Was ist ein Druckschalter? Wie stellt man Danfoss KP35 und KP36 ein?

Ein Druckschalter ist ein Gerät, das den Prozessdruck mechanisch erfasst und bei festgelegten Schwellenwerten einen elektrischen Kontakt öffnet oder schließt. Der grundlegende Unterschied zum elektronischen Messumformer besteht darin: Er benötigt zum Schalten weder einen externen Regler noch eine SPS oder einen Signalprozessor; der Entscheidungsmechanismus steckt im Gerät selbst. Diese Eigenschaft macht Not-Aus-Kreise und einfache Ein/Aus-Regelungen sowohl sicherer als auch einfacher.

Dieses Gerät, auch als Pressure Switch bekannt, legt sein Funktionsprinzip in fünf Schritten dar. Erstens: Der Prozessdruck wird über den G-1/4-Außengewindeanschluss in das Innere des Schalters geleitet. Zweitens: Der Druck wirkt auf das Balg- oder Kolbenmesselement; dieses Element wandelt den Druck in eine lineare Kraft um. Drittens: Überschreitet die Kraft den durch die Einstellfeder kalibrierten Schwellenwert, wird die mechanische Vorrichtung ausgelöst. Viertens: Das Sprungkontaktsystem wechselt schnell die Stellung; dadurch flattert der Kontakt bei kleinen Schwankungen um den Schwellendruck nicht und bildet keinen Lichtbogen. Fünftens: Sinkt der Druck um die Schaltdifferenz, kehrt der Kontakt in die Ausgangsstellung zurück. Bei automatischem Rücksetzen erfolgt diese Rückkehr von selbst; ist manuelles Rücksetzen erforderlich, ist ein Eingriff des Bedieners zwingend. Diese fünf Schritte erklären, warum ein mechanischer Druckschalter ganz ohne Software und ohne externe Energiequelle so zuverlässig arbeitet: Der gesamte Entscheidungsmechanismus beruht auf Federkraft und mechanischem Gleichgewicht.

Die Frage, was ein SPDT-Kontakt ist, wird häufig gestellt. Der SPDT-Kontaktaufbau, ausgeschrieben Single Pole Double Throw, bietet drei Anschlüsse: COM (gemeinsam), NO (normalerweise offen) und NC (normalerweise geschlossen). Diese Konfiguration ermöglicht es, mit demselben Schalter sowohl einen Hochdruckalarm als auch einen Niederdruck-Abschaltkreis aufzubauen. Die Wahl der Verdrahtung bestimmt die Sicherheitsanforderung der Anwendung; je nachdem, ob der Kontakt im Störungsfall offen oder geschlossen sein soll, wird der NO- oder der NC-Anschluss gewählt. Der Kontakt des Danfoss KP35 verhält sich wie folgt: Überschreitet der Druck den Einstellpunkt, schließt Klemme 1–4 und öffnet Klemme 1–2.

Auch der Unterschied zwischen Druckschalter und Manometer wird häufig verwechselt. Das Manometer zeigt den momentanen Druck an; der Schalter dagegen öffnet oder schließt den Stromkreis, wenn der Druck einen Schwellenwert überschreitet. Im Zusammenspiel ermöglicht das Manometer dem Bediener, den momentanen Wert zu beobachten, während der Schalter die automatische Reaktion der Anlage sicherstellt. Werden beide zusammen eingesetzt, sind sichtbare Kontrolle und automatische Regelung an einer Stelle vereint; diese Kombination hat sich insbesondere bei kritischen Schutzkreisen für Pumpen und Verdichter als Standardlösung etabliert. (Details: Wie wählt man ein Manometer aus? Unterschiede zwischen 0–6, 0–10 und 0–16 bar)

Die Einstellung eines Druckschalters erfolgt, indem zwei Parameter nacheinander festgelegt werden: zuerst der Abschaltpunkt (Cut-out), anschließend die Schaltdifferenz. Dabei ist zu beachten, dass sich beide Werte gegenseitig beeinflussen; wird die Schaltdifferenz verändert, während der Abschaltpunkt konstant bleibt, verschiebt sich der Rückschaltpunkt. Für eine erfolgreiche Einstellung müssen unbedingt ein kalibriertes externes Manometer und ein Inbetriebnahmeprotokoll bereitliegen.

Der allgemeine Arbeitsablauf zur Einstellung des Druckschalters ist wie folgt. Sichern Sie zunächst die Anlage: Unterbrechen Sie Strom und Prozessdruck und prüfen Sie, ob die Anlage drucklos ist. Öffnen Sie anschließend die Gehäuseabdeckung oder die Einstellschraube; bei einigen Modellen ist die Verriegelung durch eine Plombierschraube gesichert. Das Drehen der Einstellschraube im Uhrzeigersinn erhöht in der Regel den Abschaltpunkt, das Drehen gegen den Uhrzeigersinn verringert ihn; diese Richtung kann jedoch je nach Produktmodell abweichen, maßgebend ist die Anleitung des Herstellers. Beobachten Sie das kalibrierte Manometer, während Sie die Anlage langsam unter Druck setzen; der Druckwert, bei dem der Kontakt die Stellung wechselt, ist Ihr Abschaltpunkt. Protokollieren Sie den Wert und stellen Sie bei Abweichung vom gewünschten Wert erneut ein. Überprüfen Sie die Schaltdifferenz auf ähnliche Weise, indem Sie beim Absenken des Drucks unter den Abschaltpunkt den Druckwert messen, bei dem der Kontakt zurückschaltet. Halten Sie den Rückschaltdruck fest.

