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Durch Schwimmer betätigte Schaltvorrichtung für Flüssigkeitsbehälter
Die Erfindung betrifft eine durch Schwimmer betätigte Schaltvorrichtung für Flüssigkeitsbehälter,
insbesondere Wasserbehälter von Kaffeebrühvorrichtungen.
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Es ist bei Kaffeebrühvorrichtungen bekannt, in dem Wasserbehälter
einen Schwimmer anzuordnen, der ein selbsttätiges Ein- und Ausschalten einer Heizvorrichtung
in Abhängigkeit von dem Wasserstand in dem Behälter bewirkt. Bei diesen bekannten
Vorrichtungen besteht der Schwimmerkörper in üblicher Weise aus einem in der Regel
aus Metallblech durch Schweißen oder Löten hergestellten Hohlkörper. Die Verwendung
solcher hohl ausgebildeter Schwimmerkörper kann jedoch zu Störungen Anlaß geben,
da unter der Wirkung. der Druck-und Temperaturschwankungen und durch den korrodierenden
Einfluß des Wassers in dem dünnen Metallblech des Schwimmerkörpers oder an den Schweiß-
oder Lötstellen Undichtigkeiten oder Risse entstehen können, so daß Wasser in den
Schwimmerhohlraum eintritt und der Schwimmer außer Wirkung gesetzt wird.
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Die Erfindung hat es sich zum Ziel gesetzt, die vorerwähnten Nachteile
zu beseitigen. Erfindungsgemäß wird dies in der Hauptsache dadurch erreicht, daß
der Schwimmer aus einem vollwandigen oder hohlraumfreien Körper besteht, der unter
der Einwirkung einer der Schwerkraft des Schwimmers entgegengerichteten Gegenkraft
steht, durch welche das Gewicht des Schwimmerkörpers so, weit entlastet wird, daß
der entlastete Schwimmerkörper ein geringeres Gewicht besitzt, als das entsprechende
Flüssigkeitsvolumen.
Vorzugswei.sewird zur Erzeugung der Gegenkraft ein Gegengewicht verwendet, welches
mit dem Schwimmerkörper so in Verbindung steht, d.aß es sich in entgegengesetzter
Richtung bewegt.
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Zweckmäßig wird die Anordnung so getroffen, daß das Gegengewicht ein
erheblich kleineres Volumen besitzen kann als der vollwandige Schwimmerkörper. Dies
läßt sich beispielsweise dadurch erreichen, daß der Schwimmerkörper mit dem in entgegengesetzter
Richtung beweglichen Gegengewicht durch ein -Übersetzungshebelgestänge so verbunden
ist, .daß der wirksame Hebelarm des Gegengewichtes eine größere Länge besitzt als
der wirksame Hebelarm des Schwimmerkörpers. Eine weitere, an Stelle der vorerwähnten
Anordnung oder zusätzlich dazu anwendbare Maßnahme: besteht darin, daß das Gegengewicht
aus einem Werkstoff hergestellt ist, dessen spezifisches Gewicht größer ist als
.das spezifische Gewicht des Schwimmerkörpers. In jedem Falle läßt sich auf die
eine oder andere Weise erreichen, -daß das Gegengewicht im Flüssigkeitsbehälter,selbst
angeordnet werden kann und seine Entlastungswirkung auf den Schwimmerkörper auch
dann bestehenbleibt, wenn das Gegengewicht in der Flüssigkeit untertaucht.
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In .der Zeichnung sind Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise
dargestellt.
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Fig. i zeigt eine allgemeine Ausführungsform einer erfindungsgemäß
ausgebildeten, durch Schwimmer betätigten Schaltvorrichtung in einem senkrechten
Schnitt durch einen die Vorrichtung- enthaltenden Flüssigkeitsbehälter; Fig. 2 bis
4 veranschaulichen eine Ausführungsform der Erfindung bei einer Kaffeebrühvorrichtung
mit einem in dem Wasserbehälter angeordneten Steigrohr; Fig.2 zeigt in der rechten
Hälfte eine Seitenansicht der in dem geschnitten dargestellten Wasserbehälter befindlichen
Schwimmerschaltvorrichtung und in der linken Hälfte einen senkrechten Schnitt durch
die Vorrichtung; Fig. 3 zeigt in der rechten Hälfte einen senkrechten Schnitt längs
der Linie III-III der Fig. 4 und in der linken Hälfte eine gegenüber der Fig: 2
um 9o° versetzte Seitenansicht; Fig. 4 zeigt in der rechten Hälfte einen Schnitt
durch Fig. 2 längs der Linie IVa-IVa und in der linken Hälfte einen Schnitt durch
Fig. 2 längs der Linie IVb-IVb.
