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Die Erfindung betrifft eine Durchflussmesseinrichtung für eine Getränkezubereitungsmaschine zum Messen der mittels einer Pumpe für eine Getränkebereitung geförderten Flüssigkeit, umfassend ein eine Durchströmwegsamkeit einfassendes Gehäuse, einen innerhalb des Gehäuses gelagerte und von durch die Strömungswegsamkeit geförderte Flüssigkeit angetriebenen Rotationskörper mit zumindest einem Geberelement und umfassend eine außerhalb des die Durchströmwegsamkeit einfassenden Gehäuses befindliche Empfangseinheit, angeordnet zum Empfangen der Signale des zumindest einen Geberelementes.
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Getränkezubereitungsmaschinen, beispielsweise Kaffeemaschinen, insbesondere wenn diese als sogenannte Vollautomaten ausgeführt sind, verfügen über eine Durchflussmesseinrichtung zum Erfassen der durch eine Pumpe geförderten Flüssigkeitsmenge. Diese Angabe wird für eine Getränkebereitung benötigt. Gefördert wird mit der Pumpe Wasser aus einem Vorratsbehälter zu einem zum Erwärmen des Wasser vorgesehenen Thermoblock. Mit dem Einsatz einer Durchflussmesseinrichtung ist eine genauere Erfassung der geförderten Flüssigkeitsmenge möglich, verglichen mit einer Ausgestaltung, bei der lediglich die Betriebsdauer der die Flüssigkeit fördernden Pumpe erfasst und der Getränkebereitung zugrunde gelegt wird. Zudem benötigt eine solche Getränkezubereitungsmaschine ein Wasseranschlussmodul, mit dem die Flüssigkeitswegsamkeiten innerhalb der Kaffeemaschine an den Wasservorrat angeschlossen ist. Die Durchflussmesseinrichtung ist zwischen dem Wasseranschlussmodul und der Pumpe angeordnet und mit diesen jeweils durch einen Schlauch verbunden.
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Bei vorbekannten Durchflussmesseinrichtungen der eingangs genannten Art handelt es sich um solche mit einem nach Art eines Flügelrades konzipierten Rotationskörper. Das Flügelrad ist in einem Gehäuse drehbar gelagert angeordnet. Zum Antreiben des Flügelrads verfügt das Gehäuse über einen Eingangskanal, der tangential zum Flügelrad angeordnet ist, damit die eintretende Flüssigkeit auf die mit ihrer Ebene parallel zur Drehachse des Flügelrades ausgerichteten Schaufeln als Antriebskörper des als Rad konzipierten Rotationskörpers trifft. Teil des Gehäuses ist ein zentraler Ausgangkanal, durch den aus dem Bereich der Drehachse des Rades die geförderte Flüssigkeit aus der Durchflussmesseinrichtung heraus und der Getränkebereitung zugeführt wird. Das Flügelrad trägt zumindest einen Magneten als Geberelement. Auf der Außenseite des Gehäuses ist in der Flucht der Rotationsbahn des zumindest einen Magneten ein Hall-Sensor als magnetosensitiver Empfänger derart angeordnet, dass eine Vorbeibewegung des Magneten erfasst werden kann. Auf diese Weise wird die Drehzahl des Flügelrades erfasst. Da das Gehäusevolumen bzw. die zum Antreiben des Flügelrades in Bezug auf seine Drehgeschwindigkeit notwendigen Parameter bekannt sind, kann aus der Drehzahl des Flügelrades pro Zeiteinheit auf die durch das Gehäuse des Flügelrades geförderte Flüssigkeitsmenge geschlossen werden.
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Auch wenn mit einer solchen Durchflussmesseinrichtung die durch eine Pumpe zum Bereiten eines Getränkes geförderte Flüssigkeitsmenge weitestgehend hinreichend genau bestimmt werden kann, müssen dennoch Nachteile in Kauf genommen werden. Diese betreffen beispielsweise die notwendige Größe des Gehäuses, was für solche Ausgestaltungen von Nachteil ist, in denen nur ein beschränkter Einbauraum zur Verfügung steht. Aufgrund der Größe kann eine solche Durchflussmesseinrichtung daher mitunter nicht an der eigentlich gewünschten Position in einer Getränkezubereitungsmaschine angeordnet werden sondern nur an einer Position, an der genügend Bauraum zur Verfügung steht. In Kauf genommen werden muss bei einer solchen Ausgestaltung auch die in dem Gehäuse nach Abschluss eines Pumpvorganges verbleibende Wassermenge, die mit Beginn des nächsten Flüssigkeitsfördervorganges der Getränkebereitung zugeführt wird. Diese der Getränkebereitung zugeführte Restflüssigkeitsmenge wird nur unzureichend durch eine Drehbewegung des Flügelrades wiedergegeben, sodass insofern die Flüssigkeitsbemessung für die Bereitung des gewünschten Getränkes gewissen Schwankungen unterworfen ist.
