DE2049784C

DE2049784C - Method and device for the automatic dosing of predetermined amounts of liquid

Info

Publication number: DE2049784C
Application number: DE19702049784
Authority: DE
Inventors: Walter 2000 Hamburg Leifermann
Original assignee: Polomat Getränke-Automaten GmbH & Co, 2000 Hamburg
Filing date: 1970-10-10
Publication date: 1972-05-10

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum automatischen Dosieren von vorgegebenen Flüssigkeitsmengen,The invention relates to a method and a device for the automatic dosing of predetermined amounts of liquid,

Um Flüssigkeitsmengen, insbesondere in Getränkeautomaten, zu dosieren, sind die verschiedensten Verfahren und Vorrichtungen bekannt. Die meisten diestr Einrichtungen messen die Flüssigkeiten direkt. Diese Direktmessungen werden entweder mittels Dosierpumpen oder mittels eines zwischengeschalteten Dosiergefäßes oder aber auch über einen Durchflußmengenmesser vorgenommen. Hierbei ist es jedoch erforderlich, daß die Meßeinrichtungen von den zu dosierenden Flüssigkeiten durchflossen werden. Werden mit derart ausgestalteten Einrichtungen verderbliche Flüssigkeiten, beispielsweise Milch, dosiert, so müssen diese Einrichtungen nicht nur gekühlt, sondern auch ü bestimmten Zeiteinheiten gereinigt werden. Der Wartungsaufwand derartiger Einrichtungen ist beträchtlich und setzt den Einsatz von Fachpersonal voraus.In order to handle quantities of liquids, especially in vending machines, to dose, a wide variety of methods and devices are known. Most of the diestr Facilities measure the liquids directly. These direct measurements are either carried out using Dosing pumps or by means of an intermediate dosing vessel or also via a flow meter performed. Here, however, it is necessary that the measuring devices of the liquids to be dosed are flowed through. Become perishable with facilities designed in this way Liquids, such as milk, are dosed, these devices not only have to be cooled, but also be cleaned over certain time units. The maintenance costs of such facilities is considerable and requires the use of qualified personnel.

Ferner sind Dosiervorrichtungen bekannt, die in der Weise arbeiten, daß mit konstantem Druck über eine Düse die jeweiligen Mengen an Flüssigkeiten ausgegeben werden. Hierbei ist jedoch zur Mengenbestimmung nur noch eine genaue Ausgabezeit erforderlich. Die zu wartenden Einrichtungsteile werden bei dieser Vorrichtung beträchtlich gegenüber den vorgenannten Einrichtungen eingeschränkt. Doch haften diesen bekannte-;; Ein.'chtungen erhebliche Nachteile an, die insbesondere darin liegen, daß die Viskosität der auszugebenden FJssigkeit direkt auf die in der gleichen Zeiteinheit ausgegebene Menge einwirkt. Flüssigkeiten, die einer Viskositätsschwankung unterliegen, sind daher mit derartigen Vorrichtungen nicht exakt dosierbar.Furthermore, metering devices are known which work in such a way that with constant pressure over a nozzle the respective quantities of liquids are dispensed. However, this is used to determine the quantity only an exact output time is required. The pieces of equipment to be maintained are considerably restricted in this device compared to the aforementioned devices. But adhere to these well-known- ;; Significant concerns There are disadvantages, in particular that the viscosity of the liquid to be dispensed has a direct impact the amount dispensed in the same time unit acts. Liquids that have a viscosity fluctuation are therefore not exactly dosed with such devices.

Alle bekannten Dosiervorrichtungen eignen sich für bestimmte Anwendungsfälle und sind nur begrenzt einsatzfähig. Schwierig, ja nahezu unmöglich sind exakte Flüssigkeitsdosierungen, die ohne Aufsicht von Fachpersonal durchgeführt werden müssen. Die in Getränkeautomaten vorgesehenen Dosiereinrichtungen führen häufig zu erheblichen Störungen.All known metering devices are suitable for certain applications and are only limited operational. It is difficult, almost impossible, to dose liquids exactly without supervision must be carried out by qualified personnel. The dosing devices provided in vending machines often lead to significant disruptions.

