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Vorrichtung zur Steuerung der Füllung eines Behälters mit verschiedenen
Flüssigkeitsmengen Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Steuerung
der selbsttätigen Füllung eines Behälters mit einer vorwählbaren Flüssigkeitsmenge,
bei dem die in dem Behälter bzw. in einem mit demselben kommunizierenden Flüssigkeitsstandrohr
ansteigende Flüssigkeit über eingebaute Elektroden einen Stromkreis schließt, der
den Zulauf der Flüssigkeit in den Behälter steuert. Vorzugsweise ist die Erfindung
zur Füllung von Vorratsbehältern für Kaffeemaschinen od. dgl. bestimmt.
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Bei Kaffeemaschinen mit Brühvorrichtung wird beispielsweise das gemahlene
Kaffeepulver auf einem Sieb mit heißem Wasser überbrüht und gefiltert.
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Das heiße Wasser wird z. B. in einem besonderen unter Druck stehenden
Heißwasserkessel erzeugt, worauf es dem Brühfilter über einen das Filter tragenden
Schwenkarm zugeführt wird. Mittels des Schwenkarmes kann das Brühfilter jeweils
über die obere Öffnung eines oder mehrerer Kaffeevorratsbehälter geschwenkt werden.
Nach Öffnung eines z. B. in dem Schwenkarm sitzenden Zulaufventils strömt das Heißwasser
aus dem Kessel in das Brühfilter, aus welchem die gefilterte Kaffeebrühe in den
Vorratsbehälter fließt und letzteren allmählich auffüllt.
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Beim Füllen des Vorratsbehälters muß darauf geachtet werden, wie
hoch die Kaffeebrühe in dem Behälter bereits gestiegen ist, damit der Zulauf des
Heißwassers vom Kessel rechtzeitig abgesperrt werden kann. Die Füllung kann an einem
am Vorratsbehälter angebrachten Flüssigkeitsstandglas abgelesen werden. Früher war
es im allgemeinen notwendig, das Zulaufventil von Hand zu schließen, sobald die
gewünschte Menge Kaffee hergestellt oder der Vorratsbehälter voll war. Wenn der
richtige Zeitpunkt des Schließens bei unaufmerksamer Bedienung versäuntt. wurde,
konnte es leicht vorkommen, daß die erzeugte Kaffeebrühe zu dünn wurde, oder daß
der Vorratsbehälter überlief.
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Es sind daher bereits Steuereinrichtungen bekanntgeworden, bei denen
die Abschaltung des Heißwasserzulaufes in Abhängigkeit von dem Flüssigkeitsstand
in dem zu füllenden Behälter, z. B. in dem Vorratsbehälter einer Kaffeemaschine,
selbsttätig herbeigeführt wird, wobei der Zeitpunkt der Abschaltung, d. h. der jeweils
gewünschte Füllungsgrad des Behälters, beliebig im voraus einstellbar ist. Die bisherigen
Steuereinrichtungen dieser Art arbeiten unter Verwendung von Schaltröhren oder Fotozellen
und sind verhältnismäßig kompliziert und teuer. Sie haben auch einen erheblichen
Platzbedarf und sind unter anderem wegen der Empfindlichkeit der
Schaltröhren in
der meist dampfhaltigen Atmosphäre derartiger Kaffeemaschinen oder der Fotozellen
gegen Verschmutzung des gläsernen Flüssigkeitsstandrohres praktisch nicht genügend
betriebssicher. Durch die Erfindung wird bezweckt, diese Mängel der bekannten Anordnungen
mit einfachen Mitteln zu beseitigen.
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Die Vorrichtung gemäß der Erfindung arbeitet ebenfalls mit in dem
Behälter bzw. in dem Flüssigkeitsstandglas angeordneten Elektroden und ist gekennzeichnet
durch zwei voneinander unabhängige Stromkreise, von denen der die Steuerelektroden
enthaltende Steuerstromkreis den das elektrisch betätigte Flüssigkeitszulaufventil
enthaltenden Hauptstromkreis steuert.
