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Die Erfindung betrifft einen Schwimmerschalter gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 und eine Flüssigkeitsbehältereinrichtung mit einem solchen nach Anspruch 12.
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Schwimmerschalter dienen der Überwachung von Füllstandsgrenzwerten in Flüssigkeitsbehältern. Sie werden beispielsweise zur Detektion einer oberen Füllstandsgrenze eingesetzt, um ein Überlaufen des Flüssigkeitsbehälters zu verhindern.
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So ist beispielsweise ein Schwimmerschalter aus
EP 1 255 264 A2 bekannt. In einem Gehäuse sind hierfür ein Reed-Kontakt und ein Betätigungsmittel angeordnet. Eine elektrische Leitung führt von außen in das Gehäuse zum Reed-Kontakt und dient gleichzeitig als längliches, biegeschlaffes Aufhängeelement. Wenn das Gehäuse einen definierten Neigungswinkel zur geodätisch Lotrechten durchschreitet, betätigt das Betätigungsmittel den Reed-Kontakt, sodass ein definierter Füllstand detektiert wird.
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Nachteilhaft an einem solchen Schwimmerschalter ist, dass nur ein einziger Füllstand detektierbar ist. Um mehrere Füllstände zu detektieren, werden mehrere baugleiche Schwimmerschalter auf unterschiedlichen Höhen im Flüssigkeitsbehälter angeordnet. Das benötigt viel Platz und ist teuer. Außerdem können sich die länglichen, biegeschlaffen Aufhängeelemente der Schwimmerschalter verknoten, sodass Fehler bei der Bestimmung des Füllstands resultieren. Ein weiterer Nachteil ist, dass die Änderungsgeschwindigkeit des Flüssigkeitsstands nicht erkennbar ist.
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Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, einen Schwimmerschalter zu entwickeln, mit dem die Nachteile des Standes der Technik überwunden werden, mit dem auf geringem Bauraum mehrere unterschiedliche Flüssigkeitsstände detektierbar sind, mit dem nach Möglichkeit auch auf die Änderungsgeschwindigkeit des Flüssigkeitsstandes zurückgeschlossen werden kann, und der komfortabel handhabbar, zuverlässig im Betrieb sowie kostengünstig ist.
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Hauptmerkmale der Erfindung sind im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 sowie in Anspruch 12 angegeben. Ausgestaltungen sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 11 und 13 bis 14.
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Die Erfindung betrifft einen Schwimmerschalter mit einem Schwimmer, der ein Gehäuse aufweist, und mit einem Aufhängeelement, das in einem oberen Bereich des Gehäuses mit dem Schwimmer verbunden ist, wobei in dem Gehäuse ein Neigungssensor angeordnet ist, und wobei mit dem Neigungssensor in Abhängigkeit von wenigstens zwei, vorzugsweise wenigstens drei und besonders bevorzugt wenigstens vier unterschiedlichen, definierten Neigungswinkeln des Schwimmers relativ zur geodätischen Lotrechten Schaltkontakte aktiviert werden.
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Vorteilhaft an dem erfindungsgemäßen Schwimmerschalter ist, dass sich mehrere unterschiedliche Flüssigkeitsstände detektieren lassen. Wenn man die Zeit zwischen unterschiedlichen Flüssigkeitsständen misst, lässt sich auch auf die Änderungsgeschwindigkeit des Flüssigkeitsstandes zurückschließen. Der Schwimmerschalter ist kompakt und es besteht kaum Gefahr der Verknotung mit benachbarten Schwimmerschaltern, denn auf solche kann oftmals verzichtet werden. Hierdurch werden zuverlässige Messergebnisse erzielt. Außerdem sind auch die Montage und der Betrieb komfortabel. Weil nur ein Gehäuse und ein Aufhängeelement notwendig sind, ist der Schwimmerschalter kostengünstig und kann auf geringem Bauraum installiert werden. Indem die Schaltkontakte im Inneren des Gehäuses angeordnet sind, sind diese vor Verschmutzung und Oxidation geschützt. Die Schaltkontakte gehören zum Schwimmerschalter und können im Schwimmer oder aber auch außerhalb hiervon angeordnet sein. Die unterschiedlichen, definierten Neigungswinkeln sind vorzugsweise auf einem Microcontroller des Neigungssensors abgelegt.
