EP0645050B1 - Quecksilberfreier flüssigkeits-neigungsschalter - Google Patents

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EP0645050B1
EP0645050B1 EP93912553A EP93912553A EP0645050B1 EP 0645050 B1 EP0645050 B1 EP 0645050B1 EP 93912553 A EP93912553 A EP 93912553A EP 93912553 A EP93912553 A EP 93912553A EP 0645050 B1 EP0645050 B1 EP 0645050B1
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EP
European Patent Office
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mercury
tilt switch
semiconductor component
switch according
electrodes
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Gustav Hahn
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Individual
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    • H01H29/22—Switches having at least one liquid contact operated by tilting contact-liquid container wherein contact is made and broken between liquid and solid
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    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/54—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the switching device and for which no provision exists elsewhere
    • H01H9/547—Combinations of mechanical switches and static switches, the latter being controlled by the former

Definitions

  • the invention relates to a mercury-free Liquid tilt switch with the characteristics of the Preamble of claim 1.
  • Liquid tilt switch so-called position switch or floating switch consisting of one in one Glass tube in which a drop of mercury is poured is, melted-in pair of electrodes, are long known. Depending on the position of the switch, e.g. by the level of a liquid on which it floats, the drop of mercury provides an electrical one Contact between the electrodes and thereby sets directly or indirectly e.g. a pump motor in operation.
  • These switches have great reliability and high operational reliability. But not there is to be excluded from improper handling or disposal of the mercury to the Environment was tried, the Mercury in such switches through non-toxic To replace liquids.
  • GB-A-9722216 discloses a non-aqueous liquid for mercury-free liquid tilt switch, in the Sulfate may be present.
  • US-A-2 387 313 discloses an electrolyte for a mercury-free Liquid tilt switch made of an ethanol-water mixture in which preferably an alkaline halogen is solved.
  • the object of the invention is to provide a switch last described way of creating one extended service life and a precisely definable one Switch point with reliable switching behavior and has the minimum switching hysteresis.
  • the object of the invention is further a mercury-free liquid tilt switch too create that to different circuits for AC voltage and DC can be adapted.
  • a mercury-free Liquid tilt switch consisting of a Housing made of an insulating material, such as Glass, with at least two wire-shaped, leading into the housing, straight or curved electrodes, the housing partly with an electrically conductive liquid is filled, depending on the position of the liquid tilt switch contact between the electrodes manufactures or interrupts and at least one Electrode at its exit point in the interior of the housing is surrounded with an insulating material that Switching process with liquid contact at a distance from the housing wall when making and breaking contacts suddenly. Leakage currents are almost suppressed Liquid comes when the position of the Switch suddenly in with the electrode material Contact that also suddenly breaks off.
  • the at least one electrode a piece from the Insulating material protrudes and the length of the insulated Section of the electrode at least half of the Distance between their exit point in the Inside the housing and the point on the inside wall of the housing to which the electrode is directed.
  • the electrically conductive liquid consists of one Operation with direct current from 95 to 98% by weight of alcohol, such as methanol, ethanol, propanol or a mixture of these and 2 to 5% by weight Water, whereby in one liter of this alcohol-water mixture 700 to 1200 ⁇ g of a salt with a sulfate group dissolved are. It exists when operated with alternating current from 50 to 97% by weight alcohol, such as methanol, ethanol, propanol or a mixture of this and 3 to 50% by weight of water, in one Liters of this alcohol-water mixture 16 to 280 mg one Salt with a sulfate group are dissolved.
  • alcohol such as methanol, ethanol, propanol or a mixture of these and 2 to 5% by weight Water
  • the electrodes of the liquid tilt switch according to the invention can be different electronic Circuits are assigned, these at least own a semiconductor device that can be closed or opening a circuit.
  • the full Mains voltage can be applied directly, that is Semiconductor component advantageously a TRIAC and Another semiconductor device is between one Electrode and the first semiconductor device switched, the second semiconductor device advantageously, is a DIAC.
