DE202005013796U1

DE202005013796U1 - Switch unit for mechanical or electrical systems has switching component with geometric shape of ball made from permanently magnetizable material or metal alloy

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Publication number: DE202005013796U1
Application number: DE202005013796U
Authority: DE
Original assignee: Elb Fuellstandsgeraete Bundschuh & Co GmbH; E L B FUELLSTANDSGERAETE BUNDS; Elb Fuellstandsgerate Bundschuh & Co GmbH
Current assignee: Elb Fuellstandsgeraete Bundschuh & Co De GmbH
Priority date: 2005-07-25
Filing date: 2005-09-01
Publication date: 2006-11-30
Anticipated expiration: 2015-09-02

Abstract

The switch unit for mechanical or electrical systems, in which a switching component (12) is movable between at least two positions, has the aforesaid switching component having the geometric shape of a ball which is made from permanently magnetizable material or a metal alloy, as the case may be. The switching component may be made of permanent magnetic material on a ceramic base layer. The switching component may have a non-magnetic cover layer which is penetrable by the magnetic field.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schalteinrichtung für elektrische und mechanische Systeme, bei welcher ein zwischen wenigstens zwei voneinander beabstandeten Positionen entlang einer vorgegebenen Bahn beweglich angeordneter Schaltkörper aus permanentmagnetischem Material abhängig von seiner Position jeweils berührungslos einen Schaltvorgang in wenigstens einem seiner Bewegungsbahn benachbart angeordneten Schalt- oder Anzeigeelement auslöst.The The invention relates to a switching device for electrical and mechanical Systems in which one between at least two spaced apart Positions along a predetermined path movably arranged switching body made of permanent magnetic material depending on its position respectively contactless a switching operation adjacent in at least one of its trajectory arranged switching or display element triggers.

Derartige Schalteinrichtungen, bei welchen ein vorzugsweise als Reed- oder Schutzgas-Kontakt ausgebildetes elektrisches Schaltelement bei Annäherung des permanentmagnetischen Schaltkörpers umgeschaltet wird, sind für die unterschiedlichsten Anwendungsfälle entwickelt worden. Als Beispiel sei hierzu auf bei der Überwachung des Füllstands von Flüssigkeiten in Behältern eingesetzte so genannte Lageschalter hingewiesen. Solche Lageschalter ( DE 34 35 847 C2 ; DE 41 07 279 C1 ) sind beispielsweise als Schwimmerschalter ausgebildet, der zur Überwachung des zulässigen Höchst- bzw. Niedrigststandes von Flüssigkeiten in Behältern, Tanks oder Schächten oder auch zur Steuerung des Füllstandsniveaus von Flüssigkeiten in einem bestimmten Niveaubereich bestimmt ist. Bei diesen bekannten Schwimmerschaltern ist ein den magnetischen Schaltkörper aufnehmendes hermetisch geschlossenes Führungs-Röhrchen in einem Schwimmerkörper angeordnet, der seinerseits am freien schwingenden Ende eines Schwenkarms gehaltert ist, durch welchen die elektrischen Anschlussleitungen zu dem im Schwimmkörper vorgesehenen eigentlichen elektrischen Schaltelement in Form eines Reed-Kontakts geführt sind. Der den Schwimmerkörper halternde Schwenkarm kann dabei von einem am Schwimmerkörper abgewandten Ende verschwenkbar gelagerten starren Rohr oder auch von einem biegsamen, die zum elektrischen Schalter geführten Leitung dicht umschließenden Gummi- oder Kunststoff-Kabel gebildet sein. Klar ist, dass durch diese verschwenkbare Führung des Schwimmerkörpers an einem Schwenkarm eine Veränderung der Neigung des den magnetischen Schaltkörper führenden Röhrchens eintritt, wenn sich das Niveau der zu überwachenden bzw. zu steuernden Flüssigkeit ändert und der Schwimmkörper dementsprechend aufschwimmt oder absinkt. Aufgrund seines Aufbaus, d.h. der Anordnung des Reed-Kontakts axial oder seitlich neben dem Röhrchen in dessen einem Endbereich und aufgrund der zwischen dem stabförmigen Schaltmagneten und der Innenwandung des ihn verschieblich aufnehmenden Röhrchens zwangsläufig auftretenden Reibungswiderstandes unterliegt der bekannte Schwimmerschalter physikalischen Bedingungen, welche die Exaktheit des Schaltpunkts beeinträchtigen.Such switching devices, in which a preferably designed as a reed or protective gas contact electrical switching element is switched upon approach of the permanent magnetic switch body, have been developed for a variety of applications. As an example, reference is made to so-called position switches used in monitoring the level of liquids in containers. Such position switches ( DE 34 35 847 C2 ; DE 41 07 279 C1 ) are designed for example as a float switch, which is intended to monitor the maximum allowable or low level of liquids in containers, tanks or shafts or to control the level of liquids in a certain level range. In these known float switches a magnetic switching body receiving hermetically sealed guide tube is arranged in a float body, which in turn is supported at the free oscillating end of a pivot arm, through which the electrical connection lines to the provided in the floating body actual electrical switching element in the form of a reed contact are guided. The swivel arm supporting the float body can thereby be formed by a rigid tube pivotably mounted on the end facing away from the float body or else by a flexible rubber or plastic cable tightly enclosing the electrical switch. It is clear that a change in the inclination of the tube guiding the magnetic switch body occurs by this pivotable guidance of the float body on a pivoting arm when the level of the liquid to be monitored or controlled changes and the float accordingly floats or falls. Due to its structure, ie the arrangement of the reed contact axially or laterally adjacent to the tube in one end portion and due to the friction between the rod-shaped switching magnet and the inner wall of him displaceably receiving tube friction coefficient is subject to the known float physical conditions that the accuracy of Affecting the switching point.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine berührungslos schaltende elektrische Schalt- oder Anzeigeeinrichtung zu schaffen, welche bei einfachem Aufbau eine hohe Schaltgenauigkeit und Schaltsicherheit bzw. Ablesegenauigkeit ermöglicht.In contrast, lies The invention is based on the object, a non-contact switching electrical Switching or display device to create, which in a simple Setup a high switching accuracy and switching reliability or reading accuracy allows.