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Vorzugsweise ist einer der unterschiedlichen, definierten Neigungswinkel der Winkel 0 Grad, bei dem der untere Bereich des Gehäuses geodätisch senkrecht unterhalb des oberen Bereichs des Gehäuses angeordnet ist. Diesen Zustand sollte der Schwimmer einnehmen, wenn er oberhalb der Flüssigkeitsoberfläche hängt.
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Weiterhin ist es zu bevorzugen, wenn einer der unterschiedlichen, definierten Neigungswinkel der Winkel 180 Grad ist, wobei der obere Bereich des Gehäuses geodätisch senkrecht unterhalb des unteren Bereichs des Gehäuses angeordnet ist. Diese Lage sollte der Schwimmer einnehmen, wenn der Flüssigkeitspegel um mehr als das Doppelte der Höhe des Gehäuses oberhalb des tiefsten Punktes liegt, an den das Gehäuse heranragen kann.
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Es ist des Weiteren zu bevorzugenden, wenn einer der unterschiedlichen, definierten Neigungswinkel größer als 0 Grad und kleiner als 180 Grad ist. Diesen Neigungswinkel durchkippt das Gehäuse, wenn der Flüssigkeitspegel steigt oder abfällt.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung beträgt einer der unterschiedlichen, definierten Neigungswinkel 90 Grad, wobei der obere Bereich des Gehäuses geodätisch seitlich neben dem unteren Bereich des Gehäuses angeordnet ist. Diesen Zustand nimmt das Gehäuse ungefähr dann ein, wenn der Flüssigkeitspegel die Verbindungsstelle zwischen dem Schwimmer und dem Aufhängeelement erreicht.
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Gemäß einer optionalen Ausgestaltung ist der Neigungssensor ein MEMS (Microelectromechanical system bzw. Micro-ElektroMechanisches System) basierter Neigungssensor. Ein solcher MEMS Sensor ist äußerst kompakt und kann mehrere unterschiedliche Neigungswinkel detektieren. In einer einfachen Ausführungsform kann ein 2D-MEMS Sensor eingesetzt werden. Vorzugsweise handelt es sich aber um einen 3D-MEMS Sensor. Ein solcher funktioniert auch mit rotationssymmetrischen Gehäusen des Schwimmers. Ein solcher kann nämlich in unterschiedliche Richtungen kippen. Beispielsweise kann der Neigungssensor eine Reihe von Elektroden in einem hermetisch dichten ASIC-Chip aufweisen, wobei die Spannung zwischen den Elektroden kapazitiv gemessen wird.
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In einer speziellen Ausführungsform ist der Neigungssensor ein Beschleunigungssensor, mit dem die Beschleunigungen in X-, Y- und Z-Achse bestimmbar sind. Mit einem solchen Beschleunigungssensor lassen sich nahezu stufenlos Neigungswinkel detektieren, insbesondere indem die statische Gravitationsbeschleunigung und deren Richtung relativ zum Schwimmer detektiert wird.
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Der Neigungssensor ist vorzugsweise derart programmierbar ausgebildet, dass eine Hysterese definiert oder definierbar ist. Hierdurch lässt sich vermeiden, dass es zu einem Prellen der Schaltkontakte bzw. Schaltschwellen kommt, z.B. durch Wellenbewegungen an der Flüssigkeitsoberfläche. Dadurch ist der Einsatz des Neigungssensors direkt an einem Schütz bzw. Schaltschütz möglich. Der Neigungssensor sollte hierfür einen Microcontroller aufweisen, auf dem die Hysterese abgespeichert ist.
