CN106133233A - 具有计量系统的家用器具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有计量系统的家用器具，该计量系统包括用于粘性液体(103)的、具有用于排出所述液体(103)的排出口(105)的储备容器(101)和用于关闭所述排出口(105)的可运动的关闭体(107)，其中，所述计量系统包括用于将力施加到所述可运动的关闭体(107)上的操纵装置(109)、用于感测所述可运动的关闭体随时间变化的位置的感测装置(111)和用于基于所述可运动的关闭体(107)随时间变化的位置计算所述粘性液体(103)的粘度的计算装置。

Description

具有计量系统的家用器具

技术领域

本发明涉及一种具有用于粘性液体的储备容器的家用器具，该储备容器包括用于排出液体的排出口和用于关闭排出口的可移动的关闭体。

背景技术

用于家用器具中的液态物质的计量系统存在于许多变型方案和不同的阀中。文献DE 10 2011 083 299 A1例如描述一种阀，其中，多个关闭体被布置在阀室中。

发明内容

本发明所基于的任务在于：给出一种家用器具，在该家用器具中可以以更高的精度实施对粘性液体的计量。

该任务通过具有根据独立权利要求所述的特征的主题来解决。本发明的有利实施方式是附图、说明书和从属权利要求的主题。

根据本发明的观点，所述任务通过具有计量系统的家用器具来解决，该计量系统包括用于粘性液体的、具有用于排出液体的排出口的储备容器和用于关闭排出口的可运动的关闭体，在该排出口处，计量系统包括用于将力施加到可运动的关闭体上的操纵装置，用于感测可运动的关闭体随时间变化的位置的感测装置和用于基于可运动的关闭体随时间变化的位置计算粘性液体的粘度的计算装置。由此，例如实现这样的技术优点：粘性液体的计量可取决于所计算出的粘度而更准确地实施。

家用器具理解为这样一种器具，该器具被使用于家务。该家用器具可以是一种大型家用器具，如洗衣机、洗衣干衣机、洗碗机、煮饭电器、抽油烟机或制冷机，如冰箱、冰柜或冷冻冷藏柜。

该家用器具也可以是一种小型家用器具，如热水器、全自动咖啡机、厨房多用机或吸尘器。

在家用器具有利的实施方式中，储备容器包括具有恒定横截面的测量通道，关闭体可在该通道中运动。由此，例如实现这样的技术优点：沿运动路径产生粘性液体的均匀的流动条件。

在家用器具另一个有利的实施方式中，测量通道具有圆柱形状或具有圆角的方形形状。由此，实现例如这样的技术优点：使用允许关闭体的均匀环流的形状。

在家用器具另一个有利的实施方式中，测量通道具有用于对关闭体导向的导向部。由此，实现例如这样的技术优点：关闭体在预定的轨道上运动，并且，粘度测量的精度得到改善。

在家用器具另一个有利的实施方式中，测量通道包括沿纵向方向的用于使液体通过的槽。由此，实现例如这样的技术优点：液体在预定的横截面中从关闭体旁流过。

在家用器具另一个有利的实施方式中，测量通道相对于家用器具的底侧弯曲。由此，实现例如这样的技术优点：在关闭体运动时可利用重力的作用。

在家用器具另一个有利的实施方案实施方式中，测量通道包括设置有止回阀的孔。由此，实现例如这样的技术优点：沿运动方向设置的间隙作为狭窄部位用于粘度测量，并且，液体沿另一方向流经止回阀。

在家用器具另一个有利的实施方式中，操纵装置包括用于借助磁力使关闭体运动的电磁铁。由此，实现例如这样的技术优点：力可以非接触式地施加到关闭体上。

在家用器具另一个有利的实施方式中，家用器具和/或储备容器包括用于改变磁力的极靴，使得磁力在关闭体的行程上保持恒定。由此，实现例如这样的技术优点：产生更均匀的力变化曲线，使得可以更准确的计算粘度。

