DE8332000U1 - Vorrichtung zur kontaktgabe bei erreichen eines vorbestimmten niveaus einer fluessigkeit - Google Patents

Description

·*■■■ < f«ll I

Dr. Reinhold Gross, Dipi-Phye. '··'··' ·!·.·'- '" räib' τ r ο ι β d ο r ι,

Dr. Wulf Bauer, Dipl.-Phys. ^Am Seerosentelch 3

_ . , ,,,, Telefon: (0 22 41) 7 3074

Patentanwälte Po...*o<*kon,o κο.η ι««...

European Palenl Allorneys Commerabink Filiale 5210 Troljdorf Girokonto: 3143 096 (BLZ 370 400 44)

Anmelderί Firma BÜHLER Meß- und Regeltechnik GmbH & Co.KG, Bahnstr. 29/31; 4030 Ratingen 1

Bezeichnung: Vorrichtung zur Kontaktgabe bei Erreichen eines vorbestimmten Niveaus einer Flüssigkeit.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Kontaktgabe bei Erreichen eines vorbestimmten Niveaus einer Flüssigkeit mit einem Gehäuse, in dem sich ein magnetisch beeinflußbarer Kontaktgeber befindet und mit einem Schwimmkörper, dem ein Permanentmagnet zugeordnet ist.

Derartige Vorrichtungen werden auch als Niveauschalter bezeichnet und dienen als Sensor für eine Messung dahingehend, ob sich das Niveau eines Flüssigkeitsspiegels oberhalb oder unterhalb des vorbestimmten Niveaus befindet. Dabei schwimmt der Schwimmkörper auf der Flüssigkeit und beeinflußt durch seinen Permanentmagneten den Kontaktgeber, wenn der Schwimmkörper von unten nach oben oder von oben nach unten am Gehäuse des Kontaktgebers vorbeibewegt wird.

Bei der bekannten Kontaktvorrichtung der eingangs genannten Art wird ein in dem Gehäuse eingebauter Schutzgaskontakt (Reed-Relais) direkt von dem Permanentmagneten des Schwimmkörpers betätigt. Bekannt sind auch mechanische Verbindungen zwischen Schwimm- oder Auftriebskörper und dem Gehäuse der Vorrichtung, beispielsweise ist der Schwimmkörper über einen Arm am Gehäuse angelenkt, dieser Arm betätigt einen Mikroschalter, dessen Schaltzustand Aufschluß darüber gibt, ob sich die Flüssigkeit unterhalb des vorbestimmten Niveaus befindet oder nicht.

Diese bekannten Vorrichtungen zur Kontaktgabe haben sich grundsätzlich bewährt, sie führen aber zu Nachteilen/ wenn sie als Eingabeglieder rechnergesteuerter Anlagen verwendet werden. Die Eingänge von Prozeßrechnern sind auf Normsignale ausgelegt, derartige Normsignale müssen sofort verarbeitbar sein. Die bekannten, herkömmlichen Vorrichtungen zur Kontaktgabe erfüllen diese Forderung nicht in allen Fällen, was zu Problemen beim nachgeschalteten Rechner und auch der Auswertung führt.

Ausgehend von der bekannten Vorrichtung zur Kontaktgabe liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der bekannten Vorrichtung zu vermeiden und unter Beibehaltung ihrer Vorteile eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine präzise Kontaktgabe in Form eines rechnerverwertbaren Nonnsignals, das sofort verarbeitbar ist, ermöglicht.

Diese Aufgabe wird ausgehend von der bekannten Vorrichtung dadurch gelöst, daß im Gehäuse ein Schwenkkörper zwischen zwei stabilen, durch Anschläge fixierten Endlagen um eine Achse schwenkbar abgeordnet ist, der an seinem einen Endbereich einen Permanentmagneten trägt und ein diesem zugeordnetes Gegengewicht aufweist und daß zwischen dem Gehäuse und dem Schwenkkörper eine den Schwenkkörper an den einen oder den anderen Endanschlag vorbelastende Feder angeordnet ist.

