtigen, gegen die Längsachse des Zylinders geneigten Lagen gehalten werden.
Die bevorzugte Form des langgestreckten Zylinders bewirkt, dass der Schwimmer auf jeder Höhe im gesamten Bewegungsbereich zwischen den vorgesehenen extremen Flüssigkeitsständen eine stabile, liegende Lage einnimmt, während der Schwimmer beim Erreichen einer der extremen Stellungen gegen die Waagrechte geneigt wird, wenn die Länge des elektrischen Kabels nicht mehr ausreicht.
Das elektrische Kabel ist mit einem Gewicht versehen, um dessen Befestigungspunkt der Schwimmer entsprechend dem Flüssigkeitsstand schwenken kann. Die Stellung des Gewichts am Kabel kann verstellbar sein, um eine Anpassung an gewünschte Begrenzungen des Flüssigkeitsstandes zu ermöglichen, d. h., um die Länge des Kabels zwischen dem Gewicht und dem Schwimmer entsprechend dem Abstand zwischen den extremen Flüssigkeitsständen vergrössern oder verkleinern zu können.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die beiliegende Zeichnung näher beschrieben, in der Fig. 1 einen Schwimmer in verschiedenen Stellungen und Fig. 2 einen Längsschnitt durch den zylindrischen Schwimmer zeigt.
In Fig. 1 sind der Schwimmer selbst mit 1, das elektrische Kabel mit 2, das Gewicht mit 3, die elektrischen Leitungen zu einem Pumpenmotorschalter mit 4 und die Leitungen, die mit einem Niederspannungsstromkreis verbunden sind, mit 4' bezeichnet. In Fig. 2 ist 5 der Mantel des Schwimmers, der aus irgendeinem geeigneten Material, wie beispielsweise Hartgummi oder Kunststoff, hergestellt sein kann, 6 bezeichnet ein im Schwimmer befestigtes Gehäuse, in dem die Quecksilberschalter 8a, b und c in Schaumkunststoff 7 gelagert sind. Diese Schalter sind in geeignet vorbestimmter Weise gegen die Längsachse des Schwimmerzylinders geneigt, so dass das Quecksilber 9 in irgendeinem der Schalter die Verbindung zwischen den Elektroden lOa, b und c herstellt oder unterbricht, wenn der Schwimmer in die eine oder andere extreme Lage geneigt wird.
Der Schwimmer ist zudem mit einem Ballast oder Kiel 11 ausgerüstet, der verschiedene Formen haben kann und der den Zweck hat, ein seitliches Umkippen des Schwimmers zu verhindern.
Ein Schwimmer der beschriebenen Art kann in einem Flüssigkeitsbehälter angeordnet werden, der all mählich gefüllt wird, z. B. in einem Abwasserbehälter, in den in unregelmässigen Zeitabständen Wasser aus einem Abzugskanal eintritt und aus dem das Wasser mit einer Pumpe abgesaugt werden muss, wenn es einen vorbestimmten oberen Stand erreicht hat. Bei Erreichen des genannten oberen Wasserstandes wird das Quecksilber 9 im Schalter 8a nach unten verschoben und stellt eine elektrische Verbindung zwischen den Elektroden 10a her, wodurch der Motor der Absaugpumpe anläuft; und wenn der Flüssigkeitsstand auf einen unteren Grenzwert abgesenkt ist, verbindet das Quecksilber im Schalter 8c die Elektroden 1Oc, wodurch ein Stopimpuls an die Pumpe abgegeben wird.
Die Arbeitsweise ist umgekehrt, wenn aus einem Behälter allmählich Flüssigkeit entnommen wird: Wenn der niedrigst zulässige Stand erreicht ist, bewirkt der Quecksilberschalter 8c, dass eine Füllpumpe einen Startimpuls erhält, und der Quecksilberschalter 8a überträgt einen Stopimpuls. Der Quecksilberschalter 8b soll als sogenannter Alarmkontakt dienen, der an einen Niederspannungsstromkreis 4' angeschlossen ist und der im in Fig. 2 dargestellten Beispiel als Alarm wirkt, wenn beispielsweise der Strom ausfällt oder aus einem anderen Grund der
Schalter 8a die Pumpe nicht betätigt hat oder wenn er im umgekehrten Soll die Pumpe nicht gestoppt hat.
Wenn der Quecksilberschalter 8b im Gehäue 6 so befestigt ist, dass er nach rechts, also entgegengesetzt zur in Fig. 2 dargestellten Neigung, geneigt ist, so wirkt derselbe als
Niedrigstandalarm, wenn der Schalter 8c ausfällt.
Natürlich sind verschiedene Änderungen des
Schwimmers möglich. Es können beispielsweise zwei
Alarmschalter vorhanden sein, wobei einer den Niedrig standalarm und der andere den Hochstandalarm auslöst. Der Schwimmer kann an Stelle der zylindrischen auch eine andere längliche Form haben, und statt des
Ballastes kann auch ein Kiel oder können Kielflossen für die Stabilisierung der Lage vorgesehen werden. Der
Schwimmer kann auch die Form eines Bootes haben, so dass es ohne Ballast stabil bleibt.
Electrical actuating element in a system for regulating the liquid level in a liquid container
The invention relates to an electrical actuator in a system for regulating the liquid level in a liquid container, e.g. B. in a basin, a pipe water or sewage well, a reservoir or the like.
It is known to regulate a liquid level in order to keep it between predetermined limits to use float devices by means of which filling or suction pumps, weirs or similar control means for influencing the liquid level are switched on or off. The changes in the height of the float in the known devices are the starting means for the pumps, weir devices or the like. B. mechanically via connecting rods and relays or directly by means of a switch arranged in the float itself. Such a switch can be actuated by the deviation of the float from the horizontal position when it is at a predetermined height at which an actuation pulse is to be emitted. Such swimmers are z.
B. known with a mercury switch which is connected to the mentioned starting means via a flexible electrical cable. In known floats of this type, an electrical mercury switch is arranged in the float, which has two contact poles at one end of a housing partially filled with mercury, which are electrically connected to each other when the float is tilted from the horizontal so that the mercury is against said end of the switch housing flows. Conversely, the connection between the contact poles or electrodes is interrupted when the mercury in the switch housing flows towards its other end.
Said, mercury-containing housing is fixed immovably in the float in such a position that when the float is tilted on the liquid surface at predetermined heights of the same, the mercury is always shifted towards the end of said housing which is lowest and so on either establishes or interrupts the electrical contact depending on the arrangement of the electrodes in the housing. The tilting of the float from the horizontal is effected by a weight that is attached to the cable, which is arranged at the desired location in the liquid container. The length of the cable between this weight and the float determines the extreme positions into which the float can lean from the horizontal position.
In order to keep the liquid level between two predetermined positions, two such floats with built-in mercury switches have hitherto been required, one controlling the highest and the other controlling the lowest liquid level. If it was also desired that the system also includes errors and defects, e.g. B. by means of an alarm device, several floats with built-in mercury switches were required.
In many cases, however, the installation of several such floats causes difficulties. The floats, and especially the cables that connect them to the pumps or the weir motor starters, can get in each other's way or become entangled, preventing them from doing their job. Such entanglement or interference may be caused by ripples in open containers, or by the flow created by the pumps when they are turned on or off, or by opening or closing the weir. Setting up multiple floats is also cumbersome and expensive.
The present invention aims to eliminate these disadvantages.
The actuating element according to the invention is characterized by a stable floating float, which is suspended at one end of an electrical cable and in which at least two mercury switches are arranged in different inclined positions, a weight being attached to said electrical cable, around whose attachment point the float in such a way it can be pivoted so that the respective liquid level is clearly assigned a certain inclination of the float.
The mercury switches mentioned are preferably inclined towards each other and towards the longitudinal axis of the float so that, when the float is in its highest position, the one mercury switch that emits a closing pulse to the pump or the weir system does not let any current through Another mercury switch that delivers an opening impulse allows current to pass through, or, conversely, the mercury switch that emits the closing impulse allows current to pass and the switch that emits the opening impulse does not allow current to pass through, which depends on whether the pump or the weir system empties or fills the container.
In the lowest position of the float, the mercury switches can work in the same way, but of course in reverse.
If it is also desired to secure the operation of the pumps or weir systems mentioned, which control the liquid level, against failure and malfunctions, for example power failure, one or more additional mercury switches can be arranged in the float and connected to a low voltage source, which can be supplied by batteries or is fed in another way, so that an alarm signal is given if the liquid level rises above a certain level or falls below a certain level. The mercury switches are preferably electrically isolated from one another.
In order to ensure the desired effect of the float with several mercury switches and to avoid malfunctions, it is advantageous to give the float the shape of an elongated cylinder, and in the lower part of the float a ballast or keel can be arranged for the same purpose, which the Always keeps the float cylinder in the same position with respect to its longitudinal axis. The mercury switches themselves can be held in the float, for example in a foam plastic bed that surrounds the mercury switches, in their correct positions inclined relative to the longitudinal axis of the cylinder.
The preferred shape of the elongated cylinder has the effect that the float assumes a stable, lying position at any height in the entire range of motion between the intended extreme liquid levels, while the float is inclined against the horizontal when one of the extreme positions is reached, if the length of the electrical cable is no longer sufficient.
The electrical cable is provided with a weight, around the fastening point of which the float can pivot according to the liquid level. The position of the weight on the cable can be adjusted to allow adjustment to desired fluid level limitations, i. that is, to be able to increase or decrease the length of the cable between the weight and the float according to the distance between the extreme liquid levels.
An exemplary embodiment of the invention is described in more detail below with reference to the accompanying drawing, in which FIG. 1 shows a float in various positions and FIG. 2 shows a longitudinal section through the cylindrical float.
In Fig. 1, the float itself is denoted by 1, the electrical cable by 2, the weight by 3, the electrical lines to a pump motor switch by 4 and the lines that are connected to a low-voltage circuit are designated by 4 '. In Fig. 2, 5 is the jacket of the float, which can be made of any suitable material such as hard rubber or plastic, 6 denotes a housing fixed in the float, in which the mercury switches 8a, b and c are mounted in foam plastic 7. These switches are inclined in a suitably predetermined manner against the longitudinal axis of the float cylinder, so that the mercury 9 in any of the switches establishes or interrupts the connection between the electrodes 10a, b and c if the float is tilted into one or the other extreme position.
The swimmer is also equipped with a ballast or keel 11, which can have different shapes and which has the purpose of preventing the swimmer from tipping over to the side.
A float of the type described can be placed in a liquid container that is gradually filled, e.g. B. in a waste water tank in which water enters at irregular intervals from a drain and from which the water must be sucked off with a pump when it has reached a predetermined upper level. When the said upper water level is reached, the mercury 9 is shifted downwards in the switch 8a and establishes an electrical connection between the electrodes 10a, whereby the motor of the suction pump starts up; and when the liquid level is lowered to a lower limit value, the mercury in switch 8c connects the electrodes 10c, whereby a stop pulse is given to the pump.
The mode of operation is reversed when liquid is gradually withdrawn from a container: when the lowest permissible level is reached, the mercury switch 8c causes a filling pump to receive a start pulse and the mercury switch 8a transmits a stop pulse. The mercury switch 8b is intended to serve as a so-called alarm contact, which is connected to a low-voltage circuit 4 'and which acts as an alarm in the example shown in FIG. 2 if, for example, the power fails or for some other reason
Switch 8a has not actuated the pump or if it has not stopped the pump in the reverse direction.
If the mercury switch 8b is fixed in the housing 6 in such a way that it is inclined to the right, that is to say opposite to the inclination shown in FIG. 2, it acts as a
Low level alarm when switch 8c fails.
Of course, various changes to the
Float possible. For example, two
There should be an alarm switch, one triggering the low level alarm and the other triggering the high level alarm. The float can also have another elongated shape instead of the cylindrical one, and instead of the
Ballast can also be a keel or keel fins can be provided to stabilize the situation. Of the
Swimmer can also be in the shape of a boat so that it remains stable without ballast.