Die Erfindung betrifft ein Einfüllgerät zur Entnahme von einstellbaren Mengen von Brauchwasser gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zu dessen Betrieb gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 10.

Einrichtungen zur Entnahme von einstellbaren Flüssigkeitsmengen, auch Dosiereinrichtungen genannt, sind bekannt. Sie werden zur Zeit hauptsächlich für gewerbliche Zwecke verwendet. Da sie in den meisten Fällen den Bedingungen der Eichfähigkeit genügen müssen, bestehen sie aus einem relativ komplizierten und teuren Flüssigkeitsmengenmesser, aus einem ebenso aufwendigen Absperrorgan, jedoch meist mit einer relativ einfachen Steuerung.

In solchen bekannten Einrichtungen werden auch zusätzliche Messgeräte verwendet, beispielsweise zur Temperaturmessung des Messgutes, um Störeinflüsse, welche die abgemessene Flüssigkeitsmenge verfälschen könnten, zu kompensieren. Mit solchen komplizierten Dosiereinrichtungen sind Abfüllfehler kleiner als 0,5% leicht erreichbar. Sie sind jedoch zu teuer, um einfache Abfüllaufgaben, wie sie in Haushalten auftreten, beispielsweise das Abmessen von bestimmten Wassermengen zum Kochen oder das Einfüllen von Badewasser, mit ihnen auszuführen.

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Solche Aufgaben werden zur Zeit dadurch gelöst, dass man das mit der vorgegebenen Flüssigkeitsmenge zu füllende Gefäss unter einen Wasserhahn stellt, diesen öffnet, die Annäherung der Flüssigkeit an den gewünschten Füllstand beobachtet und den Hahn schliesst, wenn der gewünschte Füllstand erreicht ist. Dafür wird mindestens die Anwesenheit einer Überwachungsperson benötigt. Bei ungenügender Aufmerksamkeit dieser Person kann es leicht vorkommen, dass das Gefäss überläuft. Bei solchen Einfüllvorgängen an Brauchwasser sind Abfüllfehler in der Grössenordnung 5% der einzufüllenden Menge noch tolerierbar, es können somit preiswertere Mittel eingesetzt• werden als bei gewerblichen Dosiereinrichtungen.

Überdies muss man in Haushalten häufig aus Kalt- und Warmwasser eine auf eine vorgegebene Temperatur einstellbare Flüssigkeits¬ menge einfüllen. Dazu werden im allgemeinen Mischbatterien benutzt, mit denen man aber die Wassertemperatur nur gefühls- mässig im voraus einstellen kann und allenfalls ständig korrigieren muss. Besonders beliebt sind dabei Mischbatterien mit einer Dreheinstellung der Temperatur, die eine zufriedenstellende Einstellung des Drehwinkels besitzen. Dies bedeutet aber noch keine genaue Einstellung der gewünschten Temperatur, da Druckunterschiede in der Warm- und/oder Kaltwasserleitung oder Temperaturänderungen in diesen (beispielsweise wenn mehrere Verbraucher gleichzeitig dem

Warmwasserboiler grössere Wassermengen entnehmen) erhebliche Unterschiede in der Temperatur des entnommenen Wassers verursachen können.

Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein kompaktes, preisgünstiges Einfüllgerät für einstellbare Mengen von Brauchwasser für den Haushaltgebrauch zu schaffen, welches einen tolerierbaren Abfüllfehler aufweist.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe mit einem Einfüllgerät, welches die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist, sowie mit einem Verfahren zum Betrieb dieses Einfüllgerätes, welches die Merkmale des Anspruchs 10 aufweist. Weitere Ansprüche betreffen vorteilhafte Ausführungsformen.

Die Erfindung wird beispielhaft an Hand der Zeichnung erklärt. Es zeigen

Fig. 1 ein Einfüllgerät mit Magnetventil und Flügelrad;

Fig. 2 ein Teil eines rein mechanischen Einfüllgerätes;

Fig. 3 ein Einfüllgerät mit Temperaturregeleinrichtung; und

Fig. 4 ein Blockschaltbild einer Temperaturregeleinrichtung.

E ^RS ATZBLATT

Die Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemässes Einfüllgerät 1 , das in einfacher Weise, beispielsweise unter weitgehender Verwendung von Kunststoffteilen, die nur an wenigen Stellen spanabhebend bearbeitet sind, hergestellt ist. Es besteht aus einem umschlossenen Leitungsraum 2, einem Absperrventil 3, einem Flüssigkeitsmengenzähler 4 und einem Steuerteil 5.

