DE3342033C1 - Lageschalter zum Schalten von elektrischen Aggregaten, insbesondere Schwimmschalter zum Schalten von Pumpen - Google Patents

Description

• Des weiteren ist durch das deutsche Patent 2843484 ein weiterer Lageschalter bekanntgeworden, der ein Kippgewicht aufweist, welches 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 Der Kippschalthebel des Mikroschalters bildet mit dem unteren Ende der Stange ein Kipp-Kniegelenk.
• Der Nachteil des vorbenannten Standes der Technik ist darin zu sehen, daß die bekannten Schaltschwimmer zum einen nur als Schwimmer, nicht aber universeller, z. B. für Schüttgüter, eingesetzt werden können. Des weiteren sind die vorgenannten Schaltschwimmer nicht dazu geeignet, in jeder Lage quer zur Längsachse zu schalten, die Schwimmer müssen trotzdem in der Flüssigkeit eine bestimmte Seitenlage einnehmen. Darüber hinaus sind ein Teil der Lageschalter des Standes der Technik nur zur Bewältigung relativ geringer Niveaudifferenzen bei nicht bewegten Flüssigkeiten geeignet Deshalb lassen sich derartige Lageschalter in Rührwerken, bei denen auch ständig Drehungen des Schalters um die Längsachse auftreten, in der Regel nicht einsetzen.
• Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Lageschalter der eingangs genannten Gattung zu schaffen, der unabhängig von einer Drehung um die eigene Längsachse in jeder Lage und bei jedem Niveau sicher schaltet.
• Die Lösung dieser Aufgabe besteht in den Merkmalen des Anspruchs 1.
• Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet Der erfindungsgemäße Lageschalter besitzt gegenüber vergleichbaren Schaltern des Standes der Technik den Vorteil, daß dieser völlig unabhängig von der seitlichen Lage, also von einer Drehung um seine Längsachse, sicher schaltet und unabhängig von der Stabilität der Lage den Schaltzustand beibehält. Denn eine Umschaltung kann erst erfolgen, wenn nach einer relativ großen Winkeldrehung des Lageschalters das Schaltgewicht in die andere stabile Lage gleitet. Dabei wird das Schaltgewicht in seinen Endlagen verzögert, so daß es erst nach Überschreiten einer bestimmten Winkeldrehung des Lageschalters aus seiner jeweils gehaltenen Endstellung in die gegenüberliegende Endstellung gleitet Dadurch tritt keine unerwünschte Mittelstellung des Schaltgewichts auf, wodurch jegliches Flattern der Kontakte des elektrischen Schalters vermieden wird. Aufgrund der Neigung der Aussparung innerhalb des Schaltgewichts werden die Kontakte des elektrischen Schalters mit relativ großer Geschwindigkeit geschaltet, so daß selbst bei stark bewegter Oberfläche der Flüssigkeit ein sicheres Schalten erfolgt. Die zu schaltende Niveaudifferenz ist unter anderem abhängig vom Schwenkwinkel des Schaltgewichts, gemessen von der Vertikalen bis zur Endlage, wann somit das Schaltgewicht auf der durch das Gehäuse gebildeten schiefen Ebene nach unten gleitet. Je steiler die schiefe Ebene ist, um so größer kann die zu schaltende Niveaudifferenz sein, aber auch um sicherer ist der erfindungsgemäße Lageschalter gegenüber stark bewegten Flüssigkeiten. Weil erfindungsgemäß der Lageschalter rotationssymmetrisch ausgebildet ist, ist dieser völlig unempfindlich auf Drehungen des Lageschalters um dessen Längsachse, also auch Verwindungen des Kabels. Daher können auch starke Bewegungen beispielsweise eines Rührwerkes den Lageschalter nicht zum zufälligen Schalten und zu einer Fehlschaltung bringen. Die Sicherheit des erfindungsgemäßen Lageschalters beruht u. a. darauf, daß die erfindungsgemäße Ausgestaltung mittels Schaltgewicht auf schiefer Ebene, welches erst nach einem bestimmten Winkel dieser Ebene gleiten kann, keine instabile Schwerpunktslage mehr einnimmt Darüber hinaus ist der erfindungsgemäße Lageschalter bevorzugt geeignet, Lageschalter mit Quecksilber zu ersetzen, die aufgrund ihrer mangelnden Umweltver- träglichkeit immer mehr zu ersetzen sind.
• Ein Beispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und beschrieben. Die Zeichnung zeigt einen Längsschnitt durch einen hier rotationssymmetrisch ausgestalteten Lageschalter mit rotationssymmetrisch gestaltetem Schaltgewicht.
• Das in der Figur gezeigte Beispiel des erfindungsgemäßen Lageschalters besteht aus einem zylindrischen Gehäuse 1, welches als Schwimmergehäuse ausgebildet ist. Dieses Gehäuse 1 besitzt eine zylindrische Innenaussparung 20 und ist an seinem vorderen Ende mit einem Deckel 2 verschlossen, der eine offnung aufweist, durch die ein Strom führendes Kabel 6 in das Innere 20 des Gehäuses 1 geführt ist. Das gegenüberliegende Ende 17 des Gehäuses 1 bildet den Boden desselben und ist vorzugsweise einstückig mit der zylindrischen Gehäusewandung verbunden. Im vorderen Drittel des Gehäuses 1 ist ein elektrischer Schalter 3 angeordnet, der hier ein Mikroschalter sein kann. Die Zuleitungen 4, 5 des Mikroschalters 3 sind mit den Leitungen des Kabels 6 kontaktiert. Nach dem Mikroschalter 3 in Richtung des Bodens 17 des Gehäuses 1 ist ein Metallring zur Erdung angeordnet, der peripher innerhalb der Innenwandung des Gehäuses 1 angeordnet ist.
• Der Schalter 3 besitzt einen Schaltstift 8, der aus dem Schaltergehäuse herausragt. Des weiteren besitzt der Schalter 3 einen Betätigungshebel 9, der an seinem einen Ende drehbar am Schaltergehäuse befestigt ist und der auf dem Schaltstift aufliegt. Der Schaltstift 8 und das befestigte Ende des Betätigungshebels 9 sind derart einander zugeordnet, daß bei Schwenken des freien Endes 12 des Betätigungshebels 9 der Schaltstift 8 durch den Betätigungshebel nach unten gedrückt wird und dadurch ein Schaltvorgang ausgelöst wird.
• Im mittleren Teil des Gehäuses 1 ist ein Schaltgewicht 10 angeordnet, welches vorzugsweise ein zylindrischer Körper ist, der den zylindrischen Innenraum 20 des Gehäuses 1 fast ausfüllt Das Schaltgewicht 10 besitzt eine Aussparung 11, die in Richtung seiner Bewegungsbahn zum Schalter 3 bzw. zum Betätigungshebel 9 sich nach außen vergrößernd angeordnet ist, wobei diese Aussparung 11 eine rotationssymmetrische Wandung 19 besitzt Vorzugsweise besitzt diese Aussparung 11 die Form eines Kegels, dessen Grundfläche zum Schalter 3 bzw. zum Betätigungshebel 9 gerichtet ist und dessen Spitze zum Boden 17 des Gehäuses 1 hinweist. Zur Begrenzung des Weges des Schaltgewichts 10 in Richtung zum Boden 17 des Gehäuses 1 ist in das Schaltgewicht 10 ein Stab 16 eingesetzt, der in der dem Schalter 3 abgewandten Endlage an den Boden 17 des Gehäuses 1 anstößt. Der Betätigungshebel 9 ragt nun vom Schalter 3 ausgehend in die Richtung des Schaltgewichts 10 in dessen Aussparung 11 hinein, wo das freie Ende 12 des Betätigungshebels 9, welches vorzugsweise abgebogen ist, an der Wandung 19 der Aussparung 11 anliegt Des weiteren weist die Innenwandung des Gehäuses 1 im Beispiel beider Endlagen je eine Nut 13, 14 auf, die peripher je in einer Querschnittsebene umläuft. Das Schaltgewicht 10 besitzt an seinem dem Schalter 3 abgewandten Ende eines Nase 15, die ebenfalls peripher umläuft und die in den Nuten 13, 14 einrasten kann.
• In der in der Figur gezeigten Stellung befindet sich das Schaltgewicht 10 in seiner dem Schalter 3 abgewandten Endstellung, die Nase 15 rastet in der Nut 13 ein. Diese Stellung nimmt das Schaltgewicht 10 dann ein, wenn der Lageschalter um den Schwenkpunkt des Kabels 6 nach unten, also im Gegenuhrzeigersinn, geschwenkt wird. Die Nase 15 kann aus einem sehr gleitfähigen Material, wie Teflon, bestehen, ebenso kann die Gleitbahn innerhalb des Zylinders mit einem sehr gleitfähigen Material beschichtet sein, so daß das Schaltgewicht 10 bei Gleiten auf der Gleitbahn nur einen geringen Reibungswiderstand besitzt. Dazu kann auch das vordere Ende des Schaltgewichts 10 eine vorzugsweise in einer Querschnittsebene des Schaltgewichts 10 peripher umlaufende Nase 21 besitzen, so daß das Schaltgewicht 10 auf der Gleitbahn nur mit den Nasen 15, 21 aufliegt.
