Druckschalter

Automatische Druckschalter sorgen für sicheren Umgang mit Flüssigkeiten und Gasen

Flüssigkeiten und Gase dienen häufig als Arbeitsmittel in der Hydraulik- und der Drucklufttechnik. Sowohl in den Arbeitsanlagen wie auch bei der Speicherung in speziellen Vorratsbehältern und Tanks unterliegen die Medien individuellen Drücken, die in einem bestimmten Bereich gehalten werden müssen. Die automatische Überwachung und Steuerung des Drucks übernehmen mechanische oder elektronische Druckschalter. Sie messen den Druck und können bei Erreichen voreingestellter Sollwerte Geräte ein- oder ausschalten.

Druckschalter und ihre Aufgaben

Eine große Modellvielfalt von Druckschaltern wird unter anderem zum automatischen Ein- und Ausschalten von Pumpen, Ventilen und Verdichtern benötigt. Auf diese Weise kann beispielsweise bei hydraulisch betätigten Maschinen wie Baumaschinen, Hebefahrzeuge, landwirtschaftliche Maschinen und vielen anderen der Druck des Hydrauliköls in dem vorgeschriebenen Bereich gehalten werden. Bei Absinken des Öldrucks unter einen definierten Schwellenwert schaltet der Druckschalter die Hydraulikpumpe ein. Bei Erreichen des oberen Grenzwertes wird die Pumpe wieder ausgeschaltet. Die ersten mechanischen, auf Druck reagierenden Schalter mit Membranprinzip wurden bereits 1935 von der August Frede Maschinenfabrik entwickelt und patentiert. Das damals angewandte Membranprinzip kommt bei vielen Herstellern auch heute noch in modifizierter Form bei ihren mechanischen Druckschaltern zur Anwendung. Bei zunehmendem Druck wölbt sich eine Membran gegen eine vorgespannte Schraubenfeder aus und löst bei entsprechender Auswölbung Kontakte aus. Meist lässt sich die Vorspannung der Schraubenfeder einstellen und an individuelle Erfordernisse anpassen.

Welche gängigen technischen Prinzipien kommen in mechanischen Druckschaltern zur Anwendung?

In modernen, verlässlich arbeitenden mechanischen Druckschaltern kommt jeweils eines der folgenden drei Arbeitsprinzipien zur Anwendung:

• Balgprinzip
• Kolbenprinzip
• Membranprinzip

Balg-, Kolben- und Membrandruckschalter haben unterschiedliche mechanische Eigenschaften, die sich jeweils für bestimmte Anwendungen besonders gut eignen. Beispielsweise arbeiten Membrandruck- und Kolbendruckschalter nach ähnlichem Prinzip. Im Kolbendruckschalter übernimmt ein Kolben in einem kurzen Zylinder die Aufgabe, die ansonsten der Membran zukommt. Schalter mit Kolben sind für höhere Drücke ausgelegt als Membrandruckschalter. Mechanischen Druckschaltern ist unabhängig von ihrer Bauweise eine relativ hohe Spanne zwischen „Einschaltdruck“ und „Ausschaltdruck“ zu eigen. Die Spanne, Hysterese genannt, ist sogar willkommen, wenn dadurch nur ein einziger Schalter zur Steuerung von Einschalten und Ausschalten benötigt wird. Einige Druckschaltermodelle, die für höhere Durchflussmengen konzipiert wurden und vielfach im Außenbereich anzutreffen sind, werden meist mit einem speziellen Schutz geliefert, für dessen Ersatz immer eine passende Ersatzhaube angeboten wird.

Die Schaltvorgänge bei elektronischen Druckschaltern sind sehr präzise

Auch bei elektronischen Druckschaltern ist die Modellvielfalt sehr groß. Sie werden wie die mechanischen Ausführungen bei vielen industriellen Prozessen einschließlich der Drucklufttechnik benötigt. Meist zeichnen sie sich durch eine höhere Schaltpräzision aus, weil ihre elektronischen Drucksensoren bereits auf geringste Druckänderungen reagieren. Eine weitere Eigenschaft der elektronischen Schalter liegt in ihrer möglichen hohen Schaltfrequenz, die bei 1.000 Herz und mehr liegen kann. Die hohen Schaltfrequenzen können erzielt werden, wenn der Druck des Mediums mit einem elektronischen Drucktransmitter gemessen wird und auch das Schaltelement ein rein elektronisch funktionierendes Bauteil ist. Für die notwendigen Schaltungen des Bauteils sind dann keine mechanischen Auslenkungen von Membranen, Federn oder sonstigen Teilen notwendig, die die maximale Schaltfrequenz limitieren.

Ein Vergleich der Zuverlässigkeit zwischen den mechanischen und elektronischen Druckschaltern zeigt, dass die elektronischen Varianten in ihrer Zuverlässigkeit ihren mechanischen Brüdern absolut gleichziehen. Funktionsausfälle sind extrem selten geworden. Die elektronischen Bauteile sind auch preislich durchaus wettbewerbsfähig.