EP3126563B1 - Haushaltsgerät mit einem dosiersystem - Google Patents

Haushaltsgerät mit einem dosiersystem Download PDF

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EP3126563B1
EP3126563B1 EP15712922.2A EP15712922A EP3126563B1 EP 3126563 B1 EP3126563 B1 EP 3126563B1 EP 15712922 A EP15712922 A EP 15712922A EP 3126563 B1 EP3126563 B1 EP 3126563B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
household appliance
closing body
liquid
viscosity
supply container
Prior art date
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Active
Application number
EP15712922.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP3126563A1 (de
Inventor
Hans Eglmeier
Andreas Hanau
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BSH Hausgeraete GmbH
Original Assignee
BSH Hausgeraete GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by BSH Hausgeraete GmbH filed Critical BSH Hausgeraete GmbH
Publication of EP3126563A1 publication Critical patent/EP3126563A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3126563B1 publication Critical patent/EP3126563B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06F—LAUNDERING, DRYING, IRONING, PRESSING OR FOLDING TEXTILE ARTICLES
    • D06F39/00—Details of washing machines not specific to a single type of machines covered by groups D06F9/00 - D06F27/00 
    • D06F39/02—Devices for adding soap or other washing agents
    • D06F39/022—Devices for adding soap or other washing agents in a liquid state

Definitions

  • the present invention relates to a household appliance with a viscous fluid reservoir comprising an outlet for discharging the fluid and a sliding closure body for closing the outlet
  • the object is achieved by a domestic appliance having a metering system comprising a viscous fluid reservoir having an outlet for discharging the fluid and a movable closing body for closing the outlet, wherein the metering system comprises an actuator for applying a force on the movable closing body, a detecting means for detecting the course of the position of the movable closing body over time and a calculating means for calculating the viscosity of the viscous liquid on the basis of the course of the position of the movable Includes closing body over time.
  • the technical advantage is achieved, for example, that the metering of the viscous liquid can be carried out more accurately as a function of the calculated viscosity.
  • a household appliance is a device that is used for household management. This may be a large household appliance, such as a washing machine, a tumble dryer, a dishwasher, a cooking appliance, a cooker hood or a refrigerator, such as a refrigerator, a freezer or achengefrierkombination.
  • the storage container comprises a measuring channel with a constant cross section, in which the closing body is movable.
  • the measuring channel has a cylindrical shape or a cuboid shape with rounded corners.
  • the measuring channel has a guide for guiding the closing body.
  • the measuring channel comprises a groove in the longitudinal direction for the passage of the liquid.
  • the measuring channel is inclined relative to a lower side of the household appliance.
  • the measuring channel comprises a bore, which is provided with a check valve.
  • the actuating device comprises an electromagnet for moving the closing body by means of a magnetic force.
  • the household appliance and / or the storage container comprises pole pieces for changing the magnetic force, so that the magnetic force remains constant over a path of the closing body.
  • the detection device is formed by an impedance detection device for detecting an impedance of the electromagnet.
  • the reservoir comprises a spring for pressing the closing body on a sealing seat.
  • the closing body is formed from a magnetic material.
  • the closing body has a spherical shape.
  • the technical advantage is achieved that the closing body has a shape with which the viscosity of the liquid can be easily calculated.
  • the storage container comprises a level detecting device for detecting a level of the viscous liquid in the storage container.
  • the detection device is designed to detect a speed jump of the movable closing body.
  • Fig. 1 shows a schematic view of a washing machine representative of a household appliance 100.
  • the washing machine comprises a door 123 for loading the washing machine with laundry.
  • the washing machine comprises a reservoir 101, in which detergent or other liquid substances can be filled.
  • Fig. 2 shows several views of the reservoir 101 in different positions of a closing body 107 for closing an outlet 105.
  • the reservoir 101 is part of a dosing system, through which the viscosity of the liquid contained 103 can be determined. By taking into account the viscosity when dispensing the liquid 103, the dosing quality of the dosing system can be improved.
  • the liquid 103 runs out of the reservoir 101 under the effect of gravity via an outlet valve as long as the outlet valve is open.
  • the dosing system makes it possible to measure the viscosity of the liquid 103 in the reservoir 101.
  • the viscosity of the liquid 103 has a great influence on the opening time of the outlet valve required for metering a predetermined amount.
  • the viscosity for the current operating state is known, a high accuracy of the dosing amount is achieved by taking this into account when determining the opening time of the exhaust valve.
  • the reservoir 101 allows a measurement of the viscosity of the liquid on the movement characteristic of the closing body 107 when opening and / or closing the exhaust valve.
  • the outlet valve is preferably a magnetically coupled valve, in which a ferromagnetic closing body 107 is influenced by a magnetic field generated outside of the reservoir 101.
  • the closing body 107 is a ferromagnetic ball, which is initially held without external magnetic field, primarily by a permanent magnet on a sealing seat. In addition, act on the closing body 107 gravity, a fluid pressure and buoyancy. To open the exhaust valve, an external magnetic field is applied which is generated by an electromagnet. The solenoid 125 forms an actuator 109 for the closing body 107. By the actuator 109, a magnetic force is exerted on the ball, which exceeds the remaining forces and moves the ball away from the sealing seat.
