-
Beschreibung
-
Die Erfindung betrifft eine Dosiervorrichtung für Flüssigkeiten, insbesondere
flüssige Wasch- oder Pflegemittel bei Wasch-oder Geschirrspülmaschinen, mit einer
Dosierpumpe, die eine volumenveränderbare Dosierkammer, ein Ein- und ein Auslaßventil
aufweist.
-
Eine derartige Dosiervorrichtung ist aus der deutschen Offenlegungsschrift
P 26 11 493 bekannt. Hierbei ist ein Zylinder tortesehen, der durch einen Kolben
in zwei Kammern getrennt wird. Auf den Kolben wirkt eine Feder. Die eine Kammer
hat einen Druckwasseranschluß. Die dadurch am Kolben erzeugte Kraft wirkt der Feder
entgegen, so daß sich der Kolben in die andere Ehdstellung bewegt. Nimmt man den
Druckwasseranschiuß weg, so wandert der Kolben unter der Wirkung seiner Feder wieder
zurück und diese Kammer entleert sich. Die andere Kammer des Zylinders bildet die
Dosierkammer, welche abwechselnd die zu dosierende Flüssigkeit ausstößt und sich
von neuem füllt.
-
Die bekannte Dosiervorrichtung ist ersichtlich kompliziert.
-
Insbesondere bringt die verwendete Feder bei der Massenfertigung
erhebliche
Probleme mit sich. Zum anderen muß der antreibende Wasserdruck, da er gegen die
Feder arbeitet, mindestens doppelt so hoch sein, wie ohne dieses Gegeneinanderarbeiten.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine mittels einer Druckflüssigkeit
antreibbare Dosiervorrichtung der genannten Art prinzipiell zu vereinfachen und
so zu gestalten, daß sie mit geringeren Drücken zu betreiben ist. Wenn im folgenden
nur von Wasser als Antriebsflüssigkeit die Rede ist, soll dies keine Einschränkung
hierauf darstellen.
-
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, daß eine Wasserstrahlpumpe mit
Einlaß, Auslaß und Sauganschluß sowie eine durch eine frei bewegbare Wand in zwei
Kammern getrennte Doppelkammer vorgesehen ist, daß die eine Kammer die Dosierkammer
bildet und die andere Kammer mit dem Sauganschluß der Wasserstrahlpumpe verbunden
ist, und daß der Auslaß der Wasserstrahlpumpe mit einem Sperrventil versehen ist.
-
Ist bei dieser Anordnung die Wasserstrahlpumpe in Betrieb, so entsteht
in der mit ihrem Sauganschluß verbundenen Kammer ein Unterdruck. Als Folge davon
verringert sie ihr Volumen bis die bewegbare Wand in eine Endstellung gelangt. Wird
nun bei fortdauernder Einspeisung in die Wasserstrahlpumpe das Sperrventil an ihrem
Auslaß geschlossen, so kehren sich die Druck- und Strömungsverhältnisse am Sauganschluß
der Wasserstrahlpumpe um.
-
Das jetzt dort austretende Wasser bewirkt eine entgegengesetzte Bewegung
der Wand, bis diese ihre Endstellung erreicht hat. Gleichzeitig hat die Dosierkammer
ihr kleinstes Volumen erreicht. So läßt sich durch abwechselndes öffnen und Schliessen
des Sperrventils das Ansaugen bzw. Ausstoßen der zu dosierenden Flüssigkeit steuern.
-
Da keine Federkraft mehr erforderlich ist, gestaltet sich die Doppelkammer
außerordentlich einfach. In Betracht kommt neben einem Zylinder mit freilaufendem
Kolben insbesondere eine Doppelkammer, die durch einen Balgen oder eine Membran
getrennt ist. Die Membran kann aus einer Folie, insbesondere einer gummielastischen
Folie, hergestellt sein. Da die Kräfte, welche der Wasserdruck und Unterdruck an
der freibewegbaren Wand erzeugt, zum Ansaugen und Ausstoßen der zu dosierenden Flüssigkeit
voll genutzt werden kann, genügt ein verhältnismäßig geringer Speisedruck am Einlaß
der Wasserstrahlpumpe.
-
Dies ist insbesondere bei der Verwendung einer solchen Dosiervorrichtung
in Waschmaschinen, Geschirrspülmaschinen oder anderen Hausgeräten von Vorteil, weil
die Drücke der öffentlichen Wasserversorgungsnetze sehr unterschiedlich sind und
z.B.
