УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ОБЪЕМА ЖИДКОСТИ Российский патент 2018 года по МПК A47J31/44 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0001] Настоящее изобретение относится к измерительному устройству для измерения объема жидкости, содержащейся в емкости, баке или резервуаре. В частности, измерительное устройство может быть использовано в машине для разлива напитков. Примерами таких машин для разлива напитков являются кофемашины ручного типа, полуавтоматического типа, автоматического типа и кофемашины любого типа для приготовления порционного кофе и/или кофе эспрессо. Однако предложенное устройство не ограничено использованием в подобном бытовом приборе.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] Машины для разлива напитков часто оборудованы резервуаром для жидкости, например баком для воды, который обычно расположен на тыльной стороне машины. Такие резервуары для жидкости содержат определенное количество жидкости, с помощью которого можно приготовить, в зависимости от выбранного рецепта, пару напитков, например кофейных напитков. Эти резервуары для жидкости часто оборудованы датчиком минимального уровня для предотвращения работы всухую насоса, используемого для извлечения жидкости из резервуара для жидкости. Эти датчики минимального уровня обычно также отправляют пользователю сигнал, указывающий на то, что резервуар для жидкости пуст и его следует повторно заполнить.

[0003] Современные кофемашины часто снабжены датчиками минимального уровня, которые содержат поплавок с магнитом, связанный с датчиком Холла. Датчик Холла расположен в баке для воды на минимальном уровне, так что устройство может выдавать сигнал, если имеющегося в баке количества воды достаточно для приготовления напитка согласно рецепту, то есть выбранного пользователем типа кофе.

[0004] Проблема вышеописанных датчиков минимального уровня состоит в том, что они имеют не очень высокую точность. Кроме того, месторасположение этих датчиков обычно соответствует минимальному уровню жидкости, определяемому объемом самого большого напитка/рецепта, который вообще возможен при использовании этой машины. Таким образом, в некоторых случаях может случиться так, что пользователь выберет только небольшой напиток (например эспрессо), а прибор укажет на то, что бак для воды необходимо повторно заполнить, даже если в действительности в этом нет необходимости. Если минимальный уровень жидкости установлен, например, на 180 мл, то система не позволит сварить кофе какого-либо типа или эспрессо даже если рецепт, заказанный пользователем, требует только 80 мл.

[0005] Поскольку баки для воды часто расположены на тыльной стороне машин, пользователю также сложно визуально судить о содержании воды в баке. Таким образом, необходимо точно измерить объем бака для воды и позволить машине сварить кофе или эспрессо только в том случае, если имеющееся количество воды подходит для варки выбранного пользователем кофе определенного типа или эспрессо.

[0006] В обычных ручных кофемашинах часто используют неавтоматическую шкалу, расположенную в подъемной трубе, соединенной по текучей среде с баком для воды. Такая система известна, например, из EP 1514500 A1. В EP 1514500 раскрыта система, содержащая основной бак и подъемную трубу, соединенные по текучей среде друг с другом как сообщающиеся сосуды. Подъемная труба содержит поплавок, посредством которого пользователь может визуально идентифицировать уровень воды в основном баке. Однако такая система способна помочь только в отображении относительного уровня воды в основном баке, но не решает вышеописанные проблемы, заключающиеся в информировании пользователя о том, достаточно ли осталось воды в основном баке для выбранного рецепта, и в предотвращении опорожнения основного бака с помощью электронных средств во время варки кофе, чтобы насос не работал всухую.

[0007] Безусловно, в настоящее время на рынке также доступны и более сложные измерительные устройства и датчики, которые отвечают вышеописанным требованиям и обеспечивают возможность измерения объема воды в баке для воды с высокой точностью. Однако эти измерительные устройства и датчики в большинстве случаев требуют достаточно дорогого оборудования, которое несоразмерно увеличивает затраты на производство.

[0008] В WO 98/27853 A1 раскрыта кофемашина, содержащая резервуар для воды, устройство подачи и нагрева воды для подачи горячей воды в фильтрующее устройство, из которого сваренное кофе вытекает в приемник. Кофемашина содержит схему определения уровня для определения в резервуаре уровня воды, который используют для управления процессом варки для изменения потока горячей воды в фильтрующее устройство в зависимости от уровня воды в резервуаре. Уровень воды может быть использован для управления мощностью нагревательного элемента в нагревательном устройстве непрерывного действия или может быть использован для управления работой насоса в гидроаккумулирующей системе.

[0009] В US 2004/118292 A1 раскрыт прибор для приготовления горячих напитков. Прибор содержит резервуар для жидкости, имеющий выпускное отверстие, из которого вода, нагретая нагревающим устройством, может быть подана в смешивающее устройство посредством нагревающего устройства и водоотводящего элемента. Заданный уровень воды в водоподъемном элементе в целом может поддерживаться на постоянной высоте с помощью устройства удержания на постоянном уровне.

[00010] В GB 2320093 A раскрыт способ определения общего объема жидкости, закаченной в емкость или выкаченной из нее посредством набора насосов.

РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[00011] Задача настоящего изобретения заключается в создании измерительного устройства для измерения объема жидкости, содержащейся в емкости, причем измерительное устройство может быть использовано в машине для разлива напитков. В частности, задача настоящего изобретения заключается в создании измерительного устройства, которое не только обеспечивает возможность точного измерения содержания жидкости в емкости, но является недорогим с точки зрения затрат на производство.

[00012] В первом аспекте настоящего изобретения предложено измерительное устройство для измерения объема жидкости, содержащейся в емкости, причем измерительное устройство содержит:

[00013] - основную емкость для приема жидкости,

[00014] - контрольную емкость, объем которой меньше объема основной емкости, причем основная емкость и контрольная емкость выполнены с возможностью соединения по текучей среде друг с другом как сообщающиеся сосуды,

[00015] - насос, соединенный с основной емкостью и контрольной емкостью для извлечения из них жидкости,

[00016] - датчик минимального уровня, выполненный с возможностью отправки контрольного сигнала, если в контрольной емкости достигнут минимальный уровень жидкости,

[00017] - первый клапан, посредством которого обеспечено соединение по текучей среде контрольной емкости с насосом и который выполнен с возможностью закрытия, если в контрольной емкости достигнут минимальный уровень жидкости, и

[00018] - блок управления, соединенный с датчиком минимального уровня и насосом и выполненный с возможностью измерения контрольного периода времени между включением насоса и приемом контрольного сигнала, причем блок управления дополнительно выполнен с возможностью расчета объема жидкости в основной емкости и/или общего объема жидкости в основной емкости и контрольной емкости на основании контрольного периода времени и расхода насоса.

[00019] Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения предложена машина для разлива напитков, содержащая вышеописанное измерительное устройство.

[00020] Настоящее измерительное устройство использует две сообщающиеся емкости, то есть основную емкость и контрольную емкость. Основной емкостью является основной бак для жидкости в бытовом приборе, причем контрольные емкости могут быть реализованы в виде подъемной трубы. За счет гидравлического соединения этих двух емкостей как двух сообщающихся емкостей, в обеих емкостях жидкость будет уравновешена вне зависимости от их формы и объема. Физический принцип таких сообщающихся емкостей иногда также называется гидростатическим парадоксом. Другими словами, это означает, что уровень жидкости в обеих емкостях находится на одной и той же высоте, поскольку можно полагать, что в обеих емкостях имеет место одно и то же внешнее давление (например атмосферное давление).

