DE2843484B2

DE2843484B2 - Lageschalter, insbesondere Schwimmschalter

Info

Publication number: DE2843484B2
Application number: DE19782843484
Authority: DE
Inventors: Rudolf Ing.(Grad.) 6832 Hockenheim Suetterlin
Original assignee: Hermann Ruf & Co Kg 6800 Mannheim GmbH
Current assignee: Hermann Ruf & Co Kg 6800 Mannheim GmbH
Priority date: 1978-10-05
Filing date: 1978-10-05
Publication date: 1980-07-24
Also published as: DE2843484C3; DE2843484A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Lagechalter ?um Schalten von elektrischen Aggregaten, insbesondere Schwimmschalter zum Schalten von Pumpen, der in einem an einem Kabel angeordneten Gehäuse, insbesondere Schwimmergehause, einen elektrischen Schalter mit mechaniscnem Schaltorgan besitzt, auf das ein um einen ortsfesten Drehpunkt schwenkbares Kippgewicht mit zwei stabilen Endlagen als Schaltgcwicht einwirkt, dessen Schwerpunkt oberhalb seines Drehpunktes liegt, wobei entsprechend verschiedenen Lagen, insbesondere verschiedenen Flüssigkeitshöhen, der I .agesehalter zu seiner Schwcrpunktsverlagerung zum einen oder linderen Gchiiuseende hin um einen in seiner Kabelaufhängung gegebenen Schwerpunkt geschwenkt und somit das Aggregat geschaltet

wird.

Es gibt eine Vielzahl von Meßmethoden für Füllstandsanzeige und Niveaukontrolle in Behälter mit Schüttgütern und Flüssigkeiten. Erwähnt seien nur die > elektrische Wasserstandsfernanzeige, die manometrische Standmessung mit Niveaugefäß oder die Füllstandsmessung mittels mehreren Induktionsspulen. Eine andere Möglichkeit zur Lagemessung ist durch den Einsatz von Lageschaltern, insbesondere durch

ι» Schwimmschalter gegeben.

Durch die Siemens-Druckschrift SSW 441/288 10565.TS33 aus dem Jahre 1956 ist z. B. ein Schaltschwimmer bekanntgeworden, der aus einem kugelförmigen, allseitig geschlossenen Blechgehäuse be-

i> steht. Innerhalb der Kugel befindet sich ein Schaltelement, das als Wechselschließer ausgebildet und mit einem schräg gestellten, eine bewegliche Stahlkugel enthaltenden Kipprohr verbunden ist. Die Umschalterkontakte sind an eine wasserdicht einge-

-'" führte Kunststoffschlauchleitung angeschlossen. Im Innern der Kugel ist ein Gewicht so angeordnet, daß die Kugel sich beim Aufschwimmen dreht. Solange der Scha'itschwimmer freihängt, nimmt die Kugel eine vom Schwer- und Aufhängepunkt der Leitung abhän-

Ji gige Lage ein. Beim Aufschwimmen neigt sie sich, dem eingebauten Gewicht folgend, zur Seite. Damit ändei t auch das Kipprohr mit der beweglichen Stahlkugel seine Lage. Sobald es die Waagerechte überschritten hat, läuft die Kugel ans tieferstehende Rohrende und

in betätigt damit den Wechselschließer. Zur gegenteiligen Schaltbewegung kommt es, wenn sich der Schwimmer infolge Absinkens des Flüssigkeitsspiegels so weit aufgerichtet hat, daß das Kipprohr die Waagerechte wieder überschreitet und die Stahlkugel

π in die ursprüngliche Lage zurückrollt.

Des weiteren ist durch die DE-PS 1540333 ein Schwimmschalter zum Schalten von Pumpen bekanntgeworden, der gemäß der eingangs genannten Gattung ausgebildet ist. Innerhalb des Schwimmerge-

4(1 häuses ist auf einer in Kabelrichtung vorgesehenen Bahn mindestens ein die Schwimmschalter-Schwerpunktsverlagerung zum einen oder anderen Schwimmergehäuse-Ende hin bewirkendes Schaltgewicht angeordnet, welches ein Gleitkörper oder eine Kugel

■r. sein kann. Dieses Schaltgcwicht wirkt auf ein in die Schaltgewichts-Bewcgungsbahn hineinragendes mechanisches Schaltorgan, wie Schalthebel oder Schaltstift, eines Elektroschalters ein.

Des weiteren ist durch das deutsche Gebrauchsmu-

iip ster 6751576 ein Schwimmerschalter mit Gehäuse bekanntgeworden, der zur Gewichtsverlagerung des Gehäuses ein sektorförmiges Gewicht aufweist, welches um einen Drehpunkt unterhalb seines Schwerpunktes schwenkbar ist und welches deshalb zwei sta-

V) bile Endlagen zum Schalten einzunehmen imstande ist. Das sektorförmige Gewicht weist einen Schaltarm auf, der zur Betätigung der Schallkontakte eines Schalters dient.