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In Fig. i ist i ein an eine Flüssigkeitszuleitung 2 angeschlossener
Flüssigkeitsbehälter, in welchem ein zur Durchführung eines Schaltvorganges in Abhängigkeit
von dem Flüssigkeitsstand .dienender Schwimmer 3 angeordnet ist. Erfindungsgemäß
besteht der Schwimmer 3 aus einem vollwandigen, im vorliegenden Falle als kreisförmige
Scheibe ausgebildeten Körper aus Metall oder einemnicht metallischen Werkstoff,
dessen spezifisches Gewicht größer ist als das spezifische Gewicht der in dem Behälter
i :befindlichen Flüssigkeit. Um ungeachtet dieses Umstandes ein Anheben des Schwimmerkörpers
3 durch die Flüssigkeit zu erreichen, ist erfindungsgemäß eineEinrichtung vorgesehen"durch
die der Schwimmerkörper 3 so weit entlastet wird, daß er durch die Flüssigkeit gehoben
werden kann.
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Zu dem vorgenannten Zweck ist der Schwimmerkörper 3 an dem freien
Ende eines um eine feste Achse 4 schwenkbaren Hebels 5 angelenkt, der durch einen
Lenker 6 mit dem einen Arm 7 eines um eine Achse 8 schwenkbaren doppelarmigen Hebels
9 verbunden ist, dessen anderer Arm io in der Nähe seines freien Endes ein Gegengewicht
i i trägt. Die Achse 8 ist in einem Lager 12 an dem Ende eines an der Wandung des
Behälters i befestigten Tragarmes 13 drehbar gelagert und durch die Behälterwand
nach außen geführt. Das aus dem Behälter herausragende Ende der Achse 8 kann mit
einem beliebigen nicht dargestellten Schaltorgan verbunden sein, beispielsweise
einem in dem Stromkreis einer elektrischen Heizvorrichtung für den Behälter angeordneten
Schalter.
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Wie aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich ist, wirkt das Gegengewicht
i i dem Schwimmerkörper 3 in der Weise entgegen, daß es sich bei der Aufwärtsbewegung
des Schwimmerkörpers abwärts bewegt, und umgekehrt. Der Schwimmerkörper 3 wird hierbei
durch das Gegengewicht i i so weit entlastet, daß er auf der Flüssigkeit schwimmen
kann. Da der Abstand zwischen dem Angriffspunkt des Verbindungslenkers 6 am Hebelarm
7 und der Achse 8 erheblich kleiner ist als der Abstand zwischen dem Angriffspunkt
des Lenkers 6 am Hebel 5 und der Achse 4 und somit der wirksamt Hebelarm des Gegengewichtes
i i größer ist als der des Schwimmerkörpers 3, kann das Volumen des Gegengewichtes
7 bei gleichem spezifischen Gewicht wesentlich kleiner sein als das Volumen des
Schwimmerkörpers 3. Durch geeignete Bemessung des Gegengewichtes i i und des ,durch
das Hebelgestänge 5, 6; 7 gegebenen übersetzungsverhältnisses läßt sich somit ohne
weiteres erreichen, daß der Schwimmerkörper 3 einerseits mit dem Flüssigkeitsspiegel
nach unten sinkt und andererseits durch die ansteigende Flüssigkeit angehoben wird,
wobei er die angehobene Lage auch dann beibehält, wenn bei weiterem Steigender Flüssigkeit
das Gegengewicht i i in der Flüssigkeit untertaucht.
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Um die richtige Einstellung des Übersetzungsverhältnisses zu erleichtern,
können an dem Hebelarm 7 und dem Hebel 5 mehrere nach Wahl zu verwendende Befestigungsstellen
i4bzw. 15 für den Verbindungslenker 6 vorgesehen sein.
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Wenn Wert darauf gelegt wird, das Volumen des Gegengewichtes i i möglichst
klein zu halten, kann dieses Gewicht aus einem Werkstoff hergestellt sein, der ein
größeres spezifisches Gewicht besitzt als der Schwimmerkörper 3. Beispielsweise
kann der Schwimmerkörper 3 aus Leichtmeta11 und das Gegengewicht i i aus Blei oder
Messing bestehen.
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Bei der in Fig.2, 3 und 4 dargestellten Ausführungsform ist 21 der
unten durch einen Boden 22 und oben durch einen nichtdargestellten, zweckmäßig mit
einem Überdruckventil versehenen Deckel abgeschlossene und an eine Wasserleitung
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angeschlossene Wasserbehälter einer Kaffeebrühvorrichtung. In
eine mittlere Öffnung des Bodens 22 ist ein beiderseits offenes Ablaufrohr 2q. eingesetzt,
das innerhalb eines am oberen Ende geschlossenen und unten mit einer seitlichen
Einlaßöffnung 25 versehenen Steigrohres 26 liegt. Über dem Boden 22 des Behälters
2z ist eine beispielsweise aus einem Rohrheizkörper bestehende e@ektrische Heizvorrichtung
27 angeordnet. Die Unterseite des Behälterbodens 22 ist zur Aufnahme eines das Blühgut,
wie. Kaffeemehl, enthaltenden Brühgefäßes oder Brühtrichters ausgebildet, durch
den das im Behälter 21 auf Siedetemperatur erhitzte Wasser durch den über dem Wasserspiegel
entstehenden Dampfdruck über dass Steigrohr 26 und das A#blaufrohr 2q. hindurchgedrückt
wird.
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In dem Behälter 2z befindet sich in einem gewissen Abstand über dem
Boden 2,2 ein Schwimmerkörper 28, der die Form einer vollwandigen, mit einer mittleren
Öffnung versehenen und beispiels-`veise aus Leichtmetall bestehenden Kreisscheibe
hat, von der sich zwei Befestigungslappen 29 nach oben erstrecken. Die Lappen 29
sind durch Stifte3o mit den gabelförmigen Enden eines Hebels 31 schwenkbar verbunden,
der an seinem anderen, rabenförmig ausgebildeten Ende durch einen Stift 32 zwischen
den gabelförmigen Armen 33 eines Traghebels 34 schwenkbar gelagert ist. Der Traghebel
34 umschließt das Steigrohr 26 und ist durch zwei in den Behälterbaden 22 geschraubte
Befestigungsbolzen 35 auf. zwei die Bolzen umschließenden Stützrohren 36 starr befestigt.
Neben den Durchgangsöffnungen für die Befestigungsbolzen 35 weist der Traghebel
34. zwei nach oben ragende, mit Löchern versehene Lappen 37 und 38 auf, die zur
Lagerung eines doppelarmigen Gegengewichtshebels 39 dienen, der an seinem mittleren
Teil in Form eines ringförmigen, das Steigrohr 26 mit Abstand umschließenden Bügels
4.o ausgebildet ist. Der bügelförmige Hebelteil .4o weist neben den nach oben ragenden
Lappen 37, 38 des Traghebels 34 je einen nach unten ragenden durchbohrten Lappen
41 bzw. 4.2 auf. Der Lappen .4r ist mit dem Lappen 37 durch einen Stift 43 drehbar
verbunden, während der Lappen 42 fest mit einer Achse 44 verbunden ist, die in leim
danebenliegenden Lappen 38 des Traghebets 34. drehbar gelagert ist und sich durch
eine Stopfbuchse 45 in der Wandung des Behälters 21 nach außen erstreckt.
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Der über dem Hebel 31 liegende Armdes doppelarmigen Hebels 39 ist
durch einen doppelten Lenker 4.6 mit dem Hebel 31 gelenkig verbunden. Der andere
Arm des Hebels 39 trägt ein Gegengewicht 4.7. Wie Fig.3 erkennen läßt, ist der Abstand
zwischen dem Angriffspunkt des Lenkers ,46 am Hebel 39 und der Drehachse
43, 4.-. erheblich kleiner als der Abstand zwischen dem Angriffspunkt des Lenkers
46 am Hebel 31 und der Achse des Stiftes 32. Das hierdurch gegebene übersetzungsverhältnis
des Hebelgestänges 31, 46, 39 hat zur Folge, daß der wirksame Hebelarm des Gegengewichtes
4.7 beträchtlich größer ist als der des Schwimmerkörpers 28. Um eine bequeme und
genaue Einstellung,des zweckentsprechenden übersetzungsverhältnisses zu ermöglichen,
sind an den Hebeln 31 und 39 mehrere wahlweise zu benutzende Befestigungslöcher
,a.8 bzw. 48' für den Lenker 46 vorgesehen.
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Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgende; Wenn .der Behälter
21 aus der Zuleitung 23 mit Wasser gefüllt wird, wird er vollwandige Schwimmerkörper
28 durch den Flüssigkeitsauftrieb in Verbindung mit der Entlastungswirkung des Gegengewichtes
.17 angehoben, so daß der Schwimmerkörper 28 mit. dem Wasserspiegel ,steigt, während
,das Gegengewicht 47 eine Abwärtsbewegung ausführt. Hierbei wird die Achse 44 gedreht
und die Einschaltung eines nicht dargestellten, in dem Stromkreis der Heizvorrichtung
27 befindlichen Schalters bewirkt, wodurch die Heizvorrichtung eingeschaltet wird.
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Die Aufwärtsbewegung des Schwimmerkörpers 28 ist begrenzt, so da,ß
er nach einem bestimmten, zum Einschaltendes Schalters ausreichenden Hub zum Stillstand
kommt. Die Wasserzufuhr setzt sich jedoch fort, bis der Behälter 21 mit der für
die gewünschte Anzahl von Brühvorgängen benötigten Wassermenge gefüllt ist. Wenn
hierbei das Gegengewicht 47 unter den Wasserspiegel gelangt, behält der Schwimmerkörper
28 ungeachtet des auf das Gegengewicht zur Wirkung kommenden Flüssigkeitsauftriebes
seine angehobene Stellung bei, da das durch das Hebelgestänge 47, 4.6, 39 gegebene
Übersetzungsverhältnis so gewählt ist, daß die Entlastungswirkung des Gegengewichtes
44 dessen Volumen erheblich kleiner ist als das des Schwimmerkörpers 28, auch bei
untergetauchtem Gegengewicht :ausreicht, um den Schwimmerkörper 28 schwimmfähig
zu halten.
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Sobald das in den Behälter 2r eingefüllte Wasser durch die Heizvorrichtung
27 auf Siedetemperatur erhitzt ist und über dem Wasserspiegel ein gewisser Dampfdruck
entstanden ist, wird das siedende Wasser durch den Dampfdruck durch die Öffnung
25 in ,das Steigrohr 26 und über das Ablaufrohr 24. in den an der Unterseite des
Behälters 21 angeordneten Brühtrichter gedrückt, aus dem das fertige Kaffeegetränk
austritt.
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Sobald im Betrieb der Kaffeebrü'hvorrichtung der Wasserstand im Behälter
2i unter eine bestimmte, der angehobenen Stellung des Schwimmerkörpers 28 entsprechende
Höhe sinkt, bewegt sich der Schwimmerkörper 28 nach unten, während das Gegengewicht
47 angehoben wird und eine Drehung der Achse 44 bewirkt, die ein Ausschalten des
Schalters für die Heizvorrichtung 27 zur Folge hat. Die Heizvorrichtung 27 bleibt
infolgedessen nur so lange eingeschaltet, wie sich in dem Behälter 2 r eine Mindestwassermenge
befindet, die so bemessen sein kann"daß die Heizvorrichtung 27 stets von Wasser
bedeckt bleibt.
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Die Erfindung ist natürlich im einzelnen nicht auf die dargestellten
Ausführungen beschränkt, vielmehr können an diesen im Rahmen des Erfindungsgedankens
verschiedenartige Abänderungen vorgenommen werden. Beispielsweise können zur
Verbindung
es vollwandigen Schwimmerkörpers mit dem entgegengesetzt beweglichen Gegengewicht
anstatt eines Hebelgestänges auch andere Mittel, wie Seilzüge u. dgl., verwendet
werden, auch kann man zur Entlastung des Schwimmerkörpers gegegebenenfalls statt
eines Gegengewichtes zweckentsprechend angeordnete Zug- oder Druckfedern verwenden.
Außer für Kaffeebrühvorrichtungen kann die Erfindung gegebenenfalls auch für Vorrichtungen
ähnlicher oder anderer Art Anwendung finden, bei denen es,darauf ankommt, durch
einen in einem Flüssigkeitsbehälter befindlichen Schwimmer einen Schaltvorgang in
Abhängigkeit von dem Flüssigkeitsstand einzuleiten oder zu bewirken.