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Die Erfindung betrifft einen Frittieröl- und/oder Frittierfettsensor zur Bestimmung einer Qualität eines Frittieröls und/oder eines Frittierfettes, mit einem Leiteraufbau, einem an einem proximalen Ende des Leiteraufbaus angeordneten Elektronikteil, wobei der Leiteraufbau einen Innenleiter und einen Außenleiter aufweist, die koaxial zueinander angeordnet sind.
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Derartige Frittieröl- und/oder Frittierfettsensoren zur Bestimmung einer Frittieröl- und/oder Frittierfettqualität sind bekannt und werden eingesetzt, um die Qualität eines mehrmals zum Frittieren von Speisen verwendeten Öls und/oder Fettes regelmäßig überprüfen zu können. Dies kann beispielsweise mittels kapazitiver Sensoren erfolgen, wobei die gemessene Kapazität des Öls und/oder Fetts sich in Abhängigkeit seiner Nutzungsdauer verändert.
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Vorbekannte Frittieröl- und/oder Frittierfettsensoren der eingangs erwähnten Art weisen jedoch den Nachteil auf, dass aufgrund der hohen Betriebstemperatur in einem Öl- und/oder Fettbad sich zum Beispiel eine Ausdehnung, insbesondere eine Längenänderung, der verwendeten unterschiedlichen Materialien der Leiterelektroden und/oder anderer Bauteile ergeben kann. So kann sich beispielsweise der Innenleiter aufgrund von temperaturbedingten mechanischen Spannungen in seiner Lage relativ zur Lage des Außenleiters verändert. Dadurch kommt es zu ungewollten Änderungen des Abstandes zwischen dem Außen- und dem Innenleiter, was die Kapazität des Messkondensators verändert und somit eine gravierende Störung einer Kapazitätsmessung zur Folge hat.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Frittieröl- und/oder Frittierfettsensor mit verbesserten Gebrauchseigenschaften zu schaffen.
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Zur Lösung der Aufgabe sind erfindungsgemäß die Merkmale des Anspruchs 1 vorgesehen. Insbesondere wird erfindungsgemäß zur Lösung der Aufgabe bei einem Frittieröl- und/oder Frittierfettsensor der eingangs beschriebenen Art vorgeschlagen, dass der Innenleiter an zumindest einem seiner Enden in axialer Richtung beweglich geführt ist, insbesondere zum Ausgleich von temperaturbedingten mechanischen Spannungen. Kommt es aufgrund der hohen Betriebstemperatur in einem Öl- und/oder Fettbad, die teilweise über 200° C sein kann, zu einer temperaturbedingten Materialveränderung, ändert sich auch die Länge des Innenleiters. Durch die bewegliche Lagerung in axialer Richtung kann sich der Innenleiter in axialer Richtung ausdehnen und/oder zusammenziehen, wodurch sein Messabstand zum Außenleiter nicht aufgrund temperaturbedingter mechanischer Spannungen beeinträchtigt ist. Dies ermöglicht es, gravierende Störungen bei der Messung der Frittieröl- und/oder Frittierfettqualität mittels eines kapazitiven Sensors zu vermeiden.
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Besonders zweckmäßig kann es dabei sein, wenn der Innenleiter dem in axialer Richtung beweglich geführten Ende durch ein Loslager geführt ist, über welches dieses beweglich geführte Ende ausschließlich radial abgestützt ist. Ein Loslager ermöglicht es, dass der Innenleiter axial in beide Richtungen beweglich geführt ist, obwohl in radialer Richtung keine Bewegung des Innenleiters möglich ist. Dadurch kann gewährleistet werden, dass der Durchmesser eines Messkanals zwischen Innen- und Außenleiter konstant ist. Alternativ oder ergänzend dazu kann es daher zweckmäßig sein, wenn der Innenleiter an dem beweglich geführten Ende relativ zum Außenleiter beweglich geführt ist.
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Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung kann es vorgesehen sein, dass der Innenleiter an seinem proximalen Ende über ein Festlager ortsfest mit dem Elektronikteil verbunden ist und an seinem distalen Ende beweglich in axialer Richtung geführt ist. Dies ermöglicht eine stabile Konstruktion des Frittieröl- und/oder Frittierfettsensors, obwohl Verspannungen des Materials ausgleichbar sind. Besonders zweckmäßig kann es dabei sein, wenn der Innenleiter sich in einem Fixierungsbereich des Festlagers zu einem Dorn verjüngt und der Innenleiter über den Dorn mittels eines Fixierungselements fest mit dem Elektronikteil verbunden ist. Dadurch ist es möglich, den Frittieröl- und/oder Frittierfettsensor besonders stabil auszugestalten, um eine Zerstörung auch bei unsachgemäßem Gebrauch zu vermeiden. So kann der Frittieröl- und/oder Frittierfettsensor beispielsweise ein Fallenlassen aus Tischhöhe oder ähnliche Stöße unbeschadet überstehen.
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Wie bereits zuvor erwähnt, kann es besonders vorteilhaft sein, wenn der Frittieröl- und/oder Frittierfettsensor als kapazitiver Sensor ausgestaltet ist, wobei eine von der Qualität des Öls und/oder Fettes abhängige Kapazität zwischen dem Innenleiter und dem Außenleiter messbar ist, wobei das Öl und/oder Fett ein Dielektrikum bildet, dessen Permittivität von der Nutzungsdauer des Öls und/oder Fettes abhängt. Die Permittivität oder die Elektrizitätszahl εr verändert sich, insbesondere erhöht sich, mit zunehmender Nutzungsdauer, so dass eine direkte Bestimmung der Öl- und/oder Fettqualität durch Messung der Kapazität zwischen dem Innenleiter und dem Außenleiter möglich ist.
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Um eine möglichst genaue Messung der Kapazität ermöglichen zu können, die auch durch größere Schwebstoffe und Partikel im Öl und/oder Fett nicht beeinträchtigt wird, kann es zweckmäßig sein, wenn der Frittieröl- und/oder Frittierfettsensor einen Messraum aufweist, in welchem zwischen dem Außenleiter und dem Innenleiter ein Messkanal ausgebildet ist, welcher derart eingerichtet ist, dass bei Ingebrauchnahme des Frittieröl- und/oder Frittierfettsensors Öl und/oder Fett in radialer und/oder axialer Richtung hindurchströmt. Um Ablagerungen innerhalb des Messkanals vermeiden zu können, die die Messung nachteilig beeinträchtigen, kann es zweckmäßig sein, wenn ein lichter Durchmesser des Messkanals in Einströmrichtung breiter als ein senkrecht zur Einströmrichtung verlaufender lichter Durchmesser des Messkanals ist. Die Einströmrichtung kann dabei insbesondere senkrecht zur Längsachse des Leiteraufbaus verlaufen. Eine derartige Ausgestaltung hat außerdem den Vorteil, dass dadurch viele Messungen ohne die Durchführung regelmäßiger Wartungen möglich ist, da im Gegensatz zu rohrförmigen Messkanälen sich aufgrund der besonderen Geometrie des Kanals Verstopfungen seltener bilden, da das Öl und/oder Fett sowohl in radialer als auch in axialer Richtung durch den Messkanal strömen kann.
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Besonders zweckmäßig kann es sein, wenn der Messraum eine Zulauföffnung und eine Ablauföffnung aufweist, wobei der Messraum so eingerichtet ist, dass bei Ingebrauchnahme des Frittieröl- und/oder Frittierfettsensors Öl und/oder Fett über die Zulauföffnung in den Messkanal strömt und an der Ablauföffnung aus dem Messraum austritt. Ferner kann es zweckmäßig sein, wenn an der Außenelektrode mindestens eine Zulauföffnung zum Messkanal und mindestens eine Ablauföffnung aus dem Messkanal ausgebildet ist/sind, vorzugsweise wobei die Zulauföffnungen und/oder die Ablauföffnungen des Messraums und der Außenelektrode bündig zueinander ausgerichtet sind. Besonders vorteilhaft kann es dabei sein, wenn sich die Zulauföffnung und/oder die Ablauföffnung des Messraums und/oder der Außenelektrode, welche vorzugsweise als Längsschlitze ausgestaltet sind, über eine gesamte Länge der Außenelektrode erstreckt/erstrecken. Dadurch ist eine besonders homogene Öl- und/oder Fettdurchströmung des Messkanals in radialer und/oder axialer Richtung erreichbar. Um eine Signalstärke des Messsignals verstärken zu können, kann es vorgesehen sein, dass die Zulauföffnungen und/oder die Ablauföffnungen des Messraums und/oder der Außenelektrode durch einen Längsschlitz gebildet sind, der sich nur über eine Teillänge des Leiteraufbaus und/oder der Außenelektrode erstreckt. Dadurch kann ein Signal-/Rauschverhalten verbessert werden, so dass Störgrößen weniger ins Gewicht fallen. Darüber hinaus weist ein auf eine Teillänge begrenzter Längsschlitz den Vorteil auf, dass bei der Herstellung weniger Arbeitszeit zur Fertigung aufgewandt werden muss, wodurch die Herstellungskosten sinken. Vorzugsweise sind die Zulauföffnung und die Ablauföffnung des Messraums und/oder der Außenelektroode an unterschiedlichen Enden des Leiteraufbaus angeordnet. Weiter wäre auch ein Mittelweg denkbar, bei welchem anstelle eines Längsschlitzes mehrere Einzellöcher in einer Lochreihe hintereinander als Zulauföffnung und/oder Ablauföffnung ausgestaltet sind. Dadurch kann eine möglichst stabile und vergleichsweise homogene Ausgestaltung einer Wandung erreicht werden, was die Messqualität verbessert und deren Fertigung gleichzeitig geringe Herstellungskosten verursacht.
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Um einen ungewollten elektrischen Stromfluss zwischen dem Innenleiter und dem Außenleiter zu vermeiden, kann es zweckmäßig sein, wenn der Frittieröl- und/oder Frittierfettsensor ein erstes Isolierelement am distalen Ende des Leiteraufbaus und ein zweites Isolierelement am proximalen Ende des Leiteraufbaus aufweist, wobei die beiden Isolierelemente den Außenleiter und den Innenleiter jeweils elektrisch voneinander trennen.
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Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass ein oder das vorgenannte Loslager durch ein oder das zuvor genannte erste Isolierelement am distalen Ende des Leiteraufbaus ausgebildet ist. Besonders zweckmäßig kann es alternativ oder ergänzend dazu sein, wenn das erste Isolierelement am distalen Ende des Außenleiters fixiert ist. Dies ermöglicht eine besonders robuste Ausgestaltung des Frittieröl- und/oder Frittierfettsensors.
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Um die Funktionsfähigkeit des Frittieröl- und/oder Frittierfettsensors auch bei hohen Öl- und/oder Fetttemperaturen gewährleisten zu können, kann es zweckmäßig sein, wenn ein oder das bereits zuvor genannte Isolierelement am distalen Ende des Leiteraufbaus aus Kunststoff oder Keramik und/oder das eine oder das bereits zuvor genannte zweite Isolierelement am proximalen Ende des Leiteraufbaus aus Kunststoff oder Keramik ausgebildet ist.
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Um die Robustheit des Frittieröl- und/oder Frittierfettsensors noch weiter verbessern zu können, kann es zweckmäßig sein, wenn der Außenleiter mit seinem proximalen Ende mit dem Elektronikteil über ein Festlager verbunden ist.
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Die Erfindung betrifft einen Frittieröl- und/oder Frittierfettsensor zur Bestimmung einer Frittieröl- und/oder Frittierfettqualität, mit einem Leiteraufbau, der an einem proximalem Ende fest mit einem Elektronikteil verbunden ist, wobei der Leiteraufbau einen Innenleiter und einen Außenleiter aufweist, die koaxial zueinander angeordnet sind und beide am proximalen Ende fest mit dem Elektronikteil verbunden sind, wobei der Innenleiter an zumindest einem freien Ende zum Ausgleich von temperaturbedingten mechanischen Spannungen in axialer Richtung relativ zum Außenleiter beweglich geführt ist.
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Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben, ist jedoch nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt. Weitere Ausführungsbeispiele ergeben sich durch die Kombination der Merkmale einzelner oder mehrerer Ansprüche untereinander und/oder mit einzelnen oder mehreren Merkmalen der Ausführungsbeispiele.
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Es zeigt:
- 1 eine Axialschnittansicht einer Ausführungsform des Frittieröl- und/oder Frittierfettsensors,
- 2 eine Explosionsdarstellung des Leiteraufbaus eines Frittieröl- und/oder Frittierfettsensors,
- 3 eine Axialschnittansicht des Leiteraufbaus aus 2,
- 4 eine dreidimensionale Schrägansicht einer Ausgestaltungsform des Frittieröl- und/oder Frittierfettsensors.
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1 zeigt einen im Ganzen als 1 bezeichneten Frittieröl- und/oder Frittierfettsensor zur Bestimmung einer Frittieröl- und/oder Frittierfettqualität. Der Frittieröl- und/oder Frittierfettsensor 1 weist einen Leiteraufbau 2 auf, an dessen proximalen Ende 3 ein Elektronikteil 5 angeordnet ist.
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Der Leiteraufbau 2 weist einen Innenleiter 6 und einen Außenleiter 7 auf, zwischen welchen ein elektrisches Feld ausbildbar ist. Der Innenleiter 6 und der Außenleiter 7 sind innerhalb eines durch ein Gehäuse des Leiteraufbaus 2 ausgebildeten Messraums 13 angeordnet. Zwischen dem Innenleiter 6 und dem Außenleiter 7 ist ein Messkanal 14 eines Messkondensators ausgebildet, dessen Kapazität messbar ist. Der Innenleiter 6 und der Außenleiter 7 sind zueinander koaxial angeordnet, wobei im Messkanal 14 ein radialer Abstand zwischen dem Innenleiter 6 und dem Außenleiter 7 konstant und/oder über den gesamten Messkanal 14 hinweg gleichgroß ist.
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Bei der kapazitiven Messung zur Bestimmung der Öl- und/oder Fettqualität ist durch das Öl und/oder Fett ein Dielektrikum ausgebildet, dessen Permittivität εr von der Nutzungsdauer des Öls und/oder des Fettes abhängt. Mit zunehmender Nutzungsdauer verändert sich dabei die messbare Kapazität zwischen dem Innenleiter 6 und dem Außenleiter 7, wodurch ein direkter Rückschluss auf die Qualität des Öles und/oder des Fettes möglich ist.
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Der Innenleiter 6 ist am distalen Ende 4 des Leiteraufbaus 2 in axialer Richtung beweglich geführt, um temperaturbedingte mechanische Spannungen des Leitermaterials und anderer Bauteile des Frittieröl- und/oder Frittierfettsensors 1 ausgleichen zu können.
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Am distalen Ende 4 des Leiteraufbaus 2 ist ein Loslager 8 angeordnet, über welches ein distaler Endbereich des Innenleiters 6 ausschließlich radial abgestützt ist, so dass eine ausschließlich axiale Beweglichkeit des Innenleiters 6 eingerichtet ist. Dabei ist der Innenleiter 6 in axialer Richtung auch relativ zum Außenleiter 7 beweglich geführt. Dadurch können Verspannungen des Innenleitermaterials aufgrund von temperaturbedingten Materialveränderungen vermieden werden, welche dazu führen können, dass sich die gemessene Kapazität ändert, obwohl die Qualität des Öls und/oder des Fettes gleichbleibend ist, da sich der Abstand zwischen den Kondensatorelektroden, also zwischen dem Innenleiter 6 und dem Außenleiter 7, verändert. Der Durchmesser des Messkanals 14 bleibt dadurch auch bei hohen Temperaturen über 200° C über die gesamte Länge des Messkanals 14 konstant.
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In den 2 und 3 ist der Leiteraufbau 2 genauer dargestellt. Wie darin zu sehen ist, weist der Innenleiter 6 an seinem proximalen Ende einen sich verjüngenden Bereich auf, welcher als Dorn 11 ausgebildet ist. Mittels des Dorns 11 ist der Innenleiter 6 mit dem Elektronikteil 5 über ein Fixierelement 12 fest verbunden. Dabei wird der Dorn 11 in einen Fixierungsbereich 10 in eine Dornaufnahme eingeführt und mittels des Fixierelements 12 ortsfest am Elektronikteil 5 fixiert. Dabei kann es vorgesehen sein, dass der Dorn 11 ein Außengewinde aufweist und das Fixierelement 12 als Mutter mit einem korrespondierenden Innengewinde ausgestaltet ist. Der Dorn 11 ist in das Fixierelement 12 bis zu einem Anschlag einschraubbar, wodurch eine Fixierung des proximalen Endes des Innenleiters erreicht ist. Der distale Teil des Innenleiters 6 ist dabei weiterhin in axialer Richtung beweglich geführt.
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Wie bereits zuvor erwähnt und in den 1 und 3 dargestellt, weist der Frittieröl- und/oder Frittierfettsensor 1 einen Messraum 13 auf, in welchem der Innenleiter 6 und der Außenleiter 7 derart angeordnet sind, dass zwischen den beiden ein Messkanal 14 ausgebildet ist. Bei Ingebrauchnahme des Frittieröl- und/oder Frittierfettsensors 1 strömt Öl und/oder Fett aus einem Öl- und/oder Fettbad in radialer und axialer Richtung durch den Messkanal 14. Das Öl und/oder das Fett tritt über die Zulauföffnung in den Messkanal 14 ein. Ein lichter Durchmesser des Messkanals 14 ist in Einströmrichtung 15 breiter, als ein senkrecht zur Einströmrichtung 15 verlaufender lichter Durchmesser des Messkanals 14. Der Messkanal 14 kann daher einen länglichen, insbesondere ovalen oder rechteckigen, Querschnitt aufweisen. Der Außenleiter 7 ist dabei zumindest teilweise konzentrisch um den Innenleiter angeordnet, wobei im Messkanal 14 das elektrische Feld am stärksten ist.
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Der Innenleiter 6 weist einen runden Querschnitt auf. Der Außenleiter 7 weist einen hohlzylinderförmigen Querschnitt auf, dessen Innenwandung in einem konstanten Abstand zu einer Außenwandung des Innenleiters 6 angeordnet ist.
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In 4 ist zu sehen, dass der Frittieröl- und/oder Frittierfettsensor 1 eine Zulauföffnung 16 aufweist, in welcher das Öl und/oder das Fett in Zuströmrichtung 15 in den Messraum 13 einströmen kann. Die Zulauföffnung 16 ist durch einen Stutzen ausgebildet, der senkrecht zu einer Seitenwand des Messraums 13 auf den Messraum 13 aufgesetzt ist. Über einen Durchbruch in der Seitenwand gelangt das Öl und/oder das Fett in den Messraum 13. Die Einströmrichtung 15 des Öls und/oder des Fettes verläuft somit senkrecht zum Leiteraufbau 2. Bei Ingebrauchnahme des Frittieröl- und/oder Frittierfettsensors 1 strömt daher das Öl und/oder das Fett über die Zulauföffnung 16 in den Messkanal 13 ein, so dass eine kapazitive Messung möglich ist. Der Messraum 13 weist außerdem eine Ablauföffnung 17 auf, über welche das Öl und/oder das Fett aus dem Messraum 13 in die Umgebung austreten kann. Die Ablauföffnung 17 ist ebenfalls durch einen Stutzen gebildet, der an einem Durchbruch in der Wand des Messraums 13 in den Messraum 13 führt und der senkrecht zum Leiteraufbau 2 ausgerichtet ist.
