CH679393A5

CH679393A5 -

Info

Publication number: CH679393A5
Application number: CH2999/89A
Authority: CH
Inventors: Horst C F Maag
Original assignee: Hansa Metallwerke Ag
Priority date: 1988-09-02
Filing date: 1989-08-17
Publication date: 1992-02-14
Also published as: DE3829831A1; US5040106A; FR2636135A1; CA1337131C; FR2636135B1; DE3829831C2; IT1231401B; IT8921576A0

Description

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Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Zapfen einer vorwählbaren Flüssigkeitsmenge, insbesondere Wassermenge, mit einer Eingabeeinrichtung, an weicher die Flüssigkeitsmenge einstellbar ist, und mit einem elektrisch betätigten Absperrventil.

In Grossküchen besteht zunehmend ein Bedarf an elektronisch gesteuerten wassergebenden Armaturen. Dort hat das Personal die Aufgabe, unterschiedlich grosse Behälter mit unterschiedlichem Fassungsvermögen mehr oder weniger zu füllen. Vorgegeben ist hierbei im allgemeinen die Zahl der Liter an Wasser, welche für ein bestimmtes Gericht benötigt wird. Diese Literzahl ist in Grossküchen, in welchen oft für mehrere hundert Personen Gerichte hergestellt werden, verhältnismässig gross. Gleichwohl kommt es vor, dass für individuelle Gerichte eine relativ kleine Menge von z.B. 1 Liter Wasser gezapft werden muss. Wird nun ein Ventil mit grosser Literleistung, wie es zur Abgabe der üblicherweise benötigten grossen Wassermengen erforderlich ist, zur Abgabe einer derart kleinen Menge geöffnet, so ist die richtige Dosierung kaum beherrschbar. Die Öffnungszeiten des Ventiles würden ausserordentlich kurz und die Ungenauig-keiten, die durch den Schaltvorgang hervorgerufen werden, würden sich deutlich bemerkbar machen. Ausserdem könnten kleine Gefässe durch den plötzlich eintretenden starken Wasserstrahl zerstört werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit welcher problemlos sowohl grosse als auch kleine Flüssigkeitsmengen präzise gezapft werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Einrichtung weiter umfasst:

a) ein elektrisch verstellbares Drosselventil, mit welchem die abgegebene Literleistung zwischen einem Minimalwert und einem Maximalwert kontinuierlich veränderbar ist;

b) einen Speicher, in dem eine Kennlinie abgespeichert ist, welche einen Zusammenhang zwischen der Flüssigkeitsmenge und der Literleistung in der Weise herstellt, dass mit zunehmender Flüssigkeitsmenge die Literleistung wächst;

c) eine Steuereinheit, welche entsprechend der an der Eingabeeinrichtung vorgewählten Flüssigkeitsmenge aus dem Speicher die zugeordnete Literleistung ausliest und das Drosselventil durch entsprechende elektrische Signale einstellt.

Bei der erfindungsgemässen Einrichtung wird somit nicht immer mit derselben Literleistung gearbeitet, was beim Zapfen kleiner Flüssigkeitsmengen zu den oben erwähnten Schwierigkeiten führen würde. Stattdessen nimmt die Literleistung progressiv mit der vorgewählten Flüssigkeitsmenge zu, so dass also die volle Kapazität des Absperrventiles nur bei den grössten vorgewählten Flüssigkeitsmengen erreicht wird. Bei kleineren Flüssigkeitsmengen wird die Literleistung entsprechend der im Speicher abgelegten Kennlinie so gedrosselt, dass vernünftige, akzeptable und leicht zu beherrschende Zapfzeiten erhalten werden. Im einfachsten Fall kann die Kennlinie linear sein, so dass also unabhängig von der jeweils gewählten Flüssigkeitsmenge immer dieselbe Zapfzeit erzielt wird. Grundsätzlich sind iedoch vielerlei Kennlinien denkbar, die den jeweiligen Wünschen angepasst werden können.

Das Drosselventil braucht kein selbständiges Gerät zu sein.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Drosselventil eine in das Absperrventil integrierte variable Hubbegrenzungseinrichtung. Mit anderen Worten: das Absperrventil wird je nach der vorgewählten Flüssigkeitsmenge in unterschiedlichem Masse geöffnet; nur bei der maximalen abzugebenden Flüssigkeitsmenge durchmisst das Absperrorgan des Absperrventiles seinen vollen Öffnungshub.

