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Schwimmergesteuerter Kontaktgeber für Flüssigkeitsstandanzeige-Vorrichtung
Die Erfindung betrifft schwimmergesteuerte Kontaktgeber zum Schalten von Signalstromkreisen
zum Anzeigen unterschiedlicher Niveauhöhen einer Flüssigkeit in Behältern, vorzugsweise
zum Anzeigen des Minimum- oder Maximumstandes, die im wesentlichen aus einem in
einem Führungsrohr in dessen Achsrichtung beweglichen Schwimmer mit einem Schaltmagneten
zum Betätigen des Kontaktes bestehen.
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Solche Kontaktgeber sind an sich bekannt. Sie finden je nach der
Ausbildung und Anordnung der magnetischen Schaltvorrichtung im Führungsrohr als
Signalgeber zur Anzeige des Minimum- oder Maximum-Flüssigkeitsstandes Verwendung
und werden in der Decke oder im Boden des Behälters der zu überwachenden Flüssigkeit
eingebaut. Bei den bekannten Gebern erfolgt zwar auch das Ein- und Ausschalten des
Kontaktes bei unterschiedlichen Flüssigkeitsständen, die jedoch in einem relativ
engen Bereich in der Nähe des anzuzeigenden Flüssigkeitsstandes liegen und nur die
in der Regel unerwünschte Schalthysterese darstellen. Bei den bekannten Anordnungen
war man daher bemüht, die Schalthysterese möglichst klein zu halten und hat dementsprechend
den Schwimmer und die Schaltvorrichtung bemessen.
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Es ist auch bereits bekannt, zwei Grenzlagen eines Flüssigkeitsspiegels
durch einen in einem senkrechten Meßrohr unterhalb seines Schwerpunktes exzentrisch
gelagerten Schwimmer zu messen, wobei die Schwerpunktslage des Schwimmers derart
gewählt ist, daß seine Gleichgewichtslage in den beiden Grenzlagen labil wird, der
Schwimmer beim Über- bzw. Unterschreiten dieser Spiegelhöhen umkippt und dadurch
ein elektrischer Stromkreis geschaltet wird. Abgesehen davon, daß eine solche labile
Anordnung sehr erschütterungsempfindlich ist, können mit solchen kippbar gelagerten
Schwimmern nur kleine Niveauunterschiede gemessen werden.
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Die Erfindung geht von den erstgenannten Kontaktgebern aus und benutzt
die unvermeidliche Schalthysterese zur Anzeige zweier bestimmter Flüssigkeits-Standhöhen
mittels einer einzigen Kontakteinrichtung. Sie besteht im wesentlichen darin, daß
die Länge des Schwimmers größer ist als der Abstand der anzuzeigenden Niveauhöhen
der Flüssigkeit im Führungsrohr und sein Volumen, sein Gewicht und die Haltekraft
der magnetischen Schaltvorrichtung derart bemessen und untereinander abgestimmt
sind, daß der Kontakt beim Erreichen der einen anzuzeigenden Niveauhöhe geschlossen
und beim Erreichen der anderen anzuzeigenden Niveauhöhe geöffnet oder ein Umschaltkontakt
betätigt wird.
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Durch die Verwendung eines relativ langen Schwimmers in einem entsprechend
langen Führungsrohr und durch die besondere Bemessung seines Gewichtes und Volumens
sowie der Haltekraft der magnetischen Schaltvorrichtung wird der Abstand zwischen
den Flüssigkeitsständen, bei welchen das Ein- und Ausschalten der Schaltvorrichtung
erfolgt, so erweitert und festgelegt, daß die Ein- und Aus- oder die Umschaltung
nur bei den zwei vorbestimmten anzuzeigenden Niveauhöhen erfolgt. Im Regelfall wird
es sich hierbei um den zulässigen Minimum- und Maximumstand in einem zu überwachenden
Flüssigkeitsbehälter handeln. Der Schwimmergeber besitzt ferner zur Erweiterung
seines Verwendungsbereiches sowie zum Justieren und Anpassen der Schaltung an die
beiden anzuzeigenden Niveauhöhen ein Mittel zur Veränderung der Haltekraft der magnetischen
Schaltvorrichtung. Durch eine besondere Formgebung des Schwimmers, die gemäß der
Erfindung im wesentlichen aus einer Aufteilung des Volumens an den beiden Enden
des Schwimmers besteht, wobei die Enden im Bereich der beiden anzuzeigenden Niveauhöhen
liegen, kann die Empfindlichkeit des Gebers im Bereich dieser Niveauhöhen und damit
die Schaltgenauigkeit des Gebers beträchtlich erhöht werden. Ebenso ist die Anzeige
zweier Niveauhöhen mit großem Abstand durch einen einzigen Kontakt nur mit einem
derart geformten Schwimmer möglich.