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Ausgehend von diesem diskutierten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Durchflussmesseinrichtung für eine Getränkezubereitungsmaschine vorzuschlagen, dass diese Raum sparender und damit klein bauender realisiert werden kann.
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Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch eine eingangs genannte, gattungsgemäße Durchflussmesseinrichtung, bei der der Rotationskörper zumindest einen mit seiner wasserbeaufschlagten Seite zur Längserstreckung der Drehachse des Rotationskörpers geneigt angeordneten Antriebskörper aufweist und bei der das die Durchströmwegsamkeit der Durchflussmesseinrichtung einfassende Gehäuse Teil eines eine weitere Funktionalität aufweisenden Moduls, etwa eines Wasseranschlussmoduls, oder eines Aggregates ist.
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Bei der erfindungsgemäßen Durchflussmesseinrichtung verfügt der Rotationskörper über geneigt angestellte Antriebskörper, welche Antriebskörper gegenüber der Drehachse des Rotationskörpers geneigt sind. Durch diese Maßnahme ist es möglich, den Rotationskörper mit seinem zumindest einen Geberelement axial anströmen zu können, um diesen in die für eine Durchflussmessung benötigte Drehbewegung zu versetzen. Mithin kann der Rotationskörper bei einer solchen Ausgestaltung mit seiner Ebene quer zum Hauptströmungspfad in einem Abschnitt der Durchströmungswegsamkeit angeordnet werden. In einer solchen Einbauanordnung benötigt der Rotationskörper nur einen besonders geringen Einbauraum. Letztendlich wird nur soviel Einbauraum und bzw. Einbaulänge in Strömungsrichtung der Flüssigkeit benötigt, die um das notwendige Bewegungsspiels größer als die Höhe des Rotationskörpers ist. Es versteht sich, dass hierdurch bedeutend weniger Einbauraum innerhalb einer Getränkezubereitungsmaschine benötigt wird, als dieses mit tangential angeströmten Rotationskörpern der Fall ist. Die geneigte Anordnung des zumindest einen Antriebselementes erlaubt es beispielsweise auch, die Neigung derart einzustellen, dass der Rotationskörper rascher dreht als dieses der tatsächlichen Durchströmungsgeschwindigkeit des Wassers durch die Strömungswegsamkeit entspricht. In Folge dessen rotiert mit dem Rotationskörper auch das zumindest eine Geberelement rascher, was die Messgenauigkeit erhöht. Dieses gilt vor allem, wenn die Durchströmungsgeschwindigkeit durch die Durchströmungswegsamkeit nicht sonderlich hoch ist. Darüber hinaus ist bei einem axialen Anströmen des Rotationskörpers gewährleistet, dass die innerhalb der Durchströmungswegsamkeit erfolgende Strömung nicht nur spontan erfasst wird, sondern die gesamte geförderte Wassermenge dem aktuellen Pumpvorgang zugeordnet ist.
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Insofern kann die Durchflussmesseinrichtung ausgelegt sein, dass kein Flüssigkeitstotraum verbleibt.
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Zur weiteren Bauraumreduzierung ist vorgesehen, dass das Gehäuse der Durchflussmesseinrichtung Teil eines weiteren Moduls oder Aggregates der Getränkezubereitungsmaschine, beispielsweise Teil eines Wasseranschlussmoduls ist. Auf Grund der besonderen Auslegung der Anschlussmesseinrichtung ist dieses ohne weiteres und vor allem auch, ohne größeren Bauraum zu benötigen, möglich. Bei einer solchen Ausgestaltung stellt typischerweise das Gehäuse des weiteren Aggregats oder Moduls ebenfalls das die Durchströmungswegsamkeit der Durchflussmesseinrichtung benötigte Gehäuses dar. Handelt es sich bei einem solchen Modul um ein Wasseranschlussmodul, verfügt dieses über eine Eingangsöffnung über die das Wasseranschlussmodul an eine Wasserversorgung, beispielsweise einen Frischwasservorratsbehälter einer Getränkezubereitungsmaschine anschließbar ist bzw. im eingebauten Zustand daran angeschlossen ist.
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Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel verfügt der Rotationskörper über mehrere mit Winkelabstand zueinander angeordnete, als Schaufeln aufgelegte Antriebskörper. Durchaus möglich ist es auch, dass der Rotationskörper nur ein oder zwei Antriebskörper verfügt, die dann nach Art einer Wendel- bzw. eines Wendelabschnittes ausgeführt sind.