-
nur 0,3 Bar betragen können, im Ausland sogar noch weniger.
-
Um die Doppelkammer in der Druckphase nicht dem vollen Wasserleitungsdruck
auszusetzen, wird vorgeschlagen, dem Einlaß der Wasserstrahlpumpe einen Freistrahl-Rückflußverhinderer
vorzuschalten.
Nach den Gesundheitsvorschriften der meisten Länder
sind solche Rückflußverhinderer bei Hausgeräten, die direkt an das Wasserleitungsnetz
angeschlossen werden, ohnehin vorhanden.
-
Sie verhindern mit Sicherheit, daß Spuren der zu dosierenden Flüssigkeit
in das Wasserleitungsnetz zurückgesaugt werden, wenn die bewegliche Wand fehlerhafterweise
undicht wird oder bricht In Weiterbildung der Erfindung wird ferner vorgeschlagen,
daß die Wasserstrahlpumpe und der Freistrahl-Rückflußverhinderer zu einer Baueinheit
vereinigt sind. Dies hat den ganz entscheidenden Vorteil, daß diese beiden technologisch
außerordentlich ähnlichen Komponenten fast zum halben Preis gefertigt werden können,
nämlich als ein Kunststoff-Spritzteil. Ferner kann diese Baueinheit auch das Sperrventil
der Wasserstrahlpumpe und gegebenenfalls ein Zulauf-Sperrventil für den Freistrahl-Rückflußverhinderer
umfassen. Dabei ist daran gedacht, die Ventilgehäuse mit anzuformen, so daß die
Baueinheit nur hoch mit den Verschlußkörpern und den elektromagnetischen Komponenten,
nämlich den Spulen und Ankern, bestückt werden muß.
-
Bei Waschmaschinen wird der Freistrahl-Rückflußverhinderer jeweils
so angeordnet, daß das von der Aufnahmedüse nicht erfaßte Wasser in den Waschbottich
fließt. Deshalb ist es zweckmäßig, auch die Auslaßleitung der Wasserstrahlpumpe
in das Gehäuse des Freistrahl-Rückflußverhinderers münden zu lassen, sofern nicht
mit
diesem Wasser etwas anderes beabsichtigt ist, beispielsweise Waschpulver eingespült
werden soll. Man kann mit dieser Leitungsführung eine parallele Bottich-Fülleitung
sparen und stattdessen lediglich einen Verbindungskanal in dem Formkörper der erwähnten
Baueinheit anbringen. Wenn, wie bei Waschmaschinen, die zu dosierende Flüssigkeit
gut mit Wasser vermischt in den Nutzbehälter der Maschine çebracht werden muß, ist
es vorteilhaft, wenn auch die Auslaßleitung der Dosierkammer in das Gehäuse des
Freistrahl-Rückflußverhinderers mündet. Die oftmals zähflüssigen Zusatzstoffe vermischen
sich dann sofort, wenn sie die Mündung verlassen, mit dem in dem Gehäuse herumwirbelnden
und herumspritzenden Wasser. Da die zu dosierenden Flüssigkeiten oftmals unter Einwirkung
von Luft eintrocknen oder eine Haut bilden, ist es vorteilhaft, die Auslaßleitung
der Dosierkammer an der Mündungsstelle in das Gehäuse des Rückflußverhinderers mit
einem Rückschlagventil, vorzugsweise einem Gummi-Lippenventil, zu versehen. Da ein
solches Mündungsventil auch nach dem Dosiervorgang immer wieder längere Zeit von
frischem Wasser umspült wird, kann es niemals verkleben.
-
Selbstverständlich wird in aller Regel eine Einstellmöglichkeit für
die Dosiermenge verlangt. Diesbezüglich ist es bekannt, einen Anschlag des Dosierkolbens
mechanisch zu verstellen. Die mechanische Kraftübertragung durch Gestänge oder dgl.
bereitet jedoch den Maschinenherstellern Schwierigkeiten, wenn aus übergeordneten
Gesichtspunkten eine größere räumliche
Trennung zwischen der Doppelkammer
einerseits und dem Stellorgan für die Dosiermengenverstellung andererseits notwendig
ist. Um hier dem Maschinenkonstrukteur größere Freizügigkeit zu verschaffen, wird
vorgeschlagen, daß ein mittels einer Flüssigkeitssäule verstellbarer, das Dosiervolumen
bestimmender Anschlag für die bewegbare Wand vorgesehen ist. Die Flüssigkeitssäule
befindet sich vorzugsweise in einem nicht dehnbaren Schlauch, der leicht um Ecken
und Biegungen herumgelegt werden kann und dessen Länge praktisch keine Rolle spielt.