[00021] Кроме того, важно отметить, что объем контрольной емкости меньше объема основной емкости и что обе емкости соединены с насосом. Объем контрольной емкости предпочтительно намного меньше объема основной емкости. Объем контрольной емкости может, например, составлять порядка 20% или менее, предпочтительно даже порядка 10% или менее от объема основной емкости. Таким образом, приведение в действие насоса будет вызывать опорожнение контрольной емкости намного быстрее основной емкости.

[00022] Поскольку насос соединен по текучей среде с обеими емкостями, то сначала он начнет извлекать жидкость из обеих емкостей до тех пор, пока контрольная емкость не окажется пустой. После этого насос сможет только извлекать жидкость из основной емкости. В зависимости от объема жидкости, содержащейся в основной емкости и контрольной емкости до того, как насос начнет работать, пройдет некоторое время до тех пор, пока контрольная емкость не окажется пустой. Предложенное измерительное устройство содержит датчик минимального уровня расположенный на контрольной емкости или в ней. Этот датчик минимального уровня обнаруживает минимальный уровень жидкости в контрольной емкости, например если контрольная емкость окажется пустой. Поскольку датчик минимального уровня должен быть только выполнен с возможностью определения путем измерения, является ли емкость пустой или нет, то может быть использован достаточно простой и недорогой датчик. Как только датчик минимального уровня обнаружит, что контрольная емкость является пустой, он выдаст сигнал (обозначен в данном документе как контрольный сигнал) на блок управления. Поскольку блок управления также соединен с насосом и управляет им, то блоку управления также известно о том, в какой момент времени насос был включен. Таким образом, блок управления может измерить время (обозначено в настоящем документе как контрольный период времени) между приведением в действием/включением насоса и приемом контрольного сигнала, указывающего на то, что контрольная емкость является пустой. Этот измеренный контрольный период времени обозначает время, затрачиваемое на опорожнение контрольной емкости.

Поскольку можно полагать, что насос обеспечивает постоянное значение расхода по времени, контрольный период времени может быть использован для расчета объема жидкости, который первоначально находился в контрольной емкости (до включения насоса). Это просто следует из того, что контрольный период времени приблизительно или даже точно пропорционален объему жидкости в контрольной емкости до включения насоса. Этот объем может быть рассчитан следующим образом:

V_ref = θ_pump x t_ref (1)

[0001] где

V_ref обозначает объем жидкости в контрольной емкости в начале, θ_pump обозначает расход насоса, а

t_ref обозначает контрольный период времени.

Следует отметить, что этот результат расчета, в зависимости от варианта реализации представленного в настоящем документе измерительного устройства, является более или менее точным. Результат расчета является абсолютно точным, если расход насоса имеет постоянное значение по времени, а также если гарантировано, что в начале откачивания жидкость извлекают только из контрольной емкости до тех пор, пока она не окажется пустой. Однако контрольный объем V_ref может быть также точно рассчитан, если жидкость извлекают непосредственно из обеих контрольной емкости и основной емкости, поскольку в дальнейшем можно полагать, что из основной емкости и контрольной емкости выходит одинаковое количество жидкости до тех пор, пока контрольная емкость не окажется пустой. Таким образом, в измеренный контрольный период времени t_ref следует внести только поправку на отношение количества жидкости, выходящей из основной емкости, к количеству жидкости, выходящей из контрольной емкости. Если, например, предположить, что вначале из каждой из емкостей извлекают одно и то же количество жидкости, то в вышеописанном расчете период времени t_ref просто необходимо разделить на 2. Кроме того, следует отметить, что приближение может быть относительно хорошим, если расход насоса не является абсолютно неизменным по времени. В данном случае средняя расход может быть обозначена как θ_pump. Измерительное устройство может также содержать средства для измерения расхода жидкости при её извлечении из основной емкости и контрольной емкости посредством насоса. Однако такие средства не являются абсолютно необходимыми, если насос имеет заданный расход.

[0002] За счет вышеописанного принципа работы сообщающихся емкостей также следует, что объем V_ref в контрольной емкости перед включением насоса пропорционален объему V_main жидкости в основной емкости перед включением насоса (V_ref V_main) и также пропорционален общему объему V_total жидкости, имеющейся во всем измерительном устройстве (в основной емкости и контрольной емкости вместе) перед включением насоса (V_ref V_total). Таким образом, на основании контрольного периода времени и расхода насоса, блок управления может не только рассчитывать объем V_ref жидкости в контрольной емкости, но и также рассчитать объем V_main жидкости в основной емкости и/или общий объем V_total жидкости, находящейся в основной емкости и контрольной емкости. В итоге, это означает, что измерительное устройство выполнено с возможностью расчета объема жидкости в баке для воды (в основной емкости) и/или общего объема жидкости в устройстве, причем для этого необходим достаточно простой и недорогой датчик (датчик минимального уровня). Таким образом, предложенное измерительное устройство может быть использовано в любом типе машины для разлива напитков, при этом его легко реализовать и недорого производить.

[0003] Согласно одному из вариантов реализации измерительное устройство может дополнительно содержать устройство выбора для выбора количества жидкости, которую следует извлечь из основной емкости и контрольной емкости посредством насоса во время события по извлечению, причем событие по извлечению обозначает событие между включением и последующим выключением насоса.

[0004] Таким образом, в кофемашине такое событие по извлечению может представлять собой процесс варки одного кофе. Пользователь может прямо или косвенно выбрать количество жидкости, которое необходимо использовать для кофе. Устройство выбора может быть реализовано механическим или электронным образом. Кроме того, следует отметить, что выбор количества извлекаемой жидкости соответствует моменту времени, в который насос включают во время процесса варки/события по извлечению, поскольку достигается постоянный (средний) расход насоса.

[0005] Устройство выбора предпочтительно также соединено с блоком управления таким образом, что блок управления может управлять насосом соответствующим образом. В данном случае блок управления может быть выполнен с возможностью расчета объема жидкости в основной емкости и/или общего объема жидкости дополнительно на основании выбранного количества жидкости. Другими словами, поскольку блок управления в дальнейшем также располагает данными о количестве жидкости, которую извлекают во время события по извлечению, то он может рассчитать объем жидкости в основной емкости после события по извлечению:

[0006] V_main(t2) = V_main(t1) - V_dose (2)

[0007] причем V_main(t2) обозначает объем жидкости в основной емкости после события по извлечению, V_main(t1) обозначает объем жидкости в основной емкости перед событием по извлечению, а V_dose обозначает выбранный объем, который извлекают во время события по извлечению из основной емкости и контрольной емкости. Следует отметить, что приведенная выше формула требует, чтобы V_ref был намного меньше V_main, так что V_{main ≈} V_total. Если это не так, то следует дополнительно учесть объем V_ref, который находился в контрольной емкости перед событием по извлечению (V_ref(t1)) и после события по извлечению (V_ref(t2)). Формула 2 в дальнейшем должна быть модифицирована следующим образом:

[0008] V_main(t2) = V_main(t1) - V_dose - (V_ref(t2) - V_ref(t1)) (2‘)

[0009] где V_ref(t1) и V_ref(t2) могут быть рассчитаны на основе приведенной выше формулы 1. Однако для расчета V_ref(t2) на основе формулы 1 необходим второй этап извлечения, на котором измеряют t_ref(t2).

