DE2049784C - Verfahren und Vorrichtung zum automatischen Dosieren von vorgegebenen Flüssigkeitsmengen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum automatischen Dosieren von vorgegebenen Flüssigkeitsmengen,

Um Flüssigkeitsmengen, insbesondere in Getränkeautomaten, zu dosieren, sind die verschiedensten Verfahren und Vorrichtungen bekannt. Die meisten diestr Einrichtungen messen die Flüssigkeiten direkt. Diese Direktmessungen werden entweder mittels Dosierpumpen oder mittels eines zwischengeschalteten Dosiergefäßes oder aber auch über einen Durchflußmengenmesser vorgenommen. Hierbei ist es jedoch erforderlich, daß die Meßeinrichtungen von den zu dosierenden Flüssigkeiten durchflossen werden. Werden mit derart ausgestalteten Einrichtungen verderbliche Flüssigkeiten, beispielsweise Milch, dosiert, so müssen diese Einrichtungen nicht nur gekühlt, sondern auch ü bestimmten Zeiteinheiten gereinigt werden. Der Wartungsaufwand derartiger Einrichtungen ist beträchtlich und setzt den Einsatz von Fachpersonal voraus.

Ferner sind Dosiervorrichtungen bekannt, die in der Weise arbeiten, daß mit konstantem Druck über eine Düse die jeweiligen Mengen an Flüssigkeiten ausgegeben werden. Hierbei ist jedoch zur Mengenbestimmung nur noch eine genaue Ausgabezeit erforderlich. Die zu wartenden Einrichtungsteile werden bei dieser Vorrichtung beträchtlich gegenüber den vorgenannten Einrichtungen eingeschränkt. Doch haften diesen bekannte-;; Ein.'chtungen erhebliche Nachteile an, die insbesondere darin liegen, daß die Viskosität der auszugebenden FJssigkeit direkt auf die in der gleichen Zeiteinheit ausgegebene Menge einwirkt. Flüssigkeiten, die einer Viskositätsschwankung unterliegen, sind daher mit derartigen Vorrichtungen nicht exakt dosierbar.

Alle bekannten Dosiervorrichtungen eignen sich für bestimmte Anwendungsfälle und sind nur begrenzt einsatzfähig. Schwierig, ja nahezu unmöglich sind exakte Flüssigkeitsdosierungen, die ohne Aufsicht von Fachpersonal durchgeführt werden müssen. Die in Getränkeautomaten vorgesehenen Dosiereinrichtungen führen häufig zu erheblichen Störungen.

Demgegenüber ist es das Ziel der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum automatischen Dosieren von vorgegebenen Flüssigkeitsmengen zu schaffen, mit denen es möglich ist, Flüssigkeiten in Unabhängigkeit unterschiedlicher Viskositäten gcnauestens zu dosieren. Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung ein Verfahren zum automatischen Dosieren von vorgegebenen Flüssigkeitsmengen vorgeschlagen, nach dem das Auslaßventil des die zu dosierende Flüssigkeit aufnehmenden geschlossenen Raumes über die ermittelte Größe der durch geiingste Änderung des Luftdruckes in dem geschlossenen Raum oberhalb der zu dosierenden Flüssigkeit hervorgerufenen mechanischen Veränderung oder Verformung einer Folienmembran gesteuert wird.

Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, die in der Weise ausgebildet ist, daß der die zu dosierende Flüssigkeit aufnehmende, geschlossen ausgebildete Behälter einen FlUssigkeitsablaufstutzen mit einem Auslaßventil aufweist und mit einer in den oberen Raum oberhalb der Flüssigkeit mündenden Luftleitung mit einem Luftventil versehen ist, in die eine Abzweigleitung eingeschaltet ist, deren freies Ende eine Tragerplatte n,:t einer an deren dem freien Ende der Abzweig· leitung abgekehrten Seite angeschlossenen, durch ihr Eigengewicht durchhängenden Membran aufweist und deren Öffnung mit dem von der Träge rplatte und der Membran umschlossenen Innenraum verbunden ist, deren durchhängender Abschnitt im Bereich einer Lichtschranke angeordnet ist, die über eine Steuereinrichtung mit einem Betätigungsschalter in Wirkverbindung steht, über die das Luftventil in der Luftleitung und das Auslaßventil in Abhängigkeit von

ίο der Größe der durch geringste Änderung des Luftdruckes in dem Behälter oberhalb der Flüssigkeit hervorgerufenen mechanischen Veränderung oder Verformung der Membran steuerbar sind.