Ausgehend von einer Schalteinrichtung der eingangs erwähnten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der permanentmagnetische Schaltkörper die geometrische Form einer Kugel aufweist. Schalteinrichtungen, bei denen die Auslösung eines mechanischen Druckschalters oder Tasters durch eine Rollkugel, d.h. einen kugelförmigen Schaltkörper aus nicht magnetischem Material allein aufgrund des Gewichts der Rollkugel erfolgt, sind zwar seit langem bekannt, jedoch werden solche Lageschalter aufgrund der nicht exakt definierten, von den verwendeten mechanischen Schaltelementen und Gewichtsabweichungen der Rollkugeln abhängigen ungenauen Schaltcharakteristik heute in der Praxis für kritische Schaltaufgaben nicht mehr verwendet.outgoing From a switching device of the type mentioned above, this task according to the invention thereby solved, that the permanent magnetic switch body, the geometric shape having a ball. Switching devices in which the triggering of a mechanical pushbutton or pushbutton through a trackball, i. a spherical one switching body made of non - magnetic material solely due to the weight of the Trackball is done, although known for a long time, but such Position switch due to the not exactly defined, of the used mechanical switching elements and weight deviations of the rolling balls dependent inaccurate switching characteristics in practice today for critical Switching tasks are no longer used.

Der kugelförmige Schaltkörper, welcher unter weitgehender Vermeidung bzw. Verringerung von Reibungswiderständen in einer zugeordneten Führungsbahn beweglich ist, ist in vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung aus einem permanentmagnetisiertem Metall bzw. einer Metalllegierung hergestellt.Of the spherical Switch body, which, while largely avoiding or reducing frictional resistance in an associated guideway is movable, is in an advantageous embodiment of the invention made of a permanently magnetized metal or a metal alloy produced.

Alternativ kann der Schaltkörper auch aus einem Dauermagnet-Werkstoff auf kerami scher Grundlage, z.B. Eisenoxid, Bariumoxid etc., hergestellt sein.alternative can the switch body also made of a permanent magnet material based on kerami shear, e.g. Iron oxide, barium oxide, etc., be prepared.

Zum Schutz des Schaltkörpers gegen korrodierende Einwirkung von außen oder auch zur Verbesserung seiner Abrolleigenschaften kann der Schaltkörper mit einer für das von ihm erzeugte Magnetfeld durchlässigen unmagnetischen Hüllschicht versehen sein.To the Protection of the switch body against corrosive action from the outside or for improvement his Abrolleigenschaften the switch body with a for the of permeable to it generated magnetic field provided nonmagnetic shell layer be.

In erfindungsgemäßer Abwandlung kann der Schaltkörper auch von einem kugelförmigen Körper aus einer unmagnetischen Matrix gebildet werden, in welche wenigstens ein permanentmagnetischer Körper eingebettet ist.In inventive modification can the switch body also of a spherical Body out a non-magnetic matrix are formed, in which at least a permanent magnetic body is embedded.

In vorteilhafter Weiterbildung ist es dann auch möglich, in der kugelförmigen unmagnetischen Matrix eine Vielzahl von permanentmagnetischen Körpern in im Wesentlichen gleichmäßiger Verteilung und Ausrichtung zur Kugeloberfläche vorzusehen.In Advantageous development, it is also possible in the spherical non-magnetic matrix a plurality of permanent magnetic bodies in a substantially uniform distribution and Alignment to the sphere surface provided.

Der kugelförmige Schaltkörper kann auch in einem Schwimmer aus einem für das Magnetfeld des Schaltkörpers durchlässigen Material angeordnet sein. Dieser Schwimmer kann dann in an sich bekannter Weise zur Bestimmung des Füllstands von in einem Behälter enthaltener Flüssigkeit eingesetzt werden.The spherical switch body can also be arranged in a float made of a permeable to the magnetic field of the switch body material. This float can then in a conventional manner for determining the level of in a container contained liquid can be used.

