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Die Erfindung betrifft eine Heißgetränkezubereitungseinrichtung für Haushaltszwecke, insbesondere einen Kaffeevollautomaten, mit einem Fluidsystem für Wasser und/oder Dampf, mit einer Schlauchkupplung des Fluidsystems zwischen einem elastischen Schlauch mit einem kreisrunden Querschnitt und mit einem damit zusammenwirkenden starren und rohrförmigen Gegenstück. Der elastische Schlauch und das starre Gegenstück liegen an einer schlauchseitigen Innendichtfläche und an einer gegenstückseitigen Außendichtfläche fluiddicht und druckdicht aneinander an. Die Heißgetränkezubereitungseinrichtung verfügt außerdem über ein Überdruckventil im Fluidsystem zum Abbau eines definierten Überdrucks.
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Die DIN EN 6335-2-15 fordert für Haushaltsgeräte, auch in bestimmten Überdruckfällen eine Betriebssicherheit aufrecht zu erhalten. Dazu wird in Haushaltsmaschinen oft stromab von Flüssigkeitspumpen ein Überdruckventil als Überdruckschutz eingesetzt, das ab einem definierten Grenzdruck öffnet und eine Druckentlastung stromab der Pumpe bewirkt, um Schäden insbesondere an der Pumpe zu vermeiden.
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Die
DE 10 2007 058 375 A1 beispielsweise offenbart eine Getränkemaschine mit einem Wassertank, einer Heizeinrichtung und einer Brühkammer, die durch Leitungsabschnitte miteinander verbunden sind, und mit einem druckabhängig und selbsttätig öffnenden Ventil in dem Leitungsabschnitt zwischen Heizung und Brühkammer, wobei das Ventil in Überdruckrichtung betätigbar ist.
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Aus der
DE 296 03 704 U1 ist ein Schlauchventil zur Drucksicherung in Arthroskopiesets bekannt.
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Aufgabe der Erfindung ist es, den konstruktiven und damit den Kostenaufwand für ein Überdruckventil einer Heißgetränkezubereitungseinrichtung zu reduzieren.
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Diese Aufgabe wird bei einer Heißgetränkezubereitungseinrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch eine Reduzierung der Außendichtfläche am Gegenstück durch einen sich achsparallel erstreckenden, umfangseitigen Abschnitt und/oder Einschnitt gelöst, indem sich im Zusammenwirken mit dem elastischen Schlauch ein Überdruckventil ausbilden lässt. Der umfangseitige Abschnitt läuft in einer Schnittansicht des Gegenstücks sekantenförmig, womit sich die Umfangslinie des Gegenstücks reduziert. Die Deformierung des Querschnitts des Gegenstücks zu einem abgeplatteten Kreis führt zu einer geringfügig reduzierten Vorspannung des elastischen Schlauchs, weil er sich zumindest lokal dieser Form weitgehend anpasst. Alternativ oder zusätzlich kann das Gegenstück über einen radial verlaufenden Einschnitt verfügen, der ebenfalls die Umfangslinie bzw. Umfangslänge des im Querschnitt betrachteten Gegenstücks reduziert. Je nach Form und Tiefe des Einschnitts liegt der elastische Schlauch im Bereich des Einschnitts am Gegenstück nicht an. Die Vorspannung des Schlauchs wird allerdings durch den Einschnitt wenn überhaupt, dann weniger reduziert, als durch den Abschnitt. In beiden Fällen jedenfalls sind die Umfangslänge des Gegenstücks und damit die Außendichtfläche des Gegenstücks reduziert. Nach Montage des elastischen Schlauchs führt die Reduktion der Außendichtfläche des Gegenstücks dazu, dass an seiner Stelle ein geringerer Anpressdruck des Schlauchs am Gegenstück gegenüber der übrigen, „ungestörten“ Außendichtfläche bzw. Anlagefläche auftritt. Der Anpressdruck ist im Allgemeinen so bemessen, dass er größer ist als der Fluiddruck. An der Stelle der Reduzierung der Außendichtfläche wird der Schlauch jedoch weniger ausgedehnt. Damit ist die Anpresskraft des Schlauches an die Außendichtfläche geringer als im übrigen Bereich der Außendichtfläche. Damit steht dem Fluiddruck im Bereich der Schlauchkupplung ein partiell geringerer Anpressdruck gegenüber. Sollte der Fluiddruck größer sein als der partiell reduzierte Anpressdruck, entweicht er an der Stelle der Reduzierung der Außendichtfläche. Damit lässt sich gezielt und definiert ein Überdruck im Fluidsystem abbauen.