Der Nachteil des vorbenannten Standes der Techno nik ist darin zu sehen, daß die bekannten Schaltschwimmer einen nur als Schwimmer, nicht aber universeller, z. B. für Schüttgüter, eingesetzt werden können. Des weiteren sind die vorgenannten Schaltschwimmcrnurzur Bewältigung einer relativ geringen

ι,) Niveaudifferenz geeignet. Zum Einsatz in stark bewegten Flüssigkeiten, /.. \i. bei Rührwerken, sind die vorgenannten Schwimmschaller nicht geeignet.
Der Erfindung liegt deshalb die \ufgabc zugrunde,

einen Lageschalter der eingangs genannten Gattung zu schaffen, der universell einsetzbar und für große Niveaudifferenzen geeignet und insbesondere auch für den Einsatz bei sehr bewegten Flüssigkeiten geeignet sein soll.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß erfindungsgemäß das Kippgewicht am oberen Ende einer Stange angeordnet ist, die an ihrem unteren Ende drehbar innerhalb einer Lagerung gehaltert ist, wobei der elektrische Schalter ein bistabiler Mikroschalter mit einem Kippschalthebel ist, der mit der Stange in Verbindung steht.

Ausgestaltungen eier Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet, die hiermit in die Beschreibung einbezogen werden.

Der erfindungsgemäße Lageschalter besitzt einige hervorstechende Vorteile gegenüber vergleichbaren Schaltern des Standes der Technik. Aufgrund des Kippgewichtes besitzt der Lageschalter ein sogenanntes Eigensprungverhalten, wobei der elektrische Schalter und somit der Lageschalter unabhängig von der Stabilität der Lage den Schaltzustand beibehält. Denn eine Umschaltung erfolgt erst, wenn nach einer relativ großen Winkeldrehung des Lageschalters das Kippgewicht in die andere stabile Lage umkippt. Dadurch ist jegliches Flattern der Kontakte des elektrischen Schalters vollständig eliminiert. Darübt r hinaus werden die Kontakte des elektrischen Schalters mit einer relativ großen Geschwindigkeit des Kippgewichts geschaltet, so daß selbst bei stark bewegter Oberfläche der Flüssigkeit ein sicheres Schalten erfolgt. Die zu schaltende Niveaudifferenz ist unter anderem abhängig von dem Schwenkwinkel des Kippgewichts, gemessen von der Vertikalen bis zur Endlage. Je größer dieser Winkel ist, um so größer kann die zu schaltende Niveaudifferenz sein, aber auch um so sicherer ist der erfindungsgemäße Lageschalter gegenüber stark ocwegten Flüssigkeiten. Selbst starke Bewegungen eines Rührwerkes bringen den Lageschalter nicht zum zufälligen Umkippen des Kippgewichts in die andere Lage und zu einer Fehlschaltung. Die Sicherheit des erfindungsgemäßen Lageschalters beruht u. a. darauf, daß die erfindungsgemäße Ausgestaltung mittels Kippgewicht keine labile Schwerpunktslage einnehmen kann, sondern die Betätigung des mechanischen Schaltelementes des elektrischen Schalters kann nur in eindeutig definierten, stabilen Endlagen des Kippgewichts erfolgen. Diese Endlage wird bestimmt durch den Neigungswinkel des Gehäuses gegenüber der Horizontalen.

In weiterer Ausgestaltung kann unterhalb des Kippgewichts am Gehäuse des Lageschaltcrs ein zusätzliches Gewicht als Stabilisierungsgevicht angeordnet sein. Dieses zusätzliche Gewicht kann zur Unterstützung des »Stchauf-Männchen-Effektes« des Gehäuses dienen. Denn das Gehäuse ist gewichtsmäßig so ausgelegt, daß es bei Normal-Niveau des zu überwachenden Kegels gerade in horizontaler Lage sich befindet.

Die Erfindung ist mit weiteren Einzelheiten und Vorteilen in der nachfolgenden Beschreibung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Dabei zeigt

Fig. I eine perspektivische Darstellung eines Lageschaltcrs unter Weglassung des Deckels, wobei das Gehäuse im Längsschnitt dargestellt ist,

Fig. 2 eine Detailansicht aus Fig. 1 zur Darstellung der Anordnung der Stange des Kipphebels des elektrischen Schalters, und

Fig. 3a, b, c drei verschiedene Lagen eines Lageschalters gemäß der Erfindung bei drei verschiedenen Flüssigkeitshöhen.

Gemäß den Fig. 1 und 2 besteht das hier gezeigte Beispiel eines Lageschalters aus einem Gehäuse 1, welches als Schwimmergehäuse wasser- und luftdicht ausgebildet ist. Seitlich am Gehäuse 1 Lu eine rohrförmige Anformung 2 angeordnet, wobei das Gehäuse 1 im Bereich dieser Anformung 2 eine Durchgangsöffnung aufweist, in der ein Kabel 4 von außen in das Gehäuse 1 führt. Das Kabel 4 ist innerhalb der Anformung 2 in einer Dichthülle 3 geführt, welche das Gehäuseinnere nach außen hin abdichtet. Dieses Kabel 4 bildet die Kabelaufhängung.

innerhalb des Gehäuses 1 ist eine Lagerung 5 angeordnet, welche beispielsweise aus zwei sich gegenüberstehenden senkrechten Lagerplatten 6,7 besteht. Die Lagerplatten 6, 7 sind im Bereich ihres oberen Endes durch zwei quer verlaufende, waagerechte Anschläge 8,9 miteinander verbunden. Ein Kippgewicht

10 ist an einer Stange 11 befestigt, die an ihrem unteren Ende eine Bohrung aufweist, durch die eine Achse 13 gesteckt ist, welche in den Lagerplatten 6, 7 gelagert ist. Auf diese Weise kann das Kippgewicht 10 mitsamt der Stange 11 zwischen der einen Endlage, gegeben durch den Anschlag 8. und der anderen Endlage, gegeben durch den Anschlag 9, hin- und hergeschwenkt werden.

Das Ende der Stange 11 steht mit dem mechanischen Schaltorgan des elektrischen Schalters in Verbindung, wobei in dem hier gezeigten Beispiel der elektrische Schalter ein Mikroschalter 14 ist, der als mechanisches Schaltorgan einen Kipphebel 19 aufweist, der um einen Drehpunkt 20 mit Spiel drehbar ist. Dieser Kipphebel 19 ragt in eine Öffnung am unteren Ende der Stange 11, oder die Stange 11 ist als Rohr ausgeführt, so daß das untere Ende der Stange

11 mitsamt dem Kipphebel 19 ein Kipp-Kniegelenk bilden. Der Mikroschalter 14 besitzt Anschlüsse 15, 16 und 17, an die die einzelnen Zuleitungen des Kabels 4 gelegt sind. Außen am Gehäuse ist ein zusätzliches Gewicht 18 als Stabilisierungsgewicht angeordnet, welches sich direkt unterhalb dem Drehpunkt der Stange 11 befindet. Das Gehäuse 1 mitsamt dem Kippgewicht 10 und der Stange 11 ist derart ausbalanciert, daß es gemäß dem »Stehaufmännchen-Effekt« bei Normal-Niveau des zu überwachenden Gutes horizontal ausgerichtet ist.

In der Fig. 3 ist nun das funktionsmäßige Verhalten des Lageschalters gemäß den Fig. 1 und 2 dargestellt, wobei in dieser Fig. 3 das Gehäuse 21 des Lageschalters ein Schwimmergehäuse ist und die Form eines Stehaufmännchens besitzt. In allen Fällen würde der erfindungsgemäße Lageschalter ohne seine Kabelaufhängung wie ein Stehaufmännchen immer in einer vorgegebenen Lage verharren, die vorzugsweise beim Beispiel der Fig. 1 und 2 horizontal, beim Beispiel der Fig. 3 vertikal ist. Hat zum Beispiel die zu überwachende Flüssigkeit ihr Normal-Niveau 26, eo befindet sich der Lagcschalter 21 in der in Fi g. 3 a gezeigten horizontalen bzw. vertikalen Lage. Das Pendel 24 odi_. Kippgewicht ist nach links geneigt, der elektrische Schalter 23 besitzt einen bestimmten Schaltzustand. In diesem Schaltzustand ist zum Beispiel das mit der Leitung22 in Verbindung stehende elektrische Aggregat, zum Beispiel eine Pumpe, eingeschaltet. Mit der Be/.ugsziffer 25 ist ein zusätzliches Gewicht

zur Stabilisierung gekennzeichnet.

Steigt nun infolge der Zufördcrung durch die Pumpe der Niveauspiegel 27 an. so wird der Lageschalter aufgrund seiner Befestigung am Kabel 22 um einen in der Kabelaufhängung gegebenen Schwenkpunkt geschwenkt, wobei sich gemäß der Fig. 3b der Lageschalter nach rechts neigt. Sobald nun der Lageschalter sich um den Winkel α nach rechts, gemessen zur »Lotrechten« geneigt hat, überschreitet das Pendel 24 seine stabile Lage, weil der Schwerpunkt des Pendels 24 über seinen Drehpunkt nach rechts wegläuft. In diesem Falle klappt das Pendel unter dem Einfluß der Schwerkraft nach rechts, wodurch der Kipphebel des elektrischen Schalters in die andere Schaltstellung bewegt wird. Dadurch wird zum Beispiel die Pumpe ausgeschaltet.