Der kugelförmige Schaltkörper wird dabei mit Vorteil derart beweglich im Schwimmer angeordnet, dass sich sein magnetisches Feld in Wechselwirkung mit einem magnetischen Feld des jeweils zugeordneten Schalt- oder Anzeigeelements selbsttätig auf optimale Schalt- oder Anzeigewirkung ausrichtet.Of the spherical switching body is advantageously arranged so movable in the float that Its magnetic field interacts with a magnetic Field of each associated switching or display element on automatically aligns optimal switching or display effect.

Diese selbsttätige Ausrichtung ist insbesondere dadurch verwirklichbar, dass der Schaltkörper frei drehbar im Innern des Schwimmers angeordnet ist.These automatic Alignment can be realized in particular that the switch body free is arranged rotatably in the interior of the float.

Der Schwimmer kann dabei die Form einer langgestreckten, an ihren Enden dicht verschlossenen Röhre haben, in welche der Schaltkörper angeordnet ist.Of the Swimmers can take the form of an elongated, at their ends tightly closed tube have, in which the switch body is arranged.

Alternativ kann der den Schaltközper aufnehmender Schwimmer ebenfalls kugelförmig ausgebildet und der Schaltkörper im Wesentlichen mittig im Schwimmer angeordnet sein.alternative can the the Schaltközper receiving float also spherical and formed the switching body in Be arranged substantially in the center of the float.

Bei einer kugelförmigen Schwimmerausbildung kann der Schaltkörper auch undrehbar fest mit dem Schwimmer verbunden sein, da es dann möglich ist, dass zur Ausrichtung der Magnetfelder des Schaltkörpers und des Schalt- oder Anzeigeelements sich der Schwimmer insgesamt in die gewünschte Position verdrehen kann.at a spherical one Swimmer training, the switch body and non-rotatably fixed to the Float be connected, as it is then possible to align the magnetic fields of the switch body and the switching or display element, the float in total in the desired position can twist.

Die Ausgestaltung ist dabei beispielsweise so getroffen, dass der Schwimmer in einem mit dem Innern eines Flüssigkeitsbehälters kommunizierenden Standrohrs frei auf der Behälterflüssigkeit aufschwimmbar angeordnet ist.The Design is for example made such that the float in a communicating with the interior of a liquid container Standpipe free on the container liquid is arranged floatable.

Das Standrohr ist dann zweckmäßig aus einem für das Magnetfeld des Schaltkörpers durchlässigen Material hergestellt und an der Außenseite des Standrohrs ist wenigstens ein magnetisch umschaltbares Schalt- oder Anzeigeelement vorgesehen, welches bei Annäherung des auf der Behälterflüssigkeit aufschwimmenden Schwimmers in einem im Wesentlichen durch das Magnetfeld des Schaltkörpers in einen anderen Schalt- oder Anzeigezustand umgeschaltet wird. Die Anordnung des Schalt- oder Anzeigeelements am Standrohr erfolgt dabei zweckmäßig im Bereich des maximal zulässigen Füllstands, um zu signalisieren, dass der Behälter nicht mit weiterer Flüssigkeit gefüllt werden kann oder um die Flüssigkeitszufuhr zum Behälter – beispielsweise durch Abschaltung der Füllpumpe – zu unterbrechen.The Standpipe is then expedient one for the magnetic field of the switch body permeable Material is made and on the outside of the standpipe at least one magnetically switchable switching or display element provided, which when approaching of the liquid floating on the container liquid Float in a substantially by the magnetic field of the switch body in another switching or display state is switched. The Arrangement of the switching or display element on the standpipe takes place thereby expedient in the area the maximum allowed level, to signal that the container does not come with more liquid filled can be or to the hydration to the container - for example by switching off the filling pump - to interrupt.

Wenn wenigstens zwei in Höhenrichtung des Standrohrs voneinander beabstandete Schalt- oder Anzeigeelemente vorgesehen sind, können diese jeweils dem maximal bzw. minimal zulässigen Füllstand von Flüssigkeit im Behälter zugeordnet sein.If at least two in the height direction the standpipe spaced switching or display elements are provided these in each case the maximum or minimum permissible level of liquid in the container be assigned.

Andererseits ist es auch möglich, auch eine Vielzahl von Schalt- oder Anzeigeelementen in Höhenrichtung aufeinander folgend am Standrohr anzuordnen. Dann ist über das jeweils durch den Schaltkörper des Schwimmers aktivierte Schalt- oder Anzeigeelement eine direkte Ermittlung des Füllstands der Flüssigkeit im Behälter möglich. Als Anzeige können hier beispielsweise die an sich bekannten Magnetklappen-Anzeiger Verwendung finden.on the other hand it is also possible Also a variety of switching or display elements in the height direction to be arranged consecutively on the standpipe. Then that's about it each by the switch body the float activated switching or display element a direct Determining the level of the liquid in the container possible. As a display can Here, for example, the known magnetic flap indicator Find use.

Der kugelförmige magnetische Schaltkörper der Schalteinrichtung kann mit Vorteil auch als Schalt- und/oder Anzeigeelement in einem Durchflussmesser bzw. Schrägrohrmanometer verwendet werden.Of the spherical magnetic switch body of Switching device can also be used advantageously as a switching and / or display element be used in a flowmeter or Schrägrohrmanometer.

