DE102012205138B3 - Druckschalteinrichtung mit einem Magnetschalter und einer Einrichtung zur Diagnose des Magnetschalters - Google Patents

Druckschalteinrichtung mit einem Magnetschalter und einer Einrichtung zur Diagnose des Magnetschalters Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Druckschalteinrichtung (1) mit einem Gehäuse (2), mit einer Druckkammer (3), mit einem Magnetschalter (7) und mit einem auf den Magnetschalter einwirkenden druckabhängigen Stellglied (5) zur Änderung des Schaltzustands des Magnetschalters bei Erreichen eines vorgegebenen Mindestdruckwerts. Die Druckkammer ist mittels eines Anschlussstücks (21) an eine Arbeitsdruckquelle anschliessbar und durch das von einem anliegenden Arbeitsdruck (p) abhängige, bewegliche und druckdicht ausgeführte Stellglied begrenzt. Ein anliegender Druckwert entspricht einem entsprechenden Stellweg des Stellglieds. Die Druckschalteinrichtung weist einen magnetischen Kreis (MK) aus zumindest einem dauerhaft magnetisierten Bereich (9) und dem Magnetschalter auf. Eine Stellbewegung des Stellglieds bewirkt eine Änderung des magnetischen Flusses im magnetischen Kreis, so dass der Magnetschalter bei Erreichen eines vorgegebenen magnetischen Feldstärkewertes, der einem entsprechenden Stellweg entspricht, seinen Schaltzustand ändert. Es ist im magnetischen Kreis eine elektrische Spule (10) angeordnet, sodass durch eine Flussänderung im magnetischen Kreis (MK), die durch ein überlagertes elektromagnetisches Spulenfeld bewirkt wird, eine ordnungsgemässe Änderung des Schaltzustands des Magnetschalters getestet werden kann.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Druckschalteinrichtung mit einem Gehäuse, mit einer Druckkammer, mit einem Magnetschalter und mit einem auf den Magnetschalter einwirkenden druckabhängigen Stellglied zur Änderung des Schaltzustands des Magnetschalters bei Erreichen eines vorgegebenen Mindestdruckwerts. Die Druckkammer ist mittels eines Anschlussstücks an eine Arbeitsdruckquelle anschliessbar und durch das von einem anliegenden Arbeitsdruck abhängige, bewegliche und druckdicht ausgeführte Stellglied begrenzt ist, wobei ein anliegender Druckwert einem entsprechenden Stellweg des Stellglieds entspricht.
  • In der deutschen Offenlegungsschrift DE 101 04 438 A1 ist ein Sicherheitsabschalter beschrieben, der eine doppelte Sicherheitsabschaltfunktion aufweist, die durch verschiedene physikalische Grössen angetrieben ist. Durch einen Anschlussflansch und eine in diesem enthaltene Membran ist ein drucksensibler Bereich gebildet, in dem Druckkräfte auf einen Druckstift übertragen werden. In gleicher Achsrichtung wie der Druckstift ist ein Ankerbolzen angeordnet, auf den in einer Spule erzeugte elektromagnetische Felder wirken. In einem Störfall kann nun durch Erregung der Spule über ein vorgeschaltetes Steuergerät, welches mit beliebigen Signalen, vorzugsweise Temperatursignalen, versorgt wird, ein Schieber über den Ankerbolzen freigegeben werden, wodurch die insbesondere mehrpolig ausgeführten elektrischen Kontakte des Sicherheitsabschalters geöffnet werden. Unabhängig davon wird der Schieber auch im Falle eines unzulässigen Überdrucks über den Druckstift freigegeben. Durch die Freigabe des Schiebers wird eine im normalen Betriebsfall an den elektrischen Kontakten anliegende Schaltbetätigungskraft zurückgenommen.
