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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen automatischen Eisbereiter und
ein Kältegerät mit einem solchen Eisbereiter,
der mit einem Gestell, einem in dem Gestell um eine Achse zwischen
zwei Endstellungen schwenkbaren Tablett versehen ist, in dem wenigstens
ein Fach für die Erzeugung eines Eisstücks geformt
ist, und einem Motor zum Antreiben einer oszillierenden Schwenkbewegung
des Tabletts um die Achse. Ein solcher Eisbereiter ist zum Beispiel
aus
DE 10 2005
003 241 A1 bekannt.
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Zum
Lösen der fertigen Eisstücke aus den Fächern
des Tabletts ist bei diesem bekannten Eisbereiter eine elektrische
Heizeinrichtung an dem Tablett angebracht, die betrieben wird, um
die Eisstücke in den Fächern oberflächlich
anzutauen. Auf dem dadurch erhaltenen Wasserfilm gleiten die Eisstücke, wenn
das Tablett in eine Ausgabestellung geschwenkt wird, in der die Öffnungen
der Fächer nach unten weisen, leicht aus den Fächern
heraus.
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Die
Heizeinrichtung ermöglicht zwar einen störungssicheren
vollautomatischen Betrieb des Eisbereiters, sie hat jedoch auch
eine Reihe von Nachteilen, wie etwa die Tatsache, dass die von ihr
frei gesetzte Wärme den Wirkungsgrad eines Kältegerätes beeinträchtigt,
in dem der Eisbereiter betrieben wird, dass die zum oberflächlichen
Antauen der Eisstücke und zum Wiederabkühlen des
Tabletts nach dem Herausfallen der Eisstücke benötigte
Zeit die Zykluszeit des Eisbereiters verlängert und nicht
zuletzt, dass die Heizeinrichtung und ihr Einbau Kosten und Arbeitsaufwand
verursachen.
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Es
besteht daher Bedarf nach einem automatischen Eisbereiter, der diese
Nachteile vermeidet.
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Ein
solcher Eisbereiter hat erfindungsgemäß die zu
Beginn der Beschreibung aufgezählten Merkmale und ist darüber
hinaus dadurch gekennzeichnet, dass in einer ersten seiner zwei
Endstellungen das Fach verformt ist. Die Verformung des Fachs erzwingt
eine Verdrängung eines Eisstücks aus dem Fach,
egal ob dieses an seinen Oberflächen angetaut oder gefroren
ist. Ein Antauen ist daher nicht notwendig. Die Herstellung der
Verformung erfordert keinen wesentlichen Zeitaufwand, so dass die Produktivität des
erfindungsgemäßen Eisbereiters gegenüber
einem zum Lösen der Eisstücke beheizten Eisbereiter ohne
Mehraufwand an Energie deutlich gesteigert werden kann. Der Wegfall
der Heizeinrichtung verringert darüber hinaus die Fertigungskosten
des Geräts.
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Vorzugsweise
wird die Antriebskraft des Motors selbst genutzt, um die Verformung
des Tabletts herbei zu führen.
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Wenn
die Achse des Tabletts durch zwei Lager an zwei Seiten des Tabletts
definiert ist, ist vorzugsweise an einer der zwei Seiten ein die
Schwenkbewegungsfreiheit des Tabletts begrenzender Anschlag gebildet,
während der Motor an der anderen Seite des Tabletts angreift.
So kommt es zu einer Torsionsverformung des Tabletts einfach dadurch,
dass, wenn der Anschlag wirksam wird, der Motor weiter arbeitet.
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Vorzugsweise
ist der Motor an das Tablett über einen Exzenter gekoppelt.
Ein solcher Exzenter hat den Vorteil, dass das auf das Tablett ausübbare Drehmoment über
die Bewegung des Exzenters hinweg nicht konstant ist. So kann eine
Stellung des Exzenters, in der er ein hohes Drehmoment ausübt,
im allgemeinen eine Stellung in der Nähe eines Wendepunktes
der Exzenterbewegung, zum Erzeugen der Verformung des Tabletts benutzt
werden, während andere Phasen der Exzenterbewegung, in
denen das Drehmoment niedriger ist, die Schwenkbewegung des Tabletts
antreiben.
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Die
Verwendung des Exzenters ermöglicht insbesondere, als Antrieb
einen unidirektionalen Motor zu verwenden. Dies führt zu
Kostenvorteilen, da ein solcher Motor einfacher aufgebaut sein kann
als ein bidirektionaler Motor und seine Steuerung nur einen geringen
Schaltungsaufwand erfordert.
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Eine
dem Motor zugeordnete Steuerschaltung kann eingerichtet sein, um
den Motor ohne Halt über die erste Endstellung des Fachs
hinweg zu fahren. Es ist daher auch kein Sensor erforderlich, um das
Erreichen der ersten Endstellung zu erfassen, was den Aufbau des
Eisbereiters weiter zu vereinfachen erlaubt.
