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Dokumentenidentifikation DE102007003816A1 02.08.2007
Titel Steuerungsaggregat für die Einspeisung eines Flüssigkeitsstroms, insbesondere für ein elektrisches Haushaltsgerät
Anmelder ELBI INTERNATIONAL S.p.A., Torino, IT
Erfinder Pont, Paolo da, Torino, IT;
Carrer, Giorgio, Torino, IT;
Baccanini, Mario, Sant'Antonino di Saluggia, Vercelli, IT
Vertreter Weickmann & Weickmann, 81679 München
DE-Anmeldedatum 25.01.2007
DE-Aktenzeichen 102007003816
Offenlegungstag 02.08.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 02.08.2007
IPC-Hauptklasse F16K 31/06(2006.01)A, F, I, 20070125, B, H, DE
Zusammenfassung Das Aggregat (1) enthält ein hydraulisches Elektroventil (15) mit einer Erregungswicklung (16) und einen Durchflussmesser (9) mit einer Turbine (11), die von dem das Elektroventil (15-26) durchsetzenden Flüssigkeitsstrom in Umdrehung versetzbar ist, und einem dazugehörigen elektrischen oder elektronischen Umschalter (14), der mit einer Frequenz umzuschalten vermag, die in Abhängigkeit von der Umdrehungsgeschwindigkeit der Turbine (11) und somit vom Durchsatz des Flüssigkeitsstroms veränderlich ist.
Der elektrische oder elektronische Umschalter (14) des Durchflussmessers (9) ist elektrisch parallel mit der Wicklung (16) des Elektroventils (15-26) in der Weise geschaltet, dass das im Betrieb von diesem Umschalter (14) erzeugte Signal sich dem in dieser Wicklung (16) fließenden Strom überlagert.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Steuerungsaggregat für die Einspeisung eines Flüssigkeitsstroms, insbesondere für elektrische Haushaltsgeräte.

Im besonderen hat die Erfindung ein Steuerungsaggregat zum Gegenstand, das enthält

ein hydraulisches Elektroventil mit einer Erregungswicklung, auch als Erregungssolenoid bezeichnet, und

einen Durchflussmesser mit einer Turbine, die durch den Flüssigkeitsstrom in Drehbewegung versetzbar ist, der das Elektroventil durchsetzt, und einem dazugehörigen elektrischen oder elektronischen Umschalter, der mit einer Frequenz umzuschalten vermag, die in Abhängigkeit von der Umdrehungsgeschwindigkeit der Turbine und somit vom Durchsatz des erwähnten Flüssigkeitsstroms veränderlich ist.

Ein Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Steuerungsaggregats für die Einspeisung eines Flüssigkeitsstroms der oben angegebenen Art, das eine vereinfachte Verdrahtung für die Steuerung des Betriebs des Elektroventils und den Erwerb des Signals des Durchflussmessers erfordert.

Diese und weitere Ziele werden erfindungsgemäß durch ein Einspeisungs-Steuerungsaggregat der oben angegebenen Art erreicht, das dadurch gekennzeichnet ist, dass der vorgenannte elektrische oder elektronische Umschalter des Durchflussmessers parallel zur Wicklung des erwähnten Elektroventils in der Weise geschaltet ist, dass das im Betrieb von diesem Umschalter erzeugte Signal sich dem in der genannten Spule fließenden Strom überlagert.

Im erfindungsgemäßen Aggregat sind daher zwei elektrische Drähte zur Steuerung des Elektroventils und zum Erwerb des Signals des Durchflussmessers ausreichend.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung, in der anhand der beigefügten Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel erläutert wird. Es zeigen:

1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Einspeisungs-Steuerungsaggregats für einen Flüssigkeitsstrom;

2 einen längs der Linie II-II der 1 geführten Schnitt;

3 einen Schaltplan eines erfindungsgemäßen Aggregats und einer dazugehörigen Einspeisungs- und Steuerungsschaltung und

4 eine der 2 entsprechende Darstellung, die eine abweichende Ausführungsform zeigt.

In den Zeichnungen ist mit 1 insgesamt ein Einspeisungs-Steuerungsaggregat bezeichnet für einen Flüssigkeitsstrom, insbesondere für ein elektrisches Haushaltsgerät, wie eine Waschmaschine oder eine Geschirrspülmaschine.

Bei der dargestellten Ausführungsform umfasst das Aggregat 1 ein Gehäuse 2 beispielsweise aus geformtem Kunststoff, mit einem Eingangs-Verbindungsteil 3 und einem Ausgangs-Verbindungsteil 4 (2 und 4).

