Druckschalter

Der Druckschalter besitzt eine Reihe von Anwendungsmöglichkeiten, die ihn zu einem wichtigen Bestandteil in der Industrie machen. Er wird aufgrund seiner effektiven Funktionsweise auch für ganz spezielle Produktionssektoren oder in der Nautik verwendet.  

 

Einfach ausgedrückt schaltet der Druckschalter einen elektrischen Kontakt, sobald ein voreingestellter Druck erreicht wird. Um sicherzustellen, dass der Schalter in beide „Richtungen“ funktioniert, sind einige von ihnen dahingehend konfiguriert, dass sie einen elektrischen Kontakt herstellen, wenn der Druck entweder erhöht oder verringert wird. Dessen ungeachtet sind Druckschalter nicht ausschließlich auf Änderungen bei z. B. Gas- oder Wasserdruck ausgelegt. Sie können auch auf mechanische Kraft, reagieren, wenn z. B. ein auf einer Fläche befindliches Gewicht durch eine Bewegung den elektrischen Kontakt schließt. Ein Beispiel für die Anwendung dieser Technologie ist das Garagentor, wo der Schalter die Tür zum Öffnen „zwingt“, wenn geringfügige Änderungen im Druck festgestellt werden. Matten, die Türen von Geschäftsgebäuden öffnen, wenn Druck auf sie angewendet wird, enthalten ebenfalls Druckschalter.

 

Der Druckschalter ermöglicht in der Regel die Überwachung der druckerzeugenden Aktivität innerhalb einer Apparatur und lässt oft eine Art von Alarmzeichen ertönen, wenn der Druck sich außerhalb eines sicheren Bereichs bewegt.

Die Ausführungen variieren je nach Verwendungszweck. Wenn ein manuelles Eingreifen erforderlich ist (z. B. für einen schnellen Belüftungsprozess oder das sofortige Herunterfahren einer Maschine), wird häufig ein Kippschalter für den jeweiligen Druckschalter gewählt, hauptsächlich weil sie einfach und schnell im Falle eines Alarmes zu bedienen ist. Einige Druckschalter sind so ausgelegt, dass sie in Verbindung mit Computer-Technologie arbeiten, wofür sie in diesem Fall typischerweise als Mikroschalter konzipiert sind. Wenn ein Computerprogramm feststellt, dass ein Geräte-System heruntergefahren werden muss oder ein Druckablass notwendig ist, sendet es einen Befehl an den Druck-Mikroschalter, der rasch die erforderliche Aktion ausführt.

 

Druckschalter bieten Ingenieuren und Personen, die in unmittelbarer Nähe der von ihnen geregelten Apparaturen arbeiten, eine zusätzliche Sicherheit. Durch das Herunterfahren oder Entlüften von Systemen, die vor der Überlastung stehen oder Gefahr laufen zu explodieren, werden Sicherheitsrisiken für Arbeiter stark reduziert. Nahezu alle Maschinen, die Kompressoren enthalten, besitzen beispielsweise Druckschalter an entscheidenden Stellen, um einen sicheren Betrieb zu gewährleisten. Automatisierte Druckschalter sind in den letzten Jahren zunehmend beliebter geworden, obwohl manuelle Schalter im Falle eines elektrischen Systemausfalls auch weiterhin als zusätzliche Sicherheitsmaßnahme installiert werden.

 

Trotz der enormen Vielfalt an Druckschaltern können diese grob in zwei Kategorien eingeteilt werden: pneumatische und hydraulische Druckschalter.

 

<H2>Geschichte</H2>

 

Im Jahr 1843 erfand, konzipierte und konstruierte der französische Wissenschaftler Lucien Vidie das weltweit erste Aneroidbarometer zur Messung des atmosphärischen Drucks. Vidies Idee eines Anzeigesystems basiert auf der Bewegungsverstärkung einer Federausdehnung unter Druck. 1849 erfand Eugene Bourdon die Rohrfeder, auch „Bourdon-Rohr“ genannt. Dabei handelt es sich um ein Gerät, das noch immer in einigen der heutigen Druckschaltern Verwendung findet.

 

Ab etwa 1930 wurde die mechanische Bewegung der Federn und Membranen in Druck-Messgeräten zusammen mit elektrischen Wandlern und Wandlungsmechanismen genutzt. Heute ist, wie oben beschrieben, die Vielfalt der Schalter, mit eingebauter Druck-Messtechnik und Stromkreis-Betätigung in Reaktion auf voreingestellte Druckeinwirkungen, auf der ganzen Welt in nahezu allen Haushalten sowie in Handel und Industrie verbreitet.

 

<H2>Technische Aspekte</H2>

 

Flüssigkeits-Druckschalter sind mit einem sich bewegenden Element wie z. B. einem Blasebalg, einer Kapsel, einem Bourdon-Rohr, einem Kolben oder einer Membran, die sich im Verhältnis zum angewendeten Druck verbiegen oder bewegen kann, ausgestattet. Der Bewegungsablauf dieser Bauteile wird entweder verstärkt oder direkt an einen elektrischen Kontakt übertragen. Der Druck kann langsam steigen oder fallen, aber wenn der voreingestellte Wert erreicht ist, muss der Schalter in der Lage sein, sich schnell zu öffnen oder zu schließen. Dies geschieht in der Regel durch die Verwendung eines „Übertot- oder Kipppunktes wie beispielsweise einem kleinen Schnappschalter. Besonders empfindliche Ausführungen verwenden einen in einem Bourdon-Rohr integrierten Quecksilber-Schalter. Das Gewicht des Quecksilbers bietet ein feinsensorischen Übertotpunkt, da es sich durch Änderungen der Druckeinwirkung verschiebt.