Zweckmässig ist eine Verriegelungsschaltung, welche die Zeit überwacht, in welcher das Drosselventil verstellt wird, und erst nach Ablauf dieser Zeit die Schaltung des Absperrventils ermöglicht. Diese Verriegelungsschaltung berücksichtigt, dass der Einstellvorgang des Drosselventiles eine gewisse Zeit benötigt und verhindert, dass das Wasser bereits zu fliessen beginnt, bevor noch die gewünschte Stellung des Drosselventils erreicht wird. Andernfalls könnten nämlich die eingangs erwähnten, unerwünschten Nachteile jedenfalls in der ersten Phase der Öffnung des Absperrventils trotzdem auftreten.

Wird eine besondere Genauigkeit bei der abgegebenen Flüssigkeitsmenge gewünscht, empfiehlt sich ein Durchflussmengenmesser, der die nach dem Öffnen des Absperrventils fliessende Flüssigkeitsmenge überwacht und beim Erreichen der vorgewählten Flüssigkeitsmenge das Absperrventil schliesst. Diese Ausgestaltung ist im wesentlichen unabhängig von den jeweils herrschenden Drucken in dem Flüssigkeitssystem.

Werden an die Genauigkeit der abgegebenen Wassermenge keine so hohen Anforderungen gestellt und ist zudem der Druck im Flüssigkeitssystem einigermassen konstant, genügt statt des Durchflussmengenmessers auch ein elektrisches Zeitglied, welches einen Öffnungsimpuls für das Absperrventil mit einer Zeitdauer erzeugt, die der vorgewählten Flüssigkeitsmenge entspricht. Man geht dabei dann einfach davon aus, dass in bestimmten Öffnungsdauern des Absperrventiles bei bestimmten Stellungen des Drosselventiles bestimmte Flüs-sigkeitsmengen fliessen.

Der Speicher kann über die Eingabeeinrichtung programmierbar sein. Auf diese Weise lassen sich unterschiedliche Kennlinien einstellen, nach denen die gesamte Einrichtung arbeiten soll.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert; es zeigen

Fig. 1 : schematisch das Blockschaltbild einer Einrichtung zum Zapfen einer vorwählbaren Wassermenge;

Fig. 2: verschiedene mögliche Kennlinien, nach

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denen die Einrichtung von Fig. 1 betrieben werden kann.

Die Einrichtung zum Zapfen einer vorwählbaren Wassermenge umfasst eine Eingabetafel 1 mit einer Tastatur 2 sowie einer Sichtanzeige 3. Die Eingabetafel 1 steht über eine Leitung a mit einem Mikroprozessor 4 in Verbindung. Der Mikroprozessor 4 kann über eine Leitung b in Datentausch mit einem programmierbaren Speicher 5 treten. Er erhält ausserdem Eingangssignale über eine Leitung c von einer Verriegelungsschaltung 6 sowie eine Leitung d von einem Durchflussmengenmesser 7, der in der Wasserleitung 8 liegt.

In Abhängigkeit von den verschiedenen Signalen, die auf den Leitungen a, b, c und d dem Mikroprozessor 4 zugeführt werden, steuert dieser über die Leitungen e und f zwei Treiberschaltungen 9, 10 an. Die erste Treiberschaltung 9, die über eine Leitung g der Verriegelungsschaltung 6 Signale zuführt, bestromt ein Drosselventil 11, welches ebenfalls in der Wasserleitung 8 liegt. Die zweite Treiberschaltung 10 stellt die elektrische Energie für das Stellorgan eines Absperrventiles 12 bereit, welches stromab von dem Drosselventil 11 und dem Durchflussmengenmesser 7, in Reihe mit diesen, den Wasserstrom aus der Wasserleitung 8 freigibt bzw. absperrt.

Die Funktion der beschriebenen Einrichtung ist wie folgt:

Im Speicher 5 ist eine bestimmte Kennlinie abgelegt, nach welcher die Einrichtung arbeiten soll. Diese Kennlinie stellt einen bestimmten Zusammenhang zwischen der jeweils vorgewählten Wassermenge und der Stellung des Drosselventils 11 her. Beispiele derartiger Kennlinien sind in Fig. 2 dargestellt. Hierauf wird weiter unten näher eingegangen.

