DE2938171A1

DE2938171A1 - Steuersystem zur erfassung der fuellstandshoehe in einem behaelter

Info

Publication number: DE2938171A1
Application number: DE19792938171
Authority: DE
Inventors: Wilbert Erwin Beller
Original assignee: Singer Co
Current assignee: Eaton Corp
Priority date: 1978-10-02
Filing date: 1979-09-21
Publication date: 1980-04-17
Also published as: FR2438258B3; IT1193237B; AU4810579A; GB2036090B; AU525824B2; GB2036090A; FR2438258A1; CA1108031A; US4203462A; IT7926200A0

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Steuersystem zur Erfassung der Füllstandshöhe an Flüssigkeit in einem Behälter und zur Vornahme einer diesbezüglichen Steuerfunktion.

Der Wasserfüllstand in Waschmaschinen wird gewöhnlich mittels Druckschalter erfaßt, die innerhalb normaler Was serf üllstandshöhenbereiche sehr zufriedenstellend arbeiten, jedoch unpraktisch und kostspielig werden, wenn mit ihnen auch sehr geringe Füllstandshöhen erfaßt werden sollen. Dies ist Folge des geringen dann verfügbaren Druckunterschiedes bzw. der dann notwendigen sehr empfindlichen Schaltanordnung. Es besteht daher ein Bedarf nach einem Steuersystem, mit dem sich sehr geringe Füllstandshöhen an Wasser erfassen lassen.

Das erfindungsgemäße Steuersystem zur Erfassung der Flüssigkeit-Füllstandshöhe in einem Behälter und zur Vornahme einer entsprechenden Steuerfunktion umfaßt ein Ventil zur Steuerung des Zuflusses in den Behälter sowie einen Druckschalter mit einem entsprechend dem Druck in einer Kammer betätigten/Membran beaufschlagten Schaltelement und zeichnet sich aus durch eine Venturieinrichtung am Auslaß des Ventils, eine mit der Unterdruckstelle der Venturieinrichtung verbundene Leitung, die ein Ende hat, das auf der zu erfassenden Füllstandshöhe im Behälter liegt, so daß durch die Leitung in die Venturieinrichtung so lange Luft angesaugt wird, wie sich das Ende der Leitung oberhalb der Füllstandsebene im Behälter befindet, wobei die Leitung mit der Kammer verbunden ist, so daß der Kammerdruck unter Betätigung des Schalters abfällt, wenn die Füllstandshöhe im Behälter das Ende der Leitung erreicht, was ein weiteres Ansaugen von Luft durch die Leitung verhindert.

Insbesondere schafft die Erfindung eine Venturieinrichtung an einem Wasserventil zur Füllung einer Waschmaschine. Das Luft-

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ansaugen an der Venturieinrichtung erfolgt über die Druckkammer in einem Druckschalter und ein in den Waschmaschinentrog sich hineinerstreckendes Rohr. Wenn die Wasserfüllstandshöhe das Ende des Rohres erreicht hat, wird eine weitere Zufuhr an Luft verhindert und senkt die Venturieinrichtung schnell den Druck im Druckschalter, so daß dieser betätigt wird. In der Praxis hat sich eine Druckabsenkung auf 50,8 cm bei einem Erfassungsbereich von 0,64 cm aLs geeignet erwiesen. Der Druckschalter selbst kann einen sehr einfachen und billigen Aufbau haben.

Die Erfindung schafft weiter ein Steuersystem zur Erfassung einer Vielzahl von Füllstandshöhen. Zu diesem Zweck sind eine Vielzahl von die Füllständ^höhen erfassenden Rohren vorgesehen/ die sich in den Trog hineinerstrecken, wobei man dasjenige Rohr auswählt, das wirksam werden soll, d.h., durch Wahl wird das Rohr bestimmt, durch das Luft angesaugt wird. Diese Anordnung umgeht die Notwendigkeit,eine Einstellung des Druckschalters vorzusehen und ermöglicht daher die Verwendung sehr einfacher preisgünstiger Druckschalter. Es besteht dabei nicht die Notwendigkeit, einen Rückstellmechanismus für den Druckschalter vorzusehen, der den unterschiedlichen Situationen Rechnung trägt, wenn der Verwender eine Einstellung für eine höhere Füllstandshöhe vornimmt, nachdem der Schalter bei einer Einstellung für niedrigere Füllstandshöhen ausgelöst hat, da die Verbindung über ein Rohr, dessen Ende oberhalb der Wasserfüllstandshöhe liegt, die Druckkammer mit dem Atmosphärendruck beaufschlagt, so daß der Schalter rückgestellt wird.