  • a measuring channel 113 In the course of the movement of the ball away from the sealing seat is a measuring channel 113 with a cylindrical portion.
  • the diameter of the cylindrical portion is larger than the diameter of the ball.
  • the resulting velocity of the ball results from a balance of forces, i. In particular, the magnetic force against the resistance by the viscosity in the liquid displacement in the gap of the measuring channel 113.
  • the course of the position of the ball as a closing body 107 over time allows a determination of the viscosity of the liquid 103 in the reservoir 101 to.
  • the position of the sphere can be determined by a detection device 111, which detects by measurement the impedance of the coil of the electromagnet 125 at at least one suitable frequency. Both the magnitude and the phase of the impedance change systematically with the position of the sphere in the magnetic field and can therefore be used for a measurement. In the simplest case, it is sufficient to detect the time between activation of the electromagnet and the arrival of the ball on the solenoid-side stop. From this time can be determined over the route a speed from which the current viscosity of the liquid can be determined.
  • Fig. 3A to 3E show different measuring channels 113 with the closing body 107th
  • Fig. 3A shows a cross section of a horizontal cylindrical measuring channel 113 with a spherical closing body 107. Above the spherical closing body 107 results in a sickle-shaped displacement gap 121.
  • Fig. 3B also shows a cross section of a horizontal cylindrical measuring channel 113 with a diameter which approximately corresponds to that of the spherical closing body 107. Above the spherical closing body 107, a longitudinal groove 117 is formed, through which the liquid 103 flows past the closing body 107.
  • Fig. 3C shows a cross section of a horizontal measuring channel 113 with a square cross section with rounded corners and a spherical closing body 107th
  • Fig. 3D shows a cross section of a horizontal measuring channel 113 with a u-shaped cross-section.
  • the spherical closing body 107 is held on the intended path by bars 119 which form a cage structure.
  • Fig. 3E shows a cross section of a horizontal measuring channel 113 with a guide 115 for guiding the spherical closing body 107. Above the guide two rods 119 are arranged, which hold the closing body 107 in the guide. This design is advantageous because the spherical closing body 107 moves approximately freely through the liquid 103.
  • the measuring channel 113 can be reduced by the measures shown, for example via an open channel up to a more or less free movement of the spherical closing body 107 without special measuring channel 113.
  • the speed can be changed by adjusting the measuring channel.
  • a spherical closing body 107 other guided parts can be used as a closing body 107, such as valves, valves or pistons.
  • the orientation of the storage container 101 in the household appliance 100 is unambiguous, gravity can be utilized selectively in order to apply an additional force component to the closing body 107.
  • the measuring channel 113 may be provided with an inclination relative to the horizontal.
  • a sealing force generation can be done by other forces than magnetic forces, such as by a spring which presses the closing body on the sealing seat.
  • the magnetic force of an electromagnet decreases with the distance at least in the third power. At the starting point of the sphere, i. at the sealing seat, the force of the electromagnet 125 is low.
  • the force curve in the measuring channel 113 can be adjusted such that the force remains approximately constant over the path of the closing body 107,
  • the solenoid is activated at the beginning of dosing, the ball is tightened and reached at high magnetic forces the coil side stop.
  • the electromagnet is deactivated and switched over to impedance measuring operation. Thereafter, the ball passes primarily under the action of the permanent magnet with a force on the sealing seat, which is less than the force when opening. The lower speed makes it easier to measure.
  • the impedance is continuously measured and closed to the position of the ball.
  • the current viscosity is calculated. With the known opening time of the exhaust valve results in this step already leaked amount of liquid. After this procedure, all data are known to open the outlet valve a second time and to complete the total dosage by the calculated viscosity. Suitably, the return of the ball is detected the second time and used to refine the viscosity measurement.
  • the method works from a minimum dosage of the liquid 103, which already expires during the measurement.
  • values from previous measurements for example stored in a non-volatile memory, can be incorporated.
  • a typical case concerns a dosing process in a washing machine.
  • a relatively large basic quantity is metered in two steps with the described method and the viscosity is recorded.
  • the liquid 103 can be metered directly over time, assuming the last stored viscosity value, without any further viscosity measurement.
  • this method is carried out together with the free movement of the ball, since an open measuring path is realized.
  • An electromagnetic induction may also be used by the detector 111 to measure the position or velocity of the ball.
  • the solenoid can be used to detect the presence of the reservoir 101 in the household appliance 100, for example, the presence of the ball in the detection range of the coil.
  • the liquid level in the reservoir 101 can be used to improve the metering accuracy. For this purpose, a relatively coarse measurement of the liquid level can be carried out, which can be carried out with simple technical means. In addition, since the amount of liquid already taken from the reservoir 101 can be extrapolated, it is sufficient for this purpose to know a few interpolation points of the liquid level. For measuring the liquid level, it is possible to use sensors in which no electrical contact is required in the storage container 101, for example capacitive methods, inductive methods or reflection of light and sound at the liquid surface.
