Устройство и способ определения уровня заполнения бака стиральной машины

УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УРОВНЯ ЗАПОЛНЕНИЯ БАКА СТИРАЛЬНОЙ МАШИНЫ Изобретение относится к устройству для определения уровня (16) жидкости (14) в баке (10) стиральной машины (1) при помощи датчика (18) уровня заполнения, который определяет давление жидкости (14) и имеет корпус (34) и эластичную, передающую давление мембрану (32,40), соединенную с корпусом (34) датчика (18) и находящуюся в процессе работы прибора в непосредственном контакте с жидкостью (14), причем измеряющий элемент (20) датчика (18) уровня заполнения находится в нижней области (22) бака (10), покрытой жидкостью (14), а измеряющий элемент (20) датчика (18) уровня заполнения содержит плоский чувствительный элемент (30), покрытый указанной мембраной (32; 40), которая расположена перед плоским чувствительным элементом (30) на некотором расстоянии от него с образованием замкнутого промежуточного пространства (36) так, что давление, определенное мембраной (34; 40), передается через промежуточное пространство (36) к плоскому чувствительному элементу (30) датчика (18) уровня заполнения.(71)(73) Заявитель и патентовладелец: БСХ БОШ УНД СИМЕНС ХАУСГЕРЕТЕ ГМБХ (DE) 016379 Область техники, к которой относится изобретение Изобретение относится к устройству и способу определения уровня заполнения бака водоносного бытового прибора, в частности стиральной машины, согласно ограничительной части пп.1 и 11 формулы изобретения. Сведения о предшествующем уровне техники Изменяющийся уровень заполнения или жидкости в баке (в дальнейшем бак для стирального раствора) стиральной машины в современных бытовых приборах обычно измеряется при помощи воздушного столба, соединяющегося с находящейся в баке для стирального раствора жидкостью. Следовательно, изменение уровня заполнения или жидкости приведет к изменению давления или объема воздуха,образующегося между жидкостью в баке для стирального раствора и датчиком уровня заполнения, выполненным в виде датчика давления. Тем самым, уровень заполнения бака для стирального раствора определяется по высоте воздушного столба. Такое устройство и такой способ уже известны, например, из ЕР 1341955 В 1. В описанной там стиральной машине напорный трубопровод помещен в сливной шланг и расположен в области под баком для стирального раствора, которая соприкасается с жидкостью или стиральным раствором. При этом сам датчик уровня заполнения расположен выше бака для стирального раствора, чтобы посредством изменения воздушного столба можно было определить соответствующий уровень жидкости в баке для стирального раствора. ЕР 1087052 А 2 раскрывает стиральную машину, в которой датчик уровня заполнения расположен в баке для стирального раствора и через напорный шланг соединен со сливным шлангом. В корпусе датчика уровня заполнения также расположены датчик температуры и датчик ускорения. Прочие устройства для определения уровня заполнения в баке водоносного бытового прибора известны из DE 1485100 A, US 3153924 А и US 2656431 А. Эти устройства содержат датчик уровня заполнения и эластичную, передающую давление мембрану, закрепленную на корпусе датчика уровня заполнения и находящуюся в непосредственном контакте с жидкостью. Мембрана расположена в нижней части бака для стирального раствора. Сущность изобретения Задачей предлагаемого изобретения является разработка устройства и способа упомянутого вида,которые позволят сделать измерение уровня жидкости в баке для стирального раствора в высшей степени нечувствительным к помехам. Задача решается в рамках изобретения устройством и способом с признаками, раскрываемыми в пп. 1 и 11 формулы изобретения. Выгодные, целесообразные и нетривиальные варианты исполнения изобретения раскрываются в зависимых пунктах формулы, причем отдельные признаки могут комбинироваться между собой в любых технически возможных вариантах. В целях обеспечения максимально нечувствительного к помехам измерения уровня жидкости в баке для стирального раствора изобретение предусматривает расположение по меньшей мере одного измеряющего элемента датчика уровня заполнения в нижней области бака для стирального раствора, которая во время стирки заполнена жидкостью. Иными словами, согласно изобретению уровень заполнения определяется путем прямого измерения образованного находящейся в баке для стирального раствора жидкостью напорного столба за счет того, что датчик уровня заполнения, выполненный, в частности, в виде датчика давления, по меньшей мере, своим измеряющим элементом соприкасается с жидкостью в баке для стирального раствора. Понятно, что для этого измеряющий элемент датчика уровня заполнения должен быть помещен в соответствующую нижнюю область бака для стирального раствора, чтобы обеспечить гарантированное покрытие