Das Gehäuse des Leitungsraumes 2 wird mittels eines Flansches 6 mit einer nicht gezeichneten Brauchwasserleitung verbunden. Es sind aber auch andere Verbindungsarten möglich. Der Leitungsraum 2 führt über einen Ventilsitz 7 und einen Teil, in den der Flüssigkeitszähler 4 eingebracht ist, zu einer Austrittsöffnung 8. Der Leitungsraum 2 ist mit dem abzufüllenden Brauchwasser gefüllt, das ihm von der Brauchwasserleitung zufliesst. An der Auslauföffnung 8 enthält er beispielsweise einen Auslaufkörper 9 mit einem unteren Sieb 10 und einem oberen Sieb 10*'. Diese sorgen für einen spritzfreien Auslauf.

In der Fig. 1 wird beispielsweise ein Einfüllgerät l dargestellt, bei der _a als Absperrventil 3 ein Magnetventil verwendet wird. Es können aber auch pneumatische Ventile verwendet werden oder jedes andere Ventil, das schnell von einem Zustand "geschlossen" in einen Zustand "geöffnet" und umgekehrt stellbar ist. In der Fig. 1 ist der geschlossene ^* Zustand mit durchgehenden Linien, der geöffnete Zustand mit gestrichelten Linien gezeichnet. Herrscht der offene Zustand, so befindet sich ein Absperrorgan 11 des Absperrventils 3 in der gestrichelten Stellung 11' ausserhalb des Ventilsitzes 7 , das

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Brauchwasser fliesst unter Druck aus der Brauchwasserleitung über den Leitungsraum 2 zur Ausflussöffnung 8. Herrscht der geschlossene Zustand, so befindet sich zwar Brauchwasser im Leitungsraum 2, es fliesst aber nicht darin, da das Absperrorgan 11 im Ventilsitz 7 sitzt und den Flüssigkeitsstrom sperrt. Durch die Siebe 10, 10 ^/ im Auslaufkörper 9 wird verhindert, dass sich der Leitungsraum 2 durch die AuslaufÖffnung 8 entleert.

Das gezeichnete Magnetventil 3 besitzt als Absperrorgan 11 einen Absperrkegel. Dieser ist über einen Schaft 12 mit einem Körper 12 aus weichmagnetischem Material verbunden. Eine Feder 14 drückt den Körper 13 nach unten, so dass der Absperrkegel 11 im geschlossenen Zustand des Magnetventils 3 auf den Ventilsitz 7 gepresst wird. Wie bereits bemerkt, kann in diesem Zustand kein Brauchwasser durch den Leitungsraum 2 fHessen.

Über dem Körper 13 liegt eine Spule 15, die den Körper 13 als Spulenkörper aufzunehmen vermag. Um das Einfüllgerät 1 im offenen Zustand zu halten, wird durch die Spule 15 ein Strom geschickt. Der Körper 13 wird gegen die Kraft der Feder 14 in die Spule 15 gezogen, der Absperrkegel 11 schlägt gegen einen Anschlag an der oberen Wand des Leitungsraumes 2 an und das Brauchwasser kann von der Brauchwasserleitung her durch die Ausflussöffnung 8 ausfliessen. Wird der Strom abgestellt, so kann die Spule 15 den Körper 13 nicht mehr gegen die Feder 14 halten, der Absperrkegel 11 wird in den Ventilsitz 7 gedrückt, das Brauchwasser läuft nicht mehr nach.

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Befindet sich das Einfüllgerät 1 im Zustand "offen", so treibt der unter dem Druck von der Brauchwasserleitung stehende Brauch¬ wasserstrom den Flüssigkeitsmengenzähler 4 an. In der Fig. 1 ist als solcher ein vierflügeliger Flügelradzähler 4 gezeichnet. Es können jedoch auch andere Flüssigkeitsmengenzähler, welche mechanische, elektrische, magnetische oder thermische Effekte ausnützen, wie z.B. Flügelradzähler, Woltmannzähler, Ovalradzähler, Turbinenzähler oder Karmanwirbel-Flussmeter oder dergleichen verwendet werden. Das wesentliche ist, dass nur solche Flüssigkeitsmengenzähler verwendet werden, die für jede durchgelassene, gleiche Teilmenge ein Signal ausgeben, das elektrisch oder mechanisch sein kann. In der Fig. l wird zum Zählen der stets gleichen Teilmenge des Brauchwassers ein Näherungsschalter 16 verwendet, der durch an den Flügeln des Flügelradzählers 4 angebrachte kleine Magnete durch die an dieser Stelle wegen der Kuppelform dünn ausführbare Kunststoff¬ wand des Leitungsraumeε 2 hindurch erregbar ist. Die gezählte Teilmenge des Brauchwassers entspricht dem Volumen zwischen zwei aufeinanderfolgenden Flügeln des Flügelradzählers 4. Zweckmässigerweise wählt man dieses Volumen so, dass die Teilmengen anzeigbaren Volumeneinheiten (beispielsweise 1/50 Liter) entsprechen. Dies lässt sich auch bei anderen Flüssigkeitsmengenzählern 4 durchführen. Die Fehler bei einem Flüssigkeitsmengenzähler 4, wie das Schlupfvolumen, Mess¬ unsicherheiten beim Start und beim Stop, die Temperatur¬ abhängigkeit der Viskosität des Messgutes, spielen bei dem grossen zulässigen Fehler des Einfüllgerätes nur eine