Für die Einstellung des Druckschalters Danfoss KP35 060-113391 sind zwei Schrauben am Gehäuse entscheidend: Die erste legt den Abschaltpunkt (Einstellpunkt) fest, die zweite die Schaltdifferenz. Die Lage der Schrauben und ihre Wirkrichtung sind in den technischen Unterlagen von Danfoss beschrieben; lesen Sie dieses Dokument vor Ort, bevor Sie die Anlage unter Druck setzen. Die Skala für den Abschaltpunkt deckt den Bereich -0,2–7,5 bar ab; die Skala für die Schaltdifferenz liegt im Bereich 0,7–4 bar. Beide Skalen dienen nur der Orientierung; die endgültige Überprüfung erfolgt stets mit einem externen Manometer.

Die Abschalteinstellung (Cut-out Point) ist der Schwellenwert, bei dem der Kontakt beim Erreichen des Drucks die Stellung wechselt. Beim Druckschutz von Pumpen wird der Abschaltpunkt in der Regel auf 90 % des maximal zulässigen Anlagendrucks festgelegt; dieser Anteil lässt einen ausreichenden Sicherheitszuschlag und verhindert zugleich ein unnötig frühes Abschalten. Bei Druckschaltern für Verdichter ist der Abschaltpunkt dagegen der gewünschte obere Betriebsdruck des Behälters.

Die Berechnung des Abschaltpunkts läuft in folgenden Schritten ab. Schritt 1: Legen Sie den normalen Betriebsdruck der Anlage fest. Beispiel: 4,0 bar. Schritt 2: Ermitteln Sie den gewünschten Abschaltpunkt, indem Sie einen Sicherheitszuschlag addieren. Beispiel: 5,0 bar (1,0 bar Sicherheitszuschlag). Schritt 3: Prüfen Sie, ob der Einstellbereich des Danfoss KP35 060-113391 von -0,2–7,5 bar den Wert abdeckt; 5,0 bar liegen in diesem Bereich, also geeignet. Schritt 4: Stellen Sie die Einstellschraube am Schaltergehäuse ein, indem Sie den Druck kontrolliert erhöhen und dabei mit einem kalibrierten Manometer bestätigen, dass der Kontakt genau bei 5,0 bar die Stellung wechselt. Schritt 5: Tragen Sie den gemessenen Abschaltdruck in das Inbetriebnahmeprotokoll ein.

Die Skala am Gehäuse dient der Voreinstellung. Die genaue Überprüfung des Abschaltpunkts muss unbedingt mit einem kalibrierten externen Manometer erfolgen. Eine Abweichung von 0,2–0,5 bar zwischen Skalenwert und tatsächlichem Abschaltpunkt ist normal; eine größere Abweichung deutet auf Federermüdung oder mechanische Schäden hin. Der Betrieb mit einem nicht kalibrierten Schalter bedeutet, dass der Sicherheitskreis an einem unbestimmten Punkt auslöst; das bereitet sowohl Geräteschäden als auch einer Sicherheitslücke im Prozess den Boden. Für die Auswahl eines Druckschalters und die Festlegung des richtigen Abschaltdrucks können Sie auch die Produktgruppen auf unserer Seite für Installationstechnik nutzen. (Details: Installationstechnik)

Die Einstellung der Schaltdifferenz (Differential) bestimmt, um wie viel der Druck zurückgehen muss, damit die Kontakte nach dem Stellungswechsel am Abschaltpunkt wieder in die Ausgangslage zurückkehren können. In einer einfachen Formel ausgedrückt: Rückschaltpunkt = Abschaltpunkt minus Schaltdifferenz. Diese Differenz verhindert, dass der Schalter bei Prozessschwankungen ständig öffnet und schließt; zugleich sorgt sie dafür, dass der Prozess kontrolliert innerhalb eines Bandes arbeitet.

Die Schaltdifferenz des Danfoss KP35 060-113391 ist mechanisch zwischen 0,7 und 4 bar einstellbar. Erläutern wir es Schritt für Schritt an einem Beispiel: Werden der Abschaltpunkt mit 5,0 bar und die Schaltdifferenz mit 1,5 bar gewählt, ergibt sich der Rückschaltpunkt zu 5,0 minus 1,5 = 3,5 bar. Erreicht der Prozessdruck 5,0 bar, löst der Kontakt aus und die Anlage stoppt. Fällt der Druck unter 3,5 bar, kehrt der Kontakt in die erste Stellung zurück und die Anlage kann wieder anlaufen. Dank dieses Bandes arbeitet die Anlage genau zwischen 3,5 und 5,0 bar; den Rest regelt der Schalter.

Wird die Schaltdifferenz zu eng gewählt, entstehen ernste Probleme. Bei einem Abschaltpunkt von 5,0 bar und einer Schaltdifferenz von 0,2 bar liegt der Rückschaltpunkt bei 4,8 bar. Schwankt der Prozessdruck natürlicherweise im Band von 4,8–5,0 bar, öffnet und schließt der Schalter Dutzende Male pro Minute; in der Fachliteratur wird dies als Kurztaktung (Short Cycling) bezeichnet. Dadurch schmelzen die Kontaktflächen durch Lichtbogenbildung, die Lebensdauer verkürzt sich dramatisch, die Motorwicklungen werden thermisch ermüdet und die Anlagenregelung wird unzuverlässig.