жидкостью во время процесса стирки. Под процессом стирки при этом понимается не только вращение барабана внутри бака для стирального раствора, но и любое состояние,при котором внутри бака для стирального раствора находится жидкость. Размещение, по меньшей мере, измеряющего элемента датчика уровня заполнения под жидкостью или в контакте с жидкостью имеет то преимущество, что благодаря прямому соединению с баком для стирального раствора и использованию большого объема жидкости измерительный (выходной) сигнал датчика уровня заполнения значительно менее чувствителен к кратковременным пикам давления, которые вызываются механикой стиральной машины или бельем, вращающимся внутри бака для стирального раствора. Еще одно преимущество прямой интеграции датчика уровня заполнения в бак для стирального раствора заключается в том, что теперь можно отказаться от большого количества узлов, предназначавшихся для напорного трубопровода и для образования воздушного столба. Таким образом, достигается значительное удешевление устройства, определяющего уровень заполнения бака для стирального раствора в стиральной машине. В следующем варианте исполнения изобретения выгодным образом предусмотрен расчетный блок,с помощью которого можно определить уровень жидкости на основании давления, измеренного датчиком уровня заполнения. При этом, например, выполняется преобразование значения давления воздуха в аналоговый выходной сигнал, который может непрерывно изменяться, например, в электрическое постоянное напряжение, который (сигнал) легко может обрабатываться контроллером стиральной машины. В следующем выгодном варианте измеряющий элемент датчика уровня заполнения содержит пло-1 016379 ский чувствительный элемент, покрытый эластичной мембраной, передающей давление. Такая мембрана в первую очередь выполняет защитную функцию, защищая чувствительный элемент датчика уровня заполнения от жидкости. Соответствующая эластичность мембраны, которая предпочтительно имеет относительно большой размер, обеспечивает почти безошибочную передачу давления на плоский чувствительный элемент датчика уровня заполнения. Иными словами, мембрана служит как для передачи давления, так и для предохранения чувствительного элемента при прямом контакте с электропроводящей жидкостью. Кроме того, выгоден вариант с расположением мембраны на некотором расстоянии перед плоским чувствительным элементом с образованием замкнутого промежуточного пространства. Давление или разница давлений, регистрируемое мембраной, передаются через промежуточное пространство на плоский чувствительный элемент датчика уровня заполнения. При этом замкнутое промежуточное пространство между мембраной и плоским чувствительным элементом заполнено, например, газом, в частности, воздухом. Благодаря этому достигается особенно качественная передача давления от мембраны к плоскому чувствительному элементу датчика уровня заполнения. При этом, в следующем варианте исполнения изобретения мембрана выполнена, например, в виде отдельной, передающей давление мембраны, которая удерживается на корпусе датчика уровня заполнения. При этом могут быть предусмотрены соответствующие уплотнения, позволяющие оставаться сухим промежуточному пространству между мембраной и чувствительным элементом. В альтернативном варианте исполнения мембрана может быть выполнена в виде защитной мембраны, представляющей собой одно целое с корпусом датчика уровня заполнения. Тем самым, особенно простым образом обеспечивается герметизация промежуточного пространства между мембраной и плоским чувствительным элементом датчика уровня заполнения. В следующем варианте исполнения изобретения датчик давления или уровня заполнения дополнительно оснащен датчиком температуры с целью определения температуры жидкости внутри бака для стирального раствора. Для упрощения устройства температура жидкости в следующем варианте исполнения изобретения определяется при помощи уже имеющегося расчетного блока. Вместо датчика температуры или дополнительно к нему датчик давления или уровня заполнения может быть оснащен другими датчиками, регистрирующими свойства жидкости. Например, датчик давления или уровня заполнения может быть оснащен оптическим датчиком для определения помутнения жидкости, который содержит источник света и светочувствительный элемент. Источник и приемник света расположены в датчике давления или уровня заполнения таким образом, что испускаемый свет проходит через область жидкости, а приемник света регистрирует остаточную интенсивность света. Тем самым, можно с оптимальными затратами сократить количество узлов стиральной машины. Наконец, для преобразования сигнала давления в электрический сигнал выгодным образом применяется, в частности, пьезорезистивный, емкостной или индуктивный датчик уровня заполнения. Такие датчики уровня заполнения