[00010] Одна из возможностей расчета объема жидкости в основной емкости путем использования вышеописанной пропорциональности между V_ref и V_main состоит в использовании геометрических размеров основной емкости и контрольной емкости.

[00011] Согласно одному из вариантов реализации блок управления может быть выполнен с возможностью расчета объема жидкости в основной емкости и/или общего объема жидкости дополнительно на основании геометрического размера основной емкости и контрольной емкости. Это, например, может работать следующим образом: Как описано выше, контрольный период времени t_ref и расход θ_pump насоса могут быть использованы для расчета объема V_ref жидкости в контрольной емкости. За счет наличия соединения между основной емкостью и контрольной емкостью как сообщающихся сосудов, дополнительно известно, что высота h уровня жидкости одинакова в основной емкости и контрольной емкости. Из этого следуют следующие формулы:

[00012] V_ref = h x A_ref (3)

[00013] V_main = h x A_main (4)

[00014] V_main = x A_main = x A_main (5)

[00015] В вышеописанных формулах A_main обозначает площадь сечения основной емкости, а A_ref обозначает площадь сечения контрольной емкости. Таким образом, площадь A_main сечения основной емкости и площадь A_ref сечения контрольной емкости следует задать в блоке управления программным способом. В наиболее простом случае площади A_main и A_ref сечения остаются постоянными по высоте каждой емкости. Однако даже если площади A_main и A_ref сечения не имеют постоянные значения по высоте емкостей, вышеописанные формулы также могут быть применены. В данном случае площади A_main и A_ref сечения следует задавать только в блоке управления программным способом в виде функции от высоты двух емкостей. Общий объем V_total жидкости может быть просто рассчитан путем суммирования объемов V_main и V_ref.

[00016] Согласно еще одному варианту реализации блок управления может быть выполнен с возможностью расчета объема жидкости в основной емкости и/или общего объема жидкости на основании: (i) контрольного периода времени, измеренного во время первого события по извлечению, (ii) контрольного периода времени, измеренного во время второго события по извлечению, следующего за первым событием по извлечению, (iii) расхода насоса, (iv) количества жидкости, выбранного для первого события по извлечению, и (v) количества жидкости, выбранного для второго события по извлечению.

[00017] В данном случае блок управления определяет общий объем жидкости в основной емкости и контрольной емкости после двух последовательных извлечений жидкости из основной емкости и контрольной емкости. Как бы то ни было, базовый принцип расчета объема жидкости в основной емкости и/или общего объема жидкости на основании контрольного периода времени и расхода насоса все еще остается тем же самым. Блок управления рассчитывает объем V_ref(t1), выкаченный из контрольной емкости во время первого события по извлечению, путем умножения среднего расхода θ_pump на контрольный период времени t_ref(t1). Блок управления сохраняет V_ref(t1) вместе с объемом V_dose(t1) жидкости, выбранным для первого события по извлечению. Как только наступает последующее событие по извлечению, например, когда извлекают жидкость для второй чашки кофе, контрольный объем V_ref(t2) будет снова рассчитан на основании θ_pump и t_ref(t2). Общий объем жидкости в основной емкости и контрольной емкости (вместе) может быть в дальнейшем рассчитан на основании следующих формул:

[00018] (6)

[00019] (7)

[00020] x (8)

[00021] где

V_total(t1) обозначает общий объем жидкости в основной емкости и контрольной емкости (вместе) перед первым событием по извлечению, V_total(t2) обозначает общий объем жидкости в основной емкости и контрольной емкости (вместе) перед вторым событием по извлечению (после первого события по извлечению),

V_ref(t1) обозначает объем жидкости, который извлекают из контрольной емкости во время первого события по извлечению (если контрольная емкость полностью опорожнена во время каждого события по извлечению,

V_ref(t1) также обозначает объем жидкости, которая находилась в контрольной емкости перед первым событием по извлечению),

V_ref(t2) обозначает объем жидкости в контрольной емкости, извлеченной во время второго события по извлечению (объем жидкости в контрольной емкости после первого события по извлечению и перед вторым событием по извлечению), а

V_dose(t1) обозначает объем жидкости, который извлекают из основной емкости и контрольной емкости во время первого события по извлечению.

[00022] Следует отметить, что приведенная выше формула 6 основана на том принципе, что изменение общего объема ΔV_total в бытовом приборе по отношению к общему объему V_total(t1) перед извлечением равно изменению ΔV_ref объема в контрольной емкости по отношению к объему V_ref(t1) жидкости в контрольной емкости перед извлечением .

[00023] Объем V_main жидкости в основной емкости может быть в итоге рассчитан следующим образом:

[00024] V_main(t1) = V_total(t1) – V_ref(t1) (9)

[00025] V_main(t2) = V_main(t1) – V_dose(t1) (10)

[00026] V_main(t3) = V_main(t2) – V_dose(t2) (11)

[00027] где

V_main(t1) обозначает объем жидкости в основной емкости перед первым событием по извлечению,

V_main(t2) обозначает объем жидкости в основной емкости после первого события по извлечению и перед вторым событием по извлечению,

V_main(t3) обозначает (текущий) объем в основной емкости после второго события по извлечению, а

V_dose(t2) обозначает выбранное количество жидкости, которое извлекают извлекают из основной емкости и контрольной емкости (вместе) во время второго события по извлечению.

Следует отметить, что вышеописанные формулы 10 и 11 требуют, чтобы V_ref было намного меньше V_main, так что V_main ≈ V_total. Если это не так, то следует модифицировать формулы 10 и 11 аналогично тому, как это пояснено для модифицированной формулы 2‘ путем учета V_ref.

[00028] Кроме того, следует отметить, что вышеописанные расчеты могут быть аналогичным образом основаны непосредственно на контрольных периодах времени t_ref(t1) и t_ref(t2), а не первичном расчете контрольных объемов V_ref(t1) и V_ref(t2):

[00029] x (12)

[00030] где t_ref(t1) обозначает контрольный период времени, измеренный во время первого события по извлечению, а t_ref(t2) обозначает контрольный период времени, измеренный во время второго события по извлечению. Так, в данном варианте реализации можно использовать формулу 8 или формулу 12 для расчета . В обоих случаях объем V_main жидкости в основной емкости в дальнейшем следует из формул 9-11.

[00031] Еще в одном варианте реализации измерительное устройство может дополнительно содержать запоминающий блок, который соединен с блоком управления, причем блок управления выполнен с возможностью хранения рассчитанного объема жидкости основной емкости в запоминающем блоке. Это обеспечивает возможность хранения рассчитанного значения объема V_main жидкости основной емкости в запоминающем блоке после каждого события по извлечению. Таким образом, рассчитанный объем V_main жидкости может быть повторно запрошен из запоминающего блока для осуществления дальнейших расчетов.