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Gemäß der Erfindung ist zu diesem Zweck vorzugsweise in dem ein Magnetventil
od. dgl. für den Flüssigkeitszulauf enthaltenden Hauptstromkreis der Vorrichtung
ein von Hand einschaltbarer Schalter mit einem Schalthebel angeordnet, der in der
der Öffnungsstellung des Magnetventils entsprechenden Schließstellung des Schalters
entgegen der Wirkung einer Rückführungskraft, z. B. einer Federkraft, von dem Sperranker
eines Zugmagneten arretiert wird, welcher in einem von dem Hauptstromkreis unabhängigen,
mit niedrigerer Stromstärke bzw. Spannung arbeitenden Steuerstromkreis liegt, der
wahlweise durch eine von mehreren, in gegenseitigen Abständen übereinander im Flüssigkeitsbehälter
oder
Flüssigkeitsstandrohr eingebauten Steuerelektroden nach entsprechendem
Anstieg der Flüssigkeit geschlossen wird und dessen Strom den Zugmagneten erregt,
dessen Sperranker den erwähnten Schalthebel freigibt, welcher unter der Wirkung
der Rückführkraft in seine Ruhestellung zurückkehrt und die Umstellung des Schalters
in seine Öffnungsstellung und damit die Schließung des Magnetventils herbeiführt.
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Eine derartige Vorrichtung kann mit geringem Aufwand an Schalt- und
Steuergeräten ausgeführt werden und hat einen sehr kleinen Raumbedarf. Als Schalter
kann vorzugsweise ein Mikroschalter verwendet werden, dessen Schalthebel oder ähnliches
Schaltorgan mittels eines Einschaltdruckknopfes in die Schließstellung gebracht
werden kann, in der er z. B. durch eine vorstehende Nase des Sperrankers des Zugmagneten
festgehalten wird.
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Die Vorrichtung gemäß der Erfindung hat weiterhin den Vorteil, daß
sie durch entsprechende Anordnung und Bemessung ihrer Schalt- und Steuerelemente
ohne besondere Vorschaltung eines Transformators an die Netzspannung gelegt werden
kann Der Strom und die Spannung des Steuerstromkreises können dabei ohne weiteres
so niedrig gehalten werden, daß z. B. bei einer Reinigung des die Elektroden enthaltenden
Flüssigkeitsstandglases keine Gefährdung der Bedienungsperson eintritt. Es genügt
zu diesem Zweck, im Steuerstromkreis einen mit dem Zugmagneten in Reihe liegenden
Schutzwiderstand anzuordnen, der so bemessen und so mit dem Zugmagneten abgestimmt
ist, daß die im Falle einer Reinigung des Standglases abgegriffene Spannung weniger
als 46 V beträgt und im Steuerstromkreis trotz des unmittelbaren Anschlusses der
Einrichtung an das Stromnetz nur ein Strom von höchstens 5 mA fließt.
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Schaltröhren sind bei der Vorrichtung gemäß der Erfindung nicht erforderlich.
Der Mikroschalter, welcher in ein Gehäuse eingekapselt werden kann, arbeitet ebenso
wie der Zugmagnet und das Magnetventil durchaus zuverlässig, so daß die gesamte
Steuereinrichtung sicherer und störungsfreier funktioniert als die bisher bekannten
elektrischen Vorrichtungen.
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In der Zeichnung ist die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel schematisch
veranschaulicht. und zwar zeigt die Figur im Längsschnitt das Flüssigkeitsstandglas
eines Vorratsbehälters einer Kaffeemaschine sowie die Schalt- und Steueranlage der
Vorrichtung.
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Die elektrische Steuereinrichtung enthält zwei voneinander unabhängige,
an die Netzklemmen 1, 2 angeschlossene Stromkreise, nämlich einen Hauptstromkreis
3 und einen Steuerstromkreis 4. In dem Hauptstromkreis 3 liegt ein elektrisch steuerbares
Zulaufventil, vorzugsweise ein Magnetventil 5, welches z. B in eine von einem Heißwasserkessel
kommende Heißwasserleitung eingebaut ist, die zu einem Brühgefäß oder Brühfilter
führt, aus dem die Kaffeebrühe in einen Kaffeevorratsbehälter abläuft. Die letztgenannten
Teile sind in der Zeichnung ebenso wenig wie die übrige Kaffeemaschine im einzelnen
dargestellt, da sie in verschiedenen Ausführungsformen bekannt sind.
