Die Grundlagen von Schwimmerschaltern

Was ist ein Schwimmerschalter?

Ein Schwimmerschalter ist eine Art von Kontakt-Flüssigkeitsstandssensor, der einen Schwimmer zur Betätigung eines Schalters verwendet. Schwimmerschalter werden häufig verwendet, um andere Geräte wie Alarme und Pumpen zu steuern, wenn ein Flüssigkeitspegel bis zu einem bestimmten Punkt steigt oder fällt. Es gibt zwar auch mechanische Schwimmerschalter (ähnlich dem Schwimmer in einem Toilettenbehälter, der den Wasserzulauf abstellt, wenn der Behälter „voll“ ist), aber dieser Artikel befasst sich mit elektrischen Schwimmerschaltern, die zum Öffnen und Schließen (d. h. Ein- und Ausschalten) von Stromkreisen verwendet werden,

Arten von Schwimmerschaltern

Es gibt zwei Arten von Schwimmerschaltern: Schwimmerschalter mit Stiel und Schwimmerschalter mit Kabelaufhängung.

Schwimmerschalter mit Stangenmontage

Schwimmerschalter mit Stangenmontage beschränken die Bewegung des Schwimmers auf Auf- und Abwärtsbewegungen entlang einer Stange und arbeiten auf der Basis „ein Schwimmer – ein Niveau“. Stangenmontierte Schwimmerschalter können als einfache Einpunktschalter mit einem einzigen Schwimmer an einer Stange oder als komplexe Mehrpunktschalter mit bis zu sieben Schwimmern an einer einzigen Stange ausgeführt sein. Einpunkt-Schwimmerschalter gibt es sowohl in vertikaler als auch in horizontaler Ausrichtung.

Kabelaufgehängte Schwimmerschalter

Kabelaufgehängte Schwimmerschalter hingegen sind so frei wie die Kabel, an denen sie befestigt sind. Wenn Sie einen kabelgebundenen Schwimmerschalter nicht festbinden, schwimmt er mit der Strömung, soweit es das Kabel zulässt! Während Schwimmerschalter mit Kabelaufhängung mechanisch ziemlich gleichwertig sind (Schwimmer und Kabel), können sie elektrisch sehr viel vielfältiger sein als Schwimmerschalter mit Stangenbefestigung. Kabelschwimmerschalter können einfach sein, mit einem einzigen Punkt, der einen Schalter steuert, oder komplexer, mit bis zu vier Schaltpunkten und eingebauter Hysterese.

Wie funktionieren Schwimmerschalter?

Bei fast allen elektrischen Schwimmerschaltern wird ein Magnet zum Öffnen und Schließen eines Reed-Schalters verwendet.

Funktionsweise von Schwimmerschaltern mit Stiel

Schwimmerschalter mit Stiel verwenden einen Magneten in einem Schwimmer, der sich mit der aufsteigenden oder abfallenden Flüssigkeit über den Reedschalter bewegt und den Schalter entweder öffnet oder schließt. Bei Schwimmerschaltern mit waagerechter Spindel dreht sich der Schwimmer an einem Gelenkarm vom Reedschalter weg, anstatt frei auf einer zentralen Spindel zu schwimmen.

Wie kabelgebundene Schwimmerschalter funktionieren

Bei kabelgebundenen Schwimmerschaltern befinden sich sowohl der Magnet als auch der Reedschalter im Schwimmer. Wenn der Schwimmer mit dem Flüssigkeitsstand steigt und fällt, bewegt sich der Magnet näher an den Reedschalter heran oder entfernt sich von ihm, so dass er sich öffnet oder schließt. In beiden Fällen wird der sich ändernde Flüssigkeitsstand durch die Bewegung des Magneten in ein elektrisches Ein-Aus-Signal umgewandelt.

Normal geöffnete vs. normal geschlossene Schwimmerschalter

Der kniffligste Teil bei Schwimmerschaltern besteht darin, herauszufinden, ob eine Situation einen normal geöffneten oder normal geschlossenen Schalter erfordert. „Normalerweise“ bezieht sich auf die niedrigste Position, in der sich der Schwimmer befinden kann und nicht schwimmt. „Offen“ bedeutet einen offenen Stromkreis, der ausgeschaltet ist. Ein „geschlossener“ Schalter schließt einen Stromkreis und schaltet ihn ein. Überlegen Sie also bei jeder Anwendung, ob ein steigender oder fallender Flüssigkeitsstand eine Aktion auslösen soll und ob diese Aktion einen Stromkreis (z. B. eine Pumpe oder einen Alarm) ein- oder ausschalten soll. Ein normalerweise offener Schalter schaltet einen Kreislauf AUS, wenn der Flüssigkeitspegel fällt. Ein normalerweise geschlossener Schalter schaltet einen Kreislauf AUS, wenn der Flüssigkeitsstand steigt. Wenn Sie zum Beispiel möchten, dass Ihr Schwimmerschalter einen Alarm bei niedrigem Füllstand auslöst, würden Sie einen normalerweise geschlossenen Schalter verwenden. Wenn Sie jedoch eine Entleerungspumpe ausschalten müssen, wenn der Füllstand in einem Tank oder Reservoir zu niedrig wird, dann würden Sie einen normalerweise offenen Schalter verwenden.

Es ist wichtig zu wissen, ob Sie einen normalerweise offenen oder normalerweise geschlossenen Schwimmerschalter benötigen, da die meisten Schwimmerschalter zum Zeitpunkt des Kaufs mit der Einstellung normalerweise offen oder normalerweise geschlossen geliefert werden. Es gibt einige Einpunkt-Schwimmerschalter mit Spindel, die vom Benutzer umgedreht werden können.

Bewährte Praktiken für die Einrichtung und Installation von Schwimmerschaltern

Einige Schwimmerschalter sind „Plug and Play“, und die meisten sind recht einfach zu installieren, aber es lohnt sich, einen Moment auf einige bewährte Praktiken für die Einrichtung und Installation von Schwimmerschaltern einzugehen.

• Erstens, und das gilt für alle Schwimmerschalter, vergewissern Sie sich, dass der Schwimmerschalter, den Sie gekauft haben, auch der Schwimmerschalter ist, den Sie erhalten haben, und dass Ihr Schwimmerschalter mit der Flüssigkeit kompatibel ist, in die Sie ihn einsetzen werden. Wenn er nicht der ist, den Sie bestellt haben, oder wenn er nicht kompatibel ist, dann wird er nicht funktionieren, egal wie gut Sie den Rest dieser Schritte befolgen.
• Zweitens, überprüfen Sie, ob Ihr Schwimmerschalter physikalisch korrekt installiert werden kann. Fast alle Schwimmerschalter, die mit einer Spindel montiert werden, durchdringen das Gefäß, in dem sich die Flüssigkeit befindet, in die sie eingetaucht werden sollen, da die meisten Spindeln nicht zum Eintauchen gedacht sind. Unabhängig davon, ob der Schwimmerschalter von außen oder von innen in den Behälter eingebaut wird, müssen Sie sicherstellen, dass der Schwimmerschalter ordnungsgemäß montiert wird und dass die Befestigung flüssigkeitsdicht ist. Wenn es sich bei Ihrem Schwimmerschalter um einen kabelaufgehängten Schwimmerschalter handelt, ist die Überprüfung des physischen Aufbaus vielleicht etwas schwieriger, aber nicht weniger notwendig. Sie müssen mehrere Dinge überprüfen:
  1. Befindet sich der Anschlusskasten, an den Ihr kabelgebundener Schwimmerschalter angeschlossen wird, oberhalb der Hochwassermarke (oder der von Ihnen überwachten Flüssigkeit)?
  2. Erreicht Ihr kabelgebundener Schwimmerschalter bei Anschluss an diesen Anschlusskasten den gewünschten niedrigsten Schaltpunkt?
  3. Muss Ihr kabelgebundener Schwimmerschalter angebunden werden, um zu verhindern, dass er aus der Position schwimmt oder in den Weg von Einlass-/Auslassrohren, Rührwerken usw. gerät?
  4. Ist das Gewicht Ihres kabelgebundenen Schwimmerschalters ausreichend abgestützt, so dass er nicht aus den Klemmen in der Anschlussdose herausgezogen wird?
• Drittens sollten Sie prüfen, ob Ihr Schwimmerschalter korrekt in Ihr Steuerungssystem integriert werden kann. Wenn Sie nur einen einzigen Schalter haben, brauchen Sie nur zwei Drähte anzuschließen. Für jeden weiteren Schalter oder Schaltpunkt sollte nur eine Leitung hinzukommen. Haben Sie die richtige Anzahl von Klemmen für die Anzahl der Drähte, die von Ihrem(n) Schalter(n) kommen? Sind Ihre Schalter mit dem Steuersystem oder den Steuerschaltkreisen verbunden, oder sind sie direkt mit der gesteuerten Last verbunden? Wenn Ihr(e) Schalter direkt in der Leitung ist/sind, haben Sie einen angemessenen Schutz für Ihren(n) Schalter vor Strom-/Spannungsspitzen?

Wenn Sie alle diese Fragen mit Ja beantworten können, sind Sie bereit, Ihren Schwimmerschalter zu installieren!

Für welche Anwendungen werden Schwimmerschalter eingesetzt?

Schwimmerschalter werden zur punktuellen Füllstandserfassung eingesetzt, d.h. Schwimmerschalter zeigen an, dass sich ein Flüssigkeitspegel auf oder über (normalerweise offen) oder auf oder unter (normalerweise geschlossen) einem bestimmten Niveau befindet. Dies steht im Gegensatz zu Sensoren zur kontinuierlichen Füllstandsmessung, die eine kontinuierliche Füllstandsanzeige liefern. Schwimmerschalter sind eine hervorragende Lösung, wenn Sie einen Alarm auslösen oder eine Pumpe ein- oder ausschalten möchten, der auf einem bestimmten Flüssigkeitsstand basiert. Sie möchten wissen, wann Ihr Heizöltank nur noch 15 % beträgt? Schwimmerschalter! Möchten Sie eine Keller-Sumpfpumpe automatisch einschalten, wenn der Wasserstand einen bestimmten Punkt erreicht? Schwimmerschalter! Müssen Sie abwechselnde Entleerungspumpen mit Niedrig- und Niedrig-Niedrig-Niveau-Alarmen steuern? Schwimmerschalter!

Durch die Vielfalt der Materialien, Anordnungen und Möglichkeiten von Schwimmerschaltern lässt sich für fast jede Situation ein Schwimmerschalter finden. Kleine Räume erfordern kleine, an der Spindel montierte Schalter, während kabelaufgehängte Schwimmerschalter ideal für Räume mit breiteren Hysteresebändern sind. Aggressive Chemikalien erfordern Schwimmerschalter aus stärkeren, widerstandsfähigeren Materialien (wie Kunststoff anstelle von Edelstahl). Explosive Atmosphären oder Hochdruck- und Hochtemperaturprozesse erfordern Schalter mit entsprechenden Zertifizierungen.

Schwimmerschalter sind auch hilfreich, um komplizierte Automatisierung zu reduzieren. Bei einigen Prozesssystemen ist eine zentrale SPS, die alles überwacht und steuert, für einen reibungslosen, kostengünstigen Betrieb erforderlich. In diesen Fällen ist ein Schwimmerschalter lediglich ein weiterer Eingang, ein weiterer Datenpunkt in einem notwendigerweise komplexen System. Aber für kleinere Anwendungen – z. B. eine oder zwei Pumpen in jedem der Tanks – können Schwimmerschalter der Schlüssel zum dauerhaften Erfolg sein. Der Anschluss von Schwimmerschaltern an die Relais, die die Pumpen steuern, zusammen mit einem oder zwei Backup-Alarmen, könnte die einzige notwendige Automatisierung sein: Leeren (oder füllen) Sie die Tanks bei Bedarf, geben Sie „Hey, die Pumpen haben sich nicht ausgeschaltet“ oder „Hey, die Pumpen haben sich nicht eingeschaltet“ Lichter oder Hupen aus, und Sie können loslegen. Wenn Sie keine konstante, kontinuierliche Füllstandsanzeige benötigen, sondern nur wissen wollen, wann bestimmte Höchst- oder Tiefststände erreicht oder überschritten werden, dann ist ein Schwimmerschalter die richtige Lösung für Sie.

Letztendlich kommt es bei der Wahl des Typs, des Materials und der Funktionsweise des Schwimmerschalters darauf an, was am besten zu der jeweiligen Anwendung passt. Ob kompliziert oder einfach, kleine Behälter oder große Reservoirs, gewöhnliche Flüssigkeiten oder wirklich aggressive Chemikalien, es gibt einen Schwimmerschalter, der sich für die jeweilige Aufgabe eignet.

Sind Sie neugierig, welche Art von Schwimmerschalter für Ihre Situation am besten geeignet ist? Möchten Sie herausfinden, wie Sie Schwimmerschalter in Ihr Steuerungssystem integrieren können? Schicken Sie unseren Messtechnik-Experten eine E-Mail, oder rufen Sie sie gleich an! Ihr Fachwissen wird Ihnen helfen, einen Schwimmerschalter zu finden, der die Messung und Steuerung von Flüssigkeitsständen zu einer Sache macht, über die Sie sich weniger Gedanken machen müssen.