DE4031230A1

DE4031230A1 - Schaltungselement fuer einen niveaumesswertgeber

Info

Publication number: DE4031230A1
Application number: DE19904031230
Authority: DE
Inventors: Heinrich Dr Kuebler
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1990-10-04
Filing date: 1990-10-04
Publication date: 1992-04-09

Description

Die Erfindung betrifft ein Schaltungselement zur Bestückung eines langgestreckten Meßleiters, vorzugsweise für einen Niveaumeßwertgeber, mit einem langgestreckten, quaderförmi gen Kunststoffgehäuse aus elektrisch isolierendem Material, mit einem langgestreckten, elektrischen, mit Anschlüssen an beiden Enden ausgestatteten Schalter, der magnetisch betä tigbar ist und dessen Kontakte in einem mit Schutzgas gefüllten, geschlossenen Röhrchen stecken, mit einem langgestreckten, elektrischen, mit Anschlüssen an beiden En den ausgestatteten Widerstand, bei dem Schalter und Wider stand achsparallel zu ihrer Längsachse und zur Längsachse des Kunststoffgehäuses nebeneinander innerhalb des Kunst stoffgehäuses angeordnet sind, mit einer ersten aus dem Kunststoffgehäuse herausragenden elektrischen Anschlußzunge, die mit dem ersten Anschluß des Schalters verbunden ist, mit einer zweiten aus dem Kunststoffgehäuse herausragenden elek trischen Anschlußzunge, die mit dem zweiten Anschluß des Schalters und dem ersten Anschluß des Widerstandes elek trisch verbunden ist, und mit einer dritten aus dem Kunst stoffgehäuse herausragenden elektrischen Anschlußzunge, die mit dem zweiten Anschluß des Widerstandes elektrischverbun den ist sowie einen Meßleiter, bestehend aus aneinander gereihten, gleichen Schaltungselementen dieser Art.

Meßleiter dieser Art sind nach Art einer Potentiometerschal tung an ein Widerstandsmeßgerät geschaltet und der gemessene Widerstand verändert sich in Abhängigkeit von der Höhenlage eines Permanentmagneten, der außen entlang dem Meßleiter be wegt wird und immer mindestens zwei der normalerweise offe nen Schalter, die ihm gerade gegenüberstehen, schließt. Der Permanentmagnet kann in einem Schwimmer untergebracht sein, so daß bei vertikal angeordnetem Meßleiter das Flüssig keitsniveau, auf dem der Schwimmer schwimmt, durch den ge messenen Widerstand des Meßleiters angezeigt werden kann.

Aus der EP A2 03 28 947 (Anwaltsakte: P 36 022) ist ein sol cher Meßleiter bekannt, bei dem mehrere gleiche Schaltungs elemente aneinandergereiht sind. Die Anschlußzungen sind da bei so angeordnet, daß die Anschlußzungen benachbarter Schaltungselemente einander berühren und durch Verschweißen oder Verlöten miteinander elektrisch kontaktiert werden können. Auf diese Weise kann der ganze Meßleiter verschaltet werden. Durch die Verschweißung der Anschlußzungen erfolgt auch die mechanische Verbindung der einzelnen Schaltungsele mente miteinander.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Schaltungselement und ei nen Meßleiter der eingangs genannten Art einfach und so auszugestalten, daß er den Arbeitstechniken der Massenpro duktion besonders zugänglich ist.

Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß an der ersten Stirnseite des Kunststoffgehäuses ein erstes Kupplungsele ment angeordnet ist, daß an der zweiten, der ersten gegen überliegenden Stirnseite des Kunststoffgehäuses ein zweites Kupplungselement angeordnet ist, daß das erste Kupplungsele ment mit dem zweiten Kupplungselement eines weiteren, in axialer Verlängerung stirnseitig dicht angrenzend ange ordneten, gleichartigen Schaltungselementes eine formschlüs sig verriegelbare mechanische Kupplung bildet.