  • Eine Druckschalteinrichtung reagiert auf Druckänderungen eines gasförmigen oder flüssigen Mediums der Arbeitsdruckquelle, wie z.B. in einer Rohrleitung. Dabei wird oft die mechanische Einwirkung des Mediums auf eine Membran oder auf einen Kolben verwendet, welche bzw. welcher bei Anstieg des Drucks ein Schaltelement betätigt. Die Position der Membran bzw. des Kolbens bleibt bei konstantem Druck unverändert. Aus Sicherheitsgründen wird typischerweise ein mechanisch betätigtes Schaltelement, wie z.B. ein Mikroschalter, verwendet, das kontaktbehaftet und folglich auch verschleissbehaftet ist.
  • Alternativ ist die Verwendung von verschleissfreien Schaltelementen bekannt, wie z.B. von induktiven Näherungsschaltern, von Gabellichtschranken oder auch von Magnetschaltern. Letztere ändern ihren Schaltzustand in Anwesenheit bzw. bei Fehlen eines äusseren Magnetfelds. Zu dieser Gruppe von Schaltelementen gehören z.B. ein Reed-Kontakt oder auch ein Hallsensor. Der Hallsensor ist insbesondere ein digitaler Hallsensor, der das Signal eines analogen Hallsensors über einen Komparator in ein digitales Signal umwandelt. Das digitale Signal kann auch ein potenzialfreier elektrischer Schaltkontakt sein, der je nach technischer Ausführung bei Anwesenheit eines ausreichenden Magnetfelds geschlossen oder geöffnet wird.
  • Um druckbeaufschlagte Rohrleitungen „sicher“ unterbrechen zu können, ist eine sichere Erfassung des Rohrleitungsdrucks, das heisst eine sichere Erfassung eines Druckabfalls unter einen vorgegebenen Mindestdruckwert erforderlich. Der Bereich der Arbeitsdruckwerte liegt vorzugsweise im ein- oder zweistelligen Barbereich, wie z.B. bei 20 bar. Der Mindestdruckwert wird vorzugsweise auf die Hälfte des betriebsmässigen Arbeitsdruckwerts eingestellt, wie z.B. auf 10 bar.
  • Mit „sicher“ ist hier gemeint, dass die technische Auslegung der hierzu erforderlichen Komponenten einschlägigen sicherheitstechnischen Anforderungen genügen muss. Zur Erfüllung der aktuell höchsten Sicherheitskategorie ist die Einhaltung der PL e nach EN ISO 1349-1; der SIL 3 nach EN 61508 oder 62061 bzw. der SK4 bei der älteren Norm EN 954-1 für Maschinen nach der neusten Maschinenrichtlinien 2006/42/EG erforderlich. Dabei werden Komponenten benötigt, bei denen auch eine Diagnose der Funktionalität möglich ist.
  • Zur Erfüllung dieser sicherheitstechnischen Anforderungen wird gegenwärtig das Prinzip der diversitären Redundanz angewandt. Dies bedeutet, dass aus Redundanzgründen zwei Druckschalteinrichtungen zur Drucküberwachung einzusetzen sind, sodass bei Ausfall einer Druckschalteinrichtung noch eine weitere Druckschalteinrichtung zur Verfügung steht. Zum anderen müssen die Druckschalteinrichtungen von unterschiedlichen Herstellern stammen, um einen gleichzeitigen, systematischen Ausfall beider Druckschalteinrichtungen zu vermeiden. Hierbei wird angenommen, dass die Wahrscheinlichkeit für einen Doppelausfall sehr gering ist, wenn sich der Aufbau, die Konstruktion, die Entwicklung und die Herstellung unterscheiden.
  • Es ist somit eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Druckschalteinrichtung mit verbesserter Diagnosemöglichkeit anzugeben.
  • Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
  • Erfindungsgemäss weist die Druckschalteinrichtung einen magnetischen Kreis aus zumindest einem dauerhaft magnetisierten Bereich und dem Magnetschalter auf. Dabei bewirkt eine Stellbewegung des Stellglieds eine Änderung des magnetischen Flusses im magnetischen Kreis, so dass der Magnetschalter bei Erreichen eines vorgegebenen magnetischen Feldstärkewertes, der einem entsprechenden Stellweg entspricht, betätigt wird. Es ist eine elektrische Spule im magnetischen Kreis angeordnet, sodass durch eine Flussänderung im magnetischen Kreis, die durch ein überlagertes elektromagnetisches Spulenfeld bewirkt wird, eine ordnungsgemässe Änderung des Schaltzustands des Magnetschalters getestet werden kann.