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In einer weiteren optionalen Ausführung weist der Schwimmerschalter eine digitale Datenschnittstelle auf, über welche die aktuelle mit dem Neigungssensor detektierte Neigung ausgebbar ist oder ausgegeben wird. Damit kann beispielsweise eine Überwachungs- oder Regeleinrichtung mit Daten versorgt werden.
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Gemäß einer speziellen Ausgestaltung ist das Aufhängelement länglich und biegeschlaff ausgestaltet. Damit ist der Schwimmer als hängendes oder auftreibendes Pendel einsetzbar. Hierdurch ist der Schwimmer außerdem leicht entnehmbar, z.B. zur Behälterreinigung. Des Weiteren ist die Höhenposition des Schwimmers einfach durch Verkürzen oder Verlängern des länglichen, biegeschlaffen Aufhängeelements einstellbar.
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Als längliches, biegeschlaffes Aufhängeelement können Seile, Stränge, Drähte, Schnüre Strippen, Einzelfasern, Schläuche und ähnliches eingesetzt werden. Vorzugsweise ist das längliche, biegeschlaffe Aufhängeelement allerdings ein Kabel. Neben der Funktion des Aufhängens können so beispielsweise die Funktionen Stromversorgung und/oder Datenverbindung integriert werden. Hierzu sollte im oberen Bereich des Gehäuses eine Kabeldurchführung ausgebildet sein, durch die das Aufhängeelement bzw. das Kabel hindurchgeführt ist.
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In einer Ausführungsvariante weist das Kabel Elektroleitungen auf, über die der Neigungssensor und/oder die digitale Datenschnittstelle mit einer Stromquelle verbindbar ist oder verbunden ist. Vorzugsweise ist der Schwimmerschalter zum Betrieb mit Kleinspannung bzw. Niedervoltspannung ausgelegt. Gemäß einer weiteren Ausführungsvariante weist das Kabel wenigstens eine Datenleitung auf, über die der Neigungssensor und/oder die digitale Datenschnittstelle Daten ausgeben und/oder Kalibrierungsdaten empfangen können.
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Eine Gestaltungsoption ist, dass das Gehäuse in einem unteren Bereich unterhalb des oberen Bereichs eine konvex gekrümmte Kontaktfläche aufweist, vorzugsweise eine sphärische Kontaktfläche. Damit wird eine um die Senkrechte instabile Lage auf der Flüssigkeitsoberfläche erreicht, wobei jedoch die geneigte Stellung bei jedem höheren Füllstand relativ stabil beibehalten wird.
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Bei einer weiteren Gestaltungsoption weist das Gehäuse im oberen Bereich einen sich in Richtung des Aufhängeelements verjüngende Mantelfläche auf, vorzugsweise eine kegelförmige bzw. kegelstumpfförmige Mantelfläche. Damit kann sich der Schwimmer sehr weit drehen, ohne in Kontakt mit dem Aufhängeelement zu treten.
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Vorzugsweise ist das Gehäuse mit einem schmaleren und einem breiteren Ende ausgebildet, beispielsweise tropfenförmig oder birnenförmig, und mit dem schmaleren Ende mit dem Aufhängeelement verbunden. Des Weiteren ist es zu bevorzugen, wenn der Schwimmer im oberen Bereich des Gehäuses eine höhere Dichte aufweist als in dem darunter angeordneten unteren Bereich des Gehäuses. Durch eine Ausgestaltung mit schmalerem und breiterem Ende sowie einer optional höheren Dichte im oberen Bereich, kippt der Schwimmer sehr kontrolliert auf der Flüssigkeitsoberfläche um, sobald er auf dieser aufsetzt. Außerdem reagiert er Träge auf Wellenbewegungen an der Flüssigkeitsoberfläche, wodurch die Messwerte kleineren Schwankungen unterliegen.