Bei einem abgewandelten Ausführungsbeispiel der Erfindung kam die Schalteinrichtung so ausgebildet sein, dass auf einem langgestreckten stabförmigen Führungselement im Innern des Schwimmers ein Trägerring aus unmagnetischem Material zwischen zwei voneinander beabstandeten Endpositionen dadurch verschieblich gelagert ist, dass wenigstens drei in Umfangsrichtung in gleichmäßigen Winkelabständen zueinander ver setzte kugelförmige Körper frei drehbar in zum stabförmigen Führungselement offen mündenden Aufnahme des Trägerrings angeordnet und mit ihren äußeren Kugeloberflächen auf der Außenfläche des stabförmigen Führungselements abrollbar gelagert sind, und dass wenigstens einer der kugelförmigen Körper zur Bildung eines Schaltkörpers aus oder unter Mitverwendung eines aus einem permanentmagnetische Eigenschaften aufweisenden Material hergestellt ist.at a modified embodiment the invention, the switching device came to be designed so that on an elongated rod-shaped guide element inside the float a carrier ring of nonmagnetic material between two spaced apart ones Endposition is displaceable by at least three in the circumferential direction at equal angular intervals to each other ver released spherical bodies rotatable in to the rod-shaped guide element openly opening Recording the carrier ring arranged and with their outer spherical surfaces on the outer surface of the rod-shaped guide element are mounted rollable, and that at least one of the spherical body to Formation of a switch body from or with the concomitant use of a permanent magnet Properties having material is made.

Eine Schalteinrichtung mit einer vergrößerten Schalthysterese kann dadurch verwirklicht werden, dass wenigstens im Bereich einer der voneinander beabstandeten Positionen des Schaltkörpers magnetisierbare Elemente, vorzugsweise platten- oder ringförmige Bauelemente aus Weicheisen vorgesehen sind, mit denen der zugeordnete magnetische Schaltkörper in der jeweiligen Endposition in magnetische Wechselwirkung tritt und eine Haftverbindung vorgegebener Größe zwischen Schaltkörper und Bauelement(en) aufbaut.A Switching device with an enlarged switching hysteresis can be realized that at least in the area of one of spaced apart positions of the switch body magnetizable elements, preferably plate-shaped or annular Components are provided of soft iron, with which the associated magnetic switch body occurs in the respective end position in magnetic interaction and a bond of predetermined size between switch body and component (s) builds.

Die Erfindung ist in der folgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung von Ausführungsbeispielen näher erläutert, und zwar zeigt bzw. zeigen:The The invention is described in the following description in connection with the Drawing of embodiments explained in more detail, and Although shows or show:

1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer für die Schaltfunktion eines bekannten, z.B. als Schwimmerschalter einsetzbaren Lageschalters vorgesehenen erfindungsgemäßen elektrischen Schalteinrichtung in schematisierter Darstellung; 1 a partially sectioned side view of an intended for the switching function of a known, for example, used as a float switch position switch inventive electrical switching device in a schematic representation;

2 bis 5 jeweils eine Schnittansicht durch eine in der elektrischen Schalteinrichtung gemäß 1 als Schaltkörper einsetzbare Rollkugel unterschiedlichen Aufbaus in schematisierter Darstellung; 2 to 5 in each case a sectional view through a in the electrical switching device according to 1 as a switch body deployable trackball different structure in a schematic representation;

6 einen Längsmittelschnitt durch einen Teilabschnitt eines mit dem Innern eines Flüssigkeitsbehälters kommunizierenden Standrohrs, in welches ein mit einem kugelförmigen Schaltkörper der in den 2 bis 5 gezeigten Art bestückter Schwimmer auf der Behälterflüssigkeit schwimmend dargestellt ist und so in Verbindung mit einem auf der Außenseite des Standrohrs vorzusehenden Schalt- oder Anzeigeelement eine erfindungsgemäße Schalteinrichtung bildet; 6 a longitudinal central section through a portion of a communicating with the interior of a liquid container standpipe, in which a with a spherical switch body in the 2 to 5 shown type floating float is shown floating on the container liquid and thus forms in conjunction with a provided on the outside of the standpipe switching or display element according to the invention a switching device;

7 ein der 6 entsprechender Längsmittelschnitt durch ein Standrohr, wobei der mit dem kugelförmigen Schaltkörper bestückte Schwimmer eine abweichende Ausgestaltung hat; 7 one of the 6 corresponding longitudinal center section through a standpipe, wherein the equipped with the spherical switch body float has a different configuration;

8 einen Längsmittelschnitt durch ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel einer in einem langgestreckten Schwimmergehäuse vorgesehenen erfindungsgemäßen Schalteinrichtung und 8th a longitudinal center section through a modified embodiment of an invention provided in an elongated float housing switching device and

9 eine Schnittansicht, gesehen in Richtung der Pfeile 9-9 in 8. 9 a sectional view, as seen in the direction of arrows 9-9 in 8th ,