Bei der Massenproduktion solcher Meßleiter ist ein besonde rer Arbeitsaufwand die Verschaltung und mechanische Verbin dung der einzelnen Schaltungselemente zu dem Meßleiter. Da bei ist besonders in Betracht zu ziehen, daß die herzustel lenden Meßleiter unterschiedliche Länge haben entsprechend dem vorgesehenen Einsatz. Durch die Erfindung wird es möglich, die Meßleiter mit Hilfe der Kupplungen zunächst einmal mechanisch durch Aneinanderreihen entsprechend vieler Schaltungselemente aufzubauen. Dabei werden dann gleichzei tig die Kupplungselemente miteinander verkuppelt, so daß die Reihe mechanischen Halt gewinnt. Das sind Arbeitsgänge, die leicht vollautomatisch mit einfachen Mitteln zu bewerkstel ligen sind.

In der nun vorliegenden Schaltungselementereihe liegen die Anschlußzungen der einzelnen Schaltungselemente aufgereiht entsprechend den notwendigen elektrischen Verbindungen, die nun einfach mit üblichen Kontaktierungsvorrichtungen vollau tomatisch erstellt werden können.

Diese auch vollautomatisch durchzuführenden Vorgänge lassen sich auch halbautomatisch oder von Hand durchführen, und zwar mit einfachen Handgriffen, die schnell auch von unge lernten Kräften zuverlässig erwartet werden können.

Bemerkenswert ist, daß man sowohl bei mechanischer als auch bei manueller Montage das Aufreihen der Schaltungselemente und das elektrischen Verschalten derselben auch gleichzeitig fortschreitend durchführen kann. Mit anderen Worten, man muß nicht zunächst die ganze Reihe mechanisch erstellen und dann verschalten, man kann schrittweise mechanisch erstellen und dabei gleichzeitig die Verschaltung fortschreiten lassen.

Eine besonders einfache Ausgestaltung der Kupplung, die leicht zu fertigen und auch leicht zu handhaben ist und ei nen sicheren mechanischen Halt bietet, ist dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Kupplungselement eine vorste hende Rippe mit schwalbenschwanzförmigem Querschnitt ist und daß das erste Kupplungselement eine dazu formschlüssig pas sende Nut ist.

Dabei empfiehlt es sich, daß sich Rippe und Nut von der Oberseite des Kunststoffgehäuses ausgehend nur über 30% bis 90%, vorzugsweise 55% bis 90%, der Gehäusehöhe erstrecken. Auf diese Weise ergibt sich ein Anschlag für die Kupplung, die der fluchtenden Ausrichtung benachbarter Schaltungsele mente entspricht.

Besonders günstigen mechanischen Halt erzielt man, wenn Rip pe und Nut sich entlang der Längsmittelebene des Kunststoff gehäuses erstrecken.

Eine bevorzugte Anordnung der Anschlußzungen ist dadurch gekennzeichnet, daß die erste Anschlußzunge aus der Obersei te des Kunststoffgehäuses herausragt, daß die zweite und dritte Anschlußzunge aus der Unterseite des Kunststoffgehäu ses herausragen und daß die zweite und dritte Anschlußzunge dicht an jeweils einer der beiden Stirnseiten, aber mit gleichem Abstand zur angrenzenden Seitenwand des Kunststoff gehäuses angeordnet sind.

Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, daß einerseits die Verschaltung sehr einfach durchgeführt werden kann und ande rerseits die auf beiden Seiten, der Ober- und der Unter seite, verlegten Leitungen zur mechanischen Stabilisierung des Meßleiters beitragen.

Man kann vorteilhaft auch ein Mehrfachschaltungselement ein setzen und aus solchen gleichartigen Mehrfachschaltungsele menten einen Meßleiter zusammensetzen. Ein solches Mehrfach schaltungselement besteht dann aus mehreren, zum Beispiel drei, in Längsrichtung fluchtend aneinandergereihten Schal tungselementen der vorbeschriebenen Art, wobei jedoch für alle diese Schaltungselemente ein gemeinsames Kunststoffge häuse mit Kupplungselementen an den beiden Stirnseiten des Mehrfachschaltungselementes vorgesehen ist.