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Zum Verbessern der Anströmung ist zumindest ein Antriebskörper des Rotationskörpers ist gemäß einer Ausgestaltung vorgesehen, dass dem Rotationskörper in Strömungsrichtung ein Leitelement vorgeschaltet ist. Das Leitelement dient zum Lenken des in das Gehäuse bzw. den Gehäuseabschnitt, in dem der Rotationskörper drehbar gelagert ist, einströmenden Wassers auf den zumindest einen Antriebskörper. Dieser befindet sich typischerweise in radialer Richtung an die Nabe des Rotationskörpers angeschlossen. Bei einer solchen Ausgestaltung dient sodann das Leitelement zum Kanalisieren bzw. Lenken des zuströmenden Wassers in eine radial außen liegende Strömungsbahn, in der sich das bzw. die Antriebskörper befinden. Dieses Leitelement kann nach Art einer die freie Durchströmbarkeit der Durchströmungswegsamkeit sperrenden Platte ausgeführt sein, die zum Durchlassen der geförderten Flüssigkeit über ein oder mehrere Durchbrechungen verfügt. Diese befinden sich vorzugsweise in einer in axialer Richtung fluchtenden Anordnung mit dem zumindest einen Antriebskörper. Sind mehrere Antriebskörper vorgesehen, empfiehlt es sich, dass das Leitelement mehrere, typischerweise einander diametral bezüglich der Drehachse des Rotationskörpers gegenüberliegenden Durchbrechungen aufweist.
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Zur weiteren Verbesserung des Antriebes des Rotationskörpers kann vorgesehen sein, dass die Durchbrechungen in dem Leitelement hinsichtlich ihrer Längsachse gegensinnig zur Neigung der Antriebskörper des Rotationskörpers geneigt sind. Dabei ist in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass die Neigung der Längsachse der Durchbrechungen derart ausgelegt ist, dass deren Längsachse lotrecht zur wasserbeaufschlagten Fläche oder der Antriebskörper des Rotationskörpers verlaufen.
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Es versteht sich, dass bei einer Ausbildung des Leitelements mit einer oder mehreren Durchbrechungen selbst kleinste Wasserbewegungen innerhalb der Durchströmungswegsamkeit erfasst werden.
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In einem weiterhin bevorzugten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, den Rotationskörper zwischen dem Leitelement und einem Boden als Teil des den Durchströmungswegsamkeit einfassenden Gehäuses auszubilden. Das Leitelement liegt zu diesem Zweck vorzugsweise an einem entgegen der Strömungsrichtung weisenden Anschlag an und trägt einen in Richtung zu dem Boden weisenden ersten Lagerzapfen. Von dem Boden selbst ragt in einer fluchtenden Anordnung zu dem ersten Lagerzapfen des Leitelementes ein zweiter Lagerzapfen ab. Beide Lagerzapfen greifen in entsprechende Lagerbuchsen des Rotationskörpers ein. An Stelle der vorbeschriebenen Lagerungen des Rotationskörpers an dem ersten und zweiten Lagerzapfen kann auch der Rotationskörper einen oder auch beide dieser Lagerzapfen tragen, die sodann in eine entsprechende Lagerbuchse des Leitelementes und/oder des Bodens eingreifen. Bei einer Ausgestaltung wie vorbeschrieben dient der Boden gleichzeitig zum Umlenken des Hauptströmungspfades, und zwar beispielsweise von einer Einlassöffnung in einen winklig dazu angeordneten Auslauf. Bei einer solchen Ausgestaltung bietet es sich an, den Boden gleichzeitig als Träger für die Empfangseinheit zu nutzen. Bei einer solchen Ausgestaltung verfügt der Boden vorzugsweise über eine Kammer zur Aufnahme der Empfangseinheit.
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Als das bzw. die Geberelemente sind typischerweise Magnete vorgesehen. Als Empfangseinheit dient ein dementsprechend magnetosensitiver Empfänger, typischerweise ein Hall-Sensor.
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In vielen Fällen wird in einer solchen Durchflussmesseinrichtung, die Teil eines Wasseranschlussmoduls ist, ebenfalls ein Filter eingebaut sein. Dieser ist dem Rotationskörper in Strömungsrichtung der geförderten Flüssigkeit vorgeschaltet.