  • Mit „Änderung des Schaltzustands“ ist ein Wechsel des Schaltzustands und insbesondere ein Wechsel des Schaltzustands zwischen zwei möglichen Schaltzuständen gemeint. Die beiden Schaltzustände können auch als „1“ oder „0“, als „Ein“ oder „Aus“ oder als „betätigt“ oder „nicht betätigt“ bezeichnet werden.
  • Anstelle des magnetischen Feldstärkewerts kann alternativ ein magnetischer Flussdichtewert vorgegeben sein. Dabei ist die physikalische Grösse „magnetische Flussdichte B“ oder auch „magnetische Induktion“ über die magnetische Permeabilität μ mit der physikalischen Grösse „magnetischen Feldstärke“ gemäss der mathematischen Beziehung B = μ·H verknüpft.
  • Der Kern der Erfindung liegt darin, dass nun vorteilhaft eine zuverlässige Funktionsprüfung des Magnetschalters der Druckschalteinrichtung quasi unter Realbedingungen möglich ist. Im Vergleich dazu sind die verbleibenden Komponenten, insbesondere eine Membran oder ein Kolben als Stellglied, dauerfest ausgelegt und entsprechend weniger anfällig gegen einen Ausfall. Dabei ist unabhängig vom anliegenden Arbeitsdruck, d.h. unabhängig davon, ob der Arbeitsdruck über oder unter dem vorgegebenen Mindestdruckwert liegt bzw. ob sich das Stellglied in der mehr oder weniger drucklosen oder druckbeaufschlagten Stellposition befindet, eine Funktionsprüfung des Magnetschalters möglich.
  • Damit ist der grosse Vorteil verbunden, dass auf eine zweite Druckschalteinrichtung und deren sicherheitsrelevante Verschaltung untereinander verzichtet werden kann.
  • Der Vorteil liegt auch in der einfachen Integration einer elektrischen Spule sowie eines magnetischen Kreises inklusive des dauerhaft magnetisierten Bereichs in eine Druckschalteinrichtung.
  • Der dauerhaft vormagnetisierte Bereich ist im einfachsten Fall ein Permanentmagnet, der mit geeigneter Magnetisierungsrichtung in den magnetischen Kreis bzw. in die Teile der magnetischen Feldflussführung eingebracht ist. Der dauerhaft vormagnetisierte Bereich kann auch ein Elektromagnet sein, der in den magnetischen Kreis eingebracht ist und zumindest während des Betriebs der Druckschalteinrichtung dauerhaft eingeschaltet ist.
  • Zur Diagnose des Magnetschalters wird in einem ersten Schritt die Spule derart angesteuert, dass sich im magnetischen Kreis im Bereich des Magnetschalters ein magnetisches Feld einstellt, welches in etwa dem Magnetfeld der jeweils anderen Stellposition des Stellgliedes entspricht. Im einfachsten Fall wird ein konstanter Gleichstrom in die Spule eingeprägt. Wechselt der Magnetschalter daraufhin auch seinen Schaltzustand, so liegt ein ordnungsgemässer Wechsel des Schaltzustands vor. Im Anschluss in einem zweiten Schritt, wie z.B. nach 0.5 oder 1 Sekunde, wird die Spule derart angesteuert, dass sich im magnetischen Kreis im Bereich des Magnetschalters wieder ein magnetisches Feld einstellt, welches in etwa dem Magnetfeld der vorherigen Stellposition des Stellgliedes entspricht. Im einfachsten Fall wird die Stromerregung der Spule wieder zurückgefahren bzw. abgeschaltet. Wechselt daraufhin der Magnetschalter wieder in seinen vorherigen Schaltzustand zurück, also in den Schaltzustand vor dem Testen, so liegt wieder ein ordnungsgemässer Wechsel des Schaltzustands vor. Ein nicht ordnungsgemässer Wechsel des Schaltzustands liegt auch dann vor, wenn dieser erst nach einer zu langen Zeit erfolgt, wie z.B. erst nach 0.5 oder 1 Sekunde. Sind beide nachfolgenden Wechsel des Schaltzustands des Magnetschalters im Rahmen des Tests ordnungsgemäss erfolgt, so gilt der gesamte Test des Magnetschalters als erfolgreich bzw. als bestanden.
