WO1993026025A2 - Quecksilberfreier flüssigkeits-neigungsschalter - Google Patents

Quecksilberfreier flüssigkeits-neigungsschalter Download PDF

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WO1993026025A2
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    • 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 features of the preamble of claim 1.
  • Liquid tilt switch so-called position switch or float switch, consisting of one in one
  • a switch consisting of a housing made of an insulating material, such as Glass, with at least two electrodes leading into the housing, the housing being partially filled with an electrically conductive liquid which, depending on the position of the liquid inclination switch, makes or breaks a contact between the electrodes, the electrodes being assigned an electronic circuit which the voltage below the decomposition voltage of the liquid
  • HE ATZBL ⁇ TT holds and the circuit consists, among other things, of resistors and semiconductor switches and, when the electrodes come into contact, allows enough current to flow to switch on an assembly.
  • the object of the invention is to provide a switch of the type described last, which has an extended service life and an exactly definable switching point with a reliable switching behavior and which has minimal switching hysteresis. It is a further object of the invention to provide a mercury-free liquid tilt switch which can be adapted to various circuits for alternating voltage and direct current.
  • a mercury-free liquid tilt switch consisting of a housing made of an insulating material, such as glass, with at least two wire-shaped, straight or curved electrodes leading into the housing, the housing being partially filled with an electrically conductive liquid, which depending on Position of the liquid inclination switch establishes or interrupts contact between the electrodes and in which at least one electrode is surrounded by an insulating material at its exit point into the interior of the housing, the switching process in the event of liquid contact suddenly occurs at a distance from the housing wall when contact is made and contact is separated. Leakage currents are almost suppressed, the liquid comes when the position changes Switch suddenly comes into contact with the electrode material, which also suddenly breaks off.
  • Insulating material protrudes and the length of the insulated section of the electrode is at least half the distance between its point of exit into the interior of the housing and the point on the inner wall of the housing to which the electrode is directed.
  • the electrically conductive liquid advantageously consists of 95 to 98% by weight of alcohol, such as methanol, ethanol, propanol or a mixture of these and 2 to 5% by weight.
  • Water with 700 to 1200 ⁇ g of a salt with a sulfate group being dissolved in this alcohol-water mixture.
  • it advantageously consists of 50 to 97% by weight of alcohol, such as methanol, ethanol, propanol or a mixture of these and 3 to 50% by weight of water, 16 to 280 mg in this alcohol / water mixture of a salt with a sulfate group are dissolved.
  • the switch according to the invention can be produced, for example, by the steps: wire-shaped, straight or curved platinum electrodes are dotted on iron-nickel electrodes,
  • the oxygen remaining in the glass tube may be replaced by nitrogen
  • Another manufacturing process involves the following steps:
  • One of the connected electrodes is melted into a prefabricated glass tube in the area of the welding point and closes it from one end, the platinum electrode protruding into the glass tube and having a filler neck that is tapered relative to the glass tube at the opposite other end, - the filler neck becomes one filled with electrically conductive liquid,
  • the oxygen remaining in the glass tube may be replaced by nitrogen
  • the glass tube is closed by inserting and melting the second connected electrode into the filler neck at a distance from the glass tube, the platinum electrode protruding into the glass tube.
  • the electrodes of the liquid Tilt switch can be assigned to various electronic circuits, these having at least one semiconductor component that is used to close or open a circuit.
  • the semiconductor component is advantageously a TRIAC and a further semiconductor component is connected between an electrode and the first semiconductor component, the second semiconductor component advantageously being a DIAC.
  • a capacitor is advantageously connected in parallel to connect the electrode to the second semiconductor component.
  • the semiconductor component is advantageously a FET (field effect transistor) or a transistor. At least one resistor and / or capacitor is advantageously connected upstream of the semiconductor component.
  • An inverter (linear IC) can be connected upstream of the FET (field effect transistor).
  • the electrodes of the switch according to the invention advantageously consist of platinum.
  • they can also consist of carbon, a carbon compound or a material mixed with carbon or an electrically conductive plastic.
  • the housing is hermetically sealed
  • the inside of the housing can be coated with silicone. It is advantageously a curved or kinked tube or a hollow one Ring, wherein the housing can have at least one constriction to dampen the movement of the liquid.
  • Fig. 6 is a circuit diagram of an embodiment of the
  • FIG. 7 a first embodiment of a circuit of a mercury-free liquid inclination switch for direct current