 

Einige Druckschalter lassen sich auch justieren. Dies geschieht in der Regel durch Veränderung der Spannung in einer Gegengewicht-Feder oder durch Verschieben der Kontakte. Auf industriellen Druckschaltern befinden sich häufig geeichte Waagen mit Zeigernadeln, die den Sollwert eindeutig angeben. Dabei ist in der Regel auch eine Differenzbereichsanzeige vorzufinden. Dieser Bereich, der in einigen Schaltern eingestellt werden kann, verhindert, dass bereits kleine Druckschwankungen den Zustand der Kontakte verändern.

 

Einige Druckschalter lassen sich auch dahingehend  einstellen, dass sie den Unterschied zwischen zwei Druckkräften erkennen. Dieser Erkennungsmechanismus ist von entscheidender Bedeutung, wenn es z. B. darum geht einen verstopften Filter in Wasserversorgungssystemen zu entdecken. Allerdings dürfen diese Schalter nur auf die ausgewiesene Druckdifferenz und nicht auf normale Druckschwankungen reagieren.

 

Typischerweise sind Druckschalterkontakte mit einer Einteilung zwischen ein paar Zehnteln bis zu etwa 15 Ampere versehen, dennoch weisen empfindlichere Schalter noch feinere Einteilungen auf. Druckschalter werden oft verwendet, um ein Relais oder eine andere Art von Kontrollmechanismus zu aktivieren, aber einige werden auch verwendet, um kleine Elektromotoren direkt zu regulieren.

 

Die Materialien für die Konstruktion von Flüssigkeitsdruckschaltern sind von entscheidender Bedeutung. Ihre inneren Bestandteile stehen in direktem Kontakt mit den drucküberwachten Flüssigkeiten. Deshalb müssen sie mit der Prozessflüssigkeit in Verbindung treten können, ohne zu zerfallen oder zu reagieren und eine annehmbare Lebenserwartung aufweisen. Gummi-Membranen z. B. wären bei Wasser als Prozess-Flüssigkeit ideal. Allerdings zerfallen sie leicht, wenn sie mit Mineralöl in Kontakt kommen.

 

Ein entscheidendes Sicherheits-Feature bei in Gefahrenzonen verwendeten Schaltern, in denen beispielsweise brennbare Gase vorhanden sind, ist ein Gehäuse zum Schutz gegen die Gefahr der Entstehung von Lichtbögen an den Kontakten. Gäbe es solche Gehäuse nicht, könnten Lichtbögen sehr wahrscheinlich das Gas entzünden und eine Explosion verursachen. Diese Gehäuse sind auch bei tauchfähigen sowie witterungs- oder korrosionsbeständigen Druckschaltern erforderlich.

 

<H2>Verwendung von Druckschaltern in der Produktion</H2>

 

Pneumatische Druckschalter werden umfassend eingesetzt, um elektrisch betriebene Gaskompressoren herunterzufahren, wenn der Druck im Reservoir den Sollwert erreicht oder es keine Beschickung während des Saugvorganges gibt. Sie werden auch zum Regulieren der Ladekapazität von Akkus benutzt, um den Akku vor einem übermäßigen Wiederaufladen zu schützen. Ebenso wichtig ist ihr Einsatz im Flugzeug-Cockpit, um Alarmleuchten auszulösen, wenn der höhenabhängige Kabinendruck auf ein potenziell gefährliches Level abfällt. Tankstellen verwenden ebenfalls häufig pneumatische Druckschalter in luftgefüllten Schläuchen, um den durchlaufenden Verkehr zu zählen (die Schalter werden jedes Mal, wenn ein Fahrzeug über den Schlauch fährt, aktiviert.).

 

 

Hydraulische Druckschalter werden oft in Autos eingebaut, am häufigsten, um Warnleuchten zu aktivieren, wenn der Motoröldruck zu stark abgefallen ist. Sie werden auch häufig in Klima- und Filteranlagen eingesetzt, um diese bei einem bestimmten Solldruckwert zu aktivieren oder herunterzufahren. Viele Swimmingpools besitzen hydraulische Druckschalter, um die Temperatur des Wassers zu regulieren.

 

 

<H3>Unterscheidungsmerkmale des Druckschalters</H3>
 

Elektronische Druckschalter beinhalten eine Art Wandler, z. B. ein kapazitives Element oder einen Dehnungsmessstreifen, zusammen mit einem internen Schaltkreis, die „zusammenarbeiten“, um den Druck, gemessen am Sollwertpunkt, abzugleichen. Diese Geräte sind in der Regel deutlich genauer und bieten eine schnellere Wiederholungsrate als ein mechanischer Schalter.