Eine besonders einfache Dosiermengenverstellung nach diesem Prinzip erreicht man
durch ein mittels zweier elastomerer Membranen in drei Kammern getrenntes Gehäuse,
wobei eine Kammer eine mit dem Sauganschluß der Wasserstrahlpumpe verbundene Treibkammer,
eine weitere eine das Dosiervolumen bestimmende Begrenzungskammer und die dritte
die Dosierkammer bildet. Es ist zweckmäßig, die Dosierkammer an die Außenseite zu
legen. Das Dosiervolumen bestimmt sich nach dem Gesamtinhalt des Gehäuses abzüglich
dem Volumen der Begrenzungskammer. Sie kann mit einer beliebigen, möglichst chemisch
beständigen Flüssigkeit gefüllt sein. Um den Füllungsgrad und damit das Dosiervolumen
verändern zu können, ist eine mittels einer Handhabe volumenveränderbare Steuerkammer
vorzusehen, die über die erwähnte Schlauchleitung mit der Begrenzungskammer verbunden
ist.
-
Bei vollautomatischen Waschmaschinen, aber auch in anderen Anwendungsbereichen,
besteht das Bedürfnis, verschiedene Medien zu dosieren und zwar abwechslungsweise,
gleichzeitig oder in ganz beliebiger Zusammenstellung. In einem solchen Falle kann
die vorgeschlagene Dosiervorrichtung derart weitergebildet werden, daß man mehrere,
je aus einer Treibkammer und einer Dosierkammer bestehende Doppelkammern vorsieht,
deren Treibkammern wahlweise mit der Wasserstrahlpumpe verbindbar sind.
-
Es kann ein Mehrwegeventil vorgesehen sein. Am einfachsten werden
jedoch die Treibkammern an dem Sauganschluß der Wasserstrahlpumpe parallel angeschlossen
und jeweils durch ein Sperrmagnetventil gesteuert. Der Vorteil einer solchen Anordnung
besteht darin, daß Leitungen, welche die zu dosierenden Flüssigkeiten selbst führen,
nicht abgesperrt zu werden brauchen, so daß ein Verkrusten oder Verstopfen von Ventilen
nicht zu befürchten ist, da diese nur von Wasser oder einer anderen geeigneten Flüssigkeit
durchflossen werden.
-
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung
näher erläutert. Im einzelnen zeigt Fig. 1 eine Dosiervorrichtung für eine Zumischflüssigkeit
in der Anwendung bei einer Waschmaschine, Fig. 2 ein Schnittbild von konstruktiv
weitergebildeten Komponenten einer Dosiervorrichtung für den gleichen Anwendungszweck
und Fig. 3 ein Schema einer Dosiervorrichtung für drei verschie dene Flüssigkeiten.
-
Gemäß Fig. 1 ist eine vom öffentlichen Wasserversorgungsnetz gespeiste
Wasserzuleitung 1 über ein Magnetventil, das sogenannte Zulaufventil 2, mit der
Strahldüse eines Freistrahl-Rückflußverhinderers 3 verbunden. Von der Auffangdüse
desselben führt eine Leitung 4 zu einer Wasserstrahlpumpe 5. Deren Auslaß ist über
ein weiteres einfaches, magnetisch betätigbares Sperrventil, das sogenannte Umschaltventil
6, und eine Leitung 7 zum Gehäuse des Freistrahl-Rückflußverhinderers 3 zurückgeführt.
Dieses ist unten offen und so angeordnet, daß das ausfließende Wasser in den Waschmaschinenbottich
gelangt.
-
Ferner ist ein Zylinder vorgesehen, der durch einen frei verschiebbaren
Kolben in eine Dosierkammer 8 und eine Treibkammer 9 getrennt wird. Die Treibkammer
ist über eine Leitung 10 mit dem Sauganschluß der Wasserstrahlpumpe 5 verbunden.
An der Dosierkammer 8 ist einerseits eine Ansaugleitung 11 über ein Einlaßventil
und andererseits eine Dosierleitung 12 über ein Auslaßventil angeschlossen. Das
Ende der Ansaugleitung 11 hängt in einem Vorratsbehälter 13, welcher die zu dosierende
Flüssigkeit enthält und die Dosierleitung 12 mündet in das Gehäuse des Freistrahl-Rückflußverhinderers
3.
