DE3937895C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Niveau-Schalter zum Ändern eines elektrischen, magnetischen oder optischen, insbesondere binären Schaltzustandes beim Erreichen oder Über- bzw. Unterschreiten eines bestimmten Flüssigkeits-Niveaus von unten oder oben; mit einem geschalteten oder messenden Element, insbesondere einem Reed-Schalter, und mit einem schaltenden bzw. maßgebenden Element, insbesondere einem Permanentmagneten, welches Teil eines Schwimmers ist, in dessen Schaltelement-Wirkbereich das geschaltete Element angeordnet ist, wobei die zwei relativ zueinander vertikal beweglichen Elemente einen waagrechten Abstand voneinander aufweisen.

Dazu sind bei einem aus der US-PS 47 48 300 bekannten Niveau-Schalter der im Oberbegriff des Anspuchs 1 genannten Art dementsprechend zwei parallele, vertikale, rohrförmige Kammern zur Aufnahme des geschalteten Elements bzw. des Schwimmers vorgesehen, von denen die Schwimmer- Kammer wenigstens unten sowie oben je mindestens eine seitliche Öffnung für den Flüssigkeits-Ein- oder -Austritt in Form einer Durchbohrung der Kammerwand aufweist. Die seitlichen Öffnungen sollen verhindern, daß der Magnet des Schwimmers bei einem kurzfristigen Absinken des Flüssigkeitsspiegels den Reed-Schalter betätigt.

Außer Niveau-Schaltern mit ringförmigem Schwimmer, der das gekapselte geschaltete Element aufnimmt, sind Niveau-Schalter der eingangs genannten Art bekannt, bei welchen der Schwimmer in einem Bypass neben dem gekapselten geschalteten Element angeordnet ist.

Nachteilig an den bekannten Schaltern der einen bzw. anderen Art ist, daß sie nicht gleichzeitig kompakt, vollständig geschützt und auf einfache Weise höhenverstellbar sind.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Niveau-Schalter der eingangs genannten Art ohne diesen Nachteil zu schaffen, welcher also sowohl kompakt als auch vollständig geschützt als auch auf einfache Weise höhenverstellbar ist.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 in Verbindung mit dessen Oberbegriffsmerkmalen. - Beim US-Patent 47 48 300 sind für die beiden Schalter-Elemente getrennte Gehäuse mit unerbohrten Hohlräumen als Kammern vorgesehen, von denen (nur) die Schwimmer-Kammer oben offen ist, wobei die zwei verbundenen Gehäuse auf den Boden des Flüssigkeitsbehälters gestellt werden.

Vorteilhaft ist am erfindungsgemäßen Gehäuse, daß es die Schalter-Elemente eng zusammenfaßt, von allen Seiten her schützt und als Ganzes zusammen mit den Schalter-Elementen in der Höhe verstellt werden kann, um ein anderes Schaltniveau zu erreichen.

Durch die offenen Sackbohrungen mit Deckel wird erreicht, daß der Schwimmer zwar einfach in das Gehäuse eingebracht werden kann, jedoch unverlierbar ist.

Von den zwei Sackbohrungen ist die für den Schwimmer bestimmte zweckmäßigerweise die längere, welche sogar durchgehend sein könnte, dann allerdings mittels eines zweiten Deckels an ihrer weiten Öffnung geschlossen sein müßte. Diese größere Länge der Bohrung für den Schwimmer ermöglicht es diesem, bei Umkehrstellung des Niveau-Schalters den Schaltpunkt in umgekehrter Richtung anzufahren. Das ist aber auch bei unveränderter Schalterstellung nach Umkehrung des Schwimmers möglich, wenn dieser das schaltende Element nicht in seiner Mitte, sondern an exzentrischer Stelle enthält.

Bei der bevorzugten Ausführungsform weist der Deckel einen mit der Bohrung für das geschaltete Element fluchtenden Durchbruch auf, in den ein fest mit dem Gehäuse verbundenes Schutzrohr für ein Kabel zum Anschluß des geschalteten Elementes eingesetzt ist. - Dank dieses Schutzrohres oder ersatzweise einer zugfesten Befestigung des Kabelmantels am Gehäuse kann der Niveau-Schalter anhand des Schutzrohres bzw. Kabels in die Flüssigkeit eingetaucht, in der Höhe festgelegt und in der Höhe verstellt werden.

Falls daran gedacht ist, daß der Niveau-Schalter auch in Umkehrstellung betrieben werden kann, sollten eine durchgehende Gehäuse-Bohrung für das geschaltete Element und eine zweite Befestigungsmöglichkeit für das Schutzrohr am vorzugsweise verschlossenen Bohrungsende vorgesehen werden.

Bei der bevorzugten Ausführungsform ist mit dem Gehäuse an einer durchbruchsfreien seitlichen Stelle eine vertikale Hülse mit einer waagrechten Feststellschraube fest verbunden, mittels deren der Schalter an einer vertikalen Führungsstange in beliebiger Höhe anzuordnen ist, was natürlich auch für mehrere erfindungsgemäße Schalter gilt, die an derselben Führungsstange sich sogar teilweise überlappend angeordnet werden können. Eine runde Führungsstange verbessert die Überlappungsmöglichkeiten.

Bei der bevorzugten Ausführungsform weist der von der zugeordneten Bohrung vertikal geführte Schwimmer ein gasgefülltes, endseitig geschlossenes Rohrstück auf, in dem das schaltende Element unter- oder oberhalb der Halblänge des Rohrstückes festsitzt. - Durch diese außermittige Anordnung des schaltenden Elementes des Schwimmers in dessen Rohrstück wird eine stabile bzw. labile Schwimmlage erreicht, von denen die bevorzugte gewählt werden kann, nämlich durch Umkehrung des der zugeordneten Bohrung entnommenen Schwimmers.

Falls der erfindungsgemäße Niveau-Schalter nicht zwei binäre Schaltzustände, sondern viele, gleitend ineinander übergehende Schaltzustände aufweist, also nicht mit einem schaltenden, sondern mit einem messenden Element und dementsprechend mit einem maßgebenden statt schaltenden Element ausgerüstet sein soll, kann dazu eine Hall-Sonde als analog messendes Element bzw. der Permanentmagnet der bevorzugten Ausführungsform als maßgebendes Element verwendet werden. Andernfalls wird ein herkömmlicher Reed-Schalter als magnetisch schaltbares Element bevorzugt.

Auch kapazitive Betätigungen des geschalteten Elementes mittels des schaltenden Elementes sind denkbar.

Im folgenden ist die Erfindung anhand der durch die Zeichnung beispielhaft dargestellten bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Niveau-Schalters im einzelnen erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen zentralen, vertikalen Längsschnitt nach der Linie I-I in Fig. 3 durch die Ausführungsform,

Fig. 2 eine Seitenansicht der Ausführungsform in Richtung des Pfeiles II in Fig. 1,

Fig. 3 eine Draufsicht in Richtung des Pfeiles III in Fig. 1 auf die Ausführungsform ohne Deckel, Schutzrohr und Kabel,

Fig. 4a eine Draufsicht in Richtung des Pfeiles IV A in Fig. 1 auf den Deckel der Ausführungsform,

Fig. 4b eine Seitenansicht dieses Deckels in Richtung des Pfeiles IV B in Fig. 1,

Fig. 5 die in Fig. 1 gezeigte Schnittdarstellung des Schwimmers der Ausführungsform in Umkehrstellung.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel weist der erfindungsgemäße Niveau-Schalter gemäß Fig. 1 ein außen kreiszylindrisches Gehäuse (10) mit vertikaler Längsachse und waagrechten, kreisförmigen Stirnflächen auf, deren obere durch die kreisrunden Öffnungen (12 und 14) zweier paralleler, vertikaler Sackbohrungen (16 bzw. 18) unterbrochen ist, welche von oben her in größerer bzw. kleinerer Länge in das Gehäuse (10) in bezug auf dessen Längsachse diametral mit größerem bzw. kleinerem Durchmesser niedergebracht sind, wobei die längere Sackbohrung (16) mit ihrer Spitze fast bis zur unteren Stirnfläche des Gehäuses (10) reicht, das aus Kunststoff, Messing oder Edelstahl besteht und dessen Länge sowie Durchmesser nur wenige Zentimeter betragen.

