Wissenswertes zu Neigungs- und Schwimmerschaltern

Was sind Neigungsschalter bzw. Schwimmerschalter?

Damit das Niveau vom Füllstand der Flüssigkeit in Behältern gesteuert und auf einem bestimmten Niveau gehalten werden kann, muss es eine Möglichkeit geben, abhängig vom Pegel eine Schalt- oder Steuerfunktion für ein Ventil oder eine Pumpe bzw. einer Elektronik auszulösen. Für diesen Zweck gibt es Neigungsschalter und Schwimmerschalter. Solche Schaltvorrichtungen, die abhängig vom Pegel einer Flüssigkeit betätigt werden, eignen sich je nach Ausführung zur Füllstandsteuerung und -kontrolle bei Anwendungen in der Chemie, Verfahrenstechnik, Lebensmitteltechnologie, Haustechnik oder ähnliches. Auch zur Ausführung von Sicherheitsfunktionen gegen Überlaufen oder Leerlaufen von Behältern werden solche Schaltvorrichtungen verwendet.

Neigungsschalter in Edelstahlausführung.

Wie funktionieren Neigungsschalter und Schwimmerschalter und wie sind sie aufgebaut?

Beim Neigungs- und Schwimmerschalter nutzt man den Auftrieb eines Schwimmkörpers in einer Flüssigkeit, dessen mechanische Kraft zur Betätigung eines Schalters genutzt wird. Diese Kraft kann direkt auf den Schaltmechanismus oder indirekt, zum Beispiel über einen Magneten auf einen Reedkontakt wirken. Es gibt Ausführungen mit Schließer- und solche mit Öffnerkontakten.

Beim Neigungsschalter oder Neigungssensor befindet sich der Schwimmkörper an oder in einem seitlich am Modul angebrachten Arm oder Rohr, dessen Neigungswinkel von der Höhe des zu messenden Pegels der Flüssigkeit abhängt. Im beweglichen Arm befindet sich ein Magnet und gegenüber im festen Teil ein Reedkontakt, der bei Annäherung des Magneten schließt.

Schwimmerschalter besitzen, wie der Name schon sagt, als Auftriebskörper einen mit Luft gefüllten Hohlkörper, den Schwimmer, der sich an einem Steigrohr abhängig vom Pegel der Flüssigkeit auf und ab bewegt. Auch hier wird beim Erreichen einer bestimmten Stellung einen Schaltkontakt betätigt, der den Stromkreis schließt oder unterbricht.

Schwimmerschalter in Kunststoffausführung.

Tauchschalter für Tauchpumpen.

Eine weitere Variante sind Tauchschalter, die als Neigungssensor in Zusammenhang mit Tauchpumpen Verwendung finden. Dabei handelt es sich um ein hermetisch verschlossenes Gehäuse, das vom Auftrieb an der Flüssigkeitsoberfläche gehalten wird. Das an der Pumpe befestigte Kabel hält den Schalter fest, so dass er je nach Pegel nach oben oder unten zeigt. Im Gehäuse kann sich eine Metallkugel frei bewegen. Zeigt der Schalter nach oben, d.h. bei gefülltem Behälter, legt sich die Kugel auf einen mechanisch betätigten Schaltkontakt, der die Pumpe einschaltet. Nachdem die Pumpe den Pegel gesenkt hat, bewegt sich der Tauchschalter in eine andere Lage, so dass die Kugel nicht mehr auf dem Schalter liegt. Die Pumpe schaltet ab. Das Niveau, bei dem die Pumpe ein- oder ausschaltet, wird von der variablen Länge des Anschlusskabels bestimmt.

Die Positionen für das Ein- und Ausschalten unterscheiden sich bei diesen Schaltern, so dass dazwischen eine Hysterese entsteht, die zu mehr oder weniger großen Pegelschwankungen im Behälter führt.

Weil Teile dieser Schaltvorrichtungen mit Flüssigkeiten in Berührung kommen, muss eine sichere Trennung zwischen dem elektrischen Kontakt und dem Mechanismus des Neigungsarms bzw. des Schwimmers gewährleistet sein. Das wird erreicht, in dem die Schaltelemente in hermetisch verschlossenen Gehäuseteilen eingebaut sind. Hier bewährt sich die Verwendung von Permanentmagneten zum Betätigen der Reed-Schalter, die keine elektrische Verbindung nach außen benötigen.

Spezifiziert in den Datenblättern sind auch die Werte der zulässigen elektrischen Schaltleistung der Kontakte. Die maximalen Schaltströme und Schaltspannungen dürfen im Betrieb nicht überschritten werden. Beim Schalten von induktiven Lasten wie Relais, Schütze und Motoren ist sicherzustellen, dass die Spannungsspitzen die Kontakte nicht verbrennen lassen.

Die störungsfreie Funktion von Neigungs- und Schwimmerschaltern hängt von der Viskosität der Flüssigkeit ab, die in der Regel temperaturabhängig ist. Wenn diese zu dickflüssig wird, kann der Schwimmer sich nicht mehr richtig bewegen oder sogar verkleben.

Weil der Auftrieb der Schwimmkörper von der senkrecht wirkenden Schwerkraft verursacht wird, spielt für die einwandfreie Funktion eines Neigungs- und Schwimmerschalters die richtige Einbaulage eine wichtige Rolle. Die entsprechenden Angaben in den Datenblättern sind zu beachten, damit sich Auftriebskörper nicht verkanten, sondern frei bewegen können.

Die Durchführungen der Kabel zu den elektrischen Schaltern liegen außer bei Tauchschaltern nicht in dem Bereich unterhalb des Flüssigkeitspegels. Trotzdem müssen hier Durchführungen mit Stopfbüchsen verwendet werden, weil es in der Umgebung auch nass oder feucht sein könnte.

Neigungsschalter und Schwimmerschalter eignen sich für Anwendungen in Zusammenhang mit den unterschiedlichsten Flüssigkeiten, zu denen nicht nur „harmlose“ Stoffe wie Wasser, sondern auch aggressive Medien wie Öle, Laugen und Säuren gehören können. Außerdem kann es sich um Flüssigkeiten handeln, bei denen besondere Anforderungen an Hygiene und Sauberkeit eingehalten werden müssen. Beispiele sind Anwendungen in der Getränke-, Lebensmittel- und Pharmaindustrie. Hier spielt das Material der Schaltgeräte eine wichtige Rolle, weil es sich für die jeweilige Anwendung und den Einsatzbereich eignen muss.

Welche Ausführungen von Neigungs- und Schwimmerschalter gibt es und was ist bei der Auswahl sowie im Betrieb zu beachten?

Die Anforderungen der jeweiligen Anwendung bestimmt die praktische Ausführung des jeweiligen Neigungs- und Schwimmschalters. Insbesondere das Material, das mit den Medien in Berührung kommt, muss für den jeweiligen Verwendungszweck geeignet sein. Polypropylen (PP) ist z. B. beständig gegen wässrige Lösungen von Salzen, starken Säuren, Alkalien und Waschlaugen bis 1200, Edelstahl eignet sich z. B. für Lebensmittel und Pharma-Produkte. Bei anderen aggressiven Stoffen wie Öle, Treibstoffe, organische Lösungsmittel usw. sind spezielle Kunststoffe zu wählen, deren Eigenschaften in den jeweiligen Datenblättern angegeben sind.

Sind Sie Privatkunde?
Durch Ihre Auswahl werden zusätzlich passende Inhalte für Sie angezeigt.
Ja
Nein