[00032] В особенности предпочтительно, чтобы блок управления был выполнен с возможностью хранения рассчитанного объема V_main жидкости основной емкости и/или рассчитанного общего объема V_total жидкости вместе с измеренным контрольным периодом времени t_ref в запоминающем блоке. Если это осуществляют после каждого события по извлечению, то после множества событий по извлечению запоминающий блок будет включать таблицу, в которой установлено соответствие между множеством измеренных контрольных периодов времени t_ref и соответствующими рассчитанными значениями объема V_main жидкости основной емкости и/или соответствующими рассчитанными значениями общего объема V_total жидкости. Это означает, что после этапа калибровки блоку управления больше не нужно рассчитывать объем V_main жидкости в основной емкости и/или общий объем V_total жидкости одним из вышеописанных способов, однако можно непосредственно найти рассчитанный объем V_main жидкости основной емкости и/или общий объем V_total жидкости, соответствующий конкретному контрольному периоду времени t_ref в таблице, хранящейся в запоминающем блоке. Это обеспечивает дополнительное преимущество, состоящее в том, что блок управления может незамедлительно идентифицировать правильные V_main и/или V_total после каждого события по извлечению, даже если пользователь ранее изменил объем жидкости в основной емкости, например путем (частичного) заполнения или (частичного) опорожнения основной емкости. Такая таблица, хранящаяся в запоминающем блоке, обеспечивает дополнительное преимущество, состоящее в том, что результат измерения становится все более и более точным, чем больше происходит событий по извлечению, то есть чем больше варят порций кофе.

[00033] Согласно еще одному варианту реализации измерительное устройство дополнительно содержит ограничительный элемент для ограничения жидкости из основной емкости к насосу. Этот ограничительный элемент обеспечивает преимущество, заключающееся в то, что во время каждого события по извлечению насос будет изначально извлекать большую часть жидкости из контрольной емкости до тех пор, пока контрольная емкость не окажется пустой. Это обеспечивает дополнительную точность результата измерения, поскольку жидкость, извлеченная из основной емкости, в дальнейшем уже более не будет иметь какое-либо воздействие или будет иметь по меньшей мере меньшее воздействие на результат измерения контрольного периода времени t_ref . Как только контрольная емкость будет пустой, насос извлечет всю оставшуюся жидкость, необходимую для события по извлечению из основной емкости. Ограничительный элемент может быть реализован посредством конструкции в рукаве/трубе, соединяющей основную емкость с насосом, или посредством клапана, который расположен между основной емкостью и насосом.

[00034] Еще в одном варианте реализации измерительное устройство может содержать первый клапан и второй клапан, причем контрольная емкость соединена по текучей среде с насосом посредством первого клапана, основная емкость соединена по текучей среде с насосом посредством второго клапана, первый клапан выполнен с возможностью его закрытия, как только датчик минимального уровня обнаружит, что в контрольной емкости достигнут минимальный уровень жидкости, а второй клапан выполнен с возможностью его открытия, как только датчик минимального уровня обнаружит, что в контрольной емкости достигнут минимальный уровень.

[00035] Другими словами, эти два клапана управляют подачей жидкости с помощью насоса таким образом, что в начале каждого события по извлечению контрольная емкость будет опорожнена первой, в то время как из основной емкости не извлекают какой-либо жидкости. Как только контрольная емкость будет пустой или практически пустой, первый клапан будет перекрывать соединение между контрольной емкостью и насосом, а второй клапан в то же самое время будет открывать соединение между основной емкостью и насосом, так что оставшаяся жидкость, необходимая для события по извлечению, будет выходить только из основной емкости. По сравнению с наличием ограничительного элемента, этот вариант реализации обеспечивает ещё более точный результат измерения, однако с другой стороны требует немного более сложного и дорогого оборудования (два дополнительных клапана).

[00036] Следует отметить, что измерительное устройство при необходимости оборудуют только вышеописанными двумя клапанами. Согласно еще одному варианту реализации измерительное устройство может также содержать только первый клапан, расположенный между контрольной емкостью и насосом. Этот первый клапан может быть выполнен с возможностью его перекрытия как только датчик минимального уровня обнаружит, что в контрольной емкости достигнут минимальный уровень жидкости. В данном случае первый клапан может быть перекрыт блоком управления или перекрыт автоматически. Датчик минимального уровня может, например, содержать поплавок, выполненный с возможностью закрытия первого клапана, если в контрольной емкости достигнут минимальный уровень жидкости. Первый клапан может дополнительно содержать принимающий элемент (например бачок некоторого типа), который выполнен с возможностью приема поплавка, то есть адаптирован к форме поплавка, и расположен на дне контрольной емкости или рядом с ним. Как только объем жидкости в контрольной емкости достигает минимального уровня жидкости, поплавок будет соединен с принимающим элементом и, таким образом, будет закрывать первый клапан.

[00037] Датчик минимального уровня может дополнительно содержать первый датчик контакта, который расположен в первом клапане или рядом с ним, и выполнен с возможностью обнаружения контакта поплавка с первым клапаном. Таким образом, функция датчика минимального уровня и первого датчика контакта совмещены рациональным и относительно недорогим образом.

[00038] Согласно еще одному варианту реализации измерительное устройство может содержать:

(i) ограничитель, расположенный в контрольной емкости и выполненный с возможностью предотвращения того, чтобы поплавок плавал выше заданной высоты в контрольной емкости, и

(ii) второй датчик контакта, который расположен на ограничителе или рядом с ним и который может быть выполнен с возможностью обнаружения контакта поплавка с ограничителем.

[00039] Ограничитель может быть размещен, например, над первым клапаном на высоте в 10% или менее от высоты контрольной емкости. Объединение ограничителя и второго датчика контакта обеспечивает несколько преимуществ:

1. Ограничитель предотвращает выпадение поплавка контрольной емкости, когда пользователь вручную опорожняет обе емкости.

2. Второй датчик контакта может выполнять функцию детектора для обнаружения того, правильно ли установлена основная емкость и/или контрольная емкость в устройстве. Если основная емкость неправильно соединена с контрольной емкостью, то в контрольную емкость не будет протекать какая-либо жидкость, так что поплавок останется на дне контрольной емкости без контакта со вторым датчиком контакта. Как только основная емкость правильно соединена с контрольной емкостью, жидкость будет протекать в контрольную емкость и толкать поплавок по направлению вверх к ограничителю. Это может быть обнаружено посредством второго датчика контакта.

3. Кроме того, второй датчик контакта может выполнять функцию детектора для обнаружения минимального уровня жидкости в основной емкости. К тому же ограничитель может быть размещен в контрольной емкости на высоте, соответствующей высоте расположения в основной емкости, при которой объем жидкости в основной емкости меньше, например, объема жидкости, необходимого для самого большого напитка, который обычно разливают с помощью машины для разлива напитков.

[00040] Предпочтительные варианты реализации настоящего изобретения охарактеризованы в зависимых пунктах формулы изобретения. Следует понимать, что пункт, относящийся к способу, имеет предпочтительные варианты реализации, схожие с заявленным устройством и/или идентичные ему или охарактеризованные в зависимых пунктах формулы изобретения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[00041] Эти и другие аспекты настоящего изобретения станут понятны и будут пояснены со ссылкой на описанные далее варианты реализации. В разделе «Чертежи» приведены следующие фигуры.

[00042] На фиг. 1 показан первый вариант реализации измерительного устройства согласно настоящему изобретению, на фиг. 1A показано измерительное устройство, находящееся в первом рабочем положении, на фиг. 1B показано измерительное устройство, находящееся во втором рабочем положении, на фиг. 1C показано измерительное устройство, находящееся в третьем рабочем положении, а на фиг. 1D показано измерительное устройство, находящееся в четвертом рабочем положении.

[00043] На фиг. 2 показан второй вариант реализации измерительного устройства согласно настоящему изобретению.

[00044] На фиг. 3 показан пример таблицы соответствия, хранящейся в запоминающем блоке измерительного устройства согласно настоящему изобретению.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[00045] На фиг. 1 показан первый вариант реализации измерительного устройства согласно настоящему изобретению. Измерительное устройство в целом обозначено ссылочным номером 10.