  • the Is the electrode with the second semiconductor device advantageously a capacitor connected in parallel.
  • the circuit is done with direct current, it is Semiconductor component advantageously an FET (Field effect transistor) or a transistor.
  • the Semiconductor component is advantageously at least a resistor and / or capacitor upstream.
  • the FET (field effect transistor) can be an inverter (Linear IC) upstream.
  • the electrodes of the switch according to the invention exist advantageously made of platinum. However, you can too made of carbon, a carbon compound or one carbon mixed material or a consist of electrically conductive plastic.
  • the housing is hermetically sealed Glass tube or plastic tube in which in addition to the Liquid a gas, for example nitrogen, is available.
  • a gas for example nitrogen
  • the inside of the housing can be silicone be coated. It is advantageously a bent or kinked tube or a hollow one Ring, the housing at least one constriction to dampen the movement of the liquid can.
  • a first embodiment of an inventive shows mercury-free liquid tilt switch Fig. 1.
  • a tube 1 made of glass is one of the above described liquids 2 filled. This lies according to the surface tension concave on the Bottom of the tube 1.
  • both electrodes made of iron-nickel electrodes 3 ', 4' insist on the Platinum electrodes 3, 4 are dotted.
  • the iron-nickel electrodes 3 ', 4' connect to one circuit arrangement not shown ago, while the Platinum electrodes 3, 4 in contact with the liquid come.
  • the switch according to FIG. 2 essentially corresponds the aforementioned.
  • tube 11 is here angled to set the switching point and the Liquid is in the angled area.
  • the electrodes 13, 14 are both at the other end of the Tube 11 arranged, the Current carrying electrode 13 from the top to the bottom of the Tube 11 and the switching electrode 14 obliquely on the Current carrying electrode 13 runs in and at a distance of this and the bottom of the tube 11 ends.
  • the Electrodes 13, 14 are at their entry point into the Tubes covered with insulating glass. The switching process runs as described above for Fig. 1).
  • Fig. 4 discloses a tube 31 in which a Electrode pair is inserted from one side.
  • the Electrodes consist of iron-nickel electrodes 33 ', 34' are dotted on the platinum electrodes 33, 34.
  • the Iron-nickel electrodes 33 ', 34' make the connection outwards, while the platinum electrodes 33, 34 in Inside the tube 31 with the switching fluid 32 get in touch.
  • the electrodes are over the larger part of their length in the tube 31 with Insulating glass 35 envelops. That from the insulating glass 35 protruding ends of a platinum electrode 33 is in Towards the other platinum electrode 32, which is extends completely parallel to the axis of the tube, kinked.
  • An embodiment of the switch as a hollow ring 51 shows Fig. 5.
  • electrodes 53, 54 used in the upper area of the ring 51.
  • the liquid 52 is in the lower one Area of the ring 51, with a constriction 57 for Damping of the liquid flow is present.
  • the lower area of the ring is also the Current carrying electrode 58.
  • Liquid tilt switch is in FIG. 6 shown.
  • This is a common one Circuit with AC voltage of 220 V and one maximum current of 3.5 amps Liquid tilt switch 61, in which how described above, a liquid 62, a Current carrying electrode 63 and a switching electrode 64 are located, both at their entry point Insulated glass are covered by a TRIAC 68 Circuit for switching a unit on and off, e.g. a pump motor 66 are closed. In the position shown of the switch 61 no current flows.
  • the liquid tilt switch closes in a certain position 102 the circuit to an FET (Field effect transistor) 106.
  • the FET 106 is a Resistor 107 with e.g. 2.2 M upstream.
  • the FET 106 switches a load 105 via a relay 104, whereby here a diode 103 is connected in parallel.
  • the diode 103 the reverse current when the relay 104 destroyed, can be omitted if no relay 104, but e.g. a lamp is switched.
  • a diode 111 is provided.
