DE1897047U - Von einem schwimmer gesteuerte schaltvorrichtung. - Google Patents

Description

RA.369 010*23.5.64

S 40 15g/21c Gbin 23.4.1964

Siegel & Tiefenbach, Mörfelden , Gerauer Str. Von einem Schwimmer gesteuerte Schaltvorrichtung

Die Neuerung bezieht sieh auf Vorrichtungen, bei denen ein Schwimmer in Abhängigkeit von der jeweiligen Höhe des Flüssigkeitsspiegels eine Schaltvorrichtung steuert, so dass je nach Schwimmerstellung durch ein Ventil ein Weg freigegeben oder gesperrt wird.

Es sind bereits zahlreiche Ausfiihrungsformen von schwimmergesteuerten Schaltvorriehtungen bekannt geworden, die in vielen Fällen befriedigend arbeiten, jedoch bei vorliegenden erschwerenden Begleitumständen durchaus nicht immer befriedigen. Bei den üblichen Anwendungsgebieten befinden sich der Schwimmer im Innern eines geschlossenen, die Flüssigkeit enthaltenden Gehäuses, während die Schaltvorrichtung ausserhalb des Schwimmergehäuses ist.

Bei der mechanischen Kopplung zwischen Schwimmer und Schaltvorrichtung ergeben sich Schwierigkeiten hinsichtlich der sogenannten Durchführung. Führt man nämlich das Steuergestänge, welches den Schwimmer mit der Schaltvorrichtung verbindet, aus dem Schwimmergehäuse nach aussen, dann ergeben sich an der Durchführung durch das Sehwimmergehäuse Abdiehtungsschwierigkeiten, insbesondere wenn im Innern des Schwimmergehäuses ein verhältnismäßig hoher Druck herrscht. Die Anordnung von Stoffbuchsen und Labyrinthdichtungen erhöht die Reibung, so dass die Sicherheit der Anzeige gefährdet ist.

Es ist bekannt, an dem Schwimmer eine Führungsstange und an dieser einen Magnet zu befestigen, so dass bei steigendem Wasserspiegel dieser Magnet einem Anker genähert wird, welcher mit einem Quecksilber-Kippschalter verbunden

ist, bis sohliesslioh der Anker vom Magneten angezogen und damit der Quecksilberschalter eingeschaltet wird. Es ist auch bekannt, Anker und Magnet zu vertauschen, so dass der Anker mit dem Schwimmer und der Magnet mit dem Quecksilber-Kippschalter verbunden ist.

Es ist auch bekannt, zur Steuerung von Schaltvorgängen ein Magnetsystem zu verwenden, dessen magnetisches Feld zwischen einem inneren und äusseren Pol sich über eine unmagnetische 3?s?e Trennfuge sehliesst, wobei der aussere Pol den inneren Pol derart ganz oder teilweise umschliesst, wobei die beiden Polfläehen eine gemeinsame geometrische Achse haben, und gegenüber diesem Magnetsystem ein zweites Magnetsystem gleicher Art uü Polarität anzuordnen, so dass bei einer geringsten Verschiebung der geometrischen Achsen, unabhängig von der Größe der Polfläehen, eine Umkehrung der zwischen den beiden Magnetsystemen herrschenden Kräfte im Sinne der Anziehung und Abstoßung erfolgt.

Dieses an sich recht empfindliche Magnetsystem eignet sich jedoch nichtgut für die Schalterbetätigung in Abhängigkeit vom Stand eines Schwimmers, zumal dies zusätzliche Hebelsysteme für die Umlenkung der Bewegungsrichtung erfordern würde.

Es wurde schliesslich vorgeschlagen zwei in axialer Richtung magnetisierte Magnete in rechtem Winkel zu einander derart anzuordnen, dass die gleichnamigen Pole einander zugewendet sind.

Im Betriebe wird der getriebene Magnet durch die Abstossung der gleichen Pole so lange gegen einen der Ansehläge gedruckt, bis der Treibmagnet an ihm vorbeigeht und die Richtung des Drehmoments umkehrt, so dass der getriebene Magnet gegen den andern Anschlag schnappt.

Diese bekannte Anordnung besitzt den Nachteil, dass ein

verhältnismäßig grosser Weg des Treibmagneten notwendig ist, um den getriebenen Magneten von einer Grenzlage in die andere Grenzlage zu bewegen, bezw. zur Rückkehr in die vorherige Position zu veranlassen. Der getriebene Magnet spricht also nur auf verhältnismäßig grosse Niveausehwankungen des Wasserspiegels an, wodurch diese Anordnung zur Ueberwachung von geringen Niveauschwankungen nicht brauchbar ist bezw. umstand liehe, in vielen Fällen nicht erwünschte Hebelübersetzungsgestänge erfordern würde.

Die Neuerung bezweckt, die eingangs genannten Schwierigkeiten durch eine neuartige, besonders einfache und betriebssichere Konstruktion zu vermeiden.

Es wird zu diesem Zweck in einer von einem Schwimmer gesteuerten Schaltvorrichtung, bei der ein Magnet mit dem im Innern eines Gefäßes befindlichen Schwimmer gekoppelt ist und bei der Schwimmerbewegung einem aus nichtmagnetisierbaren Material bestehenden Teil des Schwimmergehäuses genähert wird, an dessen Aussenseiten ein schwenkbar gelagerter und mit einem Ventil gekoppelter Magnet gegenüberliegt, der mit dem Schwimmer gekoppelte und durch ihn in axialer Richtung bewegte Magnet gemäß der Neuerung als axial magnetisierter Permanentmagnet ausgebildet, der annähernd koaxial zu dem andern Magneten derart angeordnet ist, dass beide Magnete in entgegengesetzter Richtung axial magnetisiert sind.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Neuerung liegt die Schwenkachse des mit dem Ventil gekoppelten Schwenkhebels so nahe dem Magneten, dass der Schwenkhebel beim Uebergang von der angezogenen Stellung (grösster Annäherung des Magneten an Kern) zur abgefallenen Stellung (stabile Lage des vom Kern entfernten Magneten) einen Winkel von wenigstens 2 , vorzugsweise 15 ° um die Schwenkachse beschreibt.

Es ist günstig, den Schwenkhebel und die damit zusammenwirkenden Teile derart zu gestalten, dass zur Ueberführung

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vom abgefallenen Zustand in den angezogenen Zustand ein Drehmoment von wenigstens 200, vorzugsweise etwa 350 emg erforderlich ist.

Weitere Einzelheiten der Neuerung werden in Verbindung mit der ein Ausführungsbeispiel darstellenden Figur beschrieben. Diese zeigt im Schnitt einen elektrischen Heisswasserspeicher mit einer erfindungsgemäßen schwimmergesteuerten Schaltvorrichtung in eingeschaltetem Betriebszustand.

Der zur Bereitung von kochend heissem Wasser geeignete kleine Heisswasserspeicher besteht im wesentlichen aus einem Gehäuse 1 aus nicht magnetischem Material, beispielsweise V2A Stahl oder verzinntem Messing, sowie einer in ein wasserdichtes Bohr eingebetteten Heizspirale mit den beiden Anschlussbolzen 2. und 2_ß.

Das kalte Wasser fliesst über ein (nicht gezeichnetes) Ventil durch das Rohr 3 zu und das erwärmte Wasser durch das Ueberlaufrohr 4 wieder ab. Der Heizstromkreis für die Heizspirale 2 wird durch einen um die Achse 5 schwenkbar gelagerten Quecksilberschalter 6 ein- bezw. ausgeschaltet«

Um den Heisswasserspeicher dagegen zu sichern, dass er ohne Wasserfüllung oder bei nur geringer Wasserfüllung geheizt wird, ist ein sogenannter Trockengehschutz eingebaut. Dieser besteht im wesentlichen aus dem Schwimmer 9, der ein verzinntes Messingrohr 10 trägt, in dessen oberstem Teil sich ein cylindrischer Permanentmagnet 11 befindet, der in axialer Richtung magnetisiert ist.

So bald die Heizspirale 2 durch zuströmendes Wasser bedeckt ist, beginnt der Schwimmer zu steigen. Wenn die Bedeckaing eine vorgegebene Höhe erreicht hat, nähert sich der Permanentmagnet dem obersten Teil 12 des Schwimmergehäuses« Dadurch werden erhebl/iiche Abstossungskräfte zwischen den beiden entgegengesetzt gepolten Permanentmagneten 21 und 13 wirksam.

Hierdurch wird der mit dem Permanentmagneten 13 auf einer Schwenkbrücke 14 montierte Quecksilberschalter aus der

Ruhestellung in die gezeichnete Lage gekippt. Die beiden Kontaktstifte des Quecksilberschalter sind durch das Quecksilber verbunden und hierdurch erst die Heizung der Heizspirale 2 eingeschaltet.

Sinkt der Wasserspiegel im Innern des Gehäuses 1, dann werden die abstoßenden Kräfte zwischen den Permanentmagneten 21 und 13 schnell abnehmen. Bei einem weiteren Absinken des Flüssigkeitsständes werden die Abstoßungskräfte schliesäich so gering, dass das Gewicht des Permanentmagneten 13 überwiegt, und der Quecksilberschalter wieder aus der gezeichneten, durch das abgewinkelte Ende 15 der Schwenkbrücke begrenzten Stellung zurüekkippt. Hierdurch ist in verlässlicher Weise ein wirksamer Trockengehschutz erzielt.