Wird die Schaltdifferenz zu weit gewählt, entstehen ebenfalls andere Probleme. Der Rückschaltpunkt kann in der Praxis unerreichbar werden; die Anlage wartet dann lange bei niedrigem Druck, was Produktion oder Komfort beeinträchtigt. Die richtige Regel für die Schaltdifferenz lautet: Der Wert der Schaltdifferenz muss mindestens das Dreifache der normalen Schwankungsamplitude des Prozesses betragen oder darüber liegen. Diese Regel schont sowohl den Kontakt als auch die Konsistenz der Prozessregelung.

Diese Beziehung zwischen Abschaltpunkt und Schaltdifferenz ist nicht bloß ein technisches Detail, sondern ein Auslegungsparameter, der Lebensdauer der Geräte und Zuverlässigkeit der Anlage unmittelbar beeinflusst. Bei Auswahl und Inbetriebnahme eines Druckschalters müssen beide Werte zwingend gemeinsam betrachtet werden. (Details: Was ist ein Drucksensor? Wie wählt man 0–10-bar- und 0–16-bar-Druckmessumformer aus?)

Der Danfoss KP35 Druckschalter ist mit seinem Einstellbereich von -0,2–7,5 bar das kompakte Industriemodell der Danfoss KP-Baureihe. Die technischen Werte, die anhand der JSON-LD-Daten der Produktseite auf Pomeka.com verifiziert wurden, lauten wie folgt (Details: https://www.pomeka.com/danfoss-kp35-basinc-salteri-060-113391):

• Bestellcode: 060-113391
• Einstellbereich: -0,2–7,5 bar Pe
• Mechanische Schaltdifferenz: 0,7–4 bar, einstellbar
• Rücksetzfunktion: automatisch – erreicht der Druck den Rückschaltpunkt, kehrt der Kontakt von selbst in die Ausgangsstellung zurück
• Kontaktart: SPDT, einpoliger Wechsler; Klemmenpaare 1–2 (NC) und 1–4 (NO)
• Druckanschluss: Außengewinde G 1/4 nach ISO 228-1
• Druckmesselement: Balgtyp
• Maximaler Betriebsdruck: 17 bar
• Maximaler Prüfdruck: 22 bar
• Schutzart: IP30; mit zusätzlichem Zubehör ist ein höherer Schutz möglich
• Umgebungstemperatur: -40…+65 °C; kurzzeitig +80 °C, höchstens 120 Minuten
• Mediumtemperatur: -40…+100 °C (laut Danfoss-Datenblatt der Baureihe)
• Elektrische Last AC-1: 16 A, 400 V
• Elektrische Last AC-3: 16 A, 400 V
• Elektrische Last AC-15: 10 A, 400 V
• Kabeleinführung: Kabelverschraubung aus Gummi für Kabel von 6–14 mm
• Nettogewicht: ca. 0,295 kg

Das automatische Rücksetzen ist ein wichtiges Merkmal der Variante 060-113391. Geht der Druck um die Schaltdifferenz zurück, kehrt der Kontakt ohne manuellen Eingriff in die Ausgangsstellung zurück. Diese Eigenschaft ist bei der Kreissteuerung von Druckerhöhungsanlagen und beim Behältermanagement von Verdichtern von Vorteil; die Anlage läuft weiter, ohne den Bediener warten zu lassen. In Not-Aus-Kreisen mit Sicherheitsfunktion ist automatisches Rücksetzen jedoch ein kritisches Risiko: Die Anlage läuft automatisch wieder an, ohne dass der Bediener die Störungsursache untersucht hat. In diesen Szenarien sollte die KP35-Variante mit manuellem Rücksetzen bevorzugt werden.

Achtung: Die Bezeichnung Danfoss KP35 allein definiert die Variante nicht. Unter verschiedenen Bestellcodes können unterschiedliche Druckbereiche, unterschiedliche Anschlussarten (G 1/2, NPT) und unterschiedliche Rücksetzoptionen vorliegen. Vor Bestellung und Montage ist es zwingend erforderlich, den Code 060-113391 exakt mit der Projektspezifikation abzugleichen, sowohl aus technischer als auch aus rechtlicher Sicht.

Die Danfoss KP-Baureihe ist nach unterschiedlichen Druckbereichen und Mediumarten in Gruppen unterteilt. Auf Pomeka.com sind auch die Modelle KP36 (060-110866), KP5 (060-117166) und KPI38 (060-508166) erhältlich. Die wesentlichen Unterschiede zwischen den vier Modellen lassen sich wie folgt zusammenfassen:

• Danfoss KP35 (060-113391) – Einstellbereich -0,2–7,5 bar, Schaltdifferenz 0,7–4 bar, Anschluss G 1/4, im Wesentlichen für Anwendungen mit gasförmigen Medien; Hilfskreise von Verdichtern, Brennersteuerung, allgemeiner industrieller Alarm
• Danfoss KP36 Druckschalter (060-110866) – das Schwestermodell des KP35 mit höherer oberer Grenze; wird in der Regel im Band 0,5–12 bar gewählt und kommt bei Hochdruckverdichtern und Dampfsystemen in Betracht
• Danfoss KP5 Druckschalter (060-117166) – im Segment niedriger und negativer Drücke angesiedelt; wird häufig in Kälte- und Wärmepumpenkreisen sowie in Vakuumanwendungen eingesetzt
• Danfoss KPI38 Flüssigkeitsdruckschalter (060-508166) – die KPI-Baureihe ist sowohl für flüssige als auch für gasförmige Medien ausgelegt; die medienberührten Werkstoffe sind mit beiden Medien verträglich; wird bei Wasserleitungsschutz und Flüssigkeitsdruckalarmen bevorzugt

Das wichtigste Auswahlkriterium klärt sich mit drei Fragen. Erstens: Ist das Medium gasförmig oder flüssig? Im gasförmigen Medium kommen KP35 oder KP36 in Betracht, in flüssigen oder gemischten Medien der KPI38. Zweitens: In welchem Bereich soll der Abschaltpunkt liegen? Für den KP35 gilt -0,2–7,5 bar; für höheren Druck der KP36. Drittens: Welches Schaltdifferenzband wird benötigt? Passt der Bereich 0,7–4 bar des KP35 nicht zu Ihrem Prozess, sollte auf eine andere Variante oder auf eine Messumformer-Lösung gewechselt werden.