  • the liquid tilt switch 123 closes the Circuit to an FET 124, here a Inverter (linear IC) 121 is connected in parallel, which constantly reverses the polarity of the DC voltage and thus one Electrolysis in the liquid tilt switch 123 prevented.
  • the FET 124 switches a lamp 126 Regulation are different resistances 117 (e.g. with 10 m in front of the liquid tilt switch 123), 119 (e.g. with 100 k in front of the inverter), 120 (e.g. with 100 k between lamp 126 and inverter 121), 122 (e.g. with 100 k in front of inverter 121), 125 (e.g. with 1 M between liquid tilt switch 123, or inverters 121 and FET 124) and an Capacitor 118 (between power source and liquid tilt switch 123), as shown, intermediate, connected in parallel or upstream.

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Description

Die Erfindung betrifft einen quecksilberfreien Flüssigkeits-Neigungsschalter mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
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 06 526.7 U1 beschreibt beispielsweise einen solchen Schalter, bestehend aus einem Gehäuse aus einem Isolierstoff, wie z.B. Glas, 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 den Elektroden eine elektronische Schaltung zugeordnet ist, die die Spannung unter der Zersetzungsspannung der Flüssigkeit hält und wobei die Schaltung u.a. aus Widerständen und Halbleiterschaltern besteht und bei Kontakt der Elektroden genügend Strom zum Einschalten eines Aggregats fließen läßt.
Die FR-A-700637, die US-A-2 087 738 und der Artikel "Take a second look at mercury switches" aus den Electrical design news, vol. 15 vom 15.01.70 zeigen Quecksilberneigungsschalter, bei denen mit Glas ummantelte Elektroden vorhanden sind. Die GB-A-9722216 offenbart eine nicht-wäßrige Flüssigkeit für quecksilberfreie Flüssigkeits-Neigungsschalter, in der Sulfat vorhanden sein kann. Die US-A-2 387 313 offenbart ein Elektrolyt für einen quecksilberfreien Flüssigkeits-Neigungsschalter aus einem Ethanol-Wasser-Gemisch in dem vorzugsweise ein alkalisches Halogen gelöst ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Schalter der zuletzt beschriebenen Art zu schaffen, der eine verlängerte Lebensdauer und einen exakt festlegbaren Schaltpunkt bei einem zuverlässigen Schaltverhalten aufweist und der minimale Schalthysteresen besitzt. Aufgabe der Erfindung ist es weiter, einen quecksilberfreien Flüssigkeits-Neigungsschalter zu schaffen, der an verschiedene Schaltungen für Wechselspannung und Gleichstrom adaptiert werden kann.
Diese Aufgabe wird mit den im Anspruch 1 bzw. 2 gennanten Merkmalen gelöst. Fortbildungen und besondere Ausführungen der Erfindung sind in den jeweils weiteren Ansprüchen umfaßt.
Erfindungsgemäß erfolgt bei einem quecksilberfreien Flüssigkeits-Neigungsschalter, bestehend aus einem Gehäuse aus einem Isolierstoff, wie z.B. Glas, mit mindestens zwei in das Gehäuse führenden drahtförmigen, geraden oder gebogenen 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 bei dem wenigstens eine Elektrode an ihrer Austrittstelle in das Gehäuseinnere mit einem Isoliermaterial umgeben ist, der Schaltvorgang bei Flüssigkeitskontakt in einem Abstand von der Gehäusewand bei Kontaktgabe und Kontakttrennung schlagartig. Kriechströme sind nahezu unterdrückt, die Flüssigkeit kommt bei einer Lageveränderung des Schalters plötzlich mit dem Elektrodenmaterial in Kontakt, der ebenso plötzlich abreißt.
Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn die wenigstens eine Elektrode ein Stück aus dem Isoliermaterial herausragt und die Länge des isolierten Abschnitts der Elektrode wenigstens die Hälfte der Strecke zwischen ihrer Austrittstelle in das Gehäuseinnere und dem Punkt an der Gehäuseinnenwand beträgt, auf den die Elektrode gerichtet ist.