отличаются точностью измерения и соответствующей нечувствительностью к помехам. Преимущества, упомянутые выше в связи с устройством согласно изобретению, равным образом относятся к способу согласно изобретению. Этот способ отличается, в частности, тем, что давление, развиваемое жидкостью, определяется путем непосредственного контакта измеряющего элемента датчика уровня заполнения с жидкостью. Следствием являются вышеописанные преимущества, а именно нечувствительность измерения к пикам давления во время процесса стирки и возможность значительного удешевления, измерения уровня жидкости или стирального раствора внутри бака для стирального раствора. Перечень фигур, чертежей и иных материалов Прочие преимущества, признаки и характеристики изобретения вытекают из нижеследующего описания предпочтительного варианта исполнения и прилагаемых фигур. На фигурах изображено: Фиг. 1 - схематичный вид спереди стиральной машины с баком для стирального раствора, внутри которого расположен вращающийся стиральный барабан, причем в нижней области бака для стирального раствора схематично показан датчик уровня заполнения, измеряющий элемент которого выступает в бак для стирального раствора и, по меньшей мере, измеряющий элемент которого расположен ниже уровня жидкости или стирального раствора в баке для стирального раствора. Фиг. 2 - схематичное, увеличенное сечение (вид спереди) датчика уровня заполнения, измеряющий элемент которого встроен в бак для стирального раствора, согласно плану II с фиг. 1. Фиг. 3 - схематичный увеличенный разрез измеряющего элемента датчика уровня заполнения, который расположен внутри бака для стирального раствора и, в данном случае, содержит плоский чувствительный элемент, защищенный пластичной, передающей давление мембраной с образованием промежуточного пространства, причем передающая давление мембрана является отдельной деталью, крепящейся на корпусе датчика уровня заполнения. Фиг. 4 - схематичный увеличенный разрез измеряющего элемента датчика уровня заполнения, который расположен внутри бака для стирального раствора, в варианте исполнения, отличающемся от по-2 016379 казанного на фиг. 3. При этом защитная мембрана, представляющая собой одно целое с корпусом датчика, расположена на некотором расстоянии перед плоским чувствительным элементом с образованием промежуточного пространства. Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения На фиг. 1 представлен схематичный вид спереди бака 10 для стирального раствора стиральной машины 1. В верхней части стиральной машины находится панель 3 управления с вращающимся переключателем 5 и индикатором 4. За панелью 3 управления пунктиром схематично показано управляющее устройство 2, которое соединено с индикатором 4 и вращающимся переключателем 5, по меньшей мере,электрически. Внутри бака 10 для стирального раствора, имеющего цилиндрическое сечение, находится внутренний или стиральный барабан 12, который во время стирки вращается вокруг оси Т барабана. Кроме того, на фиг. 1 видно, что бак 10 для стирального раствора заполнен жидкостью 14 или стиральным раствором. Уровень 16 заполнения, соответственно, отмечен. Внутри бака 10 для стирального раствора расположен датчик уровня заполнения в форме датчика 18 давления с измеряющим элементом 20. Эта конструкция показана, в частности, на фиг. 2. На фиг. 2 показано увеличенное сечение (вид спереди) плана II, отмеченного на фиг. 1. При этом, в частности, видно, что в данном случае внутрь бака 10 для стирального раствора помещен не весь датчик 18 уровня заполнения, а только его измеряющий элемент 20. Однако в рамках изобретения следует учитывать возможность того, что при необходимости датчик 18 уровня заполнения может быть помещен внутрь бака 10 для стирального раствора, по меньшей мере, почти полностью. Кроме того, на фиг. 1 и 2 видно, что измеряющий элемент 20 датчика 18 уровня заполнения находится в нижней области 22 бака 10 для стирального раствора, которая во время процесса стирки или во время заполнения бака 10 для стирального раствора гарантированно покрывается, соответственно, жидкостью или стиральным раствором. В предлагаемом варианте исполнения показано уплотнение 24, которое герметизирует сквозное отверстие 26 (показанное пунктиром) в стенке бака 10 для стирального раствора, предназначенное для датчика 18 уровня заполнения. Также на фиг. 2 показано, что снаружи бака 10 для стирального раствора на датчике 18 уровня заполнения расположено так называемое соединительное звено (RAST 2,5) 28, которое в данное случае служит для передачи полученных датчиком 18 уровня заполнения значений или сигналов электрическим путем на расчетный блок 42 и/или на управляющее устройство 2 стиральной машины 1. В варианте, показанном на фиг. 2, расчетный блок 42 является составной частью управляющего устройства 2. Конструкция измеряющего элемента 20 датчика 18 уровня заполнения поясняется на основании фиг. 2 с учетом фиг. 3 и 4. При этом на фиг. 3 показан схематичный разрез конструкции измеряющего элемента 20 датчика 18 уровня заполнения согласно фиг. 2. На фиг. 4 представлен разрез измеряющего элемента 20 датчика 18 уровня заполнения в альтернативном варианте исполнения. Показано, что измеряющий элемент 20 содержит плоский чувствительный элемент 30, который покрыт эластичной, передающей давление мембраной. Эта мембрана в варианте исполнения согласно фиг. 2 и 3 представляет собой отдельную передающую давление мембрану 32, которая закреплена или удерживается на корпусе датчика 18 уровня заполнения как отдельная деталь. Показано, что передающая давление мембрана 32 расположена на некотором расстоянии от плоского чувствительного элемента 30 с образованием замкнутого промежуточного пространства 36. В целях соответствующей герметизации промежуточного пространства 36 в данном случае предусмотрено уплотнение 38 в форме кольца, обеспечивающего соответствующее уплотнение между передающей давление мембраной 32 и корпусом 34 датчика. В варианте исполнения согласно фиг. 4 мембрана выполнена в виде защитной мембраны 40, образующей одно целое с корпусом 34 датчика. Защитная мембрана 40 в данном случае отливается на пластмассовом корпусе 34 датчика. При этом между защитной мембраной 40 и плоским чувствительным элементом 30 снова образуется промежуточное пространство 36. Промежуточное пространство 36 между мембранами 32 или 40 и плоским чувствительным элементом 30 в данном случае заполнено газом, в частности воздухом. В частности, на фиг. 1 и 2 видно, что в данном случае датчик 18 давления или уровня заполнения определяет соответствующий уровень 16 заполнения путем прямого измерения напорного столба, образованного жидкостью 14 внутри бака 10 для стирального раствора. Для этого в прямой контакт с жидкостью вступает мембрана 32 или 40, служащая средством передачи давления и защиты чувствительного элемента от непосредственного контакта с электропроводящей жидкостью 14. Иными словами, датчик 18 уровня заполнения имеет такую конструкцию, в которой внешний контур датчика 18 уровня заполнения в месте непосредственного контакта с жидкостью 14 состоит из эластичной, передающей давление оболочки (мембраны) и передает давление на деформируемую давлением мембрану или деформируемый давлением чувствительный элемент 30 внутри датчика 18 уровня заполнения. Эта передача выгодным образом осуществляется тогда, когда промежуточное пространство 36 заполнено, соответственно, газом или воздухом. Разумеется, также возможен вариант, в котором промежуточное пространство 36 будет заполнено другой средой. На фиг. 2 также показано, что датчик 18 уровня заполнения соединен с расчетным блоком 42, с по-3 016379 мощью которого можно определить уровень 16 жидкости 14 на основании значения давления, полученного датчиком 18 уровня заполнения. При этом датчик 18 уровня заполнения может представлять собой,например, пьезорезистивный, емкостной или индуктивный датчик, позволяющий преобразовать значение давления воздуха в способный непрерывно изменяться аналоговый выходной сигнал, например электрическое постоянное напряжение. К датчику 18 уровня заполнения может быть также присоединен датчик 44 температуры, с помощью которого можно измерять температуру жидкости 14. Понятно, что датчик 44 температуры должен находиться в том месте датчика 18 уровня давления, в котором возможен температурный контакт с жидкостью 14. Значение температуры, полученное датчиком 44 температуры, может, например, определяться или анализироваться также расчетным блоком 42. Расчетный блок 42 может впоследствии передавать полученные значения на управляющее устройство 2 стиральной машины 1. Таким образом, стиральная машина позволяет осуществить способ определения уровня 16 жидкости внутри бака 10 для стирального раствора во время процесса стирки, согласно которому индуцированное жидкостью значение, в частности значение давления, определяется при помощи подходящего датчика 18 уровня заполнения. При этом определение при помощи датчика 18 уровня заполнения происходит вышеописанным образом непосредственно в жидкости 14. Благодаря этому, в частности, обеспечивается непосредственный контакт с жидкостью 14 внутри бака 10 для стирального раствора и использование большого объема жидкости 14, следствием чего является повышенная нечувствительность сигнала датчика к помехам, так как остаются неучтенными кратковременные пики давления, вызванные механическими перемещениями, например, вращающегося белья. Изобретение не ограничивается применением в стиральной машине. Равным образом оно может применяться в других водоносных бытовых приборах, в частности в посудомоечной машине. В таких случаях бак для стирального раствора может представлять собой моечную камеру, а устройство для определения уровня заполнения располагается на находящемся в емкости с жидкостью узле, например насосе, причем узел воспринимает по меньшей мере часть жидкости. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Устройство для определения уровня (16) жидкости (14) в баке (10) водоносного бытового прибора, такого как стиральная машина (1), содержащее датчик (18) уровня заполнения, определяющий давление жидкости (14), имеющий корпус (34) и эластичную передающую давление мембрану (32, 40), соединенную с корпусом (34) датчика (18) и находящуюся в процессе работы прибора в непосредственном контакте с жидкостью (14), причем, по меньшей мере, измеряющий элемент (20) датчика (18) уровня заполнения в указанном процессе находится в нижней области (22) бака (10), покрытой жидкостью (14),отличающееся тем, что измеряющий элемент (20) датчика (18) уровня заполнения содержит плоский чувствительный элемент (30), покрытый указанной мембраной (32; 40), которая расположена перед плоским чувствительным элементом (30) на расстоянии от него с образованием замкнутого промежуточного пространства (36) так, что давление, определенное мембраной (34; 40), передается через промежуточное пространство (36) к плоскому чувствительному элементу (30) датчика (18) уровня заполнения. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно содержит расчетный блок (42), выполненный с возможностью определять уровень (16) жидкости (14) по значению давления, измеренному датчиком(18) уровня заполнения. 3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что мембрана выполнена в виде отдельной передающей давление мембраны (32), которая герметично присоединена к корпусу (34) датчика (18) уровня заполнения. 4. Устройство по п.3 или 4, отличающееся тем, что мембрана выполнена за одно целое с корпусом(34) датчика (18) уровня заполнения. 5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что корпус (34) датчика (18) выполнен из пластика, а мембрана (40) отформована на корпусе (34) датчика (18). 6. Устройство по одному из пп.1-5, отличающееся тем, что замкнутое промежуточное пространство(36) между мембраной (32; 40) и плоским чувствительным элементом (30) заполнено газом, таким как воздух. 7. Устройство по одному из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что датчик (18) уровня заполнения оснащен дополнительным датчиком для определения свойства жидкости (14), таким как датчик(44) температуры или датчик помутнения жидкости. 8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что датчик (44) температуры расположен в таком месте датчика (18) уровня заполнения, чтобы был обеспечен температурный контакт с жидкостью (14), при этом расчетный блок (42) выполнен с возможностью определять температуру жидкости (14) по данным датчика (44) температуры. 9. Устройство по одному из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что датчик (18) уровня заполнения представляет собой пьезорезистивный, емкостной или индуктивный датчик. 10. Способ определения уровня (16) жидкости (14) в баке (10) водоносного бытового прибора, тако-4 016379 го как стиральная машина (1), согласно которому при помощи датчика (18) уровня заполнения измеряют давление жидкости (14) путем непосредственного контакта с жидкостью (14) измеряющего элемента (20) датчика (18) уровня заполнения, отличающийся тем, что давление жидкости (14) определяют содержащимся в измеряющем элементе (20) плоским чувствительным элементом (30) датчика (18) уровня заполнения, покрытого указанной мембраной (32; 40), расположенной перед плоским чувствительным элементом (30) на расстоянии от него с образованием замкнутого промежуточного пространства (36), в котором давление, действующее на мембрану (34; 40), передается через промежуточное пространство (36) к плоскому чувствительному элементу (30) датчика (18) уровня заполнения. 11. Способ по п.10, отличающийся тем, что уровень (16) жидкости (14) определяют при помощи расчетного блока (42) по значению давления, измеренному датчиком (18) уровня заполнения. 12. Способ по п.10 или 11, отличающийся тем, что он дополнительно включает определение свойства жидкости посредством дополнительного датчика, присоединенного к датчику (18) уровня заполнения. 13. Способ по п.12, отличающийся тем, что указанное определение осуществляют дополнительным датчиком, представляющим собой датчик (44) температуры, предназначенный для определения температуры жидкости (14). 14. Водоносный бытовой прибор, такой как стиральная машина (1) или посудомоечная машина, содержащий управляющее устройство (2) и устройство для определения уровня (16) жидкости (14) в баке прибора по одному из пп.1-9, электрически соединенное с управляющим устройством (2) и предназначенное для осуществления способа по любому из пп.10-13.