Bei Druckschaltern für Heizkessel wird der KP35 bevorzugt; die primären Sicherheitsfunktionen des Kessels (im Rahmen von EN 12828) werden jedoch über das Sicherheitsventil und eine eigene Sicherheitskette geführt. Der Druckschalter übernimmt hier die Rolle einer sekundären Kontroll- und Alarmebene. (Details: Wie plant man einen Heizraum? Grundlegende Ausrüstung und Funktionsprinzip)

Der Druckschutz von Pumpen deckt zwei kritische Szenarien ab. Das erste Szenario ist der Trockenlaufschutz: Fällt der Druck in der Saugleitung unter einen bestimmten Schwellenwert, wird die Pumpe abgeschaltet, sodass sich durch Trockenlauf erhitzende Lager und Dichtungen keinen Schaden nehmen. Das zweite Szenario ist der Hochdruckschutz: Überschreitet der Anlagendruck die zulässige Obergrenze, wird die Pumpe abgeschaltet, damit Rohre und Verbindungselemente nicht übermäßig belastet werden.

Beispiel für einen Trockenlaufschutzkreis: Eine Kreiselpumpe wird aus einer Zisterne mit einer maximalen Saughöhe von 6 mWS (ca. 0,6 bar) gespeist. Im Normalbetrieb beträgt der Saugdruck 1,2 bar, bei leerer Zisterne fällt er auf 0,4 bar. Um Trockenlauf zu verhindern, wird ein Niederdruckschalter in die Saugleitung eingebaut; der Abschaltpunkt wird mit 0,7 bar gewählt. Bei einer Schaltdifferenz von 0,3 bar ergibt sich der Rückschaltpunkt zu 0,7 minus 0,3 = 0,4 bar; das heißt, sobald die Zisterne gefüllt ist und der Druck 0,4 bar überschreitet, schaltet der Schalter die Pumpe automatisch zu. So stoppt und startet der Schalter die Pumpe bei jedem Entleer- und Füllzyklus der Zisterne sicher. (Details: Pumpensysteme)

Bei Druckerhöhungsanlagen ist der Druckschutz von Pumpen die Grundlage der Start/Stopp-Automatik des Schalters. Fällt der Behälterdruck auf die untere Schwelle, startet er die Pumpe, bei Erreichen der oberen Schwelle stoppt er sie. Der stabile Ablauf dieses Zyklus wird unmittelbar über die Breite der Schaltdifferenz gesteuert; eine zu enge Schaltdifferenz überhitzt den Pumpenmotor, eine zu weite mindert die Druckqualität. (Details: Druckerhöhungsanlage läuft ständig und schaltet nicht ab: 10 mögliche Ursachen und Lösungen)

Der Druckschalter für Verdichter hält den Behälterdruck innerhalb eines festgelegten Bandes. Erreicht der Druck den Abschaltpunkt, wird der Verdichter gestoppt; fällt er um die Schaltdifferenz, startet er wieder. Die Häufigkeit dieses Zyklus beeinflusst sowohl den Stromverbrauch als auch die mechanische Lebensdauer.

Dimensionierungsschritte für eine typische Druckluftanlage mit 8 bar: Schritt 1 – Abschaltpunkt: 7,0 bar (maximaler Behälterdruck). Schritt 2 – Rückschaltpunkt: 5,5 bar (maximal 1,5 bar Schaltdifferenz). Schritt 3 – Schaltdifferenz: 7,0 minus 5,5 = 1,5 bar. Schritt 4 – Steuerung: Reicht je nach Motorleistung des Verdichters eine Lastkapazität von 10 A, 400 V aus? Da die AC-3-Kapazität des KP35 16 A, 400 V beträgt, ist direktes Schalten möglich. Schritt 5 – Rücksetzart: Gewünscht ist automatische Behälterbefüllung, der Bediener soll nicht warten müssen; gewählt wird automatisches Rücksetzen (060-113391).

Ein häufiges Problem bei Verdichteranwendungen: Ist die Prozessschwankung größer als die Schaltdifferenz, beginnt die Kurztaktung (Short Cycling). Behältervolumen und Schaltdifferenz müssen gemeinsam dimensioniert werden; die Kombination aus kleinem Behälter und enger Schaltdifferenz führt zur thermischen Ermüdung der Motorwicklung.

Der Unterschied zwischen Druckschalter und Messumformer richtet sich nach der Regelungskomplexität der Anwendung. Der Druckschalter ist ein Zweipunktgerät (Ein/Aus); er misst den Druckbereich nicht kontinuierlich, sondern überwacht nur Schwellenwerte. Der Druckmessumformer dagegen erzeugt ein kontinuierliches analoges Signal (4–20 mA oder 0–10 V) und speist dieses in eine SPS, ein BMS oder einen Frequenzumrichter ein.