在家用器具另一个有利的实施方式中，感测装置通过用于感测电磁铁的阻抗的阻抗感测装置而构成。由此，实现例如这样的技术优点：可以以简单的方式借助电磁铁来确定位置。

在家用器具另一个有利的实施方式中，储备容器包括用于将关闭体压到密封座上的弹簧。由此，实现例如这样的技术优点：密封性得以改善。

在家用器具另一个有利的实施方式中，关闭体由磁性材料构成。由此，实现例如这样的技术优点：关闭体通过磁力无接触地被驱动。

在家用器具另一个有利的实施方式中，关闭体具有球形形状。由此，实现例如这样的技术优点：关闭体具有以下形状，借助该形状可简单地计算液体的粘度。

在家用器具另一个有利的实施方式中，储备容器包括用于感测储备容器中粘性液体的液位的液位感测装置。由此，实现例如这样的技术优点：可在计算粘度时考虑液体的液位。

在家用器具另一个有利的实施方式中，感测装置构造用于感测可运动的关闭体的速度突变。由此，实现例如这样的技术优点：当液位下降到关闭体区域中时可感测速度突变。

附图说明

本发明的实施例在附图中示出并在接下来详细说明。

本发明示出：

图1家用器具的示意性视图；

图2具有关闭体的不同位置的储备容器的多个视图；和

图3A至3E具有关闭体的不同测量通道。

具体实施方式

图1示出代表家用器具100的洗衣机的示意性视图。洗衣机包括用于将洗涤物装到洗衣机中的门123。附加地，洗衣机包括储备容器101，在该储备容器中可以注入洗涤剂或其它液体物质。

图2示出在用于关闭排出口105的关闭体107处于不同位置中时的储备容器101的多个视图。储备容器101是计量系统的一部分，通过该计量系统可以确定所包含的液体103的粘度。通过在放出液体103时对粘度的考虑可以改善计量系统的计量质量。在时间控制的计量系统中，只要出口阀是打开的，液体103在重力的作用下从储备容器101中经出口阀流出。计量系统允许测量储备容器101中液体103的粘度。液体103的粘度对用于计量预定量所需的出口阀的打开时间具有大的影响。

如果粘度对于当前运行状态是已知的，通过在确定出口阀的打开时间时考虑计量量，则实现该计量量的高的准确性。粘度不仅取决于液体的类型，而且还随温度例如呈指数变化。此外，液体的老化同样对粘度有影响。在家用器具中大多数使用的液体可足够近似地被考虑为牛顿液体。对于牛顿液体适用于：

$\stackrel{\·}{V}=K\frac{h}{\mathrm{\η}}$

其中，h是储备容器101中的液位，并且，η是液体的粘度。K是基本上取决于排出口几何形状的常量。

可以使用液位传感器用于确定储备容器101中的液位，该液位传感器适用于在家用器具中的使用。在打开和/或关闭出口阀时，储备容器101允许通过关闭体107的运动特性曲线来测量液体的粘度。出口阀优选为磁性耦合阀，在该阀中，铁磁关闭体107由在储备容器101外部产生的磁场所影响。

关闭体107是铁磁性球体，该球体起初无外部磁场地主要由永磁铁保持在密封座上。此外，重力、液体压力和浮力作用到关闭体107上。为了打开出口阀，施加由电磁铁产生的外部磁场。电磁铁125构成用于关闭体107的操纵装置109。通过操纵装置109施加磁力到球体上，该磁力超过其余力并且使球体从密封座上移开。

具有圆柱形区域的测量通道113处于球体从密封座上移开的运动进程中。圆柱形区域的直径大于球体的直径。当球体通过测量通道113的圆柱形区域运动到电磁铁上时，液体被挤压通过在球体和测量通道113的壁面之间的呈镰刀状间隙。

出现的球体速度由力平衡产生，即，磁力首先抵抗液体在测量通道113的间隙中移动时由粘性引起的阻力。作为关闭体107的球体的位置随时间的变化，例如在打开出口阀时，允许算出储备容器101中的液体103的粘度。球体的位置可通过感测装置111确定，该感测装置通过测量在至少一个合适的频率下感测电磁铁125线圈的阻抗。不仅阻抗的幅值而且阻抗的相位有规则地随磁场中球体的位置变化并且因此可用于测量。在最简单的情况下，检测在激活电磁铁和球体到达电磁铁侧的止挡部之间的时间已经足够。由该时间可算出经该路径的速度，由该速度可以算出液体当前的粘度。

图3A到3E示出具有关闭体107的不同测量通道113。

图3A示出具有球形关闭体107的水平的圆柱形测量通道113的横截面。在球形关闭体107上方产生镰刀形排挤间隙121。

图3B同样示出具有以下直径的水平的圆柱形测量通道113的横截面，该横截面只有近似相当于球形关闭体107直径的直径。在球形关闭体107的上部构成纵向延伸的槽117，液体103通过该槽从关闭体107旁流过。

图3C示出具有有圆角的方形横截面和球形关闭体107的水平测量通道113的横截面。

图3D示出具有U形横截面的水平测量通道113的横截面。附加地，球形关闭体107通过杆件119被保持在设定的轨道上，该轨道构成笼式结构。

图3E示出具有用于导向球形关闭体107的导向部115的水平测量通道113的横截面。在导向部的上方布置有两个杆件119，这两个杆件将关闭体107保持在导向部中。这种实施方式是有利的，因为球形关闭体107近似自由地通过液体103运动。