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Die Erfindung wird anschließend an Hand der Zeichnungen von Ausführungsbeispielen
näher erläutert. Es zeigt Fig. 1 eine Schnittansicht des Schwimmergebers, Fig. 2
eine besondere Ausführungsform des Schwimmers,
Fig. 3 eine Teilansicht
des Schwimmergebers mit dem Einstellmittel für die magnetische Schalteinrichtung
und Fig. 4 eine Ansicht des Einstellmittels für die magnetische Schalteinrichtung
von unten durch einen Schnitt der Fig. 3 nach Linie III-III.
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Der Schwimmergeber besitzt zur Befestigung in einer entsprechenden
Öffnung des Behälters (nicht gezeigt) mit der zu überwachenden Flüssigkeit einen
Flansch 1 mit einem Gewinde 2. Im Flansch 1 ist das Führungsrohr 3 für den Schwimmer
4 sowie die Isolierscheibe 5 der Schraubverbindung 6 für den Anschluß eines elektrischen-
Kabels befestigt. Das Führungsrohr hat Öffnungen 7 für das Ein- und Ausfließen der
Flüssigkeit. Die magnetische Schaltvorrichtung 8 ist im unteren Ende des Führungsrohres
3 angeordnet und besteht aus einer in einem Isolierteil 9 befestigten Kontaktfeder
10 mit dem Kontakt 10 a, auf der der Schaltanker 16 befestigt ist. Als Gegenkontakt
dient im Ausführungsbeispiei ein mit dem Führungsrohr 3 fest verbundenes Teil 11
aus nichtmagnetischem, jedoch elektrisch leitendem Werkstoff, in dem das Isolierteil
9 eingebettet ist. Mit der Kontaktfeder 10 ist eine Leitung 12 verbunden, die entlang
dem Führungsrohr und durch eine Aussparung 13 im Flansch 1 isoliert geführt und
mit der Schraubverbindung 6 galvanisch verbunden ist. Der Schwimmer 4 trägt an seiner
unteren Stirnseite einen Dauermagneten 15, der mit dem an der Kontaktfeder 10 befestigten
Ankerl6 zusammenwirkt, und hat zur Herabsetzung der Reibung mit dem Führungsrohr
Ansätze 14.
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Die Länge des Schwimmers ist größer als der Abstand der anzuzeigenden
Flüssigkeitsstände A und B im Führungsrohr. Volumen und Gewicht des Schwimmers sowie
die Haltekraft der magnetischen Schaltvorrichtung 8 sind derart bemessen und untereinander
abgestimmt, daß der Kontakt 10 a, 11 beim Flüssigkeitsstand A geschlossen ist und
beim Erreichen des Flüssigkeitsstandes B wieder geöffnet wird. Die Wirkungsweise
ist folgende: Bei gefülltem Behälter wird der Schwimmer4, dessen Gewicht im Vergleich
zu seinem Volumen sehr klein ist, durch den Auftrieb nach oben gedrückt, und der
Kontakt 10 a, 11 ist ge öffnet. Sinkt nun der Flüssigkeitsspiegel ab, dann bleibt
infolge des großen Auftriebes und des geringen Gewichtes des Schwimmers dieser so
lange in der oberen Lage, bis der Flüssigkeitsspiegel so weit abgesunken ist, daß
nur noch das untere Ende des Schwimmers in die Flüssigkeit eintaucht und der Auftrieb
gleich dem Gewicht des Schwimmers wird. Beim weiteren Absinken des Flüssigkeitsspiegels
sinkt nun der Schwimmer mit und zieht beim Erreichen des Mindeststandes A den Anker
16 und schließt dadurch schlagartig den Kontakt 10 a, 11, durch den z. B. eine Signallampe
eingeschaltet wird.