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Die Erfindung verfolgt also das Prinzip, zum Abbau eines Überdrucks in einem Fluidsystem kein separates Überdruckventil vorzusehen. Sie verfolgt vielmehr das Prinzip, in einer Schlauchkupplung eine gezielte Reduzierung des Anpressdrucks zwischen einem elastischen Schlauch einerseits und seinem starren Gegenstück andererseits hervorzurufen. Damit lässt sich der Aufwand für ein separates Überdruckventil einsparen.
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Der Abschnitt und/oder Einschnitt am Gegenstück ist konstruktiv so zu gestalten, dass der reduzierte Anpressdruck demjenigen Fluiddruck im Fluidsystem entspricht, auf den ein herkömmliches Überdruckventil ausgelegt werden würde. Der reduzierte Anpressdruck ergibt sich aus einer Anpresskraft, die der elastische Schlauch bei der Montage auf dem Gegenstück aus seiner Materialelastizität aufbringt, und der Fläche, an der der elastische Schlauch am starren Gegenstück anliegt, also der gegenstückseitigen Außendichtfläche. Dabei sind jedoch helfende Einflüsse, wie Fertigungstoleranzen des Schlauchs einerseits und des Gegenstücks andererseits, eventuelle Beschädigungen der Außendichtfläche des Gegenstücks und die konkrete geometrische Ausgestaltung des Abschnitts bzw. des Einschnitts zu berücksichtigen.
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Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann die Reduzierung der Außendichtfläche durch eine axial verlaufende und radial eingeschnittene Nut als Einschnitt in der Außendichtfläche des Gegenstücks ausgebildet sein. Bei einer als zylindermantelförmig angenommenen Außendichtfläche des Gegenstücks schafft die Nut eine Unterbrechung der Mantelfläche bzw. der Außendichtfläche, die um die von der Nut eingenommene Fläche reduziert ist. Die axial eingeschnittene Nut - aber auch der sekantenförmige Abschnitt - kann zum Beispiel im Spritzgussverfahren hergestellt werden, lässt sich leicht durch Schneid- oder Trennwerkzeuge und gegebenenfalls sogar manuell herstellen.
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Je nach Wahl des Werkzeugs kann die Nut in einem achsennormalen Schnitt betrachtet U- oder V-förmig oder rechteckig ausgebildet sein. Ihre Form kann beispielsweise an der Flexibilität und dem Verhalten des Materials des elastischen Schlauchs orientiert sein. Nach diesem Kriterium kann auch die axiale Tiefe der Nut auszurichten sein.
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Nach einer dazu alternativen Ausgestaltungsform der Erfindung kann die Reduzierung der Außendichtfläche durch mindestens einen im Querschnitt des Gegenstücks betrachteten sekantenförmigen Abschnitt gebildet werden. Als Sekante kann er grundsätzlich ebenflächig ausgebildet sein, prinzipiell kann er aber auch in einer Richtung zum oder entgegen der Achse des Gegenstücks gewölbt geformt sein. Er führt zu einer quasi Abflachung des im Übrigen kreisrunden Querschnitts des Gegenstücks, gleichbedeutend mit einer Reduzierung der Umfangslinie. Der ebenflächige sekantenförmige Abschnitt am Gegenstück lässt sich ebenfalls besonders einfach beispielsweise durch Schleifwerkzeuge herstellen. Seine Geometrie, also seine flächenmäßige Ausdehnung lässt sich anhand seiner radialen Tiefe gut berechnen und ebenso gezielt herstellen.
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Die schlauchberührte Mantelfläche des Gegenstücks von Schlauchkupplungen ist erfindungsgemäß profiliert ausgebildet, um ein Abrutschen des Schlauchs unter Druckeinwirkung zu verhindern. Eine gängige Profilierung umfasst mehrere „Zähne“ hintereinander, so dass sich im Längsschnitt eine Form des Mantels des Gegenstücks nach der Art eines stilisierten Tannenbaumes ergibt. Unabhängig aber von der Art der Profilierung weist das Gegenstück mehrere Außendurchmesser auf, darunter jedenfalls einen Maximaldurchmesser und mindestens einen Minimaldurchmesser. Erfindungsgemäß ist der Außendurchmesser des Gegenstücks im Bereich des Abschnitts und/oder Einschnitts größer als der Minimaldurchmesser. Mit dieser Voraussetzung ist das Vorhandensein eines Anpressdrucks zwischen dem elastischen Schlauch einerseits und dem Gegenstück andererseits gegeben, so dass sich kein Kanal oder Bypass ergibt, in dem das Fluid im Bereich der Schlauchkupplung nahezu druckfrei entweichen kann. Dadurch kann die Funktion der Schlauchkupplung an sich zuverlässig aufrechterhalten werden.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann ein am Gegenstück auf dessen Mantelfläche umfangseitig umlaufendes Schirmelement zur Begrenzung eines axialen Flusses eines Fluids auf der Mantelfläche vorgesehen sein. Das Schirmelement verhindert, dass über Druck bedingt austretendes Wasser unkontrolliert am Schlauch entlangrinnt. Es sorgt vielmehr dafür, dass es zuverlässig an der Stelle des Schirmelements abtropft, so dass das Fluid gezielt abgeleitet werden kann. Zu diesem Zweck kann das Schirmelement auf dem Gegenstück vorzugsweise verschiebbar ausgebildet sein, um den Ort des Abtropfens den Gegebenheiten anpassen zu können.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann am Gegenstück eine Sammelrinne für austretendes Fluid angebracht sein. Damit kann im Überdruckfall austretendes Fluid noch gezielter abgeführt werden.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann bei einer Heißgetränkezubereitungseinrichtung mit einer Restwasserschale die erfindungsgemäße Schlauchkupplung vorteilhafterweise vertikal über der Restwasserschale angeordnet sein. Damit kann ein zuverlässiges Auffangen von austretendem Fluid in der dafür ohnehin vorgesehenen Restwasserschale zuverlässig sichergestellt werden.
