DE102006006806A1 - Valve actuator - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Betätigung eines Ventils (3; 46) an einem Heißgetränkezubereitungsgerät, das einen Wasserbehälter (2), einen Getränkebehälter (5) und einen Grundkörper (1) mit einer Aufbrüheinrichtung (4) umfasst und ein Ventil (3; 46) an einer Schnittstelle (10; 44) zwischen dem Wasserbehälter (2) bzw. dem Getränkebehälter (5) und dem Grundkörper (1), mit einem beweglich gelagerten, mit einer Federkraft beaufschlagten Ventilkörper, bei der ein Aktuator (6; 45) die zum Betätigen des Ventils (3; 46) notwendige Bewegung des Ventilkörpers entgegen der Federkraft bewirkt.The invention relates to a device for actuating a valve (3; 46) on a hot beverage preparation device, which comprises a water container (2), a beverage container (5) and a base body (1) with a brewing device (4) and a valve (3; 46) at an interface (10; 44) between the water container (2) or the beverage container (5) and the base body (1), with a movably mounted valve body acted upon by a spring force, in which an actuator (6; 45) causes the movement of the valve body against the spring force necessary for actuating the valve (3; 46).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Betätigung eines Ventils, das an einem abnehmbaren Wasserbehälter einer Heißgetränkezubereitungsvorrichtung, nämlich an einer Schnittstelle zwischen einem Grundgerät, also der Zubereitungsvorrichtung ohne Wasserbehälter, und dem Wasserbehälter und/oder auch an einer Schnittstelle zwischen einer Aufbrüheinrichtung und einem Getränkebehälter der Heißgetränkezubereitungsvorrichtung angeordnet ist. Das Ventil umfasst ein Ventilgehäuse und einen darin beweglich gelagerten, mit einer Federkraft beaufschlagten Ventilkörper. Es dient zum Öffnen und Schließen einer Ablauföffnung an dem Wasserbehälter bzw. der Aufbrüheinrichtung. Derartige Ventile werden vorgesehen, wenn für den Benutzer die Gefahr von Verbrühung besteht. Zur Vereinfachung, jedoch ohne den Schutzbereich der Erfindung darauf zu beschränken, ist im Folgenden anstatt von Heißgetränkezubereitungsvorrichtungen ausschließlich von Kaffeemaschinen die Rede.The The present invention relates to a device for actuating a Valve attached to a removable water container of a hot beverage preparation device, namely at an interface between a basic device, ie the preparation device without water tank, and the water tank and / or at an interface between a Aufbrüheinrichtung and a beverage container the Hot beverage maker is arranged. The valve includes a valve housing and a movable therein mounted, acted upon by a spring force valve body. It serves to open and closing a drain opening the water tank or the Aufbrüheinrichtung. such Valves are provided when the user is at risk of scalding consists. For simplicity, but without the scope of the invention to limit it to in the following, instead of hot beverage preparation devices exclusively from Coffee machines the speech.
Ähnliche Ausführungen eines derartigen Ventils sind prinzipiell als so genannter Tropfstopp zum Beispiel bei Kaffeemaschinen bekannt. Das Ventil ist zwischen einem Filterhalter und einer Kaffeekanne angeordnet. Befindet sich die Kaffeekanne zum Befüllen unterhalb des Filters, ist das Ventil geöffnet. Sobald die Kaffeekanne entnommen wird, schließt das Ventil selbsttätig und verhindert ein Nachtropfen des Kaffees. Diese Funktion wird zum Beispiel durch Kalk- oder Kaffeeablagerungen insbesondere im Bereich des Ventilsitzes beeinträchtigt. Das kann dazu führen, dass das Ventil nicht mehr dicht schließt. Das geschieht allgemein bei allen Flüssigkeiten, die zur Bildung von Ablagerungen neigen.Similar versions Such a valve are in principle as a so-called drip stop for Example with coffee machines known. The valve is between one Filter holder and a coffee pot arranged. Is the Coffee pot for filling below the filter, the valve is open. Once the coffee pot is removed, closes the valve automatically and prevents the coffee from dripping. This feature will work for example, by lime or coffee deposits, especially in the Impacted area of the valve seat. The can lead to, that the valve does not close tightly anymore. That happens in general with all liquids, which tend to form deposits.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine verbesserte Ventilanordnung anzugeben, die ein Nachtropfen zuverlässig verhindert.task The present invention is therefore an improved valve assembly which reliably prevents dripping.