  • Der magnetische Kreis inklusive dem Stellglied kann konstruktiv so ausgeführt sein, dass der magnetische Fluss im Bereich des Magnetschalters mit zunehmender Stellbewegung des Stellglieds von der drucklosen Stellposition hin zur druckbeaufschlagten Stellposition zunimmt, respektive bei einer umgekehrten Stellbewegung abnimmt. Alternativ kann der magnetische Kreis inklusive dem Stellglied konstruktiv auch so ausgeführt sein, dass der magnetische Fluss im Bereich des Magnetschalters mit zunehmender Stellbewegung des Stellglieds von der drucklosen Stellposition hin zur druckbeaufschlagten Stellposition abnimmt, respektive bei einer umgekehrten Stellbewegung zunimmt. Dies kann z.B. durch eine geeignete Anordnung des Magnetschalters im magnetischen Kreis erreicht werden. Das Stellglied und ggf. ein angrenzender angrenzende Stössel können so im magnetischen Kreis angeordnet sein, dass der magnetische Fluss zum Magnetschalter hin oder weg vom Magnetschalter verdrängt wird.
  • Nach einer Ausführungsform ist die elektrische Spule an eine Ansteuereinheit anschliessbar, welche die elektrische Spule derart mit einem Strom erregt, dass der Magnetschalter seinen aktuellen Schaltzustand wechselt, und wobei nachfolgend die Ansteuereinheit die Stromerregung wieder zurückfährt, so dass der Magnetschalter wieder in den aktuellen Schaltzustand zurückwechselt. Hierzu kann die Druckschalteinrichtung entsprechende elektrische Anschlüsse zum Anschliessen einer solchen externen Ansteuereinheit aufweisen. Die externe Ansteuereinheit kann auch in einem Steuergerät integriert sein, welches sowie zur Erfassung des Schaltzustands der Druckschalteinrichtung verbunden ist. Alternativ kann die Ansteuereinheit im Druckschalter in Form einer kleinen elektronischen Schaltung integriert sein. Die Stromversorgung kann in diesem Fall z.B. über das Steuergerät zur Erfassung des Schaltzustands der Druckschalteinrichtung erfolgen.
  • Nach einer weiteren Ausführungsform weist die Ansteuereinheit einen elektrischen Ausgang zur Ausgabe einer Fehlermeldung auf. Die Ansteuereinheit gibt dann eine Fehlermeldung aus, falls der Magnetschalter beim Testen nicht ordnungsgemäss seinen Schaltzustand ändert oder nicht wieder ordnungsgemäss in den Schaltzustand vor dem Testen zurückwechselt. Der elektrische Ausgang kann z.B. ein potenzialfreier elektrischer Schaltkontakt sein, der über das eingangs beschriebene Steuergerät ausgelesen werden kann. Alternativ kann die Fehlermeldung als digitales Signal oder als Bussignal im Rahmen einer Busanbindung der Druckschalteinrichtung ausgegeben bzw. mit übertragen werden.
  • Einer weiteren Ausführungsform zufolge ist die Ansteuereinheit dazu eingerichtet, wiederholt, insbesondere zyklisch, die ordnungsgemässe Änderung des Schaltzustands des Magnetschalters zu testen, wie z.B. alle 30 Minuten, jede Stunde oder ein- oder mehrmals täglich.