Diese Vorrichtung laßt sich sowohl für die nach der einfachen Technik arbeitenden, bisherigen Überwachungs- und Steuerungsanlagen einsetzen, sie läßt sich aber auch, und hier liegt ihr besonderer Vorteil, als Eingangsglied rechnergesteuerter Anlagen verwenden. Beim praktischen Betrieb schwenkt der Schwenkkörper um eine horizontale Achse und be-

findet sich in seinem unteren Schwenkzustand, wenn sich das Flüssigkeitsniveau unterhalb des vorbestimmten Niveaus be-' findet. Steigt das Flüäsigkeitsniveau nun an und erreicht die Höhe des ortsfesten Gehäuses der erfindungsgemäßen Vorrichtung, so wird auf Grund der magnetischen Kraftfelder zwischen dem Permanentmagneten des Schwimmkörpers und dem Permanentmagneten des Schwenkkörpers der Schwenkkörper nach oben bewegt und erreicht seine obere Position am oberen Endanschlag, wenn das Flüssigkeitsniveau das vorbestimmte Niveau überstiegen hat. Die Schwenkposition des Schwenkkörpers ist damit ein Maß für das Erreichen des vorbestimmten Niveaus.

Grundsätzlich kann in verschlechterter Ausführung der Erfindung ein Permanentmagnet, beispielsweise der Permanentmagnet des Schwenkkörpers, durch einen Block aus einem magnetisierbaren Material ersetzt werden. Aktive Magneten, also Permanentmagneten oder die ihnen äquivalenten elektrischen Magneten haben aber den Vorteil höherer magnetischer Kraftfelder.

Der besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung liegt darin, daß sämtliche der derzeit gängigen Kontaktarten an den Schwenkkörper angekoppelt werden können. Die Kontakte werden dabei vorzugsweise in dem Gehäuse untergebracht. So kann als Kontaktgeber beispielsweise ein Schutzgaskontakt als Momentkontakt oder als bistabiler Kontakt eingesetzt werden. Es können aber auch mehrere, beliebig ausgeführte Schutzkontakte nebeneinander angeordnet sein/ wobei hier der Vorteil besteht, daß diese Schutzgaskontakte alle zur gleichen Zeit jeweils über den Schwenkkörper geschaltet werden-Schließlich können mechanische Schalter, insbesondere Mikroschalter oder berührungslose Schalter, wie beispielsweise induktive Näherungsschalter eingesetzt werden. Dabei wird

die mechanische Lage des Schwenkkörpers erfaßt und in Form eines Schaltzustandes weitergegeben.

Der Schwenkkörper ist ein bistabiles, mechanisches Teil, das von einem Endanschlag über einen, im allgemeinen auf der Winkelhalbierenden zwischen den beiden Endanschlägen liegenden Totpunkt in Anlage an den anderen Endbereich bewegt wird. Im Totpunkt nimmt er eine absolut labile Lage ein. Ausgehend von diesem Totpunkt fällt also der Schwenkkörper praktisch kraftlos gegen den einen oder den anderen Endanschlag, in dem er durch die Feder gehalten wird.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung liegt der Massenmittelpunkt des Schwenkkörpers auf der Achslinie seiner Achse. Damit ist der Schwenkkörper ein ausbalanciertes Teil, das ohne die zugeordnete Feder praktisch in jeder beliebigen Schwenkstellung ruhen könnte. Erst durch die Feder werden die beiden beschriebenen Endlagen aufgeprägt und vorbestimmt. Die Vorrichtung ist damit lageunabhängig, weiterhin wirken sich Erschütterungen praktisch nicht aus, da sie zugleich an den beiden Armen des Schwenkkörpers und jeweils in gleicher Richtung angreifen und somit nicht zu einem Drehmoment um die Achse führen.

In vorteilhafter Weiterbildung weist der Schwenkkörper eine mit ihm verbundene Hülse auf, die konzentrisch zur Achse verläuft und einen Schaltnocken hat. Dieser Schaltnocken kann einen mechanisch betätigbaren Schalter, insbesondere einen Mikroschalter, steuern.

In bevorzugter Ausbildung ist die Feder eine Schraubenzugfeder, die einerseits in Nähe des Permanentmagneten des Schwenkkörpers an diesem und andererseits so an einem Befe-

stigungselement des Gehäuses gehalten ist, daß sie die ver- Jf

längerte Achslinie der Schwenkachse des Schwenkkörpers |

schneidet. Die Enden der Schraubenzugfeder befinden sich da- |

mit auf beiden Seiten der Achse des Schwenkkörpers. Dadurch ; hat die Schraubenzugfeder ihre größte Länge, wenn sich der Schwenkkörper in der Mittellage, die dem genannten Totpunkt

entspricht, befindet- Die Feder hat jeweils ihre kürzeste ;,,

Länge, wenn der Schwenkkörper in Anlage an einem seiner End- f.

anschlage ist. |

Um ein Prallen des Schwenkkörpers an seinen Endanschlägen zu ·, vermeiden, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Anschläge elastisch nachgiebig auszubilden. Ebenso kann der entsprechende Anschlagsbereich des Schwenkkörpers elastisch nachgiebig ausgeführt sein. Unter elastisch nachgiebig wird dabei ein federnder Anschlag, beispielsweise mittels einer Blattfeder oder ein guiranigedämpfter Anschlag verstanden. ,

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den übrigen Ansprüchen sowie der nun folgenden Beschreibung von zwei bevorzugten, allerdings nicht einschränkend zu verstehenden Ausführungsbeispielen, die unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert werden. In dieser zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf ein geöffnetes Gehäuse einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Schnittlinie H-II in Figur 1,

Fig. 3 eine Darstellung entsprechend Figur 1, jedoch mit einem Schaltnocken,

Fig. 4 ein Schnittbild gemäß der Schnittlinie IV-IV in Figur 3/ und

Fig. 5 eine Draufsicht auf eine Platine einer erfindungsgemäßen Kontaktvorrichtung.

99«!

In den Figuren ist von der erfindungsgemäßen Kontaktvorrichtung jeweils nur der ortsfeste Teil, der in einem Gehäuse 20 untergebracht ist, gezeigt. Nicht dargestellt ist der Schwimmkörper mit seinem Permanentmagneten, da es sich hier um ein Teil handelt, das gegenüber der vorbekannten Vorrichtung ungeändert geblieben ist.

In dem Gehäuse 20 befindet sich ein magnetisch beeinflußbarer Kontaktgeber in Form eines federbelasteten Schwenkkörpers 22 mit zugeordnetem Kontaktelement 24. Das Kontaktelement ist im gezeigten Ausführungsbeispiel ein induktiver Näherungsschalter.

Der Schwenkkörper 22 umfaßt ein hier im speziellen Ausführungsbeispiel segment- oder dreiecksförmig ausgeführtes Hauptteil 26, das um eine einseitig am Gehäuse 20 gehaltene Achse 28 verschwenkt werden kann, weiterhin einen Permanentmagneten 30, der auf einer Seitenfläche des Hauptteils 26 befestigt ist und sich in unmittelbarer Nähe des Bodens 32 des Gehäuses 20 befindet und bewegen kann, sowie schließlich ein Gegengewicht 34 auf der dem Permanentmagneten 30 direkt gegenüberliegenden Seite der Schwenkachse 28. Der Schwenkkörper 28 kann somit auch als ein zweiarmiger Hebel aufgefaßt werden, dessen einer Hebelarm (siehe Figur 2) rechts der Achse 24 liegt und den Permanentmagneten 30 beinhaltet, während der andere Hebelarm linkrr dieser Achse 28 zu finden ist und das Gegengewicht 34 umfaßt. Der Schwenkkörper 24 ist so ausbalanciert, daß sein Massenmittelpunkt mit der Achse 28 zusammenfällt.

In den Figuren ist jeweils die Mittel- oder Totpunktlage des Schwenkkörpers 22 dargestellt. Diese Lage ist, wie bereits oben ausgeführt wurde, keine stabile Lage. Stabile Lagen wer-

-T-

den vielmehr durch Endanschläge 36, 38 bestimmt, die in gleichem Winkel bezüglich der gezeigten Mittelposition des Schwenkkörpers 22 und vom Gehäuse 20 nach innen angeordnet sind. Schließlich befindet sich auf der Mittellinie des Schwenkkörpers 22, die zugleich eine Symmetrielinie ist, und oberhalb dieses Schwenkkörpers 22 eine Schraubenzugfeder 39, die mit ihrem rechten Ende am Schwenkkörper in unmittelbarer Nähe des Permanentmagneten 30 angelenkt ist und sich mit ihrem anderen Ende an einem Befestigungselement 40 abstützt, das, siehe Figur 1, als Teil des Gehäuses 20 von der linken Gehäusewandung nach innen zapfenartig vorspringt.

Das Gehäuse 20 wird über einen nicht gezeigten Deckel hermetisch dicht verschlossen, so daß die gewünschte Schutzklasse, beispielsweise Tp 54 erreicht wird. Das Gehäuse 20 wird mittels eines Rlemmblechs 42 an einem Behälter, dessen Flüssigkeitsniveau lokal zu erfassen ist, befestigt. In Figur 2 ist schließlich noch ein Doppelpfeil A-B eingezeichnet, er entspricht der Bewegungsbahn des nicht dargestelltem Schwimmkörpers. Schließlich sind im Gehäuse Stützen 44 für beispielsweise die in Figur 5 gezeigte Leiterplatte vorgesehen.

Das Ausführungsbeispiel nach den Figuren 3 und 4 entspricht weitgehend dem soeben besprochenen Ausführungsbeispiel, im folgenden wird lediglich auf die Unterschiede eingegangen: Der Schwenkkörper 22 weist zusätzlich eine Hülse 46 auf, die über die Achse 28 gesteckt ist und einen Schaltnocken 48 aufweist. Diesem gegenüberliegend ist ein Kontaktelement 24 in Form eines Mikroschalters am Gehäuse 20 befestigt. Weiterhin ist eine Kabelverschraubung 50 gezeigt. Schließlich ist eine steckbare Platine, wie sie in anderer Ausführung in Figur 5 dargestellt ist, eingezeichnet, sie ist am Gehäuse 20 befestigt und trägt das als Mikroschalter ausgeführte Kontaktelement 24.

· · * * I Ϊ J I Il 1 j

Das Befestigungselement 40 ist ein separates Teil, das in Taschen 54, die an den Innenwänden des Gehäuses 20 vorgesehen sind, eingesteckt werden kann.

In Figur 5 schließlich ist ein Ausführungsbeispiel für eine Schaltplatine 52 dargestellt. Diese Platine 52 wird mechanisch durch eine Leiterplatte 56 getragen, die zugleich die elektrischen Verbindungen in bekannter Weise ermö>_;licht. Auf dieser Leiterplatte befindet sich links ein Schutzgaskontakt, der beispielsweise als Wechsler ausgeführt ist und das Kcntaktelement 24 bildet. Ihm ist ein Haltemagnet 58 zugeordnet. Gestrichelt ist rechts ein weiterer Schutzgaskontakt, der, gegebenenfalls zusätzlich mit dem linken, das Kontaktelement 24 bildet und dem ebenfalls ein Haltemagnet 58 zugeordnet ist. Wiederum gestrichelt, um die Möglichkeit, aber nicht Notwendigkeit des Einbaus anzudeuten, ist eine Anzeigelampe 60 für die Kontaktstellung vorgesehen, ihr ist ein Vorwiderstand 62 zugeordnet. Oberhalb der Kontaktelemente 24 befindet sich schließlich eine Anschlußklemme 64.

Claims (6)

• «I»· · · A · a Anmelder: Firma BÜHLER Meß- und Regeltechnik GmbH & Co.KG, Bahnstr, 29/31; 4030 Ratlingen 1 Bezeichnung: Vorrichtung zur Kontaktgabe bei Erreichen eines vorbestimmten Niveaus einer Flüssigkeit. Schutzansprüche

1. Vorrichtung zur Kontaktgabe bei Erreichen eines vorbestimmten Niveaus einer Flüssigkeit mit einem Gehäuse, in dem sich ein magnetisch beeinflußbarer Kontaktgeber befindet und mit einem Schwimmkörper, dem ein Permanentmagnet zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse (20) ein Schwenkkörper (22) zwischen zwei stabilen, durch Endanschläge (36, 38) fixierten Lagen um eine Achse (28) schwenkbar angeordnet ist, der an seinem einen Endbereich einen Permanentmagneten (30) trägt und ein diesem zugeordnetes Gegengewicht (34) aufweist und daß zwischen dem Gehäuse (20) und dem Schwenkkörper (22) eine den Schwenkkörper (22) an den einen oder an den anderen Endanschlag (36, 38) vorbelastende Feder (39) anc,jordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Schwenkkörper (22) ein Schaltnocken (48) vorgesehen ist, insbesondere daß der Schwenkkörper (22) eine Hülse (46) aufweist, die auf die Achse (28) gesteckt ist und einen Schaltnocken (48) aufweist.

^r* ■ · * · f

- 10 -

%

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn-

} zeichnet, daß der Schwenkkörper ein segment- oder

ί dreieckförmiges Hauptteil (26) hat.

;■

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch

\ gekennzeichnet, daß die Feder (39) als Schraubenzug-

\ feder ausgeführt ist, die einerseits in Nähe des Per-

manentmagneten (30) am Hauptteil (26) des Sr-hwenkkörpers (22) befestigt ist und andererseits an einem am Gehäuse (20) angeordneten Befestigungselement (40) gehalten ist, und daß diese Schraubenzugfeder (39) die verlängerte Achslinie der Achse (28) schneidet.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Massenmittelpunkt des Schwenkkörpers (22) auf der Achslinie der Achse (28) liegt.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Endanschläge (36, 38) elastisch nachgiebig ausgebildet sind.