  • a cylindrical measuring channel 113 has a bore on the coil-side end, which is provided with a check valve. In one direction of movement, the check valve is closed and only the intended gaps or grooves are available as bottlenecks for the viscosity measurement. In the other direction of movement, the check valve is open and the liquid flows primarily through the check valve. When the liquid 103 in the reservoir 101 runs low, the liquid level drops below the top of the closed measurement channel 113. The function of the ball speed f (away) in this case has a jump.
  • the air is first forced out while the liquid accumulates in front of the ball.
  • the ball slows down considerably. From the occurrence of a speed jump during the viscosity measurement can be concluded on a sunken liquid level in the reservoir 101.
  • This situation can be used by, for example, the upper level of the measuring channel 113 is arranged such that there are still a defined number Dosierportionen in the reservoir 101 when the jump occurs for the first time. In this case, a corresponding message can be output to the user.
  • the velocity of the ball over the path is without jumps.
  • the viscosity reading has a jump that is can be determined by comparison with previous viscosity measurements and evaluated accordingly.
  • the household appliance realizes a simple system for determining a viscosity with only one moving part, so that a metering of the liquid can take place with high accuracy.
  • a significant improvement in metering accuracy is achieved by determining the previously determined viscosity.
  • All contaminated parts of the dosing system can be removed by a user. Together with a simple measurement of the liquid level, a precise dosage can be carried out.
  • the reservoir can be carried out without electricity inside.
  • the electrical components are separated from the wet areas.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Haushaltsgerät mit einem Vorratsbehälter für eine viskose Flüssigkeit, der einen Auslass zum Auslassen der Flüssigkeit und einen verschiebbaren Schließkörper zum Verschließen des Auslasses umfasst
  • Dosiersysteme für flüssige Substanzen in Haushaltsgeräten existieren in vielen Varianten und unterschiedlichen Ventilen. Die Druckschrift DE 10 2011 083 299 A1 beschreibt beispielsweise ein Ventil, bei dem mehrere Schließkörper in einer Ventilkammer angeordnet sind.
  • In Dokument GB 2 27 454 A ist ein Steuersystem zur Verwendung in einer Waschmaschine beschrieben, bei dem ein flüssiges Reinigungsmittel zu einem zu reinigenden Material hinzugefügt wird, wobei ein Sensor zur Messung der Viskosität und / oder Dichte der Flüssigkeit vorgesehen ist, die in Kontakt mit dem Material war.
  • Es ist die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe, ein Haushaltsgerät anzugeben, bei dem die Dosierung einer viskosen Flüssigkeit mit einer höheren Genauigkeit durchgeführt werden kann.
  • Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand mit den Merkmalen nach dem unabhängigen Anspruch gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Figuren, der Beschreibung und der abhängigen Ansprüche.
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch ein Haushaltsgerät mit einem Dosiersystem gelöst, das einen Vorratsbehälter für eine viskose Flüssigkeit mit einem Auslass zum Auslassen der Flüssigkeit und einen beweglichen Schließkörper zum Verschließen des Auslasses umfasst, bei dem das Dosiersystem eine Betätigungseinrichtung zum Ausüben einer Kraft auf den beweglichen Schließkörper, eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen des Verlaufs der Position des beweglichen Schließkörpers über die Zeit und eine Berechnungseinrichtung zum Berechnen der Viskosität der viskosen Flüssigkeit auf Basis des Verlaufs der Position des beweglichen Schließkörpers über die Zeit umfasst. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass die Dosierung der viskosen Flüssigkeit in Abhängigkeit der berechneten Viskosität genauer durchgeführt werden kann.
  • Unter einem Haushaltsgerät wird ein Gerät verstanden, das zur Haushaltsführung eingesetzt wird. Das kann ein Haushaltsgroßgerät sein, wie beispielsweise eine Waschmaschine, ein Wäschetrockner, eine Geschirrspülmaschine, ein Gargerät, eine Dunstabzugshaube oder ein Kältegerät, wie z.B. ein Kühlschrank, ein Gefrierschrank oder eine Kühlgefrierkombination.