Die Erfindung schafft weiter ein Steuersystem zum Einregulieren der Füllstandshöhe, auf den die Füllung eines Behälters erfolgt/ und das ein elektrisch betätigtes Ventil, das im geöffneten Zustand einen Zufluß von Wasser in den Behälter bewerkstelligt, sowie einen Druckschalter aufweist, der das Ventil bei einem bestimmten Druck entregt. Dieses Steuersystem zeichnet

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sich aus durch eine Venturieinrichtung im Wasserströmungsweg vom Ventil zum Behälter und eine mit der Niederdruckstelle der Venturieinrichtung verbundene Leitungseinrichtung mit einem offenen Ende, das an der gewünschten Füllstandshöhe im Behälter angeordnet ist/ so daß die Venturieinrichtung Luft durch die Leitungseinrichtung ansaugt, bis das offene Ende durch Wasser geschlossen wird, wobei die Leitungseinrichtung mit der Druckkammer des Druckschalters verbunden ist, so daß der Kammerdruck abfällt, wenn das offene Ende geschlossen ist, und der Druckschalter auf die Verringerung des Drucks in der Kammer unter Entregung des Ventils anspricht.

Um ein Instabilwerden des System nach Erfassen der gewünschten Füllstandshöhe zu vermeiden, was der Fall sein würde, wenn die Druckkammer unmittelbar nach Unterbrechung des Zuflusses belüftet werden würde, ist ein Absperrventil vorgesehen, das eine Belüftung der Druckkammer über die Venturieinrichtung verhindert.

Eine Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen

Figur 1 eine teilweise schematische Ansicht von einem erfindungsgemäß aufgebauten Steuersystem und

Figur 2 eine teilweis ^geschnittene Ansicht von einem bei dem System verwendeten Druckschalter.

Die Erfindung wird nachfolgend in Verbindung mit einem solenoidbetriebenen Membranventil beschrieben, das in weitreichendem Einsatz bei Gerätschaften ist, um die Wasserströmung zu Waschmaschinen und dergleichen zu steuern. Ein Ventilgehäuse 10 besitzt einen Einlaß 12, der mit einem Siebeinsatz 14 versehen ist und zu einer ringförmigen Einlaß zone 16 führt, die unter einer Membran 18 liegt. Die Membran 18 ist zwischen dem Ventilkörper 10 und einer Abdeckung 20 mit einer rohrförmigen Verlängerung 22 eingespannt, die einen Stössel 24 aufnimmt. Das

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freie Ende des Stössels stellt ein Ventil dar, das die Strömung durch eine zentrale Öffnung 26 in der Membran steuert. Der äußere Bereich der Membran ist mit einer kleinen Druckausgleichpassage 28 versehen, die einen Eintritt von Wasser in den Raum zwischen Membran und Abdeckung 20 ermöglicht, bis der Druck in diesem Raum gleich dem einlaßseitigen Druck wird. Angenommen die zentrale öffnung 26 ist durch den Stössel verschlossen, so wird der Druck die Membran nach unten in Anlage auf die Sitzfläche 30 drücken. Bei Erregung einer Spule 32

zieht sich der Stössel in die Spule zurück, was die zentrale Öffnung freigibt, so daß das Wasser aus dem Raum zwischen Membran und Abdeckung abfließen kann,was zur Folge hat, daß der einlaßseitige Druck die Membran in die dargestellte Lage verschiebt, bei der eine Strömung zur Auslaßpassage 34 gegeben ist. Bei nicht erregter Spule drückt eine Feder 36 den Stössel in eine Stellung, bei der die zentrale Bohrung 26 verschlossen wird, wobei sich oberhalb der Membran rasch ein Druck aufbaut, der die Membran in Schließstellung bringt.

Ein durch Gießformen gebildetes Gehäuse 38 ist auf dem Ventilkörper 10 befestigt und durch einen O-Ring 40 abgedichtet. Der flanschförmige Bereich 4 2 von einer durch einen Ziehvorgang gebildeten konischen oder sich verjüngenden Anschlußdüse 44 ist zwischen dem Aufsatz und Ventilkörper eingeklemmt. Wie dargestellt, weist das Gehäuse 38 eine Bohrung 46} mit größerem Durchmesser bzw. einem Durchmesser auf, der im wesentlichen gleich dem Durchmesser des Auslasses 34 ist. Diese Bohrung 46 führt zu einem Absatz 48, an dem die Bohrung auf eine Bohrung 50 mit geringerem Durchmesser verkleinert ist. Die konische Anschlußdüse 44 verjüngt sich allmählich auf einen kleineren Durchmesser, so daß längs der Länge der Düse die Strömungsgeschwindigkeit zunimmt. Die Düse endet etwa an der gleichen axialen Stelle wie der Absatz 48, und der Durchmesser der Düse an dieser Stelle ist etwas geringer als der Durchmesser der verkleinerten Bohrung 50, so daß zwischen Absatz und Düse ein Ringraum 52 verbleibt. Aufgrund der hohen Strömungsgeschwindig-

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keit am Austrittsende der Düse entsteht im Ringraum 52 ein herabgesetzter Druck,und dieser reduzierte Druck überträgt sich auf die konische Kammer 54 zwischen Düse und Bohrung 46 mit größerem Durchmesser/ so daß in der Kammer 54 ebenfalls der reduzierte Druck herrscht. Die Durchmesseränderung zwischen konischem Ende und reduzierter Bohrung ist nicht so abrupt, daß hierdurch eine nennenswerte Turbulenz entsteht, die den Venturieffekt nachteilig beeinflussen könnte. Die axiale Lage am Ende der Düse ist nicht kritisch, so daß sich die Düse sogar in die verkleinerte Bohrung 50 hineinerstrecken kann.

Der Druck in der Kammer 54 kann mittels eines Anschlußnippels 56 erfaßt werden. So kann ein Rohr 58 an dem Nippel 56 befestigt und mit einem Druckschalter 60 über ein Absperrventil 62, ein Rohr 64 und ein Y-Verbindungsstück 66 verbunden werden. Das Verbindungsstück 66 steht dabei mit dem Einlaß 86 in Verbindung. Die andere Abzweigung des Y-Verbindungsstückes ist mit einem Umschaltventil 70 verbunden, das eine Verbindung mit einem der drei Rohre 72, 74 bzw. 76 herstellen kann, je nachdem ob in der Wanne 78 der Waschmaschine eine niedrige mittlere oder hohe Füllstandssituation erfaßt werden soll.Angenannen, das Rohr für die niedrige Füllstandshöhe steht über das Ventil 70 mit dem Y-Verbindungsstück in Verbindung, so wird durch das Rohr 72,das Ventil 70, das Verbindungsstück 66 und Absperrventil 62 Luft in die Venturieinrichtung so lange eingezogen, bis das aus dem Auslaß 38 durch das Füllkniestück 80" in die Wanne strömende Wasser das untere Ende des Rohres 72 erreicht. Der gewöhnliche Druckschalter arbeitet in Abhängigkeit von einem Druckanstieg, während die vorliegende Steuerung auf einen Druckabfall in der Membrankammer anspricht. Wenn daher die Wasserfüllstandshöhe das Ende des Rohres 7 2 erreicht, fällt der Druck in der Kammer 82 rasch ab, so daß sich die Membran 84 gegen die Vorspannkraft der Feder 86 nach unten bewegt. Wie dargestellt ist der ümfangsbereich der Membran zwischen dem Gehäuse 86 und

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der Abdeckung 88 eingespannt. Ein Ansatz 90 ragt von einer Membranunterlage 9 2 nach oben und ist mit der Zunge 94 eines Blattschalters verbunden. Wenn die Membran sich nach unten bewegt, kann die auf die Zunge 94 wirkende Feder 96 die Zunge über die Mittellage bezüglich des Blattes 98 verschieben, so daß eine Tonnenfeder 100 das Blatt von dem feststehenden Kontakt 102 nach oben in Berührung mit einem Kontakt 104 bewegt. Wenn gewöhnlich der Zeitgeber zu einem Füllintervall weiterrückt, wird der Stromkreis zum Wasserventil geschlossen und der Zeitgebermotorantrieb geöffnet. Dieser Zustand verbleibt bis der Druckschalter den Ventilstromkreis öffnet und den Motorstromkreis schließt, um das Programm weiter durchzuführen.

Die Venturieinrichtung kann ohne weiteres einen Unterdruck von 50,8 cm bei einer Änderung der Füllstandshöhe von 0,64 cm aufbauen, wobei die Genauigkeit der Erfassung sehr hoch ist. Wenn die erfaßte Füllstandshöhe erreicht ist, und der Schalter auslöst, kommt die Wasserströmung zum Stillstand. Dies würde zu einer Belüftung der Druckkammer 82 führen, doch verbleibt wegen des Absperrventils 62,das sich nunmehr schließt, der partielle Unterdruck in der Kammer 82 und findet kein Uberschwingen der Steuerung statt. Wenn die bedienende Person nunmehr eine höhere Füllstandshöhe wählen sollte, bevor der Zeitgeber den Stromkreis für das Füllventil öffnet, wird natürlich das Rohr für die höhere Füllstandshöhe den Druckschalter belüften, so daß sich dieser rückstellt und der Füllzyklus wieder aufgenommen wird. Daher braucht der Druckschalter nicht mit einem Rückstellmechanismus versehen werden.