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Ferner
sollte die Steuerschaltung vorzugsweise eingerichtet sein, den Motor
nach Passieren der ersten Endstellung des Tabletts kontinuierlich
zu betreiben, bis das Tablett die zweite Endstellung erreicht. In
dieser zweiten Endstellung kann dann ein erneutes Befüllen
des Tabletts mit Wasser stattfinden. Einer einfachen Ausgestaltung
zufolge kann auch das Gefrieren des Wassers in der zweiten Endstellung
erfolgen; eine Weiterbildung sieht vor, dass das Gefrieren in einer
Zwischenstellung zwischen den beiden Endstellungen stattfindet.
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Zum
Erfassen der zweiten Endstellung kann zweckmäßigerweise
ein Sensor vorgesehen sein.
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Das
verformbare Tablett besteht vorzugsweise aus einem elastischen Kunststoff.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter 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 der zweiten Stellung;
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3 eine
Frontalansicht des Eisbereiters der 1 bzw. 2 in
Richtung der Schwenkachse des Tabletts;
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4 die
Ansicht der 3 ohne den Sensor;
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5 eine
schematische Detailansicht des Eisbereiters mit dem Tablett in Befüllstellung;
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6 eine
zur 5 analoge Teilansicht mit dem Tablett in Gefrierstellung;
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7 eine
Teilansicht bei Erreichen des Anschlags des Tabletts; und
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8 eine
Teilansicht in der verformten ersten Endstellung.
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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. Von den
Querwänden 2 stehen zwei Achszapfen ab, von denen
in 1 nur einer, mit 14 bezeichnet, an der
dem Betrachter zugewandten Querwand 2 sichtbar ist. Die zwei
Achszapfen definieren eine durch die Mittelpunkte der Halbkreise
verlaufende Schwenkachse des Tabletts 1.
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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 ist ein Formteil aus einem festen, in Maßen
elastisch verformbaren Kunststoff.
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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 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
exzentrischen 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 in
das Gestell 15 eingebauten Tablett 1 in einer
Stellung, in der seine Fächer 4 über
einen einzigen, nicht dargestellten, über dem Tablett 1 angeordneten
Zufluss befüllbar sind. Die Oberkanten der Sektoren 7 an
den Querwänden 2 des Tabletts 1 verlaufen
horizontal und legen einen maximalen Füllpegel fest. Die
Oberkanten der Zwischenwände 3 hingegen stehen
schräg, so dass das Wasser beim Einfüllen von
einem bereits vollen Fach 4 in ein benachbartes, noch nicht
volles Fach 4 überfließen kann und eine
gleichmäßige Befüllung aller Fächer 4 gewährleistet
werden kann.
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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 3 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 enthält eine Lichtschranke und
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 des Sensorgehäuses eintauchen kann. In
der Stellung der 3 ist die Rippe 45 größtenteils
von dem Sensor 44 und dem Schwingkörper 28 verdeckt.
In 4 ist der Sensor weggelassen, um die Rippe 45 besser
zeigen zu können. In der bislang betrachteten Stellung
des Tabletts, im Folgenden als Befüllstellung bezeichnet, ist
die Lichtschranke durch die Rippe 45 blockiert.
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Nachdem
eine vorgegebene, zum Füllen aller Fächer 4 ausreichende
Wassermenge unter der Kontrolle einer nicht dargestellten Steuerschaltung
in das Tablett 1 dosiert worden ist, wird der Antriebsmotor 22 von
der Steuerschaltung in Gang gesetzt, um das Tablett 1 in
eine aufrechte Stellung zu bringen, in der die Oberkanten der Zwischenwände 3 horizontal sind
und die Wassermengen in den Fächern 4 des Tabletts 1 säuberlich
von einander getrennt sind.
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Das
Erreichen der aufrechten Stellung erfasst die Steuerschaltung daran,
dass die Rippe 45 die Lichtschranke freigibt.
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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
dem Gefrieren müssen die in den Fächern 4 entstandenen
Eisstücke entformt werden. Zum besseren Verständnis
des Entformprozesses wird auf die 5 bis 8 verwiesen,
die jeweils eine Draufsicht auf ein Stück der Stirnwand 18 und das
teilweise von dieser verdeckte Tablett 1 sowie, jeweils
als gestrichelte Kontur dargestellt, den an sich im Inneren des
Gestells 15 verborgenen Schwingkörper 28,
das Zahnrad 32, das Zahnrad 25 und seinen in das
Langloch 27 des Schwingkörpers 28 eingreifenden
Zapfen 26 zeigen.
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In
den 5 bis 8 ist jeweils deutlich ein in
etwa schlüssellochförmiger, in die Hülse 20 von oben
her eingreifender Vorsprung 12 zu sehen, der den freien
Querschnitt der Hülse 20 auf einen Kreisbogen
reduziert. In diesen freien Querschnitt greift der zweite Achszapfen 13 des
Tabletts ein. Er hat ebenfalls einen kreisbogenförmigen
Querschnitt, allerdings mit einer kleineren Winkelausdehnung, um eine
Schwenkbewegung des Tabletts 1 zwischen zwei Anschlägen
zuzulassen. In der bereits diskutierten Befüllstellung
berührt der Achszapfen 13 eine Flanke des Vorsprungs 12,
und der Zapfen 26 befindet sich am Zahnrad 25 in
einer Neun-Uhr, so dass der Schwingkörper 28 sich
an einem linken Umkehrpunkt seines Weges befindet.