  • Das kann aber auch ein Haushaltskleingerät sein, wie beispielsweise ein Warmwasserbereiter, ein Kaffeevollautomat, eine Küchenmaschine oder ein Staubsauger.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform des Haushaltsgeräts umfasst der Vorratsbehälter einen Messkanal mit konstantem Querschnitt, in dem der Schließkörper bewegbar ist. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass sich entlang der Bewegungsstrecke gleichförmige Strömungsbedingungen der viskosen Flüssigkeit erzeugen lassen.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Haushaltsgeräts weist der Messkanal eine Zylinderform oder eine Quaderform mit abgerundeten Ecken auf. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass Formen verwendet werden, die eine gleichmäßige Umströmung des Schließkörpers zulassen.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Haushaltsgeräts weist der Messkanal eine Führung zum Führen des Schließkörpers auf. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass sich der Schließkörper auf einer vorgegebenen Bahn bewegt und die Genauigkeit der Viskositätsmessung verbessert wird.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Haushaltsgeräts umfasst der Messkanal eine Nut in Längsrichtung zum Durchlassen der Flüssigkeit. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass die Flüssigkeit in einem vorgegebenen Querschnitt an dem Schließköper vorbeiströmt.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Haushaltsgeräts ist der Messkanal gegenüber einer Unterseite des Haushaltsgerätes geneigt. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass die Wirkung der Schwerkraft bei der Bewegung des Schließkörpers ausgenutzt werden kann.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Haushaltsgeräts umfasst der Messkanal eine Bohrung, die mit einem Rückschlagventil versehen ist. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass in einer Bewegungsrichtung vorgesehene Spalte als Engstelle für die Viskositätsmessung zur Verfügung stehen und in der anderen Richtung die Flüssigkeit durch das Rückschlagventil strömt.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Haushaltsgeräts umfasst die Betätigungseinrichtung einen Elektromagnet zum Bewegen des Schließkörpers mittels einer Magnetkraft. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass die Kraft kontaktlos auf den Schließkörper ausgeübt werden kann.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Haushaltsgeräts umfasst das Haushaltsgerät und /oder der Vorratsbehälter Polschuhe zum Verändern der Magnetkraft, so dass die Magnetkraft über einen Weg des Schließkörpers konstant bleibt. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass ein gleichmäßigerer Verlauf der Kraft erzeugt wird, so dass die Viskosität genauer berechnet werden kann.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Haushaltsgeräts ist die Erfassungseinrichtung durch eine Impedanzerfassungseinrichtung zum Erfassen einer Impedanz des Elektromagneten gebildet. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass die Position auf einfache Weise mittels des Elektromagneten bestimmt werden kann.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Haushaltsgeräts umfasst der Vorratsbehälter eine Feder zum Drücken des Schließkörpers auf einen Dichtsitz. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass die Dichtigkeit verbessert wird.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Haushaltsgeräts ist der Schließkörper aus einem magnetischen Material gebildet. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass der Schließkörper über eine Magnetkraft kontaktlos bewegt werden kann.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Haushaltsgeräts weist der Schließkörper eine Kugelform auf. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass der Schließkörper eine Form aufweist, anhand der sich die Viskosität der Flüssigkeit einfach berechnen lässt.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Haushaltsgeräts umfasst der Vorratsbehälter eine Pegelerfassungseinrichtung zum Erfassen eines Pegels der viskosen Flüssigkeit in dem Vorratsbehälter. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass der Pegel der Flüssigkeit bei der Berechnung der Viskosität berücksichtigt werden kann.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Haushaltsgeräts ist die Erfassungseinrichtung ausgebildet, einen Geschwindigkeitssprung des beweglichen Schließkörpers zu erfassen. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass erfasst werden kann, wenn ein Flüssigkeitspegel in den Bereich des Schließkörpers absinkt.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben.
  • Es zeigen:
    • Fig. 1
    eine schematische Ansicht eines Haushaltsgerätes;
    Fig. 2
    mehrere Ansichten des Vorratsbehälters mit unterschiedlichen Positionen des Schließkörpers; und
    Fig. 3A bis 3E
    unterschiedliche Messkanäle mit dem Schließkörper.
  • Fig. 1 zeigt eine schematische Ansicht einer Waschmaschine stellvertretend für ein Haushaltsgerät 100.Die Waschmaschine umfasst eine Tür 123 zum Beladen der Waschmaschine mit Wäsche. Zusätzlich umfasst die Waschmaschine einen Vorratsbehälter 101, in den Waschmittel oder andere flüssige Substanzen eingefüllt werden können.
  • Fig. 2 zeigt mehrere Ansichten des Vorratsbehälters 101 in unterschiedlichen Positionen eines Schließkörpers 107 zum Verschließen eines Auslasses 105.Der Vorratsbehälter 101 ist ein Teil eines Dosiersystems, durch das die Viskosität der enthaltenen Flüssigkeit 103 bestimmt werden kann. Durch die Berücksichtigung der Viskosität bei der Ausgabe der Flüssigkeit 103 kann die Dosierqualität des Dosiersystems verbessert werden. In dem zeitgesteuerten Dosiersystem läuft die Flüssigkeit 103 über ein Auslassventil solange aus dem Vorratsbehälter 101 unter Wirkung der Schwerkraft aus, wie das Auslassventil geöffnet ist. Das Dosiersystem erlaubt es, die Viskosität der Flüssigkeit 103in dem Vorratsbehälter 101 zu messen. Die Viskosität der Flüssigkeit 103 hat einen großen Einfluss auf die zum Dosieren einer vorgegebenen Menge erforderliche Öffnungszeit des Auslassventils.
