Temperaturschalter & Thermoschalter für Flüssigkeiten

Temperaturschalter & Temperatursensoren zur zuverlässigen Überwachung von Flüssigkeiten 

Temperaturen können entscheidenden Einfluss auf die Sicherheit, Qualität und Funktionsfähigkeit industrieller Prozesse haben. Werden zulässige Grenzwerte über- oder unterschritten, können Flüssigkeiten ihre Eigenschaften verändern, Bauteile beschädigt oder Anlagenprozesse beeinträchtigt werden. Ein Temperaturschalter überwacht deshalb, ob eine zuvor definierte Temperatur erreicht wird, und löst bei Bedarf einen elektrischen Schaltvorgang aus. 

Besonders effizient ist die Temperaturüberwachung, wenn sie direkt mit der Erfassung des Flüssigkeitsstands verbunden wird. Unsere Schwimmerschalter lassen sich je nach Ausführung mit einem Temperaturschalter oder Temperatursensor kombinieren. Dadurch können Füllstand und Temperatur mit einer kompakten, individuell abgestimmten Sensoreinheit überwacht werden. 

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Was ist ein Temperaturschalter? 

Ein Temperaturschalter (auch Thermoschalter genannt) ist ein Bauteil, das auf das Erreichen einer bestimmten Temperatur reagiert. Sobald der festgelegte Schaltpunkt erreicht wird, öffnet oder schliesst der Temperaturschalter einen elektrischen Kontakt. 

Das ausgegebene Schaltsignal kann anschliessend beispielsweise: 

• eine Maschine oder Pumpe abschalten, 
• eine Heizung oder Kühlung aktivieren, 
• einen Lüfter einschalten, 
• eine Warnmeldung auslösen, 
• ein Signal an eine übergeordnete Steuerung übertragen. 

Im Unterschied zu einer kontinuierlichen Temperaturmessung liefert ein einfacher Thermoschalter keinen fortlaufenden Messwert. Er überwacht vielmehr, ob ein bestimmter Temperaturgrenzwert erreicht wurde. 

Temperaturschalter eignen sich damit insbesondere für Anwendungen, bei denen eine klar definierte Reaktion auf eine bestimmte Temperatur erforderlich ist.

Funktion eines Thermoschalters: So wird die Temperatur überwacht 

Die Funktion eines Thermoschalters basiert auf einer temperaturabhängigen Veränderung innerhalb des Schaltelements. Bei mechanischen Ausführungen kann beispielsweise ein Bimetall eingesetzt werden. Dieses besteht aus miteinander verbundenen Metallen, die sich bei steigender Temperatur unterschiedlich stark ausdehnen. 

Durch die entstehende Verformung wird beim Erreichen der festgelegten Schalttemperatur ein elektrischer Kontakt betätigt. Abhängig von der Kontaktfunktion wird der Stromkreis geöffnet oder geschlossen. 

Ein Temperaturschalter kann dadurch ohne kontinuierliche Messwertübertragung eine klar definierte Reaktion auslösen. Die konkrete Funktionsweise hängt jedoch von der Bauart und Ausführung des verwendeten Schaltelements ab. 

Schaltpunkt, Rückschalttemperatur und Hysterese 

Der Schaltpunkt bezeichnet die Temperatur, bei der sich der Kontaktzustand des Temperaturschalters verändert. Wird beispielsweise eine Schalttemperatur von 80 °C festgelegt, löst der Thermoschalter beim Erreichen dieses Werts den vorgesehenen Schaltvorgang aus. 

Die Rückschaltung erfolgt häufig erst bei einer etwas niedrigeren oder höheren Temperatur. Die Differenz zwischen Schalt- und Rückschalttemperatur wird als Hysterese bezeichnet. 

Diese Hysterese verhindert, dass der Kontakt bei kleinen Temperaturschwankungen unmittelbar und wiederholt hin- und herschaltet. Ohne ausreichenden Abstand zwischen Schalt- und Rückschaltpunkt könnte es zu häufigen Schaltvorgängen kommen, wenn sich die Temperatur direkt am Grenzwert bewegt. 