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Bei einer speziellen Ausbildung ist im oberen Bereich des Gehäuses eine Vergussmasse angeordnet. Diese kann verschiedene Funktionen erfüllen, wie die Gewichtsverteilung oder eine Abdichtung. Besonders bevorzugt enthält die Vergussmasse Eisenspäne. Damit erhält sie eine hohe Dichte. Entsprechend kann verhindert werden, dass der Schwimmer aufschwimmt. Man kann ihn hierdurch beispielsweise als untergetauchten Schwimmer einsetzen, mit dem ein Unterschreiten eines unteren Füllstands detektiert wird. Die Verbindung mit dem Aufhängeelement bildet dann einen Drehpunkt für den Schwimmer aus. Bei einem Abfallen des Füllstands wird sich der Schwimmer dann langsam aufrichten, und die Ablaufgeschwindigkeit kann dabei beispielsweise in Abhängigkeit des Neigungswinkels gedrosselt werden.
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Gemäß einer Ausgestaltungsoption bildet die Vergussmasse eine Abdichtung zwischen dem Aufhängeelement und dem Gehäuse aus. Zusätzliche Dichtmittel sind dann nicht notwendig und es wird eine dauerhaft zugfeste und fluiddichte Verbindung bereitgestellt, insbesondere auch, wenn das Aufhängeelement länglich und biegeschlaff ausgestaltet ist. Zur Herstellung der Abdichtung ist das Aufhängeelement vorzugsweise in die Vergussmasse eingegossen.
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Weiterhin ist in einer speziellen Ausgestaltung vorgesehen, dass der Neigungssensor und/oder die digitale Datenschnittstelle auf einer Oberfläche der Vergussmasse angeordnet ist. Damit wird das Gehäuse nicht durch lokale Befestigungspunkte belastet und ist dauerhaft stabil. Außerdem können beispielsweise einfach und gefahrlos Schrauben in die Vergussmasse eingeschraubt werden, um variabel platzierbare Befestigungspunkte bereitzustellen. Die Oberfläche der Vergussmasse sollte quer zum Aufhängeelement ausgerichtet sein, insbesondere zu dem Bereich des Aufhängeelements, der mit dem Schwimmer verbunden ist.
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Optional sind der Neigungssensor und die digitale Datenschnittstelle auf einer gemeinsamen Leiterplatte angeordnet. An diese kann das optional als Kabel ausgebildete Aufhängeelement angeschlossen sein.
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In einer alternativen Ausgestaltung sind der Neigungssensor und/oder die digitale Datenschnittstelle und/oder die Leiterplatte in der Vergussmasse eingegossen. Dies bietet den größtmöglichen Schutz der Elektronik vor aggressiven Gasen wie z.B. Ammoniak oder Schwefelwasserstoff. Optional kann die Leiterplatte hierbei parallel zum Aufhängeelement ausgerichtet sein. Hierdurch ist sie in der hängenden Normallage geodätisch vertikal ausgerichtet.
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Bei einer besonderen Ausführungsform weist das Gehäuse Positionierelemente auf, an denen der Neigungssensor und/oder die digitale Datenschnittstelle und/oder die Leiterplatte positioniert sind. In Kombination mit einem optionalen Eingießen, liegen die Positionierelemente im Bereich der Vergussmasse.
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Gemäß einer speziellen Ausgestaltung sind der Neigungssensor und/oder die digitale Datenschnittstelle und/oder die Leiterplatte mit einem Schutzlack oder einer zweiten Vergussmasse überzogen. Hierdurch können sie vor aggressiven Gasen und Flüssigkeiten geschützt werden.
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Vorzugsweise ist im unteren Bereich des Gehäuses ein Hohlraum ausgebildet. In diesem Hohlraum kann der Neigungssensor eingebaut sein. Außerdem sorgt ein Hohlraum durch eine geringe Dichte für Auftrieb.
