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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung eines
Verschlusselements im Ablaufkanal eines Flüssigkeitsbehälters, insbesondere
einer Spüle
oder eines Waschtischs.
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Bekannte
Spülen
sehen einen Flüssigkeitsbehälter und
in der Regel zwei Abflusseinrichtungen mit jeweils einer Abflussöffnung und
sich anschließendem
Abflusskanal vor. Die Abflusseinrichtungen dienen dabei zur Reduzierung
des Füllstands
im Flüssigkeitsbehälter. Die
Abflussöffnung
der ersten Abflusseinrichtung befindet sich normalerweise unmittelbar
unterhalb des Rands des Flüssigkeitsbehälters, durch
welchen Flüssigkeit
abfließen
kann, sobald ein bestimmter Flüssigkeitspegel überschritten wird.
Die zweite der beiden Abflusseinrichtungen weist eine Abflussöffnung im
Boden der Spüle
und ein Verschlusselement zum Verschließen des Abflusskanals auf.
Eine Bewegungseinrichtung sieht dabei einen an der Spülenoberseite
angeordneten Betätigungsknopf
vor, welcher eine Bewegung des Verschlusselements von einer Offenstellung
in eine Schließstellung
oder in umgekehrter Richtung verursacht, wenn er von einem Benutzer
der Spüle
gedreht wird.
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Bei
einer Anordnung aus der
DE
103 33 658 A1 wird die Bewegung des Verschlusselements
von der Offenstellung in die Schließstellung oder in umgekehrte
Richtung mittels eines elektrisch betriebenen Antriebselements bewirkt.
Die Bewegungseinrichtung umfasst dabei mindestens ein Betätigungselement
zum Auslösen
einer Bewegung des Verschlusselements. Das Betätigungselement weist mindestens
zwei Sensoren auf, die voneinander verschiedene Detektionsbereiche
beinhalten, wobei eine Bewegung des Verschlusselements dann ausgelöst wird,
wenn einer der Sensoren anspricht und der jeweils andere Sensor
nicht anspricht. Weiterhin ist eine Überlaufschutzfunktion vorgesehen,
derart, dass die Bewegungseinrichtung mindestens einen Sensor umfasst,
der bei Erreichen eines vorgegebenen Füllpegels in der Spüle oder
dem Waschtisch eine Bewegung des Verschlusselements in die Offenstellung
auslöst.
Um zu verhindern, dass ein Überlaufsensor
durch ein Sensorsignal, welches durch Wasserspritzer und/oder kurzzeitig
hochschwappendes Wasser ausgelöst
worden ist, ein unnötiges Öffnen des
Verschlieselements bewirkt, sind mindestens zwei Überlaufsensoren
an dem Flüssigkeitsbehälter angeordnet.
Eine Bewegung des Verschlusselements durch das Antriebselement wird
nur dann ausgelöst,
wenn mindestens zwei dieser Überlaufsensoren
einen erhöhten
Flüssigkeitspegel
in dem Becken anzeigen.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs
genannten Art zu schaffen, die eine verbesserte und insbesondere
einfache Steuerung eines Verschlusselements im Ablaufkanal eines
Flüssigkeitsbehälters bereitstellt.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs
1 gelöst.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die
Erfindung schafft eine Vorrichtung zur Steuerung eines Verschlusselements
im Ablaufkanal eines Flüssigkeitsbehälters, insbesondere
einer Spüle
oder eines Waschtischs, mit einer Sensorvorrichtung, die zum Messen
eines Flüssigkeitspegels
als auch zur Eingabe von Befehlen zum Aktivieren des Verschlusselements
vorgesehen ist. Die Sensoreinrichtung ist in unmittelbarer Nähe des Randes
des Flüssigkeitsbehälters derart
angeordnet, dass sie durch einen Flüssigkeitspegel oder eine Bedienerperson
aktivierbar ist.
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Die
der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Lösung besteht darin, dass die
Sensoreinrichtung derart ausgebildet ist, dass sie sowohl einer
Bedienerperson die Eingabe von Befehlen zum Öffnen und/oder Schließen des
Verschlusselements erlaubt als auch dem Messen eines Flüssigkeitspegels
im Flüssigkeitsbehälter dient.
Eine derartige Funktionsintegration führt zu einer Einsparung von
Bauteilen sowie zu einer Reduzierung der Komplexität der Schaltung.
Damit ergibt sich ein geringerer Aufwand bei Montage und Instandhaltung.
Ferner reduziert sich die Störanfälligkeit.
