DE4325620A1

DE4325620A1 - Quecksilberfreier Schwimmschalter

Info

Publication number: DE4325620A1
Application number: DE19934325620
Authority: DE
Inventors: Eberhard Henkel
Original assignee: IER MES und REGELTECHNIK EBERH
Current assignee: IER MES und REGELTECHNIK EBERH
Priority date: 1993-07-30
Filing date: 1993-07-30
Publication date: 1995-02-02
Anticipated expiration: 2013-07-31
Also published as: DE4325620B4

Description

Die Erfindung betrifft einen quecksilberfreien Schwimmschalter mit einem Schwimmergehäuse gemäß des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Derartige Schwimmschalter sind beispielsweise aus der DE-U-92 02 323 oder der DE-C-33 42 033 bekannt.

Die früher verwendeten Quecksilberschalter sollten aus Umweltgründen nicht mehr eingesetzt werden. In manchen Staaten ist der Einsatz dieser Schalter bereits gesetzlich verboten. In der technischen Funktion wiesen die Quecksilberschalter grundsätzlich keine Hysterese auf. Dies kann bei bewegter Oberfläche der Flüssigkeiten, deren Niveau durch die Schwimmschalter erfaßt werden sollen, zu Schaltungsflattern führen. Dieses Schaltungsflattern konnte bei Quecksilberschaltern durch die Oberflächenspannung manipuliert bzw. eingestellt werden. Jedoch sollen diese Quecksilberschalter aus vorgenannten Gründen nicht mehr verwendet werden.

Aus der DE-C-34 35 847 ist ein Schalter für Flüssigkeiten bekannt, der einen elektrischen Schalter aufweist, der abgedichtet in einem Schwimmkörper angeordnet ist, welcher seinerseits am freien schwingenden Ende eines Schwenkarms gehaltert ist, durch welchen die elektrischen Anschlußleitungen zum Schalter geführt sind, wobei der elektrische Schalter als Reedkontakt oder Schutzgaskontakt ausgebildet ist, der durch einen unmittelbar benachbart zwischen zwei Endstellungen, in denen die Kontaktzungen des Reedkontakts oder des Schutzkontakts geöffnet bzw. geschlossen sind, beweglich geführten Magneten geschaltet wird, wobei die Führung für den Magneten so ausgebildet ist, daß der Magnet bei Erreichen einer vorgegebenen Winkelstellung des Schwimmkörpers sich durch sein Eigengewicht von der einen in die andere Endstellung verschiebt. Hierbei ist der Magnet in einem, in paralleler Nebeneinanderlage zu dem die Kontaktzungen des Reedkontakts enthaltenden Glasröhrchen angeordnet, an seinen Enden hermetisch dicht verschlossen Röhrchen aus unmagnetischem Material längs verschieblich eingesetzt.

Mit diesem Schalter war es beabsichtigt gegenüber früheren Ausführungsformen einen einfachen Aufbau des Schwimmschalters zu schaffen und dabei korrosive Einflüsse auf den Schaltmagneten auszuschließen.

Der Nachteil solcher Schwimmschalter mit Reddkontakten liegt in der geringen Schaltleistung. Dies hat die Konsequenz, daß ein Kontaktschutzrelais eingebaut werden muß, was einen erheblichen Schaltungsaufwand bedeutet.

Aus der DE-C-33 42 033 ist ein Lageschalter zum Schalten von elektrischen Aggregaten, insbesondere Schwimmschalter zum Schalten von Pumpen bekannt, der in einem an einem Kabel angeordneten Gehäuse einen elektrischen Schalter mit mechanischem Schaltorgan besitzt, auf das ein zwischen zwei Endlagen hin und her auf einer Gleitbahn des Gehäuses gleitbares Schaltgewicht einwirkt, welches in einer Endstellung das in die Bewegungsbahn des Schaltgewichtes ragende mechanische Schaltorgan des Schalter betätigt. Das Schaltgewicht besitzt eine in Richtung seiner Bewegungsbahn sich nach außen vergrößernde, rotationssymmetrische Aussparung, in die das mechanische Schaltorgan des Schalters mit seinem freien Ende hineinragt, welches an der Wandung der Aussparung anliegt und bei Bewegung des Schaltgewichtes an der Wandung gleitend das Schaltorgan bewegt.