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Ferner liegt in dem Hauptstromkreis 3 ein elektrischer Schalten und
zwar vorzugsweise ein Mikroschalter 6.
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Der Schaltstift 7 des Mikroschalters 6 kann über einen im Punkt 8
gelagerten bzw. eingespannten, unter Federwirkung stehenden Schalthebel 9 mittels
eines Einschaltdruckknopfes 10 betätigt werden, des-
sen Schaft 1 beispielsweise
durch eine Gehäusewand 12 geführt ist.
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Gegenüber dem freien Ende des Schalthebels 9 befindet sich ein im
Steuerstromkreis 4 liegender Zugmagnet 13, dessen z. B. im Punkt 14 kippbar gelagerter
Sperranker 15 mittels einer Nase 16 über das Ende des Schalthebels 9 greift. wenn
der Zugmagnet 13 nicht erregt ist, und wenn sich der Schalthebel 9 in seiner der
Schließstellung des Mikroschalters 6 entsprechenden Arbeitsstellung befindet.
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Mit dem in der Zeichnung nicht dargestellten Kaffeevorratsbehälter
kommuniziert ein Flüssigkeitsstandglas 17, welches unten in einem Stutzen 18 und
oben in einem Kopfteil 19 mit entsprechender Abdichtung gehalten wird. Der Kopfteil
19, welcher zwecks Reinigung des Flüssigkeitsstandglases 17 nach Lösung einer Rändelschraube
20 abgenommen werden kann, trägt einen elektrisch isoliert in ihm befestigten Kontaktstift
21, der in der Betriebsstellung des Kopfteiles 19 zwei im Steuerstromkreis 4 liegende
Kontaktstücke 22, 23 leitend miteinander verbindet.
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Wird der Kopfteil 19 abgenommen, um das Innere des Flüssigkeitsstandglases
17 zugänglich zu machen, so wird der Kontaktstift 21 ebenfalls aus seiner Stellung
zwischen den Kontaktstücken 22, 23 herausgezogen, wodurch der Steuerstromkreis 4
automatisch unterbrochen wird, was einen weiteren zuverlässigen Schutz für das Bedienungspersonal
gegen unzulässige Stromberührung darstellt.
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In das Flüssigkeitsstandglas 17 sind an bestimmten, den einzustellenden
Flüssigkeitsmengen entsprechenden Höhenlagen jeweils zwei Elektroden 24 a, 2Sa bzw.
24 b, 25b bzw. 24 c, 25c bzw. 24 d, 25d paarweise eingeschmolzen. Die Elektroden
24a, 25a usw. eines jeden Elektrodenpaares haben einen geringen, jedoch für eine
gute gegenseitige Isolierung ausreichenden Abstand voneinander. Sie können natürlich
statt untereinander auch in einem Winkel nebeneinander in dem Standglas 17 angeordnet
sein. Die einen Elektroden eines jeden Elektrodenpaares, z. die Elektroden 24 a,
24 b, 24 c und 24 d, sind sämtlich direkt an die von der Netzklemme 1 kommende Steuerstromleitung
4 angeschlossen. Dagegen sind die anderen Elektroden der Elektrodenpaare, im vorliegenden
Falle also die Elektroden 25a, 25b, 25c und 25d, einzeln an Zwischenleitungen 4a,
4b, 4c bzw. 4 d angeschlossen, die zu getrennten Kontaktstücken 26 26b, 26c bzw.
26d eines Stufenschalters führen, dessen drehbarer Kontaktarm 27 über seinen Drehpunkt
28 wieder an die Steuerstromkreisleitung 4 angeschlossen ist. An Stelle eines Stufenschalters
der schematisch dargestellten Art kann natürlich auch z. B. ein Drucktastenschalter
angeordnet werden.
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Weiterhin liegt in dem Steuerstromkreis 4 noch eine Sicherung 29
sowie ein Schutzwiderstand 30, der so bemessen und mit dem Widerstand des Zugmagneten
13 abgestimmt ist, daß in dem Steuerstromkreis 4 nur ein Strom von höchstens 5 mA
fließen kann und die im Falle einer Reinigung des Flüssigkeitsstandglases 17 abgegriffene
Spannung weniger als 46 V beträgt.
