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Vorrichtung zum dosierten Abfüllen von Flüssigkeiten, insbesondere
von Getränkeportionen aus Kaffeemaschinen mit Vorratsbehälter od. dgl. Die Erfindung
betrifft eine Vorrichtung zum dosierten Abfüllen von Flüssigkeiten, vor allem von
portionsweise auszugebenden Getränken, welche insbesondere für mehr oder weniger
selbsttätig arbeitende oder selbstkassierende Kaffemaschinen oder ähnliche Getränkebereitungseinrichtungen
bestimmt ist.
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Bei Kaffeemaschinen oder ähnlichen Einrichtungen besteht die Aufgabe,
jeweils praktisch gleichgroße Getränkeportionen, z.B. zur Füllung je einer Tasse,
eines Glases oder eines Kännchens, aus einem Vorratsbehälter, einer Zuflußleitungoder
einer sonstigen Flüssigkeitsquelle in
der erforderlichen Dosierung
abzumessen und auszugeben. Dieser Vorgang soll sich, abgesehen von der Ingangsetzung
der Vorrichtung, im wesentlichen selbsttätig vollziehen, z.B. nach Betätigung eines
Druckknopfes, einer Drucktaste, eines Kellnerschlosses oder nach Einwurf von Münzen
in eine selbstkassierende Einrichtung. Dabei soll die Größe der abgegebenen Portionen
höchstens innerhalb gewisser, verhältnismäßig geringer Toleranzen schwanken. Diese
Forderung wird. durch verschiedene Druckhöhen im Speicher bzw. Vorratsbehälter oder
in der Zuflußleitung erschwert, vor allem wenn. die Ausgabe der Flüssigkeitsportionen
durch zeitlich automatisch begrenzte Öffnung eines Auslaßventils erfolgt. Einrichtungen
mit selbsttätiger Volumenabmessung sind daher im allgemeinen vorzuziehen.
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Die bekannten Dosiervorrichtungen arbeiten zwecks Abmessungen des
gewünschten Flüssigkeitsvolumens üblicherweise mit einem Meßgefäß, welches über
ein Absperrventil an einen Vorratsbehälter oder an eine sonstige Zuflußleitung angeschlossen
werden kann, und welches sich nach erfolgter Füllung mit der gewünschten Flüssigkeitsmenge
über eine Abflußleitung vorzugsweise selbsttätig entleert. Der Einlaß und der Auslaß
des Meßgefäßes sind hierbei meist mit besonderen Absperrorganen versehen.
Diese
bieten der durchströmenden Flüssigkeit einen entsprechenden Widerstand und benötigen
verhältnismäßig komplizierte und aufwendige Steuereinrichtungen. Der Platzbedarf
der bekannten Dosiervorrichtungen ist ebenfalls verhältnismäßig groß. Die langen
Strömungswege und die doppelten Ventile erschweren auch die Reinigung der Vorrichtung,
was gerade bei Kaffeemaschinen oder ähnlichen Einrichtungen zur Ausgabe von
Getränken äusserst unerwünscht ist.
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Es sind zwar auch schon Dosiervorrichtungen bekannt, bei denen
nur auf der Abflußseite des Meßgefäßes ein Absperrorgan angeordnet ist. Dies
hat aber den Nachteil, daß das Meßgefäß im Ruhezustand der Dosiervorrichtung mit
Flüssigkeit gefüllt ist. Bei empfindlichen und insbesondere bei warmen Getränken
wie Kaffee soll dies möglichst vermieden werden.
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Durch die Erfindung wird bezweckt, die Mängel der bisher bekannten
Dosiervorrichtungen zu beseitigen und eine besonders einfache und betriebssichere
Vorrichtung zum Abfüllen von Getränkeportionen zu schaffen, die auch hohen Anforderungen
hinsichtlich Sauberkeit, Hygiene, geringer Geschmacksbeeinträchtigung und leichter
Reinigungsmöglichkeit genügt. Vor allem soll auch die Aufgabe gelöst werden,
diese
Dosiwvorrichtung möglichst gedrängt und raumsparend in Formeiner baulichen Einheit
auszubilden, die leicht an einer Kaffeemaschine od. dgl. angebracht und zwecks Reinigung
auch bequem demontierbar ist.
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Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, daß das Meßgefäß der
Vorrichtung mittels eines vorzugsweise elektromagnetisch zu betätigenden Dreiwegeventils
wahlweise an die vom Vorratsbehälter oder von der sonstigen Zuleitung kommende Zuflußleitung
oder an die nach außen führende Abflußletung anschließbar und mit einer Einrichtung
zur selbsttätigen Umsteuerung des Dreiwegeventils versehen ist.