Demgegenüber ist es das Ziel der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum automatischen Dosieren von vorgegebenen Flüssigkeitsmengen zu schaffen, mit denen es möglich ist, Flüssigkeiten in Unabhängigkeit unterschiedlicher Viskositäten gcnauestens zu dosieren. Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung ein Verfahren zum automatischen Dosieren von vorgegebenen Flüssigkeitsmengen vorgeschlagen, nach dem das Auslaßventil des die zu dosierende Flüssigkeit aufnehmenden geschlossenen Raumes über die ermittelte Größe der durch geiingste Änderung des Luftdruckes in dem geschlossenen Raum oberhalb der zu dosierenden Flüssigkeit hervorgerufenen mechanischen Veränderung oder Verformung einer Folienmembran gesteuert wird. In contrast, it is the aim of the invention to create a method and a device for the automatic metering of predetermined amounts of liquid, with which it is possible to precisely meter liquids independently of different viscosities. To solve this problem, according to the invention, a method for automatically dosing predetermined amounts of liquid is proposed, according to which the outlet valve of the closed space receiving the liquid to be dosed is determined by the determined change in the air pressure in the closed space above the liquid to be dosed mechanical change or deformation of a film membrane is controlled.

Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, die in der Weise ausgebildet ist, daß der die zu dosierende Flüssigkeit aufnehmende, geschlossen ausgebildete Behälter einen FlUssigkeitsablaufstutzen mit einem Auslaßventil aufweist und mit einer in den oberen Raum oberhalb der Flüssigkeit mündenden Luftleitung mit einem Luftventil versehen ist, in die eine Abzweigleitung eingeschaltet ist, deren freies Ende eine Tragerplatte n,:t einer an deren dem freien Ende der Abzweig· leitung abgekehrten Seite angeschlossenen, durch ihr Eigengewicht durchhängenden Membran aufweist und deren Öffnung mit dem von der Träge rplatte und der Membran umschlossenen Innenraum verbunden ist, deren durchhängender Abschnitt im Bereich einer Lichtschranke angeordnet ist, die über eine Steuereinrichtung mit einem Betätigungsschalter in Wirkverbindung steht, über die das Luftventil in der Luftleitung und das Auslaßventil in Abhängigkeit von The invention also relates to a device for carrying out the method, which is designed in such a way that the closed container receiving the liquid to be dosed has a liquid drainage connector with an outlet valve and an air line opening into the upper space above the liquid with an air valve is provided, in which a branch line is connected, the free end of which has a support plate n,: t a membrane attached to its side facing away from the free end of the branch line, sagging due to its own weight, and its opening with that of the support plate and the Membrane-enclosed interior is connected, the sagging portion of which is arranged in the area of a light barrier, which is in operative connection via a control device with an actuating switch, via which the air valve in the air line and the outlet valve as a function of

ίο der Größe der durch geringste Änderung des Luftdruckes in dem Behälter oberhalb der Flüssigkeit hervorgerufenen mechanischen Veränderung oder Verformung der Membran steuerbar sind.ίο the size of the slightest change in air pressure mechanical change caused in the container above the liquid or Deformation of the membrane are controllable.

Mittels dieser Vorrichtung wird gegenüber den bekannten Vorrichtungen nicht die Flüssigkeit gemessen, sondern die Luftmenge erfaßt, die zum Druckausgleich der aus dem Vorratsbehälter ausgeströmten Flüssigkeitsmenge erforderlich ist.By means of this device, the liquid is not measured compared to the known devices, but the amount of air that is used to equalize the pressure of the air that has flowed out of the reservoir is detected Amount of fluid is required.