根据要被感测的粘性区域而言，可以由示出的方法减小测量通道113，例如通过敞开的沟槽直至球形关闭体107或多或少的自由运动，而无需专门的测量通道113。围绕关闭体107的自由空间给出得越多，则该关闭体在给出的力的情况下运动得越快。在低粘度的情况下，通过适配测量通道可以改变速度。代替作为球体的球形关闭体107，其它被导向的部件可以作为关闭体107被使用，例如翻板、滑门或活塞。

由于储备容器101在家用器具100中的定向是明确的，则可以有目的地利用重力，以便将附加的力分量施加到关闭体107上。为此目的可以设置相对于水平线具有斜度的测量通道113。密封力产生可通过不同于磁力的其它力实现，例如通过将关闭体压到密封座上的弹簧。

电磁铁的磁力随着间距至少以三次方地减小。在球体的起始点上，即在密封座上，电磁铁125的力是小的。通过极靴可以这样适配测量通道113中的力变化，使得该力在关闭体107的行程上近似保持恒定。

除了在该线圈作为电磁铁125运行时测量线圈阻抗外，适宜的是，在作为电磁铁的线圈的激活之外测量阻抗，例如在球体运动回到密封座上期间。在这种情况下，电磁铁在计量过程开始时被激活，球体被吸引并且在大的电磁力的情况下到达线圈侧的止挡部。在一定延时后(在该延时后可以认为，球体已到达止挡部)，电磁铁被去激活并且切换到阻抗测量运行。此后，球体主要在永磁铁的作用下以小于在打开时的一个力回到密封座上。通过较小的速度可更容易地实施测量。在回程时连续测量阻抗并且推断出球体的位置。

由回程速度计算出当前的粘度。在该步骤中，以已知的出口阀的打开时间得到已经流出的液体量。在这个过程后，所有的数据都是已知的，以便第二次打开出口阀并且借助所计算的粘度相应地补充整个计量量。符合目的地，在第二次时也感测球体的回程并且将其用于细化粘度测量。

该方法从液体103的最小计量量开始起作用，该最小计量量已经在测量时流出。在这种情况下，可以从之前的测量引入例如被存储到非易失的存储器中的值。特别地，当在最小计量量以下的计量时可以从非暂时的存储器中调取之前存储的值，以便计算正流出的量。

典型的情况涉及在洗衣机中的计量过程。首先，以所说明的方法在两个步骤中计量相对大的基本量并且感测粘度。在由洗衣机所要求的补充计量中，液体103可以在参考最近存储的粘度值的情况下直接随时间计量，而无需进一步的粘度测量。以有利的方式，该方法和球体的自由运动共同实施，因为实现了敞开的测量路径。

电磁感应可同样由感测装置111使用于球体位置或速度的测量。密封座上的永磁铁在球体中引起磁场，使得该球体自身变成磁铁，磁场的强度取决于球体在磁场中的位置。由于这样被磁化的球体在电磁铁线圈的影响区域中运动，在该球体中感应出电流，该电流可被测量用于感测位置。由于在给出力F的情况下，粘度和球体速度相互成反比(斯托克斯系数stokes：v＝球体速度，η＝液体的粘度)，则对粘度的直接计算是可能的。

附加地，电磁铁使用于，感测家用器具100中的储备容器101的存在，例如通过在线圈感测区域中球体的存在。

在确定计量量时，为了改善计量精度，可以使用在储备容器101中的液位。为了该目的，可以实施相对粗略的液位测量，该测量可通过简单的措施实施。由于附加地也推算已经从储备容器101中取出的液体量，为此目的识别一些少量的液位支撑点就足够了。为了测量液位可以使用传感器，其中，不需要在储备容器101中的电接触，例如可以使用电容式方法、电感式方法或光和声波在液体表面上的反射。

用于测量粘度的循环时间可以通过球体在去程和回程上的速度非对称性被减小，即，用于打开出口阀直至球体被止挡和用于关闭出口阀的时间。圆柱形测量通道113具有在线圈侧端部上的孔，该孔设置有止回阀。止回阀在一个运动方向上关闭，并且，只有规定的间隙或槽作为狭窄部位用于粘度测量。止回阀在另一个运动方向上是开放的，并且，液体主要流经该止回阀。当储备容器101中的液体103将要用尽时，液位下降到关闭的测量通道113的上边缘以下。球体速度的函数f(行程)在这种情况下具有突变。在球体在仅部分地由液体填充的测量通道113中运动时，首先将空气压出，而液体在球体前堵塞。

