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Selbstreinigendes Umsteuerventil, insbesondere für Espressomaschinen
Die Erfindung betrifft ein selbstreinigendes Umsteuerventil, insbesondere für Espressomaschinen mit hydraulischem Hilfszylinder, bestehend aus einem Gehäuse, das eine Bohrung aufweist, in welcher eine zylindrische Steuerwelle drehbar gelagert ist, die mit Ausfräsungen versehen ist und zum Anheben von vorzugsweise vier Ventilkugeln dient, wobei jede Kugel in der Schliessstellung an einem ringförmigen Sitz anliegt.
Bei bekannten derartigen Ventilen werden die Kugeln im allgemeinen durch je eine Feder in der Schliessstellung an ihren Sitz gepresst, so dass jede Kugel bei geöffnetem Ventil unter erhöhtem Federdruck steht.
Der grösste Nachteil dieser Ausführungen besteht darin, dass die Kugeln keine Bewegungsfreiheit haben und somit Ablagerungen und Verkrustungen des Ventilsitzes und der Kugel nicht selbsttätig beseitigt werden.
Bei einem andern derartigen Ventil wird in der Schliessstellung desselben die Kugel durch die Steuerwelle an ihren Sitz gepresst. Diese Ausführung hat den Nachteil, dass das Ventil bei geringfügiger Abnützung von Kugel, Ventilsitz oder Steuerwelle nicht mehr dicht schliessen kann.
Die oben genannten Nachteile sind bei einem Umsteuerventil der eingangs genannten Art erfindunggemäss dadurch vermieden, dass jede-in der Schliessstellung allein durch den auf ihr lastenden Flüssigkeitsdruck gegen ihren Sitz gedrückte-Ventilkugel in der angehobenen Stellung, die durch die Auflage auf der entsprechenden messerförmigen Kante der Steuerwelle bestimmt ist, frei beweglich in dem sich oberhalb des Ventilsitzes befindlichen Raum angeordnet ist, so dass durch die strömungsbedingte Bewegung der Ventilkugel eine Reinigung der Raumwände und des Ventilsitzes erzielt werden kann. Durch diese Bewegungen der Ventilkugel werden Kalkablagerungen und Verkrustungen, die sich in Espressomaschinen durch das heisse Wasser ergeben, zuverlässig entfernt.
Bei der praktischen Ausführung ist es günstig, wenn die einem Teil der Kugeln zugeordneten messerförmigen Kanten gegenüber den den übrigen Ventilkugeln zugeordneten messerförmigen Kanten um einen Winkel von 450 versetzt angeordnet sind, so dass für die Umsteuerung eine Verdrehung der Steuerwelle um 450 ausreicht, wodurch die Umsteuerung rasch erfolgen kann.
Im folgenden wird die Erfindung an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Die Fig. l und 2 zeigen die Steuerungsvorrichtung im Axialschnitt, wobei die Steuerwelle in der in Fig. 2 erkennbaren Stellung gegenüber der in Fig. 1 wiedergegebenen Stellung um 45'gedreht ist. Die Fig. 3 zeigt die Steuerwelle in der in Fig. 1 dargestellten Lage. In den Fig. 4-7 sind Schnitte AB, CD, EF bzw. GH nach Fig. 3 dargestellt.
Die Vorrichtung besteht aus einem Gehäuse 1, das von einer Bohrung für eine Steuerwelle 2 und senkrecht zu dieser von für die Zu- bzw. Ableitung der Flüssigkeit dienenden Kanälen 3,4 und 5 durchsetzt
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angeordnet, wobei jede Ventilkugel in ihrer untersten Stellung auf einem entsprechenden ringförmigen Ventilsitz 10, 11, 12 bzw. 13 aufliegt.
Ausser den obengenannten Kanälen ist ein weiterer Kanal zur Zufuhr der Flüssigkeit vorgesehen, der mit gleichfalls im Gehäuse 1 angeordneten Leitungen 15, 16 (Fig. 1) in Verbindung steht und über diese, die unter Druck stehende Flüssigkeit den Ventilräumen 27 und 30 zuführt, wobei die Flüssigkeit die Ventilkugeln 6, 9 ohne Aufwand von Federn gegen deren Ventilsitze 10 bzw. 13 drückt, Analog wird den Ventilräumen 28, 29 durch nicht dargestellte Zuleitungen unter Druck stehende Flüssigkeit zugeführt, welche die Ventilkugeln 7 und 8 gegen ihre Sitze 11 bzw. 12 drückt.
Beim Nachlassen des Flüssigkeitsdruckes können sich die Ventilkugeln 6, 7, 8 und 9 von ihrem Sitz trennen und sich rollend bewegen und dabei die auf den Sitzen 10-13, an den Wänden der Räume 27-30 und auf den Kugeln selbst abgelagerten Verkrustungen und Kalkablagerungen entfernen.
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über den Ausfräsungen 20 und 22 um 45'versetzt sind und jede Ausfräsung einer der Ventilkugeln 6-9 zugeordnet ist. Jede dieser Ausfräsungen ist mit einer in Umfangsrichtung verlaufenden Ausnehmung 23, 24, 25 bzw. 26 verbunden, die zur Leitung der Flüssigkeit dient und sich über einen Teil des Umfanges
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begrenzt, welche die zugeordnete Ventilkugel 6, 7, 8 bzw. 9 bei geeigneter Verdrehung der Steuerwelle 2 von dem entsprechenden Ventilsitz 10, 11, 12 bzw. 13 abhebt.