Während die Motivation für das Vorsehen der vorliegenden Steuerung die Notwendigkeit war, sehr niedrige Füllstandshöhen zu erfassen, kann sie auch eine Selektion verschiedener Füllstandshöhen vornehmen, wobei die Kosten im wesentlichen gleich denen bekannter Steuereinrichtungen sind. Die Möglichkeit sehr niedrige Wasserstände zu erfassen, ermöglicht es, die Steuereinrichtung in Geschirrspülmaschinen sowie Waschmaschinen einzu-

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setzen, die mit Maßnahmen für sehr geringe Eingabemengen versehen sind.

Es versteht sich, daß das Selektorventil 70 kein Verschließen des untersten Rohres 72 bewerkstelligen braucht, da, wenn eine höhere Füllstandshöhe erwünscht ist, die Eintauchung des Endes des Rohres 72 eine weitere Ansaugung von Luft durch die höheren Rohre nicht verhindert. Mit anderen Worten, das Selektorventil braucht nur so ausgelegt sein, daß es ein Verschließen derjenigen Rohre vorsieht, die oberhalb des zutiefst liegenden angeordnet sind.

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Claims

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21. Sept. 1979 THE SINGER COMPANY

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New York,N.Y. 10020, USA

Steuersystem zur Erfassung der Füllstandshöhe in einem Behälter

PATENTANSPRÜCHE

Iy Steuersystem zur Erfassung der Füllstandshöhe in einem Behälter und zur Vornahme einer diesbezüglichen Steuerfunktion, mit einem den Zufluß in den Behälter steuernden Ventil und einem Druckschalter mit einer Membran zur Betätigung eines Schaltelementes entsprechend dem in einer Kammer herrschenden Druck gekennzeichnet durch eine Venturieinrichtung (38, 44) am Auslaß des Ventils und eine Leitung (58), die mit der Unterdruckstelle der Venturieinrichtung verbunden ist und ein Ende hat, das an der zu erfassenden Füllstandshöhe im Behälter ausmündet, so daß durch die Leitung in die Venturieinrichtung so lange Luft ansaugbar ist, wie das Ende der Leitung sich oberhalb der Füllstandshöhe im Behälter (78) befindet, wobei die Leitung mit der Kammer (84) in Verbindung steht, so daß der Kammerdruck abfällt, um den Schalter (60) zu betätigen, wenn die Füllstandshöhe im Behälter das Ende der Leitung erreicht, was ein weiteres Ansau-

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gen von Luft durch die Leitung verhindert.
2. Steuersystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Absperrventil (62) in der Leitung zwischen dem Druckschalter (60) und der Venturieinrichtung (38, 44) ,der eine Strömungsverbljndung zwischen Venturieinrichtung und Druckschalter unterbricht.
3. Steuersystem nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von Leitungen (72,74,76), die an verschiedenen Füllstandshöhen im Behälter (78)ausmünden und eine Ventileinrichtung (70) zwischen den Leitungen und dem Druckschalter, die bestimmt , welche Leitung in Wirkverbindung mit der Kammer (84) steht, und damit bestimmt, welche Füllstandshöhe erfaßt wird.
4. Steuersystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Absperrventil (62) eine belüftende Verbindung zwischen Kammer (84) und Atmosphärendruck nach Betätigung des Schalters verhindert, sofern nicht dies durch einen Abfall der Füllstandshöhe an Flüssigkeit unter die wirksame Leitung ausgelöst wird.
5. Steuersystem zum Einregulieren der Füllstandshöhe,auf die ein Behälter gefüllt wird, mit einem elektrisch betätigten Ventil, das im geöffneten Zustand einen Einfluß von Wasser in den Behälter bewirkt, und einem Druckschalter zur Entregung des Ventils bei einem bestimmten Druck, gekennzeichnet durch eine Venturieinrichtung (38,44) im Wasserströmungsweg vom Ventil zum Behälter (78) und eine Leitung (58) , die mit der Niederdruckstelle der Venturieinrichtung verbunden ist und ein offenes Ende hat, das an der gewünschten Füllstandshöhe im Behälter liegt, so daß die Venturieinrichtung durch die Leitung Luft ansaugt, bis das offene Ende durch Wasser geschlossen wird, wobei die Leitung mit der Druckkammer des Druckschalters (60) verbunden ist, so daß der Kammerdruck abfällt, wenn das offene Ende geschlossen ist, und der Druckschalter auf eine Verringerung

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des Druckes in der Kammer unter Entregung des Ventils anspricht.
6. Steuersystem nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine Einrichtung, die eine Luftströmung von der Venturieinrichtung zur Druckkammer verhindert, wenn das Wasserventil geschlossen ist, so daß der verringerte Druck in der
Kammer so lange aufrechterhalten bleibt, bis die Kammer über das offene Ende der Leitungseinrichtung belüftet wird.

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