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In
der vorliegenden Beschreibung wird angenommen, dass das Zahnrad 25 im
Gegenuhrzeigersinn rotiert, doch ergibt sich der gleiche Bewegungsablauf
wie im Folgenden geschildert auch bei einer Drehung des Zahnrads 25 im
Uhrzeigersinn. In 6 hat der Zapfen 26 eine
Acht-Uhr-Stellung erreicht, der Schwingkörper 28 ist
geringfügig nach rechts verschoben, und das Tablett 1 ist
soweit im Uhrzeigersinn geschwenkt, dass die Oberkanten seiner Zwischenwände 3 horizontal
liegen. Dies ist die bereits erwähnte Gefrierstellung.
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Wenn
nach dem Gefrieren des Wassers in den Fächern 4 der
Antriebsmotor 22 wieder in Gang gesetzt wird, um das Zahnrad 25 weiter
zu drehen, wird schließlich die in 7 gezeigte
Konfiguration erreicht. Der Zapfen 26 befindet sich ungefähr
in einer Vier-Uhr- oder Fünf-Uhr-Stellung, und das Tablett 1 ist
soweit gedreht, dass die Öffnungen der Fächer 4 nach
unten weisen und der Achszapfen 13 an die entgegen gesetzte,
linke Flanke des Vorsprungs 12 anschlägt. Damit
ist die dem Betrachter zugewandte Querwand 2, von der der
Achszapfen 13 absteht, an einer weiteren Drehung gehindert,
aber der Schwingkörper 28 hat den rechten Umkehrpunkt
seiner Bahn noch nicht erreicht. Die Drehung des Zahnrades 25 geht
daher weiter, wobei auf das Tablett 1 ein zunehmendes Torsionsmoment
wirkt. Mit fortschreitender Drehung des Zahnrades 25 wird
das Tablett 1 zunehmend elastisch verformt, die Fächer 4 werden
verzerrt, wodurch sich die darin gebildeten Eisstücke lösen
und herausfallen.
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8 zeigt
den Zustand der maximalen Verformung, in dem der Zapfen 26 sich
in Drei-Uhr-Stellung und der Schwingkörper 28 am
rechten Umkehrpunkt seiner Bahn befindet. Wie man leicht sieht,
ist kein sonderlich starker Motor erforderlich, um die Verformung
des Tabletts 1 zu erreichen, da mit zunehmender Verformung
des Tabletts 1 das Übersetzungsverhältnis
zwischen Drehung des Zahnrades 25 und Verschiebung des
Schwingkörpers 28 immer günstiger wird.
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Nach Überwinden
des rechten Umkehrpunkts treibt die Verformung des Tabletts 1 die
weitere Drehung des Zahnrades 25 an und kann den Motor 22 mitnehmen,
wenn dessen Bauart dies zulässt. Falls die Verformung des
Tabletts 1 am Umkehrpunkt noch nicht stark genug gewesen
sein sollte, um alle Eisstücke aus den Fächern 4 zu
lösen, unterstützt die in einem solchen Fall auftretende
schlagartige Rückkehr des Tabletts 1 in den entspannten
Zustand das Lösen eventuell verbliebener Eisstücke.
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Die
Steuerschaltung betreibt den Antriebsmotor 22 weiter, bis
erneut die Lichtschranke des Sensors 44 blockiert ist,
was das Erreichen der Gefrierstellung anzeigt, und für
eine vorgegebene kurze Zeitspanne darüber hinaus. Da in
der Nähe der Befüllstellung die Orientierung des
Tabletts 1 nur wenig mit der Drehung des Zahnrades 25 variiert,
genügt eine solche einfache Steuerung, um das hinreichend genaue
Erreichen der Befüllstellung zu gewährleisten.
Das Tablett 1 kann nun, nur wenige Sekunden nachdem es
die Gefrierstellung verlassen hat, von neuem befüllt werden,
um erneut Eis zu produzieren.
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In
einer vereinfachten Ausgestaltung kann die Unterscheidung zwischen
Gefrier- und Befüllstellung entfallen. In diesem Fall kann
in den Zwischenwänden 3 zwischen den Fächern 4 jeweils
eine kleine Kerbe vorgesehen sein, die das Überströmen
von Wasser von einem Fach 4 in ein benachbartes ermöglicht.
Insbesondere wenn eine solche Kerbe abseits der Schwenkachse des
Tabletts 1 liegt, bricht das in der Kerbe gebildete Eis,
wenn das Tablett 1 elastisch verformt wird, so dass auch
in diesem Falle einzelne Eisstücke erhalten werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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