[00046] Измерительное устройство 10 содержит основную емкость 12, контрольную емкость 14 и насос 16. Если измерительное устройство 10 используют в машине для разлива напитков, то основная емкость 12 реализована в виде основного бака машины для жидкости, а контрольная емкость 14 может быть реализована в виде подъемной трубы. Основная емкость 12 и контрольная емкость 14 могут иметь произвольные конструкцию и форму. Важно только то, что объем контрольной емкости 14 должен быть меньше объема основной емкости 12. В обычно конструкции объем контрольной емкости 14 будет составлять порядка 10% или менее, или даже порядка 5% или менее от объема основной емкости 12.

[00047] Кроме того, также важно, чтобы основная емкость 12 и контрольная емкость 14 были соединены по текучей среде друг с другом как две сообщающиеся емкости. До тех пор, пока на жидкость в основной емкости 12 и жидкость в контрольной емкости 14 воздействует одно и то же давление (атмосферное давление), жидкость в обеих емкостях 12, 14 будет уравновешена на одном и том же уровне h₁.

[00048] Насос 16 соединен по текучей среде с обеими емкостями 12, 14. Таким образом, насос 16 может извлекать жидкость из обеих емкостей 12, 14. Для насоса 16 в целом может быть использована обычная накачка. Однако предпочтительно использовать насос 16 с постоянным расходом, поскольку это облегчает измерение измерительным устройством 10, что будет пояснено более подробно ниже по тексту.

[00049] Согласно первому варианту реализации, показанному на фиг. 1, основная емкость 12 соединена с насосом 16 посредством ограничительного элемента 18. Этот ограничительный элемент 18 выполнен с возможностью ограничения потока жидкости из основной емкости 12 к насосу 16. Однако следует отметить, что ограничительный элемент 18 должен быть настроен не только частично ограничивать поток жидкости, поскольку в противном случае принцип работы двух сообщающихся емкостей 12, 14 был бы затруднен. С другой стороны, слишком сильное ограничение также препятствует извлечению жидкости из основной емкости 12 посредством насоса 16. Ограничительный элемент 18 может быть реализован, например, в виде конструкции трубки или рукава, которая соединяет основную емкость 12 с насосом 16. Однако ограничительный элемент 18 может также содержать клапан, который ограничивает или блокирует поток жидкости из основной емкости 12 к насосу 16 до тех пор, пока контрольная емкость 14 не будет пустой, а в дальнейшем снова открывает соединение между основной емкостью 12 и насосом 16.

[00050] Контрольная емкость 14 согласно первому варианту реализации соединена с насосом 16 посредством клапана 20. Клапан 20 расположен в контрольной емкости 14. Согласно иллюстративному варианту реализации, показанному на фиг. 1, этот клапан 20 реализован в виде поплавкового клапана. Этот клапан содержит поплавок 22, который выполнен с возможностью плавания в жидкости, содержащейся в контрольной емкости 14. Таким образом, поплавок 22 следует изготавливать из материала, плотность которого меньше плотности жидкости, используемой в измерительном устройстве 10 (если измерительное устройство 10 применяют в машине для разлива напитков, жидкостью обычно является вода). Кроме того, в данном примере клапан 20 содержит принимающий элемент 24, который выполнен с возможностью приема поплавка 22. Этот принимающий элемент 24 может быть реализован в виде бачка некоторого типа, адаптированного к форме поплавка 22. Принимающий элемент 24 предпочтительно расположен на нижнем конце контрольной емкости 14 или рядом с ним, то есть расположен в контрольной емкости 14 в области минимального уровня жидкости.

[00051] Иллюстративный поплавковый клапан 20 работает следующим образом: если жидкость, содержащаяся в контрольной емкости 14, находится выше минимального уровня жидкости, то поплавок 22 будет плавать в жидкости таким образом, что он не имеет соединения с принимающим элементом 24. Как только уровень жидкости в контрольной емкости 14 упадет ниже минимального уровня жидкости, поплавок 22 будет иметь соединение с принимающим элементом 24 и, таким образом, будет закрывать клапан 20, то есть перекрывать соединение между контрольной емкостью 14 и насосом 16. В данном случае клапан 20 также перекрывает соединение между основной емкостью 12 и контрольной емкостью 14. Таким образом, основная емкость 12 и контрольная емкость 14 имеют соединение друг с другом до тех пор, пока клапан 20 открыт.

[00052] Измерительное устройство 10 дополнительно содержит датчик 26 минимального уровня, который обнаруживает минимальный уровень жидкости в контрольной емкости 14. Измерительное устройство может, например, обнаруживать, является ли контрольная емкость 14 пустой или нет. Согласно иллюстративному варианту реализации, показанному на фиг. 1, датчик 26 минимального уровня объединен с клапаном 20. Датчик 26 минимального уровня может содержать датчик 28 контакта, который расположен в приемном элементе 24 клапана 20 или рядом с ним. Датчик 28 контакта выполнен с возможностью обнаружения контакта поплавка 22 с клапаном 20/приемным элементом 24. Как только контакт поплавка 22 с клапаном 20 будет обнаружен посредством датчика 28 контакта, датчик 26 минимального уровня будет генерировать сигнал, который в данном документе обозначен как контрольный сигнал.

[00053] Следует отметить, что настоящее изобретение не ограничено использованием поплавкового клапана и датчика минимального уровня, содержащего датчик контакта, изображенный на иллюстративном варианте реализации, показанном на фиг. 1. Тот же самый принцип работы может быть также достигнут посредством клапана 20 с электронным управлением и датчика 26 минимального уровня, который обнаруживает минимальный уровень жидкости в контрольной емкости 14 оптическим, механическим, индуктивным или емкостным образом.

[00054] Предложенное измерительное устройство 10 дополнительно содержит блок 30 управления для управления работой устройства 10. Этот блок 30 управления может быть реализован в виде процессора или микроконтроллера с хранящимся на нем программным обеспечением, предназначенным для управления различными элементами измерительного устройства 10. Блок 30 управления предпочтительно соединен с насосом 16 и датчиком 26 минимального уровня, как это указано на фиг. 1 посредством пунктирных линий. Соединения между блоком 30 управления, насосом 16 и датчиком 26 минимального уровня могут быть реализованы в виде беспроводного соединения или физического проводного соединения.

[00055] Работа измерительного устройства 10 должна быть подробно пояснена со ссылкой на фиг. 1A-1D.

[00056] На фиг. 1A показана первоначальная ситуация, в которой жидкостью была наполнена основная емкость 12, при этом жидкость была уравновешена между основной емкостью 12 и контрольной емкостью 14. Таким образом, жидкость в обеих емкостях 12, 14 находится на одной и той же высоте h₁. Клапан 20 находится в своем открытом положении, так что насос 16 может извлекать жидкость из основной емкости 12 и контрольной емкости 14. Теперь пользователь может включить насос 16 для начала извлечения жидкости. Это может быть осуществлено посредством пользовательского интерфейса 32, который содержит дисплей 34 и устройство 36 выбора. При применении в машине для разлива напитков, пользователь может, например, выбрать количество жидкости V_dose, которая должна быть извлечена в целом из основной емкости 12 и контрольной емкости 14. Таким образом, устройство 36 выбора может содержать механическую кнопку или сенсорный дисплей, обеспечивающий возможность выбора пользователем количества жидкости V_dose. Однако следует отметить, что пользователи машин для разлива напитков не всегда прямо выбирают конкретное количество извлекаемой жидкости V_dose, а скорее выбирают тип предварительно заданного рецепта (например, эспрессо, маленькое кофе или большое кофе). Блок 30 управления в таких случаях рассчитывает V_dose или берет его значение в таблице соответствия, хранящейся в запоминающем блоке 38, соединенном с блоком 30 управления. Блок 30 управления будет в дальнейшем рассчитывать время t_pump, когда насос 16 необходимо включить для извлечения количества V_dose. Данная информация может быть также сохранена в таблице соответствия в запоминающем блоке 38, так что нет необходимости в ее получении путем расчета каждый раз на основании расхода θ_pump насоса 16.