Bei der Auslegung eines Temperaturschalters sollten daher sowohl der gewünschte Schaltpunkt als auch das erforderliche Rückschaltverhalten berücksichtigt werden. 

Öffner oder Schliesser: Welche Schaltfunktion ist geeignet? 

Je nach Anwendung kann der Temperaturschalter als Öffner oder Schliesser ausgeführt werden. 

Ein Öffnerkontakt ist im normalen Betriebszustand geschlossen. Beim Erreichen der Schalttemperatur wird der Stromkreis geöffnet. Diese Funktion eignet sich beispielsweise, um eine Maschine, Heizung oder Pumpe bei Übertemperatur abzuschalten. 

Ein Schliesserkontakt ist im normalen Zustand geöffnet. Wird der definierte Temperaturwert erreicht, schliesst sich der Kontakt. Auf diese Weise können beispielsweise ein Lüfter, eine Kühlung oder ein Warnsignal aktiviert werden. 

Welche Kontaktfunktion sinnvoll ist, hängt insbesondere davon ab, welche Reaktion beim Erreichen der Temperatur ausgelöst werden soll und welcher Schaltzustand bei einem Kabelbruch oder einer anderen Störung gewünscht ist. 

Typische Einsatzbereiche von Temperaturschaltern 

Temperaturschalter werden überall dort eingesetzt, wo das Einhalten eines Temperaturbereichs für einen sicheren oder zuverlässigen Betrieb erforderlich ist. 

Typische Anwendungsbereiche sind: 

• Tanks und Vorratsbehälter 
• Hydraulik- und Schmierölsysteme 
• Kühlkreisläufe 
• Pumpen und Kompressoren 
• Maschinen und Anlagen 
• Wasseraufbereitung 
• Heiz- und Kühlsysteme 
• industrielle Prozessbehälter 
• Reinigungs- und Dosieranlagen 
• Geräte- und Apparatebau 

In einem Hydrauliktank kann ein Thermoschalter beispielsweise melden, wenn sich das Öl über einen zulässigen Grenzwert hinaus erwärmt. In einem Kühlmittelbehälter kann er eine Kühlung oder Warnmeldung aktivieren. Ebenso lässt sich überwachen, ob eine Flüssigkeit eine erforderliche Mindesttemperatur erreicht hat. 

Bei der Auswahl müssen die Eigenschaften des Mediums und die konkreten Betriebsbedingungen berücksichtigt werden. Dazu zählen unter anderem Temperatur, Druck, chemische Beständigkeit, Viskosität sowie die Einbausituation im Behälter. 

Niveau-Temperaturschalter für die kombinierte Überwachung 

In vielen Anwendungen reicht es nicht aus, ausschliesslich die Temperatur oder den Füllstand zu überwachen. Für einen sicheren Anlagenbetrieb müssen beide Grössen berücksichtigt werden. 

Ein niedriger Flüssigkeitsstand kann beispielsweise dazu führen, dass Pumpen trockenlaufen, Heizstäbe nicht mehr ausreichend bedeckt sind oder Kühlkreisläufe ihre Funktion verlieren. Gleichzeitig kann eine zu hohe Flüssigkeitstemperatur auf eine Überlastung, unzureichende Kühlung oder einen gestörten Prozess hinweisen. 

Ein kombinierter Niveau-Temperaturschalter führt beide Überwachungsaufgaben in einer Sensoreinheit zusammen. Dadurch können unterschiedliche Betriebszustände des Behälters frühzeitig erkannt und gezielte Massnahmen ausgelöst werden. 

Füllstand und Temperatur mit einer Sensoreinheit erfassen 

Unsere individuell konfigurierbaren Schwimmerschalter können zusätzlich mit einem Temperaturschalter sowie optional mit einem Temperatursensor vom Typ PT100 oder PT1000 ausgestattet werden. 

Der Schwimmerschalter überwacht dabei einen oder mehrere definierte Füllstände. Ein im Schwimmer integrierter Magnet betätigt beim Erreichen der jeweiligen Schaltposition einen im Gleitrohr angeordneten Reed-Kontakt. Je nach Ausführung können dadurch beispielsweise Mindest- und Höchstfüllstände, Vorwarnstufen oder zusätzliche Schaltpunkte erfasst werden. 