  • Direct current 9) a third embodiment of a circuit for direct current; . Fig. 10) a fourth embodiment of a circuit for
  • FIG. 1 A first embodiment of a mercury-free liquid inclination switch according to the invention is shown in FIG. 1.
  • One of the liquids 2 described above is filled into a glass tube 1. This lies concavely on the bottom of the tube 1 in accordance with the surface tension.
  • electrodes 3, 4 are guided into the interior of the tube from both sides, both electrodes consisting of iron-nickel electrodes 3 ', 4', dotted onto the platinum electrodes 3, 4 are.
  • the iron-nickel electrodes 3 ', 4' establish the connection to a circuit arrangement, not shown, while the platinum electrodes 3, 4 contact the liquid
  • the tube 11 is angled for setting the switching point and the liquid is in the angled area.
  • the electrodes 13, 14 are both arranged at the other end of the tube 11, the current-carrying electrode 13 tapering from above to the bottom of the tube 11 and the switching electrode 14 obliquely towards the current-carrying electrode 13 and at a distance from the latter and the bottom of the tube 11 ends.
  • the electrodes 13, 14 are coated with insulating glass at their entry point into the tube. The switching process proceeds as described above for Fig. 1).
  • Fig. 4 discloses a tube 31 in which a pair of electrodes is inserted from one side.
  • the Electrodes consist of iron-nickel electrodes 33 ', 34' on which platinum electrodes 33, 34 are dotted.
  • the iron-nickel electrodes 33 ', 34' establish the connection to the outside, while the platinum electrodes 33, 34 in the interior of the tube 31 come into contact with the switching liquid 32.
  • the electrodes are encased in the tube 31 with insulating glass 35 over the greater part of their length.
  • the ends of one platinum electrode 33 protruding from the insulating glass 35 are bent in the direction of the other platinum electrode 32, which extends completely parallel to the axis of the tube.
  • FIG. 5 An embodiment of the switch as a hollow ring 51 is shown in FIG. 5.
  • electrodes 53, 54, coated with insulating glass 55 are used in the upper area of the ring 51.
  • the liquid 52 is located in the lower region of the ring 51, with a constriction 57 for damping the liquid flow.
  • the current-carrying electrode 58 is also located in the lower region of the ring.
  • FIG. 6 A circuit of the mercury-free liquid inclination switch according to the invention is shown in FIG. 6. This is a common one
  • liquid tilt switch 61 in which, as described above, there is a liquid 62, a current-carrying electrode 63 and a switching electrode 64, both on their Entry point are covered with insulating glass, a circuit for switching on and off an assembly, for example a pump motor 66, is closed via a TRIAC 68. No current flows in the position of the switch 61 shown. If the switch 61 tilts to the left, the circuit is closed and current can flow through the switch 61. After the switch 61 has been closed, the circuit of the capacitor 69 and the switch 61 are parallel to the circuit of the TRIACS 68.
  • a signal can now be tapped at point X for the voltage sub-structure of capacitor 69 and switch 61, which signal is fed via a DIAC 67 to the control line of TRIACS 68, which then closes the circuit via motor 66 and TRIAC 68.
  • DIACS 67 the current, which necessarily runs via the switch 61 and is required for switching the TRIACS 68 through, can be kept low. If the switch 61 tilts back again, there is no voltage at point X, the TRIAC 68 can no longer be switched through via the DIAC 67 and the TRIAC 68 blocks the circuit for the motor 66.
  • the circuit according to Fig. 7 is connected to a direct current source with e.g. 12 V connected.
  • the liquid tilt switch 102 closes the circuit to an FET (field effect transistor) 106.
  • the FET 106 has a resistor 107 with e.g. 2.2 M upstream.
  • the FET 106 switches a load 105 via a relay 104, a diode 103 being connected in parallel here.
  • the diode 103 which destroys the reverse current when the relay 104 is switched off, can be omitted if no relay 104, but e.g. a lamp is switched.
  • the circuit according to Fig. 8 is also connected to a direct current source with e.g. 12 V connected.
  • the liquid inclination switch 109 switches through to a transistor 115, the transistor 115 having two resistors 110 with e.g. 2.2 m and 330 k and a
  • REPLACEMENT LEAF Capacitor 114 are arranged.
  • a relay 112 is also connected via the transistor 115 and a load 113 is connected via this, a diode 111 being provided here as in FIG. 8.
  • the liquid tilt switch 123 closes the circuit to an FET 124, an inverter (linear IC) 121 being connected in parallel here, which reverses the polarity of the direct voltage and thus prevents electrolysis in the liquid tilt switch 123.
  • the FET 124 switches a lamp 126.
  • Various resistors 117 e.g. with 10 M in front of the liquid tilt switch 123), 119 are used for regulation
  • Capacitor 118 (between power source and liquid tilt switch 123) as shown, interposed, in parallel, or upstream.
  • a DC power source with, for example, 10 -50 V is connected, shows a liquid tilt switch 133 connected to a load 128 and an FET 129, via which load 128 can be switched through, to the elements connected in parallel with one another when the circuit is closed, namely a capacitor 131 , a Zener diode and a resistor 134, are connected in parallel.