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Der Leitungsteil des Steuerstromkreises 4, welcher über die Elektroden
24a, 25a usw. und den Stufenschalter 26a bis 26d, 27, 28 führt, kann durch eine
Umgehungsleitung 31 überbrückt werden, in die ein Ausschalter, zweckmäßig ein Druckknopfschalter
32 eingebaut ist. Schließlich ist an den Hauptstromkreis 3 beiderseits des Magnetventils
5 noch eine Kontrollleitung
33 angeschlossen, in der eine Kontrollampe
34 liegt, welche anzeigt, ob das Magnetventil 5 geöffnet oder geschlossen ist.
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Die Wirkungsweise der vorstehend beschriebenen Einrichtung ist folgende:
Mit Hilfe des Stufenschalters wird zunächst die gewünschte Flüssigkeitsmenge, welche
in den Vorratsbehälter einströmen soll, eingestellt. Im vorliegenden Falle wird
der Kontaktarm 27 auf das Kontaktstück 26b eingestellt, welches durch die Zwischenleitung
4b mit der einer Flüssigkeitsmenge von 3 Litern entsprechenden Elektrode 25 b verbunden
ist. Sodann wird der Druckknopf 10 betätigt, dessen Schaft 11 den Schalthebel 9
aus seiner in gestrichelten Linien eingezeichneten Ruhestellung in die voll ausgezogene
Arbeitsstellung 9 drückt.
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Dabei gelangt das freie Ende des Schalthebels 9 unter die vorstehende
Nase 16 des Sperrankers 15 des Zugmagneten 13 und wird in dieser Lage arretiert.
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Gleichzeitig wird durch den Mikroschalter 6 der Hauptstromkreis 3
geschlossen und dadurch das Magnetventil 5 geöffnet. Nunmehr kann aus dem Brühfilter
Kaffeebrühe in den Vorratsbehälter einströmen.
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Sobald der Flüssigkeitsstand in dem Standglas 17 die einer Menge
von 3 Litern entsprechende Elektrode 25b erreicht hat, wirkt die Flüssigkeit als
Leiter zwischen den Elektroden 24b und 25 b, so daß der Steuerstromkreis geschlossen
wird. Dadurch wird der Sperranker 15 von dem Zugmagneten 13 angezogen, und dessen
Nase 16 gibt den unter Federdruck stehenden Schalthebel 9 aus seiner Arretierung
frei.
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Der Mikroschalter 6 schaltet aus und unterbricht den Hauptstromkreis
3, so daß das Magnetventil 5 geschlossen und die weitere Zuführung von Flüssigkeit
in den Vorratsbehälter unterbrochen wird.
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Gegebenenfalls kann die Abschaltung auch von Hand vorgenommen werden.
Zu diesem Zweck muß der Druckknopfschalter 32 eingedrückt werden, wodurch der Steuerstromkreis
4 unmittelbar über die Umgehungsleitung 31 geschlossen wird, auch wenn sich keine
Flüssigkeit in dem Vorratsbehälter befindet oder der von dem Wählschalter eingestellte
Flüssigkeitsstand noch nicht erreicht ist. Auch in diesem Falle wird der Sperranker
15 von dem Zugmagneten 13 angezogen, wodurch der Schalthebel 9 freigegeben, der
Mikroschalter 6 geöffnet und das Magnetventil 5 geschlossen wird. Die gleiche Wirkung
tritt ein, wenn der Kopfteil 19 von dem Flüssigkeitsstandglas 17 abgenommen und
der Kontaktstift 21 herausgezogen wird.
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Selbstverständlich beschränkt sich die Erfindung nicht auf die vorstehend
beschriebene und in der Zeichnung schematisch veranschaulichte Ausführungsform,
sondern sie umfaßt alle Varianten im Rahmen des wesentlichen Erfindungsgedankens.
So kann an Stelle des Mikroschalters auch ein anderer geeigneter Schalter verwendet
werden. Die Arretierung des Schalters in seiner Schließstellung und die Freigabe
desselben kann auch durch andere, elektrisch betätigte Mittel vorgenommen werden.
An Stelle von Elektrodenpaaren können gegebenenfalls auch Einzelelektroden vorgesehen
werden, wobei die Gegenelektrode von der Masse gebildet wird.