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Die Umsteuerungseinrichtung kann auf verschiedene Weise ausgebillet
sein. Gemäß einer besonders zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung besteht sie
aus einer in das -Innere des Meßgefäßes ragenden Elektrode, die in einem mit` einem
Schaltrelais zur Betätigung des Dreiwegeventils verbundenen Steuerstromkreis liegt.
Eine andere Ausführungsform der Umsteuerungseinrichtung kann. z.B. einen in dem
Meßgefäß angeordneten Schwimmer verwenden, der beim Erreichen der gewünschten Flüssigkeitsmenge
einen Quecksilberschalter od.dgl. betätigt, der in einem mit einem Schaltrelais
zur
Ein- und Ausschaltung des Betätigungsstromes für das Dreiwegeventil verbundenen
Steuerstromkreis liegt.
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Es ist dabei zweckmäßig, den Stromkreis der Steuereinrichtung des
Meßgefäßes und des Schaltrelais mit Schwachstrom zu betreiben, während der von dem
Schaltrelais gesteuerte Betätigungsstromkreis für den Elektromagneten des Dreiwegeventils
mit Starkstrom arbeitet.
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Eiae baulich besonders platzsparende Vorrichtung wird erfindungsgemäß
dadurch erzielt, daß das Dreiwegeventil von aaei Magneten betätigt wird, die beiderseits
des Ventilgehäuses angeordnet sind. An einer dritten Seite des Ventilgehäuses wird
vorzugsweise auch das Meßgefäß unmittelbar angeschlossen. Ebenso werden die sonstigen
elektrischen Einrichtungen wie Relais, Druckknopfschalter od.dgl., Gleichrichter
und Widerstand usw. in dem Gehäuse der Dosiervorrichtung untergebracht. Diese Dosiervorrichtung
braucht dann nur mittels eines Einlaßstutzens an den Vorratsbehälter bzw. die Zuflußleitung
und mittels eines Kabelstutzens an das elektrische Zeitungsnetz angeschlossen werden.
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In der Zeichnung ist die Erfindung in einer Ausführungsform mit einer
Variante beispielsweise veranschaulicht.
Fig. 1 zeigt rein schematisch
eine Dosiervorrichtung gemäß der Erfindung mit der elektrischen Steuerung und einem
Flüssigkeitsvorratsbehälter in der Ruhestellung mit abgesperrter Zuflußleitung,
Fig. 2 zeigt schematisch für sich herausgezeichnet das Dreiwegeventil in der Arbeitsstellung,
in der der Vorratsbehälter mit dem Meßgefäß verbunden ist, Fig. 3 zeigt schematisch
für sich tierausgezeichnet eine Umsteuerungseinrichtung als Schwimmer ausgebildet,
Fig. 4 zeigt die eigentliche Dosiervorrichtung mit dem Dreiwegeventil und dem Meßgefäß
in einem vertikalen Längsschnitt, und Fig. 5 zeigt einen teilweise geschnittenen
Aufriß der Vorrichtung nach Fig. 4 senkrecht zur Ebene der Fig. 4. Die Erfindung
wird nachstehend beispielsweise anhand einer Vorrichtung zur Abfüllung von Getränkeportionen
aus einer nicht früher dargestellten Kaffeemaschine beschrieben, die einen Vorratsbehälter
1 zur Speicherung einer größeren Menge des -aufgebrühten
Getränkes
hat. Der Vorratsbehälter 1 ist
| "wr |
| über eine Zuflußleitung 2 an ein in Fig. 1 bis 3Yschema- |
tisch dargestelltes Dreiwegyentil 3 angeschlossen, dessen zweiter Anßchlußstutzen
4 mit einem Meßgefäß 5 verbunden ist, während der dritte Anschlußstutzen 6 des Dreiwegeventils
als Auslaßstutzen oder -leitung ins Freie führt.
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Das Dreiwegeventil ist in Fig. 4 und 5 näher veranschaulicht. Es besteht
aus einem Ventilgehäuse 7 mit den drei Anschlüssen 2, 4 und 6 und zwei einander
mit Abstand gegenüberliegenden Ventilsitzen 8 und 9, die alternativ von einem Doppelventilteller
10 abgeschlossen bzw. geöffnet werden können. Der Ventilsitz 8 begrenzt die Öffnung
eines Eintrittsraumes 11, an den die Zuflußleitung 2 angeschlossen ist. Der Ventilsitz
9 umgibt die in den Auslaßstutzen 6 führende Öffnung des Dreiwegeventils.
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Der Doppelventilteller 10 ist an einer durch den Ventilraum 11 nach
oben geführten Ventilspindel 12 befestigt, welche an ihrem oberen Ende durch eine
stopfbuchsenartige Dichtung 13 nach aussen geführt it. Dort ist das obere Ende der
Ventilspindel 12 mit einem Querhaupt 14 verbunden, an dessen Enden die Anker 15*zweier
Zugmagnete 16 angreifen. In Fig. 1 und 2 sind diese beiden Elektromagneten ebenfalls
mit 16 bezeichnet.