Auch bei dieser Ausführungsform liegt praktisch keine Hysterese vor, was zu bereits erwähnten Schaltungsflattern führen kann.

Einen besonderen Nachteil der zuvor beschriebenen Ausführungsform besteht darin, daß der Schaltkörper und das Schaltelement, hier ein Mikroschalter, mechanisch aufeinander einwirken. Eine mechanische Einwirkung, gleich welchen Zyklusses oder welcher Intensität führt früher oder später zu einem mechanischen Verschleiß der Kontaktflächen, der der Schaltbewegung unterworfenen Bauteile.

Aus der DE-U-92 02 323 ist nun ein Schwimmschalter mit einem Schwimmergehäuse, in das ein Kabel dicht eingeführt ist, mit einer in Kabelrichtung sich erstreckenden Bewegungsbahn für eine Schaltkugel und mit einem Mikroschalter im Inneren des Gehäuses bekannt, bei dem das Gehäuse zylindrisch ist und aus einem Fußteil und einer darauf dicht befestigbaren Haube besteht, und bei dem die Längsachse dieses Mikroschalters parallel zur Längsachse des Gehäuses orientiert und bei dem die Bewegungsbahn der Schaltkugel kurz, glatt und durch einen Käfig begrenzt ist. Auch hier wirkt die Kugel nahezu ohne Hysterese auf die Schaltzunge des Mikroschalters mechanisch ein, was mit den bereits beschriebenen Nachteilen behaftet ist.

Darüber hinaus ist die Lauffähigkeit der Kugel bei einsetzender Korrosion beeinträchtigt, was zu unkontrollierter Schalttätigkeit mit wiederum zu großer Hysterese führen kann.

Gegenüber dem bekannten Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen quecksilberfreien Schwimmschalter zu schaffen, der praktisch eine nicht veränderliche Hysterese bei seiner Schalttätigkeit besitzt. Ferner soll er gegen mechanische Einwirkungen unempfindlich sein, wobei Schaltkörper und Schaltelement nicht direkt mechanisch aufeinander einwirken dürfen, da der Erfindung die Erkenntnis zugrunde liegt, daß dies zu Funktionsstörungen verschiedenster Art führen kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Schwimmschalter nach dem vorgeschlagenen Anspruch 1 gelöst.

Besondere Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, einen Schwimmschalter mit einem Schwimmergehäuse innerhalb dem ein Schaltkörper integriert ist, der eine, durch eine Flüssigkeitsniveauänderung ausgelöste Lageveränderung, einen ebenfalls im Schwimmergehäuse integrierten Mikroschalter aktiviert, derart auszubilden, daß der Schaltkörper als Magnet ausgebildet ist, dessen Bewegungsbahn durch geeignete Distanzmittel gegenüber dem Mikroschaler begrenzt ist, so daß eine mechanische Einwirkung des als Magneten ausgebildeten Schaltkörpers auf den Mikroschalter verhindert wird und wobei auf der Schaltzunge des Mikroschalters ein Magnet mit der gleichen Polung wie die des als Magnet ausgebildeten Schaltkörpers angeordnet ist, so daß diese sich bei Näherung abstoßen, was dazu führt, daß die Schaltzunge des Mikroschalters, welcher in seiner Lage fixiert ist, bewegt wird, und dabei den Schaltvorgang auslöst.