Um anzeigen zu können, daß der VorratsbehälterTo be able to indicate that the reservoir

ao für die zu dosierende Flüssigkeit keine Flüssigkeit mehr enthält, kann der Betätigungsschalter mit einem in Abhängigkeit von der Veränderung oder Verformung der Membran in einer vorgegebenen Maximalzeit laufenden Zeitschalter zur Leermeldung verbunden sein. Dieser Zeitschalter gibt dann in einfachster Weise eine Leermeidung, wenn das Anheben der Membran nicht in der vorgegebenen Maximalzeit erfolgt ist. Eine weitere Möglichkeit zur Leeranzeige besteht darin, daß im Bereich der Membran eine zweite Lichtschranke angeordnet ist, die die Ruhestellung der Membran überwacht.ao no liquid for the liquid to be dosed contains more, the operating switch can with a depending on the change or deformation connected to the membrane in a predetermined maximum time running timer for empty signal being. This time switch then gives in the simplest way an avoidance of emptiness when the Membrane has not occurred in the specified maximum time. Another option for displaying a blank consists in that a second light barrier is arranged in the area of the membrane, which the rest position monitored by the membrane.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung zum automatischen Dosieren von vorgegebenen Flüssigkeitsmengen dargestellt.In the drawing, an embodiment of the device designed according to the invention is for automatic dosing of specified amounts of liquid shown.

Die erfindungsgemäß ausgeDiidete Dosiervorrichtung besteht aus einem die zu dosierende Flüssigkeit F aufnehmenden allseitig geschlossenen Behälter 10 mit einem vorzugsweise bodenseitig angeordneten Ablaufstutzenil, der ein Auslaßventil 12 trägt. Der luftgefüllte Raum oberhalb der Flüssigkeit F in dem Behälter 10 ist mit L bezeichnet.The metering device designed according to the invention consists of a container 10 which is closed on all sides and which receives the liquid F to be metered and which has an outlet connection part which is preferably arranged on the bottom and carries an outlet valve 12. The air-filled space above the liquid F in the container 10 is labeled L.

Der Behälter 10 weist eine Luftleitung 13 auf, die in den oberen Luftraum L des Behälters 10 mündet und deren freies Ende 13 α ein Luftventil 14 trägt. Da» Auslaßventil 12 und das Luftventil 14 sind vorzugsweise als elektromagnetische Steuerventile ausgebildet. The container 10 has an air line 13 which opens out of the container 10 in the upper air space L and the free end 13 α an air valve 14 carries. The outlet valve 12 and the air valve 14 are preferably designed as electromagnetic control valves.

In die Luftleitung 13 ist eine Abzweigleitung 15 eingeschaltet, deren freies Ende 15 a eine Trägerplatte 16 aufweist, an deren dem freien Ende 15 α der Abzweigleitung 15 abgekehrten Seite eine Membran 17 derart angeordnet ist, daß diese auf Grund ihres Eigengewichtes durchhängt und einen von der Innenwandung der Membran 17 und der Trägerplatte 16 geschlossenen Raum 18 bildet, der über die Öffnung IS b der Abzweigleitung 15 mit der Luftleitung 13 in Verbindung steht. Die Membran 17 besteht aus luftundurchlässiger dünner Folie. In the air line 13 a branch line 15 is switched, the free end 15 a has a support plate 16, on the side facing away from the free end 15 α of the branch line 15 a membrane 17 is arranged such that it sags due to its own weight and one of the Inner wall of the membrane 17 and the support plate 16 forms closed space 18 which is connected to the air line 13 via the opening IS b of the branch line 15. The membrane 17 consists of an air-impermeable thin film.

Im Bereich der Membran 17 ist eine Lichtschranke 19 angeordnet, die über die Leitungen 21,22 mit einer Steuereinrichtung 20 verbunden ist und mit einem Betätigungsschalter 23 in Wirkverbindung steht. Darüber hinaus ist die Steuereinrichtung 20In the area of the membrane 17, a light barrier 19 is arranged, which via the lines 21,22 with a control device 20 is connected and with an actuating switch 23 in operative connection stands. In addition, the control device 20 is über eine Verbindungsleitung 24 mit dem Auslaß· ventil 12 und über eine weitere Verbindungsleitung 25 mit dem Luftventil 14 verbunden. Die Arbeitsweise der erfindungsgemäß ausgebilde-via a connecting line 24 to the outlet valve 12 and connected to the air valve 14 via a further connecting line 25. The mode of operation of the inventively trained