Die längere Sackbohrung (16) des Gehäuses (10), welche an ihrem unteren und oberen Ende mit je einer seitlichen Öffnung in Form einer radialen Durchbohrung (20 bzw. 22) des dünnsten Bohrungswandungsabschnittes des Gehäuses (10) für den Ein- bzw. Austritt von Flüssigkeit versehen ist, nimmt einen in diese tauchenden Schwimmer (24) auf, der aus einem luftgefüllten, an beiden Enden geschlossenen Rohrstück (26) aus Edelstahl oder Kunststoff und aus einem exzentrisch in diesem festsitzenden Permanentmagneten (28) am unteren (Fig. 1) bzw. oberen (Fig. 5) Ende des kreisrunden Rohrstückes, dessen Außendurchmesser etwas kleiner ist als der Durchmesser der längeren Sackbohrung (16) und dessen Länge ungefähr halb so groß ist wie die Länge jener Sackbohrung für den Schwimmer (24), der sich darin frei auf- und abbewegen, aber seitlich nur eng begrenzt hin- und herkippen kann, was nicht zu vermeiden ist, weil eine Flüssigkeitsdurchströmung der längeren Sackbohrung (16) erforderlich ist, um den Schwimmer dem Flüssigkeits-Niveau folgen zu lassen. - Offenbar kann ein und derselbe Schwimmer (24), wie in Fig. 1 angeordnet oder wie in Fig. 5 umgekehrt in der längeren Sackbohrung (16) angeordnet werden, je nachdem, ob der Schalter bei steigendem (Fig. 1) oder sinkendem (Fig. 5) Flüssigkeitsspiegel ansprechen soll.

Dazu ist in der kürzeren Sackbohrung (18) ein Reed- Schalter (30) ungefähr mittig angeordnet, welcher als geschaltetes Element von dem Permanentmagneten (28) als schaltendem Element betätigt wird, wenn dieses sich von unten oder oben her den in ein mit einem Schutzgas gefülltes Röhrchen eingeschmolzenen magnetischen Kontaktfedern genügend angenähert hat, welche mit den zwei Adern eines elektrischen Kabels (32) elektrisch leitend verbunden sind (nicht gezeigt). Damit der bei der Annäherung des Permanentmagneten (28) an die Überlappungsstelle der magnetischen Kontaktfedern des Reed-Schalters (30) durch Umschaltung erreichte Schaltzustand bei einer Weiterbewegung des Magneten in derselben Richtung nicht wieder in den Ausgangszustand geändert wird, sind die Verhältnisse der Längen der längeren Sackbohrung (16) und des Schwimmers (24) einerseits zur Länge der kürzeren Sackbohrung (18) andererseits so bemessen, daß der einmal erreichte binäre Schaltzustand durch ein weiteres Sinken oder Steigen des Flüssigkeitsspiegels nicht mehr geändert werden kann.

Das Kabel (32) befindet sich in einem nach oben führenden, geraden, kreisrunden Schutzrohr (32), dessen unteres Ende fest mit dem Gehäuse (10) dort verbunden ist, wo das Kabel (32) in die kürzere Sackbohrung (18) eintritt. An dieser Eintrittsstelle weist ein nur die längere Sackbohrung (16) verschließender, lösbar befestigter kreisscheibenförmiger Deckel (36) eine dem Außendurchmesser des Schutzrohres (34) angepaßte exzentrische Bohrung (37) auf, deren Berandung die Verbindung des Schutzrohrendes mit dem Gehäuse (10) herstellt, dessen kleinere Sackbohrungs-Öffnung (14) nicht vom Deckel (36) geschlossen wird.