Der als Magnet ausgebildete Schaltkörper ist in einer, in das Schwimmergehäuse einführbaren Kapsel gelagert. Die Kapsel weist eine, die Bewegungsbahn für den als Magnet ausgebildeten Schaltkörper bildende Kammer auf. Die Kapsel selbst besitzt, beispielsweise zylindrische Formgebung, ebenso wie die darin befindliche Kammer für den Schaltmagneten, welcher bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ebenfalls als Zylinderkörper ausgebildet ist. Die Kapsel ist in einen Schaltkörperaufnahmeteil und einen Mikroschalteraufnahmeteil eingeteilt, die beide bevorzugterweise zylindrische Formgebung besitzen und bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung miteinander einstückig ausgebildet sind. Die Kapsel besitzt hierbei eine Formgebung, die dem Innenraum des Schwimmergehäuses entspricht, so daß eine exakte koaxiale Einführung der Kapsel- in das Schwimmergehäuse gewährleistet ist.

Die Kapsel trägt einen Gewindekopf, auf dem eine Verschraubung zum Zwecke der dichten Ausleitung des Kabels aufbringbar ist.

Der Mikroschalter besitzt eine Schaltzunge, die einen abgewinkelten Hebelteil aufweist, welcher parallel zur Stirnfläche des als Magneten ausgebildeten Schaltkörpers ausgerichtet ist und dort einen Magneten mit gleicher Polung wie der Schaltmagnet trägt. Die Schaltzunge nebst deren Magnet ist dabei so positioniert, daß sie nicht mechanisch durch den Schaltmagneten beaufschlagt werden kann, jedoch in dessen Magnetfeld ragt, wenn der Schaltmagnet in annähernder Anschlagposition an den Distanzmitteln liegt.

Anhand den beigefügten Zeichnungen, die ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigen, wird diese nun näher beschrieben.

Dabei zeigen:

Fig. 1 ein Einsatzbeispiel des erfindungsgemäßen Schwimmschalters;

Fig. 2 eine Schnittdarstellung durch den erfindungsgemäßen Schwimmschalter;

Fig. 3 eine Explosionsdarstellung des erfindungsgemäßen Schwimmschalters (ohne Gehäuse);

Fig. 4 einen Schnitt des erfindungsgemäßen Schwimmschalters entlang der in Fig. 2 angedeuteten Linie A-A;

Fig. 5 einen Schnitt entlang der in Fig. 2 angedeuteten Linie B-B.

Die Fig. 1 zeigt ein Einsatzbeispiel des erfindungsgemäßen Schwimmschalters. Mit entsprechenden Befestigungsmitteln 30 wird der Schwimmschalter im oder am Behälter 31 montiert. Dies kann beispielsweise mittels einer vorher eingestellten Neigung, wie in der rechten Bildhälfte dargestellt ist, erfolgen, oder über ein Gewicht 32 in annähernd waagrechter Lage. Steigt oder fällt das zu erfassende Flüssigkeitsniveau, verändert der Schwimmschalter 1 seine Neigung, wonach der im Schwimmschalter integrierte Schaltkörper seine Lage verändert und einen Schaltvorgang auslöst.

Die Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch den erfindungsgemäßen Schwimmschalter 1.

Innerhalb eines Schwimmergehäuses 2 ist eine Kapsel 9 koaxial eingeführt. Hierzu besitzt die Kapsel 9 einen, beispielsweise durch die Flansche 17 und 18 gebildeten Außenumfang 15, der mit dem Innendurchmesser 16 des Schwimmergehäuses 2 korrespondiert. Die Kapsel 9 ist in einen Schaltkörperaufnahmeteil 11 und einem Mikroschalteraufnahmeteil 12 eingeteilt. Der Schaltkörperaufnahmeteil 11 besitzt eine Kammer 10, der die Bewegungsbahn 6 für den Schaltkörper 3 bildet. Die Bewegungsbahn 6 ist einerseits durch das Distanzmittel 5 zwischen Mikroschalter 4 und Kammer 10 und durch einen gleichartigen Splint 33 am anderen Ende der Kapsel 9 begrenzt. Der Schaltkörper 3 ist als Magnet ausgebildet. Im Mikroschalteraufnahmeteil 12 ist ein Mikroschalter 4 in seiner Lage fixiert befestigt. Dieser Mikroschalter 4 besitzt in bekannter Weise eine Schaltnase 27, über die sich eine Schaltzunge 7 erstreckt, welche an ihrem einen Ende als einseitiger Hebel in einer Achse 34 gelagert ist. In der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung ist die Schaltzunge als abgewinkelter Hebel ausgebildet, wobei sich ein Hebelteil 26 über die Schaltnase 27 erstreckt, während der abgewinkelte Hebelteil 28 parallel zu der Stirnfläche 29 des als Magneten ausgebildeten Schaltkörpers 3 ausgerichtet ist. Auf diesem abgewinkelten Hebelteil 28 trägt die Schaltnase 7 einen zweiten Magneten 8, welcher die gleiche Polung wie die des als Magnet ausgebildeten Schaltkörpers 3 besitzt. Verändert nun der Schwimmschalter 1, hervorgerufen durch eine Flüssigkeitsniveauänderung, seine Lage in Pfeilrichtung D, so verläßt der Schaltkörper 3 seine derzeitige Lage in Pfeilrichtung E. Dessen Bewegungsbahn 6 ist jedoch durch das Distanzmittel 5 begrenzt, so daß der Schaltkörper 3 mit seiner Stirnfläche 29 am Distanzmittel 5 anschlägt. Etwa bei Erreichen dieser Position erstreckt sich das Magnetfeld des Schaltkörpers 3 auf die Schaltzunge 7 bzw. den dort positionierten Magneten 8. Durch die gleichartige Polung beider Magnete wird der Magnet 8, aufgrund seines leichteren Gewichtes und der Lagefixierung des Mikroschalters um die Hebelachse 34 in Pfeilrichtung F bewegt, wobei er die Schaltnase 27 betätigt und somit der Schaltvorgang ausgelöst wird.

Die Fig. 3 zeigt eine Explosionsdarstellung des erfindungsgemäßen Schwimmschalters ohne Gehäuse.

Neben dem hier nicht dargestellten Gehäuse wird der Schwimmschalter 1 unter anderem aus der Kapsel 9, mit Schaltkörper 3 und Mikroschalter 4 sowie der Verschraubung 21 gebildet, welche aus Innenschraube 22, Dichtmanschette 23 und Hutmutter 24 besteht. Die Kapsel 9 ist in einem Schaltkörperaufnahmeteil 11 und einem Mikroschalteraufnahmeteil 12 eingeteilt. Im Schaltkörperaufnahmeteil 11 ist der als Magnet ausgebildete Schaltkörper 3 aufgenommen. Durch die im Schaltkörperaufnahmeteil 11 befindliche Kammer 10 ist die Bewegungsbahn 6 für den Schaltmagneten 3 gebildet. Die Bewegungsbahn 6 des Schaltkörpers 3 ist durch geeignete Distanzmittel 5 gegenüber dem Mikroschalter 4 sowie mit dem Distanzmittel 33 gegen Ende der Kapsel begrenzt.

Der Mikroschalteraufnahmeteil 12 ist von zwei Flanschen 17 und 18 eingegrenzt, wobei deren Außenumfang 15 dem Innendurchmesser 16 (siehe Fig. 2) entspricht.

Der Mikroschalteraufnahmeteil 12 ist als offenwandige Kammer 13 ausgebildet und besitzt zur Aufnahme des Mikroschalters 4 eine Anschlagwand 14. Der in dieser Anschlagwand 14 montierte Mikroschalter 4 weist eine Schaltzunge 7 mit einem Hebelteil 26 auf, welche sich über die Schaltnase 27 erstreckt. In Richtung des Schaltkörpers 3 besitzt die Schaltzunge 7 einen abgewinkelten Hebelteil 28, der, etwa parallel zur Stirnfläche 29 des Schaltkörpers 3 einen Magneten 8 trägt. Durch das Distanzmittel 5 ist Schaltkörper 3 und Magnet 8 räumlich derart voneinander getrennt, daß der Schaltkörper 3 nicht mechanisch auf den Magneten 8 bzw. die Schaltzunge 7 einwirken kann. Durch die gleichartige Polung der Magneten stoßen diese sich bei Näherung ab, so daß, wie bereits beschrieben, der Schaltvorgang ausgelöst wird.

An seinem, dem Schaltkörper 3 gegenüberliegenden Ende besitzt die Kapsel 9 einen Gewindekopf 20, in den eine Verschraubung 21 einführbar ist. Die Verschraubung 21 besteht im wesentlichen aus einer Innenschraube 22, der Dichtmanschette 23 und einer Hutmutter 24. Der, dem offenen Ende 19 des Schwimmergehäuses zugewandten Teil der Kapsel 9 angeordnete Gewindekopf 20 besitzt ein Innengewinde, in welches die Innenschraube 22 mit seinem Außengewinde 36 eindrehbar ist.

Hutmutter 24, Innenschraube 22 sowie Gewindekopf 20 besitzen somit einen Zentralkanal 25, der auch in der Dichtmanschette 23 vorhanden ist, welche in die Innenschraube 25 eingeführt wird und durch Hutmutter 25 verpreßt wird.

Die Fig. 4 und 5 zeigen Schnittdarstellungen des erfindungsgemäßen Schwimmschalters, wobei die gleichen Elemente mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet sind.

Mit der vorliegenden Erfindung wird ein quecksilberfreier Schwimmschalter geschaffen, mittels dem bei hoher Schalttätigkeit eine gleichmäßige Hysterese erreicht wird.

Bezugszeichenliste

1 Schwimmschalter
2 Schwimmergehäuse
3 Schaltkörper
4 Mikroschalter
5 Distanzmittel
6 Bewegungsbahn von 3
7 Schaltzunge von 4
8 Magnet von 4
9 Kapsel
10 Kammer von 9
11 Schaltkörperaufnahmeteil von 9
12 Mikroschalteraufnahmeteil von 9
13 Kammer (durch 12 gebildet)
14 Anschlagwand von 13
15 Außenumfang von 9
16 Innendurchmesser von 2
17 Flansch von 9
18 Flansch von 9
19 offenes Ende von 2
20 Gewindekopf von 9
21 Kabelausführungsverschraubung
22 Innenschraube
23 Dichtmanschette
24 Hutmutter
25 zentraler Kabelkanal
26 Hebelteil von 7
27 Schaltnase von 4
28 abgewinkelter Hebelteil von 7
29 Stirnfläche von 3
30 Befestigungsmittel
31 Behälter
32 Gewicht
33 Splint
34 Hebelachse
35 Innengewinde von 20
36 Außengewinde von 22

Claims

1. Quecksilberfreier Schwimmschalter mit einem Schwimmergehäuse, innerhalb dem ein Schaltkörper integriert ist, der einen, durch eine Flüssigkeitsniveauänderung ausgelöste Lageveränderung, ebenfalls im Schwimmergehäuse integrierten Mikroschalter aktiviert, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltkörper (3) als Magnet ausgebildet ist, dessen Bewegungsbahn (6) durch geeignete Distanzmittel (5) gegenüber dem Mikroschalter (4) begrenzt ist, derart, daß eine mechanische Einwirkung des als Magneten ausgebildeten Schaltkörpers (3) auf den Mikroschalter (4) verhindert ist und wobei auf der Schaltzunge (7) des Mikroschalters (4) ein Magnet (8) mit der gleichen Polung wie die des als Magnet ausgebildeten Schaltkörpers (3) angeordnet ist, so daß durch Abstoßen beider Magnete der Schaltvorgang ausgelöst wird.

2. Schwimmschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der als Magnet ausgebildete Schaltkörper (3) in einer, in das Schwimmergehäuse (2) einführbaren Kapsel (9) gelagert ist.

3. Schwimmschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapsel (9) eine, die Bewegungsbahn (6) für den als Magnet ausgebildeten Schaltkörper (3) bildende Kammer (10) aufweist.

4. Schwimmschalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapsel (9) zylindrisch ausgebildet ist.

5. Schwimmschalter nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (10) der Kapsel (9) zylindrisch ausgebildet ist.

6. Schwimmschalter nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der als Magnet ausgebildete Schaltkörper (3) zylindrisch ausgebildet ist.

7. Schwimmschalter nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapsel (9) aus einem Schaltkörperaufnahmeteil (11) und einem Mikroschalteraufnahmeteil (12) besteht.

8. Schwimmschalter nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltkörperaufnahmeteil (11) und der Mikroschalteraufnahmeteil (12) der Kapsel (9) zylindrisch ausgebildet sind.

9. Schwimmschalter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltkörperaufnahmeteil (11) und der Mikroschalteraufnahmeteil (12) der Kapsel (9) zusammen einstückig ausgebildet sind.

10. Schwimmschalter nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikroschalteraufnahmeteil (12) der Kapsel (9) im Durchmesser seiner zylindrischen Ausdehnung größer dimensioniert ist, als der Schaltkörperaufnahmeteil (11).

11. Schwimmschalter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikroschalteraufnahmeteil (12) als offenwandige Kammer (13) mit einer Anschlagwand (14) für den Mikroschalter (4) ausgebildet ist.

12. Schwimmschalter nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenumfang (15) der Kapsel (9) bzw. des Mikroschalteraufnahmeteils (12) zum Zwecke der koaxialen Positionierung der Kapsel (9) innerhalb des Schwimmergehäuses (2) dessen Innendurchmesser (16) entspricht.

13. Schwimmschalter nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die koaxiale Positionierung der Kapsel (9) innerhalb des Schwimmergehäuses (2) durch die den Mikroschalteraufnahmeteil (12) eingrenzenden Flansche (17, 18) der Kapsel (9) gewährleistet ist.

14. Schwimmschalter nach Anspruch 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß an dem, dem offenen Ende (19) des Schwimmergehäuses (2) zugewandten Teil der Kapsel (9) ein Gewindekopf (20) angeordnet ist.

15. Schwimmschalter nach Anspruch 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß zum Zwecke der Kabelausführung in den Gewindekopf (20) eine Verschraubung (21) einführbar ist.

16. Schwimmschalter nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschraubung (21) aus einer Innenschraube (22), einer Dichtmanschette (23) und einer Hutmutter (24) mit jeweils zentralem Kabelkanal (25) besteht.

17. Schwimmschalter nach Anspruch 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltzunge (7) des Mikroschalters (4) abgewinkelt ist.

18. Schwimmschalter nach Anspruch 17, und mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich ein Hebelteil (26) der Schaltzunge (7) über die Schaltnase (27) des Mikroschalters (4) erstreckt, während der abgewinkelte Hebelteil (28) der Schaltzunge (7) vor der Stirnfläche (29) des als Magneten ausgebildeten Schaltkörpers (3) jedoch außerhalb dessen Bewegungsbahn (6) positioniert ist.

19. Schwimmschalter nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der abgewinkelte, annähernd parallel zur Stirnfläche (19) ausgerichtete Hebelteil (28) der Schaltzunge (7) einen, die gleiche Polung wie die des als Magnet ausgebildeten Schaltkörper (3) aufweisenden Magneten (8) trägt.

20. Schwimmschalter nach Anspruch 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnet (8) auf der Schaltzunge (7) derart positioniert ist, daß das Magnetfeld des als Magneten ausgebildeten Schaltkörpers (3) erst bei annähernder Anschlagposition am, den Mikroschalteraufnahmeraum (12) und Schaltkörperaufnahmeraum (11) trennenden Distanzmittel (5) einwirkt.