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Für einen dauerhaft zuverlässigen Betrieb sollte das Gehäuse luftdicht ausgebildet sein. Das Gehäuse kann beispielsweise aus Kunststoff ausgebildet sein, vorzugsweise aus Polyethylen (PE). Kunststoff ist preiswert, leitet keinen Strom und ist gegenüber vielen Flüssigkeiten resistent.
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Die Erfindung betrifft außerdem eine Flüssigkeitsbehältereinrichtung mit einem Flüssigkeitsbehälter mit einem Behälterboden und mit einem Schwimmerschalter wie er vor- und nachstehend beschrieben ist, wobei der Schwimmer des Schwimmerschalters mit dem Aufhängeelement oberhalb des Behälterbodens in dem Flüssigkeitsbehälter fixiert ist.
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Damit lassen sich wenigstens zwei Flüssigkeitspegel im Flüssigkeitsbehälter mit dem Schwimmerschalter detektieren. Vorzugsweise hängt der Schwimmer am Aufhängeelement. Es ist allerdings auch eine Verankerung gegenüber einem Aufschwimmen des Schwimmers realisierbar.
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In einer speziellen Ausführung mündet ein Fluidkanal in den Flüssigkeitsbehälter, und eine Dosiereinrichtung im Fluidkanal, zum Beispiel eine Pumpe oder ein Ventil, wird bzw. ist in Abhängigkeit der unterschiedlichen, definierten Neigungswinkel des Schwimmers mit den Schaltkontakten angesteuert. Das kann beispielsweise das Starten oder Anhalten des Zulaufs von Flüssigkeit über den Fluidkanal sein. Es kann jedoch beispielsweise auch das Starten oder Anhalten eines Ablaufs von Flüssigkeit über den Fluidkanal sein.
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In einer bevorzugten Variante weist der Schwimmerschalter eine digitale Datenschnittstelle auf, über welche die aktuelle mit dem Neigungssensor detektierte Neigung an eine Regeleinrichtung der Dosiereinrichtung ausgegeben wird.
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Es bietet sich eine Installation an, bei der das Aufhängeelement an einer Behälterabdeckung des Flüssigkeitsbehälters festgelegt ist.
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Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem Wortlaut der Ansprüche sowie aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen. Es zeigen:
- 1 einen Längsschnitt durch einen Schwimmerschalter;
- 2 einen Querschnitt durch einen Schwimmerschalter;
- 3 eine schematische Ansicht einer Flüssigkeitsbehältereinrichtung mit einem Schwimmerschalter, dessen Schwimmer einen ersten definierten Neigungswinkel einnimmt;
- 4 eine schematische Ansicht einer Flüssigkeitsbehältereinrichtung mit einem Schwimmerschalter, dessen Schwimmer einen zweiten definierten Neigungswinkel einnimmt;
- 5 eine schematische Ansicht einer Flüssigkeitsbehältereinrichtung mit einem Schwimmerschalter, dessen Schwimmer einen dritten definierten Neigungswinkel einnimmt; und
- 6 eine schematische Ansicht einer Flüssigkeitsbehältereinrichtung.
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In 1 ist ein Längsschnitt durch einen Schwimmerschalter 1 dargestellt. Der Schwimmerschalter 1 weist einen Schwimmer 10 mit einem Gehäuse 11 auf. Der Schwimmer 10 hängt an einem länglichen, biegeschlaffen Aufhängeelement 30, das in einem oberen Bereich 12 des Gehäuses 11 mit dem Schwimmer 10 verbunden ist.