Wie aus Fig. 5 ersichtlich ist, können die beiden
Zugmagnete 16 in äußerst raumsparender Weise beiderseits des Ventilgehäuses '; des
Dreiwegeventils 3 angeordnet werden, wodurch vor allem die Bauhöhe der Vorrichtung
wesentlich verringert wird. Die Zugmagnete 16 arbeiten bei ihrer Erregung entgegen
der Wirkung von Druckfedern 17, welche bestrebt sind, den Doppelventilteller 10
des Dreiwegeventils 3 in der Ruhestellung der Dosiervorrichtung zu halten, in welcher
sich der Doppelventilteller 10 gegen den oberen Ventilsitz 8 legt und den Zufluß
von Flüssigkeit durch den Stutzen 2 vom Vorratsbehälter 1 absperrt= Der Anschlußstutzen
4 des Dreiwegeventils 3 mündet am Boden des Meßgefäßes 5 in den Meßraum 18 desselben.
Bei Verwendung der Dosiervorrichtung für die portionsweise Abfüllung von warmen
oder heißen Getränken wie Kaffee ist es vorteilhaft, das Meßgefäß 5 und möglichst
auch das Dreiwegeventil 3 vorzuwärmen bzw. zu beheizen. Zu diesem Zweck ist beispielsweise
am Boden des Meßgefäßes 5 ein elektrischer Widerstandsheizkörper 19 angebracht,
der zweckmäßig mit Starkstrom betrieben wird.
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Gemäß dem in Fig. 1, 2, 4 und 5 dargestellten AusfÜhrungsbeispiel
dient zur Steuerung des das Dreiwegeventil 3
betätigenden Elektromagneten
eine Elektrode 20, die z.B. von oben her in den Meßraum 18 des Meßgefäßes 5 ragt.
Die Elektrode 20 ist zweckmäßig in Form einer Scheibe ausgebildet, um trotz geringer
Stromdichte einen zur Sicherung der Schaltfunktion genügend starken Strom zu erhalten.
Um die Menge der zu dosierenden Flüssigkeit auf einfache Weise ändern zu können,
ist die Elektrode 5 mit Hilfe einer Gewindespindel 21 in dem entsprechenden Innengewinde
eines aus Isoliermaterial bestehenden Körpers 22 verschraubbar gelagert. Gegebenenfalls
kann der Isolierk4er 22 als Drehknopf ausgebildet werden, so daß durch eine Drehung
desselben die Gewindespindel 21 und damit die Elektrode 20 von aussen her hoch-
und niedergeschraubt werden kann. Die Stromuführung zu dieser verstellbaren Elektrode
erfolgt z.B. nach der Seite des Ventilgehäuses 7 hin über einen federnden Gleitkontakt.
Das Meßgefäß 5 selbst ist bei 23 (Fig. 1) an Masse gelegt.
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Die Vonichtung ist beispielsweise an ein Wechselstromstarkstromnetz
angeschlossen, von dem der Elektromagnet 16 über einen Stromkreis 2¢ unmittelbar
mit Starksem gespeist wird. Auch die Widerstandsheizung 19 wird über einen Stromkreis
25 unmittelbar an das Starkstromnetz angeschlossen.
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Die in Abhängigkeit von dem Flüssigkeitsstand im Meßraum 18
des
Meßgefäßes 5 arbeitende Steuerung des das Dreiwegeventil 3 betätigenden Elektromagneten
16 wird dagegen zweckmäßig über einen Transformator 26 mit Schwachstrom versorgt,
der vorzugsweise mittels eines Gleichrichters 27 in Gleichstrom umgewandelt "wird.
Ein vorzugsweise regelbarer Widerstand 28 dient zur richtigen Bemessung der Zeitungswiderstände.
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Mit dem Schwachstrom wird über die Zeitung 29 ein Relais 30 gespeist,
welches vorzugsweise als Sebsthalterelais ausgebildet ist. In der Schwachstromleitung
29 befindet sich ein Schalter 31, der beispielsweise als Druckknopfschalter ausgebildet
und wie Fig. 4 zeigt, im Gehäuse 32 des Dreiwegeventils 3 untergebracht ist. Die
Schwachstromleitung 29 ist jenseits des Schalters 31 bei 33 an Masse gelegt und
im übrigen über die Zeitung 34 zum Transformator 26 zurückgeführt.
