-
Die
vorliegende Erfindung betrifft einen schwimmergesteuerten Niveauschalter
für Flüssigkeiten,
der einen bei einem festgelegten Flüssigkeitsniveau schaltenden
Reed-Schalter aufweist. Derartige Niveauschalter werden zur Überwachung
des Flüssigkeitsstands
bspw. in Kühlmittel-
oder Waschwasserbehältern
von Kraftfahrzeugen eingesetzt.
-
Niveauschalter
sind in unterschiedlichen Ausführungsformen
bekannt. In einer aus der Praxis bekannten Ausführungsform ist an einem Grundkörper aus
Kunststoff eine längliche,
im Wesentlichen rechteckige Leiterdrahtschleife befestigt, in der
ein Reed-Schalter eingefügt
und bspw. durch Widerstandsschweißung befestigt ist. Ein hohlzylinderförmiger Schwimmer,
der einen ringförmigen
Permanentmagneten aufweist, ist in einem Behälter über der Leiterdrahtschleife
höhenverschiebbar
angeordnet und bewirkt bei seiner vom Flüssigkeitsniveau abhängigen Vertikalbewegung
in einer vorgegebenen Stellung in Bezug auf den Reed-Schalter eine Änderung
dessen Schaltzustandes.
-
Wenngleich
dieser Niveauschalter einen einfachen Aufbau aufweist und kostengünstig herstellbar
ist, wird als Nachteil angesehen, dass der Reed-Schalter ungeschützt ist.
Dadurch kann er bei der Handhabung leicht beschädigt werden. Reed-Schalter sind gegen
Deformation durch äußere Krafteinwirkung
empfindlich. Sie weisen einen mit Schutzgas, bspw. Stickstoff, gefüllten Glaskörper auf, innerhalb
dessen Schalterkontakte hermetisch eingeschlossen sind. Eine Deformation
kann schnell zu einem Glaskörperriss
oder -bruch mit nachfolgendem Entweichen des Schutzgases und Eindringen
von Sauerstoff führen.
Durch Oxidation wird die Kontaktoberfläche beeinträchtigt und bei einer elektrischen Belastung
die Verlustleistung derart erhöht,
dass es innerhalb kurzer Zeit zu einem Ausfall des Reed-Schalters
kommt.
-
Es
muss verhindert werden, dass der Reed-Schalter durch Handhabung
bei der Schalterherstellung, insbesondere beim Anschweißen an den Leiterdrähten, bei
der Montage an einem Flüssigkeitsbehälter oder
beim Transport beschädigt
wird. Ein Transport als Schüttgut
wäre vorteilhaft,
weil Niveauschalter verhältnismäßig kostengünstige Massenartikel
sind und die Transportkosten sich in den Gesamtkosten deutlich niederschlagen.
Die vorbekannten Niveauschalter können aber nicht als Schüttgut transportiert
werden und benötigen
spezielle Lagerschalen und Transportbehälter, die die einzelnen Niveauschalter
getrennt voneinander lagern, um sie vor gegenseitiger Beschädigung zu
schützen. Der
Transportaufwand ist im Verhältnis
zu den Herstellungskosten hoch.
-
Aus
der
DE 28 01 823 C2 ist
ein Niveauschalter bekannt, bei dem der Reed-Schalter in einem vertikalen
rohrförmigen
Schaft aus einem magnetisch nicht leitfähigen Material, z. B. Messing,
untergebracht ist. An einem oberen Ende des Schafts ist eine Montageeinrichtung
angeordnet, die eine Befestigung des Niveauschalters an einem Flüssigkeitsbehälter ermöglicht. Über dem
Schaft ist ein Schwimmer mit einer Zentralbohrung verschiebbar aufgenommen,
der einen Ringmagneten trägt.
-
Aus
der
DE 39 19 414 A1 ist
ein Niveauschalter bekannt, der zwei in einem Schutzrohr höhenversetzt
zueinander angeordnete Reed-Schalter für mehrere Schaltpunkte und
einen auf dem Schutzrohr höhenverschiebbar
angeordneten Schwimmer aufweist. In dem Schwimmer sind zwei gleichsinnig magnetisierte
Ringmagnete im Abstand zueinander gehalten. Somit kann in zwei unterschiedlichen Schwimmerstellungen
jeweils ein anderer Schaltkreis mit jeweils zwei Schaltfunktionen
(bei offenem bzw. geschlossenen Reed-Schalter) geschaltet werden.
-
Das
Schutzrohr (bzw. der Schaft) schützt
den Reed-Schalter gegen Beschädigung.
Allerdings werden viele Teile und unterschiedliche Materialien eingesetzt,
und die Fertigung ist relativ aufwändig. Es müssen zunächst die Leiterdrähte an einem
Grundkörper
befestigt und anschließend
die Reed-Schalter an den Leiterdrähten angeschweißt werden.
Bei der frei tragenden Anordnung der Leiterdrähte und Reed-Schalter ist hierzu
eine manuelle Geschicklichkeit oder eine Montagehilfseinrichtung
erforderlich. Schließlich
muss das Schutzrohr über
die Leiterschleife und den Reed-Schalter geschoben und an dem Grundkörper durch
Verklemmen oder Verschweißen
befestigt werden.
-
Aus
der Praxis ist ferner ein Niveauschalter bekannt, bei dem der Grundkörper aus
Kunststoff mit einer angespritzten länglichen Halbschale ausgebildet
ist. Nach der Montage des Reed-Schalters wird eine zweite Kunststoffhalbschale über der angespritzten
Halbschale gelegt und mit dieser wie auch mit dem Grundkörper mittels
Ultraschall verschweißt, um
ein Schutzrohr für
den Reed-Schalter zu bilden. Schließlich wird an dem Grundkörper ein
Steckergehäuse
angespritzt. Der Material- und Fertigungsaufwand ist relativ hoch.
-
Außerdem sind
die bekannten Niveauschalter an den Schutzrohren verhältnismäßig dick,
was die Endmontage in einem Flüssigkeitsbehälter erschwert.
-
Aus
DE 34 10 858 A1 ist
ein Niveauschalter mit einem Rohrkörper und zwei im Inneren des
Rohrkörpers
angeordneten Reed-Schaltern
bekannt. Zur Vorgabe genauer Schaltpunkte sind an den Kontaktbeinchen
der Reed-Schalter glockenförmige
Abdeckungen zur magnetischen Abschirmung befestigt. Es ist nicht
beschrieben, auf welche Weise die Anordnung aus Reed-Schaltern und
Schirmglocken an dem Rohrkörper
gehaltert ist.
-
US 5,827,962 A beschreibt
einen Niveauschalter und ein Verfahren zu seiner Herstellung. Der Niveauschalter
weist einen zur Befestigung an einem Flüssigkeitsbehälter eingerichteten
Sockel mit elektrischen Kontaktstiften zum Anschluss an eine externe Überwachungs-
und Warneinrichtung und eine Leiterplatte auf, die einen Widerstand,
einen Reed-Schalter und Verbindungsleitungen trägt. Der Reed-Schalter ist in
einer frei tragenden Anordnung über
der Leiterplatte gehaltert und mit seinen abgewinkelten Kontaktbeinchen
an dieser angelötet.
Die Leiterplatte kann gesondert gefertigt sein und auf die den Sockel
durchdringenden Kontaktstifte aufgesteckt werden. In einem alternativen
Herstellverfahren werden die Kontaktstifte, der Widerstand und die Verbindungsleitungen
in einer Spritzgussform geeignet platziert und in einem Spritzgussvorgang
umspritzt, so dass gleichzeitig der Sockel und die Leiterplatte
einstückig
ausgebildet werden. Dabei werden die Enden der Verbindungsleitungen
nicht mit der Spritzgussmasse bedeckt, so dass Lötaugen zur späteren Befestigung
des Reed-Schalters freigelassen sind.