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Desweiteren
weist die Sensoreinrichtung einen kapazitiven Sensor auf, der einem
Komparator einen Messwert bereitstellt. Der kapazitive Sensor ist deshalb
besonders geeignet, weil er besonders flexibel einsetzbar ist und
sowohl durch eine Bedienerperson als auch durch Wasser aktivierbar
ist.
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Die
Erfindung sieht ferner eine Sensoreinrichtung mit einer konvex gewölbten, ansonsten
glatten Sensorfläche
vor. Dies bewirkt, dass Wasser, insbesondere Spülwasser, sehr gut abperlt,
was wiederum dazu führt,
dass ein Auslösen
des Sensors durch Spritzwasser verhindert wird. Ein ungewolltes
Aktivieren des Sensors mit anderen Gegenständen, wie z.B. Besteck, Glas,
Porzellan, Töpfe
oder Pfannen wird verhindert, da die kapazitive, konvex gewölbte Sensoroberfläche durch
die im Wesentlichen planen Oberflächen dieser Gegenstände nicht
komplett bedeckt wird, d.h. die Kapazität des Sensors verändert sich
nur geringfügig.
Des Weiteren besteht die Möglichkeit
zur Einstellung der Empfindlichkeit des Sensors um diese optimal
an die Bedürfnisse
anzupassen.
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Weiterhin
sieht die Vorrichtung eine Sensoreinrichtung mit einem Schwellwertgeber
vor, in welchem ein Schwellwert speicherbar ist, der einer vorbestimmten
Kapazität
entspricht. Die Speicherbarkeit des Schwellwerts ermöglicht beispielsweise
eine nachträgliche
Kalibrierung der Sensoreinrichtung. Der vorbestimmte Kapazitätswert ist
derart gewählt, dass
er nur bei einem vollständigen
Abdecken der Sensorfläche
erreicht wird. Somit wird sichergestellt, dass eine Aktivierung
des Sensors in der Regel nur durch eine Bedienerperson oder durch
einen zu hohen Flüssigkeitspegel
des Flüssigkeitsbehälters erfolgt.
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Die
Erfindung wird nachfolgend zur Erläuterung weiterer Merkmale anhand
der Zeichnung näher beschrieben.
Es zeigen:
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1 ein
Blockschaltbild eines allgemeinen Aufbaus eines ersten Ausführungsbeispiels
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
zur Steuerung eines Verschlusselements im Ablaufkanal eines Flüssigkeitsbehälters;
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2 eine
Aufsicht eines zweiten, gegenüber
dem ersten Ausführungsbeispiel
konkreteren Ausführungsbeispiel
der Erfindung;
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3 eine
Schnittzeichnung A-A des konkreteren Ausführungsbeispiels;
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4 eine
Schnittzeichnung B-B der montierten Sensoreinrichtung des konkreteren
Ausführungsbeispiels;
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5 eine
Aufsicht einer weiteren Ausführungsform
der Sensorfläche.
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In
allen Figuren der Zeichnung sind gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente – sofern
nichts anderes angegeben ist – mit
gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 ist
ein Blockschaltbild eines allgemeinen Aufbaus eines ersten Ausführungsbeispiels
einer erfindungsgemäßen Vor richtung.
Ein erster Sensor 2 ist mit einem Komparator 3 verbunden.
Der Komparator 3 ist an einen Schwellwertgeber 4 und ein
Verschlusselement 5 angeschlossen. Eine Betriebszustandsüberwachungseinrichtung 6 ist
mit dem Komparator 3, einer Warneinrichtung und mit dem
Verschlusselement 5 verbunden. Der erste Sensor 2 ist
vorzugsweise durch einen kapazitiven Sensor gebildet und weist eine
konvexe Sensorfläche 16 auf,
wobei der erste Sensor einen Kapazitätswert misst und einen Messwert
M ausgibt, welcher an den Komparator 3 angelegt wird. Der
Komparator 3 vergleicht den an ihn angelegten Messwert
M mit dem durch den Schwellwertgeber 4 bereitgestellten Schwellwert
S. Dabei entspricht der Schwellwert S dem Wert, der einem vollständigen Abdecken
der konvexen Sensorfläche 16 entspricht. Überschreitet der
Messwert (Istwert) M den Schwellwert (Sollwert) S über einen
vorbestimmten langen Zeitraum, über den
ein ungewolltes Bewegen des Verschlusselements 5 verhindert
wird, so wird ein Stellsignal xS1 zum Öffnen oder Schließen des
Verschlusselements 5 erzeugt und an das Verschlusselement
anlegt. Der vorbestimmt lange Zeitraum ist dabei so gewählt, dass
ein ungewolltes, ständiges
Schalten des Verschlusselements 5 während beispielsweise einer Reinigungsphase
verhindert wird. Unterschreitet der Messwert den Schwellwert, so
wird kein Stellsignal xS1 erzeugt.