Die elektrisch leitende Flüssigkeit besteht bei einem Betrieb mit Gleichstrom aus 95 bis 98 Gewichts-% Alkohol, wie Methanol, Ethanol, Propanol oder einem Gemisch aus diesen und 2 bis 5 Gewichts-% Wasser, wobei in einem Liter dieses Alkohol-Wasser-Gemisches 700 bis 1200 µg eines Salzes mit einer Sulfatgruppe gelöst sind. Bei einem Betrieb mit Wechselstrom besteht sie aus 50 bis 97 Gewichts-% Alkohol, wie Methanol, Ethanol, Propanol oder einem Gemisch aus diesen und 3 bis 50 Gewichts-% Wasser, wobei in einem Liter dieses Alkohol-Wasser-Gemisches 16 bis 280 mg eines Salzes mit einer Sulfatgruppe gelöst sind.
Als hervorragend verwendbar hat sich als Salz Natriumhydrogensulfatmonohydrat erwiesen.
Der erfindungsgemäße Schalter kann beispielsweise hergestellt werden durch die Schritte:
  • an Eisen-Nickelelektroden werden drahtförmige, gerade oder gebogene Platinelektroden angepunktet,
  • die Schweißstellen und ein Teil der Platinelektroden werden mit Isolierglas umhüllt,
  • die so verbundenen Elektroden werden im Bereich der Schweißstellen in ein vorgefertigtes Glasröhrchen. eingeschmolzen und verschließen dieses von einem Ende, wobei die Platinelektroden in das Glasröhrchen hineinragen und dieses an dem entgegengesetzten anderen Ende einen Einfüllstutzen aufweist,
  • durch den Einfüllstutzen wird eine elektrisch leitende Flüssigkeit eingefüllt,
  • der im Glasröhrchen verbliebene Sauerstoff wird ggf. durch Stickstoff ersetzt,
  • der Einfüllstutzen wird entfernt und das Glasröhrchen wird verschlossen.
Ein anderes Herstellungsverfahren umfaßt folgende Schritte:
  • an Eisen-Nickelelektroden werden drahtförmige, gerade oder gebogene Platinelektroden angepunktet,
  • die Schweißstellen und ein Teil der Platinelektroden werden mit Isolierglas umhüllt,
  • eine der verbundenen Elektroden wird im Bereich der Schweißstelle in ein vorgefertigtes Glasröhrchen eingeschmolzen und verschließt dieses von einem Ende, wobei die Platinelektrode in das Glasröhrchen hineinragt und dieses an dem entgegengesetzten anderen Ende einen gegenüber dem Glasröhrchen verjüngten Einfüllstutzen aufweist,
  • durch den Einfüllstutzen wird eine elektrisch leitende Flüssigkeit eingefüllt,
  • der im Glasröhrchen verbliebene Sauerstoff wird ggf. durch Stickstoff ersetzt,
  • das Glasröhrchen wird durch Einsetzen und Einschmelzen der zweiten verbundenen Elektrode in den Einfüllstutzen in einem Abstand zu dem Glasröhrchen verschlossen, wobei die Platinelektrode in das Glasröhrchen ragt.
Den Elektroden des erfindungsgemäßen Flüssigkeits-Neigungsschalters können verschiedene elektronische Schaltungen zugeordnet werden, wobei diese wenigstens ein Halbleiterbauelement besitzen, das zum Schließen oder Öffnen eines Schaltkreises dient.
Bei Anlegen von Wechselstrom, wobei die volle Netzspannung direkt angelegt werden kann, ist das Halbleiterbauelement vorteilhafterweise ein TRIAC und ein weiteres Halbleiterbauelement ist zwischen eine Elektrode und das erste Halbleiterbauelement geschaltet, wobei das zweite Halbleiterbauelement vorteilhafterweise, ein DIAC ist. Zu der Verbindung der Elektrode mit dem zweiten Halbleiterbauelement ist vorteilhafterweise ein Kondensator parallel geschaltet.