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Am proximalen Ende 3 des Leiteraufbaus 2 ist, wie in den 1 und 3 dargestellt, ein Isolierelement 19 angeordnet, welches den Innenleiter 6 und den Außenleiter 7 elektrisch voneinander trennt. Das Isolierelement 19 kann beispielsweise aus einem Kunststoff, insbesondere einem Thermoplast, oder aus Keramik, insbesondere Glaskeramik, ausgestaltet sein. Das Isolierelement 19 ist fest mit dem Außenleiter 7 verbunden.
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Am distalen Ende 4 des Leiteraufbaus 2 ist ein weiteres Leiterelement 18 angeordnet, welches fest mit dem Außenleiter 7 verbunden ist. Das Isolierelement 18 bildet das Loslager 8 aus, in welchem ein distaler Endabschnitt des Innenleiters 6 axial beweglich geführt ist. Das Isolierelement 18 ist dabei vorzugsweise aus Kunststoff, insbesondere aus einem Thermoplast und/oder einem Elastomer, ausgebildet. Ferner ist ebenso denkbar, dass das Isolierelement 18 aus Keramik, insbesondere aus Glaskeramik, hergestellt ist.
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Das Elektronikteil 5 weist eine als Festlager 9 ausgestaltete Anschlussstelle für den Außenleiter 7 auf. Der Außenleiter 7 ist daher fest über das Festlager 9 mit dem Elektronikteil 5 verbunden.
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Zur Abschirmung gegen störende elektrische und/oder magnetische Felder ist der Innenleiter 6 und/oder dessen elektrische Anschlussleitung im Fixierungsbereich 10 mit einem Abschirmelement 21 abgeschirmt.
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Um eine bessere Stabilität des Leiteraufbaus 2 gewährleisten zu können, kann es zweckmäßig sein, wenn am distalen Ende 4 eine Sicherungsscheibe 22 angeordnet ist, die den Leiteraufbau 2 nach außen hin abschließt. Vorzugsweise kann die Sicherungsscheibe 22 einen Werkzeugeingriffsbereich aufweisen, wodurch eine Demontage möglich ist. Wie in 2 dargestellt ist, kann es vorteilhaft sein, ein Eindringen des Öls und/oder des Fettes in den Elektronikteil 5 zu verhindern, wenn die einzelnen Komponenten des Frittieröl- und/oder Frittierfettsensors 1 durch Dichtungselemente 20 abgedichtet sind. Die Dichtungselemente 20 sind hier als O-Ringe ausgestaltet.
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Durch die Dichtelemente 20 ist eine Dichtung zwischen dem zweiten Isolierelement 19 und dem Innenleiter 6 hergestellt, die ein Eindringen von über den Fixierungsbereich 10 in den Elektronikteil 5 verhindern.
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Wie in 3 dargestellt ist, kann der Frittieröl- und/oder Frittierfettsensor 1 einen Temperaturfühler 23 aufweisen. Der Temperaturfühler 23 ist hier in den Leiteraufbau 2 integriert. Insbesondere kann der Temperaturfühler 23 in den Außenleiter 7 integriert sein. Mittels des Temperaturfühlers 23 ist eine Messung der Temperatur des Öls und/oder des Fettes möglich.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Frittieröl- und/oder Frittierfettsensor
- 2
- Leiteraufbau
- 3
- proximales Ende des Leiteraufbaus
- 4
- distales Ende des Leiteraufbaus
- 5
- Elektronikteil
- 6
- Innenleiter
- 7
- Außenleiter
- 8
- Loslager
- 9
- Festlager
- 10
- Fixierungsbereich
- 11
- Dorn
- 12
- Fixierungselement
- 13
- Messraum
- 14
- Messkanal
- 15
- Einströmrichtung
- 16
- Zulauföffnung
- 17
- Ablauföffnung
- 18
- erstes Isolierelement
- 19
- zweites Isolierelement
- 20
- Dichtelement
- 21
- Abschirmelement
- 22
- Sicherungsscheibe
- 23
- Temperaturfühler