-
Die Anordnung wirkt wie folgt: Wenn beide Ventile 2 und 6 geöffnet
sind, fließt der überwiegende Teil des Wassers über die Freistrahlstrecke, sodann
durch die Wasserstrahlpumpe 5 und gelangt über die Leitung 7 zum Gehäuse des Freistrahl-
Rückflußverhinderers
3 zurück. Von dort fließt das gesamte Wasser, also auch der Teil, welcher von der
Auffangdüse nicht aufgenommen wird, in den Maschinenbottich. Dieser Schaltzustand
liegt stets vor, wenn der Bottich gefüllt werden soll.
-
Da die Wasserstrahlpumpe an ihrem Sauganschluß einen Unterdruck erzeugt,
der sich über die Leitung 10 auf die Treibkammer 9 fortpflanzt, bewegt sich der
Kolben im Zylinder nach rechts, wodurch Dosierflüssigkeit aus dem Vorratsbehälter
13 angesaugt wird. Der Kolben bewegt sich bis in seine rechte Endstellung und verharrt
dort. Es hat auf diese Stellung des Kolbens auch keinen Einfluß, wenn das Zulaufventil
2 jetzt geschlossen oder später noch einmal oder mehrmals wieder geöffnet wird.
-
Wird jedoch bei geöffnetem Zulaufventil 2 das Umschaltventil 6 geschlossen,
so kann die Wasserstrahlpumpe 5 keinen Unterdruck mehr erzeugen. Der Wasserdruck
in der Leitung 4 pflanzt sich vielmehr in die Leitung 10 und die Treibkammer 9 fort
und bewegt den Kolben in seine linke Endstellung. Dies ist der Dosiervorgang. Der
Inhalt der Dosierkammer 8 wird über das Auslaßventil und die Leitung 12 in das Gehäuse
des Rückflußverhinderers 3 entleert. Da die Aufnahmedüse des Rückflußverhinderers
in diesem Stadium nur wenig und nach Abschluß des Dosiervorganges überhaupt kein
Wasser mehr aufnehmen kann, verwirbelt das ganze aus der Strahldüse austretende
Wasser in dem Gehäuse und gelangt von dort unmittelbar in den Maschinenbottich.
Infolge dieser Verwirbelung wird die zähe Dosierflüssigkeit mit dem
Wasser
gut vermischt. Wird das Umschaltventil 6 wieder geöffnet, so füllt sich die Dosierkammer
8 von neuem, beim Schliessen des Umschaltventils 6 wird der Inhalt wieder ausgestoßen
und so fort.
-
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 sind die Komponenten 2, 3,
5 und 6 aus Fig. 1 in einer Baueinheit 14 zusammengefaßt.
-
Sie besteht aus einem unten offenen Gehäuse 15, in dem eine Strahldüse
16 und eine Aufnahmedüse 17 sich koaxial gegenüberstehen und eine Luftstrecke bilde.
An die Strahldüse 16 ist über ein schematisch dargestelltes, teilweise an das Gehäuse
15 angeformtes Magnetventil 18 die Wasserzuleitung 1 angeschlossen. Die Aufnahmedüse
17 ist an ihrem unteren Ende unmittelbar wieder als Düse 19 ausgebildet, die zusammen
mit einem sich anschließenden Injektor 20 eine Wasserstrahlpumpe bildet, deren Sauganschluß
mit 21 bezeichnet ist. Der Injektorauslaß ist über ein weiteres angebautes Magnetventil
22 absperrbar und mündet, wenn dieses geöffnet ist, in das Gehäuse 15. Die Baueinheit
14 hat schließlich noch einen Dosiereinlaß 23, der möglichst an einer Stelle angeordnet
werden sollte, die vom Wasser besonders gut bespült wird. Im Beispiel ist der Dosiereinlaß
23 mittels eines Gummi-Lippenventils 24 abgeschlossen, welches bei ueberdruck in
der Dosierleitung 12 öffnet. Dieses Lippenventil wirkt gleichzeitig als Auslaßventil
der Dosierpumpe. Es wird von dem nicht in die Aufnahmedüse 17 eintretenden Strahlwasser
umspült.