Die Temperaturüberwachung ergänzt diese Grenzstanderfassung. Beim Erreichen der festgelegten Temperatur löst der integrierte Temperaturschalter einen separaten Schaltbefehl aus. 

Damit lässt sich beispielsweise gleichzeitig erkennen: 

• ob ausreichend Flüssigkeit vorhanden ist, 
• ob ein maximaler Füllstand überschritten wurde, 
• ob das Medium zu warm oder zu kalt ist, 
• ob eine Pumpe abgeschaltet werden muss, 
• ob eine Kühlung oder Heizung aktiviert werden soll, 
• ob eine Warn- oder Störmeldung erforderlich ist. 

Für kleine Behälter oder begrenzte Einbauräume stehen zudem Mini-Schwimmerschalter zur Verfügung, die ebenfalls mit einer Temperaturüberwachung kombiniert werden können. 

Vorteile kombinierter Niveau- und Temperaturschalter 

Die Kombination mehrerer Überwachungsfunktionen in einer Sensoreinheit kann den Aufbau einer Anlage deutlich vereinfachen. 

Zu den wichtigsten Vorteilen gehören: 

• gemeinsame Erfassung von Füllstand und Temperatur, 
• weniger separate Sensoren und Behälteranschlüsse, 
• kompakte Bauweise, 
• vereinfachte Montage und Verkabelung, 
• aufeinander abgestimmte Schaltfunktionen, 
• individuelle Anpassung an Behälter und Anwendung, 
• geringerer konstruktiver Integrationsaufwand. 

Vor allem bei begrenztem Platz kann es vorteilhaft sein, statt mehrerer einzelner Komponenten einen kombinierten Niveau-Temperaturschalter einzusetzen. Gleichzeitig lassen sich die Positionen der Füllstandsschaltpunkte und die Temperaturüberwachung auf die jeweilige Anwendung abstimmen. 

Weitere Grundlagen zur Auswahl und Positionierung geeigneter Sensoren finden Sie auch auf unserer Anwendungsseite zur Füllstandsmessung im Tank. 

Temperaturschalter oder PT100 beziehungsweise PT1000 Temperatursensor? 

Ob ein Temperaturschalter oder ein PT100- beziehungsweise PT1000-Sensor eingesetzt werden sollte, richtet sich nach der gewünschten Art der Temperaturüberwachung. 

Ein Temperaturschalter ist häufig die passende Wahl, wenn lediglich festgestellt werden muss, ob eine definierte Temperatur erreicht wurde. Er stellt unmittelbar ein Schaltsignal bereit und kann damit beispielsweise eine Abschaltung, Warnung oder Kühlung auslösen. 

Ein PT100 oder PT1000 eignet sich dagegen, wenn der genaue Temperaturverlauf erfasst werden soll. Der Sensor verändert seinen elektrischen Widerstand abhängig von der Temperatur. Eine angeschlossene Auswerteeinheit oder Steuerung berechnet daraus den aktuellen Messwert. 

Ein Thermoschalter bietet dagegen eine einfache und direkte Grenzwertüberwachung, ohne dass zwingend ein kontinuierlicher Temperaturwert verarbeitet werden muss. 

Beide Varianten können je nach Anwendung mit der Füllstandserfassung eines Schwimmerschalters kombiniert werden. 

Temperaturschalter oder NTC- oder PTC-Temperatursensor?

NTC- und PTC-Sensoren erfassen Temperaturänderungen über ihren elektrischen Widerstand. Der wesentliche Unterschied liegt in der Richtung der Widerstandsänderung.

Bei einem NTC-Sensor nimmt der Widerstand mit steigender Temperatur ab. Diese Sensoren werden häufig für die laufende Temperaturmessung eingesetzt, zum Beispiel in Geräten, Behältern oder elektronischen Baugruppen.

Bei einem PTC-Sensor steigt der Widerstand mit zunehmender Temperatur. Dadurch eignet er sich besonders für Schutz- und Überwachungsfunktionen, etwa zur Erkennung von Übertemperatur an Motoren, Wicklungen oder elektrischen Komponenten.