• Die Funktion des erfindungsgemäßen Lageschalters ist folgende: In der in der Figur gezeigten Stellung rastet die Nase 15 des Schaltgewichts 10 in der dem Schalter 3 abgewandten Nut 13 ein. Das freie Ende 12 des Betätigungshebels 9 des Schalters 3 liegt nahe der Öffnung der Aussparung 11 an der Wandung 19 derselben an. Wird nun der Lageschalter, beispielsweise aufgrund eines steigenden Flüssigkeitsspiegels, im Uhrzeigersinn um den Schwenkpunkt des Kabels 6 geschwenkt, so bildet die zylindrische Innenwandung 20 des Gehäuses 1, die die Gleitbahn für das Schaltgewicht 10 darstellt, eine mehr oder weniger geneigte Schiefe Ebene. Aufgrund der gegenseitigen Verrastung der Nase 15 innerhalb der Nut 13 bleibt jedoch das Schaltgewicht 10 in der ursprünglichen Lage, auch wenn die Neigung des Gehäuses 1 ein Gleiten des Schaltgewichts 10 ohne Verrastung schon ermöglichen würde. Wird die Neigung des Gehäuses 1 und somit die schiefe Gleitebene noch steiler, so gleitet schließlich die Nase 15 des Schaltgewichts 10 aus der Nut 13 heraus und das Schaltgewicht bewegt sich in die dem Schalter 3 zugewandte Endlage. Dabei gleitet das freie Ende 12 des Betätigungshebels 9 an der geneigten Wandung 19 der kegelförmigen Aussparung 11 entlang, wodurch der Betätigungshebel 9 in die gestrichelt gezeichnete Lage 18 bewegt wird. Aufgrund dieser im Gegenuhrzeigersinn erfolgenden Schwenkbewegung des Betätigungshebels 9 wird der Schaltstift 8 des Schalters 3 in das Schaltgehäuse bewegt, es erfolgt ein elektrischer Schaltvorgang. In der Endlage des Schaltgewichts 10 rastet die Nase 15 nunmehr in die dem Schalter 3 zugewandte Nut 14 ein, wodurch das Schaltgewicht 10 wiederum eine stabile Lage einnimmt.
• Aufgrund der Gestaltung der einander zugeordneten Nase 15 des Schaltgewichts 10 und den Nuten 13, 14 ist nun praktisch jeder beliebige Schaltwinkel einstellbar, entsprechend der Tiefe und damit der Haftreibung der Nuten 13, 14. Dadurch kann dem Schaltgewicht 10 und somit den Schaltvorgängen des Schalters 3 eine veränderbare Hysterese zugeteilt werden.
• Wird der Lageschalter wiederum im Gegenuhrzeigersinn geschwenkt, so wird das Schaltgewicht 10 bei einer bestimmten, nunmehr in entgegengesetzter Richtung geneigten schiefen Ebene in die in der Figur gezeigten Endstellung gleiten, der federbelastete Schaltstift 8 bewegt sich dann wieder nach oben, ebenso wird der Betätigungshebel 9 durch den Schaltstift 8 wieder nach oben bewegt, so daß das freie Ende 12 des Betätigungshebels 9 wiederum entlang der schiefen Wandung 19 der Aussparung 11 entlanggleitet Bevorzugt ist die zylindrische Innenaussparung 20 des Gehäuses 1 und somit die Gleitbahn zylindrisch ausgestaltet, ebenso bevorzugt ist das Schaltgewicht 10 zylindrisch rotationssymmetrisch um seine Längsachse ausgestaltet. Deshalb können Drehbewegungen des Lageschalters um seine Längsachse oder auch nur Drehbewegungen des Schaltgewichts 10 um dessen Längsachse keine Fehlschaltungen hervorrufen, aufgrund der rota- tionssymmetrischen Aussparung innerhalb des Schaltgewichts 10 findet in jeder seitlichen Lage des Schaltgewichts 10 eine richtige Schaltung statt.
• Deshalb können das Gehäuse sowie auch das Schaltgewicht kubisch ausgestaltet sein, entscheidend ist die rotationssymmetrische Aussparung innerhalb des Schaltgewichts in Richtung seiner Bewegungsbahn, wobei diese Aussparung in Richtung des Schalters bzw. des Betätigungshebels größer werdend geöffnet ist, so daß das freie Ende des Betätigungshebels auf einer gekrümmten Fläche oder schiefen Ebene, die Wandung der Aussparung, bei Bewegung des Schaltgewichts relativ entlang gleitet Das Gehäuse 1 kann aus zwei Gehäusehälften 23 und 24 bestehen; mit der Bezugsziffer 22 ist der Drehpunkt des Betätigungshebels 9 innerhalb des Schalters 3 gekennzeichnet. Der Schalter kann ein Wechselschalter sein. Des weiteren ist der Betätigungshebel 9, der um die innerhalb des Schalters 3 angeordnete Drehachse 22 schwenkbar ist, nur in der Schalterebene zum Niederdrücken des Schaltstiftes 8 schwenkbar, nicht aber senkrecht oder seitlich hierzu. Die Ebene, in der der Betätigungshebel 9 schwenkbar ist, ist die Zeichenebene.