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Wird wieder Flüssigkeit in den Behälter nachgefüllt, dann wird der
Schwimmer durch die Haltekraft der magnetischen Schaltvorrichtung 8 in der tiefsten
Lage gehalten. Die Haltekraft ist so groß bemessen, daß der Schwimmer erst beim
Erreichen des Maximumstandes B der Flüssigkeit, wenn der Schwimmer bis auf sein
oberstes Ende bereits in die Flüssigkeit eintaucht und die Haltekraft der magnetischen
Schaltvorrichtung gleich dem Auftrieb geworden ist, vom Anker 16 losgerissen und
der Kontakt 10 a, 11 schlagartig wieder geöffnet wird. Eine Signallampe würde beim
Nachfüllen so lange leuchten, bis die maximale
Füllhöhe erreicht ist und diesen Zustand
durch Erlöschen anzeigen.
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Durch die Verwendung eines in bezug auf den Schwimmermagneten 15
gleichsinnig gepolten Ankermagneten an Stelle eines Weicheisenankers 16, so daß
sich die anziehenden Pole von Schwimmermagnet und Ankermagnet gegenüberliegen, kann
die Haltekraft der magnetischen Schaltvorrichtung beträchtlich erhöht und dadurch
die Anzeige zweier Niveauhöhen mit größerem Abstand voneinander ermöglicht werden.
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In einer anderen Ausführungsform, insbesondere zur Anzeige von zwei
Niveauhöhen mit großem Abstand voneinander, ist der langgestreckte Schwimmer (Fig.
2) derart geformt, daß der Hauptteil seines Volumens an den beiden Enden aufgeteilt
und der Mittelteil im Querschnitt und Volumen kleiner gehalten ist, wobei die beiden
Enden jeweils im Bereich der anzuzeigenden Flüssigkeitsstände A und B liegen.
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Der Schwimmer kann aus thermoplastischem Werkstoff im Blasverfahren
oder auch aus Schaumstoff hergestellt sein. Für die Anzeige großer Niveauhöhenunterschiede
kann man auch zwei Schwimmerkörper nehmen und diese durch eine dünne Stange zu einem
langgestreckten Schwimmer starr verbinden.
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Zum Justieren der Schaltvorrichtung des Kontaktgebers auf die anzuzeigenden
Niveauhöhen sowie zur Anpassung an verschiedene Niveauhöhenunterschiede in bestimmten
Grenzen, ist im Führungsrohr zwischen dem Schwimmermagneten 15 und der Schaltvorrichtung
8 eine Scheibe 17 aus nicht magnetischem Werkstoff axial verstellbar angeordnet.
Die Scheibe 17 ist mit Ansätzen 18 in schraubenlinienförmigen Schlitzen 19 im Führungsrohr
3 drehbar. Die Ansätze 18 reichen aus dem Führungsrohr heraus, sind in den Schlitzen
oder auf andere Art im Führungsrohr durch Reibung gehalten und dienen zur Verstellung
der Scheibe von Hand. Durch Verstellung der Scheibe im Führungsrohr ist der Abstand
zwischen dem Schwimmermagneten 15 und dem Anker 16 und damit die Haltekraft der
magnetischen Schalteinrichtung in gewissen Grenzen veränderbar.
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Durch diese Veränderung des Abstandes der magnetischen Schaltglieder
der Vorrichtung kann die Anzeige der oberen Niveauhöhe an in einem bestimmten Bereich
tiefer liegende Niveauhöhen angepaßt werden.
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An Stelle des Kontaktes 10a kann selbstverständlich auch ein Umschaltkontakt
durch die magnetische Schaltvorrichtung betätigt und dadurch zwei verschiedene Stromkreise
für die Minimum- und Maximum-Standanzeige durch z. B. zwei verschiedenfarbige Signallampen
geschaltet werden.
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Auch zwei andere bestimmte Niveauhöhen in einem Flüssigkeitsbehälter
können durch die Vorrichtung nach der Erfindung angezeigt werden, wobei aber die
untere Anzeige stets einen Mindeststand darstellt.
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Wird die Vorrichtung für die Anzeige des Minimumstandes und einer
mittleren Niveauhöhe benutzt, so kann durch das obere Ende des Schwimmers noch ein
Kontakt zur Anzeige einer dritten Niveauhöhe, des Maximumstandes, betätigt werden.
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Wird der Kontaktgeber zur Nive au anzeige von Flüssigkeiten mit metallischer
Verunreinigung, z. B.
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Motorenöl, benutzt, so können an den Öffnungen 7 im Führungsrohr zur
Vermeidung von Störungen der magnetischen Schalteinrichtung durch Metallablagerungen
als Schmutzfänger Magnete oder engmaschige Gitter angebracht werden.