Neben der kürzeren Sackbohrung (18) ist mit dem Gehäuse (10) eine dem Gehäuseumfang folgende, im übrigen rechteckige Hülse (38) mit einer vertikalen Bohrung (40) und einer waagrechten Feststellschraube (42) fest verbunden, mittels deren der ganze Niveau-Schalter an einer in Fig. 3 angedeuteten vertikalen Führungsstange (44) in beliebiger Höhe angeordnet werden kann, so daß der Schaltpunkt wählbar ist, das heißt, das Flüssigkeits- Niveau, bei dessen Erreichen der Schalter durch Wechsel in den anderen binären Schaltzustand anspricht.

Zweckmäßigerweise liegen die Längsachsen der beiden Sackbohrungen (16 und 18) sowie der Hülsenbohrung (40) in einer und derselben (vertikalen) Ebene, so daß mehrere Exemplare der dargestellten bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Niveau-Schalters an derselben Führungsstange (44) in verschiedener Höhe sich teilweise gegenseitig überlappend mit verschiedener radialer Ausrichtung angeordnet werden können.

Claims (5)

1. Niveau-Schalter zum Ändern eines elektrischen, magnetischen oder optischen, insbesondere binären Schaltzustandes beim Erreichen oder Über- bzw. Unterschreiten eines bestimmten Flüssigkeits-Niveaus von unten oder oben; mit einem geschalteten oder messenden Element, insbesondere einem Reed-Schalter (30), und mit einem schaltenden bzw. maßgebenden Element, insbesondere einem Permanentmagneten (28), welches Teil eines Schwimmers (24) ist, in dessen Schaltelement- Wirkbereich das geschaltete Element (30) angeordnet ist, wobei die zwei relativ zueinander vertikal beweglichen Elemente (28 und 30) einen waagrechten Abstand voneinander aufweisen und dazu zwei parallele, vertikale, rohrförmige Kammern (16 und 18) zur Aufnahme des geschalteten Elements (30) bzw. des Schwimmers (24) vorgesehen sind, von denen die Schwimmer-Kammer (16) wenigstens unten sowie oben je mindestens eine seitliche Öffnung für den Flüssigkeits-Ein- oder -Austritt in Form einer Durchbohrung (20 oder 22) der Kammerwand aufweist, gekennzeichnet durch ein beiden Schalter-Elementen (28 und 30) gemeinsames Gehäuse (10) mit Bohrungen (16 und 18) als Kammern, die gleichzeitig offene Sackbohrungen (16 und 18) sind, von denen die Bohrung (16) für den Schwimmer (24) an ihrer Öffnung (12) mittels eines mit dem Gehäuse (10) verbundenen Deckels (36) geschlossen ist; und durch ein mit dem Gehäuse (10) verbundenes Mittel (Hülse 38) zur Feststellung des Schalters.

2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (36) einen mit der Bohrung (18) für das geschaltete Element (30) fluchtenden Durchbruch (37) aufweist, in den ein fest mit dem Gehäuse (10) verbundenes Schutzrohr (34) für ein Kabel (32) zum Anschluß des geschalteten Elementes (30) eingesetzt ist.

3. Schalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Gehäuse (10) an einer durchbruchsfreien seitlichen Stelle eine vertikale Hülse (38) mit einer waagrechten Feststellschraube (42) fest verbunden ist, mittels deren der Schalter an einer vertikalen Führungsstange (44) in beliebiger Höhe anzuordnen ist.

4. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der von der zugeordneten Bohrung (16) vertikal geführte Schwimmer (24) ein gasgefülltes, endseitig geschlossenes Rohrstück (26) aufweist, in dem das schaltende Element (28) unter- oder insbesondere oberhalb der Halblänge des Rohrstückes angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das schaltende Element (28) im Rohrstück (26) festsitzt.

5. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Hall-Sonde als analog messendes Element.