DE3541752A1 - Vorrichtung zum dosieren von fluessigkeiten, insbesondere fuer gastronomische und haushaltsgeraete - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Dosieren von Flüssigkeiten, insbesondere für gastronomische und Haushalts­ geräte.

Folgende Flüssigkeitsdosierungen sind bekannt:

• - Dosierung über eine fest eingestellte Zeit, in der ein Zulaufventil geöffnet bleibt. Die Dosiermenge ist dabei in hohem Maße abhängig von Druckschwankungen am Ventil, z.B. durch unterschiedliche statische Drücke, je nach Füllstand im Vorratsbehälter.
• - Dosierung über einen Zwischenbehälter. Bei dieser Art der Flüssigkeitsdosierung ist die dosierte Menge unabhängig von der Fließgeschwindigkeit der Flüssigkeit. Die gewünschte Menge wird in einem Zwischenbehälter vordosiert, wobei der not­ wendige Füllstand über Elektroden, Reed-Schalter, Schwimmer usw. kontrolliert wird. Erst nach Erreichen des gewünschten Füllstands wird die Flüssigkeit weitergeleitet. Die Nachteile liegen im zusätzlichen Platzbedarf des Zwischenbehälters, in der Zeitverzögerung, bis die Flüssigkeit dosiert wird, und darin, daß der Zwischenbehälter evtl. z.B. bei heißen Getränken beheizt sein muß.
• - Dosierung über Lichtschranke und Flügelrad. Durch die Fließ­ bewegung der Flüssigkeit wird ein Flügelrad in Drehung versetzt, das dabei einen Lichtstrahl abwechselnd unterbricht und wieder freigibt. Die Drehzahl des Flügelrads verhält sich proportional zur Fließgeschwindigkeit der Flüssigkeit. Die Lichtimpulse werden über eine Steuerelektronik gezählt und nach einer festgelegten Anzahl von Impulsen wird die Dosie­ rung abgebrochen. Der Nachteil bei dieser Art der Dosierung liegt zum ersten in der diffizilen Lagerung des Flügelrads und zum zweiten darin, daß das Flügelrad ständig der Flüssigkeit ausgesetzt ist, wodurch es verstärkt zu Verschmutzungen und dadurch hervorgerufenen Dosierschwankungen kommen kann.
• - Dosierung über die Induktiv- oder Ultraschall-Durchfluß­ messung. Gemessen wird jeweils die Fließgeschwindigkeit der Flüssigkeit, mit der dann ständig die Dosierzeit für die Flüssigkeit neu berechnet wird. Diese Dosiervorrichtungen benötigen jedoch eine sehr aufwendige und dadurch teuere elektronische Steuerung.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zum Dosieren von Flüssigkeiten zu schaffen, bei der die Dosierung ohne hohen Aufwand, z.B. ohne Zwischenbehälter, sehr genau, z.B. unabhängig vom Füllstand des Vorratsbehälters, erfolgt.

Gelöst wird die Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung ergibt folgende Vorteile:

• -Die Dosiermenge ist unabhängig von den am Magnetventil anstehenden statischen Drücken oder Druckspitzen beim Öffnen und Schließen des Magnetventils.
• -Die Ausgabe der dosierten Flüssigkeit in das Gefäß erfolgt gleichmäßig ohne Schwankungen, da die Dosiereinheit wie ein Ausgleichsbehälter wirkt.
• -Für den Dosierbehälter ist ein geringer zusätzlicher Platz­ bedarf notwendig, da der Dosierbehälter nur einen geringen Teil der gesamten zu dosierenden Menge aufnehmen muß. Ein zusätz­ licher Aufwand für ein Zulauf-Magnetventil ist nicht notwendig, da bei einer elektrischen Dosiereinrichtung sowieso eines benötigt wird.
• -Für die Niveausteuerung ist keine zusätzliche elektronische Steuerschaltung notwendig. Es wird die Niveausteuerung des Vorratsbehälters für die zu dosierende Flüssigkeit verwendet. Es wird lediglich ein Zeitgeber in die Steuerschaltung mit aufge­ nommen.
• -Die zu dosierende Flüssigkeit kommt nach Betätigen des Start- Tasters ohne Zeitverzögerung aus dem Auslauf (keine Zwischen­ dosierung).
• -Die Dosierzeiten für bestimmte Ausgabemengen werden einmal an der Steuerschaltung eingestellt und bleiben dann für die jewei­ ligen Ausgabemengen konstant.
• -Der Dosierbehälter ist gegen Verschmutzungen und Beschädigungen unempfindlich.
• -Durch die Abfall- bzw. Anzugsverzögerungen kann eine zusätz­ liche Justierung für die eingestellten Dosiermengen vorgenommen werden.
• -Preisgünstige Lösung.