• Druckschalter ist zu bevorzugen: Ein/Aus-Regelung genügt, mechanische Zuverlässigkeit hat Vorrang, keine SPS oder Automatisierungsinfrastruktur vorhanden, begrenztes Budget
• Druckmessumformer ist zu bevorzugen: kontinuierliche Drucküberwachung, Trendanalyse, Energiemanagement, Proportionalregelung oder Datenaufzeichnung erforderlich
• Beide gemeinsam einsetzen: In kritischen Anlagen wird der primäre Sicherheitskreis mit dem Schalter geführt, Überwachung und Optimierung mit dem Messumformer

Kostenseitig ist der Druckschalter anfangs deutlich vorteilhafter; er erfordert keine Programmierung und verursacht geringe Wartungskosten. Dagegen bietet ein Messumformersystem die Möglichkeit datenbasierter Wartung und Energieoptimierung. In kleinen Installationen genügt der Schalter; bei mittleren und großen Projekten werden beide gemeinsam eingesetzt. Für die ergänzende Messinfrastruktur der Anlage können Sie sich unsere Produkte der Installationstechnik ansehen. (Details: Installationstechnik)

Der Druckschalter am Heizkessel ist als primäre Schutzebene ausgelegt; das Sicherheitsventil ist dagegen die mechanische letzte Verteidigungslinie. Beide sind nicht gegeneinander austauschbar, sondern ergänzen sich. Der Einstellpunkt des Schalters wird stets unterhalb des Öffnungsdrucks des Sicherheitsventils festgelegt; dadurch muss das Sicherheitsventil nicht ansprechen, wenn der Schalter den Kessel abschaltet.

Beispiel: Der Kessel arbeitet an einer PN10-Rohrleitung, das Sicherheitsventil öffnet bei 6,0 bar. Der Abschaltpunkt des Druckschalters wird mit 5,0 bar gewählt; bei einer Schaltdifferenz von 0,8 bar ergibt sich der Rückschaltpunkt zu 5,0 minus 0,8 = 4,2 bar. Da der normale Betriebsdruck 3,0 bar beträgt, bietet der Schalter einen ausreichenden Sicherheitspuffer, in dem er weit vor dem Öffnen des Sicherheitsventils eingreift. Die Heizungsnorm TS EN 12828 schreibt diese Hierarchie verbindlich vor. (Details: Was ist ein Sicherheitsventil? Wo werden Sicherheitsventile mit 3 bar, 6 bar und 10 bar eingesetzt?)

Die Frage, was ein SPDT-Kontakt ist, muss jeder Techniker beantworten können, der Druckschalter verwendet. SPDT (Single Pole Double Throw) bedeutet einpoliges Umschalten in zwei Richtungen. Der Kontakt hat drei Anschlüsse: Nr. 1 COM (gemeinsam), Nr. 2 NC (normalerweise geschlossen) und Nr. 4 NO (normalerweise offen). Für den Danfoss KP35 060-113391 ist das Kontaktverhalten wie folgt definiert: Überschreitet der Druck den Einstellpunkt, schließt Klemme 1–4 und öffnet Klemme 1–2. Sinkt der Druck auf den Rückschaltpunkt, kehrt sich alles um.

Für einen Hochdruckalarmkreis wird der NC-Anschluss (1–2) verwendet. Bei normalem Druck ist der Kreis geschlossen; wird der Schwellenwert überschritten, öffnet er und es wird ein Alarm erzeugt. Dies ist eine ausfallsichere (Fail-Safe-)Konfiguration, denn auch bei einem Kabelbruch oder einem Defekt des Schalters öffnet der Kreis, und der Alarm wird dennoch erzeugt. Keine Störungsart kann den Alarm unterdrücken.

Für einen Niederdruckalarmkreis wird der NO-Anschluss (1–4) verwendet. Bei normalem Druck ist der Kreis offen; fällt der Druck unter den Schwellenwert, schließt er und es wird ein Alarm erzeugt. Der Trockenlaufschutz von Pumpen wird in der Regel mit dieser Konfiguration aufgebaut. Welchen Anschluss Sie verwenden, ist nach den Sicherheitsanforderungen des Störungsszenarios und nach den örtlichen Vorschriften (IEC 60364, EN 60947-5-1) festzulegen.

Beim Druckschalter mit automatischem Rücksetzen kehrt der Kontakt in die Ausgangsstellung zurück, sobald der Druck den Rückschaltpunkt erreicht. Diese Eigenschaft ist bei Anwendungen wie der Behälterdruckregelung, der Steuerung von Druckerhöhungsanlagen und dem Verdichterzyklus ausgesprochen praktisch; die Anlage läuft weiter, ohne dass ein Eingriff des Bedieners erforderlich ist.

Gefährlich wird automatisches Rücksetzen hier: Sicherheitskreise mit Sicherheitsfunktion und Not-Aus-Ketten sind der Bereich, in dem dieser Schalter nicht verwendet werden darf. Beispiel: Schaltet eine wegen eines Hochdruckalarms stehende Pumpe bei sinkendem Druck automatisch wieder zu, läuft die Anlage erneut an, ohne dass die Ursache der Störung untersucht wurde; das erhöht das Risiko von Rohrbruch, Leckage oder Prozessfehlern. In diesen Szenarien aktiviert die Variante derselben Modellfamilie mit manuellem Rücksetzen den Kreis nur mit Freigabe des Bedieners wieder. Bei kritischen Anwendungen ist es zwingend, die Schalterart gemeinsam mit dem Sicherheitsingenieur festzulegen.