Zur Lösung dieser Aufgabe weist die erfindungsgemäße Vorrichtung einen Aktuator zum Betätigen des Ventils auf, der eine Bewegung des Ventilkörpers entgegen der Federkraft bewirkt. Dies bedeutet eine prinzipielle Abkehr vom Stand der Technik: Dort bewirkt der Bediener mit einer Bedienkraft unmittelbar das Öffnen des Ventils, z.B. indem er die Kaffeekanne unter einen Filterhalter stellt und dabei einen Ventilkörper von einem Ventilsitz abhebt. Die Öffnungskraft ist durch die Bedienkraft definiert. Ihr maximaler Betrag ist durch die Kraft bestimmt, die einem Bediener zum Unterstellen der Kanne unter den Filterhalter u.a. unter Komfortgesichtspunkten maximal abverlangt werden kann. Da die Öffnungskraft der Schließkraft entgegenwirkt, ist die Schließkraft kleiner oder bestenfalls genauso groß wie die Öffnungskraft. Zum Schließen des Ventils steht damit ebenfalls nur eine beschränkte Kraft zur Verfügung.to solution This object, the device of the invention comprises an actuator to operate of the valve, the movement of the valve body against the spring force causes. This means a departure from the prior art: There, the operator with an operator immediately causes the opening of the Valve, e.g. by placing the coffee pot under a filter holder represents while a valve body lifts off a valve seat. The opening force is through the Operating force defined. Your maximum amount is due to the force that determines an operator to place the pot under the filter holder et al maximum comfort can be demanded from the comfort point of view. As the opening force of the closing force counteracts, the closing force is smaller or at best as big as the opening force. To close the valve is thus also only a limited force to disposal.
Die Erfindung wendet sich dagegen ab von diesem Konzept. Sie verfolgt vielmehr das Prinzip, die Öffnungskraft zumindest hinsichtlich ihrer Größe weitgehend bedienerunabhängig durch einen Aktuator bereitzustellen. Dadurch können die Öffnungs- und die Schließkraft des Ventils nicht nur exakt aufeinander abgestimmt werden. Vielmehr kann jetzt insbesondere die Schließkraft unabhängig von einer eng begrenzten Bedienkraft dimensioniert werden. Dadurch kann die Schließkraft, die die Feder bereitstellt, ausschließlich danach bemessen werden, wie das Schießen des Ventils auch bei Ablagerungen zuverlässig gewährleistet ist. Sie kann also erheblich größer sein als bisher.The In contrast, the invention turns away from this concept. She pursues rather the principle, the opening force at least largely in size operator-independent to provide by an actuator. As a result, the opening and closing forces of the valve can not only be matched exactly. Rather, now in particular the closing force independently be dimensioned by a narrow operating force. Thereby can the closing force, which provides the spring to be measured exclusively according to like shooting the valve is reliably guaranteed even with deposits. So she can be considerably larger as before.
Neben dem bekannten Tropfstopp an einem Auslauf der Aufbrüheinrichtung kann eine vergleichbare Vorrichtung an einem abnehmbaren Wasserbehälter angeordnet sein. Sowohl dem Ventil am Auslauf der Aufbrüheinheit als auch dem am Wasserbehälter kann jeweils ein eigener Aktuator zugeordnet sein. Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung können beide Ventile von einem gemeinsamen Aktuator aus betätigt werden. Unabhängig davon, durch welchen Behälter das Signal zum Schließen an den Aktuator erfolgt, schließt er jedenfalls beide Ventile. Das bietet neben dem verringerten technischen Aufwand den Vorteil, dass bei Abnahme des Getränkebehälters nicht nur in bekannter Weise das Ventil an der Aufbrüheinrichtung geschlossen wird. Zugleich schließt der Aktuator auch das Ventil am Wasserbehälter und unterbindet damit einen weiteren Zufluss heißen Wassers in die Aufbrüheinrichtung. Der Brühvorgang wird damit unterbrochen, so dass die Aufbrüheinrichtung nicht überlaufen kann.Next the known drip stop at an outlet of the Aufbrüheinrichtung For example, a comparable device may be placed on a removable water container be. Both the valve at the outlet of the Aufbrüheinheitheit as well as the water tank can each be assigned its own actuator. After a favorable Development of the invention can both valves are actuated by a common actuator. Independently of which, through which container the signal to close to the actuator, closes he certainly both valves. This offers in addition to the reduced technical Effort the advantage that when taking the beverage container not only in known Make the valve at the brewing device is closed. At the same time, the actuator also closes the valve at the water tank and thus prevents a further inflow of hot water in the Aufbrüheinrichtung. The brewing process is interrupted so that the Aufbrüheinrichtung not overflow can.