Sinkt nun der Niveau-Spiegel 28 auf einen minimalen Wert ab, so dreht sich der Lageschalter 21 wiederum gemäß der Fig. 3c im Gegenuhrzeigersinn. Hat sich der Lageschalter um den Winkel 2a im Gegenuhrzeigersinn gedreht, so fällt das Pendel 24 unter Drehung im Gegenuhrzeigersinn nach links zurück, wodurch das Schaltorgan des elektrischen Schalters wiederum in die andere Schaltrichtung bewegt wird. In dieser Stellung wird z. B. die Pumpe wieder eingeschaltet.

Das in den Fig. 1 und 2 gezeigte Beispiel kann auch eine andere wirkmäßige Verbindung zwischen der Stange 11 und dem elektrischen Schalter 14 aufweisen. Zum Beispiel kann der elektrische Schalter wiederum ein bistabiler Mikroschalter sein, der, gemäß dem in Fig. 2 gezeigten Beispiel, einen Kipphebel mit zwei Ruhelagen aufweist. An dem diesem Kipphebel zugekehrten Ende der Pendelstange kann an dieser eine Gabel befestigt sein, die den Kipphebel umgrei Dabei kann die Gabel den Kipphebel mit Spiel umfa sen. Bei Verschwenken der Pendelstange nimmt son jeweils ein Schenkel der Gabel den Kippschalter m der dadurch in seine jeweils andere Ruhestellu überführt wird.

	Legende	Gehäuse
1	rohrförmige Anformung
2	Dichthülle
3	Kabel
4	Lagerung
5	Lagerplatten
6,7	Anschläge
8,9	Pendel oder Kippgewicht
10	Stange
11	Bohrung
12	Achse
13	elektrischer Schalter, z. B. Mikroschaltt
14
15]	Anschlüsse
16
17 J	Stabilisierungsgewicht
18	Kipphebel des Schalters
19	Drehpunkt des Kipphebels
20	Gehäuse
21	Kabel
22	elektrischer Schalter
23	Pendel
24	Stabilisierungsgewicht
25	normales Niveau
26	maximales Niveau
27	minimales Niveau
28

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

Lageschalter zum Schalten von elektrischen Aggregaten, insbesondere Schwimmschalter zum Schalten von Pumpen, der in einem an einem Kabel angeordneten Gehäuse, insbesondere Schwimmergehäuse, einen elektrischen Schalter mit mechanischem Schaltorgan besitzt, auf das ein um einen ortsfesten Drehpunkt schwenkbares Kippgewicht mit zwei stabilen Endlagen als Schaltgewicht einwirkt, dessen Schwerpunkt oberhalb seines Drehpunktes liegt, wobei entsprechend verschiedenen Lagen, insbesondere verschiedenen Flüssigkeitshöhen, der Lageschalter zu seiner Schwerpunktsverlagerung zum einen oder anderen Gehäuseende hin um einen in seiner Kabelaufhängung gegebenen Schwerpunkt geschwenkt und somit das Aggregat geschaltet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das K/ppgewicht (10, 24) am oberen Ende einer Stange (11) angeordnet ist, die an ihrem unteren Ende drehbar innerhalb einer Lagerung (5) gehaltert ist, wobei der elektrische Schalter ein bistabiler Mikroschalter (14) mit einem Kippschalthebel (19) ist, der mit der Stange (11) in Verbindung steht.
2. Lageschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kippschalthebel (19) des Mikroschalteis (14) mit dem unteren Ende der Stange (11) in Verbindung steht und mit dieser ein Kipp-Kniegelenk bildet.
3. Lageschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stange (11) als Rohr ausgeführt ist, wobei der Kippschalthebel (19) des Mikroschalters (14) in die untere öffnung der Stange hineinragt.
4. Lageschalter nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerung (5) aus zwei sich gegenüberstehenden Lagerplatten (6,7) besteht, die im Bereich ihres oberen Endes durch zwei quer verlaufende waagerechte Anschläge (8,9) miteinander verbunden sind und in denen eine Achse (13) gehaltert ist, die durch das untere Ende der Stange (11) geführt ist.
5. Lageschallcr nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb des Kippgewichts (10, 24) am Gehäuse (1, 21) ein zusätzliches Gewicht (18, 25) angeordnet ist.