2 049 ΊΒ4 2 049 ΊΒ4

ten Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur automatischen Dosierung von vorgegebenen Flüssigkeitsmengen ist wie folgt: Der Vorratsbehälter 10 wird nach dem Füllen geschlossen und mit der Luftleitung 13 verbunden. Der Flüssigkeitsspiegel der Flüssigkeit F kann irgendeine beliebige Höhe aufweisen. Das Luftventil 14 ist stromlos geöffnet, so daß im Flüssigkeitsbehälter 10 der gleiche Luftdruck wie in der Umgebung herrscht Die Membran 17, die aus einem leichten luftundurchlässigen Material besteht, hängt durch ihr Eigengewicht entspannt in einem Bogen nach unten wie dies aus der Zeichnung ersichtlich ist. Die Lichtschranke 19 wird durch die Membran 17 unterbrochen. Gleichzeitig ist das Auslaßventil 12 stromlos geschlossen: Die Flüssigkeit kann aus dem Behälter 10 nicht heraustreten. Wird der Schalter 23 betätigt, so löst die Steuereinrichtung 20 die Ausgabeeinrichtung aus, indem die Lichtschranke 19 eingeschaltet w>rd, wobei gleichzeitig das Auslaßventil 12 und das Luftventil 14 stromführe· d werden, ao was zur Folge hat, daß das Luftventil 14 schließt und das Auslaßventil 12 öffnet. Die Flüssigkeit F tritt somit aus den Ablaufstutzen 11 heraus.th device for carrying out the method for the automatic metering of predetermined amounts of liquid is as follows: The storage container 10 is closed after filling and connected to the air line 13. The liquid level of the liquid F can have any desired height. The air valve 14 is normally open, so that the same air pressure prevails in the liquid container 10 as in the surroundings. The membrane 17, which consists of a light, air-impermeable material, hangs relaxed in an arc downward by its own weight, as can be seen from the drawing. The light barrier 19 is interrupted by the membrane 17. At the same time the outlet valve 12 is closed without current: the liquid cannot escape from the container 10. If the switch 23 is actuated, the control device 20 triggers the output device in that the light barrier 19 is switched on, the outlet valve 12 and the air valve 14 being energized at the same time, which means that the air valve 14 closes and the outlet valve 12 opens. The liquid F thus emerges from the drain connection 11.

Durch das Austreten von Flüssigkeit F aus dem Behälter 10 ergibt sich im Behälter 10 ein Volumen- as schwund. Dieser Volumenschwund wird durch Anheben der Membran 17 ausgeglichen. Ist die gewünschte bzw. vorgegebene Flüssigkeitsmenge ausgetreten, so gibt die Membran 17 die Lichtschranke 19 frei, da die Membran 17 zum Ausgleich des auftretenden Volumenschwunds in dem Behälter 10 angehoben wird. Der dabei auftretende Lichtimpuls bevirkt ein Abschalten der Steuereinrichtung 20, die gleichzeitig die Schließung des Auslaßventils 12 steuert, wodurch der Flüssigkeitsstrom unterbrochen wird, während gleichzeitig das Luftventil 14 geöffnet wird. In dt. geöffneten Stellung des Luftventils 14 strömt die Außenluft durch die Luftleitung 13 einmal in den Behälterinnenraum und zum anderen über die Abzweigleitung 15 in den von der Membran 17 gebildeten Innenraum 18, was zur Folge hat, daß die Membran 17 wieder in ihre Ruhestellung zurücksinkt und im Bereich der Lichtschranke zu liegen komm». Ein erneutes Betätigen des Schalters 23 bewirkt wiederum den gleichen, vorangehend beschriebenen Arbeitsablauf. Bei stets der gleichen ausgegebenen Flüssigkeitsmenge hat sich somit die Membran 17 um den gleichen Betrag gehoben und die Steuereinrichtung 20 ausgeschaltet.The emergence of liquid F from the container 10 results in a volume as in the container 10 dwindling. This decrease in volume is compensated for by lifting the membrane 17. Is the one you want or a predetermined amount of liquid leaked, the membrane 17 is the light barrier 19 free, since the membrane 17 is raised to compensate for the volume shrinkage that occurs in the container 10 will. The light pulse that occurs here causes the control device 20 to be switched off, which at the same time controls the closure of the outlet valve 12, whereby the flow of liquid is interrupted while the air valve 14 is opened at the same time. In the open position of the air valve 14 the outside air flows through the air line 13 once into the container interior and on the other hand over the Branch line 15 into the interior space 18 formed by the membrane 17, with the result that the The membrane 17 sinks back into its rest position and comes to rest in the area of the light barrier. Pressing the switch 23 again has the same effect as described above Workflow. With the same amount of liquid dispensed, the membrane 17 has turned around raised the same amount and switched off the control device 20.