Die in der Figur dargestellte Anordnung sichert ausserdem den Heisswasserspeicher gegen das Entstehen von unzulässigem Dampfdruck beim Kochen des Wassers. Sobald das Wasser zu kochen beginnt, bildet sich im Heisswasserspeicher Dampf, der sich im obersten Teil sammelt. Zum Teil entweicht er durch das üeberströmrohr k, aber ein Teil gelangt durch die Öffnung 16 in den oberhalb des Permanentmagneten 11 befindliehen Hohlraum, drückt den Permanentmagnet 11 wie einen Kolben nach abwärts, bis die beiden Permanentmagneten sieh so weit von einander entfernen, bis der Quecksilberschalter in die Ausschaltstellung zurüekkippt.

Der Heisswasserspeicher enthält einen (nicht gezeichneten) Thermoregler üblicher Bauart, welcher bei Erreichen der vorgewählten Höchsttemperatur den Heizstromkreis ausschaltet. Durch die erfindungsgemäße Ausführung der vom Schwimmer gesteuerten Schaltvorrichtung ist aber gewährleistet, dass bei Schadhaftwerden bezw. Nichtfunktionieren des Thermoschalters keine Beschädigung des Heisswasserspeichers erfolgt, weil bei beginnender Dampfentwicklung die als Trockengehschutz wirksame Schwimmervorrichtung gleichzeitig die Funktion eines Dampfwächters ausübt.

Der Heisswasserspeieher besitzt ferner eine am unteren Ende des G Gehäuses 1 beginnende Leitung 17 zur Entnahme von Kochendwasser.

Claims (4)

Ρ.Α.369010*23.5.6ίι£ - 7 Schutzansprüehe

1. Von einem Schwimmer gesteuerte Schaltvorrichtung, bei der ein Magnet mit dem im Innern eines Gefäßes befindlichen Schwimmer gekoppelt ist und bei der Schwimmerbewegung einem aus nichtmagnetisierbarem Material bestehenden Teil des Schwimmergehäuses genähert wird, an dessen Außenseite ein schwenkbar gelagerter und mit einem Ventil gekoppelter Magnet gegenüber liegt, dadurch gekennzeichnet, daß der im Innern des Gefäßes befindliehe, mit dem Schwimmer gekoppelte Magnet von einem durch den Schwimmer in axialer Richtung bewegten Permanentmagneten gebildet ist, der annähernd koaxial zu dem mit dem Ventil gekoppelten Magneten derart angeordnet ist, daß die beiden Magnete in entgegengesetzter Richtung axial magnetisiert sind.

2. Von einem Schwimmer gesteuerte Sehaltvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Teleskopführung des Schwimmers.

3. Von einem Schwimmer gesteurte Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetisierbare Kern im Innern eines oben geschlossenen Rohre (lO) angeordnet ist, dessen unteres Endefoit dem Schwimmerkörper verbunden ist.

4. Von einem Schwimmer gesteuerte Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkachse des mit dem Ventil gekoppelten Schwenkhebels nahe dem Magneten liegt, vorzugsweise so nahe, daß der Schwenkhebel beim Übergang von der angezogenen Stellung (größter Annäherung des Magneten an Kern) zur abgefallenen Stellung (stabilen Lage des vom Kern entfernten Magneten) einen Winkel von wenigstens 2 Grad, vorzugsweise 15 Grad um die Schwenkachse besehreibt.

Von einem Schwimmer gesteuerte Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine derartige Ausbildung des Schwenkhebels und der damit mechanisch gekoppelten Teile, daß in Gebrauchslage und im abgefallenen Zustand der mit dem Schwenkhebel verbundene Magnet die vom anderen Magneten entfernte Endlage einnimmt.

Von einem Schwimmer gesteuerte Schaltvorrichtung nach Anspruch 1 und 5, gekennzeichnet durch eine derartige Formgebung des Schwenkhebels und der damit zusammenwirkenden Teile, daß zur überführung vom abgefallenen Zustand in den angezogenen Zustand ein Drehmoment von wenigstens 200 cmg, vorzugsweise etwa 350 cmg erforderlich ist.

Von einem Schwimmer gesteuerte Sehaltvorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine derartige Bemessung und Anordnung der Magneten, daß in der Stellung, in welcher die Magnete am weitesten genähert sind, durch die nunmehr zur Wirkung kommenden magnetischen Kräfte das hierdurch auf die Schwenkachse ausgeübte Drehmoment wenigstens doppelt so groß ist wie dasjenige, welches zur Überführung der Schwenkachse vom abgefallenen in den angezogenen Zustand erforderlich ist.