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Die eingangs genannte Aufgabe wird außerdem durch eine Schlauchkupplung für ein Fluidsystem umfassend einen elastischen Schlauch und ein damit zusammenwirkendes starres Gegenstück, die an einer schlauchseitigen Innendichtfläche und einer gegenstückseitigen Außendichtfläche dichtend aneinander anliegen, gelöst, indem durch eine Reduzierung der Außendichtfläche durch Ausbildung eines umfangseitigen, sich achsparallel erstreckenden Abschnitts und/oder radialen Einschnitts am Gegenstück mit dem oben beschriebenen profilierten Abschnitt, Außendurchmesser und Minimaldurchmesser in der oben beschriebenen Weise ein Überdruckventil ausgebildet ist.
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Das Prinzip der Erfindung wird im Folgenden anhand einer Zeichnung beispielshalber noch näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
- 1: eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Gegenstücks,
- 2: eine Längsschnittansicht einer alternativen Ausgestaltungsform.
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Die perspektivische Ansicht der 1 zeigt ein Gegenstück 20, das einen zylindrischen Abschnitt 24 und einen profilierten Abschnitt 26 aufweist. Der profilierte Abschnitt 26 ist in seinem achsenthaltenen Querschnitt kegelstumpfförmig ausgebildet und bildet eine axiale Endseite des Gegenstücks 20. Er umfasst eine geneigte Mantelfläche 28, über die ein elastischer Schlauch auf das Gegenstück 20 aufgeschoben werden kann. Die geneigte Mantelfläche 28 geht in eine zylindrische Mantelfläche 22 über, die eine Außendichtfläche des Gegenstücks 20 darstellt. Ein auf das Gegenstück 20 aufgeschobener elastischer Schlauch liegt mit seiner Innenfläche vor allem an der Außendichtfläche 22 des Gegenstücks 20 dichtend an. Die Mantelfläche der Außendichtfläche 22 ist in Achsrichtung durch eine Nut 2 unterbrochen. Die Nut 2 ist in radialer Richtung U-förmig eingeschnitten und erstreckt sich über einen Teil der Differenz zwischen dem Außendurchmesser des zylindrischen Abschnitts 24 und demjenigen des profilierten Abschnitts 26 im Bereich der Außendichtfläche 22. Dadurch ist die Fläche der Außendichtfläche 22 geringfügig reduziert.
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Der zylindrische Abschnitt 24 trägt auf seiner Mantelfläche 25 ein ringförmig umlaufendes Schirmelement 50, das von der Mantelfläche 25 radial absteht. Sobald Fluid überdruckbedingt durch die Nut 2 hindurchtritt, strömt es am zylindrischen Abschnitt 24 entlang. Das Schirmelement 50 begrenzt seinen Fluss und sorgt dafür, dass das Fluid nicht unkontrolliert abfließt, sondern gestoppt und gezielt beispielsweise in einen darunter angebrachten, nicht dargestellten Auffangbehälter tropft. Das Schirmelement 50 ist auf dem zylindrischen Abschnitt 24 verschiebbar angebracht, damit der Ort des Abtropfens den räumlichen Umständen des Kaffeevollautomaten angepasst werden kann.