Das Eingangs-Verbindungsteil 3 ist mit einem Kupplungsring 5 versehen und zum Anschluß an eine Einspeisungs-Wasserquelle bestimmt.

Das Ausgangs-Verbindungsteil 4 ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel an ein insgesamt mit 6 bezeichnetes Sicherheits-Doppelrohr gekoppelt, dessen Aufgabe es ist, das von der Wasserquelle kommende Wasser der Waschkammer des elektrischen Haushaltsgeräts zuzuführen.

Bezugnehmend insbesondere auf 2 ist in das Eingangs-Verbindungsteil 3 des Aggregats 1 ein insgesamt mit 7 bezeichnetes Durchsatzmessungs/regelungsaggregat eingebaut. Dieses Aggregat enthält in an sich bekannter Weise einen Strömungsverteiler 8, auf den ein Turbinen-Durchflussmesser 9 folgt, auf den seinerseits ein Durchsatzregler 10 folgt.

Der Durchflussmesser 9 enthält in an sich ebenfalls bekannter Weise eine um einen Zapfen oder eine Welle 12 drehbar gelagerte Turbine 11. In einem Randbereich der Turbine 11 ist ein kleiner Permanentmagnet 13 befestigt.

Der Durchflussmesser 9 enthält überdies einen Umschalter 14 (2) in der Art eines sog. Reed switch, der feststehend in der Nähe der operativen Bahn des Permanentmagneten 13 angeordnet ist. Die Anordnung ist derart, dass jedes Mal, wenn der Magnet 13 den Umschalter 14 passiert, dieser umschaltet.

Im Betrieb ändert sich die Umdrehungsgeschwindigkeit der Turbine 11 mit der Änderung des Durchsatzes des Flüssigkeitsstroms, der in das Eingangs-Verbindungsteil 3 eingeleitet wird und das Aggregat 1 durchsetzt. In entsprechender Weise ändert sich die Umschaltfrequenz des Umschalters 14 des Durchflussmessers 9. Diese Frequenz ist folglich eine Angabe oder ein Signal für den Durchsatz dieses Flüssigkeitsstroms.

Bei nicht dargestellten alternativen Ausführungsformen könnte der Umschalter 14 anstelle eines Reed switch beispielsweise einen elektronischen Umschalter in der Art eines Hall-Effekt-Sensors enthalten.

Das Aggregat 1 enthält außerdem ein in den 2 und 4 insgesamt mit 15 bezeichnetes hydraulisches Elektroventil. In an sich bekannter Weise enthält dieses Elektroventil 15 eine Erregungswicklung 16, die von einer Spule 17 getragen wird, in der ein axialer Durchlass 18 ausgebildet ist, in dem in axialer Richtung verschiebbar ein ferromagnetischer Kern 19 gelagert ist. Dieser Kern 19 trägt an einem Ende einen Verschlusskörper 20. Auf das andere Ende des Kerns 19 wirkt eine Feder 21 ein, die bestrebt ist, ihn in der in den 2 und 4 gezeigten Stellung zu halten, in der der dazugehörige Verschlusskörper 20 einen Ventilsitz 22 verschließt, der sich am Ende eines axialen Durchlasses 23a eines Haupt-Verschlußkörpers 23 befindet. Dieser Verschlusskörper 23 ist mit einer Membran 24 verbunden, deren Randbereich 24a zwischen einem Ende der Spule 17 und einem Bereich 2b des Gehäuses 2 eingespannt ist, in dem das Ausgangs-Verbindungsteil oder Ausgangsrohr 4 ausgebildet ist. Diese Membran 24 hat einen ringförmigen Mittelteil 24b, der auf den Verschlusskörper 23 aufgezogen ist und in der Art eines Ventil-Verschlußkörpers mit einem Hauptsitz 25 zusammenwirkt, der an einem Ende des Austrittsrohrs 4 vorgesehen ist.

Die Membran 24 teilt den zwischen dem Gehäuseteil 2b der Spule 17 des Elektroventils 15 befindlichen Bereich in zwei Kammern 26 und 27.

Die Kammer 26 steht über eine Rohrleitung oder einen Durchlass 28, der sich in Längsrichtung im Bereich 2a des Gehäuses 2 erstreckt, ständig mit dem Bereich unmittelbar nach dem Durchsatzregler 10 in Verbindung. In an sich bekannter Weise steht die Kammer 26 überdies über einen engen Durchlass, der sich beispielsweise in der Membran 24 befindet oder als kleine By-pass-Leitung im Gehäuseteil 2b ausgebildet ist, ständig mit der Kammer 27 in Verbindung.