Die Erfindung ist zum einen im gastronomischen Bereich, insbe­ sondere zum Dosieren von Getränken, und zum anderen im Küchen­ bereich - Gastronomie oder Haushalt -, z.B. zur Dosierung von Wasser und Waschmittellösungen in Wasch- und Geschirrspül­ maschinen, anwendbar.

Die Erfindung wird beispielhaft anhand der Zeichnung beschrieben, in der sind

Fig. 1 eine schematische Ansicht der Vorrichtung der Erfindung in der Anwendung bei einer Kaffeeausgabe und

Fig. 2 ein Diagramm von Impulsen in der Schaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Das Zulauf-Magnetventil 1 steht über eine Leitung 19 mit dem Vorratsbehälter 18 in Verbindung. An dem Magnetventil 1 ist ein Dosierbehälter 4 mit einem Zulauf 2 und einem Ablauf 5 ange­ bracht. Vom Ablauf 5 ragt ein an der Stirnseite abgeschlossenes Standrohr 6 mit seitlichen Durchbrüchen 7 nach oben. Vom Zulauf 2 ragt nach unten ein Zylinder 10 vor, dessen Durchmesser größer als der des Standrohrs 6 ist, so daß der untere Teil des Zylinders 10 den oberen Teil des Standrohrs 6 mit Abstand umgibt. An der Oberseite des Dosierbehälters 4 ist ein Ent­ lüftungsloch 9 vorgesehen. In den Dosierbehälter ragen Füll­ standselektroden 12 und 13. Es ist aber auch denkbar, nur mit einer Elektrode zu arbeiten, wobei das Gehäuse des Dosierbehäl­ ters als Masse dient.

Die Füllstandselektroden 12 und 13 des Dosierbehälters 4 und das Magnetventil 1 sind an die Steuerschaltung 17 angeschlossen, die mit einem Start-Taster S 1 und mit drei als Potentiometer ausge­ bildeten Reglern P 1, P 2 und P 3 versehen ist. An die Steuer­ schaltung 17 sind auch noch Mangelsicherungselektroden 22 und 23 des Vorratsbehälters 18 angeschlossen.

Die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist wie folgt.

Das Magnetventil 1 wird durch Drücken des Tasters S 1 geöffnet, woraufhin aus dem Vorratsbehälter 18 Kaffee in den Dosierbehäl­ ter 4 und von dort ohne Verzögerung über den Auslauf 5 in das bereitstehende Gefäß 16 gelangt. Da der Querschnitt A 1 des Zulaufs 2 größer als der Querschnitt A 2 des Auslaufs 5 ist, steigt der Füllstand im Dosierbehälter 4 an. Wenn dieser das Niveau der Füllstandselektroden 12 und 13 erreicht, wird über die Steuerschaltung 17 das Magnetventil 1 sofort geschlossen. Nach Absinken des Füllstands im Dosierbehälter 4 unter die Elektroden 12 und 13 wird über die Steuerschaltung 17 das Magnetventil 1 sofort geöffnet, bis der Kaffee wieder die Füll­ standselektroden 12 und 13 erreicht. Dieser Vorgang wiederholt sich abwechselnd solange, bis die eingestellte Dosierzeit T 1 für die gewählte Kaffeemenge abgelaufen ist. Für verschiedene Kaffeemengen können über Wahlschalter, die den Zeitgeber in der Steuerschaltung ansteuern, unterschiedliche Dosierzeiten vorgewählt werden. Während der Dosierzeit läuft der Kaffee gleichmäßig aus dem Auslauf 5, da statische Druckunterschiede oder Druckspitzen beim Öffnen und Schließen des Magnetventils 1 durch den Dosierbehälter 4 ausgeglichen werden.

Das Magnetventil 1 kann jedoch auch erst nach einer durch den Regler P 3 eingestellten Verzögerungszeit T 3 schließen und ebenfalls erst nach einer durch den Regler P 2 eingestellten Ver­ zögerungszeit T 2 abfallen. Diese Verzögerungen sind für die Funktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung allerdings nicht zwingend notwendig, da es durch die vorhandene Trägheit des Magnetventils 1 immer zu einer zeitlichen Verschiebung zwischen dem Erkennen des Füllstands in dem Dosierbehälter 4 mittels der Füllstandselektroden 12 und 13 und dem endgültigen Schließen bzw. Öffnen des Ventils 1 kommt. Über die Verzögerungszeiten T 2 und T 3 kann allerdings evtl. nochmals eine Justierung für die eingestellten Dosiermengen vorgenommen werden.