In 1 sind die für die Schaltfunktionen wesentlichen Bauteile eines bekannten, als Schwimmerschalter ausgebildeten Lageschalters dargestellt, und zwar umfassen diese Bauteile den eigentlichen, im speziellen Fall als Reed-Kontakt 10 oder Schutzgas-Kontakt ausgebildeten elektrischen Schalter, der durch einen permanentmagnetischen Schaltkörper 12 geschaltet wird, welcher die geometrische Form einer Kugel hat. Der kugelförmige Schaltkörper 12 ist im dargestellten Fall in einem an beiden Enden geschlossenen Röhrchen 14 aus unmagnetischem Material, beispielsweise einem Glasröhrchen lageveränderlich eingesetzt. Der Reed-Kontakt 10 ist in einem Endbereich des Röhrchens 14 in seitliche Anlage an dessen Mantelflächen so angeordnet, dass der Schalter aus seinem normalen Schaltzustand dann umgeschaltet wird, wenn der permanentmagnetische kugelförmige Schaltkörper 12 im zugeordneten Endbereich des Röhrchens 14 steht, sich dagegen wieder öffnet, wenn der Schaltkörper aus dieser – in 1 dargestellten – Lage zum gegenüberliegenden Ende des Röhrchens 14 versetzt ist. Diese Veränderungen der Position oder Lage des Schaltkörpers 12 wird durch eine Veränderung der Neigung des Röhrchens aufgrund einer Veränderung der Aufschwimmhöhe des an einem Hebelarm verschwenkbar gelagerten Schwimmers des Schwimmerschalters bewirkt. Bezogen auf 1 bedeutet dies, dass bei einer Änderung der in 1 dargestellten Lage des Röhrchens derart, dass das linke Röhrchenende gegenüber dem gegenüberliegenden rechten Ende stärker angehoben wird, der kugelförmige Schaltkörper nach Überwinden der zwischen ihm und dem Reed-Kontakt bestehenden magnetischen Haltekraft abrollen kann. Aufgrund der im Vergleich zu der bei dem bisher verwendeten stabförmigen Schaltkörper auftretenden Gleitreibung verringerten Rollreibung löst die elektrische Schalteinrichtung bereits bei geringeren Neigungswinkeln des Röhrchens exakter reproduzierbar als bei den bekannten Schalteinrichtungen aus.In 1 are the essential components for the switching functions of a known, designed as a float switch position switch shown, and indeed these components include the actual, in the special case as a reed contact 10 or protective gas contact trained electrical switch, by a permanent magnetic switch body 12 is switched, which has the geometric shape of a sphere. The spherical switch body 12 in the case shown is in a tube closed at both ends 14 made of non-magnetic material, such as a glass tube used variable position. The reed contact 10 is in one end of the tube 14 arranged in lateral contact with its lateral surfaces so that the switch is then switched from its normal switching state when the permanent magnetic spherical switch body 12 in the associated end region of the tube 14 stands, on the other hand reopens when the switch body from this - in 1 shown - position to the opposite end of the tube 14 is offset. These changes in the position or position of the switch body 12 is caused by a change in the inclination of the tube due to a change in the Aufschwimmhöhe of the swivel arm pivotally mounted on a lever of the float switch. Related to 1 this means that when there is a change in the 1 shown position of the tube such that the left end of the tube opposite the opposite right end is raised more, the spherical switch body can roll after overcoming the existing between him and the reed contact magnetic holding force. Due to the reduced sliding friction occurring in comparison to the sliding friction occurring in the previously used rod-shaped switching body, the electrical switching device triggers more accurately reproducible even at lower angles of inclination of the tube than in the known switching devices.

In den 2 bis 5 sind noch schematisch kugelförmige permanentmagnetische Schaltkörper 12 unterschiedlicher Ausgestaltung gezeigt.In the 2 to 5 are still schematically spherical permanent magnetic switch body 12 shown different embodiment.

2 zeigt einen kugelförmigen Schaltkörper 12, der insgesamt aus einem permanentmagnetisierten hartmagnetischen Metall besteht. 2 shows a spherical switch body 12 , which consists of a permanent magnetized hard magnetic metal.

Demgegenüber weist der in 3 gezeigte kugelförmige Schaltkörper 12 auf der Oberfläche eines kugelförmigen permanentmagnetischen Kerns 18 noch eine dünne, gegen Korrosion oder andere Einflüsse schützende Hüllschicht 18 aus einem für das Magnetfeld des Kerns 18 durchlässigen Material, beispielsweise einem geeigneten Kunststoff.In contrast, the in 3 shown spherical switching body 12 on the surface of a globular permanent magnetic core 18 nor a thin, against corrosion or other influences protective shell layer 18 from one for the magnetic field of the nucleus 18 permeable material, such as a suitable plastic.

Der in 4 gezeigte Schaltkörper 12 weist dagegen eine kugelförmige Matrix aus unmagnetischem Material, z.B. Kunststoff auf, in welcher ein permanentmagnetischer Körper 18 eingebettet ist.The in 4 Shifter body shown 12 on the other hand has a spherical matrix of non-magnetic material, eg plastic, in which a permanent magnetic body 18 is embedded.