In der Ruhelage, d.h. wenn die Wicklung 16 im entregten Zustand ist, befindet sich das Elektroventil 15 in dem in den 2 und 4 dargestellten Zustand: das aus dem Sitz 25 und dem dazugehörigen Verschlusskörper 24b bestehende Hauptventil und das Pilotventil mit dem Sitz 22 und dem Verschlusskörper 20 sind beide geschlossen. Wenn das Eingangs-Verbindungsteil 3 des Aggregats 1 mit einer Wasserquelle verbunden ist, etwa mit dem Wasser-Verteilernetz, sind sowohl die Kammer 26 als auch die Kammer 27 mit Druckwasser angefüllt.

Wenn die Wicklung 16 erregt wird, wird der Kern 19 gegen die Einwirkung der Feder 21 in das Innere der Spule 17 zurückgeholt. Der Verschlußkörper 20 gibt daher den Sitz 22 frei, und der Wasserdruck in der Kammer 27 wird abgebaut. Der Wasserdruck, der in der Kammer 26 auf die Membran 24 einwirkt, löst folglich eine Bewegung des Verschlusskörpers 23 in Richtung auf den Kern 19 aus und führt auf diese Weise zur Öffnung des Hauptventils infolge der Entfernung des Verschlusskörpers 24b von dem dazugehörigen Ventilsitz 25. Das in das Eingangs-Verbindungsteil 3 des Aggregats 1 eingeleitete Wasser kann dann über den Durchlass 28, die Kammer 26 und den Ventilsitz 25 den Ausgangs-Verbindungsteil 4 erreichen und wird über die Rohrleitung 6 in das elektrische Haushaltsgerät eingespeist, zu dem das Aggregat 1 gehört.

Der Wasserstrom durch das Aggregat 1 verursacht die Umdrehungsbewegung der Turbine 11 des Durchflussmessers 9. Die Umschalthäufigkeit des Umschalters 14 ist dementsprechend ein Maß für den Wasserdurchsatz durch das Aggregat 1.

Erfindungsgemäß ist, wie in dem Schaltplan in 3 dargestellt, der elektrische (oder elektronische) Umschalter 14 des Durchflussmessers 9 mit der Wicklung 16 des Elektroventils 15 parallel geschaltet. In dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel ist mit diesem Umschalter 14 ein Widerstand 30 in Reihe geschaltet, dessen Aufgabe es ist, die Stromstärke des in dem Umschalter 14 fließenden Stroms, wenn dieser Umschalter geschlossen ist, zu begrenzen.

Parallel zu dem Umschalter 14 könnte ein weiterer Widerstand geschaltet sein, der nicht dargestellt ist.

Die aus dem Solenoid 16 des Elektroventils 15 und dem Umschalter 14 (und den diesem gegebenenfalls beigegebenen Widerständen) gebildete Parallelschaltung ist über eine aus nur zwei mit 31 und 32 bezeichneten Drähten bestehende Doppelleitung mit einer Einspeisungs-Steuerungseinheit 40 des elektrischen Haushaltsgeräts verbunden. Die Verdrahtung ist also auf das äußerste vereinfacht.

Angesichts der obigen Feststellungen überlagert sich das im Betrieb von dem Umschalter 14 des Durchflussmessers erzeugte Signal dem in der Wicklung 16 des Elektroventils 15 fließenden Strom.

Im Inneren der Einheit 40 kann das Signal des Umschalters 14 des Durchflussmessers durch einen aus Hardware oder Software gebildeten Filter in an sich bekannter Weise abgetrennt werden.

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel enthält die Einspeisungs- und Steuerungseinheit 40 eine Einspeisungs-Wechselspannungsquelle 41 (typischerweise das elektrische Verteilernetz), auf die ein Gleichrichter 42 und ein Glättungsfilter folgt, der aus einer in Reihe geschalteten Induktions- bzw. Drosselspule 43 und einem parallel geschalteten Kondensator 44 besteht. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Wicklung 16 des Elektroventils durch Gleichstrom gesteuert. Die Erfindung ist im übrigen nicht auf diese Art der Einspeisung beschränkt, da sie in gleicher Weise angewendet werden kann, falls die Stromzuführung zum Solenoid des Elektroventils durch Wechselstrom oder durch Impulsspannung (PWM) erfolgt.

In dem in 3 als Beispiel dargestellten Schaltplan enthält die Einspeisungs- und Steuerungseinheit 40 überdies einen mit dem Leiter 32 in Reihe geschalteten Widerstand 45 und ein aus dem Kondensator 46 und einem Widerstand 47 bestehendes hintereinandergeschaltetes Aggregat. Dieses Widerstands-Kondensator-Aggregat ist parallel zu dem Widerstand 45 geschaltet. Das den Widerständen 45 und 47 gemeinsame Leiterende 48 macht im Betrieb ein Signal verfügbar, das den in der Wicklung 16 fließenden Strom anzeigt, mit der Überlagerung des auf den Umschalter 14 des Durchflussmessers zurückzuführenden Signals.