  • Ist die Viskosität für den aktuellen Betriebszustand bekannt, wird eine hohe Genauigkeit der Dosiermenge erreicht, indem diese beim Bestimmen der Öffnungszeit des Auslassventils berücksichtigt wird. Die Viskosität hängt nicht nur von der Art der Flüssigkeit ab,sondern ändert sich beispielsweise exponentiell mit der Temperatur. Daneben hat die Alterung der Flüssigkeit ebenfalls eine Auswirkung auf die Viskosität. Die meisten der in Haushaltsgeräten verwendeten Flüssigkeiten lassen sich in ausreichender Näherung als newtonsche Flüssigkeiten betrachten. Für newtonsche Flüssigkeiten gilt: V ˙ = K h η
    Figure imgb0001
     wobei h der Pegelstand im Vorratsbehälters 101 und η die Viskosität der Flüssigkeit ist. K ist eine im Wesentlichen von der Geometrie des Auslaufs abhängige Konstante.
  • Für die Feststellung des Pegelstands im Vorratsbehälter 101 können Füllstandssensoren verwendet werden, die für den Einsatz in Hausgeräten geeignet sind. Der Vorratsbehälter 101 erlaubt eine Messung der Viskosität der Flüssigkeit über die Bewegungskennlinie des Schließkörpers 107 beim Öffnen und/oder Schließen des Auslassventils. Das Auslassventil ist bevorzugt ein magnetisch gekoppeltes Ventil, bei dem ein ferromagnetischer Schließkörper 107 von einem außerhalb des Vorratsbehälters 101 erzeugten Magnetfeld beeinflusst wird.
  • Der Schließkörper 107 ist eine ferromagnetische Kugel, die zunächst ohne äußeres Magnetfeld, primär von einem Permanentmagneten auf einem Dichtsitz gehalten wird. Daneben wirken auf den Schließkörper 107 die Schwerkraft, ein Flüssigkeitsdruck und ein Auftrieb. Zum Öffnen des Auslassventils wird ein äußeres Magnetfeld angelegt, das durch einen Elektromagneten erzeugt wird. Der Elektromagnet 125 bildet eine Betätigungseinrichtung 109 für den Schließkörper 107. Durch die Betätigungseinrichtung 109wird eine Magnetkraft auf die Kugel ausgeübt, die die übrigen Kräfte übersteigt und die Kugel vom Dichtsitz weg bewegt.
  • Im Verlauf der Bewegung der Kugel vom Dichtsitz weg liegt ein Messkanal 113 mit einem zylindrischen Bereich. Der Durchmesser des zylindrischen Bereichs ist größer als der Durchmesser der Kugel. Während sich die Kugel durch den zylindrischen Bereich des Messkanals 113 auf den Elektromagneten zu bewegt, wird die Flüssigkeit durch einen sichelförmigen Spalt zwischen der Kugel und der Wand des Messkanals 113 gedrückt.
  • Die sich einstellende Geschwindigkeit der Kugel resultiert aus einem Gleichgewicht der Kräfte, d. h vor allem der Magnetkraft gegen den Widerstand durch die Viskosität bei der Flüssigkeitsverschiebung im Spalt des Messkanals 113. Der Verlauf der Position der Kugel als Schließkörper 107 über die Zeit, beispielsweise beim Öffnen des Auslassventils, lässt eine Ermittlung der Viskosität der Flüssigkeit 103 im Vorratsbehälter 101 zu. Die Position der Kugel kann durch eine Erfassungseinrichtung 111 bestimmt werden, die durch eine Messung die Impedanz der Spule des Elektromagneten 125 bei mindestens einer geeigneten Frequenz erfasst. Sowohl der Betrag als auch die Phase der Impedanz ändern sich systematisch mit der Position der Kugel im Magnetfeld und lassen sich daher für eine Messung heranziehen. Im einfachsten Fall reicht es aus, die Zeit zwischen einem Aktivieren des Elektromagneten und dem Eintreffen der Kugel am elektromagnetseitigen Anschlag zu detektieren. Aus dieser Zeit lässt sich über die Wegstrecke eine Geschwindigkeit ermitteln, aus der die aktuelle Viskosität der Flüssigkeit ermittelt werden kann.
  • Fig. 3A bis 3E zeigen unterschiedliche Messkanäle 113 mit dem Schließkörper 107.
  • Fig. 3A zeigt einen Querschnitt eines horizontalen zylinderförmigen Messkanals 113 mit einem kugelförmigen Schließkörper 107. Oberhalb des kugelförmigen Schließkörper 107 ergibt sich ein sichelförmiger Verdrängungsspalt 121.
  • Fig. 3B zeigt ebenfalls einen Querschnitt eines horizontalen zylinderförmigen Messkanals 113 mit einem Durchmesser, der annähernd dem des kugelförmigen Schließkörpers 107 entspricht. Oberhalb des kugelförmigen Schließkörper 107 ist eine längs verlaufende Nut 117 gebildet, durch die die Flüssigkeit 103 an dem Schließkörper 107 vorbeiströmt.
  • Fig. 3C zeigt einen Querschnitt eines horizontalen Messkanals 113 mit einem quadratischen Querschnitt mit abgerundeten Ecken und einem kugelförmigen Schließkörper 107.
  • Fig. 3D zeigt einen Querschnitt eines horizontalen Messkanals 113 mit einem u-Förmigen Querschnitt. Zusätzlich wird der kugelförmige Schließkörper 107 durch Stäbe 119 auf der beabsichtigten Bahn gehalten, die eine Käfigkonstruktion bilden.
  • Fig. 3E zeigt einen Querschnitt eines horizontalen Messkanals 113 mit einer Führung 115 zum Führen des kugelförmigen Schließkörpers 107. Oberhalb der Führung sind zwei Stäbe 119 angeordnet, die den Schließkörper 107 in der Führung halten. Diese Ausführung ist vorteilhaft, da sich der kugelförmige Schließkörper 107 annähernd frei durch die Flüssigkeit 103 bewegt.
  • Je nach zu erfassendem Viskositätsbereich lässt sich der Messkanal 113 durch die gezeigten Maßnahmen reduzieren, beispielsweise über eine offene Rinne bis hin zu einer mehr oder weniger freien Bewegung des kugelförmigen Schließkörpers 107 ohne speziellen Messkanal 113. Je mehr Freiraum um den Schließkörper 107 gegeben ist, desto schneller bewegt dieser bei gegebener Kraft. Bei niedriger Viskosität kann die Geschwindigkeit durch Anpassung des Messkanals verändert werden. Statt einem kugelförmigen Schließkörper 107 können andere geführte Teile als Schließkörper 107 verendet werden, wie beispielsweise Klappen, Schieber oder Kolben.
  • Da die Orientierung des Vorratsbehälters 101 im Haushaltsgerät 100 eindeutig ist, lässt sich die Schwerkraft gezielt ausnutzen, um eine zusätzliche Kraftkomponente auf den Schließkörper 107 aufzubringen. Zu diesem Zweck kann der Messkanal 113 mit einer Neigung gegenüber der Horizontalen versehen sein. Eine Dichtkrafterzeugung kann durch andere Kräfte als magnetische Kräfte erfolgen, wie beispielsweise durch eine Feder, die den Schließkörper auf den Dichtsitz drückt.
  • Die Magnetkraft eines Elektromagneten nimmt mit dem Abstand mindestens in der dritten Potenz ab. Am Startpunkt der Kugel, d.h. am Dichtsitz, ist die Kraft des Elektromagneten 125 gering. Durch Polschuhe lässt sich der Kraftverlauf im Messkanal 113 derart anpassen, dass die Kraft über den Weg des Schließkörpers 107 näherungsweise konstant bleibt,
  • Neben einer Messung der Impedanz der Spule während deren Betrieb als Elektromagnet 125 bietet es sich an, die Impedanz außerhalb einer Aktivierung der Spule als Elektromagnet zu messen, beispielsweise während des Rücklaufs der Kugel an den Dichtsitz. In diesem Fall wird der Elektromagnet zu Beginn des Dosiervorgangs aktiviert, die Kugel wird angezogen und erreicht bei hohen Magnetkräften den spulenseitigen Anschlag. Nach einer Wartezeit, nach der davon ausgegangen werden kann, dass die Kugel den Anschlag erreicht hat, wird der Elektromagnet deaktiviert und auf Impedanzmessbetrieb umgeschaltet. Danach läuft die Kugel primär unter der Wirkung des Permanentmagneten mit einer Kraft zurück auf den Dichtsitz, die geringer ist als die Kraft beim Öffnen. Durch die geringere Geschwindigkeit kann die Messung leichter durchgeführt werden. Während des Rücklaufs wird die Impedanz kontinuierlich gemessen und auf die Position der Kugel geschlossen.
  • Aus der Geschwindigkeit des Rücklaufs wird die aktuelle Viskosität errechnet. Mit der bekannten Öffnungszeit des Auslassventils ergibt sich die in diesem Schritt bereits ausgelaufene Menge der Flüssigkeit. Nach diesem Vorgang sind alle Daten bekannt, um das Auslassventil ein zweites Mal zu öffnen und die Gesamtdosiermenge anhand der berechneten Viskosität entsprechend zu ergänzen. Zweckmäßig wird auch der Rücklauf der Kugel beim zweiten Mal erfasst und zur Verfeinerung der Viskositätsmessung herangezogen.
  • Das Verfahren funktioniert ab einer Mindestdosiermenge der Flüssigkeit 103, die bereits während des Messens ausläuft. In diesem Fall lassen sich Werte aus vorherigen Messungen einbringen, die beispielsweise in einem nicht-flüchtigen Speicher abgelegt sind. Speziell bei Dosierungen unter der Mindestdosiermenge kann auf vorgespeicherte Werte aus dem nicht-flüchtigen Speicher zurückgegriffen werden, um die ausgelaufene Menge zu berechnen.
  • Ein typischer Fall betrifft einen Dosiervorgang in einer Waschmaschine. Zunächst wird mit dem beschriebenen Verfahren in zwei Schritten eine relativ große Grundmenge dosiert und die Viskosität erfasst. Bei von der Waschmaschine angeforderten Nachdosierungen lässt sich die Flüssigkeit 103 unter Annahme des letzten gespeicherten Viskositätswerts direkt über die Zeit ohne weitere Viskositätsmessung dosieren. Vorteilhafter Weise wird dieses Verfahren zusammen mit der freien Bewegung der Kugel durchgeführt, da ein offener Messweg realisiert wird.
  • Eine elektromagnetische Induktion kann ebenfalls von der Erfassungseinrichtung 111 zur Messung der Position oder Geschwindigkeit der Kugel verwendet werden. Der Permanentmagnet am Dichtsitz ruft in der Kugel ein magnetisches Feld hervor, so dass die Kugel selbst zu einem Magneten wird, dessen Stärke von der Position der Kugel im Magnetfeld abhängt. Da sich die so magnetisierte Kugel sich im Einflussbereich der Spule des Elektromagneten bewegt, wird in dieser ein Strom induziert, der sich zur Erfassung der Position messen lässt. Da bei gegebener Kraft F die Viskosität und die Kugelgeschwindigkeit umgekehrt proportional zueinander sind (Stokes: η = F 6 πrv ,
    Figure imgb0002
     v= Geschwindigkeit der Kugel, η=Viskosität der Flüssigkeit), ist ein direktes Berechnen der Viskosität möglich.
  • Zusätzlich lässt sich der Elektromagnet dazu verwenden, das Vorhandensein des Vorratsbehälters 101 im Haushaltsgerät 100 zu erfassen, beispielsweise über das Vorhandensein der Kugel im Erfassungsbereich der Spule.
  • Beim Bestimmen einer Dosiermenge kann zur Verbesserung der Dosiergenauigkeit der Flüssigkeitspegel im Vorratsbehälter 101 verwendet werden. Zu diesem Zweck kann eine relativ grobe Messung des Flüssigkeitspegels durchgeführt werden, die mit einfachen technischen Mitteln durchführbar ist. Da sich zusätzlich auch die bereits dem Vorratsbehälter 101 entnommene Flüssigkeitsmenge hochrechnen lässt, reicht es zu diesem Zweck aus, einige wenige Stützpunkte des Flüssigkeitspegels zu kennen. Für eine Messung des Flüssigkeitspegels lassen sich Sensoren einsetzen, bei denen kein elektrischer Kontakt im Vorratsbehälter 101 erforderlich ist, beispielsweise kapazitive Methoden, induktive Methoden oder Reflektion von Licht und Schall an der Flüssigkeitsoberfläche.
  • Die Zykluszeit zum Messen der Viskosität kann durch eine Asymmetrie in der Geschwindigkeit der Kugel auf dem Hin- und Rückweg verringert werden, d.h. die Zeit für ein Öffnen des Auslassventils bis zum Anschlag der Kugel und zum Schließen des Auslassventils. Ein zylindrischer Messkanal 113 weist eine Bohrung am spulenseitigen Ende auf, die mit einem Rückschlagventil versehen ist. In einer Bewegungsrichtung ist das Rückschlagventil geschlossen und es stehen nur die vorgesehenen Spalte oder Nuten als Engstelle für die Viskositätsmessung zur Verfügung. In der anderen Bewegungsrichtung ist das Rückschlagventil offen und die Flüssigkeit strömt primär durch das Rückschlagventil. Wenn die Flüssigkeit 103 im Vorratsbehälter 101 zur Neige geht, sinkt der Flüssigkeitspegel unter die Oberkante des geschlossenen Messkanals 113. Die Funktion der Kugelgeschwindigkeit f(weg) weist in diesem Fall einen Sprung auf. Bei Bewegung der Kugel in einem nur teilweise mit Flüssigkeit gefüllten Messkanal 113 wird zunächst die Luft herausgedrückt, während sich die Flüssigkeit vor der Kugel staut.
  • Wenn die vor der Kugel gestaute Flüssigkeit den verbleibenden Raum des Messkanals 113 anschließend vollständig ausfüllt, kommt es zu einer deutlichen Verlangsamung der Kugel. Aus dem Auftreten eines Geschwindigkeitssprungs während der Viskositätsmessung lässt sich auf einen abgesunkenen Flüssigkeitspegel im Vorratsbehälter 101 schließen. Dieser Sachverhalt kann eingesetzt werden, indem beispielsweise das obere Niveau des Messkanals 113 derart angeordnet wird, dass sich noch eine definierte Anzahl Dosierportionen im Vorratsbehälter 101 befinden, wenn der Sprung zum ersten Mal auftritt. In diesem Fall kann ein entsprechender Hinweis an den Benutzer ausgegeben werden.
  • Bei offenen Messkanälen mit freier Kugelbewegung ist die Geschwindigkeit der Kugel über den Weg ohne Sprünge. Der Viskositätsmesswert weist aber einen Sprung auf, der sich durch einen Vergleich mit vorherigen Viskositätsmessungen feststellen und entsprechend auswerten lässt.