Erfolgt die Schaltung mit Gleichstrom, ist das Halbleiterbauelement vorteilhafterweise ein FET (Feldeffekttransistor) oder ein Transistor. Dem Halbleiterbauelement ist vorteilhafterweise wenigstens ein Widerstand und/oder Kondensator vorgeschaltet. Dem FET (Feldeffekttransistor) kann ein Wechselrichter (Linear-IC) vorgeschaltet sein.
Die Elektroden des erfindungsgemäßen Schalters bestehen vorteilhafterweise aus Platin. Sie können jedoch auch aus Kohlenstoff, einer Kohlenstoffverbindung oder einem mit Kohlenstoff vermischten Material oder einem elektrisch leitenden Kunststoff bestehen.
Das Gehäuse ist ein hermetisch verschlossenes Glasröhrchen oder Kunststoffröhrchen, in dem neben der Flüssigkeit ein Gas, beispielsweise Stickstoff, vorhanden ist. Das Gehäuse kann innen mit Silikon beschichtet sein. Vorteilhafterweise ist es ein gebogenes oder geknicktes Röhrchen oder ein hohler Ring, wobei das Gehäuse wenigstens eine Einschnürung zur Dämpfung der Bewegung der Flüssigkeit aufweisen kann.
Im Folgenden wird die Erfindung beispielhaft anhand von Zeichnungen näher beschrieben. Dabei zeigen:
Fig. 1) bis Fig. 5)
verschiedene Ausführungen eines erfindungsgemäßen Schalters;
Fig. 6)
ein Schaltbild einer Ausführungsform der Erfindung für Wechselspannung;
Fig. 7)
eine erste Ausführung einer Schaltung eines quecksilberfreien Flüssigkeits-Neigungsschalters für Gleichstrom;
Fig. 8)
eine zweite Ausführung einer Schaltung für Gleichstrom;
Fig. 9)
eine dritte Ausführung einer Schaltung für Gleichstrom;
Fig. 10)
eine vierte Ausführung einer Schaltung für Gleichstrom.
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, wobei beide Elektroden aus Eisen-Nickelelektroden 3', 4' bestehen, auf die Platinelektroden 3, 4 aufgepunktet sind. Die Eisen-Nickelelektroden 3', 4' stellen die Verbindung zu einer nicht gezeigten Schaltungsanordnung her, während die Platinelektroden 3, 4 mit der Flüssigkeit iun Berührung kommen. Die Stromführungselektrode 3, 3' ragt nur wenig in das Röhrcheninnere, während die Schaltelektrode 4, 4' den größeren Teil des Röhrchens 1 durchmißt und in einem passenden Schaltabstand zu der Stromführungselektrode endet. Die Schaltelektrode 4, 4' ist weitgehend von einem Isolierglas 5 ummantelt. Kippt der Schalter nach links, so läuft die Flüssigkeit in Richtung der stromführenden Elektrode 13 und schnappt schließlich durch Adhäsionskräfte auf die Schaltelektrode 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 Stromführungslektrode 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 Eintrittstelle 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.
Fig. 4 offenbart ein Röhrchen 31, in dem ein Elektrodenpaar von einer Seite her eingeführt ist. Die Elektroden bestehen aus Eisen-Nickelelektroden 33', 34' auf die Platinelektroden 33, 34 aufgepunktet sind. Die Eisen-Nickelelektroden 33', 34' stellen die Verbindung nach außen her, während die Platinelektroden 33, 34 im Inneren des Röhrchens 31 mit der Schaltflüssigkeit 32 in Verbindung kommen. Die Elektroden sind über den größeren Teil ihrer Länge im Röhrchen 31 mit Isolierglas 35 umhüllt. Das aus dem Isolierglas 35 herausragende Enden der einen Platinelektrode 33 ist in Richtung auf die andere Platinelektrode 32, die sich ganz parallel zur Achse des Röhrchens erstreckt, abgeknickt.
