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Die
Erfindung betrifft einen quecksilberfreien Schwimmschalter mit einem
Schwimmergehäuse
gemäß des Oberbegriffs
des Anspruchs 1.
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Derartige
Schwimmschalter sind beispielsweise aus der DE-U-92 02 323 oder
der DE-C-33 42 033 bekannt.
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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.
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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.
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Mit
diesem Schalter war es beabsichtigt gegenüber früheren Ausführungsformen einen einfachen
Aufbau des Schwimmschalters zu schaffen und dabei korrosive Einflüsse auf
den Schaltmagneten auszuschließen.
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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.
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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.
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Auch
bei dieser Ausführungsform
liegt praktisch keine Hysterese vor, was zu bereits erwähnten Schaltungsflattern
führen
kann.
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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.
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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.
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Darüberhinaus
ist die Lauffähigkeit
der Kugel bei einsetzender Korrosion beeinträchtigt, was zu unkontrollierter
Schalttätigkeit
mit wiederum zu großer Hysterese
führen
kann.
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Die
DE 1751422 U1 offenbart
eine Vorrichtung zum Anzeigen der Unter- oder Überschreitung eines bestimmten
Flüssigkeitsstandes
in Behältern mittels
eines Schwimmermagneten und einer durch diesen betätigten Schalteinrichtung.
Schwimmer und Schalteinrichtung sind in einem Rohr aus nichtmagnetischem
Werkstoff axial übereinanderliegend
angeordnet.
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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.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen
Schwimmschalter nach dem vorgeschlagenen Anspruch 1 gelöst.
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Besondere
Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
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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
Schaltzungge des Mikroschalters, welcher in seiner Lage fixiert
ist, bewegt wird, und dabei den Schaltvorgang auslöst.
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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.
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Die
Kapsel trägt
einen Gewindekopf, auf dem eine Verschraubung zum Zwecke der dichten Ausleitung
des Kabels aufbringbar ist.
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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.
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Anhand
den beigefügten
Zeichnungen, die ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung
zeigen, wird diese nun näher
beschrieben.
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Dabei
zeigen:
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1 ein
Einsatzbeispiel des erfindungsgemäßen Schwimmschalters;
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2 eine
Schnittdarstellung durch den erfindungsgemäßen Schwimmschalter;
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3 eine
Explosionsdarstellung des erfindungsgemäßen Schwimmschalters (ohne
Gehäuse);
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4 einen
Schnitt des erfindunsgemäßen Schwimmschalters
entlang der in 2 angedeuteten Linie A-A;
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5 einen
Schnitt entlang der in 2 angedeuteten Linie B-B.
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Die 1 zeigt
ein Einsatzbeispiel des erfindungsgemäßen Schwimmschalters. Mit entsprechenden
Befestigungsmitteln 30 wird der Schwimmschalter 1 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.
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Die 2 zeigt
einen Schnitt durch den erfindungsgemäßen Schwimmschalter 1.
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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 Bewegunsbahn 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.
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Die 3 zeigt
eine Explosionsdarstellung des erfindungsgemäßen Schwimmschalters ohne Gehäuse.
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Neben
dem hier nicht dargestellten Gehäuse wird
der Schimmschalter 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.
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Der
Mikroschalteraufnahmeteil 12 ist von zwei Flanschen 17 und 18 eingegrenzt,
wobei deren Außenumfang 15 dem
Innendurchmesser 16 (siehe 2) entspricht.
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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.
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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.
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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.
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Die 4 und 5 zeigen
Schnittdarstellungen des erfindungsgemäßen Schwimmschalters, wobei
die gleichen Elemente mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet
sind.
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Mit
der vorliegenden Erfindung wird ein quecksilberfreier Schwimmschalter
geschaffen, mittels dem bei hoher Schalttätigkeit eine gleichmäßige Hysterese
erreicht wird.
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- 1
- Schimmschalter
- 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
- Außengewine
von 22