Gehen wir die Berechnung der Schaltdifferenz eines Pressure Switch anhand einer realistischen Situation durch. Eine Umwälzpumpenanlage arbeitet mit einem Nenndruck von 3,0 bar. Erreicht der Anlagendruck 4,0 bar, soll die Pumpe stoppen, bei Absinken auf 2,5 bar wieder starten. Welcher Schalter und welche Einstellwerte sind geeignet?

Schritt 1 – Abschaltpunkt: 4,0 bar. Der Bereich des KP35 von -0,2–7,5 bar deckt diesen Wert ab, also geeignet. Schritt 2 – Rückschaltpunkt: 2,5 bar. Schritt 3 – Berechnung der Schaltdifferenz: Schaltdifferenz = Abschaltpunkt minus Rückschaltpunkt = 4,0 minus 2,5 = 1,5 bar. Der Schaltdifferenzbereich des KP35 von 0,7–4,0 bar deckt 1,5 bar ab, also geeignet. Schritt 4 – Prüfung der Prozessschwankung: Im Normalbetrieb schwankt die Anlage um 3,0 ± 0,2 bar. Die Schaltdifferenz von 1,5 bar beträgt etwa das Vierfache der Schwankung (0,4 bar); es besteht kein Risiko der Kurztaktung, also geeignet. Schritt 5 – Rücksetzart: Die Anlage soll automatisch wieder anlaufen, der Bediener soll nicht warten müssen; gewählt wird automatisches Rücksetzen 060-113391. Schritt 6 – Kontaktwahl: Zum Stoppen der Pumpe wird der NC-Anschluss verwendet; bei 4,0 bar öffnet der Kreis, die Pumpe erhält den Stopp-Befehl. Schritt 7 – Lastprüfung: Der Pumpenmotor hat 5,5 kW, 400 V; für direktes Schalten kann ein Schütz erforderlich sein; der KP35-Kontakt sollte das Schütz und nicht die Motorwicklung ein- und ausschalten.

Der maximale Betriebsdruck der Pumpe liegt weit unter der maximalen Betriebsgrenze des Schalters von 17 bar; die mechanische Verträglichkeit ist gegeben. Der Außenanschluss G 1/4 wird mit einem Adapter an der Anschlussstelle in der Saug- oder Druckleitung montiert. (Details: Wie erfolgt die Pumpenauswahl? Ratgeber zur Berechnung von Volumenstrom und Förderhöhe)

Die richtige Montage eines Druckschalters ist für Messzuverlässigkeit und Lebensdauer des Geräts ebenso entscheidend wie die Wahl des richtigen Modells. Die Montagepraxis lässt sich in sechs Punkten zusammenfassen:

• Prozessdruck sicher absperren: Lassen Sie vor dem mechanischen Anschluss den Leitungsdruck vollständig ab, sichern Sie die Anlage gegen Wiedereinschalten und bestätigen Sie mit dem Manometer, dass sie drucklos ist
• Dichtmaterial richtig wählen: Verwenden Sie für das Gewinde G 1/4 nach ISO 228-1 PTFE-Band oder ein geeignetes flüssiges Dichtmittel; zu viele Windungen können das Gewinde beschädigen und gewährleisten keine Dichtheit
• Keine mechanische Last auf das Gehäuse bringen: Werden Rohrversatz oder Schwingungen auf den Schalter übertragen, erleidet das Balgelement dauerhafte Schäden; isolieren Sie die mechanische Last durch einen flexiblen Anschluss oder eine Anschlussverlängerung
• Für das IP30-Gehäuse ist eine ebene Fläche unerlässlich: Montieren Sie auf einer sauberen, ebenen Fläche, auf der alle Öffnungen geschlossen und die Kabelverschraubung fest angezogen sind; für feuchte oder offene Umgebungen ist ein zusätzliches Gehäuse oder ein Schaltschrank erforderlich
• Vor der Verdrahtung die elektrische Energie abschalten: Die Wahl des NO/NC-Anschlusses muss dem Projektschema entsprechen, das Anzugsmoment der Klemmen ist gemäß dem Wert in der Herstelleranleitung einzuhalten
• Inbetriebnahmeprotokoll führen: Messen Sie Abschalt- und Rückschaltdruck mit dem kalibrierten Manometer und protokollieren Sie sie; der Skalenwert am Gehäuse ist nur ein Ausgangswert und für eine genaue Überprüfung nicht ausreichend

In Maschinen oder Rohrsystemen mit starken Schwingungen wird nicht empfohlen, den Schalter direkt an einer starren Halterung zu montieren. In der Nähe von Verdichtern und Pumpen kann die Rohrpulsation heftig sein; in diesen Fällen verlängert ein Pulsationsdämpfer oder ein U-förmiges Anschlussrohr die Lebensdauer des Balgs.

Bei der Auswahl eines Druckschalters ist die Mediumeigenschaft ein kritisches Kriterium. Der Danfoss KP35 060-113391 ist mit seinem Balg-Messelement und den angegebenen medienberührten Werkstoffen im Wesentlichen für Anwendungen mit gasförmigen Medien ausgelegt. Wasser und Flüssigkeiten stellen im Allgemeinen andere Werkstoffanforderungen; die KPI-Baureihe wurde für diesen Zweck entwickelt. Bei besonderen Medien wie aggressiven Chemikalien, demineralisiertem Wasser oder Dampf sind Produktcode und Verträglichkeit der medienberührten Teile zusätzlich anhand der technischen Unterlagen von Danfoss zu verifizieren.