-
Als zweite Komponente ist ein aus einem Oberteil 25a und einem Unterteil
25b bestehendes linsensförmiges Membrangehäuse 26 vorgesehen, das durch zwei Gummimembranen
27 und 28 in eine Dosierkammer 29, eine Begrenzungskammer 30 und eine Treibkammer
31 geteilt ist. Die Dosierkammer 29 hat einen Einlaß 32 und einen Auslaß 33, die
auch durch ein T-Stück ersetzt werden könnten.
-
Die Begrenzungskammer 30 hat an einer Stelle des Umfangs einen Anschluß
34 und die Treibkammer 31 hat unten einen Anschluß 35.
-
Die Begrenzungskammer 30 ist mit einer Steuerflüssigkeit gefüllt und
über einen Schlauch 36 mit einer Einstellvorrichtung 37 verbunden. Diese besteht
aus einem Zylinder 38 mit einem darin über ein Handrad 39 und eine Spindel 40 verstellbaren
Kolben, der somit innerhalb des Zylinders eine volumenveränderbare Steuerkammer
41 abschließt. Lufteinschlüsse in den beiden Kammern und dem Schlauch 36 sollten
vermieden werden.
-
Der über die Ansaugleitung 11 mit dem Einlaß 32 der Dosierkammer verbundene
Vorratsbehälter 13 bildet die vierte Komponente dieser Dosiervorrichtung. Das Einlaßventil
42 ist an das Saugende der Ansaugleitung 11 verlegt.
-
Die Anordnung wirkt wie diejenige nach Fig. 1. Sind beide Magnetventile
18 und 22 geöffnet, so wird die Treibkammer 31 leergesaugt. Die Membran 28 legt
sich an das Unterteil 25b des Membrangehäuses an. Der Inhalt der Begrenzungskammer
30 samt
der Membrane 27 folgt dieser Bewegung nach unten. Dadurch
wird andererseits Dosierflüssigkeit aus dem Vorratsbehälter 13 in die Dosierkammer
29 eingesaugt. Schließt man das Magnetventil 22 bei geöffnetem Magnetventil 18,
so füllt sich die Treibkammer 31, bis die Membrane 27 am Oberteil 25a zur Anlage
kommt. Dabei wird der Inhalt der Dosierkammer 29 über die Dosierleitung 12 und durch
das Lippenventil 24 ausgestoßen.
-
Die Dosiermenge kann verstellt werden, indem man an dem Handrad 39
dreht. Eine Verstellung des Kolbens nach rechts, d.h.
-
eine Vergrößerung der Steuerkammer 41 hat zur Folge, daß eine entsprechende
Flüssigkeitsmenge aus der Begrenzungskammer 30 in die Steuerkammer 41 verlagert
wird. Die Membranen 27 und 28 nähern sich dementsprechend ein wenig. Hierdurch vergrößert
sich das Gesamtvolumen der beiden übrigen Kammern 29 und 31 und somit auch die Dosiermenge.
Bei umgekehrter Stellrichtung tritt eine entsprechende Verkleinerung der jeweiligen
Dosiermenge ein.
-
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 sind drei Dosierzylinder 43
und drei Vorratsbehälter 44 vorgesehen, von denen jeder ähnlich wie in Fig. 1 dargestellt
ist. Die Treibkammern dieser Dosierzylinder 43 sind über Auswahlventile 45, im Beispiel
ebenfalls Einweg-Magnetventile, parallel an den Sauganschluß der Wasserstrahlpumpe
5 angeschlossen. Ist ein bestimmtes Auswahlventil oder sind deren mehrere geöffnet,
so funktioniert nur der oder funktionieren nur die betreffenden Dosierzylinder
43.
Die Dosierung verschiedener Flüssigkeiten läßt sich somit nach freier Wahl steuern.
Unmittelbare Betriebsbereitschaft ist gegeben, wenn die Kolben sich in ihren rechten
Endstellungen befinden. Unter der Vorasussetzung, daß das gemeinsame Zulaufventil
2 geöffnet ist, brauchen dann zum Dosieren lediglich die Auswahlventile 45 geöffnet
werden.
-
Eine andere Anwendungsmöglichkeit der Erfindung besteht bei Wasserenthärtern
für Geschirrspülmaschinen, deren Ionenaustauscher durch Einleiten eines bestimmten
Quantums einer Salzlösung in zeitlichen Abständen regeneriert wird. Die Salzlösung
wird bekanntlich dadurch gewonnen, daß ein bestimmtes Quantum Wasser in einen Salzbehälter
eingedrückt wird. Hierzu eignet sich die erfindungsgemäße Dosiervorrichtung.