Welche Ausführung sinnvoll ist, hängt von der Auswertung und vom gewünschten Temperaturbereich ab. Beide Sensortypen lassen sich je nach Anwendung zusätzlich mit einer Füllstandsüberwachung durch einen Schwimmerschalter kombinieren.

Wichtige Kriterien bei der Auswahl eines Temperaturschalters 

Ein Temperaturschalter sollte immer auf die tatsächlichen Betriebsbedingungen abgestimmt werden. Neben der gewünschten Schalttemperatur sind weitere technische und konstruktive Faktoren entscheidend. 

Zu den wichtigsten Auswahlkriterien zählen: 

1. Schalttemperatur und Hysterese:
   Der Schaltpunkt muss so gewählt werden, dass rechtzeitig auf kritische Zustände reagiert wird. Gleichzeitig sollte die Hysterese zur Dynamik des Prozesses passen. 
2. Kontaktfunktion:
   Je nach gewünschter Reaktion kann ein Öffner oder Schliesser erforderlich sein. 
3. Elektrische Belastbarkeit:
   Spannung, Strom und Schaltleistung müssen mit der angeschlossenen Steuerung oder Last kompatibel sein. Bei höheren Leistungen kann eine zusätzliche Schaltstufe notwendig sein. 
4. Medium und Materialbeständigkeit:
   Alle medienberührenden Bauteile müssen gegenüber der verwendeten Flüssigkeit beständig sein. Je nach Anwendung kommen beispielsweise Edelstahl oder verschiedene Kunststoffe infrage. 
5. Temperatur- und Druckbereich:
   Nicht nur der Schaltpunkt, sondern auch die dauerhaft zulässige Betriebs- und Umgebungstemperatur muss berücksichtigt werden. Gleiches gilt für den Behälterdruck. 
6. Einbaulage und Einbauraum:
   Die Sensorgeometrie, Position der Schaltpunkte, Länge des Gleitrohrs und Art des Prozessanschlusses müssen zum Behälter passen. 
7. Schutzart und Umgebungsbedingungen:
   Feuchtigkeit, Staub, Vibrationen, Reinigungsprozesse oder der Einsatz im Freien können besondere Schutzmassnahmen erforderlich machen. 
8. Branchenspezifische Anforderungen:
   In Lebensmittelanwendungen oder explosionsgefährdeten Bereichen können spezielle Materialien, Zulassungen oder Ausführungen benötigt werden. 

Die sorgfältige Abstimmung dieser Faktoren ist entscheidend für eine zuverlässige und langfristig stabile Temperaturüberwachung. 

Individuelle Schwimmerschalter mit Temperaturüberwachung von Reed 

Standardisierte Sensoren passen nicht zu jeder Behältergeometrie und jedem Prozess. Deshalb entwickeln und fertigen wir Schwimmerschalter, die gezielt an die jeweilige Anwendung angepasst werden können. 

Abhängig von der Ausführung lassen sich unter anderem folgende Eigenschaften konfigurieren: 

• Anzahl und Position der Füllstandsschaltpunkte, 
• Gesamtlänge und Einbaulänge, 
• mechanischer Anschluss, 
• elektrische Anschlüsse, 
• Kontaktfunktionen, 
• Werkstoffe der medienberührenden Bauteile, 
• Schwimmergeometrie, 
• integrierter Temperaturschalter, 
• Temperaturmessung mit PT100 oder PT1000. 
• Temperaturmessung mit NTC oder PTC. 

So entsteht eine Sensoreinheit, die sowohl die Anforderungen an die Füllstandserfassung als auch an die Temperaturüberwachung berücksichtigt. 

Unsere kombinierten Niveau- und Temperaturlösungen eignen sich insbesondere dann, wenn mehrere Prozessgrössen kompakt, zuverlässig und ohne unnötige zusätzliche Behälteranschlüsse überwacht werden sollen. Gemeinsam mit Ihnen klären wir die technischen Rahmenbedingungen und entwickeln eine passende Ausführung für Ihre Anwendung. 

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