Der Aktuator bzw. die Aktuatoren können sowohl am Grundgerät als auch am Wasserbehälter angeordnet sein. Am Wasserbehälter kann er das Ventil unmittelbar betätigen. Dies führt zu einer kompakten Bauweise und vermeidet durch kurze Übertragungswege Energieverluste. Ist der Aktuator am Grundgerät angeordnet, erhält man einen Behälter mit geringem Eigengewicht. Außerdem fallen dann die Schnittstellen zwischen Wasserbehälter und Grundgerät und die Schnittstelle zwischen Aktuator und Ventil zusammen. Beim Abnehmen der Behälter vom Grundgerät wird der Kraftfluss zwischen dem Aktuator und dem Ventilkörper unterbrochen. Daraufhin kann die am Ventil angeordnete vorgespannte Feder das Ventil selbsttätig schließen.Of the Actuator or the actuators can both on the basic unit as well as the water tank be arranged. At the water tank he can directly actuate the valve. This leads to a compact design and avoids energy loss through short transmission paths. Is the actuator on the basic unit arranged, receives to get a container with low weight. Furthermore then fall the interfaces between water tank and basic unit and the interface between actuator and valve together. At the Remove the container from the basic device the power flow between the actuator and the valve body is interrupted. Thereafter, the biased spring disposed on the valve can Valve automatically shut down.
Um die Kraft zur Betätigung des Ventils bereitstellen zu können, kann der Aktuator entweder mit mechanischer oder elektrischer Energie betrieben werden, in Bezug auf den Getränkebehälter nur mit elektrischer Energie. Die mechanische Energie kann weiterhin durch eine Bedienkraft zur Verfügung gestellt werden, die jetzt aber mittels eines Getriebes übersetzt werden kann. Das Getriebe ist Teil des Aktuators. Die elektrische Energie dagegen kann den Aktuator, zum Beispiel einen Elektromotor, vollkommen unabhängig von der Bedienkraft aktivieren. Sie kann grundsätzlich vom Grundgerät, aber auch vom Wasserbehälter aus zur Verfügung gestellt werden. Bevorzugt erfolgt die Energieversorgung des Aktuators vom Grundgerät aus. Das hat den Vorteil, dass der Wasserbehälter weitgehend frei von zusätzlichen Bauteilen bleibt. Sein Gewicht und seine Außenabmessungen werden damit nicht unnötig vergrößert bzw. sein Fassungsvermögen bei vorgegebenen Außenabmessungen nicht verringert.In order to provide the force to actuate the valve, the actuator can be operated with either mechanical or electrical energy, with respect to the beverage container with only electrical energy. The mechanical energy can continue ge through an operator available which can now be translated by means of a gearbox. The gearbox is part of the actuator. By contrast, the electrical energy can activate the actuator, for example an electric motor, completely independently of the operating force. It can basically be made available from the basic unit, but also from the water tank. The energy supply of the actuator preferably takes place from the basic device. This has the advantage that the water tank remains largely free of additional components. Its weight and its external dimensions are thus not unnecessarily increased or its capacity is not reduced at given external dimensions.
Eine elektrische Energieversorgung vom Wasserbehälter aus bedeutet, dass er seinerseits mit einer eigenen Energieversorgung ausgestattet werden kann. Sie bietet den Vorteil, dass der Wasserbehälter dann auch unabhängig vom Grundgerät als separater Wasserkocher betrieben werden kann.A electrical power from the water tank means he For its part, it will be equipped with its own energy supply can. It offers the advantage that the water tank then independent of basic unit can be operated as a separate kettle.
