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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Heißgetränkemaschine, insbesondere einen Kaffeevollautomaten, mit einem Kanalsystem, das im Betrieb von einem unter Druck stehenden Fluid durchströmt ist. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Betreiben einer derartigen Heißgetränkemaschine.
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Heißgetränkemaschinen dienen der Zubereitung eines Heißgetränks. Zu solchen Maschinen gehören insbesondere Kaffeemaschinen, die beispielsweise als Kaffeevollautomaten ausgebildet sein können. Zum Zubereiten des Heißgetränks wird in der Regel Wasser geheizt und mit Druck durch ein Kanalsystem der Heißgetränkemaschine gefördert. Für eine qualitativ hochwertige Zubereitung des Heißgetränkes ist es erforderlich, im Kanalsystem den Druck im Fluid in einem gewissen Bereich zu halten. Um Überschreitungen dieses Drucks zu vermeiden oder zumindest zu reduzieren, ist es z.B. aus
DE 10 2004 046 436 A1 und
US 2017/0340162 A1 bekannt, die Heißgetränkemaschine mit einem Sicherheitsventil auszustatten, das eine fluidische Verbindung mit dem Kanalsystem und der Umgebung des Kanalsystems herstellen kann und somit den überschüssigen Druck bzw. Überdruck abbaut. Für den zuverlässigen Betrieb derartiger Heißgetränkemaschinen ist es ferner wünschenswert, den Druck innerhalb des Kanalsystems zu kennen, beispielsweise um diesen im Bedarfsfall ändern zu können. Darüber hinaus ist ein Positionssensor an einem Sicherheitsventil aus der
EP 0 587 532 A1 bekannt und an einem Ventil einer Heißgetränkemaschine aus der
WO 2012/083473 A1 .
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Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit der Aufgabe, für eine Heißgetränkemaschine der eingangs genannten Art sowie für ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Heißgetränkemaschine verbesserte oder zumindest andere Ausführungsformen anzugeben, die sich durch eine vereinfachte und/oder kostengünstige und/oder bauraumsparende Ausbildung der Heißgetränkemaschine und/oder einen zuverlässigeren Betrieb der Heißgetränkemaschine auszeichnen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, eine Heißgetränkemaschine mit einem im Betrieb von einem unter Druck stehenden Fluid durchströmten Kanalsystem mit einem Sicherheitsventil zum Abbau von Überdruck im durch das Kanalsystem strömenden Fluid zu versehen und das Sicherheitsventil zugleich zur Bestimmung des Drucks im Kanalsystem einzusetzen. Das Sicherheitsventil weist dabei ein Sicherheitselement auf, das zum Abbau des Überdrucks im Kanalsystem bedingt durch den Druck im Kanalsystem zwischen zwei Stellungen verstellt wird. Für den erfindungsgemäßen Gedanken wird dabei die Kenntnis genutzt, dass das Sicherheitselement abhängig vom Druck im Fluidsystem unterschiedlich ausgelenkt wird, wobei diese Auslenkung mit Hilfe einer Sensoreinrichtung erkannt wird. Da die Auslenkung von dem Druck im Fluidsystem abhängt, kann er dazu verwendet, den Druck im Kanalsystem zu bestimmen. Mit dem Sicherheitsventil erfolgt also besagter Abbau von Überdruck im Kanalsystem. Zugleich erfolgt mit der Sensoreinrichtung das Erkennen der Auslenkung des Sicherheitselements, welche wegen der Abhängigkeit der Auslenkung vom Druck im Fluidsystem zum Ermitteln des Drucks im Fluidsystem eingesetzt werden kann. Somit ist es möglich, auf separate Einrichtungen zum Erkennen des Drucks im Kanalsystem zu verzichten und/oder die Druckerkennung mit Hilfe des Sicherheitsventils zu realisieren, so dass die Heißgetränkemaschine insgesamt kostengünstiger und kompakter hergestellt werden kann und ausgebildet ist. Darüber hinaus lässt sich die Heißgetränkemaschine auf diese Weise vereinfacht betreiben.
