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Vorrichtung zur Steuerung der Füllung eines Behälters mit Flüssigkeitsmengen
Zusatz zum Patent: 1 166497 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 oder ähnliche Einrichtungen
zur Bereitung von Getränken bestimmt.
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Durch die Erfindung wird eine Verbesserung und weitere Ausgestaltung
der durch das Patent 1 497 geschützten Erfindung bezweckt.
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Gemäß dem Hauptpatent sind zur Betätigung der Vorrichtung zur Steuerung
der Füllung eines Behälters mit verschiedenen Flüssigkeitsmengen zwei voneinander
praktisch unabhängige Stromkreise vorgesehen, von denen der die Steuerelektrode
enthaltende Steuerstromkreis den das elektrisch zu öffnende bzw. zu schließende
Flüssigkeitszulaufventil enthaltenden Hauptstromkreis steuert. Zu diesem Zweck ist
gemäß dem Hauptpatent in dem z. B. ein Magnetventil enthaltenden Hauptstromkreis
der Vorrichtung ein von Hand einschaltbarer Schalter mit einem Schalthebel angeordnet,
der in der der t5ffnungsstellung 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 im Flüssigkeitsbehälter
oder Flüssigkeitsstandrohr eingebauten Steuerelektroden nach entsprechendem Anstieg
der Flüssigkeit geschlossen wird und dessen Strom den Zugmagneten erregt, dessen
Sperranker den erwähnten Schalter freigibt, welcher unter der Wirkung der Rückführkraft
in seine Öffnungsstellung zurückkehrt und damit die Schließung des Magnetventils
herbeiführt. Um hierbei die gewünschte Flüssigkeitsmenge, welche in den Behälter
einströmen soll, einstellen zu können, ist gemäß dem Hauptpatent weiterhin in dem
Steuerstromkreis ein Wählschalter angeordnet, an dessen Kontaktstücke die einzelnen
Steuerelektroden des Flüssigkeitsstandrohres oder des Behälters angeschlossen sind.
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Zur Bedienung der Vorrichtung gemäß dem Hauptpatent sind also in
jedem Falle zwei besondere Handgriffe erforderlich. Zunächst muß der Wählschalter
auf die gewünschte Flüssigkeitsmenge ein-
gestellt werden, und sodann muß der Schalter
zur Einschaltung des Stromes betätigt werden, welcher dann von dem Sperranker des
Zugmagneten vorläufig festgehalten wird. Durch die Erfindung soll nun die Aufgabe
gelöst werden, die Bedienung der vorstehend beschriebenen Vorrichtung noch weiter
zu vereinfachen.
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Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, daß jeder Steuerelektrode
bzw. jedem Steuerelektrodenpaar ein besonderer, gleichzeitig im zugehörigen Steuerstromkreis
und im Hauptstromkreis liegender Wahlschalter zugeordnet ist, welcher von Hand aus
seiner öffnungsstellung, in der er beide Stromkreise unterbricht, entgegen der Wirkung
einer Rückführungskraft in seine Schließstellung stellbar ist, in der der Hauptstromkreis
vollständig und der zugehörige Steuerstromkreis abgesehen von der Unterbrechung
an der Steuerelektrode geschlossen sind und in der er durch das Sperrglied eines
im Steuerstromkreis liegenden Elektromagneten festgehalten wird, bis der Steuerstromkreis
durch das Ansteigen der Flüssigkeit an die zugehörige Steuerelektrode vollständig
geschlossen wird und das Sperrglied die Arretierung löst.
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Durch die Erfindung wird erreicht, daß die Bedienungsperson der Kaffeemaschine
oder sonstigen Einrichtung zwecks Einstellung der gewünschten Flüssigkeitsmenge
und Ingangsetzung der Flüssigkeitseinströmung lediglich einen einzigen, nämlich
den zweckmäßig entsprechend gekennzeichneten Wahlschalter zu betätigen braucht,
welcher dann nach Einfüllung der betreffenden Menge in den Behälter selbsttätig
wieder in seine Bereitschaftsstellung
zurückkehrt. Dabei wird die
gemäß dem Hauptpatent vorgesehene Unabhängigkeit der beiden Stromkreise nicht beeinträchtigt.