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Das Gehäuse 11 ist im Wesentlichen rotationssymmetrisch mit einem schmaleren und einem breiteren Ende ausgebildet, insbesondere tropfenförmig oder birnenförmig. Mit dem schmaleren Ende ist der Schwimmer 10 mit dem Aufhängeelement 30 verbunden. Im Detail weist das Gehäuse 11 im oberen Bereich 12 einen sich in Richtung des Aufhängeelements 30 verjüngende äußere Mantelfläche 16 auf, die kegelförmig bzw. kegelstumpfförmig ist. In einem unteren Bereich 13 unterhalb des oberen Bereichs 12 hat das Gehäuse 11 eine konvex gekrümmte äußere Kontaktfläche 15, die insbesondere sphärisch ausgestaltet ist. Vorliegend liegt der untere Bereich 13 des Gehäuses 11 geodätisch senkrecht unterhalb des oberen Bereichs 12 des Gehäuses 11. Durch Aufschwimmen des Schwimmers 10 auf einer Flüssigkeit kann sich diese Lage relativ zur geodätischen Lotrechten V aber ändern.
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Der Schwimmer 10 hat im oberen Bereich 12 des Gehäuses 11 eine höhere Dichte als in dem darunter angeordneten unteren Bereich 13 des Gehäuses 11. Dies wird dadurch erreicht, dass im oberen Bereich 12 des Gehäuses 11 eine Vergussmasse 17 mit Eisenspänen angeordnet ist. Im unteren Bereich 13 des Gehäuses 11 ist ein Hohlraum 19 ausgebildet. Man erkennt, dass sich das Gehäuse 11 aus einem oberen und einem unteren Bauteil zusammensetzt. Diese beiden Bauteile sind fluiddicht miteinander verbunden, insbesondere stoffschlüssig, beispielsweise durch Verschweißen oder Verkleben. Hierdurch ist das Gehäuse 11 luftdicht ausgebildet. Als bevorzugter Werkstoff eignet sich für das Gehäuse 11 Kunststoff, zum Beispiel Polyethylen (PE).
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Das Aufhängeelement 30 ist durch ein Kabel ausgebildet, das im oberen Bereich 12 des Gehäuses 11 durch eine Kabeldurchführung 14 in das Innere des Gehäuses 11 geführt ist. Die Vergussmasse 17 bildet eine Abdichtung zwischen dem Aufhängeelement 30 bzw. dem Kabel und dem Gehäuse 11 aus. Das Aufhängeelement 30 bzw. das Kabel ist hierzu in die Vergussmasse 17 eingegossen.
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In dem Gehäuse 11 ist des Weiteren ein Neigungssensor 20 angeordnet, mit dem in Abhängigkeit von wenigstens zwei, vorzugsweise wenigstens drei und besonders bevorzugt wenigstens vier unterschiedlichen, definierten Neigungswinkeln N1 des Schwimmers 10 relativ zur geodätischen Lotrechten V Schaltkontakte 23 aktiviert werden. Einer dieser definierten Neigungswinkel ist der hier gezeigte Neigungswinkel N1 der dem Winkel 0 Grad gegenüber der geodätischen Lotrechten V entspricht. Der definierte Neigungswinkel N1 ist in einem Microcontroller 24 gespeichert.
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Bei dem Neigungssensor 20 handelt es sich um ein MEMS (Microelectromechanical system) basierten Neigungssensor. Insbesondere ist der Neigungssensor 20 ein 3D-MEMS Beschleunigungssensor, mit dem die Beschleunigungen in X-, Y- und Z-Achse bestimmbar sind, insbesondere auch eine statische Gravitationsbeschleunigung.
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Der Schwimmerschalter 1 weist außerdem eine digitale Datenschnittstelle 22 auf, über welche die aktuelle mit dem Neigungssensor 20 detektierte Neigung ausgebbar ist bzw. ausgegeben wird. Sowohl der Neigungssensor 20 als auch die digitale Datenschnittstelle 22 sitzen auf einer gemeinsamen Leiterplatte 21, die auf einer Oberfläche 18 der Vergussmasse 17 festgelegt ist. Erkennbar ist diese Oberfläche 18 der Vergussmasse 17 quer zum Aufhängeelement 30 im Bereich der Kabeldurchführung 14 ausgerichtet.