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Die
Betriebszustandsüberwachungseinrichtung 6 ermittelt
die Betriebszustände
(Eigensicherheit) der Vorrichtung. Diese Betriebszustände können ein
Stromausfall und/oder ein verstopfter Abflusskanal und/oder ein
zu hoher Füllstand
sein. Dabei kann die Betriebszustandsüberwachungseinrichtung 6 so
geschaltet werden, dass sie bei Stromausfall ein Signal, zum Öffnen des
Verschlusselements erzeugt. Weiterhin kann die Betriebszustandsüberwachungseinrichtung 5,
in dem Fall, dass das Verschlusselement über den Sensor geschlossen
wird und der Sensor danach noch eine längere Zeit aktiviert bleibt,
ein derartiges Stellsignal erzeugen, dass das Verschlusselement 5 wieder
ge öffnet
wird. Somit wird eine hohe Manipulationssicherheit erreicht. Entsprechend
den Betriebszuständen
erzeugt die Betriebszustandseinrichtung 6 ein Stellsignal
xS2, welches eine Lichtquelle 20 der Warneinrichtung 7 einschaltet
und/oder die Lichtquelle 20 in einen Blinkmodus schaltet
und/oder eine Farbe der Lichtquelle 20 verändert. Diese
Art der optischen Anzeige kann so zur Erkennung eines Stromausfalls
oder für
weitere Sonderfunktionen, wie Reinigung, Spülenverschluss aktiviert oder ähnliches
angewendet werden. Somit sind die verschiedenen Betriebszustände für eine Bedienerperson
leicht erkennbar und diese kann eventuell gewarnt werden. Alternativ
oder zusätzlich zu
der Lichtquelle 20 kann auch ein akustischer Warnsignalgeber,
insbesondere eine Lautsprechereinrichtung, verwendet werden, die
durch das Stellsignal xS2 zum Aussenden akustischer Informationen an
die Bedienerperson aktiviert wird.
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2 zeigt
eine Aufsicht, 3 einen Schnitt B-B und 4 einen
Schnitt A-A der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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Die
Aufsicht nach 2 zeigt eine bekannte Spüle 8 mit
einer Abflussöffnung 9,
einem Abflusskanal 10 und einen den Flüssigkeitsbehälter 11 begrenzenden
Rand 12. Im Speziellen ist der Einbau des kapazitiven,
ersten Sensors 2 nahe dem Rand 12 des Flüssigkeitsbehälters 11,
oberhalb der Ablagefläche 18 auf
der Erhöhung 29 und
unterhalb der Kante 21 der vertikalen oder schräg nach oben
abstrebenden Umrandung vorgesehen. Steigt der Flüssigkeitspegel über den
Beckenrand 12, so staut sich die Flüssigkeit auf der Ablagefläche 18 und
bedeckt bei weiter steigendem Flüssigkeitspegel
die Sensoroberfläche
vollständig.
Dies führt
dazu, dass ein Stellsignal xS1 zum Öffnen des Verschlusselements
erzeugt wird. Der Schnitt B-B nach 3 zeigt
eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Anordnung des kapazitiven,
ersten Sensors 2. Befestigungsorgane 13 des ersten
Sensors 2 sind dabei so dimensioniert, dass er durch die üblicherweise
für einen
Betätigungsknopf 14 in
der Spüle 8 vorgesehene
Aufnahme eingesetzt werden kann und mittels einer Überwurfmutter 15 in
seiner Lage gesichert und abgedichtet werden kann.
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Der
Sensor 2 weist erfindungsgemäß eine konvexe Sensoroberfläche 16 auf,
die gut durch eine Bedienerperson erreichbar auf der Spülenoberfläche angeordnet
ist. Eine Anzeigevorrichtung 7 ist vorzugsweise in die
konvexe Sensoroberfläche 16 integriert
und damit von einem Bedienerperson der Spüle gut zu sehen.
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5 zeigt
eine weitere Ausführungsform der
Sensorfläche 16.
Dabei weist der erste Sensor 2 zwei Sensoreinheiten 26 und 27 auf,
die konzentrisch zueinander angeordnet sind. Die Sensoreinheit 26 bildet
eine erste kapazitive Fläche,
die Sensoreinheit 27 eine zweite kapazitive innerhalb der
ersten kapazitiven Fläche.