Wird nunmehr an der Eingabetafel 1 mittels der Tastatur 2 eine bestimmte, zu zapfende Wassermenge eingegeben, so ruft der Mikroprozessor 4 über die Leitung b vom Speicher 5 die zugehörige Stellung (Literleistung) des Drosselventiles 11 ab. Über die Leitung e gibt der Mikroprozessor 4 ein Signal an den Treiber 9, der das Drosselventil 11 solange bestromt, bis die aus dem Speicher 5 abgelesene Drosselstellung erreicht ist. Die Verriegelungsschaltung 6 überwacht dabei diejenige Zeit, in welcher das Drosselventil 11 noch verstellt wird. Dies geschieht im vorliegenden Beispiel elektrisch durch die Verbindung mit der Treiberschaltung 9, könnte aber selbstverständlich auch mechanisch über einen entsprechenden Sensor, der direkt am Drosselventil 11 angeordnet ist, geschehen. Stellt die Verriegelungsschaltung 6 fest, dass das Drosselventil 11 seine gewünschte Position erreicht hat, gibt sie über die Leitung c ein entsprechendes Signal an den Mikroprozessor 4. Dieser öffnet nunmehr durch ein Signal auf der Leitung f, welches zu einer entsprechenden Funktion der Treiberschaltung 10 führt, das Absperrventil 12. Wasser beginnt aus der Leitung 8 zu fliessen.

Die Menge des fliessenden Wassers wird vom Durchflussmengenmesser 7 überwacht. Ist die an der Eingabetafel 1 bestimmte Wassermenge erreicht, beendet der Mikroprozessor 4 sein Ausgangssignal auf der Leitung f, worauf der Treiber 10 die Bestromung des Absperrventiles 12 einstellt und dieses unter Federeinwirkung in seine Schliessstel-lung zurückkehrt. Selbstverständlich kann diese Anordnung auch so getroffen werden, dass das Absperrventil 12 sowohl in die Offenstellung als auch in die Schliessstellung durch entsprechende Bestromung gefahren wird, während es in der Offen- und Schliessstellung selbst stromlos bleibt.

Wird nunmehr bei der nächsten Benutzung der Einrichtung eine kleinere Wassermenge an der Eingabetafel 1 vorgewählt, so wird dieser kleineren Wassermenge aus dem Speicher 5 eine kleinere Literleistung des Drosselventils 11 zugeordnet, im übrigen sind die Vorgänge ebenso, wie oben bereits geschildert. Das Ergebnis ist, dass die Zeit, während welcher die Einrichtung Wasser abgibt, bei kleinen Literleistungen nicht proportional kleiner als bei den grossen Literleistungen ist, wodurch ein feinfühliges Wasserzapfen insbesondere bei kleinen Mengen möglich wird.

Die genaue Art und Weise, in welcher die Literleistung des Drosselventils 11 von der vorwählbaren Menge abhängt, wird, wie oben erwähnt, durch die im Speicher 5 abgelegte Kennlinie bestimmt.

In Fig. 2 ist mit durchgezogenen Strichen eine erste Kennlinie dargestellt, die zwischen der vorgewählten Wassermenge und der Literleistung des Drosselventils eine exakt lineare Beziehung herstellt. So wird beispielsweise für die vorgewählte Menge 30 Liter eine Literleistung des Drosselventils von 60 Litern pro Minute vorgegeben. Dies bedeutet, dass die vorgewählte Menge in einer halben Minute abgegeben wird. Durch die Linearität der Kennlinie bleibt diese Zapfzeit für alle vorgewählten Wassermengen dieselbe: Auch bei einer vorgewählten Menge von 10 Litern beträgt die Zapfzeit eine halbe Minute, da der vorgewählten Menge von 10 Litern eine Literleistung des Drosselventils von 20 Litern pro Minute zugeordnet ist.

In Fig. 2 ist noch eine zweite Kennlinie strichpunktiert dargestellt, die von der Linearität abweicht. Sie ähnelt etwas einem Parabelbogen, der im gesamten Bereich unterhalb der linearen, durchgezogenen Kennlinie verbleibt. Dies hat zur Folge, dass die Zapfzeiten nunmehr nicht mehr unabhängig von der vorgewählten Menge konstant bleiben. Während bei einer vorgewählten Menge von 30 Litern die Zapfzeit nach wie vor eine halbe Minute beträgt, ist einer vorgewählten Menge von 10 Litern eine Zapfzeit von einer vollen Minute zugeordnet. Auf diese Weise kann das Befüllen von Behältern mit kleinen vorgewählten Wassermengen besonders feinfühlig erfolgen.

Alle denkbaren Kennlinien haben jedoch gemeinsam, dass die Literleistung des Drosselventils mit der vorgewählten Menge monoton anwächst.

Die Kennlinie, nach welcher die Einrichtung betrieben wird, kann in einer besonderen Betriebsart über die Eingabetafel 1 im Speicher 5 einprogrammiert werden.

Bei einem weiteren, in der Zeichnung nicht dargestellten Ausführungsbeispiel entfällt der Durchflussmengenmesser 7 in der Wasserleitung 8. Stattdessen wird die an der Eingabetafel 1 vorgewählte

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Wassermenge im Mikroprozessor 4 in eine bestimmte Öffnungszeit des Absperrventiles 12 umgerechnet. Dieses Verfahren ist allerdings weniger genau und eignet sich nur dort, wo der Druck in der Wasserleitung 8 verhältnismässig konstant ist.

Die obige Beschreibung ging davon aus, dass das Drosselventil 11 und das Absperrventil 12 getrennte, selbständige Geräte sind. Beide können jedoch funktional auch zusammengefasst werden. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel geschieht dies dadurch, dass der Öffnungshub des Verschlussgliedes des Absperrventils variabel begrenzt wird. Das Ventilverschlussglied fährt also nicht immer in dieselbe, volle Öffnungsstellung sondern auch in Zwischenstellungen, in denen es den Wasserstrom entsprechend drosselt. Das Aus-mass der Öffnung des Absperrventils wird in diesem Falle in Übereinstimmung mit der im Speicher 5 abgelegten Kennlinie für jede vorgewählte zu zapfende Wassermenge bestimmt.

Claims

Patentansprüche

1. Einrichtung zum Zapfen einer vorwählbaren Flüssigkeitsmenge, insbesondere Wassermenge, mit einer Eingabeeinrichtung, an welcher die Flüssigkeitsmenge einstellbar ist, und mit einem elektrisch betätigten Absperrventil, dadurch gekennzeichnet, dass sie weiter umfasst:

a) ein elektrisch verstellbares Drosselventil (11), mit welchem die abgegebene Literleistung zwischen einem Minimalwert und einem Maximalwert kontinuierlich veränderbar ist;

b) einen Speicher (5), in dem eine Kennlinie abgespeichert ist, welche einen Zusammenhang zwischen der Flüssigkeitsmenge und der Literleistung in der Weise herstellt, dass mit zunehmender Flüssigkeitsmenge die Literleistung wächst;

c) eine Steuereinheit (4), welche entsprechend der an der Eingabeeinrichtung (1) vorgewählten Flüssigkeitsmenge aus dem Speicher (5) die zugeordnete Literleistung ausliest und das Drosselventil (11) durch entsprechende elektrische Signale einsteilt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Drosselventil (11) durch eine in das Absperrventil (12) integrierte variable Hubbegrenzungseinrichtung gebildet ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Verriegelungsschaltung (6), welche die Zeit überwacht, in welcher das Drosselventil (11) verstellt wird, und erst nach Ablauf dieser Zeit die Schaltung des Absperrventils (12) ermöglicht.

4. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Durchflussmengenmesser (7), der die nach dem Öffnen des Absperrventils (12) fliessende Flüssigkeitsmenge überwacht und beim Erreichen der vorgewählten Flüssigkeitsmenge das Absperrventil (12) schliesst.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch ein elektrisches Zeitglied, welches einen Öffnungsimpuls für das Absperrventil (12) mit einer Zeitdauer erzeugt, die der vorgewählten Flüssigkeitsmenge entspricht.

6. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicher (5) über die Eingabeeinrichtung (1) programmierbar ist.

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