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untergeordnete Rolle und brauchen nicht kompensiert werden, wenn nur die zulässige Einfüllmenge auf 50 bis 100 Teilmengen beschränkt wird.

Im Steuerteil 5 werden in der Fig. 1 beispielsweise die Zählsignale auf ein Rollenzählwerk 18 gegeben. Solche Zählwerke sind bekannt und weit verbreitet. Ferner enthält der Steuerteil 5 eine hier nicht gezeichnete Stromversorgung, die selbst¬ verständlich entfällt, wenn das Einfüllgerät 1 rein mechanisch aufgebaut ist, wie weiter unten beschrieben wird. Weiter sind an ihm einige Bedienungstasten vorhanden, die ebenfalls nicht gezeichnet sind. Der Steuerteil 5 kann zudem einen nicht dargestellten Mikroprozessor umfassen, mit dem sämtliche Funktionen des Einfüllgerätes gesteuert und überwacht werden. Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Steuerung des Einfüllgerätes über eine manuell betätigbare Fernsteuerung, was den Bedienungskomfort im Haushalt ganz wesentlich erhöht. Vorzugsweise verfügt die Fernsteuerung über eine optische Anzeige, mit welcher der Ablauf des Einfüllvorganges visuell erfasst werden kann, d.h. die bereits eingefüllten, bzw. die noch abzufüllenden Teilmengen optisch dargestellt werden.

Um eine vorgegebene Flüssigkeitsmenge abzufüllen, stellt man den Wert dieser Menge (beispielsweise 15/50 Liter) am Rollenzählwerk 18 ein (alternativ kann diese Menge auf der Fernbedienung eingetippt werden), die Spule 15 wird an Strom gelegt, das Absperrorgan 11 löst sich vom Ventilsitz 7 und die Flüssigkeit

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beginnt von der Brauchwasserleitung durch den Leitungsraum 2 zur Ausflussöffnung 8 zu fliessen. Dabei wird der Flüssigkeits¬ mengenzähler 4 in Tätigkeit gesetzt und gibt zu jeder durch¬ gelassenen Teilmenge ein Signal über den Näherungsschalter 16 an das Rollenzählwerk 18 ab. Das Rollenzählwerk 18 läuft rückwärts, d.h. es zeigt die noch jeweils abzufüllenden Teilmengen an. Ist auf allen Rollen des Rollenzählwerks 18 der Wert Null erreicht, wird der Strom von der Spule 15 weggenommen, das Absperrorgan 11 wird durch die Feder 14 gegen den Ventilsitz 7 gepresst, das Brauchwasser hört auf der AuslaufÖffnung 8 zuzufliessen. Um den Auslauffehler klein zu halten, kann das Einfüllgerät l auch bereits in den Zustand "geschlossen" geschaltet werden, wenn das Rollenzählwerk 18 noch einige Teilmengen vor der Stellung "alle Rollen auf Null" steht; beispielweise braucht dazu die Stellung der die kleinste Dezimalstelle anzeigenden Rolle nicht berücksichtigt zu werden.

Die Übertragung der Zahl der von dem Flüssigkeitsmengenzähler 4 gezählten Teilmengen auf das Roll ^' enzählwerk 18 kann auch mit anderen berührungslos oder nicht berührungslos arbeitenden Mitteln geschehen, beispielsweise kann die Antriebsachse des Rollenzählwerks 18 direkt mit der Achse des Flüssigkeits¬ mengenzählers 4 verbunden werden. Bei dieser Ankoppelungsart wird jedoch ein grösseres Schlupfvolumen als' bei der berührungslosen Ankoppelung erzeugt.