In konstruktiver Hinsicht zeigt 4 eine abweichende Ausführungsform des Aggregats der 1 bis 3.

In 4 sind schon beschriebenen Teilen und Elementen wiederum die gleichen zuvor benutzten Bezugszahlen zugeteilt worden.

Die abweichende Ausführungsform nach 4 unterscheidet sich von der nach 2 im wesentlichen durch den Umstand, dass das Elektroventil 15 nach 4 durch Mit-Formung in dem Gehäuse 2 des Aggregats 1 hergestellt ist. Bei der in 2 gezeigten Ausführungsform ist dieses Elektroventil dagegen in einen hierfür vorgesehenen, im Bereich 2a des Gehäuses 2 ausgebildeten Sitz eingeführt und dort mit der Einlage eines Dichtrings 29 durch die Einpassung und die Befestigung des Bereichs 2b in den bzw. an dem Bereich 2a dieses Gehäuses 2 eingespannt.

Im übrigen entspricht die Ausführungsform nach 4 im wesentlichen der vorbeschriebenen.

Selbstverständlich können bei gleichem Erfindungsgedanken die Ausführungsformen und die Einzelheiten der Verwirklichung weitgehend von dem beschriebenen und dargestellten Ausführungsbeispiel abweichen, ohne dass deshalb der in den beigefügten Ansprüchen festgelegte Erfindungsbereich verlassen wird.

Das Aggregat enthält

ein hydraulisches Elektroventil mit einer Erregungswicklung und

einen Durchflussmesser mit einer Turbine, die von dem das Elektroventil durchsetzenden Flüssigkeitsstroms in Umdrehung versetzbar ist, und einem dazugehörigen elektrischen oder elektronischen Umschalter, der mit einer Frequenz umzuschalten vermag, die in Abhängigkeit von der Umdrehungsgeschwindigkeit der Turbine und somit vom Durchsatz des Flüssigkeitsstroms veränderlich ist.

Der elektrische oder elektronische Umschalter des Durchflussmessers ist elektrisch parallel mit der Wicklung des Elektroventils in der Weise geschaltet, dass das im Betrieb von diesem Umschalter erzeugte Signal sich dem in dieser Wicklung fließenden Strom überlagert.


Anspruch[de]
Steuerungsaggregat (1) für die Einspeisung eines Flüssigkeitsstroms, insbesondere für ein elektrisches Haushaltsgerät, enthaltend

ein hydraulisches Elektroventil (15) mit einer Erregungswicklung (16) und

einem Durchflussmesser (9) mit einer Turbine (11), die von dem dieses Elektroventil (1526) durchsetzenden Flüssigkeitsstrom in Umdrehung versetzbar ist, und einem dazugehörigen elektrischen oder elektronischen Umschalter (14), der mit einer Frequenz umzuschalten vermag, die in Abhängigkeit von der Umdrehungsgeschwindigkeit der Turbine (11) und somit vom Durchsatz dieses Flüssigkeitsstroms veränderlich ist,

wobei das Aggregat (1) dadurch gekennzeichnet ist, dass der elektrische oder elektronische Umschalter (14) des Durchflussmessers (9) elektrisch mit der Wicklung (16) des Elektroventils (1526) in der Weise parallel geschaltet ist, dass das im Betrieb von dem Umschalter (14) erzeugte Signal sich dem in der Wicklung (16) fließenden Strom überlagert.
Aggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mit diesem elektrischen oder elektronischen Umschalter (14) des Durchflussmessers (9) eine die Stromstärke begrenzende Impedanz (30) in Reihe geschaltet ist. Aggregat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mit diesem Schalter (14) eine weitere Impedanz parallel geschaltet ist. Gebrauchsgerät, insbesondere ein elektrisches Haushaltsgerät, dem ein Steuerungsaggregat für die Einspeisung des Flüssigkeitsstroms nach irgendeinem der vorausgehenden Ansprüche beigegeben ist, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Steuerungseinheit (40) enthält, die durch eine Doppelleitung (31, 32), an die die Wicklung (16) und den Umschalter (14) des Durchflussmessers (9) enthaltende Parallelschaltung angeschlossen ist, und Einrichtungen enthält, um durch Filterung das von dem Umschalter (14) herrührende Signal mittels einer Doppelleitung (31, 32) zu erfassen.






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