Bei elektrischer Energieversorgung kann der Aktuator beispielsweise ein Elektromagnet oder ein Elektromotor sein. Handelt es sich bei dem Aktuator um einen Elektromagneten, kann dessen beweglich gelagerter Anker mittelbar, etwa über ein Getriebe, oder unmittelbar mit dem Ventilkörper in Verbindung stehen. Der Anker kann auch Teil des Ventilkörpers selbst sein. Dann ist der Aktuator im Wasserbehälter möglichst nahe an dem Ventil angeordnet, um zusätzliche Übertragungselemente zwischen Aktuator und Ventilkörper mit entsprechenden Reibungsverlusten zu vermeiden.at Electrical power supply, the actuator, for example be an electromagnet or an electric motor. Is it correct? the actuator to an electromagnet, whose movably mounted Anchor indirectly, about over a transmission, or directly with the valve body in connection. The anchor may also be part of the valve body itself. Then the actuator in the water tank as possible placed close to the valve to provide additional transfer elements between Actuator and valve body to avoid with corresponding friction losses.
Ist der Aktuator ein Elektromotor, kann zwischen Elektromotor und Ventilkörper ein Getriebe angeordnet sein, das die Drehbewegung des Elektromotors in eine gradlinige Bewegung des Ventilkörpers umwandelt. Als Getriebe kommen dafür beispielsweise Exzentergetriebe, Schraubengetriebe, Kurbelgetriebe oder Zugmittelgetriebe in Betracht.is The actuator is an electric motor that can be used between the electric motor and valve body Gear can be arranged, which controls the rotational movement of the electric motor converted into a straight-line movement of the valve body. As a transmission come for it For example, eccentric, screw, crank or traction mechanism into consideration.
Unabhängig von seiner Anordnung im Grundgerät oder am Wasserbehälter ist bei einer Energieversorgung des Aktuators vom Grundgerät aus jedenfalls die Übertragung entweder mechanischer oder elektrischer Energie an einer Schnittstelle zwischen Grundgerät und Wasserbehälter erforderlich. Dazu sind an der Schnittstelle Mittel zur Energieübertragung angeordnet. Diese Mittel sind so gestaltet, dass sie nur bei aufgesetztem Behälter gekoppelt sind und Energie übertragen. Sobald der Behälter entnommen wird, erfolgt eine Unterbrechung der Energieversorgung. Dem Aktuator fehlt dann die notwendige Energie, um eine Gegenkraft zur Schließkraft der Schließfeder aufzubringen, und die Schließfeder schließt das Ventil in derselben Weise wie bei Geräten ohne Aktuator.Independent of its arrangement in the basic unit or at the water tank is at a power supply of the actuator from the basic unit in any case the transfer either mechanical or electrical energy at an interface between basic device and water tank required. For this purpose, at the interface means for energy transfer arranged. These funds are designed so that they only when put on container are coupled and transmit energy. Once the container is removed is, there is an interruption of the power supply. The actuator then lacks the necessary energy to counteract the closing force of closing spring apply, and the closing spring includes the valve in the same way as for devices without an actuator.
Zur Übertragung von mechanischer Energie können grundsätzlich alle dazu geeigneten, mechanisch wirksamen Mittel, zum Beispiel Stifte, Stößel, Gelenke oder Federn, zum Einsatz kommen, die eine Betätigungskraft an das Ventil übertragen können. Im Falle der elektrischen Energieversorgung des Aktuators kann es sich bei den Mitteln um elektrisch leitende, beispielsweise stift- oder ringförmige Kontaktelemente handeln, die beim Aufsetzen der Behälter miteinander in Kontakt treten und damit einen elektrischen Stromkreis schließen. Beim Abnehmen der Behälter werden sie getrennt, was zur Unterbrechung der Energieversorgung des Aktuators mit den bereits erwähnten Folgen führt.For transmission of mechanical energy can in principle all suitable, mechanically active agents, for example Pins, pestles, joints or springs are used, which transmit an actuating force to the valve can. In the case of the electrical power supply of the actuator it can the funds are electrically conductive, such as pen or annular Contact elements act when putting the containers together come into contact and thus close an electrical circuit. At the Remove the container they are disconnected, causing the interruption of the power supply of the actuator with the consequences already mentioned leads.
