DE19724649A1 - Messfühler mit Magnetantrieb für Flüssigkeitsstände oder bewegliche Teile - Google Patents

Description

Vorliegende Erfindung bezieht sich auf Füllstand- oder Positionsmeßfühler in der Ausführung, die einen länglichen Hohlraum aus Kunststoff mit einem offenen Ende und einen Magnetschalter (reed) umfaßt, der abgedichtet im Hohlraum liegt und im Falle eines Füllstandmeßfühlers für Flüssigkeiten von einem äußeren Schwimmer betätigt wird, der mit einem Ringmagnet versehen ist, während er im Falle eines Positionsmeßfühlers von einem entsprechend ausgerichteten Magneten betätigt wird.

Meßfühler der Art wie sie oben erwähnt werden, finden in vielen Bereichen große Verwendung, zum Beispiel zum Anzeigen von Flüssigkeitsständen in Kraftfahrzeugen, Kaffeemaschinen, Bügelmaschinen, in Endschaltern für Pneumatikzylinder, Hubwegen für Fahrstühle, Hebebühnen und anderem. Diese Meßfühler bestehen im allgemeinen aus einem Kunststoff- Hohlraum in unterschiedlichen Formen, in den ein Magnetschalter eingefügt wird, der einfach durch Löten an die elektrischen Leiter angeschlossen wird: anschließend wird der Meßfühler durch einfaches Aufgießen von Flüssigharz, das anschließend erhärten muß, dicht versiegelt. Meßfühler dieser Art weisen einen niedrigen Zuverlässigkeitsgrad auf, da der Magnetschalter einfach in den Hohlraum des Meßfühlers ohne entsprechenden Halter eingesetzt wird, was keine hohe Präzision und Wiederholbarkeit der axialen Positionierung zuläßt und daher seine Kontrollpunkte und die Füllstandwerte der kontrollierten Flüssigkeiten ungenau werden läßt. Außerdem kann der Magnetschalter unter besonders hohen Beanspruchungen quer schwanken, was ein Zerbrechen der Glasröhre, die die elektrischen Kontakte enthält, hervorrufen kann.

Eine Versiegelung des Schalters durch einfaches Aufgießen eines Flüssigharzes gewährleistet schließlich für gewisse Anwendungen keine sichere hermetische Dichtigkeit, da die normalerweise verwendeten Harze temperaturbedingt weich werden oder von ätzenden Flüssigkeiten zerfressen werden können.

Der Zweck der vorliegenden Erfindung ist, einen Meßfühler mit Magnetantrieb in verbesserter Ausführung zu liefern, der einen erhöhten Zuverlässigkeitsgrad aufweist, der es ermöglicht, den Magnetschalter im Innern des Gehäuse-Hohlraumes mit extremer Genauigkeit und in wiederholbarer Weise zu positionieren und auf diese Weise eine erhöhte Unveränderlichkeit der Kontrollpunkte und daher der Füllstandwerte der kontrollierten Flüssigkeiten oder der Position der beweglichen Teile zu erzielen.

Ein weiterer Zweck der vorliegenden Erfindung ist, einen Meßfühler wie oben beschrieben zu liefern, mit dem der Magnetschalter sich als zweckmäßigerweise geschützt erweist und von Quer- und Axialschwingungen abgehalten wird, wodurch die Risiken des Zerbrechens der Glasröhre verringert wenn nicht sogar ausgeschlossen werden.

Ein weiterer Zweck der Erfindung ist, einen Meßfühler zu liefern, dessen Komponenten in einem automatischen Betriebszyklus leicht zusammengefügt werden können, wodurch die Montagezeiten und die Produktionskosten herabgesetzt werden.

Obengenanntes Ziel ist mit einem Meßfühler gemäß dem Hauptpatentanspruch zu erreichen, in der Ausführung, die einen Hohlraum aus Kunststoff umfaßt, der an einem Ende offen ist und einen Magnetschalter hat, der im Hohlraum mit elektrischen Leitern untergebracht ist, die aus dem offenen abgedichteten Ende desselben austreten, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter von einer verlängerten Stange gehalten wird, die längs in den Hohlraum hineinragt und einen länglichen Sitz zum Aufnehmen des Schalters hat, von dessen Enden Hohlräume zur Positionierung der elektrischen Leiter für den Anschluß ausgehen, die sich auf gegenüberliegenden Seiten der Haltestange längs erstrecken, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltestange des Schalters das offene Ende des Hohlraumes verschließt und mit einem Anschlag zur axialen Positionierung der Haltestange mit dem Magnetschalter im Hohlraum endet, und dadurch gekennzeichnet, daß eine Kunststoffhülse, die nach Einführen der Haltestange mit dem Schalter am offenen Ende des Hohlraumes aufgepreßt wird, die Haltestange blockiert und dabei das offene Ende des Hohlraumes des Meßfühlers hermetisch verschließt. Diese und weitere Eigenschaften des Meßfühlers gemäß der Erfindung gehen noch besser aus der Beschreibung hervor, die folgt und die sich auf die beigefügten Zeichnungen bezieht, und zwar:

Abb. 1 ist ein Längsschnitt einer möglichen Ausführungsform des Füllstand-Meßfühlers gemäß der Erfindung;

Abb. 2 ist ein vergrößerter Querschnitt gemäß der Linie 2-2 von Abb. 1;

Abb. 3 ist eine Ansicht der innenliegenden Haltestange von der Seite der Gehäusemulde des Magnetschalters aus;

Abb. 4 ist ein Längsschnitt gemäß der Linie 4-4 von Abb. 3;

Abb. 5 ist eine Ansicht der Haltestange von der Seite gegenüber der von Abb. 3 aus.

Mit Bezug auf Abb. 1 umfaßt der Füllstand-Meßfühler im wesentlichen einen zylindrischen Hohlraum 10, der aus Kunststoff preßgeformt wird und der sich längs über eine zuvor festgelegte Länge erstreckt; der Raum 10 des Meßfühlers erweist sich an seinem Bodenende 11 als geschlossen, während er sich am gegenüberliegenden Ende als offen erweist für das Einführen einer Haltestange 12 für einen Magnetschalter 13 (reed) in der Ausführung mit magnetischer Glasröhre, die die elektrischen Kontakte 14 und 15 in sich aufnimmt und deren Elektroden in Punkt 16 bzw. 17 an elektrischen Leitern 18 und 19 angelötet sind, die dicht abschließend aus dem offenen Ende des Raumes 10 entweder einzeln oder in Form eines einzigen zweipoligen Kabels austreten, wie weiter hinten erklärt wird.

Wie die Abb. 2 bis 5 genauer zeigen, weist die Haltestange 12 des Magnetschalters auf der einen Seite eine Längsmulde 20 auf, in die sich die Glasröhre des Magnetschalters 13 mit Präzision einfügt; von den beiden Enden der Mulde 20 gehen längliche Hohlräume 21 und 22 aus, die sich auf gegenüberliegenden Seiten bis zum Ende der Stange 12 erstrecken und zur Unterbringung und Positionierung der elektrischen Leiter 18 und 19 dienen.

Genauer gesagt, bildet der Hohlraum 21 in der Nähe des einen Endes der Mulde 20 einen Sitz 23 für die Lötstelle 17, während am gegenüberliegenden Ende der Mulde 20 die Stange 12 mit einem Gabelstück 24 endet, das den Sitz für die andere Lötstelle 16 der Elektroden des Magnetschalters bildet.

Übereinstimmend mit dem offenen Ende des Hohlraumes 10 weist in diesem dargelegten Falle die Haltestange 12 des Schalters einen erweiterten zylindrischen Abschnitt 25 oder einen Abschnitt mit größerem Durchmesser auf, der sich einem entsprechenden zylindrischen Sitz 26 anpaßt, um das offene Ende des Raumes 10 zu verschließen. Der zylindrische Abschnitt 25 weist schließlich einen ringförmigen Anschlag 27 auf, der gegen das Ende des Raumes 10 anschlägt. Der zylindrische Abschnitt 25 oder der entsprechende Abschnitt der Haltestange 12 des Magnetschalters weist auf einer Seite eine flache Oberfläche auf, die sich mit der geeigneten flachen Oberfläche im Sitz der Stange im Hohlraum einkoppelt, was der Ausrichtung gegenüber einer Bezugs- oder Anschlagfläche außen am Hohlraum selbst dient. Auf diese Weise wird eine perfekte axiale und winkelige Positionierung der Haltestange 12 und folglich des Magnetschalters 13 im Innern des Raumes des Füllstand-Meßfühlers erzielt.

Die Abb. 1 der beigefügten Zeichnungen zeigt die Montagebedingungen der Komponenten, aus denen sich der Meßfühler zusammensetzt, während die Abb. 2 und 3 die Positionierung des Magnetschalters und der elektrischen Leiter in den entsprechenden Sitzen oder Gehäusemulden zeigen.

Gemäß einer weiteren Eigenschaft der Erfindung erfolgt die perfekte dichte Versiegelung des Raumes des Meßfühlers nach dem Einführen der Haltestange 12 mit dem Magnetschalter 13 und der zugehörigen elektrischen Leiter für den Anschluß; dies wird durch Mitpressen oder Aufpressen einer Hülse 28 aus Kunststoff erzielt, deren Form und Abmessungen von Mal zu Mal verschieden sein können, um sich den jeweiligen Anforderungen anzupassen; die Hülse 28 wird vorzugsweise aus demselben Material und in derselben Farbe formgepreßt wie der Hohlraum 10 des Füllstand-Meßfühlers und sie erstreckt sich in die Richtung des Schalters 13 bis zu einem Zwischenflansch, so daß das ganze als Monoblock erscheint; die Hülse 28 kann außerdem neben ihrer Funktion als Versiegelung und Sperre der Stange 12 auch andere zusätzliche Funktionen erfüllen, zum Beispiel kann sie ein Gewinde 29 aufweisen, sich in ein Verbindungsstück mit verschiedenen Formen oder in andere Teile verwandeln, die die Montage in dem Gerät erleichtern, für das der Meßfühler bestimmt ist.

Aus der Beschreibung und dem, was in den beigefügten Zeichnungen gezeigt wird, wird man verstehen, daß ein extrem sicherer und höchst zuverlässiger Meßfühler geliefert wird, da der Magnetschalter 13 zweckmäßigerweise von der Stange 12 getragen wird und im Innern des Raumes 10 vollkommen geschützt ist und dabei äußerst präzise axial und winkelförmig positioniert werden kann und zwar durch die zweckmäßigerweise übereinstimmenden Flächen, die zwischen dem offenen Ende des Raumes 10 und dem entsprechenden Ende der Haltestange vorgesehen sind; auf diese Weise wird eine Unveränderlichkeit der Kontrollpunkte des Meßfühlers mit erhöhter Wiederholbarkeit in der Serienproduktion gewährleistet.

Es versteht sich in jedem Falle, daß das Gesagte und Gezeigte mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen rein beispielsweise für eine Realisierungsform gegeben wird und daß andere Veränderungen oder Varianten auch in der Formgebung angewendet werden können, ohne dadurch von den innovativen Prinzipien dieser Erfindung abzuweichen.

Claims (6)

1. Meßfühler mit Magnetantrieb für Flüssigkeitsstände oder bewegliche Teile in der Ausführung, die einen Hohlraum (10) aus Kunststoff umfaßt, der an einem Ende offen ist, und einen Magnetschalter (13), der mit den zugehörigen elektrischen Leitern (18, 19) in dem Hohlraum (10) liegt, wobei diese aus dem offenen Ende des Hohlraumes (10) dicht abschließend austreten, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (13) von einer verlängerten Stange (12) gehalten wird, die sich längs in den Hohlraum (10) er­ streckt und die einen länglichen Gehäusesitz (20) für den Schalter (13) hat, von dessen Enden Vertiefungen (21, 22) zur Positionierung der elektrischen Leiter (18, 19) für den Anschluß ausgehen, die sich längs an den gegenüberliegenden Seiten der Haltestange (12) erstrec­ ken, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltestange (12) des Schalters (13) das offene Ende des Hohlraumes (10) verschließt und mit einem Anschlag (27) zur axialen Po­ sitionierung der Haltestange (12) mit dem Magnetschalter (13) im Hohlraum (10) endet, und dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Einführen der Haltestange (12) mit dem Schalter (13) eine Kunststoffhülse (28) auf das offene Ende des Hohlraumes (10) aufgepreßt wird, die die Hal­ testange (12) blockiert und dabei das offene Ende des Hohlraumes (10) des Meßfühlers dicht versiegelt.

2. Meßfühler gemäß Patentanspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Haltestange (12) des Magnetschalters (13) und der Innensitz des Gehäuses des Schalters flache Oberflächen zur winkeligen Positionierung des Schalters (13) gegenüber einer Bezugsfläche außen am Hohlraum (10) des Meßfühlers aufweisen.

3. Meßfühler gemäß Patentanspruch 1, bei dem die elektri­ schen Leiter (18, 19) an den entsprechenden Enden der Elektroden (16, 17) des Magnetschalters (13) durch Löten angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Hal­ testange (12) an beiden Enden der Gehäusemulde des Ma­ gnetschalters (13) Sitze (23, 24) für die Lötung zum An­ schließen der Leiter (18, 19) umfaßt.

4. Meßfühler gemäß Patentanspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Haltestange (12) des Schalters (13) mit ei­ nem erweiterten zylindrischen Abschnitt (25) endet, der sich in einen entsprechenden Sitz (26) am offenen Ende des Hohlraumes (10) des Meßfühlers einfügt, beide verse­ hen mit einer flachen Fläche zur winkelförmigen Einstel­ lung, und dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefungen zur Unterbringung der Leiter (18, 19) sich durch genann­ ten erweiterten zylindrischen Abschnitt (25) hinziehen bis zum Ende der Haltestange (12).

5. Meßfühler gemäß Patentanspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die Haltestange (12) des Schalters (13) mit ei­ nem gabelförmigen Ende (24) endet, das einen der Sitze (23, 24) für die Lötung zum Anschließen an die Leiter (18, 19) bildet.

6. Meßfühler gemäß den vorhergehenden Patentansprüchen, da­ durch gekennzeichnet, daß die aufgepreßte Hülse (28) zum Abdichten so geformt ist, daß sie gleichzeitig andere Funktionen als Befestigung und/oder als elektrische Ver­ bindung erfüllen kann.