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Die praktische Verwirklichung des Erfindungsgedankens kann auf verschiedene
Weise geschehen.
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Die einzelnen Wahlschalter werden vorzugsweise als Drucktastenschalter
ausgebildet, und jeder Wahlschalter kann mit einem besonderen Sperranker und einem
Zugmagneten ausgerüstet werden. Gemäß einer besonders einfachen und vorteilhaften
Ausführungsform der Erfindung werden jedoch die Sperrglieder der einzelnen Wahlschalter
von einem gemeinsamen Elektromagneten betätigt, der in dem Steuerstromkreis in einem
für sämtliche Zweigleitungen desselben gemeinsamen Leitungsabschnitt liegt.
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Bei Verwendung von Drucktastenschaltern werden die einzelnen, unter
der Wirkung von Rückführungsfedern stehenden Schaltstangen mit Sperrhaken versehen,
welche mit den an einem gemeinsamen Sperrankergestänge angeordneten Sperrgliedern
wie z. B.
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Sperrstiften zusammenarbeiten. Das Sp errankergestänge kann aus einer
Schiene bestehen, welche die einzelnen Sperrstifte nebeneinander bzw. übereinander
trägt und welche mit dem Anker des gemeinsamen Zugmagneten verbunden ist.
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Die Schalteinrichtung gemäß der Erfindung kann mit geringem baulichem
Aufwand ausgeführt werden und benötigt nur wenig Raum. Sie kann durch entsprechende
Anordnung und Bemessung ihrer Schalt-und Steuerelemente ohne Vorschaltung eines
Transformators an die Netzspannung gelegt werden. Zu diesem Zweck kann in dem Steuerstromkreis
ein mit dem Zugmagneten in Reihe liegender Schutzwiderstand angeordnet werden, der
so bemessen und so mit dem Zugmagneten abgestimmt ist, daß die z. B. bei einer Reinigung
des Behälters oder des Flüssigkeitsstandglases abgegriffene Spannung weniger als
46 Volt 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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Die ganze Einrichtung arbeitet sicher und störungsfrei und kann vor
allem bei Verwendung von Drucktastenschaltern sehr leicht bedient werden.
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In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise in einer Ausführungsform
veranschaulicht, und zwar zeigt die Zeichnung schematisch im Längsschnitt das Flüssigkeitsstandglas
des Vorratsbehälters einer Kaffeemaschine sowie die Schalt- und Steuereinrichtung
der Vorrichtung gemäß der Erfindung.
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Die elektrische Steuereinrichtung der Vorrichtung enthält zwei an
die gemeinsamen Netzklemmen 1, 2 angeschlossene Stromkreise, nämlich einen Hauptstromkreis
3 und einen Steuerstromkreis 4, der sich in mehrere, im Ausführungsbeispiel fünf
Steuerstromzweigleitungen 4 a, 4 b, 4 c, 4d und 4e gabelt.
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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 ebensowenig wie die übrige Kaffeemaschine im einzelnen
dargestellt, da sie in verschiedenen Ausführungsformen bekannt sind.
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Mit dem in der Zeichung nicht dargestellten Kaffeevorratsbehälter
kommuniziert ein Flüssigkeits-
standglas 6, welches unten in einem Stutzen 7 und
oben in einem Kopfteil 8 mit entsprechender Abdichtung gehalten wird. Der Kopfteil
8, welcher zwecks Reinigung des Flüssigkeitsstandglases 6 nach Lösung eines Verschlußorganes
abgenommen werden kann, trägt einen elektrisch isoliert in ihm befestigten Kontaktstift9,
der in der Betriebsstellung des Kopfteiles 8 zwei im Stromkreis 3,4 liegende Kontaktstücke
10,11 leitend miteinander verbindet. Wird der Kopfteil 8 abgenommen, um das Innere
des Flüssigkeitsstandglases 6 zugänglich zu machen, so wird der Kontaktstift 9 ebenfalls
aus seiner Stellung zwischen den Kontaktstücken 10, 11 herausgezogen, wodurch der
Stromkreis 3, 4 automatisch unterbrochen wird. Dadurch erhält man einen zuverlässigen
Schutz des Bedienungspersonals gegen unzulässige Berührung mit dem Strom.