  • Durch das Haushaltgerät wird ein einfaches System zum Bestimmen einer Viskosität mit nur einem beweglichen Teil realisiert, so dass eine Dosierung der Flüssigkeit mit hoher Genauigkeit erfolgen kann. Bei zeitgesteuerten Systemen, bei denen die Flüssigkeit über ein Auslassventil ausläuft, solange dieses offen ist, wird eine erhebliche Verbesserung der Dosiergenauigkeit erreicht, indem die zuvor bestimmte Viskosität bestimmt wird.
  • Alle verschmutzbaren Teile des Dosiersystems sind von einem Benutzer entnehmbar. Zusammen mit einer einfachen Messung des Flüssigkeitspegels kann eine präzise Dosierung durchgeführt werden. Der Vorratsbehälter kann ohne Elektrik im Inneren ausgeführt werden. Durch eine magnetische Kopplung des Schließkörpers 107 erfolgt eine Trennung der elektrischen Bauteile von den Nassbereichen.
  • Alle in Verbindung mit einzelnen Ausführungsformen der Erfindung erläuterten und gezeigten Merkmale können in unterschiedlicher Kombination in dem erfindungsgemäßen Gegenstand vorgesehen sein, um gleichzeitig deren vorteilhafte Wirkungen zu realisieren.
  • Der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung ist durch die Ansprüche gegeben und wird durch die in der Beschreibung erläuterten oder den Figuren gezeigten Merkmale nicht beschränkt.
    • Bezugszeichenliste
    • 100
    Haushaltsgerät
    101
    Vorratsbehälter
    103
    Flüssigkeit
    105
    Auslass
    107
    Schließkörper
    109
    Betätigungseinrichtung
    111
    Erfassungseinrichtung
    113
    Messkanal
    115
    Führung
    117
    Nut
    119
    Stab
    121
    Verdrängungsspalt
    123
    Tür
    125
    Elektromagnet

Claims (15)

  1. Haushaltsgerät (100)mit einem Dosiersystem, das einen Vorratsbehälter (101) für eine viskose Flüssigkeit (103) mit einem Auslass (105) zum Auslassen der Flüssigkeit (103) und einen beweglichen Schließkörper (107) zum Verschließen des Auslasses (105) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Dosiersystem eine Betätigungseinrichtung (109) zum Ausüben einer Kraft auf den beweglichen Schließkörper (107), eine Erfassungseinrichtung (111) zum Erfassen des Verlaufs der Position des beweglichen Schließkörpers über die Zeit und eine Berechnungseinrichtung zum Berechnen der Viskosität der viskosen Flüssigkeit (103) auf Basis des Verlaufs der Position des beweglichen Schließkörpers (107) über die Zeit umfasst.
  2. Haushaltsgerät (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorratsbehälter (101) einen Messkanal (113) mit konstantem Querschnitt umfasst, in dem der Schließkörper (107) bewegbar ist.
  3. Haushaltsgerät (100) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Messkanal (113) eine Zylinderform oder eine Quaderform mit abgerundeten Ecken aufweist.
  4. Haushaltsgerät (100) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Messkanal (113) eine Führung (115) zum Führen des Schließkörpers (107) aufweist.
  5. Haushaltsgerät (100) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Messkanal (113) eine Nut (117) in Längsrichtung zum Durchlassen der Flüssigkeit umfasst.
  6. Haushaltsgerät (100) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Messkanal (113) gegenüber einer Unterseite des Haushaltsgerätes (100) geneigt ist.
  7. Haushaltsgerät (100) nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Messkanal (113) eine Bohrung umfasst, die mit einem Rückschlagventil versehen ist.
  8. Haushaltsgerät (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungseinrichtung (109) einen Elektromagnet (125) zum Bewegen des Schließkörpers (107) mittels einer Magnetkraft umfasst.
  9. Haushaltsgerät (100) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Haushaltsgerät und /oder der Vorratsbehälter (101) Polschuhe zum Verändern der Magnetkraft umfasst, so dass die Magnetkraft über einen Weg des Schließkörpers (107) konstant bleibt.
  10. Haushaltsgerät (100) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungseinrichtung (111) durch eine Impedanzerfassungseinrichtung (115) zum Erfassen einer Impedanz des Elektromagneten (125) gebildet ist.
  11. Haushaltsgerät (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorratsbehälter (101) eine Feder zum Drücken des Schließkörpers (107) auf einen Dichtsitz umfasst.
  12. Haushaltsgerät (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schließkörper (107) aus einem magnetischen Material gebildet ist.
  13. Haushaltsgerät (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schließkörper (107) eine Kugelform aufweist.
  14. Haushaltsgerät (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorratsbehälter (101) eine Pegelerfassungseinrichtung zum Erfassen eines Pegels der viskosen Flüssigkeit (103) in dem Vorratsbehälter (101) umfasst.
  15. Haushaltsgerät (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungseinrichtung (111) ausgebildet ist, einen Geschwindigkeitssprung des beweglichen Schließkörpers (107) zu erfassen.
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