Patentierter mechanischer Schwingungsschalter mit "linearer Einstellung

Branchenführendes Design mit enormen Leistungsverbesserungen

IMI Sensors bietet mehrere Schalterprodukte mit verschiedenen Funktions- und Preisstufen an. Das wirtschaftlichste Schalterprodukt ist der patentierte mechanische "Linear Adjust"-Schalter (Modell 685AX9). Er ist ideal für eine Vielzahl industrieller Anwendungen, einschließlich der Zustandsüberwachung von Kühltürmen und der vorausschauenden Wartung von HLK-Anlagen.

Die Grundkonstruktion eines mechanischen Schalters besteht aus einem kleinen Seltenerdmagneten, der an einem Ende eines federbelasteten Hebelarms angebracht ist, und einer Masse, die am anderen Ende montiert ist. Die Basis des Arms ist mechanisch mit dem Auslöser eines elektrischen Relais verbunden. Um den Hebelarm in einer bestimmten Position zu halten, muss die magnetische Anziehung zwischen dem Magneten und einem Stück magnetischen Materials (in der Regel Stahl) stärker sein als die kombinierte Kraft der Feder und der Trägheitskräfte auf die Masse. Die Stärke der magnetischen Anziehung hängt von der Position des Magneten im Verhältnis zum magnetischen Material ab. Diese Position kann durch Betätigung einer Einstellschraube verändert werden. Wenn die kombinierte Kraft der Feder und der Trägheitskräfte auf die Masse größer ist als die Anziehungskräfte zwischen dem Magneten und dem magnetischen Material, löst sich der Arm aus einer scharfen Position und bewirkt, dass das elektrische Relais seinen Zustand ändert. Die Masse ist empfindlich gegenüber Trägheitskräften in allen drei Achsen. In Abbildung 1 sind ein eingerasteter und ein ausgerasteter Hebelarm dargestellt.

Bei den mechanischen Schaltern der ersten Generation befinden sich der Magnet und das magnetische Material in einer parallelen Position zueinander. Siehe Abbildung 2. Die parallele Anordnung hat zwei große Schwachstellen:

• Die Beziehung zwischen der Änderung der Magnetkraft und der Änderung des Einstellknopfes ist nicht linear. Dies ist darauf zurückzuführen, dass der Einstellknopf den Abstand zwischen dem Magneten und dem magnetischen Material verändert, und dieser Abstand steht in einem nichtlinearen Verhältnis zur Magnetkraft. Siehe Abbildung 3.
• Eine Trägheitskraft auf der X-Achse hat einen weitaus größeren Einfluss auf die Masse als Trägheitskräfte in anderen Richtungen. Siehe Abbildung 4.

Um die beiden oben genannten Mängel zu beheben, hat IMI Sensors eine neue "lineare Justierung" entwickelt, bei der der Magnet und das magnetische Material senkrecht zueinander angeordnet sind. Das Design, das im Mai 2015 vom US-Patent- und Markenamt patentiert wurde (US-Patent Nr. 9.024.712), ist in Abbildung 5 dargestellt. Das patentierte Design bietet zwei wesentliche Leistungsverbesserungen gegenüber dem parallelen Design:

• Die Beziehung zwischen der Änderung der Magnetkraft und der Änderung des Einstellknopfes ist linear. Dies ist das Ergebnis der Tatsache, dass Änderungen am Einstellknopf nur die Überlappung zwischen dem Magneten und dem magnetischen Material bei der "linearen Einstellung" verändern, anstatt den Spaltabstand zwischen dem Magneten und dem magnetischen Material zu verändern. Unabhängig von der Position des Verstellknopfes bleibt der Spaltabstand zwischen Magnet und Magnetmaterial unverändert.
• Trägheitskräfte in allen Richtungen wirken sich sehr viel ähnlicher auf die Position der Masse aus. Die größere Ähnlichkeit in der Wirkung der Trägheitskräfte ist in Abbildung 6 dargestellt.