Claims (1)

1. Patentansprüche: 1. 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, insbesondere Mikroschalter, mit mechanischem Schaltorgan, wie Betätigungshebel oder Schaltstift, besitzt, auf das ein zwischen zwei Endlagen hin und her auf einer Gleitbahn des Gehäuses gleitbares Schaltgewicht einwirkt, das in einer Endstellung das in die Bewegungsbahn des Schaltgewichts ragende mechanische Schaltorgan des Schalters betätigt, wobei entsprechend verschiedenen Lagen, insbesondere verschiedenen Flüssigkeitshöhen, der Lagerschalter zu seiner Schwerpunktsverlagerung zum einen oder anderen Gehäuseende hin um einen in seiner Kabelaufhängung gegebenen Schwenkpunkt geschwenkt und somit das Aggregat geschaltet wird, dadurch gekenn;eeichnet, daß das Schaltgewicht (10) eine, in Richtung seiner Bewegungsbahn sich nach außen vergrößernde, rotationssymmetrische Aussparung (11) aufweist, in die das mechanische Schaltorgan (9) des Schalters (3) mit seinem freien Ende (z12) hineinragt, welches an der Wandung (19) der Aussparung anliegt und bei Bewegung des Schaltgewichts an der Wandung gleitend das Schaltorgan bewegt 2. Lageschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparung (11) innerhalb des Schaltgewichts (10) die Form (19) eines Kegels aufweist, dessen Grundfläche zum Schaltorgan (9) hin gerichtet ist 3. Lageschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) im Bereich der Gleitbahn des Schaltgewichts (10) eine zylindrische Innenaussparung (20) besitzt und das Schaltgewicht ein zylindrischer Körper ist 4. Lageschalter nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) im Bereich beider Endlagen des hinteren Endes des Schaltgewichts (10) je eine Nut (13, 14) aufweist, in der eine am hinteren Ende des Schaltgewichts angeordnete Nase (15) einrastet 5. Lageschalter nach Anspruch 4, dadurch gekenn-.

   zeichnet, daß die Nuten (13, 14) in der Innenwandung des Gehäuses (1) und die Nase (15) am Ende des Schaltgewichts (10) peripher umlaufend ausgebildet sind Die Erfindung betrifft einen 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, insbesondere Mikroschalter, mit mechanischem Schaltorgan, wie Betätigungshebel oder Schaltstift, besitzt, auf das ein zwischen zwei Endlagen hin und her auf einer Gleitbahn des Gehäuses gleitbares Schaltgewicht einwirkt, das in einer Endstellung das in die Bewegungsbahn des Schaltgewichts ragende mechanische Schaltorgan betätigt, wobei entsprechend verschiedenen Lagen, insbesondere verschiedenen Flüssigkeitshöhen, der Lageschalter zu seiner Schwerpunktsverlagerung zum einen oder anderen Gehäuseende hin um einen in seiner Kabelaufhängung gegebenen Schwenkpunkt schwenkt 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 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 besteht. 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 eingeführte Kunststoffschlauchleitung angeschlossen. Im Innern der Kugel ist ein Gewicht so angeordnet, daß die Kugel sich beim Aufschwimmen dreht Solange der Schaltschwimmer freihängt, nimmt die Kugel eine vom Schwer- und Aufhängepunkt der Leitung abhängige Lage ein. Beim Aufschwimmen neigt sie sich dem eingebauten Gewicht folgend, zur Seite. Damit ändert auch das Kipprohr mit der beweglichen Stahlkugel seine Lage. Sobald es die Waagrechte überschritten hat, läuft die Kugel ans tiefer stehende Rohrende und betätigt damit den Wechselschließer. Zur gegegenteiligen Schaltbewegung kommt es, wenn sich der Schwimmer infolge Absinkens des Flüssigkeitsspiegels soweit aufgerichtet hat, daß das Kipprohr die Waagrechte wieder überschreitet und die Stahlkugel in die ursprüngliche Lage zurückrollt.

   Des weiteren ist durch die DE-PS 15 40333 ein Schwimmschalter zum Schalten von Pumpen bekanntgeworden, der gemäß der eingangs genannten Gattung ausgebildet ist. Innerhalb des Schwimmergehäuses 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 sein kann. Dieses Schaltgewicht wirkt auf ein in die Schaltgewichts-Bewegungsbahn hineinragendes, mechanisches Schaltorgan, wie Schalthebel oder Schaltstift, eines Elektroschalters.

   Des weiteren ist durch das deutsche Gebrauchsmuster 67 51 576 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 stabile Endlagen zum Schalten einzunehmen imstande ist. Das sektorförmige Gewicht weist einen Schaltarm auf, der zur Betätigung der Schaltkontakte eines Schalters dient.