Mittels dieser Vorrichtung wird gegenüber den bekannten Vorrichtungen nicht die Flüssigkeit gemessen, sondern die Luftmenge erfaßt, die zum Druckausgleich der aus dem Vorratsbehälter ausgeströmten Flüssigkeitsmenge erforderlich ist.

Um anzeigen zu können, daß der Vorratsbehälter

ao für die zu dosierende Flüssigkeit keine Flüssigkeit mehr enthält, kann der Betätigungsschalter mit einem in Abhängigkeit von der Veränderung oder Verformung der Membran in einer vorgegebenen Maximalzeit laufenden Zeitschalter zur Leermeldung verbunden sein. Dieser Zeitschalter gibt dann in einfachster Weise eine Leermeidung, wenn das Anheben der Membran nicht in der vorgegebenen Maximalzeit erfolgt ist. Eine weitere Möglichkeit zur Leeranzeige besteht darin, daß im Bereich der Membran eine zweite Lichtschranke angeordnet ist, die die Ruhestellung der Membran überwacht.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung zum automatischen Dosieren von vorgegebenen Flüssigkeitsmengen dargestellt.

Die erfindungsgemäß ausgeDiidete Dosiervorrichtung besteht aus einem die zu dosierende Flüssigkeit F aufnehmenden allseitig geschlossenen Behälter 10 mit einem vorzugsweise bodenseitig angeordneten Ablaufstutzenil, der ein Auslaßventil 12 trägt. Der luftgefüllte Raum oberhalb der Flüssigkeit F in dem Behälter 10 ist mit L bezeichnet.

Der Behälter 10 weist eine Luftleitung 13 auf, die in den oberen Luftraum L des Behälters 10 mündet und deren freies Ende 13 α ein Luftventil 14 trägt. Da» Auslaßventil 12 und das Luftventil 14 sind vorzugsweise als elektromagnetische Steuerventile ausgebildet.

In die Luftleitung 13 ist eine Abzweigleitung 15 eingeschaltet, deren freies Ende 15 a eine Trägerplatte 16 aufweist, an deren dem freien Ende 15 α der Abzweigleitung 15 abgekehrten Seite eine Membran 17 derart angeordnet ist, daß diese auf Grund ihres Eigengewichtes durchhängt und einen von der Innenwandung der Membran 17 und der Trägerplatte 16 geschlossenen Raum 18 bildet, der über die Öffnung IS b der Abzweigleitung 15 mit der Luftleitung 13 in Verbindung steht. Die Membran 17 besteht aus luftundurchlässiger dünner Folie.

Im Bereich der Membran 17 ist eine Lichtschranke 19 angeordnet, die über die Leitungen 21,22 mit einer Steuereinrichtung 20 verbunden ist und mit einem Betätigungsschalter 23 in Wirkverbindung steht. Darüber hinaus ist die Steuereinrichtung 20 über eine Verbindungsleitung 24 mit dem Auslaß· ventil 12 und über eine weitere Verbindungsleitung 25 mit dem Luftventil 14 verbunden. Die Arbeitsweise der erfindungsgemäß ausgebilde-