Je nach Anordnung des Aktuators am Grundgerät oder am Behälter können verschiedene Mittel zur Energieübertragung gewählt werden. Als Mittel zur Energieübertragung zwischen Behälter und Grundgerät kann also ein am Behälter regelmäßig im Bodenbereich des Behälters angeordnetes Kontaktelement zur Anwendung kommen, das mit einem Gegenkontaktelement am Grundgerät in Wirkverbindung steht. Erfindungsgemäß können als Kontaktelemente ein Stößel oder ein Ring mit einem Ring als Gegenkontaktelement in Kontakt treten. Die Anordnung eines Ringes als eines der Kontaktelemente – zumindest bei zentrischer Anordnung der Schnittstelle am Behälter – hat den Vorteil, dass der Behälter bezüglich einer vertikalen Drehachse in beliebiger Orientierung auf die Kaffeemaschine aufgesetzt werden kann. Anstelle eines Rings kann selbstverständlich auch eine Scheibe verwendet werden.ever After arrangement of the actuator on the base unit or on the container can be different means for energy transfer chosen become. As a means of energy transfer between containers and basic device so can one on the container regularly in the ground area of the container arranged contact element are used, with a Counter contact element on the basic unit is in active connection. According to the invention as contact elements Pestle or a ring with a ring contact as a mating contact element. The arrangement of a ring as one of the contact elements - at least with centric arrangement of the interface on the container - has the Advantage that the container with respect to a vertical axis of rotation in any orientation on the coffee machine can be put on. Of course, instead of a ring a disc can be used.
Je größer die Kontaktkraft zwischen den Kontaktelementen, umso zuverlässiger kann der Kontakt zur Energieversorgung des Wasserbehälters hergestellt werden. In der oben beschriebenen Ausführung entspricht sie mindestens der Gewichtskraft des leeren Wasserbehälters. Andernfalls würde der leere Wasserbehälter von der Kaffeemaschine abgehoben und dadurch seinen sicheren Stand verlieren.ever bigger the Contact force between the contact elements, the more reliable the contact to the power supply of the water tank are made. In the embodiment described above it corresponds at least to the weight of the empty water tank. Otherwise would the empty one water tank lifted from the coffee machine and thus his safe stand to lose.
In einer alternativen Ausführungsform wirkt ein scherenförmiges Kontaktelement mit einem dornförmigen Gegenkontaktelement zusammen. Eine derartige Ausführungsform ist dann von Vorteil, wenn das Eigengewicht des Wasserbehälters – beispielsweise eines Kunststoff-Behälters – nicht ausreicht, um einen sicheren Kontakt herzustellen. Ein weiterer Grund kann beispielsweise eine konstruktiv bedingte bestimmte Kraftrichtung der Kontaktelemente sein. Das scherenförmige Kontaktelement umfasst dabei zwei Schenkel, die über ein Gelenk gegeneinander verdrehbar verbunden sind. Das Gelenk kann an jeder beliebigen Position angeordnet sein, also etwa mittig wie bei einer Schere, oder an den Enden der Schenkel. Das Gelenk kann beliebig ausgestaltet sein, solange es eine gewisse Relativbewegung der Schenkel erlaubt. Sofern nur eine relativ geringe Bewegung der Schenkel vorliegt, kann in einem einfachen Fall ein Filmscharnier als Gelenk dienen.In an alternative embodiment, a scissor-shaped contact element cooperates with a mandrel-shaped mating contact element. Such an embodiment is advantageous if the weight of the water tank - for example, a plastic container - is not sufficient to establish a secure contact. Another reason, for example, be a constructive conditional force direction of the contact elements. The scissor-shaped contact element in this case comprises two legs, which are connected via a joint against each other rotatable. The joint can be arranged at any position, that is approximately in the middle like a pair of scissors, or at the ends of the legs. The joint can be configured as desired, as long as it allows a certain relative movement of the legs. If only a relatively small Be If there is a movement of the legs, in a simple case, a film hinge can serve as a joint.
