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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen automatischen Eisbereiter mit
einem Gestell, einem in dem Gestell um eine Achse schwenkbaren Tablett, das
eine Mehrzahl von in einer Anzahl von Reihen angeordneten, durch
Zwischenwände
voneinander getrennten Fächern
aufweist, und einem Motor zum Antreiben einer Schwenkbewegung des
Tabletts um die Achse zwischen einer aufrechten Stellung des Tabletts,
in der Wasser in den Fächern
gefrieren kann, und einer Entleerungsstellung, in der die Öffnungen der
Fächer
nach unten weisen und die fertigen Eisstücke aus den Fächern herausfallen
können.
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Bei
diesem herkömmlichen
Eisbereiter ist eine Motorbaugruppe direkt an die Schwenkachse des
Tabletts gekoppelt. Die Bewegungsfreiheit des Tabletts reicht für eine 360°-Drehung
um die Schwenkachse nicht aus. Es muss daher im Betrieb zwischen
der aufrechten Stellung und der Entleerungsstellung hin und her
geschwenkt werden. Dies erfordert einen richtungssteuerbaren Motor
und eine Steuerschaltung für
den Motor, die jederzeit die korrekte Drehrichtung des Motors anhand
einer aktuellen Stellung des Tabletts und einer Betriebsphase der Eisbereitung,
in der sich der Eisbereiter momentan befindet, festzulegen vermag.
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Aufgabe
der Erfindung ist, einen Eisbereiter anzugeben, der eine Schwenkbewegung
des Eisbereiter-Tabletts jederzeit korrekt anzutreiben vermag, ohne
dass es einer Entscheidung über
die Drehrichtung eines die Schwenkbewegung antreibenden Motors bedarf.
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Die
Aufgabe wird dadurch gelöst,
dass bei einem Eisbereiter der oben angegebenen Art das Tablett
an den Motor über
einen Exzentermechanismus gekoppelt ist. Das exzentrische Element
eines solchen Mechanismus führt
eine Umlaufbewegung um einen Drehmittelpunkt aus, die quer zur Drehachse gesehen
eine hin- und herschwingende Komponente hat. Diese Komponente ist
nutzbar, um in jeder Periode eine vollständige Schwenkoszillation des
Tabletts anzutreiben, ohne dass dafür ein Richtungswechsel des
Antriebsmotors erforderlich wird.
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Vorzugsweise
umfasst der Exzentermechanismus einen linear verschiebbaren Schwingkörper, der
eine Zahnstange trägt,
die mit einem mit dem Tablett verbundenen Zahnrad kämmt. Mit
einer solchen Anordnung ist ein beliebiger gewünschter Schwenkhub des Tabletts
leicht zu konstruieren.
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Ein
Exzenterelement ist vorzugsweise mit einer Schiene im Eingriff,
die sich an dem Schwingkörper
quer zu dessen Bewegungsrichtung erstreckt, um die Umlaufbewegung
des Exzenterelements in eine Hin-und-Herbewegung des Schwingkörpers umzusetzen.
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Einer
einfachen Ausgestaltung zufolge ist die Schiene ein Langloch und
das Exzenterelement ein in das Langloch eingreifender Zapfen.
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Das
Tablett ist zwischen einer aufrechten Stellung, in der Wasser in
den Fächern
des Tabletts gefrieren kann, und einer Entleerungsstellung, in der die
der die Öffnungen
der Fächer
nach unten weisen, vorzugsweise auch zwischen diesen Stellungen
und einer gekippten Stellung schwenkbar, in der die Fächer über die
Oberkanten der Zwischenwände
hinweg kommunizieren. Wenigstens eine dieser drei Stellungen, vorzugsweise
sogar zwei von ihnen, entsprechen jeweils einem Umkehrpunkt der
Bewegung des Schwingkörpers.
In der Umgebung der Umkehrpunkte bewegt sich der Schwingkörper auch
bei als gleichbleibend angenommener Drehgeschwindigkeit des Exzenterelements
jeweils besonders langsam, d.h. die Abhängigkeit der Stellung des Schwingkörpers von
der Phase des Exzenters ist gering, so dass die betreffende Stellung
exakt eingestellt werden kann, auch wenn die Exzenterphase nicht
genau erfasst wird oder der Antrieb mit Ungenauigkeiten behaftet
ist.
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Es
kann daher genügen,
mit Hilfe eines am Tablett zum Erfassen von dessen Stellung angeordneten
Sensors nur das exakte Anfahren derjenigen der drei oben erwähnten Stellungen
zu steuern, die nicht einem Umkehrpunkt entspricht. Mit hilfe des Sensors
können
aber auch die jeweils den Umkehrpunkten entsprechenden Stellungen
besonders einfach exakt eingestellt werden. Während, wenn mit einem solchen
Sensor eine Haltestellung zwischen den Umkehrpunkten erfasst wird
und der Motor angehalten wird, das Tablett immer noch ein kleines
Stück weiterschwenkt,
bis der Motor zur Ruhe kommt, wirkt sich an den Umkehrpunkten ein
solches Weiterdrehen nicht auf die Stellung des Tabletts aus.
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Um
das Entformen der fertigen Eisstücke
zu erleichtern, haben die Fächer
vorzugsweise die Form eines Rotationskörpersegments. Aus diesen Fächern kann
ein Eisstück
besonders einfach entformt werden, indem es in Umfangsrichtung des
Rotationskörpers
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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Vorzugsweise
sind die Fächer
des Eisbereiter-Tabletts in wenigstens einer Reihe angeordnet, und
an einer Längsseite
jeder Reihe von Fächern und
wenigstens einem Teil ihrer Querseiten ist eine über die Oberkante von die Fächer der
Reihe voneinander trennenden Zwischenräumen überstehende Wand gebildet.
Diese Konstruktion des Eisbereiter-Tabletts erlaubt es, dieses in
einen schräggestellten
Zustand zu bringen, in welchem in die Fächer gefülltes Wasser die Zwischenwände in einem
an die überstehende
Wand angrenzenden Bereich überflutet,
so dass ein exakt gleicher Wasserstand in allen Fächern erreicht
werden kann. Wenn ein solches Tablett zum Gefrieren in einen aufrechten
Zustand geschwenkt wird, in welchem die Zwischenwände im Wesentlichen
horizontal verlaufen und nicht mehr überflutet sind, können säuberlich
voneinander getrennte Eisstücke
mit exakt gleichmäßiger Größe hergestellt
werden.
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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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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung von Ausführungsbeispielen
unter der Bezugnahme auf die beigefügten Figuren. Es zeigen:
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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
schematische Frontalansicht einer zweiten Ausgestaltung des Eisbereiters;
und
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11 eine
schematische Frontalansicht einer dritten Ausgestaltung des Eisbereiters.
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1 zeigt
einen 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 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 einen 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. 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
herausfallen können.
Um das Lösen der
Eisstücke
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 nicht dargestellten, unter dem Eisbereiter angeordneten
Auffangbehälter.
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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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10 zeigt
schematisch eine abgewandelte Ausgestaltung des Eisbereiters in
einer Frontalansicht. Der Eisbereiter hat ein Gestell entsprechend dem
Gestell 15 der 1, von dem in der Fig. nur zwei
Zapfen 29 dargestellt sind. Das Tablett 1 und das
auf dessen Achszapfen 14 montierte Zahnrad 32 sind
mit denen von 1 identisch. Ein Schwingkörper 28 weist
zwei horizontale Langlöcher 30 auf,
die die die Zapfen 29 eingreifen, so dass der Schwingkörper horizontal
geführt
verschiebbar ist.
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Ein
von einem Motor 22 direkt oder über ein Untersetzungsgetriebe
mit gleichbleibendem Drehsinn angetriebenes Rad 25 trägt einen
in axialer Richtung abstehenden Zapfen 26, an den ein Ende einer
Pleuelstange 50 angelenkt ist. Das andere Ende ist an den
Schwingkörper 28 angelenkt.
Die Pleuelstange 50 setzt die Umlaufbewegung des exzentrischen
Zapfens in eine oszillierende Schwenkbewegung des Tabletts 1 von
der gekippten Stellung über
die gezeigte aufrechte Stellung in die Entleerungsstellung und zurück um.
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In
einer in 11 gezeigten dritten Ausgestaltung
ist der Schwingkörper 28 ersetzt
durch ein Zahnrad 51, das an dem nicht gezeigten Gestell drehbar
aufgehängt
ist und einerseits mit dem auf dem Achsabschnitt 14 des
Tabletts befestigten Zahnrad 32 kämmt und andererseits über eine
Pleuelstange 50 an einen exzentrischen Zapfen 26 des
motorgetriebenen Rades 25 gekoppelt ist. Der Abstand eines
Gelenks 52 zwischen Pleuelstange und Achse des Zahnrads 51 ist
größer als
der Radius der Bahn des Zapfens, so dass das Zahnrad 51 durch
eine Drehung des Rades 25 lediglich zu einer oszillierenden
Schwenkbewegung antreibbar ist. Durch ein geeignet gewähltes Übersetzungsverhältnis der
Zahnräder 51 und 32 wird
diese Schwenkbewegung in den für
die Bewegung des Tabletts zwischen gekippter Stellung und Entleerungsstellung
benötigten
Winkelhub umgesetzt.