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Die Schnittansicht der 2 durch eine alternative Ausführungsform der Erfindung verdeutlicht die Wirkungsweise der Reduzierung der Außendichtfläche 22 gemäß 1 bzw. 42 gemäß 2: Ein starres Gegenstück 40 weist einen profilierten, kegelförmigen Abschnitt 46 auf. Das Gegenstück 40 ist Bestandteil einer Schlauchkupplung 1, weil ein elastischer Schlauch 10 von der Seite des profilierten Abschnitts 46 aus über das Gegenstück 40 aufgeschoben ist. Der elastische Schlauch 10 weitet sich daher am Ort des Maximaldurchmessers A des profilierten Abschnitts 46 auf und dehnt sich. Damit liegen die Außendichtfläche 42 des Gegenstücks 40 und eine Innendichtfläche 12 des Schlauchs 10 dichtend aneinander an. Im Bereich eines zylindrischen Abschnitts 44 weist das Gegenstück 40 einen Minimaldurchmesser a auf, der größer ist als ein Innendurchmesser des Gegenstücks 40. Dort entspannt sich der Schlauch 10 und legt sich im weiteren Verlauf des Gegenstücks 40 an dessen Außenfläche wieder an. Die Dehnung des elastischen Schlauchs 10 im Bereich des profilierten Abschnitts 46 ruft eine Anpresskraft Fa hervor, mit der sich der Schlauch 10 an den profilierten Abschnitt 46 und dort an dessen Außendichtfläche 42 anpresst. Abweichend von einer Kraftentfaltung gemäß 1, die in axialer Richtung weitgehend konstant über die Außenfläche 22 verteilt ist, ist die Anpresskraft Fa in 2 im Bereich des Maximaldurchmessers A ebenfalls maximal und nimmt im Zuge der Verjüngung des profilierten Abschnitts 46 in axialer Richtung ab. Die Anpresskraft Fa ist also entlang der Außendichtfläche 42 in axialer Richtung diskontinuierlich.
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Das Gegenstück 40 weist einen sekantenförmigen Abschnitt 4 auf, der achsparallel und rechtwinklig zum Maximaldurchmesser A verläuft. Er stellt eine lokale Abflachung des profilierten Abschnitts 46 dar, der dadurch eine unrunde, einseitig abgeplattete Umrissform der im Übrigen kreisrunden Grundfläche erhält.
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Der elastische Schlauch 10 legt sich auch im Bereich des Abschnitts 4 an den profilierten Abschnitt 46 an. Dort jedoch erfährt er eine geringere Dehnung als im übrigen Bereich des profilierten Abschnitts 46, an dem er seinen Maximaldurchmesser A aufweist. Demzufolge ruft der Schlauch 10 an der Stelle des Abschnitts 4 auch eine geringere bzw. reduzierte Anpresskraft Fb hervor. Sie ist so bemessen, dass sie einen Anpressdruck im Bereich des Abschnitts 4 erzeugt, der einem definierten Grenzdruck des Fluidsystems entspricht, der als Überdruck abgebaut werden soll. Überschreitet der Druck P im Fluidsystem den Grenzdruck, so kann er an der Stelle des Abschnitts 4 zwischen dem Gegenstück 40 und dem elastischen Schlauch 10 durch die Schlauchkupplung hindurch entweichen. Der Abschnitt 4 führt somit zu einer planmäßigen „Schwachstelle“ der Schlauchkupplung, die gezielt einen definierten Überdruck entweichen lässt und ihn damit abbaut.
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Da es sich bei den vorhergehenden, detailliert beschriebenen Schlauchkupplungen um Ausführungsbeispiele handelt, können sie in üblicher Weise vom Fachmann in einem weiten Umfang modifiziert werden, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Insbesondere können auch die konkreten Ausgestaltungen der profilierten Abschnitte in anderer Form als in der hier beschriebenen erfolgen. Ebenso kann das Schirmelement in einer anderen Form ausgestaltet werden, wenn dies aus Platzgründen bzw. designerischen Gründen notwendig ist. Weiterhin schließt die Verwendung der unbestimmten Artikel „ein“ bzw. „eine“ nicht aus, dass die betreffenden Merkmale auch mehrfach vorhanden sein können.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schlauchkupplung
- 2
- Einschnitt, Nut
- 4
- Abschnitt
- 10
- elastischer Schlauch
- 12
- Innendichtfläche
- 20
- Gegenstück
- 22
- Außendichtfläche
- 24
- zylindrischer Abschnitt
- 25
- Mantelfläche
- 26
- profilierter Abschnitt
- 28
- geneigte Mantelfläche
- 40
- Gegenstück
- 42
- Außendichtfläche
- 44
- zylindrischer Abschnitt
- 46
- profilierter Abschnitt
- 50
- Schirmelement
- a
- Minimaldurchmesser
- A
- Maximaldurchmesser
- Fa
- Anpresskraft
- Fb
- reduzierte Anpresskraft
- P
- Fluiddruck