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In das Flüssigkeitsstandglas 6 sind an bestimmten, den einzustellenden
Flüssigkeitsmengen entsprechenden Höhenlagen jeweils zwei Elektroden 12 a, 13 a
bzw. 12b, 13b bzw. 12c, 13c bzw. 12d, 13d bzw.
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12 e, 13e eingeschmolzen. Die Elektroden 12 a, 13 a usw. eines jeden
Elektrodenpaares haben einen geringen, jedoch für eine gute gegenseitige Isolierung
ausreichenden Abstand voneinander. Sie können natürlich anstatt untereinander auch
in einem Winkel nebeneinander in dem Standglas 6 angeordnet sein.
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Die einen Elektroden eines jeden Elektrodenpaares, z. B. die Elektroden
13 a, 13 b, 13 c, 13 d und 13 e, sind sämtlich an die von der Netzklemme 1 kommende
Steuerstromleitung 4 angeschlossen. Dagegen sind die anderen Elektroden der Elektrodenpaare,
im vorliegenden Falle also die Elektroden 12 a, 12 b, 12 c, 12 d und 12 e, einzeln
an die Zweigleitungen 4 a, 4 b, 4 c, 4 d bzw. 4 e des Steuerstromkreises angeschlossen,
die zu getrennten Kontaktstücken 14 a, 14 b, 14 c, 14 d bzw. 14 e von Drucktastenschaltern
15a, 15b, 15c, 15d bzw. 15e führen, welche z. B. untereinander oder nebeneinander
in einer Gehäusewand 16 od. dgl. gelagert sind. Zwischen den Drucktasten 17 a, 17
b, 17 c, 17d und 17e und der Gehäusewand 16 sind Druckfedern 18 a, 18 b, 18 c, 18
d und 18e eingespannt, welche bestrebt sind, die mit den Drucktasten 17 a bis 17e
verbundenen Schaltstangen 19 a bis 19 e in die Öffnungsstellung der Schalter zu
bewegen.
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Jede Schaltstange 19 a, 19 b, 19 c, 19d bzw. 19 e betätigt je zwei
schwenkbar gelagerte Kontaktarme 20a, 20b, 20c, 20d bzw. 20e, die an eine gemeinsame,
zur Netzklemme 2 führende Stromschiene 22 angeschlossen sind und von denen jeweils
der eine Kontaktarm mit dem Kontaktstück 14 a, 14 b, 14 c, 14d bzw. 14 e zusammenarbeitet,
während der andere Kontaktarm mit je einem Kontaktstück 21 a, 21 b, 21 c, 21 d bzw.
21e in Berührung gebracht wird. Die Kontaktstücke 21 a bis 21e sind durch kurze
Zweigleitungen sämtlich an die Hauptstromleitung 3 angeschlossen.
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Die Schaltstangen 19a, 19 b, 19 c, 19 d bzw. 19e sind an ihren Enden
mit Sperrhaken 23 a, 23 b, 23 c, 23d bzw. 23 e versehen, die mit Sperrgliedern,
z. B.
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Sperrstiften 24 a, 24 b, 24 c, 24 d bzw. 24 e, zusammenarbeiten können,
welche an einer gemeinsamen Sperrankerstange 25 befestigt sind. Die Sperrankerstange
25 ist mit dem Anker 26 eines Zugmagneten 27 verbunden, der in dem Steuerstromkreis
4 liegt, bevor sich derselbe verzweigt.
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In dem Steuerstromkreis 4 liegt außerdem noch ein Schutzwiderstand
28, der so bemessen und mit dem Widerstand des Zugmagneten 27 abgestimmt ist, daß
in dem Steuerstromkreis 4 nur ein Strom von höchstens 5 mA fließen kann und die
gegebenenfalls bei einer Reinigung des Flüssigkeitsstandglases 6 abgegriffene Spannung
weniger als 46 Volt beträgt. Ferner liegt in dem Stromkreis noch eine Sicherung
29.
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Weiterhin ist der Leitungsteil des Steuerstromkreises 4, welcher
zwischen dem Zugmagneten 27 und der Stromschiene 22 liegt, mit einer Umgehungsleitung30
versehen, in die ein Ausschalter, zweckmäßig ein Drucktastenschalter 31 eingebaut
ist.
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Die Wirkungsweise der vorstehend beschriebenen Einrichtung ist folgende:
Um eine bestimmte Flüssigkeitsmenge, z.B. drei Liter Kaffeebrühe, in den Vorratsbehälter
einströmen zu lassen, wird lediglich die Drucktaste 17 c des Drucktastenschalters
15 c entgegen der Wirkung der Feder 18 c eingedrückt. Dabei legt sich der Sperrhaken
23 c der Schaltstange 19 c hinter den Sperrstift 24c der Sperrankerstange 25 und
wird dadurch in dieser Lage arretiert. Der linke Kontaktarm des Kontaktarmpaares
20c wird von der Schaltstange 19 c auf das Kontaktstück 14c und der rechte Kontaktarm
gleichzeitig auf das Kontaktstück 21 c geschwenkt. Dadurch wird die Elektrode 12
c über die Zweigleitung 4c an den Steuerstromkreis angeschlossen, jedoch kann vorläufig
noch kein Steuerstrom fließen, weil zwischen den Elektroden 12c und 13 c noch keine
leitende Verbindung besteht. Über das Kontaktstück 21 c wird gleichzeitig der Hauptstromkreis
3 geschlossen, wodurch das Magnetventil 5 geöffnet wird. Nunmehr kann aus dem Brühfilter
Kaffeebrühe in den Vorratsbehälter einströmen.
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An dem Flüssigkeitsstandglas 6 kann eine Skala angebracht sein, welche
die den Drucktastenschaltern 15 a bis 15 e entsprechenden Flüssigkeitsmengen von
1 bis 5 Litern anzeigt. In den entsprechenden Höhenlagen des Standglases sind die
Elektrodenpaare 12a, 13 a bis 12 e, 13e angeordnet. Sobald im vorliegenden Falle
der Flüssigkeitsstand in dem Standglas 6 die einer Menge von 3 Litern entsprechende
Elektrode 13 c erreicht hat, wirkt die Flüssigkeit als Leiter zwischen den Elektroden
12 c und 13 c, so daß der Steuerstromkreis über die Zweigleitung 4c geschlossen
wird. Dadurch wird der Anker 26 mit der Sperrankerstange 25 von dem Zugmagneten
27 angezogen, und der Sperrstift 24c gibt den Sperrhaken 23 c frei, so daß die Schaltstange
19 c von der Feder 18 c in ihre Ausgangsstellung zurückbewegt wird. Die Kontaktarme
20c entfernen sich von den Kontaktstücken 14c und 21 c. Dadurch wird nicht nur der
Steuerstromkreis 4, sondern auch der Hauptstromkreis 3 unterbrochen, das Magnetventil
5 wird geschlossen, und die weitere Zuführung von Kaffeebrühe in den Vorratsbehälter
hört auf. Gegebenenfalls kann die Abschaltung auch von Hand vorgenommen werden.
Zu diesem Zweck wird der Drucktastenschalter 31 eingedrückt, wodurch der Steuerstromkreis
4 unmittelbar über die Umgehungsleitung 30 geschlossen wird, auch wenn sich keine
Flüssigkeit in dem Vorratsbehälter befindet oder der eingestellte Flüssigkeitsstand
noch nicht erreicht ist Auch in diesem Falle wird die Sperrankerstange 25 von dem
Zugmagneten 27 angezogen, und der jeweils
eingedrückte Drucktastenschalter wird freigegeben,
so daß das Magnetventil 5 geschlossen wird. Das Magnetventil schließt sich übrigens
auch, wenn der Kopfteil 8 von dem Flüssigkeitsstandglas 6 abgenommen und der Kontaktstift
9 herausgezogen wird, weil das Magnetventil im stromlosen Zustand geschlossen ist.
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Die Erfindung beschränkt sich im übrigen nicht auf die vorstehend
beschriebene und in der Zeichnung schematisch veranschaulichte Ausführungsform,
sondern sie umfaßt alle Varianten im Rahmen des wesentlichen Erfindungsgedankens.
Beispielsweise könnten an Stelle von Drucktastenschaltern auch anders ausgebildete
Wählschalter verwendet werden, ebenso wie die Ausbildung der Sperrorgane abweichend
vom Ausführungsbeispiel erfolgen kann.