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Das Kabel weist Elektroleitungen und eine Datenleitung auf, die über die Leiterplatte 21 mit dem Neigungssensor 20, dem Microcontroller 24 und der Datenschnittstelle 22 verbunden sind. Über die Elektroleitungen werden der Neigungssensor 20, der Microcontroller 24 und die digitale Datenschnittstelle 22 mit Strom einer Stromquelle versorgt. Über die Datenleitung geben der Neigungssensor 20 und die digitale Datenschnittstelle Daten über den detektierten Neigungswinkel N1 aus. Optional können auch Kalibrierungsdaten oder Hysteresedaten von außen eingespeist werden, insbesondere in den Microcontroller 24.
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2 zeigt einen Querschnitt durch einen Schwimmerschalter 1 wie er in 1 gezeigt ist, wobei der Schnitt durch den unteren Bereich 13 des Gehäuses 11 des Schwimmers 10 verläuft. Man erkennt hierdurch insbesondere wie die Leiterplatte 21 mit dem Neigungssensor 20, dem Microcontroller 24, den Schaltkontakten 23 und der digitalen Datenschnittstelle 22 auf der Oberfläche 18 der Vergussmasse 17 angeordnet ist. Die Oberfläche 18 der Vergussmasse 17 ist kreisrund. Die Leiterplatte 21 hat hingegen eine mehreckige Grundform, insbesondere eine fünfeckige Grundform. Es sind jedoch auch Leiterplatten 21 mit drei- oder viereckiger Grundform oder mit sehr viel mehr Ecken bis hin zu einer kreisförmigen Grundform einsetzbar.
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Die 3, 4 und 5 zeigen jeweils eine schematische Ansicht einer Flüssigkeitsbehältereinrichtung 50 mit einem Schwimmerschalter 1, wobei der Schwimmer 10 des Schwimmerschalters 1 aufgrund unterschiedlich hoher Füllstände mit Flüssigkeit F unterschiedliche definierte Neigungswinkel N1, N2, N3 einnimmt.
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Bei den Schwimmerschaltern 1 kann es sich um Ausführungen gemäß den 1 und 2 handeln. Gekennzeichnet sind in den 3, 4 und 5 jeweils der Schwimmer 10 und das längliche, biegeschlaffe Aufhängeelement 30, an dem der Schwimmer 10 festgelegt ist.
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Des Weiteren ist gemäß den 3, 4 und 5 jeweils ein Flüssigkeitsbehälter 51 mit einem Behälterboden 52 vorgesehen, wobei der Schwimmer 10 des Schwimmerschalters 1 an seinem Aufhängeelement 30 oberhalb des Behälterbodens 52 in dem Flüssigkeitsbehälter 51 fixiert ist. Hierzu ist das Aufhängeelement 30 an einer Behälterabdeckung 55 des Flüssigkeitsbehälters 51 festgelegt.
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Gemäß 3 hängt der gesamte Schwimmer 10 oberhalb von der Flüssigkeitsoberfläche O der Flüssigkeit F. Hierdurch beträgt der Neigungswinkel N1 des Schwimmers 10 gegenüber der geodätischen Lotrechten V 0 Grad.
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Der Füllstand nach 4 reicht bereits bis in den Bereich des Aufhängeelements 30, wodurch der Schwimmer 10 einen Neigungswinkel N2 gegenüber der geodätischen Lotrechten V einnimmt, der circa 135 Grad beträgt.
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Nach 5 benetzt die Flüssigkeit F eine Länge des Aufhängeelements 30, die größer ist als die Höhe des Gehäuses des Schwimmers 10. Dies erlaubt es dem Schwimmer 10 einen Neigungswinkel N3 gegenüber der geodätischen Lotrechten V einzunehmen, der 180 Grad beträgt. Das Gewicht des Aufhängeelements 30 hält den Schwimmer 10 unterhalb der Oberfläche O der Flüssigkeit F in einem Schwebezustand.