Die Temperaturgrenzen werden in zwei Dimensionen betrachtet. Umgebungstemperatur: Die Standard-Umgebungstemperatur des Danfoss KP35 liegt im Bereich -40…+65 °C; eine kurzzeitige Einwirkung von +80 °C (höchstens 120 Minuten) gilt noch als akzeptabel. Dauerbetrieb oberhalb dieser Grenze ermüdet Kunststoff- und Elastomerbauteile vorzeitig. Mediumtemperatur: Laut Danfoss-Datenblatt der KP-Baureihe liegt sie im Band -40…+100 °C. Soll in Heizräumen in der Nähe einer Leitung mit hoher Temperatur montiert werden, sind sowohl Umgebungs- als auch Mediumtemperatur zu prüfen.

Auch die elektrische Belastbarkeit ist bei der Auswahl zu berücksichtigen. Der KP35 hat in der Kategorie AC-1 eine Kapazität von 16 A, 400 V. Für Motorlasten sind die Werte AC-3 und AC-15 maßgebend: AC-3 (Motorlast, Anlauf) 16 A/400 V, AC-15 (induktive Last, Schützspule) 10 A/400 V. Um große Motorwicklungen direkt zu schalten, ist eine Schützebene dazwischen erforderlich; andernfalls verschleißt der Kontakt durch den Anlaufstrom vorzeitig. Für die Dimensionierung der elektrischen Last ist die Freigabe eines Elektroingenieurs einzuholen.

Der Ort, an dem der Druckschalter angeschlossen wird, beeinflusst unmittelbar den Druckwert, den die Messung repräsentiert. Wird in der Saugleitung der Pumpe gemessen, wird der Schalter möglichst nahe am Pumpenflansch an einer horizontalen oder nach oben weisenden Anschlussstelle montiert; so erhält er an der Messstelle Daten aus der flüssigkeitsgefüllten Leitung. Wird in der Druckleitung gemessen, wird der Schalter hinter dem Rückschlagventil an der Stelle positioniert, an der der erste Druckanstieg stattfindet.

Für die Positionierung eines Druckschalters am Verdichter ist die Montage auf dem Behälter oder in der Nähe des Behälterausgangs üblich; diese Position gibt den tatsächlichen Behälterdruck am genauesten wieder. In Rohrsystemen verstärken turbulente Stellen wie ein langes Leitungsende oder ein Bogenaustritt die Pulsation; die Montage an diesen Stellen ist zu vermeiden, oder es ist ein Dämpfer zu ergänzen.

Bei vertikaler Montage wird das Balgelement von der Schwerkraft nur minimal beeinflusst; bei Maschinen mit sehr starken Schwingungen wird jedoch gelegentlich die horizontale Montage bevorzugt. Die Herstelleranleitung ist für die Montageausrichtung die maßgebliche Quelle. In feuchter, nasser oder offener Umgebung reicht das Schaltergehäuse mit IP30-Schutz nicht aus; es ist in einen Schaltschrank oder in ein zusätzliches Gehäuse zu setzen. (Details: Was ist ein Schmutzfänger? Wo und warum wird ein Y-Schmutzfänger eingesetzt?)

Das Inbetriebnahmeprotokoll eines Druckschalters muss systematische Schritte für Sicherheit und Nachvollziehbarkeit enthalten. Der erste Schritt ist die Dokumentenprüfung: Bestellcode (060-113391), Druckbereich, Rücksetzart und Anschlussmaß werden mit der Projektspezifikation verglichen; kein abweichendes Gerät wird in Betrieb genommen. Der zweite Schritt ist die Vorprüfung: Bevor die Anlage unter Druck gesetzt wird, muss die Sichtprüfung abgeschlossen sein und die Kabelverbindungen müssen gemäß dem Klemmenanzugsmoment festgezogen sein.

Der dritte Schritt ist der Abschalttest: Der Anlagendruck wird langsam und kontrolliert erhöht. In dem Moment, in dem der Kontakt die Stellung wechselt, wird der Wert am kalibrierten Manometer abgelesen und im Protokollformular ergänzt; dieser Wert wird mit dem Auslegungs-Abschaltpunkt verglichen. Eine Toleranz von ±5 % gilt als akzeptabel; eine größere Abweichung erfordert eine erneute Einstellung. Der vierte Schritt ist der Rückschalttest: Der Druck wird langsam unter den erwarteten Rückschaltpunkt abgesenkt, und in dem Moment, in dem der Kontakt zurückschaltet, wird der Manometerwert protokolliert. Die Schaltdifferenz wird berechnet: Abschaltpunkt minus Rückschaltpunkt. Der fünfte Schritt ist die Überprüfung des Alarmkreises: Gemäß Verdrahtungsplan wird der NC/NO-Anschluss mit einer LED oder einem Multimeter geprüft; die Wahl des falschen Anschlusses führt dazu, dass der Alarm verkehrt herum arbeitet.

Das Protokollformular besteht aus dem Namen des Schalters, dem Bestellcode, dem Einbauort, dem gemessenen Abschaltpunkt, dem gemessenen Rückschaltpunkt, der berechneten Schaltdifferenz, dem Datum der Inbetriebnahme und der Unterschrift des Technikers. Dieses Formular ist das Referenzdokument für die regelmäßige Kalibrierung; damit es nicht verloren geht, ist es in der Prüfakte der Anlage aufzubewahren.