Der Einsatz solcher Mehrfachschaltungselemente ist vorteilhaft, weil man dann für das Zusammensetzen eines Meß leiters weniger Einzelteile verwenden muß, und das erleich tert die Montage. Die für die Verschaltung der Widerstände und Schalter innerhalb des Mehrfachschaltungselementes er forderlichen Leitungen kann man innerhalb des Kunststoffge häuses des Mehrfachschaltungselementes verlegen.

Ein Meßleiter aus aneinandergereihten gleichen Schaltungs elementen dieser Art ist vorzugsweise dadurch gekenn zeichnet, daß mehrere Schaltungselemente koaxial in einer Reihe mit ihren Kupplungen aneinandergekuppelt sind, daß die jeweils ersten Anschlußzungen mit einer außerhalb der Kunst stoffgehäuse verlegten durchgehenden elektrischen Leitung verbunden sind und daß die jeweils zweiten Anschlußzungen mit der dritten Anschlußzunge des jeweils nächstgelegenen, benachbarten Schaltungselementes elektrisch durch außerhalb des Kunststoffgehäuses verlegte Leitungen verbunden sind.

Es empfiehlt sich, einen solchen Meßleiter zur elektrischen Isolation und/oder zum mechanischen Schutz in einen Kunst stoffschlauch aus elektrisch isolierendem, vorzugsweise thermisch schrumpfbarem Kunststoff einzuziehen und vorzugs weise einzuschrumpfen.

Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnung nä her erläutert.

In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 ein Schaltungselement von oben gesehen,

Fig. 2 die Ansicht gemäß dem Pfeil II aus Fig. 1,

Fig. 3 die Ansicht gemäß dem Pfeil III aus Fig. 1,

Fig. 4 die Ansicht gemäß dem Pfeil IV aus Fig. 1,

Fig. 5 die Ansicht gemäß dem Pfeil V aus Fig. 1,

Fig. 6 den Schnitt VI aus Fig. 2,

Fig. 7 den Schnitt VII aus Fig. 6,

Fig. 8 den Schnitt VIII aus Fig. 6,

Fig. 9 ein elektrisches Schaltbild eines Meß leiters aus mehreren Schaltungselementen nach Fig. 1 bis 8,

Fig. 10 einen Meßleiter aus mehreren Schaltungs elementen nach Fig. 1 bis 8 von oben gesehen,

Fig. 11 die Ansicht gemäß dem Pfeil XI aus Fig. 10 mit einer zusätzlichen Rückleitung,

Fig. 12 die Ansicht von unten gemäß dem Pfeil XII aus Fig. 11,

Fig. 13 den Meßleiter aus Fig. 10 bis 12 in der Ansicht wie in Fig. 12 eingeschrumpft in einen Kunststoffschlauch und den Kunst stoffschlauch geschnitten entsprechend den Pfeilen XIII aus Fig. 14,

Fig. 14 den Schnitt XIV aus Fig. 13 und

Fig. 15 ein Mehrfachschaltungselement in der Dar stellung entsprechend Fig. 6.

In der Zeichnung ist mit 1 ein langgestrecktes, quaderförmi ges Kunststoffgehäuse bezeichnet, dessen Längsachse mit 2 bezeichnet ist. Achsparallel zur Achse 2 sind in das Kunst stoffgehäuse nebeneinander eingegossen ein langgestreckter elektrischer Schalter 3 mit der Längsachse 4 und ein langge streckter elektrischer Widerstand 5 mit der Längsachse 6.

Der Schalter 3 ist magnetisch betätigbar und seine Kontakte 7, 8 stecken in einem mit Schutzgas gefüllten, geschlossenen Röhrchen 9. Schalter 3 und Widerstand 5 haben an beiden En den elektrische Anschlüsse, und zwar den ersten Anschluß 11 des Schalters, den zweiten Anschluß 12 des Schalters, den ersten Anschluß 13 des Widerstandes-und den zweiten Anschluß 14 des Widerstandes.