Wird mit dem Auslösevorgang gleichzeitig ein Zeitschalter 26 eingeschaltet, der jeweils so lange läuft, wie die beiden Ventile 12 und 14 stromführend sind, so kann dieser Zeitschalter auf einfache Weise eine Leermeldung geben, wenn das Anheben der Membran 17 nicht in einer vorgegebenen Maximalzeit erfolgt ist. Eine weitere Möglichkeit für eine Leeranzeige besteht darin, daß eine zweite in der Zeichnung nicht dargestellte Lichtschranke im Bereich der Membran 17 angeordnet ist und deren Ruhestellung überwacht. In dem Fall, in dem die Flüssigkeit F völlig aus dem Behälter 10 ausgetreten ist, findet der Luftausgleich über das Auslaßventil 12 statt, und die Membran 17 sinkt während der Ausgabe in die Ruhestellung zurück.If a timer 26 is switched on at the same time as the triggering process and runs as long as the two valves 12 and 14 are energized, this timer can easily give an empty message if the membrane 17 has not been lifted within a predetermined maximum time . Another possibility for an empty display is that a second light barrier, not shown in the drawing, is arranged in the area of the membrane 17 and monitors its rest position. In the event that the liquid F has completely escaped from the container 10, the air balance takes place via the outlet valve 12, and the membrane 17 sinks back into the rest position during dispensing.

Um auch verschiedene FlUssigkeitsmengen dosieren zu können, ist die Lichtschranke 19 in ihrem Abstand von der Membran 17 veränderbar ausgebildet.In order to be able to dose different amounts of liquid, the light barrier 19 is at its distance designed to be changeable by the membrane 17.

Mittels des erfindungügemäßen Verfahrens und der hierfür ausgebildeten Vorrichtung ist es möglich, vorgegebene Flüssigkeitsmengen automatisch zu dosieren, wobei Viskositätsschwankiingen, wie diese durch veränderte Flüssigkeitsmerkmale oder durch Temperaturschwankungen auftreten, auf die Genauigkeit der Ausgabe keinen Einfluß ausüben. Die neue Vorrichtung läßt sich auch dort einsetzen, wo beispielsweise der Behälter 10 als Einwegverpackung ausgebildet ist, die dann in den entsprechend ausgebildeten Automaten eingesetzt wird, automatisch geöffnet und in der vorangehend beschriebenen Weise mit der Ausgabeeinrichtung verbunden wird. Darüber hinaus ist es mit der Dosiervorrichtung möglich, Säfte mit sehr hoher Viskosität, beispielsweise mit über 60° Brix, exakt zu dosieren.By means of the method according to the invention and the Device designed for this purpose, it is possible to automatically add predetermined amounts of liquid dose with viscosity fluctuations like this due to changed fluid characteristics or temperature fluctuations affect the accuracy have no influence on the output. The new device can also be used where, for example the container 10 is designed as a disposable packaging, which is then in the appropriately designed Machine is used, automatically opened and in the manner described above is connected to the output device. In addition, with the dosing device it is possible Precise dosing of juices with a very high viscosity, for example with over 60 ° Brix.