当在球体前堵塞的液体随后完全充满测量通道13的剩余空间时，出现球体明显的减速。由在粘度测量时出现速度突变可推断出储备容器101中液位的下降。该事实可用于，其中，例如测量通道113的上方液位如此布置，使得当突变第一次出现时在储备容器101中还有限定数量的计量份额。

在具有自由的球体运动的打开的测量通道中，球体的速度在行程上没有突变。但是粘度测量值具有突变，该突变通过与之前的粘度测量的比较来确定并且可相应地被计算。

通过家用器具实现了用于通过仅一个运动部件来确定粘度的简单系统，使得可以实现具有高精度的液体计量。在时间控制的系统中，只要出口阀是打开的液体就一直经该出口阀流出，在该系统中实现显著的计量精度的改善，其方式是，确定之前确定的粘度。

所有计量系统可污染的部件是可以由使用者取下的。精确的计量可以与液位的简单测量共同实施。储备容器可以在内部没有电气设备的情况下实施。通过关闭体107的磁力耦合实现了电气构件从潮湿区域的分离。

所有与本发明各个实施方式相关联阐述和示出的特征可以以不同的组合方式在根据本发明的主题中设置，以便同时实现它们有利的作用。

本发明的保护范围通过权利要求给出并且不受在说明书中阐述的或在附图中示出的特征限制。

参考标记列表

100 家用器具

101 储备容器

103 液体

105 排出口

107 关闭体

109 操纵装置

111 感测装置

113 测量通道

115 导向部

117 槽

119 杆件

121 排挤间隙

123 门

125 电磁铁

Claims (15)

1.家用器具(100)，具有计量系统，该计量系统包括用于粘性液体(103)的、具有用于排出所述液体(103)的排出口(105)的储备容器(101)和用于关闭所述排出口(105)的可运动的关闭体(107)，其特征在于，所述计量系统包括用于将力施加到所述可运动的关闭体(107)上的操纵装置(109)、用于感测所述可运动的关闭体随时间变化的位置的感测装置(111)和用于基于所述可运动的关闭体(107)随时间变化的位置计算所述粘性液体(103)的粘度的计算装置。

2.根据前述权利要求所述的家用器具(100)，其特征在于，所述储备容器(101)包括具有恒定横截面的测量通道(113)，在所述测量通道中，所述关闭体(107)可运动。

3.根据权利要求2所述的家用器具(100)，其特征在于，所述测量通道(113)具有圆柱形状或者带有圆角的矩形形状。

4.根据权利要求2或3所述的家用器具(100)，其特征在于，所述测量通道(113)具有用于对所述关闭体(107)导向的导向部(115)。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的家用器具(100)，其特征在于，所述测量通道(113)包括沿纵向方向的用于使所述液体通过的槽(117)。

6.根据权利要求2至5中任一项所述的家用器具(100)，其特征在于，所述测量通道(113)相对于所述家用器具(100)的底侧倾斜。

7.根据权利要求2至6中任一项所述的家用器具(100)，其特征在于，所述测量通道(113)包括设置有止回阀的孔。

8.根据前述权利要求中任一项所述的家用器具(100)，其特征在于，所述操纵装置(109)包括用于借助磁力使所述关闭体(107)运动的电磁铁(125)。

9.根据权利要求8所述的家用器具(100)，其特征在于，所述家用器具和/或所述储备容器(101)包括用于改变所述磁力的极靴，使得所述磁力在所述关闭体(107)的行程上保持恒定。

10.根据权利要求8或9所述的家用器具(100)，其特征在于，所述感测装置(111)通过用于感测所述电磁铁(125)的阻抗的阻抗感测装置(115)构成。

11.根据前述权利要求中任一项所述的家用器具(100)，其特征在于，所述储备容器(101)包括用于将所述关闭体(107)压在密封座上的弹簧。

12.根据权利要求1所述的家用器具(100)，其特征在于，所述关闭体(107)由磁性材料构成。

13.根据前述权利要求中任一项所述的家用器具(100)，其特征在于，所述关闭体(107)具有球形形状。

14.根据前述权利要求中任一项所述的家用器具(100)，其特征在于，所述储备容器(101)包括用于感测在所述储备容器(101)中的所述粘性液体(103)的液位的液位感测装置。

15.根据前述权利要求中任一项所述的家用器具(100)，其特征在于，所述感测装置(111)被构造用于感测所述可运动的关闭体(107)的速度突变。