-
DE 199 16 953 A1 beschreibt
eine Kontrollvorrichtung mit einem Fluidanschluss, der in ein Gehäuse mündet, in
dem abhängig
von dem Fluidniveau ein Schwimmerkörper mit einem Magneten vertikal
verfahrbar geführt
ist, der einen innerhalb des Gehäuses
platzierten Reed-Schalter ansteuert. Der Reed-Schalter ist in horizontaler
Ausrichtung in einem Reedschaltergehäuse angeordnet. Er ist in einer
rechteckigen Aussparung in einer dem Schwimmerkörper zugewandten Stirnfläche des
Reedschaltergehäuses
lose aufgenommen und zur Fixierung von oben komplett im Epoxydharz
eingegossen. Das Reedschaltergehäuse
ist mit einem Anschlussteil verbunden, durch das Anschlussleitungen
für den
externen Spannungsanschluss verlaufen, die mit Kontaktbeinchen des
Reed-Schalters verbunden sind, die abgewinkelt und aus dem Reedschaltergehäuse herausgeführt sind.
Das Reedschaltergehäuse
und das Anschlussteil können
auch einstückig,
aus Kunststoff hergestellt sein.
-
US 3,849,770 beschreibt
einen Niveauschalter, bei dem der Reed-Schalter in einer seitlichen Sackbohrung
in einem massiven Teil eines Gehäuses
untergebracht ist, in dem ein Schwimmer mit einem Magneten in vertikaler
Richtung auf- und abwärts
bewegbar aufgenommen ist. Der Reed-Schalter ist derart in des Sackbohrung
eingesteckt, dass seine Längsachse
in Längsrichtung
der Sackbohrung und quer zur Bewegungsrichtung des Schwimmers verläuft.
-
US 3,377,537 offenbart eine
Niveaukontrollvorrichtung, bei der mehrere Reed-Schalter vertikal übereinander
angeordnet und miteinander elektrisch verbunden sind, um unterschiedliche
Flüssigkeitsniveaus
erfassen zu können.
Die Anordnung aus Reed-Schaltern ist in einem Streifen eines Isoliermaterials,
bspw. aus Kunststoff, eingebettet.
-
WO 98/17982 beschreibt
eine weitere Niveaukontrollvorrichtung mit mehreren übereinander angeordneten
Reed-Schaltern, die auf einer Leiterplatte angebracht sind, die
von einem Schutzrohr umgeben ist. In einer Ausführungsform sind die Reed-Schalter
in Vertiefungen in der Leiterplatte eingesenkt angeordnet, so dass
die Kontaktbeinchen der Reed-Schalter flach auf der Oberfläche der
Leiterplatte aufliegen können
und nicht abgeknickt werden müssen.
-
Ausgehend
hiervon ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen schwimmergesteuerten
Niveauschalter mit einem Reed-Schalter zu schaffen, der einfach
aufgebaut und kostengünstig herstellbar
ist. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein
Herstellungsverfahren für
einen derartigen Niveauschalter anzugeben. Insbesondere sollte der
Niveauschalter eine sichere Handhabung bei seiner Herstellung und
Montage an einem Flüssigkeitsbehälter wie
auch einen zuverlässiger Betrieb
ermöglichen.
-
Eine
noch weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den Niveauschalter
derart weiterzubilden, dass er unaufwändig transportiert werden kann.
-
Diese
Aufgaben werden durch einen Niveauschalter mit den Merkmalen des
Patentanspruchs 1 und durch das Verfahren zur Herstellung eines
Niveauschalters nach Anspruch 26 gelöst.
-
Der
schwimmergesteuerte Niveauschalter gemäß der Erfindung weist einen
als Halter dienenden Grundkörper
und einen in dem Grundkörper
fixierten Reed-Schalter auf, der vorzugsweise als Schließer arbeitet,
jedoch auch als Öffner
ausgebildet sein kann, der aber in der Herstellung wesentlich teurer
ist. Jedenfalls wird der Reed-Schalter im Einsatz bei einem festgelegten
Flüssigkeitsniveau
durch einen über
dem Grundkörper
be weglich anbringbaren Schwimmer geschaltet, der einen oder mehrere Magneten
aufweist. Erfindungsgemäß ist der
Grundkörper
durchgehend in einem Stück
aus Kunststoff gefertigt und weist einen Befestigungsteil zur Befestigung
des Niveauschalters an einem Flüssigkeitsbehälter sowie
einen länglichen
Trägerteil
auf, in dem der Reed-Schalter angeordnet ist. Der Trägerteil
erstreckt sich ausgehend von dem Befestigungsteil in Längsrichtung
des Niveauschalters und weist eine darin ausgebildete taschenförmige Aufnahme
für den Reed-Schalter
auf, die vorzugsweise von lediglich einer Seite aus über eine
Einführungsöffnung von
außen
zugänglich
und in Form und Größe an den Reed-Schalter
derart angepasst ist, dass sie den Reed-Schalter in seiner Lage
in Längsrichtung
und quer zur Längsrichtung
vorpositioniert und ihn in Umfangsrichtung weitgehend, bis auf die
Einführungsöffnung umgibt,
um ihn vor einer unbeabsichtigten unmittelbaren Berührung weitgehend
zu schützen.
Die Einführöffnung ist
länglich
ausgebildet, erstreckt sich parallel zur Längsachse des Reed-Schalters
und weist Einführschrägen auf.
Durch die Vorpositionierung des Reed-Schalters ist die Fertigung,
insbesondere der Anschluss des Reed-Schalters an entsprechende Leitungsdrähte, im
Vergleich zu einer frei tragenden Anordnung auch bei Verwendung
einer Montagehilfseinrichtung wesentlich erleichtert. Außerdem ist
der Reed-Schalter
in der Aufnahme derart geschützt
untergebracht, dass er auch bei der Endmontage des Niveauschalters
in einem Flüssigkeitsbehälter unbeabsichtigt
nicht oder kaum berührt
und dadurch deformiert werden kann. Dies erhöht die Sicherheit bei der Handhabung
des Niveauschalters und bietet die Grundlage für einen zuverlässigen Betrieb
und eine lange Lebensdauer.
-
In
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung weist der Grundkörper
ferner einen einstückig
mit diesem ausgebildeten Anschlussteil auf, der einen Anschluss
des Niveauschalters an eine externe Spannungsversorgungs- und Steuerungseinrichtung über ein
zugehöriges
Anschlusskabel ermöglicht.
Somit sind mit einem einzelnen Fertigungsteil, nämlich dem erfindungsgemäßen Grundkörper, sämtliche
Funktionen des elektrischen Anschlusses des Anschlusskabels, der
Montage des Niveauschalters an einem Flüssigkeitsbehälter und
der Halterung des Reed-Schalters ermöglicht.
-
Vorzugsweise
ermöglicht
der Anschlussteil ein einfaches Einstecken des Anschlusskabels zur Verbindungsherstellung.
Der Anschlussteil kann bspw. ein Winkelsteckergehäuse bilden,
das von dem Befestigungsteil in Radialrichtung wegragt. In dem Steckergehäuse sind
entsprechend in Radialrichtung umgelenkte Enden von Leitungsdrähten untergebracht,
die der Kontaktierung mit einem Gegenstecker dienen. Bei dieser
Anordnung ist es möglich, das
Anschlusskabel auf eine raumsparende Weise in Radialrichtung wegzuführen. Falls
erforderlich, bspw. wenn dies die Verhältnisse am Einsatzort erfordern, kann
auch ein in Längsrichtung
verlaufendes Steckergehäuse
vorgesehen sein.
-
Der
hier verwendete Begriff „Radialrichtung” soll eine
Richtung bezeichnen, die zu der Längsrichtung des Niveauschalters
quer verläuft.
Die „Längsrichtung” sei durch
die Längserstreckung
des Niveauschalters, insbesondere des Trägerteils, definiert und wird
in Anlehnung an eine Längsachse
auch als „Axialrichtung” bezeichnet.
-
Die
von dem Anschlussteil wegführenden Leitungsdrähte verlaufen
durch den Befestigungsteil und den Trägerteil hindurch bis in die
Nähe der
Aufnahme für
den Reed-Schalter. Dabei sind sie vorzugsweise vollständig oder
zumindest größtenteils
in das Kunststoffmaterial des Grundkörpers eingebettet, insbesondere
eingespritzt, und somit gegen Korrosion oder Beschädigung geschützt.
-
In
einer vorteilhaften Ausführungsform
der Erfindung weist der Befestigungsteil wenigstens einen Anlageflansch,
der mit einer Wandung einer Montageöffnung des Flüssigkeitsbehälters in
Anlage bringbar ist, sowie Rastflügel auf, die mit passenden Einrastöffnungen
des Flüssigkeitsbehälters in
Eingriff gebracht werden können.
Der so gebildete Bajonettverschluss ermöglicht eine einfache und schnelle Montage.
Während
der Niveauschalter vorzugsweise in vertikaler Stellung in einer
als Sacköffnung
ausgebildeten Montageöffnung
montiert wird, die am Boden des Flüssigkeitsbehälters vorgesehen
ist, kann der erfindungsgemäße Niveauschalter
auch für
den Einbau in eine Seitenwand des Flüssigkeitsbehälters oder
für einen
sonstigen Einbau gestaltet sein. Der Trägerteil kann dann bspw. in
Bezug auf den Befestigungsteil senkrecht oder schräg verlaufen,
damit der Schwimmer dem Flüssigkeitsniveau
folgen kann.
-
Erforderlichenfalls
kann an dem Befestigungsteil auch wenigstens ein Dichtungsmittel
vorgesehen sein, um den Bereich der Montageöffnung, in dem der Reed-Schalter
untergebracht sind, nach außen
abzudichten. Das Dichtungsmittel kann durch eine einstückig angeformte
radiale Scheibe gebildet sein, die nach der Endmontage gegen die
Innenwand der Montageöffnung
abdichtet. Erforderlichenfalls kann an einer derartigen Scheibe
und/oder an dem Anlageflansch ein O-Ring oder dgl. angeordnet sein. Jedenfalls
kann bspw. in einer Anwendung in Kraftfahrzeugen verhindert werden,
dass der Reed-Schalter und die Anschlüsse durch hochgeschleudertes Regenwasser,
Schnee, Streusalz etc. angegriffen werden.
-
An
dem Grundkörper
können
Verstärkungs- und
Zentrierungsrippen ausgebildet sein, die sich in Längs- und
Radialrichtung erstrecken. Der Grundkörper kann dann in Form eines
dünnen
Stabs ausgebildet sein. Bei geringer Stärke werden trotz Materialersparnis
eine ausreichende Festigkeit und ein stabiler Aufbau erreicht. Außerdem können in
der Nähe und/oder
an den Rastflügeln
bspw. stegförmige
Versteifungsmittel ausgebildet sein, die bei der Endmontage in einem
Flüssigkeitsbehälter einen
Bruch oder eine Beschädigung
der Rastflügel
verhindern.
-
In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist der Trägerteil
im Bereich der Aufnahme für
den Reed-Schalter im Wesentlichen in Form eines U-Profils ausgebildet.
Während
dieses U-Profil den Reed-Schalter in Umfangsrichtung um die Längsachse
weitgehend umgibt und schützt,
ist auf einer Seite, in einem begrenzten Winkelbereich eine Zugangsöffnung geschaffen,
die zu dem durch das U-Profil definierten Innenraum führt, der
die Aufnahme für
den Reed-Schalter bildet.
-
Die
Aufnahme weist vorzugsweise sowohl axiale Aufnahmemittel, die den
Reed-Schalter in Längsrichtung
positionieren bzw. fixieren, als auch seitliche Aufnahmemittel auf,
die den Reed-Schalter in
Seiten- oder Umfangsrichtung positionieren. Dabei ragen die Aufnahmemittel
in Radialrichtung über
die Oberfläche
des Reed-Schalters, also über
die Oberfläche
seines Glaskörpers,
vor, um eine unbeabsichtigte Berührung
zu verhindern.
-
In
einer bevorzugten Ausführungsform
sind die axialen Aufnahmemittel in Form von zwei Klauenpaaren ausgebildet.
Die Klauenpaare sind in Längsrichtung
des Niveauschalters in einem Abstand zueinander angeordnet, der
im Wesentlichen der Längserstreckung
eines Glaskörpers
des Reed-Schalters entspricht. Jedes Klauenpaar weist zwei nebeneinander
angeordnete Klauen auf, zwischen denen ein Einführschlitz für ein Kontaktbeinchen des Reed-Schalters
festgelegt ist. Der Einführschlitz
ist vorzugsweise derart bemessen, um das Kontaktbeinchen des Reed-Schalters spielarm,
jedoch vorzugsweise ohne Klemmwirkung aufzunehmen, um beim Einsetzen
eine Beschädigung
des Reed-Schalters
zu vermeiden. Der Reed-Schalter kann allein durch Einstecken in
die Aufnahme positioniert und auf zugehörige Enden der Leitungsdrähte spannungsfrei
aufgelegt werden. Durch die spannungsfreie Auflage der Kontaktbeinchen
auf den Lei tungsdrähten
ist auch die nachfolgende Verschweißung der Kontaktbeinchen des
Reed-Schalters mit den Leitungsdrähten erleichtert.
-
Die
seitlichen Aufnahmemittel sind in einer bevorzugten Ausgestaltung
in Form von länglichen Schenkeln
des U-förmigen
Profilbereiches des Trägerteils
ausgebildet. Die Schenkel verlaufen nebeneinander und parallel zueinander
in Längsrichtung des
Niveauschalters zwischen den Klauenpaaren, so dass sie dazwischen
eine Einführ-
oder Zugangsöffnung
festlegen. Die Einführöffnung weist
zur Positionierung des Reed-Schalters vorzugsweise eine Höhe und eine
Weite auf, die der Länge
und Breite des Reed-Schalters, also der Länge und dem Durchmesser seines
Glaskörpers,
zuzüglich
einem Toleranz- und Fügespiel
entsprechen. Ihre Tiefe ist größer als der
Durchmesser des Glaskörpers,
um den Reed-Schalter vollständig
in dem durch das U-Profil gebildeten Innenraum unterzubringen und
die Auflage der Reed-Kontaktbeinchen auf den Leitungsdrähten vor
dem Schweißprozess
sicherzustellen.
-
Zur
Erleichterung der Montage des Reed-Schalters können die Einführschlitze
und die Einführöffnung Anfasungen
oder Einführschrägen aufweisen.
Dadurch wird auch die Gefahr einer Beschädigung des Reed-Schalters bei
seiner Positionierung verringert.
-
Ferner
sind in dem Trägerteil
vorteilhafterweise Aussparungen vorgesehen, die vorzugsweise in
der Nähe
der axialen Aufnahmemittel angeordnet sind. Die Aussparungen ermöglichen
ein Anlöten oder,
wenn sie als Durchgangsöffnungen
ausgebildet sind, vorzugsweise ein Anschweißen der Kontaktbeinchen des
Reed-Schalters an die Leitungsdrähte. Der
Löt- bzw.
Schweißvorgang
ist aufgrund der bereits erfolgten Vorpositionierung des Reed-Schalters deutlich
vereinfacht.
-
In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
ist der erfindungsgemäße Niveauschalter für den Schüttguttransport
geeignet ausgestaltet. Vorzugsweise sind hierzu die Dimensionen
von in Radialrichtung vorstehenden Elementen oder Abschnitten des
Grundkörpers,
bspw. die Dicke des Anlageflansches, der Verstärkungsrippen und der Rastflügel, größer als
die Weite der Einführöffnung der Aufnahme
für den
Reed-Schalter gewählt.
Entsprechend ist auch die Form und Dicke der Spitze des Trägerteils
gewählt.
Die axial und radial vorstehenden Elemente weiterer Niveauschalter
können
also nicht in die Aufnahme eines anderen Niveauschalters eindringen
und den Reed-Schalter beschädigen.
Erforderlichenfalls sind zu diesem Zweck geeignete Mittel, bspw.
eine radial Scheibe oder örtlich
begrenzte Verdickungen, an den vorstehenden Elementen vorgesehen,
um Material einzusparen. Jedenfalls können die Niveauschalter auf
kostengünstige
Weise, sicher als Schüttgut
gemeinsam in einem Karton oder dgl. befördert werden.
-
In
einer weiteren Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Niveauschalters
sind in dem Trägerteil
mehrere Aufnahmen vorgesehen, die eine Positionierung mehrerer elektrischer
Bauelemente ermöglichen.
Bspw. kann in einer Aufnahme ein Reed-Schalter untergebracht werden, während in weiteren
Aufnahmen ein ohmscher Widerstand mit einem ersten Widerstandswert
in Reihe mit dem Reed-Schalter und ein weiterer Widerstand mit einem
anderen Widerstandswert parallel zu dem Reed-Schalter angeordnet
wird. Diese Widerstandkodierung ermöglicht eine Erkennung von Leitungsbruch
und Leitungskurzschluss.
-
Wenn
wenigstens zwei der Aufnahmen höhenversetzt
zueinander angeordnet und derart gestaltet sind, dass sie die Positionierung
sowohl eines ohmschen Widerstandes als auch eines Reed-Schalters
ermöglichen,
können
mit einem einheitlichen Grundkörper
und je nach Konfiguration entweder zwei unterschiedliche Schaltpunkte
oder bei identischem Schaltpunkt eine Öffner- oder eine Schließfunktion
realisiert werden. Auf die Verwendung teurer Öffner-Reeds kann dadurch verzichtet
werden.
-
Zu
dem erfindungsgemäßen Niveauschalter gehört vorzugsweise
auch ein Schwimmer, der in einem Flüssigkeitsbehälter in
Bezug auf den Trägerteil verschiebbar
angeordnet werden kann und einen ringförmigen Permanentmagneten aufweist,
der in bekannter Weise die Schaltung des Reedkontaktes bewirkt.
-
Der
soweit beschriebene erfindungsgemäße Niveauschalter ist besonders
einfach aufgebaut, benötigt
nur wenige Bauteile, spart Material ein, ist äußerst kostengünstig herzustellen
und zu montieren. Gemäß dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren
wird der Grundkörper
im Spritzgussverfahren gefertigt. Vorteilhafterweise werden in einem
Spritzwerkzeug-Wechseleinsatz die vorzugsweise einteiligen Leitungsdrähte positioniert,
für den
Anschluss geeignet gebogen und anschließend der gesamte Grundkörper mit
dem Anschlussteil, dem Befestigungsteil und dem Trägerteil
samt der Aufnahme bzw. Aufnahmen und Aussparungen in einem Spritzvorgang
geschaffen. Im Gegenteil zu mehrteiligen Ausgestaltungen aus dem
Stand der Technik, die zusammengefügt werden müssen, können durch die erfindungsgemäße einteilige
Spritzteilgestaltung die erforderlichen Maße und Toleranzen, die durch
die Montageöffnung
des Flüssigkeitsbehälters vorgegeben
sind, genau eingehalten werden.
-
Der
Spritzwerkzeug-Wechseleinsatz kann sogar dazu eingerichtet sein,
mehrere, bspw. vier oder vorzugsweise wenigstens acht, Niveauschalter gleichzeitig
zu fertigen. Dadurch werden Fertigungskosten weiter gesenkt.
-
Wenn
der erfindungsgemäße Niveauschalter eine
weitgehende Abdichtung des den Reed-Schalter aufnehmenden Teils
der Montageöffnung
nach außen
ermöglicht,
können
bspw. dem Korrosionsschutz dienende, langwierige Maßnahmen,
z. B. ein Eintauchen in ein Lackbad, weggelassen werden. Der Niveauschalter
kann sofort, nachdem der Niveauschalter an die Leitungsdrähte angeschlossen worden
ist, geprüft
und gekennzeichnet werden. Fertigungsdauer und -kosten sind optimiert.
-
Weitere
vorteilhafte Einzelheiten von Ausführungsformen der Erfindung
ergeben sich aus Unteransprüchen,
der Zeichnung und der zugehörigen Beschreibung.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel
des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
-
1 einen
schwimmergesteuerten Niveauschalter gemäß der Erfindung, wie er an
einem Flüssigkeitsbehälter montiert
ist, in einer stark vereinfachten, teilweise aufgeschnittenen Darstellung;
-
2a und 2b den
Niveauschalter nach 1 in einer Perspektivansicht,
aus unterschiedlichen Blickwinkeln, in einer leicht schematisierten
und nicht maßstabsgetreuen
Darstellung;
-
3a bis 3c unterschiedliche
schematische Seitenansichten des Niveauschalters nach 1, 2a und 2b;
-
4a und 4b einen
ausschnittsweisen Längsschnitt
und einem Querschnitt des erfindungsgemäßen Niveauschalters, geschnitten
längs der
Linie A-A bzw. B-B in 3a;
-
5a und 5b eine
weitere Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Niveauschalters
in perspektivischen, leicht schematisierten Darstellungen;
-
6a und 6b unterschiedliche
schematische Seitenansichten des Niveauschalters nach 5a und 5b und
-
7 einen
vereinfachten elektrischen Schaltplan für den Niveauschalter nach 5a bis 6b zur
Erläuterung
der Funktionsweise.
-
1 veranschaulicht
in einer vereinfachten Darstellung einen erfindungsgemäßen Niveauschalter 1,
wie er an einem hier lediglich ausschnittsweise gezeigten Flüssigkeitsbehälter 2 montiert
ist. Bei dem Flüssigkeitsbehälter 2 handelt
es sich vorzugsweise um einen Kühlmittel-
oder Wischwasserbehälter
eines Kraftfahrzeugs oder um einen sonstigen eine Flüssigkeit
enthaltenden Behälter,
dessen hier mit 3 angedeuteter Füllstand überwacht wird. Der Niveauschalter 1 ist
dabei in einer am Boden 4 des Behälters 2 als Sacköffnung ausgebildeten
Montageöffnung 6 eingesetzt,
die durch einen langgestreckten hohlen Schaft 7 gebildet
ist. Der Schaft 7 isoliert den Innenraum 8 des
Behälters 2 von
der Montageöffnung 6.
Er erstreckt sich von seinem in dem Innenraum 8 angeordneten
geschlossenen oberen Ende 9 bis zu seinem in 1 unteren
Ende 11, das an einem über
den Behälterboden 4 nach
außen
vorragenden rohrförmigen
Fortsatz 12 des Schaftes 7 angeordnet ist. In
dem Fortsatz 12 sind Einrastöffnungen 13 vorgesehen,
die der Sicherung des Niveauschalters 1 an dem Flüssigkeitsbehälter 2 dienen.
-
Der
Niveauschalter 1 ist durch einen Schwimmer 14 betätigt, der
dem Steigen und Fallen des Niveaus 3 der Flüssigkeit
folgt, in der er schwimmt. Im vorliegenden Fall ist der Schwimmer 14 hohlzylindrisch
gestaltet, über
dem Schaft 7 höhenverschiebbar
angeordnet und bei seiner Vertikalbewegung durch den Schaft 7 geführt. Der
Schwimmer 14 trägt
wenigstens ein ringförmiges
Magnetelement 16, das je nach seiner Lage in Bezug auf
ein vorbestimmtes Flüssigkeitsniveau
den Schaltzustand des Niveauschalters 1 bestimmt.
-
Der
Aufbau des erfindungsgemäßen Niveauschalters 1 geht
aus den perspektivischen Darstellungen gemäß 2a und 2b wie
auch aus den ebenfalls leicht schematisierten Seitenansichten nach 3a–3c näher hervor.
Wie zu ersehen ist, weist der Niveauschalter 1 einen Grundkörper 17 mit
im Wesentlichen drei Funktionsteilen auf. Hierzu gehören ein
Anschluss teil 18, der dem elektrischen Anschluss des Niveauschalters 1 über ein
(nicht veranschaulichtes) Anschlusskabel an eine (nicht veranschaulichte)
externe Spannungsversorgungs- und Steuerungseinrichtung dient, ein
Befestigungsteil 19 zur Sicherung des Niveauschalters 1 an
dem Flüssigkeitsbehälter 2 und
ein Trägerteil 21,
der das eigentliche Schaltelement des Niveauschalters 1,
nämlich einen
(auch als Magnetzungenschalter bezeichneten) Reed-Schalter 22 trägt. Der
gesamte Grundkörper 17 ist
in einem Stück,
durchgehend aus Kunststoff gefertigt. Da der Niveauschalter 1 in
der Montageöffnung 6 gegen
die Flüssigkeit
geschützt
untergebracht ist, können
kostengünstige
Kunststoffarten, wie Polyamid, verwendet werden. Je nach Bedarf und
Einsatzumgebung können
aber auch spezielle, bspw. chemisch beständige oder auch faserverstärkte Kunststoffe
Verwendung finden.
-
Der
in 1 aus der Montageöffnung 6 heraus nach
unten ragende, in den 2a, b und 3a–c oben
befindliche Anschlussteil 18 weist ein Steckergehäuse 23 und
einen Verbindungsabschnitt 24 auf, der das Steckergehäuse 23 mit
dem Befestigungsteil 19 verbindet. Das Steckergehäuse 23 ist
im Wesentlichen becherförmig
gestaltet und weist an seiner Außenseite in der Nähe einer
Einstecköffnung 25 wie
auch an seiner Innenseite geeignete Führungsabschnitte 26, 27 und
eine Rastnase 28 auf, die es ermöglichen, das externe Anschlusskabel
an dem Anschlussteil 18 in der vorbestimmen Lage lösbar, aber
weitgehend verliersicher anzubringen. In dem Innenraum des Steckergehäuses 23 sind
Steckerpins bildende Enden 29, 31 von Leitungsdrähten 32, 33 in
Bezug auf die Einstecköffnung 25 zurückversetzt
angeordnet, damit sie nicht unbeabsichtigt berührt werden können. Die
Leitungsdrähte 32, 33 erstrecken
sich zunächst über den
Verbindungsabschnitt 24 und anschließend in Längsrichtung 34 durch
den Befestigungsteil 19 zu dem Reed-Schalter 22 in dem Trägerteil 21.
Die Längsrichtung 34 ist durch
die Längsachse 35 oder
Längserstreckung
des Befesti gungsteils 19 und Trägerteils 21 definiert
(vgl. 3a) und stimmt im Einbauzustand
mit der Vertikalrichtung überein.
-
Der
Verbindungsabschnitt 24 ist im Wesentlichen als Winkel
gestaltet und enthält
hier zwei im Wesentlichen trapezförmige Seitenwände 36a, 36b, die
parallel und im Abstand zueinander angeordnet sind, sowie eine die
Seitenwände 36a, 36b verbindende
Mittelwand 37. Während
eine Grundlinie der trapezförmigen
Seitenwände 36a, 36b und
ein Ende der Mittelwand 37 mit einem Flansch 38 des
Befestigungsteils 19 verbunden ist, ist das Steckergehäuse 23 an
den Wänden 36a, 36b, 37 in
Radialrichtung, also quer zu der Längsrichtung 34 gehaltert.
Somit kann das Anschlusskabel geeignet radial weggeführt werden.
-
Der
Befestigungsteil 19 ist durch einen verhältnismäßig dünnen Stab 39 gebildet,
der von dem kreisförmigen
Flansch 38 zu dem Trägerteil 21 verläuft. Zur
Erhöhung
der Stabilität
sind an dem Stab 39 hier vier Verstärkungsrippen 41a, 41b, 41c, 41d ausgebildet,
die sowohl der Versteifung als auch der Zentrierung des Niveauschalters 1 in
der Montageöffnung 6 dienen.
Die Verstärkungsrippen 41a–41d verlaufen
in Längsrichtung 34 bis
zu einem Übergangsbereich 42 zu
dem Trägerteil 21,
ragen in Radialrichtung vor und sind in Umfangsrichtung um 90° gleichmäßig voneinander
beabstandet. Ihre radiale Weite ist kleiner als der Radius des Flansches 38 und nimmt
an dem Übergangsbereich 42 allmählich ab.
-
An
zwei einander gegenüberliegenden
Verstärkungsrippen 41a, 41b sind
Rastflügel 43 derart ausgebildet,
um mit den zugehörigen
Einrastöffnungen 13 des
Flüssigkeitsbehälters 2 einen
Bajonettverschluss zu bilden. Jeder Rastflügel 43 ragt von dem
Stab 39 bzw. der zugehörigen
Verstärkungsrippe 41a, 41b in
Seitenrichtung vor und weist eine hier rechteckige Stirnfläche 44 auf,
deren Höhe
und Dicke größer als
die Dicke der Verstärkungsrippe 41a, 41b ist.
Um eine Beschädigung,
bspw. einen Bruch der Rastflügel 43 bei
der Endmontage auszuschließen, sind
zur Erhöhung
derer Steifigkeit mehrere Aussteifungsstege 45a, 45b, 45c vorgesehen.
Die Stege 45a verlaufen in Axialrichtung zwischen dem Flansch 38 und
jedem Rastflügel 43.
Die Stege 45b und 45c erstrecken sich im Abstand
zueinander auf beiden Seiten jedes Rastflügels 43 in radialer
Richtung zwischen dem Stab 39 und der Stirnfläche 44.
-
In
der Nähe
des Übergangsbereiches 42 ist eine
kreisförmige,
radial nach außen
vorstehende Scheibe 46 vorgesehen, deren Radius im Wesentlichen
dem Innenradius der Montageöffnung 6 im
Bereich des Schaftes 7 entspricht, um diese im Einsatz nach
außen
abzudichten. Zusätzliche
Dichtungsmittel, wie O-Ringe, können
bei einer Reduktion der Teileanzahl eingespart werden.
-
Der Übergangsbereich 42 ist
mit einem im Wesentlichen flachen Abschnitt 47 des Trägerteils 21 verbunden,
der ferner an seinem freien Ende eine ebenfalls im Wesentliche flache
und abgerundete Spitze 48 aufweist. In den Flachseiten
des Abschnitts 47 und der Spitze 48 ist jeweils
eine Aussparung 49, 51 in Form einer Durchgangsöffnung eingerichtet. Zwischen
den Aussparungen 49 und 51 ist ein U-profilförmiger Abschnitt 52 angeordnet,
der einen Innenraum definiert, der eine Aufnahme 53 für den Reed-Schalter 22 bildet.
-
Der
Reed-Schalter 22 ist in herkömmlicher Weise vorzugsweise
als Schließer
gestaltet. Er weist einen länglichen,
im Wesentlichen zylindrischen, geschlossenen Glaskörper 54 auf,
in dem Kontaktzungen 56, 57 (vgl. 4a)
und ein Schutzgas hermetisch eingeschlossen sind. Die Kontaktzungen 56, 57 sind
im Normalzustand in geringem Abstand zueinander angeordnet und werden
durch die Wirkung des Permanentmagneten 16 miteinander
verbunden bzw. geschlossen, wenn sich dieser auf Höhe des Reed-Schalters 22 befindet.
Die Kontaktzungen 56, 57 sind aus dem Glaskörper 54 in
Längsrichtung 34 in
Form von Kontaktbein chen 58, 59 nach außen herausgeführt, die,
wenn sich der Reed-Schalter 22 in der
Aufnahme 53 befindet, in die Aussparungen 49, 51 vorragen.
Vorteilhafterweise sind die Aussparungen 49, 51 im
gleichen Abstand zu der Aufnahme 53 vorgesehen, so dass
Reed-Schalter mit gleich langen Beinchen 58, 59 verwendet
werden können
und folglich auf die Montagerichtung nicht geachtet werden muss.
-
Der
Innenraum oder die Aufnahme 53 dient dazu, den Reed-Schalter 22 zu
positionieren und gegen Deformation durch Berührung zu schützen. Wie auch
aus 4a und 4b hervorgeht,
ist die Form und Größe der Aufnahme 53,
die in dem U-Profil 52 ausgebildet ist, zu diesem Zweck
an die Form und Größe des Reed-Schalters 22 angepasst.
Die Aufnahme 53 ist über
eine Zugangsöffnung 61 zugänglich und
weist eine Aufnahme- oder Einführöffnung 62 für den Glaskörper 54 des
Reed-Schalters 22 und zwei in Verlängerung der Einführöffnung 62 angeordnete
Aufnahme- oder Einführschlitze 63, 64 auf,
die der Aufnahme der Kontaktbeinchen 58, 59 dienen. Die
Einführöffnung 62 ist
von einer geschlossenen, halbkreisringförmigen Rückwand 65 und von
Schenkeln 66, 67 des U-Profils 52 begrenzt,
die von der Rückwand 65 in
Querrichtung vorragen und sich parallel zueinander in Längsrichtung
erstrecken. Der lichte Abstand zwischen den Schenkeln 66 und 67 und
somit die Weite der Einführöffnung 62 entspricht im
Wesentlichen den Querabmessungen, also dem Durchmesser des Glaskörpers 54 zuzüglich eines Toleranz-
und Fügespiels,
während
die Tiefe der Einführöffnung 62 größer als
der Durchmesser des Glaskörpers 54 bemessen
ist. Die Schenkel 66, 67 ragen in Radialrichtung über die
Flachseite des Abschnitts 47 und der Spitze 48 vor
und weisen an dem Übergang
zu der Einführöffnung 62 Einführschrägen 68, 69 auf.
-
Die
axialen Enden der Schenkel 66, 67 bilden jeweils
Klauenpaare 71a, 72a bzw. 71b, 72b,
die die Einführöffnung 62 in
Längsrichtung 34 begrenzen.
Der axiale Abstand zwischen dem Klauenpaar 71a, 72a und
dem Klauenpaar 71b, 72b entspricht somit der Länge des
Glaskörpers 54 zuzüglich einer Toleranz
und eines Fügespiels.
Die Klauen jedes Klauenpaars 71a, 72a bzw. 71b, 72b verlaufen
in Seiten- oder Umfangsrichtung aufeinander zu und begrenzen den
Einfuhrschlitz 63 bzw. 64 unter Bildung von Einführschrägen 73, 74.
Die Weite der Einführschlitze 63, 64 entspricht
der Breite der Kontaktbeinchen 58, 59, wobei auch
hier ein Fügespiel
vorgesehen ist, um eine klemmfreie Aufnahme der Kontaktbeinchen 58, 59 in
den Einführschlitzen 63, 64 sicherzustellen.
-
Wie
bereits erwähnt
und im Einzelnen in den 3a–3c veranschaulicht,
verlaufen die hier vorteilhafterweise jeweils einteiligen und einen durchgehend
konstanten Querschnitt aufweisenden Leitungsdrähte 32, 33 ausgehend
von ihren Enden 29, 31, die Steckerpins in dem
Anschlussteil 18 bilden, weitgehend parallel zueinander
zunächst
durch den Verbindungsabschnitt 24 und anschließend längs des
Befestigungsteils 19 zu dem Trägerteil 21, um an
den Reed-Schalter 22 angeschlossen zu werden. Die Leitungsdrähte 32, 33 sind
in dem Verbindungsabschnitt 24 in der Mittelwand 37 eingebettet und
entsprechend ihrem Verlauf an einer Biegestelle 76, 77 um
90° umgebogen.
In dem Befestigungsabschnitt sind sie in dem Stab 39 geführt. Ein
Leitungsdraht 32 ist in dem flachen Abschnitt 47 des
Trägerteils
an einer Stelle 78 derart umgebogen, dass er in die Aussparung 49 einmündet. Der
andere Leitungsdraht 33 verläuft durch den Schenkel 66 weiter
bis zu der Spitze 48, ist an einer Stelle 79 um
etwa 30° umgebogen
und endet in der Aussparung 51.
-
Der
soweit beschriebene Niveauschalter 1 weist einen hinsichtlich
Material- und Fertigungsaufwand weitgehend optimierten, einfachen
Aufbau auf. Durch die minimale Anzahl von Komponenten ist der Lageraufwand
reduziert. Der Niveauschalter 1 ist auf einfache Weise,
schnell, mit wenigen Arbeitsgängen und
kostengünstig
herstellbar. Gemäß dem erfindungsgemäßen Her stellungsverfahren
werden die Leitungsdrähte 32, 33 in
einen hier nicht näher
veranschaulichten Wechseleinsatz gelegt, der die Leitungsdrähte 32, 33 in
der erforderlichen Lage hält. Der
Wechseleinsatz wird in einer Biegevorrichtung platziert, in der
die Leitungsdrähte 32, 33 in
die benötigte
Form gebogen werden. Genauer gesagt, werden die 90°-Biegestellen 76, 77 für den Verbindungsabschnitt 24 und
die um 30° abknickenden
Biegestellen 78, 79 an den Enden der Leitungsdrähte 32, 33 gebildet.
Anschließend
wird der Wechseleinsatz in ein Spritzwerkzeug eingesetzt und der
gesamte Grundkörper 17 mit
all seinen Funktionsteilen 18, 19, 21 einstückig in
lediglich einem einzelnen Spritzvorgang mit hoher Maßgenauigkeit
geformt. Hierbei werden die Leitungsdrähte 32, 33 nahezu
vollständig umspritzt,
abgesehen von den Aussparungen 49, 51 und kleinen,
in dem Grundkörper 17 verteilt
angeordneten Durchbrüchen 75 (vgl. 3a),
die zur Fixierung der Leitungsdrähte 32, 33 in
dem Spritzwerkzeug und damit zur lagegenauen Positionierung der Leitungsdrähte 32, 33 in
dem Grundkörper 17 dienen.
-
Nach
dem Spritzvorgang kann der Reed-Schalter 22 in der ausgebildeten
Aufnahme 53 positioniert werden, wobei die Einführschrägen 68, 69, 73, 74 das
Einführen
des Reed-Schalters 22 erleichtern. Schließlich kann
der Reed-Schalter elektrisch angeschlossen werden, indem die Kontaktbeinchen 58, 59 in
den Aussparungen 49, 51 mit den Enden der Leitungsdrähte 32, 33 vorzugsweise durch
Widerstandsschweißen
verbunden werden. Die Aufnahme 53, die den Reed-Schalter
sicher hält, und
die durchgehenden Aussparungen 49, 51 erleichtern
diesen Arbeitsgang. Vorzugsweise sind die Aussparungen 49, 51 nur
unwesentlich größer als
die Schweißelektroden.
Die Kontaktbeinchen 58, 59 können auch an die Leitungsdrähte 32, 33 angelötet werden.
-
Wenn
der Reed-Schalter in der Aufnahme 53 untergebracht ist,
kann er nicht oder kaum unbeabsichtigt berührt werden. Eine Berührung wird
durch den U-profilförmigen
Abschnitt 52 und insbesondere durch die Schenkel 66, 67 verhindert.
Die Gefahr einer Deformation oder sonstigen Beschädigung des Reed-Schalters 22 bei
der Anschlussherstellung, während
des Transportes und bei der Endmontage an dem Flüssigkeitsbehälter 2 ist
dadurch stark vermindert. Vorteilhafterweise ist der Reed-Schalter 22 über die
Zugangsöffnung 61 weiterhin
zugänglich. Somit
können
bspw. die Anschlusskontakte ausgebessert oder der Reed-Schalter 22 zur
Verbesserung der Korrosions- und chemischen Beständigkeit bedarfsweise mit einem
Lack überzogen
werden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens
wird aber auf einen Tauchvorgang in einem Lackbad verzichtet, so
dass unmittelbar eine Qualitätskontrolle
und anschließende
positive Kennung der Niveauschalter folgen können. Die relativ lange Wartezeit,
bis der Schutzlack trocknet, kann eingespart werden. Dies ist insbesondere
möglich,
weil der Reed-Schalter 22 nach Endmontage in dem Behälter 2 durch
die als Dichtungsmittel dienende Scheibe 46 weitgehend
nach außen abgedichtet
untergebracht ist.
-
Erfindungsgemäß sind der
Wechseleinsatz und das Spritzwerkzeug vorzugsweise derart eingerichtet,
dass mehrere, bspw. acht Paare von Leitungsdrähten 32, 33 für eine entsprechende
Anzahl von Niveauschaltern 1 gleichzeitig positioniert
und gebogen und anschließend
die Grundkörper 17 für die mehreren
Niveauschalter 1 in einem simultanen Spritzvorgang in dem
Spritzwerkzeug gleichzeitig gebildet werden können. Die Herstellungskosten
werden dadurch weiter reduziert.
-
Der
erfindungsgemäße Niveauschalter 1 weist
eine Reihe von Merkmalen auf, die einen einfachen Transport als
Schüttgut
ermöglichen,
ohne dass Gefahr besteht, dass der Grundkörper 17 eines Niveauschalters 1 den
Reed-Schalter 22 oder die Kontaktanschlüsse an einem anderen Niveauschalter
beschädigt.
Bspw. sind die Abmessungen der Rastflügel 43 an den Verstärkungsrippen 41a, 41b,
die Dicke des Flansches 38 und der Scheibe 46 größer als die
Weite der Einführöffnung 62.
Diese Elemente passen auch nicht in die Aussparungen 49, 51 hinein. Gleiches
gilt auch in Bezug auf die Dicke des flachen Trägerteilabschnitts 47 und
der Grundkörperspitze 48,
jeweils gemessen zwischen ihren Flachseiten. Die abgerundete Form
und die Abmessungen der Spitze 48 verhindern, dass sie
sich in einem benachbarten Niveauschalter verhackt. Der an die verwendeten
Schweißelektroden
angepasste Durchmesser der Aussparungen 49, 51 ist
vorteilhafterweise möglichst
klein gehalten. Sofern gewünscht,
kann zusätzlich
die Einstecköffnung 25 des
Anschlussteils 18 durch eine Abdeckung, durch Stege mit
Sollbruchstellen oder dgl. gegen Eindringen von Fremdelementen geschützt sein.
Im Allgemeinen kann aber darauf verzichtet werden.
-
Der
Niveauschalter 1 kann schnell an dem Flüssigkeitsbehälter 2 montiert
werden, indem er in die Montageöffnung 6 eingeführt wird,
bis der Flansch 38 an dem äußeren Schaftende 11 anliegt. Durch
Drehen des Grundkörpers
wird mittels der Rastflügel 43 und
Einrastöffnungen 13 schnell
eine lösbare
Verbindung nach Art einer Bajonettverbindung geschaffen. Wenn die
Raumverhältnisse
in der Montageöffnung 6 es
erfordern, können
an geeigneten Stellen, bspw. an dem Flansch 38, dem Klauenpaar 71a, 72a und
der Spitze 48, passend angeordnete Abflachungen 80a, 80b, 80c vorgesehen
sein, die die Endmontage erleichtern (vgl. 2a, 2b und 3b).
-
Der
Niveauschalter 1 funktioniert auf herkömmliche Weise. Beim Sinken
des Flüssigkeitsniveau 3 bewegt
sich der über
dem Schaft 7 höhenverschiebbar
angeordnete Schwimmer 14 nach unten. Solange der Reed-Schalter 22 von
dem Magnetfeld des Ringmagneten 16 des Schwimmers 14 unbeeinflusst
ist, befindet er sich in einem stabilen Zustand, in dem der Stromkreis
durch die Kontaktzungen 56, 57 unterbrochen ist.
Wenn sich der Ringmagnet 16 ungefähr auf Höhe des Reed-Schalters 22 befindet, wird
der Reed-Schalter 22 geschaltet und der Stromkreis durch Verbindung
der Kontaktzungen 56, 57 geschlossen. Das hierbei
erzeugte Signal wird durch die Steuerungseinrichtung, z. B. die
Bordelektronik, erfasst, die dann bspw. einen optischen Warnhinweis abgibt,
dass der Füllstand 3 unzulässig niedrig
ist.
-
Im
Rahmen der vorliegenden Erfindung sind zahlreiche Modifikationen
möglich.
Bspw. ist der Niveauschalter
1 nach
1 bis
4 für
den vertikalen Einbau in einer an dem Boden des Flüssigkeitsbehälters
2 vorgesehen
Montageöffnung
6 vorgesehen.
Er kann aber auch an der oberen Wand des Behälters
2 montiert werden
und bspw. den maximal zulässigen Füllstand
anzeigen. Ebenfalls sind Konfigurationen für den Einbau in eine Seitenwand
des Behälters
2 ohne
Weiteres möglich.
Der Reed-Schalter
22 könnte anstatt
als Schließer
auch als Öffner
arbeiten. Der Anschlussteil könnte
sich auch in der Axialrichtung erstrecken. Die Anzahl der Verstärkungsrippen
41 an dem
Befestigungsteil
19 und die Art der Befestigung kann an
individuelle Wünsche
angepasst werden und bspw. eine Schraubverbindung enthalten. Der
Trägerteil
21 kann
auch eine abweichende Form haben. Wichtig ist jedoch, dass der Grundkörper
17 einen verhältnismäßig einfachen,
einstückigen
Aufbau und eine Aufnahme zur Positionierung und zum Schutz des Reed-Schalters
22 aufweist.
Erforderlichenfalls könnten
auch zwei erfindungsgemäße Aufnahmen
53 und
Reed-Schalter
22 vorgesehen sein, um nach Vorbild der
DE 39 19 414 A1 sowohl
ein maximales als auch ein minimales Flüssigkeitsniveau überwachen
zu können.
-
Weitere
vorteilhafte Ausführungsformen
der Erfindung sind in den 5 bis 7 veranschaulicht.
Soweit Übereinstimmung
in Bau und/oder Funktion besteht, wird unter Verwendung gleicher
Bezugszeichen auf die vorstehende Beschreibung verwiesen.
-
Der
in 5a und 5b in
Perspektivansichten und in den 6a und 6b in
Seitenansichten etwas vereinfacht dargestellte erfindungsgemäße Niveauschalter 1' ist wiederum
durch gehend in einem Stück
aus Kunststoff in einem Spritzvorgang gefertigt. Er unterscheidet
sich von der Ausführungsform
nach 1 bis 4b zunächst durch mehrere optionale
Merkmale des Grundkörpers 17'. Bspw. erstreckt
sich der Anschlussteil 18' in
Form eines zylindrischen Steckergehäuses 23' in Axialrichtung 34 und
trägt einen
hier nicht näher
dargestellten, vorzugsweise genormten Bajonettanschluss zur Befestigung
und Abdichtung mit dem leitungsseitigen Gegenstecker. Der Verbindungsabschnitt 24' ist als flacher
Zylinder und nicht als Umlenkstück
ausgebildet. Ferner sind an dem Anlageflansch 38 zwei radiale Fortsätze 81 ausgebildet,
die die Montage erleichtern. In dem Übergangsbereich 42 zwischen
dem Befestigungsteil 19' und
dem Trägerteil 21' ist eine kreisförmige Scheibe 82 vorgesehen,
die in einer Radialebene liegt und an ihrer Außenumfangsfläche eine
Dichtung 83, bspw. einen O-Ring, trägt. Der O-Ring 83 kommt
im montierten Zustand mit der Innenwand des Montageschaftes 7 in
Anlage und dichtet den Bereich der Montageöffnung 6, in dem der Trägerteil 21' mit dem Reed-Schalter 22 angeordnet ist,
nach außen
ab, um ein Eindringen von Fremdkörpern
und Flüssigkeiten
zu verhindern.
-
Der
Trägerabschnitt 21' ragt ausgehend
von der Scheibe 82 im Wesentlichen in Form eines Stabs 39' in Axialrichtung 34 vor.
Allerdings ist der Trägerabschnitt 21' hier dazu eingerichtet,
mehrere elektrische Bauelemente aufzunehmen. Hierzu sind in dem Stab 39' hier drei Aufnahmen 53a, 53b, 53c ausgebildet,
die in Axialrichtung 34 hintereinander angeordnet sind.
Eine erste Aufnahme 53a ist in der Nähe des Flansches 82 in
einem Bereich des Trägerteils 21' vorgesehen,
in dem zwei Rippen 84a, 84b ausgebildet sind.
Die von zwei gegenüberliegenden
Seiten des Stabs 39' radial
vorspringenden Rippen 84a, 84b erstrecken sich
von der Scheibe 82 in axialer Richtung und gehen allmählich in
den Stab 39' über. Eine zweite
Aufnahme 53b ist in etwa in der Mitte der Längserstreckung
des Stabs 39' angeordnet,
während
sich eine dritte Aufnahme 53c in der Nähe der Grundkörperspitze 48 befindet.
-
Die
Aufnahmen 53a, 53b, 53c sind im Wesentliche
gleich der Aufnahme 53 in der Ausführungsform nach 1 bis 4 gestaltet und durch U-profilförmige Abschnitte 52 gebildet,
die zur lagerichtigen Aufnahme der Bauelemente und derer Kontaktbeinchen
Schenkel 66, 67 und Klauen 71 aufweisen.
Diese ragen in Radialrichtung derart vor, dass die Bauelemente in
den Aufnahmen 53a, 53b, 53c weitgehend
gegen Berührung
und Beschädigung
geschützt
untergebracht werden können.
Zwischen den Schenkeln 66, 67 und Klauen 71 sind
Einführschlitze 63, 64 und
Einführöffnungen 62 der
Zugangsöffnung 61 festgelegt.
-
Die
Aufnahme 53a ist derart gestaltet, um darin einen Widerstand 86 mit
einem ersten Widerstandswert R1 unterzubringen. Die Aufnahmen 53b und 53c sind
derart gestaltet, um in ein und derselben Aufnahme sowohl einen
Reed-Schalter 22 als auch einen weiteren Widerstand 87 mit
einem unterschiedlichen Widerstandswert R2 positionieren zu können. Hierzu
sind in den Schenkeln 66, 67, die an die Form
des Reed-Schalters 22 angepasst sind, Ausnehmungen 88a, 88b eingeformt,
die während des
Spritzvorgangs mit erzeugt werden und an die Form des Widerstandes 87 angepasst
sind. In der gezeigten Konfiguration ist der Reed-Schalter 22 in der
Aufnahme 53b und der Widerstand 87 in der Aufnahme 53c untergebracht.
-
In
den flachen Abschnitten 47 zwischen den U-profilförmigen Abschnitten 52 und
in der flachen Spitze 48 des Trägerteils 21' sind durchgehende Aussparungen 49 bzw. 51 vorgesehen,
die der Verschweißung
oder Verlötung
zur Kontaktherstellung dienen. In den Rippen 84a, 84b sind
weitere Aussparungen 49' vorgesehen,
in die Steckerpins des Anschlussteils 18' hineinragen, um mit dem Leitungsdraht 32 der
jeweils einteiligen Leitungsdrähte 32, 33 bzw.
dem Widerstand 86 verbunden zu wer den. Die Aussparungen 49, 49' und 51 sind
vorzugsweise um die zugehörigen
Aufnahmen 53a–c
derart symmetrisch bzw. gleichmäßig beabstandet
zu diesen angeordnet, dass Bauelemente mit gleich langen Kontaktbeinchen
eingesetzt werden können.
Die Verdrahtung geht aus 7 näher hervor. Wie veranschaulicht,
ist in der dargestellten Konfiguration der Widerstand 86 in
Reihe mit einer Parallelschaltung aus dem Widerstand 87 und
dem Reed-Schalter 22 verbunden.
-
Durch
diese Schaltungsanordnung und die verschiedenen Widerstandswerte
R1 und R2 ist eine Widerstandskodierung geschaffen, die es ermöglicht einen
Leitungsbruch oder einen Leitungskurzschluss zu erkennen. Im ordnungsgemäßen Zustand
der Leitung und unter Vernachlässigung
des Leitungswiderstandes ergibt sich ein messbarer Gesamtwiderstand der
Schaltungsanordnung von R1, wenn der Reed-Schalter 22 geschlossen
ist, und von R1 + R2, wenn der Reed-Schalter 22 offen ist.
Bei einer Leitungsunterbrechung beträgt der Gesamtwiderstand unendlich,
und im Kurzschlussfall ist er gleich Null. Damit sind alle Fälle unterscheidbar.
-
Außerdem können in
Abhängigkeit
davon, ob der Reed-Schalter 22 in
der Aufnahme 53b oder 53c positioniert ist, zwei
unterschiedliche Schaltpunkte mit ein und demselben Grundkörper 17' realisiert
werden. Ferner ist es möglich,
bei identischem Schaltpunkt sowohl eine Schließer- als auch eine Öffnerfunktion
zu realisieren. Es sei bspw. angenommen, dass der Reed-Schalter 22 in
der Aufnahme 53b angeordnet ist. Wenn sich die Aufnahme 53b auf Höhe des maximalen
Flüssigkeitsniveaus
befindet, wird der Reed-Schalter 22 beim Sinken des Schwimmers 14 geöffnet, und
der Gesamtwiderstand steigt dabei von dem Wert R1 auf den Wert R1
+ R2. Wenn sich die Aufnahme 53b hingegen auf Höhe des minimalen
Flüssigkeitsniveaus
befindet, wird der Reed-Schalter 22 beim Sinken des Schwimmers 14 geschlossen,
und der Gesamtwiderstand fällt
von dem Wert R1 + R2 auf R1 ab.
-
Ein
schwimmergesteuerter Niveauschalter 1 für Flüssigkeiten weist einen Grundkörper 17,
der einen Reed-Schalter 22 trägt, der von einem über dem Grundkörper 17 beweglich
anbringbaren Schwimmer 14 mit einem Magnetelement 16 geschaltet
wird. Erfindungsgemäß ist der
Grundkörper 17 durchgehend in
einem Stück
aus Kunststoff gefertigt und weist drei Funktionsteile auf: einen
Anschlussteil 18 zum Anschluss des Niveauschalters 1 an
eine externe Steuerungseinrichtung, einen Befestigungsteil 19 zur
Befestigung des Niveauschalters 1 an einem Flüssigkeitsbehälter 2 und
einen länglichen
Trägerteil 21. Der
Trägerteil 21 erstreckt
sich von dem Befestigungsteil 19 in Längsrichtung des Niveauschalters 1 und
ist bereichsweise als U-Profil 52 ausgebildet, das eine
Aufnahme 53 definiert, die von außen zugänglich und in Form und Größe an den
Reed-Schalter 22 derart
angepasst ist, dass sie den Reed-Schalter 22 in seiner
Lage positioniert und vor einer unmittelbaren Berührung schützt. Der
Niveauschalter 1 ist einfach aufgebaut und herzustellen.