  • Nach einer besonders vorteilhaften Ausführungsform weist der magnetische Kreis einen Luftspalt auf, der in seiner Spaltlänge mittels eines Einstellmittels veränderbar ist. Durch die Veränderung des Luftspalts wird der magnetische Widerstand im magnetischen Kreis verändert. Als Folge davon verändert sich auch die magnetische Feldstärke im Bereich des Magnetschalters. Da der Magnetschalter bei Erreichen eines vorgegebenen magnetischen Feldstärkewertes, der einem entsprechenden Stellweg entspricht, der wiederum einen anliegenden Druckwert entspricht, ist somit auf einfache Weise eine Einstellung des Mindestdruckwerts für die Druckschalteinrichtung möglich.
  • Der Magnetschalter ist vorzugweise ein Hallsensor, insbesondere ein digitaler Hallsensor, oder ein Reed-Kontakt.
  • Schliesslich kann das Stellglied zur Einstellung des Arbeitsdruckbereichs mittels eines Federelements vorgespannt sein.
  • Eine derartige Druckschalteinrichtung ist vorteilhaft zur insbesondere sicheren Erfassung eines Druckabfalls unterhalb eines vorgebbaren Mindestdruckwerts der Arbeitsdruckquelle verwendbar. Sie ist besonders vorteilhaft zur Erfassung des Druckabfalls in einer als Rohrleitung ausgebildeten Arbeitsdruckquelle verwendbar.
  • Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Dabei zeigen
  • 1 eine Ausführungsform einer Druckschalteinrichtung gemäss der Erfindung im drucklosen Zustand, und
  • 2 die Ausführungsform gemäss 1 im druckbeauf- schlagten Zustand.
  • 1 zeigt ein Beispiel für eine Druckschalteinrichtung 1 gemäss der Erfindung im drucklosen Betriebszustand. Es wird eine Membran als Stellglied 5 verwendet. Alternativ – figürlich nicht dargestellt – kann auch ein Kolben oder ein anderes geeignetes Mittel als Stellglied 5 verwendet werden. Die Druckschalteinrichtung 1 sowie der Grossteil ihrer Komponenten sind – abgesehen von einer elektrischen Spule 10, einem Magnetschalter 7 und den gezeigten Bauteilen 12, 14 – vorzugsweise im Wesentlichen rotationssymmetrisch in Bezug auf die punktgestrichelt eingezeichnete Hauptachse ausgebildet.
  • Mit dem Bezugszeichen 21 ist ein Anschlussstück als Teil eines Gehäuses 2 der Druckschalteinrichtung 1 zum Anschliessen an eine Arbeitsdruckquelle bezeichnet. Mit 22 sind eine Gehäuseabdeckung und mit 23 ein Aussengewinde am Anschlussstück 21 bezeichnet. Mit dem Bezugszeichen 3 ist eine Druckkammer 3 bezeichnet, die durch ein von einem anliegenden Arbeitsdruck p abhängiges, bewegliches und druckdicht ausgeführtes Stellglied 5 hier in Form einer Membran begrenzt ist, wobei ein anliegender Druckwert einem entsprechenden Stellweg des Stellglieds 5 entspricht. Mit dem Bezugszeichen 4 ist der Innenraum des Gehäuses 2 bezeichnet, der druckmässig von der Druckkammer 3 getrennt und im Wesentlichen druckfrei ist.
  • Im vorliegenden Beispiel liegt die Membran 5 an einem Stössel 11 an, sodass die Stellbewegung der Membran 5 bei Druckänderungen in Betätigungsrichtung auch auf den Stössel 11 übertragen wird. Der Stössel 11 ist weiter mittels eines Federelements 8 zur Einstellung des Arbeitsdruckbereichs vorgespannt. Für den Fall, dass die Eigenspannung der gezeigten gewölbten Membran 5 ausreichen sollte, kann auch auf das Federelement verzichtet werden. Das Federelement 8 ist in einem Federkäfig 15 aus einem vorzugsweise nichtmagnetischen Werkstoff aufgenommen.