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Abstract

Quecksilberfreier Flüssigkeits-Neigungsschalter, bestehend aus einem Gehäuse (1) aus einem Isolierstoff, wie z.B. Glas, mit mindestens zwei in das Gehäuse führenden drahtförmigen, geraden oder gebogenen Elektroden (3, 3', 4, 4'), wobei das Gehäuse (1) teilweise m it einer elektrisch leitenden Flüssigkeit (2) gefüllt ist, die je nach Lage des Flüssigkeits-Neigungsschalters einen Kontakt zwischen den Elektroden (3, 4) herstellt oder unterbricht, wobei wenigstens eine Elektrode (4, 4') an ihrer Austrittstelle in das Gehäuseinnere mit einem Isoliermaterial (5) umgeben ist und der Schaltvorgang bei Flüssigkeitskontakt in einem Abstand von der Gehäusewand bei Kontaktgabe und Kontakttrennung schlagartig erfolgt.

Description

Quecksilberfreier Flüssigkeits-Neigungsschalter
Beschreibung
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 UI 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
ER ATZBLÄTT 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.
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 kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 genannten 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 vorteilhafterweise aus 95 bis 98 Gewichts-% Alkohol, wie Methanol, Ethanol, Propanol oder einem Gemisch aus diesen und 2 bis 5 Gewichts-%
Wasser, wobei in diesem Alkohol-Wasser-Gemisch 700 bis 1200 μg eines Salzes mit einer Sulfatgruppe gelöst sind. Bei einem Betrieb mit Wechselstrom besteht sie vorteilhafterweise aus 50 bis 97 Gewichts-% Alkohol, wie Methanol, Ethanol, Propanol oder einem Gemisch aus diesen und 3 bis 50 Gewichts-% Wasser besteht, wobei in diesem Alkohol-Wasser-Gemisch 16 bis 280 mg eines Salzes mit einer Sulfatgruppe gelöst sind.
Als h rvorragend 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
ERSATZBLATT 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
T 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
ERSATZBLATT 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