Eine Ausführung des Schalters als hohler Ring 51 zeigt Fig. 5. 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. Im unteren Bereich des Ringes befindet sich ebenfalls die Stromführungselektrode 58.
Eine Schaltung des erfindungsgemäßen quecksilberfreien Flüssigkeits-Neigungsschalters ist in Fig. 6 dargestellt. Es handelt sich hier um einen üblichen Stromkreis mit Wechselstromspannung von 220 V und einer maximalen Stromstärke von 3,5 Amp. Es soll mittels des Flüssigkeits-Neigungsschalters 61, in dem sich, wie oben beschrieben, eine Flüssigkeit 62, eine Stromführungselektrode 63 und eine Schaltelektrode 64 befinden, die beide an ihrer Eintrittstelle mit Isolierglas ummantelt sind, über einen TRIAC 68 ein Stromkreis zum Ein- und Ausschalten eines Aggregats, z.B. eines Pumpenmotors 66, geschlossen werden. In der gezeigten Position des Schalters 61 fließt kein Strom.
Kippt der Schalter 61 nach links, so wird der Stromkreis geschlossen und es kann Strom durch den Schalter 61 fließen. Nach dem Schließen des Schalters 61 liegt nun zu dem Schaltkreis des TRIACS 68 der Stromkreis Kondensator 69 und Schalter 61 parallel. Zu dem Spannungsteilgebilde Kondensator 69 und Schalter 61 kann nun am Punkt X ein Signal abgegriffen werden, welches über einen DIAC 67 der Steuerleitung des TRIACS 68 zugeführt wird, der daraufhin den Stromkreis über den Motor 66 und den TRIAC 68 schließt. Durch die Verwendung des DIACS 67, kann der Strom, der notwendigerweise über den Schalter 61 läuft und für das Durchschalten des TRIACS 68 erforderlich ist, gering gehalten werden. Kippt der Schalter 61 wieder zurück, liegt keine Spannung mehr am Punkt X, der TRIAC 68 kann über den DIAC 67 nicht mehr durchgeschaltet werden und der TRIAC 68 sperrt den Stromkreis für den Motor 66.
Die Schaltung gemäß Fig. 7 ist an eine Gleichstromquelle mit z.B. 12 V angeschlossen. In einer bestimmten Lage schließt der Flüssigkeits-Neigungsschalter 102 den Stromkreis zu einem FET (Feldeffekttransistor) 106. Dem FET 106 ist ein Widerstand 107 mit z.B. 2,2 M vorgeschaltet. Der FET 106 schaltet über ein Relais 104 eine Last 105, wobei hier eine Diode 103 parallel geschaltet ist. Die Diode 103, die den Rückstrom beim Abschalten des Relais 104 vernichtet, kann entfallen, wenn kein Relais 104, sondern z.B. eine Lampe geschaltet wird.
Die Schaltung gemäß Fig. 8 ist ebenfalls an eine Gleichstromquelle mit z.B. 12 V angeschlossen. Der Flüssigkeits-Neigungsschalter 109 schaltet hier zu einem Transistor 115 durch, wobei dem Transistor 115 zwei Widerstände 110 mit z.B. 2,2 M und 330 k und ein Kondensator 114 vorgeordnet sind. Über den Transistor 115 wird ebenfalls ein Relais 112 und über dieses eine Last 113 geschaltet, wobei auch hier, wie bei Fig. 8 eine Diode 111 vorgesehen ist.