[00057] После включения насоса 16, он в дальнейшем начнет извлекать жидкость из основной емкости 12 и контрольной емкости 14. За счет ограничительного элемента 18 большая часть жидкости будет высосана из контрольной емкости 14 в самом начале. Таким образом, контрольная емкость 14 будет опорожнена первой. В зависимости от уровня жидкости в контрольной емкости 14 это займет определенное время, а также об этом будет сообщено посредством датчика 26 минимального уровня. Как только уровень жидкости в контрольной емкости 14 достигнет минимального уровня жидкости, поплавок 22 будет контактировать с клапаном 20 и, соответственно, закроет его (см. фиг. 1B). Датчик 28 контакта обнаружит этот контакт и отправит контрольный сигнал на блок 30 управления. Соединение между контрольной емкостью 14 и насосом 16 в дальнейшем перекрывается, так что насос 16 продолжит извлекать жидкость только из основной емкости 12 (см. фиг. 1C). Насос 16 продолжит извлекать жидкость до тех пор, пока выбранное количество V_dose не извлекут полностью. Несмотря на то, что жидкость в дальнейшем извлекают через ограничительный элемент 18, насос 16 выполнен с возможностью сохранения расхода на постоянном уровне. Насос 16 может быть выполнен, например, с возможностью автоматической адаптации к этому изменению ограничения. Как только полностью извлекут выбранное количество V_dose, блок 30 управления остановит/выключит насос 16 и, соответственно, завершит событие по извлечению. Событие по извлечению обозначает событие между включением и последующим выключением насоса 16, то есть полный цикл извлечения выбранного количества жидкости V_dose из системы. Как только насос 16 выключен блоком 30 управления, клапан 20 автоматически открывается, поскольку поплавок 22 будет подниматься в контрольной емкости 14. Основная емкость 12 и контрольная емкость 14 могут в дальнейшем снова установить связь друг с другом, так что уровень жидкости в обеих емкостях 12, 14 снова будет уравновешенным (см. фиг. 1D). Уровень жидкости в обеих емкостях 12, 14 в дальнейшем будет находиться на высоте h₂, причем h₂ < h₁ (если сравнивать фиг. 1A и фиг. 1D).

[00058] Во время события по извлечению блок 30 управления может измерить время (обозначено в настоящем документе как контрольный период времени) между включением насоса 16 и приемом контрольного сигнала. После (первого) события по извлечению блок 30 управления может в дальнейшем рассчитать объем V_main(t1) жидкости, которую основная емкость 12 содержала перед событием по извлечению. Блок 30 управления может также рассчитать объем V_main(t2) жидкости, которую основная емкость 12 содержала после события по извлечению. Это расчет может быть основан на контрольном периоде времени t_ref и расходе θ_pump насоса 16.

[00059] Наиболее простой способ расчета V_main заключается в дополнительном учете объема V_dose жидкости, выбранного пользователем, и геометрических размеров основной емкости 12 и контрольной емкости 14. Пример такого расчета приведен ниже:

[00060] Пример 1: Используют основную емкость 12, имеющую площадь сечения A_main = 3925 мм², причем площадь сечения A_main имеет постоянное значение по высоте основной емкости 12. Используют контрольную емкость 14, имеющую площадь сечения A_ref = 200 мм², которая также имеет постоянное значение по высоте. Во время события по извлечению был измерен контрольный период времени t_ref в 10 с. Насос 16 имеет постоянный расход θ_pump в 4 мл/с (4000 мм³/с). С использованием формулы 5, которая была приведена во вводной части описания, объем в основной емкости 12 может быть в дальнейшем рассчитан следующим образом:

[00061] V_main = x A_main = x A_main

[00062]

[00063] Очевидно, что V_main в вышеописанном примере указывает на объем жидкости в основной емкости 12 перед событием по извлечению (V_main(t1)). Однако, если также известно выбранное количество жидкости V_dose, извлекаемый в целом, то общий объем жидкости V_total(t2), находящейся в основной емкости 12 и контрольной емкости 14 после события по извлечению, может быть просто рассчитан следующим образом:

[00064] V_total(t2) = V_total(t1) - V_dose = V_main(t1) + V_ref(t1) – V_dose

[00065] Кроме того, очевидно, что вышеописанный расчет становится точным только в том случае, если предположить, что всю жидкость вначале извлекают из контрольной емкости 14, а в ограничительном элементе 18 в это время не возникает каких-либо протечек. Следует отметить, что вышеописанный пример расчета возможен только в том случае, если известны геометрические размеры A_main и A_ref основной емкости 12 и контрольной емкости 14.

[00066] Если размеры A_main и A_ref не известны, блок 30 управления может рассчитать V_main другим способом. Это будет показано в приведенном ниже примере 2. Расчет в примере 2 все еще основан на измеренном контрольном периоде времени t_ref и расходе θ_pump насоса. Однако V_main теперь рассчитывают после двух последовательных событий по извлечению, например после того, как пользователь извлек два напитка из системы. V_main в дальнейшем рассчитывают с учетом того, что изменение общего объема ΔV_total в бытовом приборе, разделенное на общий объем V_total(t1) перед извлечением, равно изменению объема ΔV_ref в контрольной емкости, поделенному на объем жидкости V_ref(t1) в контрольной емкости перед извлечением (см. формулы 6-8, приведенные во вступительной части описания).

[00067] Пример 2: Объем V_dose(t1) извлекаемой жидкости, выбранный пользователем во время первого события по извлечению, составляет V_dose(t1) = 120 мл. Средний расход θ_pump составляет 4 мл/с. Контрольный период времени t_ref(t1), измеренный во время первого события по извлечению, составляет t_ref(t1) = 3,1 с. Объем жидкости, который содержала контрольная емкость 14 перед событием по извлечению, может быть рассчитан следующим образом:

[00068] V_ref(t1) = θ_pump x t_ref(t1) = 4 мл/с x 3,1 с = 12,4 мл.

[00069] На втором этапе извлечения пользователь выбирает объем жидкости V_dose(t2) в 100 мл. Контрольный период времени t_ref(t2), измеренный блоком 30 управления во время второго события по извлечению, составляет 2,8 с. Расход θ_pump остается таким же (4 мл/с). Таким образом, перед вторым событием по извлечению контрольная емкость 14 содержит объем V_ref(t2):

[00070] V_ref(t2) = θ_pump x t_ref(t2) = 4 мл/с x 2,8 с = 11,2 мл.