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Die unmittelbare Einschaltung des Rotationskörpers mit seinem zumindest einem Geberelement in die Durchströmungswegsamkeit verbunden mit der vorbeschriebene Ausbildung des oder der Antriebskörper erlauben grundsätzlich auch ein Erfassen von Flüssigkeitsbewegungen innerhalb der Durchströmungswegsamkeit entgegen der eigentlichen Förderrichtung. Auf diese Weise lassen sich mit einer solchen Durchflussmesseinrichtung auch Flüssigkeitsströme, auch wenn diese nur im geringen Umfange erfolgen dürften, erfassen, die entgegen der Hauptförderrichtung fließen. Entsprechend genauer ist sodann die durch die Pumpe tatsächlich geförderte Flüssigkeitsmenge für die Bereitung eines Getränkes erfassen.
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Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der beiliegenden Figuren. Es zeigen:
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1: Eine perspektivische Ansicht einer in ein Wasseranschlussmodul integrierten Durchflussmesseinrichtung nach Art einer Explosionsdarstellung,
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2: in einem Querschnitt die in das Wasseranschlussmodul integrierte Durchflussmesseinrichtung der 1 und
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3: die Zusammenbaudarstellung der 2 in einer um 90 Grad versetzten zweiten Schnittebene.
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Eine Durchflussmesseinrichtung 1 zum Erfassen des von einer Pumpe geförderten Flüssigkeitsvolumens ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel in ein Wasseranschlussmodul 2 integriert. Das Wasseranschlussmodul 2 umfasst ein Gehäuse 3. Dieses ist weitgehend zylindrisch ausgeführt und verfügt über einen Wassereintritt 4, der bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel die obere Öffnung des Gehäuses 3 ist. In den Wassereintritt 4 bzw. die diesbezügliche durch das Gehäuse 3 bereitgestellte Öffnung ist ein Wasserleitungsverbindungsstück einer Wasserversorgung, beispielsweise ein an einen Wasservorratsbehälter angeschlossenes Schlauchstück eingesetzt. Dieses Schlauchstück dichtet mit seiner Außenwand mit der Innenwand des Gehäuses 3 ab. Der Wasserauslauf 5 des Wasseranschlussmoduls 2 ist als Stutzen ausgeführt. Auf den Auslauf 5 wird bei einem Einsatz des Wasseranschlussmoduls 2 mit seiner Durchflussmesseinrichtung 1 in einer Getränkezubereitungsmaschine, beispielsweise einer Kaffeemaschine, der an eine Pumpe angeschlossene Saugschlauch aufgesetzt. Der Auslauf 5 verläuft in radialer Richtung zur Längsachse des Gehäuses 3.
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Teil des Wasserauslaufmoduls 2 ist eine innerhalb des Gehäuses 3 angeordnete Siebplatte 6.
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Die Durchflussmesseinrichtung 1 des in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels umfasst einen Rotationskörper 7. Der Rotationskörper 7 ist nach Art eines Rades ausgeführt und umfasst eine Nabe 8, an die in radialer Richtung abragend, mehrere als Schaufel 9 ausgeführte Antriebskörper angeformt sind. Die Schaufeln 9 sind gegenüber der Längsachse des Rotationskörpers 7 geneigt. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt die Neigung der Schaufeln 9 etwa 45 Grad.
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In die in 1 nicht erkennbare Unterseite der Nabe sind zwei einander zur Drehachse des Rotationskörpers 7 diametral gegenüberliegende zylindrische Aufnahmen vorgesehen, in die jeweils ein Gebermagnet 10, 10.1 eingesetzt ist. In der Flucht der Längs- und Drehachse des Rotationskörpers 7 sind in dieser, von den beiden Flachseiten der Nabe 8 ausgehend, Lagerbuchsen 11 eingebracht.
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In Strömungsrichtung dem Rotationskörper 7 unmittelbar vorgeschaltet ist ein Leitelement 12, welches mit einem in radialer Richtung in einer umlaufenden Nut 13 aufgenommenen Dichtring 14 an der Innenwand des Gehäuses 3 abgedichtet anliegt. Das Leitelement 12 verfügt an seiner zu der Siebplatte 6 weisenden Seite über eine laschenartig ausgebildete Handhabe 15 sowie eine in radialer Richtung abragende Montagekodierung 16. Die Montagekodierung 16 greift in eine in längsaxialer Richtung verlaufende Nut 17 an der Innenwandung des Gehäuses 3 ein. Das Leitelement 12 verfügt über zwei Durchbrechungen 18, 18.1. Diese sind einander diametral gegenüberliegend angeordnet. Die Durchbrechungen 18, 18.1 dienen zum Durchlassen von angesaugter Flüssigkeit. Die Durchbrechungen 18, 18.1 befinden sich in einer fluchtenden Anordnung mit den unmittelbar in Strömungsrichtung gesehen dahinter liegenden Schaufeln 9 des Rotationskörpers 7. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Durchbrechungen 18, 18.1 gegensinnig zur Neigung der Schaufeln 9 des Rotationskörpers 7 geneigt (siehe 3).