  • Im gezeigten drucklosen Zustand der Arbeitsdruckquelle, also in einem Zustand, bei dem der Druck p der Arbeitsdruckquelle einen Druckwert aufweist, der den vorgegebenen bzw. voreingestellten Mindestdruckwert der Druckschalteinrichtung 1 bei weitem nicht erreicht, befindet sich das Stellglied 5 in der linken Position.
  • Gemäss der Erfindung weist die Druckschalteinrichtung 1 einen magnetischen Kreis MK aus zumindest einem dauerhaft vormagnetisierten Bereich 9 und dem Magnetschalter 7 auf. Der dauerhaft vormagnetisierte Bereich 9 ist im vorliegenden Beispiel ein fest im Gehäuse 2 aufgenommener Permanentmagnet. Mit M ist eine zugehörige Magnetisierungsrichtung bezeichnet. Der magnetische Kreis MK umfasst im vorliegenden Beispiel auch das Stellglied 5, welches hier eine Membran oder Druckplatte aus einem magnetischen Werkstoff ist, wie z.B. aus einem magnetischen Stahl. Der magnetische Kreis MK umfasst weiterhin den anliegenden Stössel 11, der gleichfalls aus einem magnetischen Werkstoff gefertigt ist.
  • Zwischen dem Permanentmagneten 9 und dem Stössel 11 ist ein Spalt SP ausgebildet, der dann mit der Stellbewegung des Stellglieds 5 zunehmend geschlossen wird. Diese Stellbewegung bewirkt gemäss der Erfindung auch eine Änderung des magnetischen Flusses im magnetischen Kreis MK, so dass der Magnetschalter 7 bei Erreichen eines vorgegebenen magnetischen Feldstärkewertes, der einem entsprechenden Stellweg entspricht, seinen Schaltzustand wechselt. Im vorliegenden Beispiel ist der Magnetschalter 7 ein digitaler Hallsensor, der so ausgerichtet ist, dass er eine magnetische Flussänderung detektieren kann und eine Überschreitung bzw. Unterschreitung eines vorgegebenen magnetischen Feldstärkewerts in Form eines elektrischen Signals ausgeben kann.
  • In der 1 ist der magnetische Fluss im magnetischen Kreis MK als Schleife mit kleinen Punkten dargestellt, der beginnend vom Nordpol (rechte Seite des Permanentmagneten 9) über einen einstellbaren Luftspalt LS, weiter über eine Stellschraube 13 als Einstellmittel, über eine Platte 12, einem Schraubbolzen 14, weiter über das Gehäuseteil 21, über die Membran 5 und den angrenzenden Stössel 11 und schliesslich über den Spalt SP zurück zum Südpol des Permanentmagneten 9 (linke Seite) verläuft. Die genannten körperlichen Bauteile sind allesamt aus einem magnetischen Werkstoff gefertigt. Bedingt durch den hohen magnetischen Widerstand insbesondere des Spalts SP weist der magnetische Fluss im magnetischen Kreis MK vergleichsweise kleine Flussdichtewerte auf, symbolisiert durch die kleinen eingetragenen Punkte.
  • Erfindungsgemäss ist im magnetischen Kreis MK eine elektrische Spule 10 angeordnet, sodass durch eine Flussänderung im magnetischen Kreis MK, die durch ein überlagertes elektromagnetisches Spulenfeld bewirkt wird, eine ordnungsgemässe Änderung des Schaltzustands des Magnetschalters 7 getestet werden kann. Im vorliegenden Beispiel ist ein Teil der magnetischen Platte 12 durch die zylindrisch ausgebildete Spule 10 geführt. Die Spule 10 weist einen weichmagnetischen Magnetkern zur Verstärkung des elektromagnetischen Spulenfeldes auf. Darüber hinaus ist der Magnetschalter 7 auf der Platte 12 im Inneren der Spule 10 angeordnet, so dass der Magnetschalter 7 die magnetische Feldstärke des vom Permanentmagneten 9 stammenden, über den magnetischen Kreis MK geführten Magnetfelds sowie des damit überlagerten elektromagnetischen Spulenfeld erfassen kann. Es wird angemerkt, dass der Magnetschalter 7 auch an einer anderen Stelle des magnetischen Kreises MK angeordnet sein kann, wie z.B. am Schraubbolzen 14.