Mechanische Druckschalter erfordern im Vergleich zu elektronischen Messumformern deutlich weniger Wartung; eine Überprüfung mindestens einmal pro Jahr ist jedoch zwingend. Die Schritte der regelmäßigen Wartung lauten der Reihe nach: Energie und Prozessdruck absperren; Gehäuse, Anschlussstelle, Kabeleinführung und Kontaktklemmen einer Sichtprüfung unterziehen; die Anlage mit dem kalibrierten Manometer kontrolliert unter Druck setzen, den Abschaltpunkt messen und mit dem Protokoll vergleichen; den Rückschaltpunkt messen, die Schaltdifferenz berechnen und mit dem protokollierten Wert vergleichen; überschreitet die Abweichung 5 %, neu kalibrieren oder das Gerät austauschen.

Um die Wartung des Druckschalters zu erleichtern, können einige praktische Maßnahmen ergriffen werden. Erstens: Wird der Schalter über eine Wartungsabsperrung oder einen Kugelhahn absperrbar montiert, lässt er sich außer Betrieb nehmen und testen, ohne den Leitungsdruck abzulassen. Zweitens: Aus Gründen der Servicesicherheit ist ein Verfahren mit Energieverriegelungsschild (LOTO, Lockout/Tagout) zwingend anzuwenden; die Bestätigung, dass Druck und Strom gleichzeitig abgesperrt sind, ist eine grundlegende Voraussetzung für die Sicherheit des Personals. Drittens: Ein aktuelles Kalibrierzertifikat des Referenzmanometers gewährleistet die Rückführbarkeit (Traceability) der Messung; eine Überprüfung des Abschaltpunkts mit einem Manometer, dessen Zertifikat abgelaufen ist, ist rechtlich und technisch ungültig. (Details: Warum zeigt ein Manometer falsch an? Die häufigsten Fehler bei der Druckmessung)

Das Balg-Messelement kann insbesondere in Anwendungen mit starken Schwingungen mechanisch ermüden. In Anlagen, die plötzlichen und wiederholten Druckstößen ausgesetzt sind (Wasserschlag, Anlaufwellen von Verdichtern), verlängert ein vor dem Schalter ergänzter Pulsationsdämpfer oder ein U-förmiges Anschlussrohr die Lebensdauer des Balgs erheblich. (Details: Was ist ein Wasserschlag (Druckstoß)? Wie verhindert man Schlaggeräusche in Rohren?)

In Fan-Coil-Anlagen und industriellen Kühleinheiten ist der Druckschalter ein Standardbauteil sowohl für den Hochdruck- als auch für den Niederdruckschutz. Der Hochdruckschalter im Kältemittelkreis stoppt den Verdichter, sobald ein bestimmter Druck überschritten wird; so schützt er Rohrleitungen, Verflüssiger und Verdichterlager vor Überdruck. Der Niederdruckschalter überwacht dagegen Kältemittelmangel oder die Gefahr des Einfrierens im Verdampfer.

In diesen Anwendungen ist die Wahl von Werkstoffen, die mit dem Kältemittel verträglich sind, zwingend. Moderne Kältemittel wie R410A, R134a oder R32 können bei Bauteilen aus Standard-Kohlenstoffstahl oder Messing Verträglichkeitsprobleme verursachen; es sind vom Hersteller freigegebene Modelle und Zubehörteile zu verwenden. Die Danfoss-Baureihe KP5 kommt für solche Anwendungen im Segment niedriger und negativer Drücke in Betracht; die kältemittelspezifische Verträglichkeit der Anwendung ist anhand des Danfoss-Datenblatts zu verifizieren. (Details: Wie wählt man Fan-Coil-Ventil und Ventilantrieb aus? 2-Rohr- und 4-Rohr-Systeme)

Der Pressure Switch (Druckschalter) sorgt am festgelegten Schwellenwert für Ein/Aus-Regelung; er erzeugt keinen analogen Ausgang. Der Pressure Transmitter erzeugt ein kontinuierliches analoges Signal (4–20 mA oder 0–10 V) und wird für Fernmessung, BMS-Einbindung und Proportionalregelung eingesetzt. Der Pressure Transducer dagegen ist ein Rohsensorelement ohne Signalaufbereitung; die Signalverarbeitung ist nicht in die Elektronik integriert, und er wird direkt an Messsysteme angeschlossen.

In industriellen Anwendungen wird am häufigsten das Paar Pressure Switch und Pressure Transmitter verwechselt. Der Unterschied zwischen Druckschalter und Messumformer lässt sich so zusammenfassen: Der Schalter entscheidet (auf/zu), der Messumformer misst (wie viel bar). Wird eine Entscheidung benötigt, wählt man den Schalter, wird eine Information benötigt, den Messumformer; wird beides benötigt, werden beide parallel eingesetzt. Wird diese Unterscheidung beim Aufbau der Anlage nicht richtig getroffen, entsteht entweder unnötige Komplexität oder es fehlt eine kritische Regelfunktion. (Details: Was ist ein Drucksensor? Wie wählt man 0–10-bar- und 0–16-bar-Druckmessumformer aus?)

Ein weiteres wichtiges Thema bei Druckschalter-Anwendungen ist das Auswahldokument. Im Einkaufsprozess sollte eine technische Spezifikation erstellt werden, in der nicht nur der Modellname (KP35), sondern der vollständige Bestellcode (060-113391), der Druckbereich, die Rücksetzart, der Anschlussstandard und die Anwendungsumgebung schriftlich festgehalten sind. Dieses Dokument dient sowohl in der Angebotsphase als auch in der Wartung als Referenz; müsste man dasselbe Gerät später erneut bestellen, ist es weitaus praktischer, als zu versuchen, das richtige Produkt ohne Code zu finden.