In Abwandlung des Schaltkörpers gemäß 4 zeigt 5 einen Schaltkörper 12, bei welchem in der kugelförmigen Matrix 16 eine Vielzahl von permanentmagnetischen Körpern 18 in im Wesentlichen gleichmäßiger Verteilung und Ausrichtung zur Kugeloberfläche angeordnet sind.In a modification of the switch body according to 4 shows 5 a switch body 12 in which in the spherical matrix 16 a variety of permanent magnetic bodies 18 arranged in substantially uniform distribution and orientation to the spherical surface.

6 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schalteinrichtung, bei welcher der kugelförmige magnetische Schaltkörper 12 in einem langgestreckten röhrförmigen Schwimmer 20 dargestellt ist, welcher in einem Standrohr 22 angeordnet ist. Das Standrohr 22 kommuniziert mit einem zur Aufnahme einer Flüssigkeit bestimmten – nicht gezeigten – Behälter. Der – ebenso wie das Standrohr 22 – aus einem für das Magnetfeld des Schaltkörpers 12 durchlässigen Material, z.B. hoch legiertem Edelstahl oder Kunststoff hergestellte Schwimmer 20 ist an seinem oberen und unteren Ende durch hermetisch dicht aufgesetzte halbkugelförmige Kappen 20a, 20b verschlossen. Auf der Außenfläche des Standrohrs 22 ist ein – in der Zeichnung nur schematisch strichpunktiert angedeutetes – Schaltelement 26 dargestellt, welches – abweichend von den in Verbindung mit 1 dargestellten und beschriebenen Reedkontakten 10 – beispielsweise von einem magnetisch betätigbaren, an sich bekannten bistabilen Wechsel kontakt gebildet sein kann, dessen – ebenfalls magnetisch durchlässiges – Gehäuse, beispielsweise mittels einer nicht dargestellten Befestigungsschelle in der gewünschten Position auf der Außenseite des Standrohrs 22 befestigt ist. Der kugelförmige magnetische Schaltkörper 12 ist hier frei drehbar auf einer im oberen Bereich des Schwimmers 20 unterhalb der Kappe 20a angeordneten Trägerwand 28 gelagert. 6 shows an embodiment of a switching device according to the invention, in which the spherical magnetic switch body 12 in an elongated tubular float 20 which is shown in a standpipe 22 is arranged. The standpipe 22 communicates with a container intended for holding a liquid, not shown. The - as well as the standpipe 22 - From one for the magnetic field of the switch body 12 permeable material, eg high-alloyed stainless steel or plastic-made floats 20 is at its upper and lower end by hermetically sealed hemispherical caps 20a . 20b locked. On the outer surface of the standpipe 22 is a - in the drawing only schematically indicated by dash-dotted lines - switching element 26 shown, which - different from those in connection with 1 illustrated and described reed contacts 10 For example, from a magnetically actuated, known bistable Change contact may be formed, its - also magnetically permeable - housing, for example by means of a mounting clamp, not shown in the desired position on the outside of the standpipe 22 is attached. The spherical magnetic switch body 12 here is freely rotatable on one in the upper area of the float 20 below the cap 20a arranged support wall 28 stored.

Das in 7 gezeigte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel gemäß 6 nur durch eine abweichende Ausgestaltung des Schwimmers 20. Dieser Schwimmer, der beispielsweise aus einem den Schaltkörper 12 mittig fest aufnehmenden, aufgeschäumten geschlossenporigen Kunststoff bestehen möge, hat hier ebenfalls die Form einer Kugel, deren Durchmesser geringfügig kleiner als der lichte Innendurchmesser des Standrohrs 22 ist.This in 7 embodiment shown differs from the embodiment according to 6 only by a different design of the float 20 , This float, for example, from a the switching body 12 centrally fixed receiving, foamed closed-pore plastic may be, here also has the shape of a sphere whose diameter is slightly smaller than the inside diameter of the standpipe 22 is.

In 8 und 9 ist ein Ausführungsbeispiel veranschaulicht, bei welchem eine für die Steuerung des Füllstands von Flüssigkeit in Behältern vorgesehenes langgestrecktes Schwimmergehäuse 20 eine erfindungsgemäße Schalteinrichtung aufnimmt. Die Schalteinrichtung ist im Innern des Schwimmergehäuses mit einem mittig und axial verlaufenden langgestreckten Stab- bzw. – im vorliegenden Fall – rohrförmigen Führungselement 30 versehen, auf welchem ein Trägerring 32 zwischen zwei voneinander beabstandeten, radial vom Führungselement vortretenden Anschlagflächen 34 dadurch reibungsarm verschieblich angeordnet ist, dass in drei in Umfangsrichtung jeweils um 120° versetzten, an der zur Außenfläche des Führungselements 30 offen mündenden Aufnahmen 36 im Trägerring 32 jeweils eine Kugel 12 frei drehbar gelagert ist, deren Kugeloberflächen auf der Außenseite des Führungselements abrollen können. Der Trägerring ist also sozusagen „kugelgelagert" auf der Außenfläche des Führungselements verschieblich.In 8th and 9 an embodiment is illustrated in which an intended for the control of the level of liquid in containers elongated float housing 20 a switching device according to the invention receives. The switching device is in the interior of the float housing with a centrally and axially extending elongated rod or - in the present case - tubular guide element 30 provided on which a support ring 32 between two spaced-apart, radially projecting from the guide element abutment surfaces 34 characterized in that it is displaceably arranged so as to be displaceable in a manner displaced by three in the circumferential direction by 120 °, at the outer surface of the guide element 30 open-ended recordings 36 in the carrier ring 32 one ball each 12 is freely rotatably mounted, the ball surfaces can roll on the outside of the guide element. The carrier ring is thus, so to speak, "ball-bearing" displaceable on the outer surface of the guide element.