Im kontaktfreien Zustand können die Schenkel durch Federkraft gegeneinander gezogen werden. Sie befinden sich damit in einer Lage vergleichbar dem Ruhezustand einer Schere. Zur Herstellung des Kontakts drückt das dornförmige Gegenkontaktelement die Schenkel gegen die Federkraft auseinander. Durch Berührungskontakt zwischen Dorn und Schenkeln kann dabei zugleich ein elektrischer Kontakt zwischen den Kontaktelementen erzeugt werden. Die Kontaktkraft zwischen ihnen wirkt dann in horizontaler statt in vertikaler Richtung, so dass ein leerer Wasserbehälter von einem am Grundgerät angeordneten kraftbeaufschlagten Kontaktelement nicht mehr angehoben werden kann.in the non-contact state can the legs are pulled against each other by spring force. she are thus in a situation comparable to the idle state of a Scissors. To produce the contact presses the mandrel-shaped mating contact element the legs apart against the spring force. By touch contact between the thorn and thighs can at the same time an electric Contact between the contact elements are generated. The contact force between them then acts in a horizontal rather than a vertical direction, leaving an empty water container from one to the basic unit arranged kraftbeaufschlagten contact element no longer raised can be.
Die Energieübertragung mittels Kontaktelementen ist jedoch anfällig gegen Verschleiß und Korrosion. Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann auf Kontaktelemente verzichtet werden. Stattdessen detektiert ein Sensor die Anwesenheit bzw. Abwesenheit des Wasserbehälters. Er erzeugt ein Signal zum Aktuator, das zum Schalten bzw. Betätigen des Ventilkörpers und damit zum Öffnen oder Schließen des Ventils verwendet werden kann.The power transmission By means of contact elements, however, is susceptible to wear and corrosion. In a further advantageous embodiment can contact elements be waived. Instead, a sensor detects the presence or Absence of the water tank. It generates a signal to the actuator, which is used to switch or actuate the valve body and thus to open or close of the valve can be used.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele anhand von Figuren näher erläutert. Es zeigen:following Be exemplary embodiments from figures closer explained. Show it:
Bei
der Kaffeekanne
In
den
Die
Pfeile
Bei
mechanischer Energieübertragung
ist dies zwingend das Kontaktelement
Alle
in den
Am
Behälter
Die
Schenkel
Der
gekoppelte Zustand zwischen Wasserbehälter
Im
Falle einer elektrischen Energieübertragung
bleiben die mechanischen Funktionen von Dorn
Bei
Verwendung von Sensoren
Es
wird abschließend
noch einmal darauf hingewiesen, dass es sich bei den vorhergehenden, detailliert
beschriebenen Schnittstellen
- 11
- Grundgerätbasic unit
- 22
- Wasserbehälterwater tank
- 33
- VentilValve
- 44
- AufbrüheinrichtungAufbrüheinrichtung
- 55
- Getränkebehälterbeverage containers
- 66
-
Aktuator
für Wasserbehälter
2 Actuator for water tank2 - 77
- Mittel zur Energieübertragungmedium for energy transfer
- 1010
- Schnittstelleinterface
- 12, 12'12 12 '
- Ringring
- 1414
- Stößeltappet
- 16, 16'16 16 '
- Bewegungsrichtung Ringmovement direction ring
- 1818
- Bewegungsrichtung Stößelmovement direction tappet
- 2020
- Dornmandrel
- 2222
- Schaftshaft
- 2424
- Spitzetop
- 3030
- Scherenelementscissors element
- 3232
- Schenkelleg
- 3434
- Gelenkjoint
- 3636
-
Ende
eines Schenkels
32 End of a thigh32 - 3838
- Zugfedermainspring
- 4040
- Bewegungsrichtungmovement direction
- 4242
- Kopfabschnittheader
- 4343
- Sensorsensor
- 4444
- Schnittstelleinterface
- 4545
-
Aktuator
für Getränkebehälter
5 Actuator for beverage containers5 - 4646
- VentilValve
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8131 | Rejection |