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ten Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur automatischen Dosierung von vorgegebenen Flüssigkeitsmengen ist wie folgt: Der Vorratsbehälter 10 wird nach dem Füllen geschlossen und mit der Luftleitung 13 verbunden. Der Flüssigkeitsspiegel der Flüssigkeit F kann irgendeine beliebige Höhe aufweisen. Das Luftventil 14 ist stromlos geöffnet, so daß im Flüssigkeitsbehälter 10 der gleiche Luftdruck wie in der Umgebung herrscht Die Membran 17, die aus einem leichten luftundurchlässigen Material besteht, hängt durch ihr Eigengewicht entspannt in einem Bogen nach unten wie dies aus der Zeichnung ersichtlich ist. Die Lichtschranke 19 wird durch die Membran 17 unterbrochen. Gleichzeitig ist das Auslaßventil 12 stromlos geschlossen: Die Flüssigkeit kann aus dem Behälter 10 nicht heraustreten. Wird der Schalter 23 betätigt, so löst die Steuereinrichtung 20 die Ausgabeeinrichtung aus, indem die Lichtschranke 19 eingeschaltet w>rd, wobei gleichzeitig das Auslaßventil 12 und das Luftventil 14 stromführe· d werden, ao was zur Folge hat, daß das Luftventil 14 schließt und das Auslaßventil 12 öffnet. Die Flüssigkeit F tritt somit aus den Ablaufstutzen 11 heraus.

Durch das Austreten von Flüssigkeit F aus dem Behälter 10 ergibt sich im Behälter 10 ein Volumen- as schwund. Dieser Volumenschwund wird durch Anheben der Membran 17 ausgeglichen. Ist die gewünschte bzw. vorgegebene Flüssigkeitsmenge ausgetreten, so gibt die Membran 17 die Lichtschranke 19 frei, da die Membran 17 zum Ausgleich des auftretenden Volumenschwunds in dem Behälter 10 angehoben wird. Der dabei auftretende Lichtimpuls bevirkt ein Abschalten der Steuereinrichtung 20, die gleichzeitig die Schließung des Auslaßventils 12 steuert, wodurch der Flüssigkeitsstrom unterbrochen wird, während gleichzeitig das Luftventil 14 geöffnet wird. In dt. geöffneten Stellung des Luftventils 14 strömt die Außenluft durch die Luftleitung 13 einmal in den Behälterinnenraum und zum anderen über die Abzweigleitung 15 in den von der Membran 17 gebildeten Innenraum 18, was zur Folge hat, daß die Membran 17 wieder in ihre Ruhestellung zurücksinkt und im Bereich der Lichtschranke zu liegen komm». Ein erneutes Betätigen des Schalters 23 bewirkt wiederum den gleichen, vorangehend beschriebenen Arbeitsablauf. Bei stets der gleichen ausgegebenen Flüssigkeitsmenge hat sich somit die Membran 17 um den gleichen Betrag gehoben und die Steuereinrichtung 20 ausgeschaltet.

Wird mit dem Auslösevorgang gleichzeitig ein Zeitschalter 26 eingeschaltet, der jeweils so lange läuft, wie die beiden Ventile 12 und 14 stromführend sind, so kann dieser Zeitschalter auf einfache Weise eine Leermeldung geben, wenn das Anheben der Membran 17 nicht in einer vorgegebenen Maximalzeit erfolgt ist. Eine weitere Möglichkeit für eine Leeranzeige besteht darin, daß eine zweite in der Zeichnung nicht dargestellte Lichtschranke im Bereich der Membran 17 angeordnet ist und deren Ruhestellung überwacht. In dem Fall, in dem die Flüssigkeit F völlig aus dem Behälter 10 ausgetreten ist, findet der Luftausgleich über das Auslaßventil 12 statt, und die Membran 17 sinkt während der Ausgabe in die Ruhestellung zurück.

Um auch verschiedene FlUssigkeitsmengen dosieren zu können, ist die Lichtschranke 19 in ihrem Abstand von der Membran 17 veränderbar ausgebildet.

Mittels des erfindungügemäßen Verfahrens und der hierfür ausgebildeten Vorrichtung ist es möglich, vorgegebene Flüssigkeitsmengen automatisch zu dosieren, wobei Viskositätsschwankiingen, wie diese durch veränderte Flüssigkeitsmerkmale oder durch Temperaturschwankungen auftreten, auf die Genauigkeit der Ausgabe keinen Einfluß ausüben. Die neue Vorrichtung läßt sich auch dort einsetzen, wo beispielsweise der Behälter 10 als Einwegverpackung ausgebildet ist, die dann in den entsprechend ausgebildeten Automaten eingesetzt wird, automatisch geöffnet und in der vorangehend beschriebenen Weise mit der Ausgabeeinrichtung verbunden wird. Darüber hinaus ist es mit der Dosiervorrichtung möglich, Säfte mit sehr hoher Viskosität, beispielsweise mit über 60° Brix, exakt zu dosieren.