[00071] Общий объем жидкости V_total и/или объем жидкости V_main в основной емкости 12 перед первым событием по извлечению (V_total(t1) и/или V_main(t1)), после первого события по извлечению (V_total(t2) и/или V_main(t2)) и после второго события по извлечению (V_total(t3) и/или V_main(t3)) может быть в дальнейшем рассчитан посредством вышеописанных формул 8-11:

[00072] x

[00073]

[00074] V_main(t1) = V_total(t1) – V_ref(t1) = 1240 мл – 12.4 мл = 1227.6 мл

[00075] V_main(t2) = V_main(t1) – V_dose(t1) = 1227.6 мл – 120 мл = 1107.6 мл

[00076] V_main(t3) = V_main(t2) – V_dose(t2) = 1107.6 мл – 100 мл = 1007.6 мл

[00077] Очевидно, что объем V_total(t1) жидкости, которая присутствовала в основной емкости 12 и контрольной емкости 14 перед первым событием по извлечению, может быть также рассчитан посредством формулы 12 вместо формулы 8:

[00078] x

[00079]

[00080] Таким образом, объем в основной емкости 12 может быть также рассчитан, если не известны геометрические размеры основной емкости 12 и контрольной емкости 14. Рассчитанные объемы V_total и/или V_main жидкости могут быть показаны пользователю на дисплее 34. Однако расчет согласно примеру 2 требует двух событий по извлечению (двух извлечений напитка), что может иметь недостаток, поскольку пользователи обычно сами хотят увидеть, осталось ли в устройстве достаточно жидкости.

[00081] Представленное измерительное устройство 10 может быть улучшено способом, при котором также возможна такая прямая индикация объема жидкости на дисплее 34. Кроме того, блок 30 управления может хранить измеренный контрольный период времени t_ref вместе с рассчитанными объемами V_total и/или V_main в таблице соответствия в запоминающем блоке 38 после каждого события по извлечению. Если это проделано множество раз, то есть после множества событий по извлечению, таблица соответствия в запоминающем блоке 38 содержит достаточно данных. После фазы инициализации блоку 30 управления в дальнейшем более не нужно каждый раз рассчитывать V_total и/или V_main одним из вышеописанных иллюстративных способов, при этом он может просто получить V_total и/или V_main непосредственно из таблицы соответствия, хранящейся в запоминающем блоке 38. Пример такой таблицы соответствия схематически показан на фиг. 3. В таблице соответствия, показанной на фиг. 3, отражена только взаимосвязь между V_main и t_ref. Однако очевидно, что объем V_total также может быть включен в эту таблицу соответствия.

[00082] Таким образом, вышеописанная таблица соответствия ускоряет измерение, а также обеспечивает преимущество, заключающееся в том, что после каждого события по извлечению результаты измерения становятся все более и более точными. Если измеренный контрольный период времени t_ref еще не включен в таблицу соответствия, V_total и/или V_main могут быть также рассчитаны одним из вышеописанных способов, а в таблице соответствия может быть сделана новая запись. В альтернативном варианте блок 30 управления может быть выполнен с возможностью осуществления интерполяций между двумя наиболее близкими контрольными периодами времени t_ref, которые уже включены в запоминающий блок 38. Безусловно, это потребует наличия по существу линейной связи между t_ref и V_total и/или линейной связи между t_ref и V_main.

[00083] Измерительное устройство 10 все еще может содержать некоторые дополнительные улучшения: Согласно иллюстративному варианту реализации измерительного устройства 10, показанному на фиг. 1, измерительное устройство 10 дополнительно содержит ограничитель 40, расположенный в контрольной емкости 14. Этот ограничитель 40 выполнен с возможностью предотвращения того, чтобы поплавок 22 плавал в контрольной емкости 14 выше заданной высоты. Это может быть реализовано посредством простого механического ограничительного элемента, который выступает в контрольную емкость 14 на конкретной высоте. Измерительное устройство 10 может дополнительно содержать второй датчик 42 контакта, который расположен на ограничителе 40 или рядом с ним и который может быть выполнен с возможностью обнаружения контакта поплавка 22 с ограничителем 40. Включение такого ограничителя 40 и датчика 42 контакта обеспечивает следующие преимущества:

1) Ограничитель 40 предотвращает случайное выпадение поплавка 22 контрольной емкости 40, если пользователь вручную опорожняет две емкости 12, 14.

2) Второй датчик 42 контакта может быть использован для обнаружения наличия основной емкости 12. Основная емкость 12 может быть, например, выполнена с возможностью открепления отдельно от устройства 10. Если пользователь открепляет основную емкость 12, например для ее заполнения, уровень жидкости в контрольной емкости 14 упадет настолько, что поплавок 22 больше не будет продвигаться к ограничителю 40. Это может быть обнаружено датчиком 42 контакта.

3) Ограничитель 40 и второй датчик 42 контакта могут быть также использованы в качестве детектора минимального уровня для обнаружения того, находится ли уровень жидкости в основной емкости 12 выше конкретного минимального порогового значения.

[00084] Кроме того, можно объединить друг с другом первый и второй датчики 26, 42 контакта и датчик 26 минимального уровня. Кроме того, ограничитель 40 следует устанавливать рядом с датчиком 26 минимального уровня, то есть в непосредственной близости от минимального уровня жидкости в контрольной емкости 14. В данном случае первый и второй датчики 26, 42 контакта могут быть объединены только в один датчик.

[00085] На фиг. 2 показан второй вариант реализации измерительного устройства 10. Принцип работы остается тем же самым, что и принцип работы, описанный выше со ссылкой на первый вариант реализации, показанный на фиг. 1. Однако в этом втором варианте реализации осуществлены некоторые модификации. Вместо поточного клапана 20 установлен клапан 20', который может быть приведен в действие электронным образом посредством блока 30 управления. В данном случае блок 30 управления выполнен с возможностью закрытия клапана 20' после приема контрольного сигнала. Вместо ограничительного элемента 18 между насосом 16 и основной емкостью 12 устанавливают второй клапан 44. Этот второй клапан 44 также предпочтительно реализуют в виде клапана с электронным управлением. Таким образом, блок 30 управления может управлять клапанами 20' и 44 следующим образом. В начале оба клапана 20', 44 будут открыты, так что основная емкость 12 и контрольная емкость 14 будут иметь связь друг с другом и уравновешивать свои уровни жидкости. Как только включают насос 16, первый клапан 20' оказывается открытым, а второй клапан 44 оказывается перекрытым. Это обеспечивает то, что насос 16 вначале извлекает жидкость только из контрольной емкости 14. Как только контрольная емкость 14 становится пустой (обнаруживается датчиком 26’ минимального уровня), первый клапан 20' будет перекрыт, а второй клапан 44 будет открыт. Первый клапан 20' будет оставаться закрытым до конца события по извлечению, а затем будет снова открыт, так что две емкости 12, 14 могут снова установить связь друг с другом.

[00086] Результат измерения все еще может быть дополнительно улучшен путем включения средств для измерения расхода жидкости, извлекаемой из основной емкости 12 и контрольной емкости 14. Это может быть реализовано посредством расходомера 46, который расположен перед насосом 16 или после него. Этот расходомер 46 также может быть соединен с блоком 30 управления.

[00087] Следует отметить, что модифицированные компоненты второго варианта реализации могут быть также реализованы в измерительном устройстве 10 согласно первому варианту реализации по отдельности или все вместе. Первый вариант реализации может, например, быть модифицирован путем простой замены ограничительного элемента 18 на второй клапан 44. Первый вариант реализации также может быть модифицирован путем простого добавления расходомера 46 и/или путем замены поплавкового клапана 20 на клапан 20’ с электронным управлением.