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Die Abb. 2 zeigt schematisch die Teile eines Absperrventiles 3 eines rein mechanisch arbeitenden Einfüllgerätes 1. Auch hier ist der geschlossene Zustand mit durchgehenden, der offene Zustand mit gestrichelten Linien gezeichnet. Das Absperrventil 3 besitzt einen Absperrkegel 11 an einem Schaft 12, der im Zustand "geschlossen" durch eine auf Zug belastbare Feder 14 in dem Ventilsitz 7. des Leitungsraumes 2 gehalten wird. Soll das Absperrventil 3 geöffnet werden, so wird der Schaft 12 mit Hilfe eines Starthebels 19, der einerseits in einer ersten Achse 20, andererseits in einer zweiten Achse 21 gelagert ist, so angehoben, dass der Körper 13 mit einer ersten Schräge 22 an der an einem Übertragungshebel 23 befindlichen zweiten Schräge 24 vorbeigeht und nun von dem Übertragungshebel 23 so getragen wird, dass er aus dem Ventilsitz 7 herauskommt und am Anschlag an ^' der oberen Wand des Leitungsraumes 2 anliegt. Der Über¬ tragungshebel 23 ist an einer dritten Achse 25 gelagert und schlägt mit seinem vom Schaft 12 abgewandten Ende am Umfang der Rolle für die kleinste dezimale Einheit des Rollenzählwerks 18 an, die wie oben beschrieben, das Abschalten des Einfüllgerätes 1 bewirkt. Das Rollenzählwerk 18 muss in diesem Fall starr, also berührend, mit dem Flüssigkeitsmengenzähler 4 gekoppelt sein. Die abschaltende Rolle besitzt an ihrem Umfang eine Einfräsung 26. Sobald sich diese Einfräsung 26 vor den Übertragungshebel 23 setzt, fällt diese auf der Seite des Schaftes 12 ab, der Körper 13 kann an der zweiten Schräge des Übertragungshebels 23 vorbeigehen und der Absperrkegel 11 wird durch die Feder 14 gegen den Ventilsitz 7 gepresst, was das Schliessen des Einfüllgerätes 1 bedeutet.

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In der Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsform des erfindungsge ässen Einfüllgerätes schematisch dargestellt, das an eine Warmwasserleitung (beispielsweise links) und an eine Kaltwasserleitung (beispielsweise rechts) anschliessbar ist, die . nicht gezeichnet sind, und bei dem das abzufüllende Brauchwasser auf eine einstellbare Temperatur (zwischen der Temperatur des Warmwassers und der des Kaltwassers liegend) einstellbar ist. Dabei ist in der Fig. 3A ein Schnitt B - B (Fig. 3B) in der Ansicht gezeichnet in einem Zustand, in dem das abzufüllende Brauchwasser die maximale Temperatur erreicht. In der Fig. 3B erreicht das Brauchwasser eine einstellbare Zwischentemperatur und in der Fig. 3C wird eine minimale Temperatur erreicht. Die Fig. 3B und 3C sind Schnitte in der Ebene A - A (Fig. 3A) in der Draufsicht.

Beide röhrenförmigen Weiterführungen 27, 27 ' im Leitungsraum 2, die an den Flanschen 6, 6' beginnen, gehen in einen zylindrischen Leitungsteil 28 über, dessen Achse senkrecht zu den Weiterführungen 27 , _Λ 27' steht. An der Wand des zylindrischen Leitungsteils 28 befindet sich, gut beweglich gelagert, ein ebenfalls zylindrischer Zuführungskörper 29, der in der Umgebung seiner Schnittfläche mit den röhrenförmigen Weiterführungen 27 eine schlitzförmigen Öffnung 30 besitzt, deren Schlitzrichtung senkrecht zur Achse des Zuführungskörpers 29 steht, und die in Schlitzrichtung ein wenig kleiner ist als der auf dem Umfang des Zuführungskörpers 29 gemessene Abstand zwischen dem linken Rand der Weiterführung des Warmwassers 27 und dem rechten Rand der

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Weiterführung des Kaltwassers 27 ' . Der Zuführungskörper lässt sich durch einen aufgesetzten Stellmotor 31 drehen. In der Fig. 3A liegt die Oeffnung 30 so, dass nur die Weiterführung für das Warmwasser 27 geöffnet ist, die Temperaturregeleinrichtung liefert somit nur Brauchwasser der maximalen Temperatur. In der Fig. 3B sind beide Weiterführungen 27, 27-" geöffnet, die Temperatur des Brauchwassers liegt somit bei einer Zwischentemperatur. In der Fig. 3C ist nur die Weiterführung für das Kaltwasser 27' geöffnet, die Temperaturregeleinrichtung liefert somit Brauchwasser von der minimalen Temperatur.