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Der Durchflussmesseinrichtung 1 zugehörig ist des Weiteren eine Empfängereinheit 19, an die ein Anschlusskabel mit einem Anschlussstecker 20 angeschlossen ist. Die Empfangseinheit 19 beinhaltet einen Hall-Sensor.
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Die Anordnung der vorbeschriebenen Teile des Wasseranschlussmoduls 2 mit seiner Durchflussmesseinrichtung 1 ist aus der Querschnittsdarstellung der 2 erkennbar. Das Gehäuse 3 verfügt unterseitig über eine Bodenplatte 21, die den unteren Abschuss des Gehäuses 3 bildet. Gleichzeitig wird durch die Bodenplatte 21 der Flüssigkeitszufluss in Richtung zu dem Auslauf 5 umgelenkt. In die Bodenplatte 5 ist eine Kammer 22 zur Aufnahme der Empfangseinheit 19 eingebracht. Die Kammer 22 ist in radialer Richtung geöffnet, so dass die Empfangseinheit 19 seitlich in die Kammer 22 eingeschoben und darin festgesetzt werden kann.
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Zur Lagerung des Rotationskörpers 7 innerhalb des Gehäuses 3 dienen zwei Lagerzapfen 23, 23.1. Einer der beiden Lagerzapfen – der Lagerzapfen 23 – ist an das Leitelement 12 angeformt. Der zweite Lagerzapfen 23.1 ist in einer fluchtenden Anordnung zu dem Lagerzapfen 23 an die den Boden 24 bildende Seite der Bodenplatte 21 angeformt. Beide Lagerzapfen 23, 23.1 sind konisch ausgeführt. Die Lagerzapfen 23, 23.1 greifen in die bezüglich ihrer Geometrie komplementär ausgeführten Lagerbuchsen 11 des Rotationskörpers 7 ein. Das Leitelement 12 sitzt auf einem Absatz 25, dessen Absatzfläche in Richtung zu dem Wassereintritt 4 weist. Aufgesetzt und gehalten von der Handhabe 15 befindet sich auf der zum Wassereintritt 4 weisenden Seite des Leitelementes 12 die Siebplatte 6.
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Erkennbar aus 2 ist auch die in längsaxialer Richtung fluchtende Anordnung zwischen der Bewegungsbahn der Gebermagnete 10, 10.1 (hier des Gebermagneten 10) mit dem Hall-Sensor 26 der Empfangseinheit 19.
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3 zeigt in einer Schnittdarstellung mit Schnittebene um 90 Grad versetzt zur Schnittebene der 2 durch einen Rand im Bereich des Leitelementes 12 die Neigung der Durchbrechung 18 gegenüber der diesbezüglich gegensinnig geneigten Anordnung der Schaufeln 9 des Rotationskörpers 7.
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Angeformt an die Außenseite des Gehäuses 3 sind Befestigungselemente, mit denen das Gehäuse in einer Maschine, hier: einer Getränkezubereitungsmaschine, befestigt wird.
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Das Wasseranschlussmodul 2 mit seiner Durchflussmesseinrichtung 1 wird gemäß einer seiner möglichen Verwendungen als Teil einer Getränkezubereitungsmaschine, etwa eines so genannten Kaffeevollautomaten eingesetzt.
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Die Beschreibung des in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels verdeutlicht, dass die Durchflussmesseinrichtung 1 nur einen extrem geringen Bauraum benötigt. Durch die Durchflussmesseinrichtung 1 ist der für das Wasseranschlussmodul 2 ansonsten benötigte Bauraum nur unwesentlich vergrößert.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Durchflussmesseinrichtung
- 2
- Wasseranschlussmodul
- 3
- Gehäuse
- 4
- Wassereinritt
- 5
- Auslauf
- 6
- Siebplatte
- 7
- Rotationskörper
- 8
- Nabe
- 9
- Schaufel
- 10, 10.1
- Gebermagnet
- 11
- Lagerbuchse
- 12
- Leitelement
- 13
- Nut
- 14
- Dichtung
- 15
- Handhabe
- 16
- Montagekodierung
- 17
- Nut
- 18
- Durchbrechung
- 19
- Empfängereinheit
- 20
- Anschlussstecker
- 21
- Bodenplatte
- 22
- Kammer
- 23, 23.1
- Lagerzapfen
- 24
- Boden
- 25
- Absatz
- 26
- Hall-Sensor