Patentansprüche
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, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, 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.
2. Quecksilberfreier Flüssigkeits-Neigungsschalter nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, 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.
3. Quecksilberfreier Flüssigkeits-Neigungsschalter nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, 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 diesem Alkohol-Wasser-Gemisch 700 bis 1200 μg eines Salzes mit einer Sulfatgruppe gelöst sind.
4. Quecksilberfreier Flüssigkeits-Neigungsschalter nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, 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 diesem Alkohol-Wasser-Gemisch 16 bis 280 mg eines Salzes mit einer Sulfatgruppe gelöst sind.
5. Quecksilberfreier Flüssigkeits-Neigungsschalter nach Anspruch 3 oder 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Salz Natriumhydrogensulfatmonohydrat ist.
6. Quecksilberfreier Flüssigkeits-Neigungsschalter nach Anspruch 1 oder 2, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h die Herstellungsschritte: - an Eisen-Nickelelektroden (33 ' , 34' ) werden drahtförmige, gerade oder gebogene Platinelektroden
(33, 34) angepunktet,
- die Schweißstellen und ein Teil der Platinelektroden
(33, 34) werden mit Isolierglas (35) umhüllt, - die so verbundenen Elektroden werden im Bereich der Schweißstellen in ein vorgefertigtes Glasröhrchen eingeschmolzen und verschließen dieses von einem Ei.de, wobei die Platinelektroden (33, 34) in das Glasröhrchen hineinragen und dieses an dem entgegengesetzten anderen Ende einen Einfüllstutzen aufweist,
- durch den Einfüllstutzen wird eine elektrisch leitende Flüssigkeit (32) eingefüllt,
- der im Glasröhrchen verbliebene Sauerstoff wird ggf. durch Stickstoff ersetzt, - der Einfüllstutzen wird entfernt und das Glasröhrchen wird verschlossen.
7. Quecksilberfreier Flüssigkeits-Neigungsschalter nach Anspruch 1 oder 2, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h die Herstellungsschritte:
- an Eisen-Nickelelektroden (3' , 4' ) werden drahtförmige, gerade oder gebogene Platinelektroden (3, 4) angepunktet,
- die Schweißstellen und ein Teil der Platinelektroden (3, 4) werden mit Isolierglas (5) umhüllt,
- eine der verbundenen Elektroden wird im Bereich der Schweißstelle in ein vorgefertigtes Glasröhrchen eingeschmolzen und verschließt dieses von einem Ende, wobei die Platinelektrode (4) in das Glasrönrchen hineinragt und dieses an dem entgegengesetzten anderen Ende einen gegenüber dem Glasröhrchen verjüngten Einfüllstutzen aufweist, - durch den Einfüllstutzen wird eine elektrisch leitende Flüssigkeit (2) eingefüllt,
- der im Glasröhrchen verbliebene Sauerstoff wird ggf. durch Stickstoff ersetzt,
- das Glasröhrchen wird durch Einsetzen und Einschmelzen der zweiten verbundenen Elektrode (3, 3' )
ATZBLÄTT in den Einfüllstutzen in einem Abstand zu dem Glasröhrchen verschlossen, wobei die Platinelektrode (3) in das Glasröhrchen ragt.
8. Quecksilberfreier Flüssigkeits-Neigungsschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß den Elektroden eine elektronische Schaltung zugeordnet ist, und die Schaltung wenigstens ein Halbleiterbauelement umfaßt, und das Halbleiterbauelement zum Schließen oder Öffnen eines Schaltkreises dient.
9. Quecksilberfreier Flüssigkeits-Neigungsschalter nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Schaltung mit Netzspannung (Wechselstrom) erfolgt, und daß das Halbleiterbauelement ein TRIAC (68) ist.
10. Quecksilberfreier Flüssigkeits-Neigungsschalter nach Anspruch 8 oder 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß ein weiteres Halbleiterbauelement zwischen eine Elektrode und das erste Halbleiterbauelement geschaltet ist.
11. Quecksilberfreier Flüssigkeits-Neigungsschalter nach Anspruch 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das zweite Halbleiterbauelement ein DIAC (67) ist.
12. Quecksilberfreier Flüssigkeits-Neigungsschalter nach Anspruch 10 oder 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß zu der Verbindung der Elektrode ( 64) mit dem zweiten Halbleiterbauelement ein Kondensator ( 69 ) parallel geschaltet ist.
13. Quecksilberfreier Flüssigkeits-Neigungsschalter nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Schaltung mit Gleichstrom erfolgt, und daß das Halbleiterbauelement ein FET (Feldeffekttransistor) (6, 24, 29) ist.
14. Quecksilberfreier Flüssigkeits-Neigungsschalter nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Schaltung mit Gleichstrom erfolgt, und daß das Halbleiterbauelement ein Transistor (15) ist.
15. Quecksilberfreier Flüssigkeits-Neigungsschalter nach Anspruch 13 oder 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß dem Halbleiterbauelement wenigstens ein Widerstand vorgeschaltet ist.
16. Quecksilberfreier Flüssigkeits-Neigungsschalter
ERSATZBLÄTT nach Anspruch 15, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß dem Halbleiterbauelement ein Kondensator (14) vorgeschaltet ist.
17. Quecksilberfreier Flüssigkeits-Neigungsschalter nach Anspruch 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß dem FET (Feldeffekttransistor) (24) ein
Wechselrichter (Linear-IC) (21) vorgeschaltet ist.
18. Quecksilberfreier Flüssigkeits-Neigungsschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Elektroden (3, 4, 13, 14, 23, 24, 33, 34, 43,
44, 53, 54, 63, 64) aus Platin bestehen.
19. Quecksilberfreier Flüssigkeits-Neigungsschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 17, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, 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.
20. Quecksilberfreier Flüssigkeits-Neigungsschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 17, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Elektroden (3, 4, 13, 14, 23, 24, 33, 34, 43, 44, 53, 54, 63, 64) aus einem elektrisch leitenden Kunststoff bestehen.
ATZBLÄTT 21. Quecksi_Derfreier Flüssigkeits-Neigungsschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Gehäuse ein hermetisch verschlossenes Glasröhrchen (1, 11,
21, 31, 41, 51, 61) ist.
22. Quecksilberfreier Flüssigkeits-Neigungsschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß in dem Gehäuse (1, 11, 21, 31, 41, 51, 61) neben der Flüssigkeit ein Gas vorhanden ist.
23. Quecksilberfreier Flüssigkeits-Neigungsschalter nach Anspruch 22, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Gas Stickstoff ist.
24. Quecksilberfreier Flüssigkeits-Neigungsschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Gehäuse (31, 41) innen mit Silikon beschichtet ist.
25. Quecksilberfreier Flüssigkeits-Neigungsschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Gehäuse ein gebogenes oder geknicktes Röhrchen (11) ist.
26. Quecksilberfreier Flüssigkeits-Neigungsschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 24, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Gehäuse ein hohler Ring (51) ist.
27. Quecksilberfreier Flüssigkeits-Neigungsschalter nach Anspruch 26, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Gehäuse wenigstens eine Einschnürung ( 57) zur Dämpfung der Bewegung der Flüssigkeit aufweist.
28. Quecksilberfreier Flüssigkeits-Neigungsschalter nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Gehäuse aus Kunststoff ist.
ERSATZBLÄTT
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