In der Fig. 3A ist ferner das Absperrventil 3 in einem Zustand gezeichnet, bei dem das Absperrorgan 11 vom Ventilsitz 7 abgehoben ist, so dass das Brauchwasser nach Durchgang durch den Flüssigkeitsmengenzähler 4 über die Ausflussöffnung 8 auslaufen kann. Vorteilhafterweise nach dem Flüssigkeitsmengenzähler 4, der eine gute Durchmischung des Warmwassers mit dem Kaltwasser verursacht, ist ein Temperaturfühler 32 angebracht. Dieser misst die Temperatur des einzufüllenden Brauchwassers.

In der Fig. 4 wird ein Blockschaltbild der Temperaturregelung dargestellt. Dabei wird von einem Widerstandsthermometer als Temperaturfühler 32 ausgegangen, da ein solches Bauelement preiswert ist, klein genug hergestellt werden kann und im interessierenden Temperaturbereich zwischen 0° und 100°c sich sein Widerstand proportional zur Temperatur ändert. Grundsätzlich können auch andere Temperaturfühler verwendet werden, was jedoch (bekannte) andere Schaltbilder erfordert.

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Die Temperaturregelung wird mit Hilfe einer Gleichstromquelle 37 betrieben. An ihr liegt einerseits eine Spannungsteilerkette mit einem ersten Vorwiderstand 34 und dem Widerstandsthermometer 32, andererseits eine andere Spannungsteilerkette mit einem zweiten Vorwiderstand 35, der denselben Widerstandswert wie der erste Vorwiderstand 34 besitzt, und einem vorzugsweise digital einstellbaren Potentiometer 33. Dieses Potentiometer wird auf denjenigen Wert gestellt, den der Widerstandsthermometer 32 bei der einzustellenden Wassertemperatur zeigt. Weiter enthält die Temperaturregelung eine Verstärkungsanordnung 36, bestehend mindestens aus einem Differenzverstärker und einem bipolaren Leistungsverstärker, die hier als ein Blockbauteil gezeichnet sind. Ein Punkt zwischen dem ersten Vorwiderstand 34 und dem Widerstandsthermometer 32 wird an einen Eingang des Differenz¬ verstärkers gelegt, ein anderer Punkt zwischen dem zweiten Vorwiderstand 35 und dem digital einstellbaren Potentiometer an den anderen Eingang des Differenzverstärkers. Die Differenz wird mit dem Leistungsverstärker verstärkt. Am Ausgang liegt ein je nach dem Vorzeichen der Differenz negativer oder positiver Wert, der konstant oder proportional zur Abweichung sein kann. In der Umgebung der Differenz Null liegt ein Hysteresebereich, bei dem der Leistungsverstärker den Wert Null abgibt. Der Stellmotor 31 verstellt nun den Zuführungskörper 29 so lange, bis die mit dem Potentiometer 33 eingestellte Temperatur erreicht wird. Gegenüber handeingestellten Mischbatterien wird

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eine grössere Temperaturgenauigkeit erreicht und während des Einlaufens auftretende Temperatur- oder Druckänderungen im Warm- oder Kaltwasser werden weitgehend ausgeregelt.

Selbstverständlich sind auch Temperaturregeleinrichtungen verwendbar, bei denen Stellventile in der Warm- und/oder Kaltwasserleitung eingebaut sind. Mit Ausdehnungstemperatur¬ fühlern lassen sich solche Temperaturregler rein mechanisch auf auen.

Die Temperaturregeleinrichtung besitzt somit mindestens einen Temperaturfühler 32, eine Einsteilvorrichtung 33 für die gewünschte Temperatur des Brauchwassers und mindestens einen Zuführungskörper 29, mit dem kontinuierlich die Warmwasser- und/oder die Kaltwasser-Zufuhr einstellbar sind, so dass stets Brauchwasser von einer Temperatur möglichst nahe der eingestellten Temperatur entnehmbar ist.

Mit dem erfindungsgemässen Einlaufgerät lassen sich einstellbare Mengen von Brauchwasser einfüllen, es weist einen im Haushaltbereich tolerierbaren Einfüllfehler auf, ist kompakt und preiswert und lässt sich in einfacher Weise so erweitern, dass das einzufüllende Brauchwasser eine vorgegebene Temperatur aufweist.

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