  • Um nun den Magnetschalter 7 auf seine Funktionsfähigkeit testen zu können, wird durch Anlegen eines Gleichstroms mit geeigneter Stromrichtung das im Bereich des Magnetschalter 7 herrschende Magnetfeld so erhöht, dass der Magnetschalter 7 seinen Schaltzustand ändert. Dieser Schaltzustand entspräche dann dem druckbeaufschlagten Zustand gemäss 2. Wechselt nach Rücknahme der Stromerregung der Magnetschalter 7 wieder zurück in den vorherigen Schaltzustand, so ist die Diagnose des Magnetschalters 7 abgeschlossen und seine Funktionsfähigkeit bestätigt.
  • 2 zeigt die erfindungsgemässe Druckschalteinrichtung 1 für den Fall, dass der Druck p der Arbeitsdruckquelle einen Druckwert aufweist, der den vorgegebenen bzw. voreingestellten Mindestdruckwert der Druckschalteinrichtung 1 übersteigt.
  • Durch den anliegenden Arbeitsdruck p resultiert eine auf das Stellglied 5 wirkende Stellkraft S, die gegen die Federkraft F des Federelements 8 wirkt. Ist die Stellkraft S grösser als die Federkraft F, so wird das Stellglied 5 und mit ihm der Stössel 11 in Betätigungsrichtung nach rechts bewegt. Dabei wird der Spalt SP zwischen dem Stössel 11 und dem Permanentmagneten 9 geschlossen. Durch die dadurch bedingte Herabsetzung des magnetischen Widerstands im magnetischen Kreis MK wird der magnetische Fluss erhöht. Dies ist durch die nun grossen eingetragenen Punkte symbolisiert. Die erhöhte magnetische Feldstärke führt dazu, dass der vom Magnetschalter 7 erfasste Feldstärkewert den vorgegebenen magnetischen Mindestfeldstärkewert überschreitet. Der Magnetschalter 7 wechselt nun seinen Schaltzustand.
  • Um den Magnetschalter 7 auf seine Funktionsfähigkeit in diesem druckbeaufschlagten Zustand prüfen zu können, wird die Spule 10 nun mit einem Gleichstrom entgegengesetzter Strompolarität erregt, so dass durch ein resultierendes elektromagnetische Gegenfeld das im Bereich des Magnetschalters 7 herrschende Magnetfeld so erniedrigt bzw. kompensiert wird, dass der Magnetschalter 7 seinen Schaltzustand ändert. Dieser Schaltzustand entspräche dann dem drucklosen Zustand gemäss 1. Wechselt nach Rücknahme der Stromerregung dann der Magnetschalter 7 wieder zurück in den vorherigen Schaltzustand, so ist die Diagnose des Magnetschalters 7 abgeschlossen und seine Funktionsfähigkeit bestätigt.