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6 zeigt eine schematische Ansicht einer Flüssigkeitsbehältereinrichtung 50 mit einem Schwimmerschalter 1 wie er in den 1 und 2 gezeigt ist, weswegen diesbezüglich auf die vorstehende Beschreibung verwiesen wird. Wie auch in 3 hängt der Schwimmer 10 mit dem Aufhängeelement 30 an einer Behälterabdeckung 55 und oberhalb eines Behälterbodens 52 eines Flüssigkeitsbehälters 51. Eine Oberfläche O einer im Flüssigkeitsbehälter 51 befindlichen Flüssigkeit F liegt unterhalb des Schwimmers 10, sodass dieser einen Neigungswinkel N1 von 0 Grad gegenüber der geodätischen Lotrechten V einnimmt.
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Ein Fluidkanal 53 mündet knapp oberhalb des Behälterbodens 52 in den Flüssigkeitsbehälter 51. In dem Fluidkanal 53 ist eine Dosiereinrichtung 54 in Form einer Pumpe angeordnet. Die Dosiereinrichtung 54 ist elektrisch mit einer Steuereinheit 56 verbunden, an die auch das als Kabel ausgebildete Aufhängeelement 30 angeschlossen ist. Auf diese Weise kann die Dosiereinrichtung 54 in Abhängigkeit von unterschiedlichen, definierten Neigungswinkeln N1 des Schwimmers 10, der mit dem Neigungssensor 20 bestimmt wird, angesteuert werden. Bei der Steuereinheit 56 kann es sich um einen einfachen Schaltschütz oder aber um eine Einheit mit Prozessor handeln.
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Vorliegende Anordnung dient insbesondere dazu, das Abpumpen von Flüssigkeit F aus dem Flüssigkeitsbehälter 51 zu stoppen, bevor die Dosiereinrichtung 54 trocken läuft. Beispielsweise sind drei Schaltschwellen definierbar, wobei bei der ersten Schaltschwelle des Neigungswinkels N1 von 180 Grad die Dosiereinrichtung 54 mit voller Leistung aktiviert wird, bei einer zweiten Schaltschwelle des Neigungswinkels zwischen 0 Grad und 180 Grad, beispielsweise bei 90 Grad, die Leistung der Dosiereinrichtung 54 gedrosselt wird, und die Dosiereinrichtung 54 bei Erreichen einer dritten Schaltschwelle des Neigungswinkels von 0 Grad deaktiviert wird. Bei diesen im Microcontroller 24 abgelegten Schaltschwellen werden die Schaltkontakte 23 aktiviert.
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Die Erfindung ist nicht auf eine der vorbeschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern in vielfältiger Weise abwandelbar.
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Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung hervorgehenden Merkmale und Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten, räumlicher Anordnungen und Verfahrensschritten, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schwimmerschalter
- 10
- Schwimmer
- 11
- Gehäuse
- 12
- oberer Bereich
- 13
- unterer Bereich
- 14
- Kabeldurchführung
- 15
- Kontaktfläche
- 16
- Mantelfläche
- 17
- Vergussmasse
- 18
- Oberfläche der Vergussmasse
- 19
- Hohlraum
- 20
- Neigungssensor
- 21
- Leiterplatte
- 22
- digitale Datenschnittstelle
- 23
- Schaltkontakte
- 24
- Microcontroller
- 30
- Aufhängeelement
- 50
- Flüssigkeitsbehältereinrichtung
- 51
- Flüssigkeitsbehälter
- 52
- Behälterboden
- 53
- Fluidkanal
- 54
- Dosiereinrichtung
- 55
- Behälterabdeckung
- 56
- Steuereinheit
- F
- Flüssigkeit
- N1
- Neigungswinkel
- N2
- Neigungswinkel
- N3
- Neigungswinkel
- O
- Flüssigkeitsoberfläche
- V
- geodätische Lotrechte
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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