Wenigstens einer der kugelförmigen Körper 12 ist aus einem permanentmagnetische Eigenschaften aufweisenden Material hergestellt und bildet so den für die erfindungsgemäße Schalteinrichtung erforderlichen kugelmagnetischen Schaltkörper.At least one of the spherical bodies 12 is made of a permanent magnetic properties having material and thus forms the necessary for the switching device according to the invention ball magnetic switch body.

Im Innern des Führungselements ist im Bereich des in 8 durch eine stufenförmige Durchmesservergrößerung gebildete Anschlagfläche 34 ein Reedschalter 26 angeordnet, welcher bei Annäherung des Trägerrings an die vom stufenförmigen Übergang gebildete Anschlagfläche 34 durch magnetische Wechselwirkung mit dem (oder den) Schaltkörper(n) geschaltet wird. Der Reedschalter 26 ist über eine aus dem linken Ende des Schwimmergehäuses 20 herausgeführte abgedichtete elektrische Leitung 38 an eine Steuerschaltung anschließbar, welche die Füll- und/oder Entleerungspumpe für das im Füllstand im Behälter zu überwachende flüssige Medium ansteuert.Inside the guide element is in the area of in 8th by a stepped increase in diameter stop surface formed 34 a reed switch 26 arranged, which upon approach of the carrier ring to the stop surface formed by the stepped transition 34 is switched by magnetic interaction with the (or the) switching body (s). The reed switch 26 is via one from the left end of the float housing 20 led out sealed electrical line 38 connected to a control circuit which controls the filling and / or drain pump for the liquid medium to be monitored in the tank in the level.

Der in 8 am rechten Ende des Führungselements 30 vorgesehenen Anschlagfläche 34 kann von der trägerringzugewandten Flachseite einer auf dem Führungselement 30 befestigten Scheibe 40 aus Weicheisen gebildet sein. Bei einer Verschiebung des Trägerelements 32 bis an die Scheibe 40 tritt dann das Magnetfeld des bzw. der kugelförmigen Schaltkörper 12 in Wechselwirkung mit der Scheibe 40, so dass der Trägerring zunächst magnetisch an die Scheibe angezogen und an ihr gehalten ist. Erst dann, wenn der Schwimmer durch Aufschwimmen auf der Oberfläche einer bezüglich ihres Füllstands zu überwachenden Flüssigkeit eine solche Schräglage annimmt, dass die von der Scheibe 38 weggerichtete Gewichtskomponente des Trägerrings 32 die Größe der Haftkraft übersteigt, löst sich der Trägerring 32 von der Scheibe 40 und verschiebt sich dann in Richtung zur entgegen gesetzten Endposition, wo dann wieder der Reedschalter 26 ausgelöst wird. Durch die magnetische Wechselwirkung der Kugeln 12 mit der Scheibe 40 wird somit eine Vergrößerung Schalthysterese im Vergleich zu einer Ausgestaltung erhalten, bei welcher die Scheibe 38 aus unmagnetischem bzw. nicht magnetisierbarem Material besteht.The in 8th at the right end of the guide element 30 provided stop surface 34 can from the carrier ring facing flat side of a on the guide element 30 attached disc 40 be formed of soft iron. Upon a displacement of the carrier element 32 to the disc 40 then enters the magnetic field of the or the spherical switch body 12 in interaction with the disc 40 , so that the carrier ring is first magnetically attracted to the disc and held to it. Only when the float by floating on the surface of a liquid to be monitored with respect to their level assumes such an inclined position that of the disc 38 directed weight component of the carrier ring 32 exceeds the size of the adhesive force, the carrier ring dissolves 32 from the disk 40 and then shifts towards the opposite end position, where then the reed switch again 26 is triggered. Due to the magnetic interaction of the balls 12 with the disc 40 Thus, a magnification switching hysteresis is obtained in comparison to a configuration in which the disc 38 made of non-magnetic or non-magnetizable material.