Das Verschlusselement 5 ist nur aktivierbar, wenn die zweite
Sensoreinheit 27 aktiviert ist, aber nicht die erste Sensoreinheit 26.
Wird die erste Sensoreinheit 26 durch sie erreichendes
Wasser benetzt, so wird ein optisches und/oder akustisches Warnsignal
erzeugt. Wenn bei dieser Ausgestaltung beide Sensoreinheiten 26, 27 über eine
längere,
vorgegebene Zeitspanne, von beispielsweise 5 Sekunden, aktiviert
sind, beispielsweise durch einen Küchenlappen oder einen Flüssigkeitspegel,
so wird ein optisches und/oder akustisches Warnsignal erzeugt und
sofern die Aktivierung der beiden Sensoreinheiten 26, 27 innerhalb
einer weiteren vorgegebenen Zeitspanne, von beispielsweise 5 Sekunden,
nicht aufgehoben wird, ein vorzugsweise elektrisch steuerbares Ventil 24 im
Wasserzulauf 25 des Wasserhahns 23 geschlossen.
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Bei
einer weiteren Ausführungsform
ist ein zusätzlicher
kapazitiver, zweiter Sensor 22 unterhalb des Rands 12 in
der Wandung 28 des Spülbeckens 11 vorgesehen.
Der Sensor zweite 22 dient bei dieser Ausführungsform
der Feststellung des Füll stands derart,
dass bei Überschreiten
der durch den zweiten Sensor 22 festgelegten Höhe des Wasserpegels
automatisch der Abfluss geöffnet,
d. h. das Verschlusselement 5 zum Öffnen aktiviert wird oder alternativ der
Wasserzulauf 25 durch Ventil 24 unterbrochen wird.
Der erste Sensor 1 hat bei dieser Ausführungsform lediglich die Funktion,
manuell betätigt
zu werden, um das Verschlusselement 5 zu öffnen oder
zu schließen.
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Die
bei herkömmlichen
Spülen
vorgesehene zweite Abflussöffnung 17,
welche sicherstellt, dass bei einem zu hohen Flüssigkeitspegel im Flüssigkeitsbehälter 11 die
Flüssigkeit
mittels der zweiten Abflussöffnung 17 abfließen kann,
ist bei der Erfindung überflüssig. Somit
kann der Material- und Fertigungsaufwand bekannter Spülen reduziert
werden.
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Obgleich
die vorliegende Erfindung vorstehend anhand mehrerer Ausführungsbeispiele
beschrieben wurde, ist sie nicht darauf beschränkt, sondern auf vielfältige Art
und Weise modifizierbar.
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Aus
Gründen
der Übersichtlichkeit
und Allgemeingültigkeit
sind die Funktionen der Vorrichtung in den 1–4 teilweise
als Funktionsschaubild 4 dargestellt.
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In
einer besonderen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden
der Komparator 3, der Schwellwertgeber 4 und die
Betriebszustandüberwachungseinrichtung 6 durch
einen Mikrocontroller ausgebildet.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass
die Komponenten 1–7,
also beispielsweise das Verschlusselement 5 mit der Sensorvorrichtung 1,
drahtlos 30 verbunden sind. Dies führt zu einer weiteren Reduzierung
des Montageaufwands.
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Das
Verschlusselement 5 und/oder das Ventil 24 können beispielsweise
als Magnetventil oder als Servoventil ausgebildet sein.
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- 1
- Sensorvorrichtung
- 2
- erster
Sensor
- 3
- Komparator
- 4
- Schwellwertgeber
- 5
- Verschlusselement
- 6
- Betriebszustandsüberwachungseinrichtung
- 7
- Warneinrichtung
- 8
- Spüle
- 9
- Abflussöffnung
- 10
- Abflusskanal
- 11
- Flüssigkeitsbehälter
- 12
- begrenzender
Rand
- 13
- Befestigungsorgane
- 14
- Betätigungsknopf
- 15
- Überwurfmutter
- 16
- Konvexe
Sensorfläche
- 17
- zweite
Abflussöffnung
- 18
- Ablagefläche
- 19
- Boden
des Flüssigkeitsbehälters
- 20
- Lichtquelle
- 21
- Kante
- 22
- zweiter
Sensor
- 23
- Wasserhahn
- 24
- Ventil
- 25
- Wasserzulaufrohr
- 26
- erste
Sensorfläche
- 27
- zweite
Sensorfläche
- 28
- Spülbeckenwandung
- 29
- Erhöhung
- 30
- Verbindung,
auch drahtlos