  • Wie die beiden Figuren zeigen, ist Länge des Luftspalts LS über ein mechanisches Stellmittel 13 in Form einer Stellschraube einstellbar, symbolisiert durch einen Doppelpfeil. Durch ein geeignetes Werkzeug, wie z.B. durch einen Innensechskantschlüssel, kann dabei der Mindestdruckwert für eine Schaltbetätigung der Druckschalteinrichtung 1 eingestellt werden. Mit dem Bezugszeichen 16 ist eine Kontermutter zur Drehsicherung bezeichnet.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Druckschalteinrichtung
    2
    Gehäuse
    3
    Druckkammer
    4
    Innenraum, druckfreier Raum
    5
    Stellglied, Membran
    6
    Dichtungsmittel, O-Ring
    7
    Magnetschalter, Reedrelais, Hallsensor
    8
    Federelement, Zylinderfeder, Druckfeder
    9
    dauerhaft vormagnetisierter Bereich, Magnet
    10
    Spule
    11
    Stössel
    12
    Platte, Eisenblech
    13
    Stellschraube, Stellmittel
    14
    Schraube, Schraubbolzen
    15
    Federkäfig, Buchse
    16
    Sicherungsmittel, Mutter, Kontermutter
    21
    Gehäuseteil, Anschlussstück
    22
    Gehäuseteil, Abdeckung
    23
    Aussengewinde
    M
    Magnetisierung, magnetisches Moment
    F
    Federkraft
    p
    Druck, Arbeitsdruck
    S
    Stellkraft
    SP
    Spalt
    LS
    einstellbarer Luftspalt

Claims (7)

  1. Druckschalteinrichtung mit einem Gehäuse (2), mit einer Druckkammer (3), einem Magnetschalter (7) und mit einem auf den Magnetschalter (7) einwirkenden druckabhängigen Stellglied (5) zur Änderung des Schaltzustands des Magnetschalters (7) bei Erreichen eines vorgegebenen Mindestdruckwerts, – wobei die Druckkammer (3) mittels eines Anschlussstücks (21) an eine Arbeitsdruckquelle anschliessbar ist und durch das von einem anliegenden Arbeitsdruck (p) abhängige, bewegliche und druckdicht ausgeführte Stellglied (5) begrenzt ist und wobei ein anliegender Druckwert einem entsprechenden Stellweg des Stellglieds (5) entspricht, – wobei die Druckschalteinrichtung einen magnetischen Kreis (MK) aus zumindest einem dauerhaft magnetisierten Bereich (9) und dem Magnetschalter (7) aufweist, – wobei eine Stellbewegung des Stellglieds (5) eine Änderung des magnetischen Flusses im magnetischen Kreis bewirkt, so dass der Magnetschalter (7) bei Erreichen eines vorgegebenen magnetischen Feldstärkewertes, der einem entsprechenden Stellweg entspricht, seinen Schaltzustand ändert, und – wobei im magnetischen Kreis (MK) eine elektrische Spule (10) angeordnet ist, sodass durch eine Flussänderung im magnetischen Kreis (MK), die durch ein überlagertes elektromagnetisches Spulenfeld bewirkt wird, eine ordnungsgemässe Änderung des Schaltzustands des Magnetschalters getestet werden kann.
  2. Druckschalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Spule (10) an eine Ansteuereinheit anschliessbar ist oder eine solche Ansteuereinheit aufweist, wobei die Ansteuereinheit die elektrische Spule (10) derart mit einem Strom erregt, dass der Magnetschalter (7) seinen aktuellen Schaltzustand wechselt, und wobei nachfolgend die Ansteuereinheit die Stromerregung wieder zurückfährt, so dass der Magnetschalter (7) wieder in den aktuellen Schaltzustand zurückwechselt.
  3. Druckschalteinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuereinheit einen elektrischen Ausgang zur Ausgabe einer Fehlermeldung aufweist und dass die Ansteuereinheit eine Fehlermeldung ausgibt, falls der Magnetschalter (7) beim Testen seinen Schaltzustand nicht ordnungsgemäss wechselt oder nicht wieder ordnungsgemäss in Schaltzustand vor dem Testen zurückwechselt.
  4. Druckschalteinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuereinheit dazu eingerichtet ist, wiederholt, insbesondere zyklisch, die ordnungsgemässe Änderung des Schaltzustands des Magnetschalters (7) zu testen.
  5. Druckschalteinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der magnetische Kreis einen Luftspalt (LS) aufweist, der in seiner Spaltlänge mittels eines Einstellmittels (13) veränderbar ist.
  6. Druckschalteinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetschalter (7) ein Reed-Kontakt oder ein Hallsensor ist.
  7. Druckschalteinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellglied (5) mittels eines Federelements (8) vorspannbar ist.
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