Es ist ersichtlich, dass im Rahmen der Erfindung Abwandlungen und Weiterbildungen der Ausführungsbeispiele gemäß den 1, 6 und 7 verwirklichbar sind. Kugelförmige permanentmagnetische Schaltkörper können mit Vorteil auch in für die Direktanzeige des Füllstands an einem Standrohr angeordneten Magnetklappen-Anzeigen oder auch zur Auslösung von magnetisch betätigten bistabilen Wechselkontakten eingesetzt werden. Prinzipiell ist die erfindungsgemäße Schalteinrichtung mit kugelförmigem permanentmagnetischen Schaltkörper als Auslöser für einen Schalt- oder Anzeigevorgang somit für Schalt- oder Anzeigeanordnungen jeder Art geeignet, bei denen eine durch Magnetwirkung ausgelöste berührungslose Schaltfunktion vorgesehen ist. Schließlich kommen auch eine Verwendung von kugelförmigen magnetischen Schaltkörpern in Durchflussmessern und/oder Schrägrohrmanometern als Schalt- oder Anzeigeorgan in Frage.It can be seen that in the context of the invention, modifications and developments of the embodiments according to the 1 . 6 and 7 are realizable. Spherical permanent magnetic switch body can be used with advantage also in the direct display of the level on a standpipe arranged magnetic flap displays or to trigger magnetically operated bistable changeover contacts. In principle, the switching device according to the invention with spherical permanent magnetic switch body as a trigger for a switching or display operation thus suitable for switching or display devices of any kind in which a triggered by magnetic contact-free switching function is provided. Finally, a use of spherical magnetic switching bodies in flow meters and / or Schrägrohrmanometern come as a switching or indicating element in question.

Claims

Switching device for mechanical or electrical systems, in which a between at least two spaced-apart positions along a predetermined path movably arranged switch body ( 12 ) of permanent magnetic material depending on its position in each case contactless arranged a switching operation in at least one of its trajectory adjacent th switching or display element ( 10 ), characterized in that the switch body ( 12 ) has the geometric shape of a sphere.

Switching device according to claim 1, characterized in that that the spherical one Switch body off a permanently magnetized metal or a metal alloy is made.

Switching device according to claim 1, characterized in that the spherical switch body ( 12 ) is made of a permanent magnet material on a ceramic basis (eg iron oxide, barium oxide, etc.).

Switching device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the switch body ( 12 ) with a non-magnetic coating layer permeable to the magnetic field generated by it ( 16 ) is provided.

Switching device according to claim 1, characterized in that the switch body ( 12 ) of a spherical body of a non-magnetic matrix ( 16 ) is formed, in which at least one permanent magnetic body ( 18 ) is embedded.

Switching device according to claim 5, characterized in that in the spherical non-magnetic matrix ( 16 ) a plurality of permanent magnetic bodies ( 18 ) are provided in substantially uniform distribution and orientation to the spherical surface.

Switching device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the spherical switch body in a float ( 20 ) from one for the magnetic field of the switch body ( 12 ) permeable material is arranged.

Switching device according to claim 7, characterized in that the spherical switch body ( 12 ) so movable in the float ( 20 ) is arranged so that its magnetic field interacts with a magnetic field of the respective associated switching or display element ( 26 ) automatically aligns to optimum switching or display effect.

Switching device according to claim 8, characterized in that the switch body ( 12 ) freely rotatable inside the float ( 20 ) is arranged.

Switching device according to claim 8 or 9, characterized in that the switch body ( 12 ) receiving swimmers has the shape of an elongated tube sealed at its ends.

Switching device according to claim 7, characterized in that the switch body ( 12 ) receiving swimmers ( 20 ) also spherical and the switch body ( 12 ) substantially in the center of the float ( 20 ) is arranged.

Switching device according to claim 11, characterized in that the switch body ( 12 ) non-rotatably fixed with the float ( 20 ) connected is.

Switching device according to one of claims 7 to 12, characterized in that the float ( 20 ) in a standpipe communicating with the interior of a liquid container ( 22 ) is arranged freely floatable on the container liquid.

Switching device according to claim 13, characterized in that the standpipe ( 22 ) from one for the magnetic field of the switch body ( 12 ) permeable material and on the outside of the standpipe ( 22 ) at least one magnetically switchable switching or display element ( 26 ) is provided, which on approach of the on the container liquid ( 24 ) Floating float ( 20 ) in a substantially to the switching element ( 26 ) aligned position by the magnetic field of the switch body ( 12 ) is switched to another switching or display state.

Switching device according to claim 14, characterized in that at least two in the height direction of the standpipe ( 22 ) spaced apart switching or display elements ( 26 ) are provided.

Switching device according to one of Claims 1 to 12, characterized by the use of the spherical magnetic switch body ( 12 ) as a switching and / or display element in a flow meter or Schrägrohrmanometer.

Switching device according to one of claims 7 to 9, that on an elongate rod-shaped guide element ( 30 ) in the interior of the float a support ring ( 32 ) is mounted displaceably between non-magnetic material between two spaced-apart end positions, such that at least three spherical bodies which are offset from one another at equal angular intervals in the circumferential direction (US Pat. 12 ) freely rotatable in the rod-shaped guide element ( 30 open-ended recordings ( 36 ) of the carrier ring ( 32 ) and with their outer spherical surfaces on the outer surface of the rod-shaped guide element ( 30 ) are rollably mounted, and that at least one of the spherical bodies ( 12 ) is made to form the switch body from or with the concomitant use of a material having a permanent magnetic properties.

Switching device according to one of claims 1 to 17, characterized in that at least in the region of one of the spaced-apart positions of the switch body ( 12 ) magnetizable elements, preferably plate-shaped or annular components made of soft iron (eg disc 38 ) are provided, with which or the associated magnetic switch body ( 12 ) in the respective end position in magnetic interaction occurs and builds up a bond of predetermined size between the switching body and component (s).