Aus dem Kunststoffgehäuse 1 ragen elektrische Anschlußzungen heraus, und zwar die erste Anschlußzunge 21, die mit dem An schluß 11 verbunden ist, die zweite Anschlußzunge 22, die mit den Anschlüssen 12 und 13 verbunden ist, und die dritte Anschlußzunge 23, die mit dem Anschluß 14 verbunden ist. Die Anschlußzunge 21 ragt an der Oberseite 25 des Kunststoffge häuses 1 heraus, und zwar dicht an der einen Stirnseite 26. Die Anschlußzungen 22 und 23 ragen an der Unterseite 27 des Kunststoffgehäuses 1 heraus, und zwar die Anschlußzunge 23 dicht an der Stirnseite 26 und die Anschlußzunge 22 dicht an der gegenüberliegenden Stirnseite 28; beide Anschlußzungen 22 und 23, wie aus Fig. 4 und 5 ersichtlich mit gleichem Abstand gemäß Doppelpfeil 30 zur angrenzenden Seitenwand 31.

Der Kunststoff des Gehäuses 1 ist gießfähig, elektrisch iso lierend und magnetisch neutral, so daß er die magnetische Einwirkung von außen auf den magnetisch betätigbaren Schal ter 3 nicht behindert.

An der Stirnseite 26 ist in das Kunststoffgehäuse 1 eine Nut 33 mit schwalbenschwanzförmigem Querschnitt eingelassen, die von der Oberfläche der Stirnseite 26 ausgeht und sich gemäß Doppelpfeil 34 über 3/4 der durch den Doppelpfeil 35 ange zeigten Höhe des Gehäuses 1 erstreckt.

An die gegenüberliegende Stirnseite 28 ist eine Rippe 36 angeformt, die schwalbenschwanzförmigen Querschnitt hat und von der Oberseite 25 ausgeht und sich gemäß Doppelpfeil 34 ebenfalls über 3/4 der Höhe des Gehäuses erstreckt. Nut und Rippe erstrecken sich entlang der Längsmittelebene 29 des Kunststoffgehäuses 1. Die Rippe 36 paßt formschlüssig in die der Nut 33 entsprechende Nut eines weiteren gleichen Schaltungselementes, das mit stirnseitigem Kontakt in fluch tender axialer Verlängerung, bezogen auf die Achse 2, an grenzend an das in Fig. 1 bis 8 dargestellte Schaltungsele ment angesetzt ist. Wird die Rippe auf diese Weise in die Nut des benachbarten Schaltungselementes eingesteckt, dann entsteht eine mechanische Kupplung, zum Beispiel die Kupplung 32, für die der stehengebliebene untere Teil der Nut einen Endanschlag bildet.

Schaltungselemente dieser Art werden zu einem Meßleiter auf gereiht und elektrisch verschaltet, wie in Fig. 9 dargestellt.

Der Widerstand 5 und die weiteren Widerstände 40 bis 43 sind in eine Widerstandsreihe geschaltet. Der Schalter 3 und die weiteren Schalter 50 bis 53 sind als Abgriffe dieser Wider standsreihe geschaltet. Mit der Rückleitung 55 entsteht eine Potentiometerschaltung, die an das Widerstandsmeßgerät 56 angeschlossen ist. Durch einen äußeren Permanentmagneten 57 werden jeweils mindestens zwei diesem gegenüberliegende, zu einander benachbarte Schalter, zum Beispiel der Schalter 52 und ein weiterer benachbarter Schalter, magnetisch geschlossen, der am Widerstandsmeßgerät 56 gemessene Wider stand reduziert sich dann auf den Widerstand des oberen En des der Widerstandsreihe und ist dadurch abhängig von der Höhenlage des Permanentmagneten 57.

Gleiche Schaltungselemente nach Fig. 1 bis 8 werden mecha nisch zu einem Meßleiter aufgereiht, indem sie mit ihren Nu ten und Rippen miteinander verbunden werden. Ein solcher Meßleiter ist in Fig. 10 bis 14 dargestellt und mit 60 bezeichnet.

Das Schaltungselement 61 ist das in Fig. 1 bis 8 dargestellte. Ihm folgen weitere Schaltungselemente 62, 63, die identisch wie das Schaltungselement 61 ausgebildet sind. Mit 64 ist eine elektrische Leitung bezeichnet, die außen entlang der Kunststoffgehäuse 1 .... verlegt ist und die An schlußzunge 21 mit den entsprechenden Anschlußzungen der an deren Schaltungselemente verbindet und zu dem Widerstands meßgerät 56 führt.

Die Anschlußzunge 23 des Schaltungselementes 61 ist mit der der Anschlußzunge 22 entsprechenden Anschlußzunge 65 des Schaltungselementes 62 verbunden. Die Verbindungsleitung ist mit 66 bezeichnet. Die entsprechenden Verbindungsleitungen der nachfolgenden Schaltungselemente sind mit 67, 68, 69 und 70 bezeichnet. Die in der Reihe letzte der Anschlußzunge 23 entsprechende Anschlußzunge 71 ist über die Rückleitung 55 an das Widerstandsmeßgerät 56 angeschlossen. Die Anschluß zunge 22 des in der Reihe ersten Schaltungselementes 61 ist über eine Leitung 72 an das Widerstandsmeßgerät 56 angeschlossen.

Über den fertig verschalteten Meßleiter 60 ist ein Schlauch 74 aus isolierendem Kunststoff gezogen, der auch alle Lei tungen 64, 55, 66, 67 ..., die zum Verschalten der Schal tungselemente miteinander außen an den Kunststoffgehäusen verlegt sind, mit einschließt. Der Kunststoffschlauch 74 ist thermisch schrumpfbar und thermisch auf den Meßleiter ge schrumpft wie dargestellt.

Alternativ kann man auch die Leitung 55 wie gestrichelt in Fig. 13 dargestellt, außerhalb des Kunststoffschlauches verlegen.

Das in Fig. 15 dargestellte Mehrfachschaltungselement 80 besteht aus zwei Schaltungselementen 82, 83, die ausgebildet sind wie das Schaltungselement nach Fig. 1 bis 8, jedoch mit der Maßgabe, daß für beide Schaltungselemente 82, 83 ein gemeinsames Kunststoffgehäuse 81 vorgesehen ist. Die Kup plungselemente zwischen den Schaltungselementen 82 und 83 fehlen also, weil dort das Kunststoffgehäuse 81 durchgehend ist. An den beiden Stirnseiten 84, 85 sind eine Nut 86 und eine Rippe 87 entsprechend wie im Text zu Fig. 1 bis 8 be schrieben als Kupplungselemente vorgesehen. Die beiden Schaltungselemente 82 und 83 sind in dem Mehrfachschaltungs element fluchtend in Längsrichtung aneinandergereiht. Aus mehreren gleichartigen Mehrfachschaltungselementen 80 läßt sich, wie im Text zu den Fig. 9 bis 14 erläutert, ein Meßleiter aufbauen, wobei man jedoch für je zwei Schaltungs elemente nach Fig. 10 bis 14 jeweils nur ein Mehrfachschal tungselement nach Fig. 15 einzusetzen hat.

Claims

1. Schaltungselement zur Bestückung eines langgestreckten Meßleiters, vorzugsweise für einen Niveaumeßwertgeber,
mit einem langgestreckten, quaderförmigen Kunststoffge häuse aus elektrisch isolierendem Material,
mit einem langgestreckten, elektrischen, mit Anschlüssen an beiden Enden ausgestatteten Schalter, der magnetisch be tätigbar ist und dessen Kontakte in einem mit Schutzgas gefüllten, geschlossenen Röhrchen stecken,
mit einem langgestreckten, elektrischen, mit Anschlüssen an beiden Enden ausgestatteten Widerstand,
bei dem Schalter und Widerstand achsparallel zu ihrer Längsachse und zur Längsachse des Kunststoffgehäuses neben einander innerhalb des Kunststoffgehäuses angeordnet sind,
mit einer ersten aus dem Kunststoffgehäuse herausragenden elektrischen Anschlußzunge, die mit dem ersten Anschluß des Schalters verbunden ist,
mit einer zweiten aus dem Kunststoffgehäuse herausragen den elektrischen Anschlußzunge, die mit dem zweiten Anschluß des Schalters und dem ersten Anschluß des Widerstandes elek trisch verbunden ist, und
mit einer dritten aus dem Kunststoffgehäuse herausragen den elektrischen Anschlußzunge, die mit dem zweiten Anschluß des Widerstandes elektrischverbunden ist, dadurch gekennzeichnet,
daß an der ersten Stirnseite (26) des Kunststoffgehäu ses (1) ein erstes Kupplungselement (33) angeordnet ist,
daß an der zweiten, der ersten gegenüberliegenden Stirn seite (28) des Kunststoffgehäuses ein zweites Kupplungs element (36) angeordnet ist,
daß das erste Kupplungselement mit dem zweiten Kupplungs element eines weiteren, in axialer Verlängerung stirnseitig dicht angrenzend angeordneten, gleichartigen Schaltungsele mentes (62) eine formschlüssig verriegelbare mechanische Kupplung (32) bildet.

2. Schaltungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das zweite Kupplungselement (36) eine vorstehende Rippe mit schwalbenschwanzförmigem Querschnitt ist und
daß das erste Kupplungselement (33) eine dazu form schlüssig passende Nut ist.

3. Schaltungselement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Rippe (36) und Nut (33) sich von der Oberseite (25) des Kunststoffgehäuses (1) ausgehend über 30% bis 90% (Prozent), vorzugsweise 55% bis 90%, der Gehäusehöhe (35) erstrecken.

4. Schaltungselement nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß Rippe (36) und Nut (33) sich entlang der Längs mittelebene (29) des Kunststoffgehäuses (1) erstrecken.

5. Schaltungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß die erste Anschlußzunge (21) aus der Oberseite (25) des Kunststoffgehäuses (1) herausragt und
daß die zweite und dritte Anschlußzunge (22, 23) aus der Unterseite (27) des Kunststoffgehäuses herausragen.

6. Schaltungselement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite und dritte Anschlußzunge (22, 23) dicht an jeweils einer der beiden Stirnseiten (26, 28), aber mit gleichem Abstand (30) zur angrenzenden Seitenwand (31) des Kunststoffgehäuses (1) angeordnet sind.

7. Mehrfachschaltungselement, dadurch gekennzeichnet, daß es aus mehreren in Längsrichtung fluchtend aneinan dergereihten Schaltungselementen nach einem der vorhergehen den Ansprüche besteht, wobei jedoch für alle diese Schal tungselemente ein gemeinsames Kunststoffgehäuse mit Kup plungselementen an den beiden Stirnseiten des Mehrfachschal tungselementes vorgesehen ist.

8. Meßleiter, bestehend aus aneinandergereihten gleichen Schaltungselementen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß mehrere Schaltungselemente (61, 62, 63 ...) koaxial in einer Reihe mit ihren Kupplungen (32 ...) aneinanderge kuppelt sind,
daß die jeweils ersten Anschlußzungen (21 ...) mit ei ner außerhalb der Kunststoffgehäuse verlegten durchgehenden elektrischen Leitung (64) verbunden sind und
daß die jeweils zweiten Anschlußzungen (65 ...) mit der dritten Anschlußzung (23 ...) des jeweils nächstgelegenen, benachbarten Schaltungselementes (61) elektrisch durch au ßerhalb des Kunststoffgehäuses verlegte Leitungen (66 ...) verbunden sind.

9. Meßleiter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kunststoffschlauch (74) aus elektrisch isolierendem, vorzugsweise thermisch schrumpfbarem Kunst stoff über die aneinandergekuppelten und miteinander ver schalteten Schaltungselemente (61, 62, 63 ...) gezogen und vorzugsweise thermisch eingeschrumpft ist.