Bei der Schaltung gemäß Fig. 9, die ebenfalls an eine Gleichstromquelle mit z.B. 12 V angeschlossen ist, schließt der Flüssigkeits-Neigungsschalter 123 den Stromkreis zu einem FET 124, wobei hier ein Wechselrichter (Linear IC) 121 parallel geschaltet ist, der die Gleichspannung ständig umpolt und somit eine Elektrolyse im Flüssigkeits-Neigungsschalter 123 verhindert. Der FET 124 schaltet eine Lampe 126. Zur Regulierung sind verschiedene Widerstände 117 (z.B. mit 10 M vor dem Flüssigkeits-Neigungsschalter 123), 119 (z.B. mit 100 k vor dem Wechselrichter), 120 (z.B. mit 100 k zwischen Lampe 126 und Wechselrichter 121), 122 (z.B. mit 100 k vor dem Wechselrichter 121), 125 (z.B. mit 1 M zwischen Flüssigkeits-Neigungsschalter 123, bzw. Wechselrichter 121 und FET 124) und ein Kondensator 118 (zwischen Stromquelle und Flüssigkeits-Neigungsschalter 123), wie dargestellt, zwischen-, parallel- oder vorgeschaltet.
Die Schaltung gemäß Fig. 10, die an einer Gleichstromquelle mit z.B. 10 -50 V angeschlossen ist, zeigt einen mit einer Last 128 und einem FET 129, über den zur Last 128 durchgeschaltet werden kann, verbundenen Flüssigkeits-Neigungsschalter 133, zu dem bei geschlossenem Stromkreis zueinander parallel geschaltete Elemente, nämlich ein Kondensator 131, eine Zener-Diode und ein Widerstand 134, parallel geschaltet sind.

Claims (17)

  1. Quecksilberfreier Flüssigkeits-Neigungsschalter, bestehend aus einem Gehäuse (1, 11, 21, 31, 51) aus einem Isolierstoff, wie z.B. Glas, mit mindestens zwei in das Gehäuse (1, 11, 21, 31, 51) führenden drahtförmigen, geraden oder gebogenen Elektroden, wobei das Gehäuse (1, 11, 21, 31, 51) 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 wenigstens eine Elektrode an ihrer Austrittstelle in das Gehäuseinnere mit einem Isoliermaterial umgeben ist und der Schaltvorgang bei Flüssigkeitskontakt in einem Abstand von der Gehäusewand bei Kontaktgabe und Kontakttrennung schlagartig erfolgt,
    und daß die elektrisch leitende Flüssigkeit bei einem Betrieb mit Gleichstrom aus 95 bis 98 Gewichts-% Alkohol, wie Methanol, Ethanol, Propanol oder einem Gemisch aus diesen und 2 bis 5 Gewichts-% Wasser besteht, wobei in einem Liter Alkohol-Wasser-Gemisch 700 bis 1200 µg eines Salzes mit einer Sulfatgruppe gelöst sind.
  2. Quecksilberfreier Flüssigkeits-Neigungsschalter, bestehend aus einem Gehäuse (1, 11, 21, 31, 51) aus einem Isolierstoff, wie z.B. Glas, mit mindestens zwei in das Gehäuse (1, 11, 21, 31, 51) führenden drahtförmigen, geraden oder gebogenen Elektroden, wobei das Gehäuse (1, 11, 21, 31, 51) 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 wenigstens eine Elektrode an ihrer Austrittstelle in das Gehäuseinnere mit einem Isoliermaterial umgeben ist und der Schaltvorgang bei Flüssigkeitskontakt in einem Abstand von der Gehäusewand bei Kontaktgabe und Kontakttrennung schlagartig erfolgt,
    und daß die elektrisch leitende Flüssigkeit bei einem Betrieb mit Wechselstrom aus 50 bis 97 Gewichts-% Alkohol, wie Methanol, Ethanol, Propanol oder einem Gemisch aus diesen und 3 bis 50 Gewichts-% Wasser besteht, wobei in einem Liter Alkohol-Wasser-Gemisch 16 bis 280 mg eines Salzes mit einer Sulfatgruppe gelöst sind.