Die Erfindung ist nicht auf die vorangehend beschriebene und in der Zeichnung dargestelllte Ausführungsform beschränkt. Änderungen, wie beispielsweise die Anordnung von mechanischen oder elektronischen Fühlorganen an Stelle der Lichtschranke liegen im Rahmen der Erfindung. Ist die zu dosierende Flüssigkeit in einem Behälter aus elastischem Material untergebracht, dann ist dieser Behälter in einen luftdichten Raum einsetzbar, der die Funktion des Behälters 10 übernimmt, so daß durch Deformation der elastischen Behälterwandungen hervorgerufene Änderungen des Luftdruckes in dem Flüssigkeitsbehälter vermieden werden.

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum automatischen Dosieren von vorgegebenen Flüssigkeitsmengen, dadurch gekennzeichnet, daß das Auslaßventil des die zu dosierende Flüssigkeit aufnehmenden geschlossenen Raumes über die ermittelte Größe der durch geringste Änderung des Luftdruckes in dem geschlossenen Raum oberhalb der zu dosierenden Flüssigkeit hervorgerufenen mechanischen Veränderung oder Verformung einer Folienmembran gesteuert wird.

2. Vorrichtung zur Durchtührung des Verfahrens zum automatischen Dosieren von vorgegebenen Flüssigkeitsmengen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der die zu dosierende Flüssigkeit (F) aufnehmende, geschlossen ausgebildete Behälter (10) einen Flüssigkeitsablaufstutzen (11) mit einem Auslaßventil (12) aufweist und mit einer in den oberen Raum (L) oberhalb der Flüssigkeit (F) mündenden Luftleitung (13) mit einem Luftventil (14) versehen ist, in die eine Abzweigleitung (15) eingeschaltet ist, deren freies Ende (15 a) eine Trägerplatte (16) mit einer an deren dem freien Ende (15«) der Abzweigleitung (15) abgekehrten Seite angeschlossenen, durch ihr Eigengewicht durchhängenden Membran (17) aufweist und deren Öffnung (15 b) mit dem von der '!"lagerplatte (16) und der Membran (17) umschlossenen Innenraum (18) verbunden ist, deren durchhängender Abschnitt im Be/eich einer Lichtschranke (19) angeordnet ist, die über eine Steuereinrichtung (20) mit einem Betätigungsschalter (23) in Wirkverbindung steht, über die das Luftventil (14) in der Luftleitung (13) und das Auslaßventil (12) in Abhängigkeit von der Größe der durch geringste Änderung des Luftdruckes in dem Behälter (10) oberhalb der Flüssigkeit (F) hervorgerufenen

mechanischen Veränderung oder Verformung der Membran (17) steuerbar sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Luftventil (14) und das Auslaßventil (12) als elektromagnetische Steuer- S ventile ausgebildet sind, und daß in der stromlosen Ausgangsstellung der Vorrichtung das Luftventil (14) eine geöffnete Stellung und das Auslaßventil (12) eine geschlossene Stellung aufweisen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 und 3, dadurch to gekennzeichnet, daß der Betätigungsschalter (23) mit einem in Abhängigkeit von der Veränderung oder Verformung der Membran (17) in einer vorgegebenen Maximalzeit laufenden Zeitschalter (26) zur Leermeldung verbunden ist. is

5. Vorrichtung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Lichtschranke zur Überwachung der Ruhestellung der Membran (17) in deren Bereich angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtschranke (19) in ihrem Abstand von der Membran (17) veränderbar ausgebildet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (17) aus luftundurchlässiger dünner Folie besteht.

8. Vorrichtung nach Anspruch 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitsbehälter (10) als Einwegverpackung ausgebildet und mit dem Ablaufstutzen (11) mit dem Auslaßventil (12) sowie mit der Ausgabeeinrichtung (13, IS, 17,19 20) verbindbar ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der die Flüssigkeit aufnehmende Behälter aus elastischem Material besteht und in einen luftdichten die Funktion des Behälters (10) übernehmenden Raum einsetzbar ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen