DE4244724C2

DE4244724C2 - Quecksilberfreier Flüssigkeits-Neigungsschalter

Info

Publication number: DE4244724C2
Application number: DE19924244724
Authority: DE
Inventors: Gustav Hahn
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-06-05
Filing date: 1992-06-05
Publication date: 1994-10-20
Anticipated expiration: 2012-06-06
Also published as: DE4244724A1

Description

Die Erfindung betrifft Flüssigkeits- Neigungsschalter mit den Merkmalen des Oberbegriffs der Ansprüche 1 bis 3.

Flüssigkeits-Neigungsschalter, sogenannte Lageschalter oder Schwimmschalter, bestehend aus einem in ein Glasröhrchen, in dem ein Quecksilbertropfen eingefüllt ist, eingeschmolzenen Elektrodenpaar, sind lange bekannt. Je nach Lage des Schalters, bedingt z. B. durch den Stand einer Flüssigkeit, auf der er schwimmt, stellt der Quecksilbertropfen einen elektrischen Kontakt zwischen den Elektroden her und setzt dadurch direkt oder indirekt z. B. einen Pumpenmotor in Betrieb. Diese Schalter weisen eine große Zuverlässigkeit und eine hohe Betriebssicherheit auf. Da jedoch nicht auszuschließen ist, daß durch unsachgemäße Handhabung oder Entsorgung das Quecksilber unkontrolliert an die Umgebung abgegeben wird, wurde versucht, das Quecksilber in solchen Schalter durch ungiftige Flüssigkeiten zu ersetzen.

Die DE 91 06 526 U1 beschreibt beispielsweise einen solchen Schalter, bestehend aus einem Gehäuse aus einem Isolierstoff, mit mindestens zwei in das Gehäuse führenden Elektroden, wobei das Gehäuse teilweise mit einer elektrisch leitenden Flüssigkeit gefüllt ist, die je nach Lage des Flüssigkeits-Neigungsschalters einen Kontakt zwischen den Elektroden herstellt oder unterbricht.

Ein Elektrolytschalter ist weiter aus der US 23 87 313 bekannt, der aus einem Gehäuse aus einem Isolierstoff mit mindestens zwei in das Gehäuse führenden Elektroden besteht, wobei das Gehäuse teilweise mit einer elektrisch leitenden Flüssigkeit gefüllt ist, die je nach Lage des Flüssigkeits-Neigungsschalters einen Kontakt zwischen den Elektroden herstellt oder unterbricht und wobei die Flüssigkeit aus einem Alkohol und einem darin gelösten Salz besteht.

Die DD 80 123 zeigt einen Flüssigkeits-Neigungsschalter mit Quecksilber als leitender Flüssigkeit, bei denen beide Elektroden von ihrer Austrittsstelle in das Gehäuseinnere an auf einem Teil ihrer Länge von dem Isolierglas der Gehäusewandung ummantelt sind.

Die DE-PS 6 58 123 offenbart ein schwingendes Kontaktsystem für Pendelstromrichter, bei dem zur Herstellung eines Kontakts Kontakte aus z. B. Kohle in eine leitende Flüssigkeit, hier Quecksilber, eingetaucht werden. Das isolierende Gehäuse ist hier vorzugsweise mit einem neutralen Gas gefüllt. Schaltkontakte aus Silikonkautschuken mit beigemengten Metallpulvern, metallisch beschichteten Partikeln oder Rußen sind aus der Zeitschrift industrie-elektrik+elektronik, 23. Jg. 1978, Nr. 18, S. 495 bekannt.

Die DE-GM 69 22 754 zeigt einen Flüssigkeits- Neigungsschalter, dessen Gehäuse mit einer Einschnürung zur Dämpfung der Bewegung der Flüssigkeit versehen ist. Ein geknicktes Röhrchen als Gehäuse ist aus der DE-GM 72 14 207 bekannt. Ein Flüssigkeits-Neigungsschalter mit einem Gehäuse in Form eines hohlen Rings ist aus der DE 10 56 234 bekannt. Ein gebogenes Röhrchen zeigt die EP 0 303 038 A2.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen quecksilberfreien Flüssigkeits-Neigungsschalter zu schaffen, der einen exakt festlegbaren Schaltpunkt bei einem zuverlässigen Schaltverhalten aufweist.

Diese Aufgabe wird mit den im kennzeichnenden Teil der Ansprüche 1 bis 3 jeweils genannten Merkmalen gelöst. Fortbildungen und besondere Ausführungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen umfaßt.

Nach einer ersten Ausführung der Erfindung ist bei einem quecksilberfreien Flüssigkeits-Neigungsschalter, bestehend aus einem Gehäuse aus einem Isolierstoff, mit mindestens zwei in das Gehäuse führenden Elektroden, wobei das Gehäuse teilweise mit einer elektrisch leitenden Flüssigkeit gefüllt ist, die je nach Lage des Flüssigkeits-Neigungsschalters einen Kontakt zwischen den Elektroden herstellt oder unterbricht und wobei die Flüssigkeit aus einem Alkohol und einem darin gelösten Salz besteht, mindestens eine der Elektroden ausgehend von ihrer Austrittsstelle in das Gehäuseinnere auf einem Teil ihrer Länge mit einem Isoliermaterial ummantelt. Durch diese Anordnung erfolgt - bei Unterbrechung des Stromes an dieser Elektrode - der Schaltvorgang mit einem Abstand von der Gehäusewand und es ist bei exakt festlegbarem Schaltpunkt ein zuverlässiges Schaltverhalten erzielbar.

Eine zweite Ausführung der Erfindung unterscheidet sich von der Ersteren nur dadurch, daß hier die Flüssigkeit aus einem Alkohol und einem Anteil von kleiner 1% Schwefelsäure besteht.

Eine dritte Ausführung der Erfindung unterscheidet sich von den beiden vorgenannten dadurch, daß hier die Flüssigkeit aus einem Alkohol und 5 bis 25% Wasser besteht.

Vorteilhafterweise wird als Alkohol ein Methanol, Ethanol oder Propanol verwendet.

Wird Salz eingesetzt, so ist es vorteilhaft, wenn das Salz eine Sulfatgruppe enthält. Als besonders vorteilhaft hat sich Natriumhydrogensulfatmonohydrat erwiesen.

Die Elektroden können aus Platin, Kohlenstoff, einem mit Kohlenstoff vermischten Material oder einem elektrisch leitenden Kunststoff bestehen.

Das Gehäuse ist vorzugsweise ein hermetisch verschlossenes Glasröhrchen, in dem ggf. neben der Flüssigkeit ein Gas, z. B. Stickstoff, vorhanden sein kann. Das Isoliermaterial um die Elektroden ist vorzugsweise ebenfalls Glas. Das Gehäuse selbst kann auch die Form eines gebogenen oder geknickten Röhrchens aufweisen oder ein hohler Ring sein, der wenigstens eine Einschnürung zur Dämpfung der Bewegung der Flüssigkeit aufweisen kann.

Im Folgenden wird die Erfindung beispielhaft anhand von Zeichnungen näher beschrieben. Dabei zeigt

Fig. 1 bis Fig. 4 verschiedene Ausführungen eines erfindungsgemäßen Schalters.

Eine erste Ausführung eines erfindungsgemäßen quecksilberfreien Flüssigkeits-Neigungsschalters zeigt Fig. 1. In einem Röhrchen 1 aus Glas ist eine der oben beschriebenen Flüssigkeiten 2 eingefüllt. Diese liegt entsprechend der Oberflächenspannung konkav auf dem Boden des Röhrchens 1. In axialer Richtung sind von beiden Seiten Elektroden 3, 4 in das Röhrcheninnere geführt. Dabei ragt die Stromführungselektrode 3 nur wenig in das Röhrcheninnere, während die Schaltelektrode 4 den größeren Teil des Röhrchens 1 durchmißt und in einem passenden Schaltabstand zu der Stromführungselektrode endet. Die Elektroden bestehen aus Platin. Die Schaltelektrode 4 ist weitgehend von einem Isolierglas 5 ummantelt. Kippt der Schalter nach links, so läuft die Flüssigkeit in Richtung der stromführenden Elektrode 3 und schnappt schließlich durch Adhäsionskräfte auf die Elektrode 4. Kippt der Schalter nach rechts, so wird der Stromfluß ebenso schlagartig wieder unterbrochen.

Der Schalter gemäß Fig. 2 entspricht im wesentlichen dem vorgenannten. Allerdings ist hier das Röhrchen 11 zur Einstellung des Schaltpunkts abgewinkelt und die Flüssigkeit befindet sich in dem abgewinkelten Bereich. Die Elektroden 13, 14 sind beide am anderen Ende des Röhrchens 11 angeordnet, wobei die Stromführungselektrode 13 von oben bis auf den Boden des Röhrchens 11 und die Schaltelektrode 14 schräg auf die Stromführungselektrode 13 zuläuft und in einem Abstand von dieser und dem Boden des Röhrchens 11 endet. Die Elektroden 13, 14 sind an ihrer Eintrittsstelle in das Röhrchen mit Isolierglas ummantelt. Der Schaltvorgang verläuft, wie oben zu Fig. 1 beschrieben.

Die Schalter gemäß Fig. 3 ist ein Röhrchen 21, das mit der Flüssigkeit 22 fast vollständig gefüllt ist. Es ist nur eine kleine Blase 26 vorhanden. Hier sind kurze Elektroden 23, 24, die mit Isolierglas 25 ummantelt sind, vorhanden.

Eine Ausführung des Schalters als hohler Ring 51 zeigt Fig. 4. Im oberen Bereich des Rings 51 sind, mit Isolierglas 55 ummantelte, Elektroden 53, 54 eingesetzt. Die Flüssigkeit 52 befindet sich im unteren Bereich des Rings 51, wobei eine Einschnürung 57 zur Dämpfung des Flüssigkeitsstroms vorhanden ist.

Claims

1. Quecksilberfreier Flüssigkeits-Neigungsschalter, bestehend aus einem Gehäuse aus einem Isolierstoff, mit mindestens zwei in das Gehäuse führenden Elektroden, wobei das Gehäuse teilweise mit einer elektrisch leitenden Flüssigkeit gefüllt ist, die je nach Lage des Flüssigkeits-Neigungsschalters einen Kontakt zwischen den Elektroden herstellt oder unterbricht, wobei die Flüssigkeit aus einem Alkohol und einem darin gelösten Salz besteht, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Elektroden (4) ausgehend von ihrer Austrittsstelle in das Gehäuseinnere auf einem Teil ihrer Länge mit einem Isoliermaterial (5) ummantelt ist.

2. Quecksilberfreier Flüssigkeits-Neigungsschalter, bestehend aus einem Gehäuse aus einem Isolierstoff, mit mindestens zwei in das Gehäuse führenden Elektroden, wobei das Gehäuse teilweise mit einer elektrisch leitenden Flüssigkeit gefüllt ist, die je nach Lage des Flüssigkeits-Neigungsschalters einen Kontakt zwischen den Elektroden herstellt oder unterbricht, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit aus einem Alkohol und einem Anteil von kleiner 1% Schwefelsäure besteht, und daß mindestens eine der Elektroden (4) ausgehend von ihrer Austrittsstelle in das Gehäuseinnere auf einem Teil ihrer Länge mit einem Isoliermaterial (5) ummantelt ist.

3. Quecksilberfreier Flüssigkeits-Neigungsschalter, bestehend aus einem Gehäuse aus einem Isolierstoff, mit mindestens zwei in das Gehäuse führenden Elektroden, wobei das Gehäuse teilweise mit einer elektrisch leitenden Flüssigkeit gefüllt ist, die je nach Lage des Flüssigkeits-Neigungsschalters einen Kontakt zwischen den Elektroden herstellt oder unterbricht,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Flüssigkeit aus einem Alkohol und 5 bis 25% Wasser besteht,
und daß mindestens eine der Elektroden (4) ausgehend von ihrer Austrittsstelle in das Gehäuseinnere auf einem Teil ihrer Länge mit einem Isoliermaterial (5) ummantelt ist.

4. Quecksilberfreier Flüssigkeits-Neigungsschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Alkohol ein Methanol, Ethanol oder Propanol ist.

5. Quecksilberfreier Flüssigkeits-Neigungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Salz eine Sulfatgruppe enthält.

6. Quecksilberfreier Flüssigkeits-Neigungsschalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Salz Natriumhydrogensulfatmonohydrat ist.

7. Quecksilberfreier Flüssigkeits-Neigungsschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden aus Platin bestehen.

8. Quecksilberfreier Flüssigkeits-Neigungsschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (3, 4, 13, 14, 23, 24, 33, 34, 43, 44, 53, 54, 63, 64) aus Kohlenstoff oder einem mit Kohlenstoff vermischten Material bestehen.

9. Quecksilberfreier Flüssigkeits-Neigungsschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (3, 4, 13, 14, 23, 24, 33, 34, 43, 44, 53, 54, 63, 64) aus einem elektrisch leitenden Kunststoff bestehen.

10. Quecksilberfreier Flüssigkeits-Neigungsschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1, 11, 21, 31, 41, 51, 61) ein hermetisch verschlossenes Glasröhrchen ist.

11. Quecksilberfreier Flüssigkeits-Neigungsschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gehäuse (1, 11, 21, 31, 41, 51, 61) neben der Flüssigkeit ein Gas vorhanden ist.

12. Quecksilberfreier Flüssigkeits-Neigungsschalter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas Stickstoff ist.

13. Quecksilberfreier Flüssigkeits-Neigungsschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Isoliermaterial Glas ist.

14. Quecksilberfreier Flüssigkeits-Neigungsschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse ein gebogenes oder geknicktes Röhrchen (11) ist.

15. Quecksilberfreier Flüssigkeits-Neigungsschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse ein hohler Ring (51) ist.

16. Quecksilberfreier Flüssigkeits-Neigungsschalter nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse wenigstens eine Einschnürung (57) zur Dämpfung der Bewegung der Flüssigkeit aufweist.