Die Erfindung ist nicht auf die vorangehend beschriebene und in der Zeichnung dargestelllte Ausführungsform beschränkt. Änderungen, wie beispielsweise die Anordnung von mechanischen oder elektronischen Fühlorganen an Stelle der Lichtschranke liegen im Rahmen der Erfindung. Ist die zu dosierende Flüssigkeit in einem Behälter aus elastischem Material untergebracht, dann ist dieser Behälter in einen luftdichten Raum einsetzbar, der die Funktion des Behälters 10 übernimmt, so daß durch Deformation der elastischen Behälterwandungen hervorgerufene Änderungen des Luftdruckes in dem Flüssigkeitsbehälter vermieden werden.The invention is not limited to the embodiment described above and shown in the drawing limited. Changes, such as the arrangement of mechanical or electronic Sensing organs instead of the light barrier are within the scope of the invention. Is that too dispensing liquid housed in a container made of elastic material, then this container Can be used in an airtight space, which takes over the function of the container 10, so that through Deformation of the elastic container walls caused changes in the air pressure in the Liquid containers are avoided.

Claims

Patent claims:

1. Method for the automatic dosing of predetermined amounts of liquid, thereby characterized in that the outlet valve of the receiving the liquid to be dosed is closed Room on the size determined by the slightest change in air pressure in the mechanical change caused in the closed space above the liquid to be dosed or deformation of a film membrane is controlled.

2. Apparatus for carrying out the method for automatically dosing predetermined amounts of liquid according to claim 1, characterized in that the closed container (10) receiving the liquid (F) to be dosed has a liquid drainage nozzle (11) with an outlet valve (12) and is provided with an air line (13) opening into the upper space (L) above the liquid (F) with an air valve (14) into which a branch line (15) is connected, the free end (15 a) of which has a support plate (16 ) with a side facing away from the free end (15 «) of the branch line (15) connected, sagging by its own weight membrane (17) and its opening (15 b) with that of the '!" bearing plate (16) and the Membrane (17) enclosed interior space (18) is connected, the sagging portion of which is arranged in the area of a light barrier (19) which is activated via a control device (20) with an actuating switch (23) connection is via which the air valve (14) in the air line (13) and the outlet valve (12) depending on the size of the slightest change in air pressure in the container (10) above the liquid (F)

mechanical change or deformation of the membrane (17) are controllable.

3. Device according to claim 2, characterized in that the air valve (14) and the outlet valve (12) as electromagnetic control S valves are formed, and that in the de-energized initial position of the device, the air valve (14) to an open position and the outlet valve (12) have a closed position.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 und 3, dadurch to gekennzeichnet, daß der Betätigungsschalter (23) mit einem in Abhängigkeit von der Veränderung oder Verformung der Membran (17) in einer vorgegebenen Maximalzeit laufenden Zeitschalter (26) zur Leermeldung verbunden ist. is4. Apparatus according to claim 2 and 3, characterized in that the actuating switch (23) with one depending on the change or deformation of the membrane (17) in one predetermined maximum time running timer (26) is connected to the empty message. is

5. Vorrichtung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Lichtschranke zur Überwachung der Ruhestellung der Membran (17) in deren Bereich angeordnet ist.5. Apparatus according to claim 2 and 3, characterized in that a second light barrier for Monitoring of the rest position of the membrane (17) is arranged in the area thereof.

6. Apparatus according to claim 2 to 5, characterized in that the light barrier (19) is designed to be variable in its distance from the membrane (17).

7. Apparatus according to claim 2 to 6, characterized in that the membrane (17) consists of air-impermeable thin film.

8. Vorrichtung nach Anspruch 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitsbehälter (10) als Einwegverpackung ausgebildet und mit dem Ablaufstutzen (11) mit dem Auslaßventil (12) sowie mit der Ausgabeeinrichtung (13, IS, 17,19 20) verbindbar ist.8. Apparatus according to claim 2 to 7, characterized in that the liquid container (10) designed as a disposable packaging and with the drainage nozzle (11) with the outlet valve (12) as well as with the output device (13, IS, 17,19 20) is connectable.

9. Vorrichtung nach Anspruch 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der die Flüssigkeit aufnehmende Behälter aus elastischem Material besteht und in einen luftdichten die Funktion des Behälters (10) übernehmenden Raum einsetzbar ist.9. Apparatus according to claim 2 to 7, characterized in that the container receiving the liquid is made of elastic material and can be used in an airtight space which takes on the function of the container (10) is.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings