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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Eisbereiter mit einem Tablett,
das wenigstens ein Fach zum Formen eines Eisstückes aufweist, einem Rahmen,
in dem das Tablett um eine Achse schwenkbar montiert ist, und einem
Motor zum Antrieben der Schwenkbewegung des Tabletts. Verschiedene
Eisbereiter dieser Art sind zum Beispiel aus
US 6 571 567 B2 bekannt.
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Bei
diesen bekannten Eisbereitern ist der Motor jeweils auf der Schwenkachse
angeordnet. Ein Problem derartiger Eisbereiter ist der Platz, den
sie zum Schwenken des Tabletts benötigen. Dieser Platz muss in
einem Kältegerät, in dem
ein solcher Eisbereiter eingebaut wird, zur Verfügung stehen. Je größer die
Abmessungen des Tabletts quer zur Schwenkachse sind, um so schwieriger
ist es, genügend
Platz bereitzustellen, damit das Tablett zum Auswerten der fertigen
Eisstücke
schwenken kann, ohne z.B. mit einer Frischwasserzufuhrleitung, einer benachbarten
Wand des Kältegeräts, einem
Auffangbehälter
für die
Eisstücke
oder dessen Inhalt etc. zusammenzustoßen.
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Dies
zwingt im Allgemeinen zu einer in Richtung der Schwenkachse langgezogenen
Bauform des Tabletts und des gesamten Eisbereiters. Ein Auffangbehälter für die Eisstücke mit
befriedigendem Fassungsvermögen
muss, wenn seine Standfläche nicht
größer sein
soll als die des Rahmens, eine beträchtliche Höhe haben. Dies macht es schwierig, den
Eisbereiter mitsamt Auffangbehälter
in einem Kältegerät unterzubringen.
Lässt man
eine Standfläche
des Auffangbehälters
zu, die breiter als die des das Tablett und den Motor tragenden
Gestells ist, so kann der Raum oberhalb des Auffangbehälters nur unvollständig genutzt
werden.
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Aufgabe
der Erfindung ist, einen Eisbereiter anzugeben, der kompakt baut
und dadurch leicht in ein Kältegerät einzufügen ist.
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Die
Aufgabe wird dadurch gelöst,
dass bei einem Kältegerät der eingangs
genannten Art der Motor an dem Gestell quer zur Achse versetzt neben dem
Tablett montiert ist.
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Ein
sich neben dem Tablett erstreckender Kasten kann außer zu Unterbringung
des Motors zweckmäßigerweise
auch noch für
eine Steuerelektronik genutzt werden, die die Eisbereitung z. B.
zeitabhängig
und/oder anhand einer erfassten Eismenge im Auffangbehälter steuert.
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Das
Tablett ist vorzugsweise zwischen einer aufrechten Stellung, in
der die Öffnung
des Fachs nach oben gerichtet ist und Wasser in dem Fach gefrieren
kann, und einer Entleerungsstellung schwenkbar, in der die Öffnung des
Fachs (4) nach unten weist, so dass ein fertiges Eisstück herausfallen kann.
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Der
Platzbedarf für
die Bewegung des Tabletts kann gering gehalten werden, wenn dass
das Tablett lediglich oszillierend angetrieben ist, anstatt eine
vollständige
Umdrehung um seine Achse zu beschreiben.
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Um
dennoch einen preiswerten unidirektionalen Motor einsetzen zu können, ist
vorzugsweise ein eine Drehbewegung in eine oszillierende Bewegung
umsetzendes Getriebe vorgesehen, das den Motor an das Tablett koppelt.
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Aus
einem Fach mit kreissegmentförmigem Querschnitt
kann ein Eisstück
besonders einfach entformt werden, indem es in Umfangsrichtung des Kreissegments
gleitet, ohne dass sich, wie bei einem herkömmlichen quaderförmigen Eisstück vom z.
B. in
US 6 571 567
B2 betrachteten Typ, beim Entformen zwischen dem Boden
des Fachs und dem Eiskörper ein
Hohlraum bildet, der das Entformen behindert, solange nicht ein
in dem Hohlraum herrschender Unterdruck ausgeglichen wird.
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Eine
elektrische Heizeinrichtung kann an dem Eisbereiter-Tablett vorgesehen
sein, um durch oberflächliches
Antauen fertiger Eisstücke
das Entformen zu beschleunigen und zu erleichtern.
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Um
einen intensiven Wärmeaustausch
mit der Umgebung zu erzielen, kann das Tablett mit abstehenden Wärmetauscherrippen
versehen sein. Diese Rippen können
gleichzeitig zur Halterung einer zwischen sie eingefügten, stabförmigen Heizeinrichtung
dienen.
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Zweckmäßig ist
auch, dass das Tablett wenigstens eine Reihe von mehreren durch
Zwischenwände
getrennten Fächern
aufweist und in eine gekippte Stellung schwenkbar ist, in der eine
vorgegebene in eine Reihe des Tabletts (1, 1', 1'') gefüllte Wassermenge die Oberkanten
der Zwischenwände (3)
zwischen den Fächern
(4) der Reihe zum Teil überflutet,
während
nach einem Zurückschwenken
in die aufrechte Stellung die Zwischenwände (3) die auf die
Fächer
(4) verteilten Teilmengen der Wassermenge voneinander trennen.
Dies ermöglicht
es, in der gekippten Stellung den Wasserspiegel zwischen den Fächern auszugleichen
und dadurch einheitliche Eisstücke
herzustellen.
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Wenn
die gekippte Stellung und die Entleerungsstellung aus der aufrechten
Stellung durch Schwenken in entgegengesetzte Richtungen erreichbar
sind, kann der ganze Zyklus der Eiserzeugung im Laufe einer leicht
zu steuernden gleichsinnigen Bewegung des Tabletts, vom Ausgleich
in der gekippten Stellung über
das Gefrieren in der aufrechten Stellung bis zum Entformen in der
Entleerungsstellung ablaufen.
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1 eine
auseinander gezogene Darstellung eines automatischen Eisbereiters
gemäß einer bevorzugten
Ausgestaltung der Erfindung;
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2 eine
perspektivische Ansicht des Eisbereiters aus 1 im zusammengefügten Zustand mit
Eisbereiter-Tablett in gekippter Stellung;
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3 eine
Frontalansicht des Eisbereiters der 1 bzw. 2 in
Richtung der Schwenkachse;
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4 die
Ansicht der 3 mit teilweise aufgeschnittenen
Sensorgehäuse;
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5 eine
zu 2 analoge Ansicht mit Eisbereiter-Tablett in aufrechter
Stellung;
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6 eine
zu 4 analoge Ansicht mit dem Eisbereiter-Tablett
in aufrechter Stellung;
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7 eine
perspektivische Ansicht analog zu 2 und 5 mit
dem Eisbereiter-Tablett in Entleerungsstellung;
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8 eine
zu 4 bzw. 6 analoge Ansicht;
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9 eine
perspektivische auseinandergezogene Ansicht von unten des Eisbereiter-Tabletts;
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10 eine
Ansicht des Eisbereiters von unten;
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11 ein
Schnitt durch den Eisbereiter entlang der Linie XI-XI aus 10,
mit Erfassungskörper
in Ausweichposition;
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12 ein
vergrößertes Detail
aus 11, teilweise im Schnitt entlang der Linie T-T aus 11;
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13 ein
Schnitt durch den Eisbereiter entlang der Linie XI-XI aus 10,
mit Erfassungskörper
in Gleichgewichtsposition; und
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14 ein
vergrößertes Detail
aus 13, teilweise im Schnitt entlang der Linie T-T aus 13.
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1 zeigt
einen zum Einbau in einem Kältegerät vorgesehenen
automatischen Eiswürfelbereiter
gemäß der vorliegenden
Erfindung in einer auseinandergezogenen perspektivischen Ansicht.
Er umfasst ein Tablett 1 in Form einer Rinne mit halb zylindrischem
Boden, die an ihren Stirnseiten jeweils durch Querwände 2 verschlossen
und durch in gleichmäßigen Abständen angeordnete
Zwischenwände 3 in
eine Mehrzahl von identisch geformten Fächern 4, hier sieben
Stück,
mit halb zylindrischem Boden unterteilt ist. Während die Zwischenwände 3 an
die vom Betrachter abgewandte Längswand 5 bündig anschließen, ist
die dem Betrachter zugewandte Längswand 6 über die
Oberkanten der Zwischenwände 3 hinaus
verlängert.
Während
die Zwischenwände 3 exakt
halbkreisförmig
sind, weisen die Querwände 2 jeweils
entsprechend dem Überstand der
vorderen Längswand 6 einen über die
Halbkreisform hinausgehenden Sektor 7 auf.
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Das
Tablett ist 1 in einer gekippten Stellung gezeigt, in der
die Oberkanten der Segmente 7 im wesentlichen horizontal
verlaufen, während
die der Zwischenwände 3 zu
der Längswand 6 hin
abschüssig
sind.
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Das
Tablett 1 kann ein Kunststoff-Formteil sein, vorzugsweise,
auf Grund des guten Wärmeleitvermögens, ist
es als Gussteil aus Aluminium ausgebildet.
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An
einer der Querwände 2 des
Tabletts 1 ist ein Hohlzylinder 11 montiert; er
dient zur geschützten Unterbringung
eines gewendelten Versorgungskabels 12, das zur Stromversorgung
einer in der Figur nicht sichtbaren, an der Unterseite des Tabletts 1 angebrachten
Heizvorrichtung 13 (siehe 9) dient. Das
Tablett 1 liegt vollständig
innerhalb einer imaginären
Verlängerung
der Mantelfläche
des Hohlzylinders 11, die gleichzeitig den kleinstmöglichen
Zylinder darstellt, in den das Tablett hineinpasst. Ein von der
dem Betrachter zugewandten Querwand 2 abstehender Achszapfen 14 erstreckt
sich auf der Längsmittelachse
des Hohlzylinders 11.
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Ein
aus Kunststoff geformtes als Halterung dienendes Gestell ist mit 15 bezeichnet.
Es weist einen nach oben und unten offenen Hohlraum 16 auf, der
vorgesehen ist, um darin das Tablett 1 zu montieren. An
den Stirnwänden 17, 18 des
Hohlraums 16 sind Lagerbuchsen 19, 20 für die schwenkbare
Lagerung des Tabletts 1 geformt. Eine Längswand des Hohlraums 16 ist
durch eine als Aufnahme dienenden Kasten 21 gebildet, der
vorgesehen ist, um einen Antriebsmotor 22 sowie diverse
elektronische Komponenten für
die Steuerung des Betriebs des Eisbereiters aufzunehmen. Auf der
Welle des Antriebsmotors 22 ist ein Ritzel 23 montiert,
das in den 3, 4, 6 bzw. 8 jeweils
besser zu sehen ist als in 2. Beim
fertig montierten Eisbereiter findet das Ritzel 23 Platz
in einem Hohlraum 24 der Stirnwand 17. Es bildet
dort mit einem Zahnrad 25 ein Untersetzungsgetriebe.
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Das
Zahnrad 25 trägt
einen in axialer Richtung abstehenden Zapfen 26, der vorgesehen
ist, um in ein vertikales Langloch 27 eines Schwingkörpers 28 einzugreifen.
Der Schwingkörper 28 ist
mit Hilfe von von der Stirnwand 17 in den Hohlraum 24 vorstehenden
Zapfen 29, die in ein horizontales Langloch 30 des
Schwingkörpers
eingreifen, horizontal verschiebbar geführt. Eine an einer Unterkante
des Schwingkörpers 28 gebildete
Verzahnung 31 kämmt mit
einem Zahnrad 32, das vorgesehen ist, um drehfest auf den
Achszapfen 14 des Tabletts 1 aufgesteckt zu werden.
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Eine
an der offenen Seite der Stirnwand 17 zu verschraubende
Deckplatte 33 verschließt den Hohlraum 24.
Ein Befestigungsflansch 34 mit seitlich über die
Stirnwand 17 überstehenden
Laschen 35 dient zur Montage des Eisbereiters in einem
Kältegerät. Eine
Bodenplatte 36 verschließt von unten den Kasten 21.
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2 zeigt,
von der Seite der Stirnwand 18 und des Kastens 21 her
gesehen, in perspektivischer Ansicht den Eisbereiter mit dem Tablett 1 in
gekippter Stellung. Die Oberkanten der Sektoren 7 an den Querwänden 2 des
Tabletts 1 verlaufen horizontal.
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3 zeigt
eine Frontalansicht des Eisbereiters von der Seite der Stirnwand 17 her,
wobei Deckplatte 33 und Befestigungsflansch 34 weggelassen sind,
um den Blick in den Hohlraum 24 der Stirnwand 17 frei
zu geben. Die hier gezeigte Konfiguration ist diejenige, in der
der Eisbereiter zusammenmontiert wird. Diverse Markierungen zeigen
eine korrekte Positionierung von Einzelteilen relativ zueinander
an. Ein erstes Paar von Markierungen 37, 38 befindet sich
an der Stirnwand 17 selbst, bzw. an dem den Zapfen 26 tragenden
Zahnrad 25. Wenn diese Markierungen 37, 38,
wie in der Figur gezeigt, exakt aufeinander ausgerichtet sind, befindet
sich der Zapfen 26 in einer Drei-Uhr-Stellung, das heißt auf dem
in der Perspektive der Figur am weitesten rechts liegenden Punkt
seiner Bahn, den er erreichen kann. Der auf den Zapfen 26 sowie
die ortsfesten Zapfen 29 aufgesteckte Schwingkörper 28 befindet
sich am rechten Umkehrpunkt seiner Bahn.
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Aufeinander
ausgerichtete Markierungen 39, 40 an einem über den
Zahnkranz überstehenden Flansch 41 des
Zahnrades 32 und an der Stirnwand 17 zeigen eine
korrekte Orientierung des Zahnrades 32 und in Folge dessen
auch des mit seinem Achszapfen 14 in eine im Querschnitt
T-förmige
Aussparung des Zahnrades 32 eingreifenden Tabletts 1 an. Ein
an sich redundantes Paar von Markierungen 42, 43 an
der Verzahnung 31 des Schwenkkörpers 28 und am Zahnrad 32 zeigt
die korrekte Positionierung von Zahnrad 32 und Schwingkörper 31 in
Bezug aufeinander an.
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Ein
Sensor 44 zum Erfassen der Drehstellung des Zahnrads 32 ist
neben diesem montiert. Er wirkt mit einer Rippe 45 zusammen,
die vom Rand des Flansches 41 auf einem Teil von dessen
Umfang in axialer Richtung absteht, so dass sie in einen Schlitz
an der Rückseite
des Sensorgehäuses
eintauchen kann. In der gekippten Stellung der 3 ist die
Rippe 45 größtenteils
von dem Sensor 44 und dem Schwingkörper 28 verdeckt.
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4 unterscheidet
sich von 3 dadurch, dass das Gehäuse des
Sensors 44 zum Teil aufgeschnitten gezeigt ist, so dass
zwei den Schlitz überbrückende Lichtschranken 46, 47 in
seinem Inneren zu erkennen sind. Die Rippe 45 befindet
sich knapp oberhalb der zwei Lichtschranken 46, 47 so
dass eine nicht dargestellte Steuerelektronik anhand der Tatsache,
dass beide Lichtschranken offen sind, erkennen kann, dass sich das
Tablett 1 in der gekippten Stellung befindet und den Antriebsmotor 22 stoppen kann,
um das Tablett 1 in der gekippten Stellung halten und befüllen zu
können.
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Nachdem
eine vorgegebene Wassermenge unter der Kontrolle der Steuerschaltung
in das Tablett 1 dosiert worden ist, wird der Antriebsmotor 22 von der
Steuereinheit in Gang gesetzt, um das Tablett 1 in die
aufrechte Stellung zu bringen, in der die Wassermengen in den Fächern 4 des
Tabletts 1 säuberlich
von einander getrennt sind. Diese Stellung ist in 5 in
einer perspektivischen Ansicht entsprechend 2 und in 6 in
einer Frontalansicht entsprechend 4 gezeigt.
Das Zahnrad 25 ist gegenüber der Stellung der 4 im
Uhrzeigersinn weiter gedreht, doch ließe sich die gleiche Stellung
des Tabletts 1 auch durch eine Drehung des Zahnrads 25 im Gegenuhrzeigersinn
erreichen. Das Erreichen der aufrechten Stellung wird daran erkannt,
dass die Rippe 45 beginnt, die untere Lichtschranke 47 zu
versperren.
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In
der aufrechten Stellung bleibt das Tablett 1 eine Zeit
lang stehen, bis das Wasser in den Fächern 4 gefroren ist.
Die Stehzeit in der aufrechten Stellung kann fest vorgegeben sein;
alternativ kann die Steuerschaltung auch an einen Temperatursensor
angeschlossen sein, um anhand einer gemessenen Temperatur in der
Umgebung des Tabletts 1 und einer in der Steuerschaltung
gespeicherten Kennkurve jeweils eine bei der gemessenen Temperatur
zum Gefrieren des Wassers ausreichende Zeitspanne festzulegen.
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Nach
Verstreichen dieser Zeitspanne wird der Antriebsmotor 22 erneut
in Gang gesetzt, um das Zahnrad 25 in die in 8 gezeigte
Stellung, mit dem Zapfen 26 in 9-Uhr-Position, zu drehen. Die Steuerschaltung
erkennt, dass diese Position erreicht ist, wenn beide Lichtschranken 46, 47 wieder
offen sind. Die Rippe 45 ist nun auf einem Großteil ihrer
Länge deutlich
in der Fig. zu sehen.
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In
dieser Stellung sind die Fächer 4 des
Tabletts 1 nach unten offen, so dass die darin enthaltenen
Eisstücke
in eine Vorratskammer fallen können, die
sich unterhalb des Rahmens 15 befindet. Die Vorratskammer
ist kann durch ein in den Figuren nicht dargestelltes Gehäuseteil
des Eisbereiters begrenzt sein; im einfachsten und bevorzugten Fall
ist die Vorratskammer lediglich ein freier Raum unterhalb der Einbauposition
des Rahmens 15 in einem Kältegerät. Ein solcher freier Raum
kann, wenn der Eisbereiter nicht in Betrieb ist, auch zur Lagerung
anderer Kühlgüter als
von Eisstücken
genutzt werden.
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Um
das Lösen
der Eisstücke
aus den Fächern 4 zu
erleichtern, ist die bereits erwähnte
elektrische Heizeinrichtung 13 vorgesehen. Wie in 9 zu
erkennen, handelt es sich bei dieser Heizeinrichtung 13 um
einen zu einer Schleife gebogenen elektrischen Heizstab, der sich
in engem Kontakt mit dem Tablett 1 zwischen von dessen
Unterseite abstehenden Wärmetauscherrippen 49 hindurch
erstreckt und zum Teil in einer an der Unterseite des Tabletts 1 gebildete
Nut 48 aufgenommen ist.
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Durch
kurzzeitiges Beheizen des Tabletts 1 mit Hilfe der Heizeinrichtung 13 werden
die Eisstücke in
den Fächern 4 oberflächlich angetaut.
Die zwischen dem Tablett 1 und den Eisstücken so
erzeugte Wasserschicht wirkt wie ein Gleitfilm, auf dem die Eisstücke mit
sehr geringer Reibung beweglich sind. Auf Grund der Zylindersegment-Querschnittsform der
Fächer 4 gleiten
die Eisstücke
leicht aus den Fächern 4 heraus
und fallen in einen in der Vorratskammer unter dem Gestell 15 angeordneten
Auffangbehälter 50.
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Nach
dem Entleeren der Fächer 4 wird
der Antriebsmotor wieder in Gang gesetzt, und das Zahnrad 25 wird
im Uhrzeigersinn weitergedreht, bis es wieder die in 2 bis 4 gezeigte
Stellung erreicht und ein neuer Betriebszyklus des Eisbereiters beginnt.
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Der
aus glasklarem Kunststoff geformte Auffangbehälter 50 hat, wie in 7 gezeigt,
im Wesentlichen die Gestalt eines Quaders, dessen offene Oberseite
sich unter der gesamten Ausdehnung des Gestelles 15 mit
Ausnahme von dessen hohler Stirnwand 17 erstreckt. Diese
Stirnwand 17 hat einen abwärts gerichteten Vorsprung 51,
der bis unter die Oberkante des Vorratsbehälters 50 reicht. An
diesem Vorsprung 51 ist ein in 7 durch
den Kasten 21 des Gestells 15 verdeckter Erfassungskörper 52 um eine
vertikale Achse 53 schwenkbar aufgehängt. Der Erfassungskörper 52 ist
in der Perspektive der
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8 größtenteils
durch die dem Vorratsbehälter 50 zugewandte
Außenfläche des
Vorsprunges 51 verdeckt. Lediglich durch zwei Fenster 54, 55 der Außenwand
sind Teile des Erfassungskörpers 52 zu sehen.
Eine Schraubenfeder 56 ist um die Achse 53 des
Erfassungskörpers 52 geschlungen
und hat an der Außenwand
des Vorsprunges 51 angreifende freie Enden; die Feder 56 hält den Erfassungskörper 52 gegen
die Seitenwand des Vorratsbehälters 50 gedrückt.
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Der
Erfassungskörper 52 ist
Teil eines Mehrzwecksensors, dessen Aufbau und Funktion anhand der 10 bis 14 deutlicher
wird.
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10 zeigt
eine Ansicht des Gestelles 15 und des darin aufgehängten Tabletts 1 von
unten, wobei sich das Tablett in einer der 5 entsprechenden
Stellung befindet. Eine schräg über den Kasten 21 des
Gestelles 15 gezogene Linie XI-XI zeigt die Lage der Schnittebenen
der 11 und 13 an.
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Im
Schnitt der 11 ist der Motor 22 und Teile
des Getriebes zum Antreiben der Schwenkbewegung des Tabletts 1 zu
sehen. Unterhalb des Getriebes befinden sich am Vorsprung 51 der
Seitenwand 17 der Erfassungskörper 52 und, von diesem teilweise
umgeben, eine im Infraroten oder Sichtbaren emittierende Leuchtdiode 57.
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Der
Erfassungskörper 52 ist
durch die daran anliegende Seitenwand des Vorratsbehälters 50 entgegen
der Kraft der Feder 56 in eine Ausweichposition gedrückt, in
der er großenteils
in der hohlen Seitenwand 17 eintaucht. In dieser Position
liegt, wie deutlicher in der teilweise entlang der Ebene T-T geschnittenen
Detailvergrößerung von 11 in 12 zu
sehen, ein Fenster 58 des Erfassungskörpers 52 auf einer
geraden Linie zwischen der Leuchtdiode 57 und einem für das Licht
der Leuchtdiode 57 empfindlichen Element 59 wie
etwa einer Fotodiode, die in dem Kasten 21 an einer der
Wand 17 gegenüberliegenden
Seite untergebracht ist und durch ein Fenster 60 in einer
schrägen
Wand an der Unterseite des Kastens 21 auf die Leuchtdiode 57 ausgerichtet ist.
So kann Licht von der Leuchtdiode 57 die Fotodiode 59 auf
einem in 11 als strichpunktierte Linie eingezeichneten
Strahlengang 61 erreichen.
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Der
Eisbereiter arbeitet nur, wenn die von der Fotodiode 59 empfangene
Lichtintensität
eine vorgegebene Schwelle übersteigt.
Falls sich auf dem Strahlengang 61 zwischen der Leuchtdiode 57 und der
Fotodiode 59 in dem Vorratsbehälter 50 Eisstücke befinden,
wird das Licht so stark gestreut, dass die Schwelle an der Fotodiode 59 unterschritten
wird. So wird die weitere Erzeugung von Eis unterdrückt, wenn
der Füllstand
im Vorratsbehälter 50 an
den Strahlengang 61 heranreicht. Da dieser Strahlengang 61 auf
einem Teil seiner Länge
unter der Oberkante des Vorratsbehälters 50 verläuft, wird
die Eisbereitung sicher gestoppt, bevor der Vorratsbehälter 50 überlaufen
kann.
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13 zeigt
einen zu 11 analogen Schnitt durch das
Gestell 15, wobei allerdings hier der Vorratsbehälter 50 entfernt
ist. In diesem Fall kann der Erfassungskörper 52 dem Druck
der Feder 56 nachgeben und fährt aus in seine in 13 und vergrößert in 14 gezeigte
Gleichgewichtsstellung.
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In
dieser Gleichgewichtsstellung liegt das Fenster 58 nicht
mehr im Strahlengang 61, so dass der Erfassungskörper 52 den
Lichtstrahl blockiert. Daher kommt, wenn der Vorratsbehälter 50 nicht
vorhanden ist, keine ausreichende Lichtintensität an der Fotodiode 59 an,
und die Eisbereitung wird ebenfalls gestoppt.