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Das Selbsthalterelais 30 betätigt über entsprechende Kontaktstücke
die Kontaktpaare 35 und 36. Die Kontaktpaare 35 liegen in einem den Schalter 31
umgehenden Selbsthaltestromkreis 37, während die Kontakte 36 in dem Starkstromkreis
24 des Elektromagneten 16 liegen." Die elektrischen Teile der Dosiervorriehtung
wie insbesondere der Transformator 26, der Gleichrichter 27, der Widerstand
28 werden in sehr vorteilhafter platzsparender Weise in Räumen 38 und 39 beiderseits
des Ventilgehäuses 7
bzw. des Auslaßatutzens 6 untergebracht. Ein
Gehäusemantel 40 schließt diese Räume nach aussen ab. Somit sind die elektrischen
Einrichtungen mit dem Dreiwe geventil und dem Meßgefäß zu einer gedrängten baulichen
Einheit vereinigt. Der Anschluß an das elektrische Starkstromnetz kann infolgedessen
durch einen Kabelstutzen 41 erfolgen, der zugleich als Sicherung gegen eine Verdrehung
der Vorrichtung im Anschlußgewinde 42 des Zuflußstutzens 2 dient.
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Die in Fig. 3 dargestellte Variante der Steuereinrichtung verwendet
anstelle der Elektrode 20 einen im Meßgefäß 5 gelagerten Schwimmer 43, der einen
nur schematisch dargestellten Schalter 44 oder vorzugsweise einen entsprechenden
Quecksilberschalter betätigt.
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Die vorstehend beschriebene Vorrichtung arbeitet wie folgt: Nach
dem Anschluß der Vorrichtung an das Starkstromnetz wird vor allem das Meßgefäß
5 durch den Widerstandsheizkörper 19 angewärmt. Um nun einen Abfüllvorgang
in Gang zu setzen, wird der Druckknopfschalter 31 betätigt, wodurch der Gleichstromkreis
29, 34 über die Zugspule des Selbsthalterelais 30 geschlossen wird. Dadurch wird
über die Kontakte 35 der Selbsthaltestromkreis 37 geschlossen, so daß das Relais
30 auch nach dem Loslassen des Druckknopfschalters 31 weiter unter Strom
bleibt. Ausserdem s werden die Kontakte 36 des Starkstromkreises 24 geschlossen,
wodurch
der Elektromagnet 16 das Dreiwegeventil 3 aus seiner in Fig. 1 und 4 dargestellten
Ruhestellung, in der die Zuflußleitung 2 abgesperrt ist, in die in Fig.. 2 angedeutete
Arbeitsstellung umschaltet.
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In dieser Stellung strömt Kaffeebrühe oder sonstige Flüssigkeit aus
dem Vorratsbehälter 1 durch die Zuflußleitung 2, den Ventileintrittsraum 11, den
geöffneten Ventilsitz 8 und die Zeitung 4 in den Meßraum 18 des Meßgefäßes 5. Der
Ventilsitz 9 wird hierbei von dem Doppelventilteller 10 abgeschlossen, so daß kein
Abfluß durch. den Auslaßstutzen 6 erfolgen kann.
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In dem Meßraum 18 des Meßgefäßes 5 steigt nun der Flüssigkeitsspiegel,
bis derselbe die Elektrode 20 erreicht. In diesem Augenblick wird ein Stromkreis
45 über die Flüssigkeit zur Masse 23 geschlossen, durch den am Spannungsteiler die
für das Relais 30 verfügbare Spannung so weit herabgesetzt wird, daß das Relais
abfällt und die Kontakte 35 und 36 öffnet. Der Starkstromkreis 24 wird dadurch unterbrochen
, der Elektromagnet 16 wird stromlos, und die Federn 17 hüben über das Auerhaupt
14 und die Ventilspindel 12 das Dorpeltellerventil 10 von dem Ventilsitz 9 ab und
legen es wieder an den Ventilsitz 8 an, wodurch die urprüngliche Stellung des Dreiwegeventils
gemäß Fig. 1 und 4 erreicht ist.
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Es kann nun keine weitere Flüssigkeit aus dem Vorratsbehälter 1 ausströmen,
aber dafür entleert sich nun der abgemessene Inhalt des Meßgefäßes 5 durch den Ventilstutzen
4, den Ventilsitz 9
und den Auslaßstutzen 6 nach aussen, z.B. in
eine daruntergestellte Tasse, Kannil od.dgl.. Durch eine erneute Betätigung des
Druckknopfschalters 31 wiederholt sich der besehriebenelVorgang, wodurch wiederum
genau die gleiche Flüssigkeitsmenge abgegeben wird.
beschränkt sich die Erfindung nicht auf die vorstehend beschriebene und in der Zeichnung
dargestellte Ausführungsform, die allerdings besonders vorteilhaft ist, sondern
sie umfaßt alle Varianten im Rahmen des wesentlichen Erfindungsgedankens.