[00088] Несмотря на то, что настоящее изобретение было подробно показано на чертежах и подробно описано в приведенном выше описании, такие изображения и такое описание следует рассматривать в качестве иллюстрации или примера, а не ограничения, так что настоящее изобретение не ограничено раскрытыми вариантами реализации. Другие вариации раскрытых вариантов реализации могут быть понятны специалистам в данном области техники и осуществлены ими при реализации настоящего изобретения в результате изучения чертежей, описания и прилагаемой формулы изобретения.

[00089] В формуле изобретения термин «содержащий» не исключает и других элементов или этапов, а грамматические показатели единственного числа не исключают множественное число. Одиночный элемент или другой блок могут выполнять функции нескольких элементов, охарактеризованных в формуле изобретения. Сам факт, что конкретные средства измерения приведены во взаимно несвязанных зависимых пунктах формулы, не указывает на то, что сочетание таких средств измерения не может быть использовано с обеспечением достижения некоторого преимущества.

[00090] Любые ссылочные обозначения в формуле изобретения не следует истолковывать как ограничение объема защиты.

Изобретение относится к измерительному устройству (10) для измерения объема жидкости, содержащейся в емкости, причем измерительное устройство содержит: основную емкость (12) для приема жидкости; контрольную емкость (14), объем которой меньше объема основной емкости (12), причем основная емкость (12) и контрольная емкость (14) выполнены с возможностью соединения по текучей среде друг с другом как сообщающиеся сосуды; насос (16), соединенный с основной емкостью (12) и контрольной емкостью (14) для извлечения из них жидкости; датчик (26) минимального уровня, выполненный с возможностью отправки контрольного сигнала, если в контрольной емкости (14) достигнут минимальный уровень жидкости; первый клапан (20, 20'), посредством которого обеспечено соединение по текучей среде контрольной емкости (14) с насосом (16) и который выполнен с возможностью закрытия, если в контрольной емкости (14) достигнут минимальный уровень жидкости; блок (30) управления, который соединен с датчиком (26, 26’) минимального уровня и насосом (16) и выполнен с возможностью измерения контрольного периода времени между включением насоса (16) и приемом контрольного сигнала, причем блок (30) управления дополнительно выполнен с возможностью расчета объема жидкости в основной емкости (12) и/или общего объема жидкости в основной емкости (12) и контрольной емкости (14) на основании контрольного периода времени и расхода насоса (16). 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Измерительное устройство (10) для измерения объема жидкости, содержащейся в емкости, содержащее:

- основную емкость (12) для приема жидкости,

- контрольную емкость (14), объем которой меньше объема основной емкости (12), причем основная емкость (12) и контрольная емкость (14) выполнены с возможностью соединения по текучей среде друг с другом как сообщающиеся сосуды,

- насос (16), соединенный с основной емкостью (12) и контрольной емкостью (14) для извлечения из них жидкости,

- датчик (26) минимального уровня, выполненный с возможностью отправки контрольного сигнала, если в контрольной емкости (14) достигнут минимальный уровень жидкости,

- первый клапан (20, 20'), посредством которого обеспечено соединение по текучей среде контрольной емкости (14) с насосом (16) и который выполнен с возможностью закрытия, если в контрольной емкости (14) достигнут минимальный уровень жидкости, и

- блок (30) управления, соединенный с датчиком (26, 26’) минимального уровня и насосом (16) и выполненный с возможностью измерения контрольного периода времени между включением насоса (16) и приемом контрольного сигнала,

причем блок (30) управления дополнительно выполнен с возможностью расчета объема жидкости в основной емкости (12) и/или общего объема жидкости в основной емкости (12) и контрольной емкости (14) совместно на основании контрольного периода времени и расхода насоса (16).

2. Измерительное устройство по п. 1, дополнительно содержащее устройство (36) выбора для выбора количества жидкости, которую следует извлечь из основной емкости (12) и контрольной емкости (14) посредством насоса (16) во время события по извлечению,

причем событие по извлечению обозначает событие между включением и последующим выключением насоса (16).

3. Измерительное устройство по п. 2, в котором блок (30) управления выполнен с возможностью расчета объема жидкости в основной емкости (12) и/или общего объема жидкости дополнительно на основании выбранного количества жидкости.

4. Измерительное устройство по п. 1, в котором блок (30) управления выполнен с возможностью расчета объема жидкости в основной емкости (12) и/или общего объема жидкости дополнительно на основании геометрических размеров основной емкости (12) и контрольной емкости (14).

5. Измерительное устройство по п. 2, в котором блок (30) управления выполнен с возможностью расчета объема жидкости в основной емкости (12) и/или общего объема жидкости на основании:

(i) контрольного периода времени, измеренного во время первого события по извлечению,

(ii) контрольного периода времени, измеренного во время второго события по извлечению, следующего за первым событием по извлечению,

(iii) расхода насоса (16),

(iv) количества жидкости, выбранного для первого события по извлечению, и

(v) количества жидкости, выбранного для второго события по извлечению.

6. Измерительное устройство по п. 1, дополнительно содержащее запоминающий блок (38), соединенный с блоком (30) управления,

причем блок (30) управления выполнен с возможностью хранения в запоминающем блоке (38) измеренного контрольного периода времени, рассчитанного объема жидкости основной емкости (12) и/или рассчитанного общего объема жидкости.

7. Измерительное устройство по п. 1, дополнительно содержащее ограничительный элемент (18) для ограничения потока жидкости из основной емкости (12) к насосу (16).

8. Измерительное устройство по п. 7, в котором датчик (26) минимального уровня содержит поплавок (22), выполненный с возможностью закрывать первый клапан (20, 20'), если в контрольной емкости (14) достигнут минимальный уровень жидкости.

9. Измерительное устройство по п. 8, в котором датчик (26) минимального уровня содержит первый датчик (28) контакта, расположенный в первом клапане (20) или рядом с ним и выполненный с возможностью обнаружения контакта поплавка (22) с первым клапаном (20, 20').

10. Измерительное устройство по п. 8, дополнительно содержащее:

(i) ограничитель (40), расположенный в контрольной емкости (14) и выполненный с возможностью предотвращения того, чтобы поплавок (22) плавал в контрольной емкости (14) выше заданной высоты, и

(ii) второй датчик (42) контакта, расположенный на ограничителе (40) или рядом с ним и выполненный с возможностью обнаружения контакта поплавка (22) с ограничителем (40).

11. Измерительное устройство по п. 1, дополнительно содержащее второй клапан (44), причем

основная емкость (12) соединена с насосом (16) посредством второго клапана (44),

первый клапан (20, 20') выполнен с возможностью его закрытия, как только датчик (26, 26’) минимального уровня обнаружит, что в контрольной емкости (14) достигнут минимальный уровень жидкости, а

второй клапан (44) выполнен с возможностью его открытия, как только датчик (26, 26’) минимального уровня обнаружит, что в контрольной емкости (14) достигнут минимальный уровень жидкости.

12. Измерительное устройство по п. 1, в котором насос (16) после его включения выполнен с возможностью задания расхода жидкости, который не изменяется со временем.

13. Измерительное устройство по п. 1, дополнительно содержащее расходомер (46) для измерения расхода жидкости, извлекаемой из основной емкости (12) и контрольной емкости (14).

14. Машина для разлива напитков, содержащая измерительное устройство (10) по любому из пп. 1-13.