Bei der zuvor beschriebenen Dosierung des Kaffees bleibt die Dosierzeit T 1 konstant, während die Gesamtöffnungszeit des Magnetventils 1 in Abhängigkeit vom Füllstand im Vorrats­ behälter 18 und der damit verbundenen unterschiedlichen Anzahl der Intervalle, in denen das Magnetventil geöffnet bzw. geschlossen wird, verändert wird.

Durch Abänderungen der Steuerschaltung kann die Dosierung auch folgendermaßen durchgeführt werden.

• 1. Die Dosierzeit T 1 für die Kaffeeausgabe ist nicht konstant, sondern wird entsprechend dem Füllstand im Vorratsbehälter 18 über die Steuerschaltung 17 verändert. Um die Dosierzeit T 1 jeweils neu festlegen zu können, muß die Zulaufgeschwindig­ keit des Kaffees aus dem Vorratsbehälter 18 in den Dosier­ behälter 4 bestimmt werden. Hierzu wird die Zeit, die der Kaffee von der Eingabe des Startimpulses über den Taster S 1 bis zum Erreichen der Füllstandselektroden 12 und 13 benötigt, gemessen und dementsprechend die Dosierzeit T 1 über die Anzahl der Impulse zum Öffnen und Schließen des Magnet­ ventils 1 verlängert oder verkürzt.
• 2. Die Zulaufgeschwindigkeit der Flüssigkeit in den Dosier­ behälter und dadurch die Dosierzeit bei jeder Dosierung werden neu bestimmt. Der Unterschied liegt darin, daß das Magnetventil während der Dosierzeit ständig geöffnet bleibt und nicht intervallmäßig arbeitet.

Die Füllstandselektroden 12 und 13 werden bei diesen Abände­ rungen nur einmal zur Bestimmung der Zulaufgeschwindigkeit des Kaffees in den Dosierbehälter 4 benötigt, danach wird der Dosiervorgang durch sie nicht mehr beeinflußt. Bei den Abänderungen wird die in der Steuerschaltung 17 integrierte Niveausteuerung des Vorratsbehälters 18 auch für den Dosierbehälter 4 verwendet.

Über die Mangelsicherungselektroden 22 und 23 des Vorrats­ behälters 18 wird der Steuerschaltung 17 für jeden Dosiervor­ gang gemeldet, ob die für die Dosierung noch notwendige Kaffee­ menge im Vorratsbehälter vorhanden ist. Wird die Mindestmenge unterschritten, sperrt aufgrund der Unterbrechung der durch den Kaffee erzeugten Leitfähigkeit zwischen den Elektroden 22 und 23 die Steuerschaltung 17 den Start-Taster S 1.

Das Impulsdiagramm der Fig. 2 zeigt für eine bestimmte durch den Startimpuls des Tasters S 1 und durch den Regler P 1 eingestellte Dosierzeit T 1 zwei Fälle der Ansteuerimpulse für das Magnet­ ventil, nämlich einmal bei hohem Niveau im Vorratsbehälter 18 und einmal bei niedrigem Niveau im Vorratsbehälter 18. Dabei reicht die Impulsdauer a von dem Startzeitpunkt bis zur Über­ brückung der Füllstandselektroden 12 und 13 bei der ersten Befüllung des Dosierbehälters 4, während die Impulsdauer b die Öffnungszeit des Magnetventils in Abhängigkeit von dem Niveau in dem Vorratsbehälter 18 ist.

Claims (5)

1. Vorrichtung zum Dosieren von Flüssigkeiten, insbesondere für gastronomische und Haushaltsgeräte, mit einem Vorratsbehälter für die Flüssigkeit, mit einem mit dem Vorratsbehälter verbundenen Magnetventil und mit einer Schaltung zum Steuern des Magnet­ ventils, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetventil (1) mit einem Dosierbehälter (4) mit Zulauf (2) und Auslauf (5) verbunden ist, daß der Querschnitt (A 1) des Zulaufs des Dosierbehälters größer als der Querschnitt (A 2) des Auslaufs ist und daß in dem Dosier­ behälter mindestens eine Füllstandselektrode (12, 13) angebracht ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dosierbehälter (4) ein am Auslauf (5) angeordnetes, oben geschlossenes Standrohr (6) mit seitlichen Durchbrüchen (7) und einen vom Zulauf (2) nach unten ragenden Zylinder (10), dessen unterer Teil den oberen Teil des Standrohrs im Abstand umgibt, aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung (17) einen durch einen Regler (P 1) einstellbaren Zeitgeber für die Betätigung des Magnetventils (1) enthält.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Schaltung (17) ein durch einen zweiten Regler (P 2) einstellbares erstes Verzögerungsglied für eine Abfall­ verzögerung des Magnetventils (1) enthält.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Schaltung (17) ein durch einen dritten Regler (P 3) einstellbares Verzögerungsglied für eine Anzugsverzögerung des Magnetventils (1) enthält.