  3. Quecksilberfreier Flüssigkeits-Neigungsschalter nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die wenigstens eine Elektrode ein Stück aus dem Isoliermaterial herausragt und die Länge des isolierten Abschnitts der Elektrode wenigstens die Hälfte der Strecke zwischen ihrer Austrittstelle in das Gehäuseinnere und dem Punkt an der Gehäuseinnenwand beträgt, auf den die Elektrode gerichtet ist.
  4. Quecksilberfreier Flüssigkeits-Neigungsschalter nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das Salz Natriumhydrogensulfatmonohydrat ist.
  5. Quecksilberfreier Flüssigkeits-Neigungsschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei den Elektroden eine elektronische Schaltung zugeordnet ist,
    und die Schaltung wenigstens ein Halbleiterbauelement umfaßt,
    und das Halbleiterbauelement zum Schließen oder Öffnen eines Schaltkreises dient,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Schaltung mit Netzspannung (Wechselstrom) erfolgt,
    und daß das Halbleiterbauelement ein TRIAC (68) ist.
  6. Quecksilberfreier Flüssigkeits-Neigungsschalter nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß ein weiteres Halbleiterbauelement zwischen eine Elektrode und das erste Halbleiterbauelement geschaltet ist.
  7. Quecksilberfreier Flüssigkeits-Neigungsschalter nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das zweite Halbleiterbauelement ein DIAC (67) ist.
  8. Quecksilberfreier Flüssigkeits-Neigungsschalter nach Anspruch 6 oder 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß zu der Verbindung der Elektrode (64) mit dem zweiten Halbleiterbauelement ein Kondensator (69) parallel geschaltet ist.
  9. Quecksilberfreier Flüssigkeits-Neigungsschalter nach einem der Ansprüche 1 - 4,
    wobei den Elektroden eine elektronische Schaltung zugeordnet ist,
    und die Schaltung wenigstens ein Halbleiterbauelement umfaßt,
    und das Halbleiterbauelement zum Schließen oder Öffnen eines Schaltkreises dient,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Schaltung mit Gleichstrom erfolgt,
    und daß das Halbleiterbauelement ein FET (Feldeffekttransistor) (6, 24, 29) ist.
  10. Quecksilberfreier Flüssigkeits-Neigungsschalter nach einem der Ansprüche 1 - 4,
    wobei den Elektroden eine elektronische Schaltung zugeordnet ist,
    und die Schaltung wenigstens ein Halbleiterbauelement umfaßt,
    und das Halbleiterbauelement zum Schließen oder Öffnen eines Schaltkreises dient,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Schaltung mit Gleichstrom erfolgt,
    und daß das Halbleiterbauelement ein Transistor (15) ist.
  11. Quecksilberfreier Flüssigkeits-Neigungsschalter nach Anspruch 9 oder 10,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß dem Halbleiterbauelement wenigstens ein Widerstand vorgeschaltet ist.
  12. Quecksilberfreier Flüssigkeits-Neigungsschalter nach Anspruch 11,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß dem Halbleiterbauelement ein Kondensator (14) vorgeschaltet ist.
  13. Quecksilberfreier Flüssigkeits-Neigungsschalter nach Anspruch 9,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß dem FET (Feldeffekttransistor) (24) ein Wechselrichter (Linear-IC) (21) vorgeschaltet ist.
  14. Quecksilberfreier Flüssigkeits-Neigungsschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Elektroden (3, 4, 13, 14, 23, 24, 33, 34, 43, 44, 53, 54, 63, 64) aus Platin bestehen.
  15. Quecksilberfreier Flüssigkeits-Neigungsschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Elektroden (3, 4, 13, 14, 23, 24, 33, 34, 43, 44, 53, 54, 63, 64) aus Kohlenstoff, einer Kohlenstoffverbindung oder einem mit Kohlenstoff vermischten Material bestehen.
  16. Quecksilberfreier Flüssigkeits-Neigungsschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
    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.
  17. Quecksilberfreier Flüssigkeits-Neigungsschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das Gehäuse (31, 41) innen mit Silikon beschichtet ist.
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