Bei der in Fig. l gezeigten Stellung der Steuerwelle 2, die der in Fig. 3 dargestellten Stellung entspricht, sind die Ventilkugeln 6 und 8 durch die ihnen zugeordneten messerförmigen Kanten 19'bzw. 21' (Fig. 3,4 und 6) abgehoben, während sich unter
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bzw. 22 befinden. Dabei gelangt die über den Kanal 15 dem Raum 27 zugeführte Flüssigkeit durch das geöffnete Ventil 6, 10 und durch die in der Steuerwelle 2 angeordnete Ausnehmung 23 in den Kanal 3, während die dem Raum 29 zugeführte Flüssigkeit durch das geöffnete Ventil 8, 12 hindurch in die Ausnehmung 25 geleitet wird und von dort über eine weitere Ausfräsung 32 und eine weitere Ausnehmung 31, die beide gleichfalls in der Steuerwelle 2 angeordnet sind, in den Kanal 4 eintritt.
Die Ausfräsung 32 verbindet die beiden Ausnehmungen 24 und 25, so dass diese gemeinsam an den Kanal 4 angeschlossen sind.
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Raum 30 zugeführte Flüssigkeit durch das Ventil 9, 13 und die Ausnehmung 26 (Fig. 3 und 7) in den Kanal 5, während die dem Raum 28 zugeführte Flüssigkeit durch das Ventil 7, 11, die Ausnehmung 24 und die zusätzliche Ausfräsung 32 in den Kanal 4 eintritt.
Beispielsweise kann der Kanal 3 mit einer Kammer eines doppeltwirkenden, die Kompression des Heisswassers steuernden Zylinder der Espressomaschine und der Kanal 5 mit der andern Kammer dieses Zylinders verbunden sein, während der Kanal 4 mit dem Ablauf in Verbindung steht. Auf diese Weise gestattet die mittels der Vorrichtung ausgeübte Steuerung, die Druckflüssigkeit abwechselnd in die eine oder die andere Kammer des doppeltwirkenden Zylinders zu leiten und denselben zweckmässig zu betätigen.
Selbstverständlich kann ein erfindungsgemässes Umsteuerventil ausser für Espressomaschinen auch für die verschiedensten andern Zwecke verwendet werden. Der Rücklauf der Steuerwelle 2 von der in Fig. 2 dargestellten Stellung in die um 45 gedrehte Stellung nach Fig. 1 kann durch irgendein bekanntes und nicht dargestelltes Mittel bewirkt werden ; dies kann beispielsweise mittels einer Spiralfeder oder einer mit der Steuerwelle 2 verbundenen Schraubenfeder und einer Klinkensperre geschehen, die von Hand oder automatisch ausgelöst wird, wenn in der Espressomaschine der Kolben des doppeltwirkenden Zylinders den Totpunkt erreicht. Die Schraubenfeder kann sich beispielsweise während des einen Hubes dieses Kolbens aufladen und sich beim Auslösen der Klinke entspannen, wobei sie die Steuerwelle zurückführt.
Die Vorteile der erfindungsgemässen Vorrichtung sind bedeutend. Zunächst gestattet, wie bereits erwähnt, das gänzliche Fehlen von Federn zum Schliessen der Ventile die selbsttätige Reinigung bzw.
Entfernung eventueller Verkrustungen. Weiters wird durch die Anordnung von Ausfräsungen und Ausnehmungen in der Antriebswelle eine sanfte Steuerung erreicht und die Betriebssicherheit auch bei äusserst hohen Drücken von mehreren 100 atm erhöht, da das zum Heben der Ventilkugeln erforderliche Drehmoment auf Grund des kleinen Durchmessers der Steuerwelle gering ist. Ausserdem erfordert die Herstellung dieser Ausfräsungen und Ausnehmungen lediglich einen geringen Arbeitsaufwand. Das Fehlen von sich bewegenden, einer Abnützung ausgesetzten Dichtungen sichert eine lange Betriebsdauer. In
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liegefläche erzielbar ist.
Die Einfachheit des Ventilkörpers sowie der Steuerwelle gestattet es, die Vorrichtung in wirtschaftlicher Weise und in grossen Serien herzustellen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Selbstreinigendes Umsteuerventil, insbesondere der Espressomaschinen mit hydraulischem Hilfszylinder, bestehend aus einem Gehäuse, das eine Bohrung aufweist, in welcher eine zylindrische Steuerwelle drehbar gelagert ist, die mit Ausfräsungen versehen ist und zum Anheben von vorzugsweise vier Ventilkugeln dient, wobei jede Kugel in der Schliessstellung an einem ringförmigen Sitz anliegt, dadurch gekennzeichnet, dass jede-in der Schliessstellung allein durch den auf ihr lastenden Flüssigkeitsdruck
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frei beweglich in dem sich oberhalb des Ventilsitzes befindlichen Raum (27-30) angeordnet ist, so dass durch die strömungsbedingte Bewegung der Ventilkugel eine Reinigung der Raumwände und des Ventilsitzes erzielt werden kann.