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Dem Erfindungsgedanken entsprechend weist die Heißgetränkemaschine das Kanalsystem sowie das Sicherheitsventil und die Sensoreinrichtung auf. Das Kanalsystem ist im Betrieb von einem unter Druck stehenden Fluid, insbesondere von Wasser und/oder Dampf, durchströmt. Das Sicherheitsventil weist ein Gehäuse auf, in welchem das Sicherheitselement angeordnet ist. Das Sicherheitsventil weist ferner einen Einlass sowie einen Auslass auf, welche vorteilhaft im Gehäuse des Sicherheitsventils, nachfolgend auch Ventilgehäuse genannt, ausgebildet sind. Mit dem Einlass ist das Sicherheitsventil fluidisch mit dem Kanalsystem verbunden, derart, dass das Fluid durch den Einlass strömt und mit dem Druck im Fluid auf das Sicherheitselement einwirkt. Der Auslass des Sicherheitsventils ist mit der Umgebung des Kanalsystems verbunden, in der ein niedrigerer Druck herrscht als im Kanalsystem während des Betriebs, in der insbesondere Normaldruck herrscht. Das Sicherheitselement ist dabei zwischen einer Schließstellung und einer Offenstellung verstellbar. In der Schließstellung sperrt bzw. schließt das Sicherheitselement einen Strömungspfad des Fluids zwischen dem Einlass und dem Auslass. In der Offenstellung ist der Strömungspfad maximal freigegeben, so dass das Fluid durch einen maximal möglichen Querschnitt vom Einlass zum Auslass strömen kann. Das Sicherheitsventil wiest ferner eine Federanordnung auf, die das Sicherheitselement mit einer Federkraft in die Schließstellung beaufschlagt. Wirkt das durch den Einlass auf das Sicherheitselement einwirkende Fluid derart auf das Sicherheitselement ein, dass die Federkraft überwunden ist, wird das Sicherheitselement von der Schließstellung in Richtung der Offenstellung verstellt. Die Federkraft ist also derart, dass beim Überschreiten eines vorgegebenen Drucks, der besagtem Überdruck entspricht und nachfolgend auch als Druckgrenze bezeichnet wird, das Sicherheitselement in Richtung der Offenstellung verstellt wird, um den Überdruck im Kanalsystem abzubauen. Die Sensoreinrichtung ist derart ausgestaltet, dass sie eine Auslenkposition des Sicherheitselements zwischen der Schließstellung und der Offenstellung erkennt. Da die Auslenkung des Sicherheitselements, wie vorstehend erläutert, unmittelbar mit dem Druck im Kanalsystem zusammenhängt, ist es nun möglich, über die Auslenkposition des Sicherheitselements den Druck im Fluid im Kanalsystem zu ermitteln.
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Zum Ermitteln des Drucks im Kanalsystem über die Auslenkposition des Sicherheitselements weist die Heißgetränkemaschine zweckmäßig eine Steuereinrichtung auf, die kommunizierend mit der Sensoreinrichtung verbunden ist.
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Die Sensoreinrichtung ist vorteilhaft derart ausgestaltet, dass sie Auslenkpositionen des Sicherheitselements zwischen der Schließstellung und der Offenstellung erkennt. Das heißt, dass die Sensoreinrichtung vorteilhaft nicht lediglich eine einzige Auslenkposition, sondern zumindest zwei, vorteilhaft mehr, Auslenkpositionen des Sicherheitselements zwischen der Schließstellung und der Offenstellung erkennt.
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Das Sicherheitselement kann im Ventilgehäuse prinzipiell beliebig zwischen der Schließstellung und der Offenstellung verstellbar sein.
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Bevorzugt ist es, wenn das Sicherheitselement im Ventilgehäuse geradlinig, insbesondere translatorisch, verstellbar ist. Das heißt, dass das Sicherheitselement geradlinig, insbesondere translatorisch, zwischen der Schließstellung und der Offenstellung verstellt wird. Bevorzugt ist es hierbei, wenn die Federkraft in eine Verstellrichtung des Sicherheitselements zwischen der Offenstellung und der Schließstellung auf das Sicherheitselement einwirkt. Somit ist ein vereinfachter Zusammenhang zwischen der Auslenkung des Sicherheitselements und dem Druck in dem auf das Sicherheitselement wirkenden Fluid gegeben, so dass über die Auslenkposition des Sicherheitselements der Druck im Kanalsystem vereinfacht ermittelt werden kann.
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Bevorzugt ist es, wenn das Sicherheitselement eine dem Einlass gegenüberliegende Stirnseite aufweist, auf die das Fluid einwirkt. Auch somit wird ein Zusammenhang zwischen der Auslenkposition des Sicherheitselements und dem Druck im Fluid vereinfacht, so dass über die Auslenkposition das Ermitteln des Drucks im Kanalsystem vereinfacht erfolgt. Besonders bevorzugt ist es hierbei, wenn der Einlass und das Sicherheitselement, insbesondere die Stirnseite, derart relativ zueinander positioniert sind, dass das Fluid in Verstellrichtung des Sicherheitselements auf das Sicherheitselement einwirkt.
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Die Federanordnung kann prinzipiell zumindest eine Feder beliebiger Art aufweisen. Die Federanordnung weist vorteilhaft eine Druckfeder, beispielsweise eine Spiralfeder auf. Insbesondere ist zumindest eine der wenigstens einen Feder der Federanordnung eine Druckfeder, beispielsweise eine Spiralfeder.
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Das Sicherheitselement kann prinzipiell beliebig ausgebildet sein, sofern es im Ventilgehäuse zwischen der Schließstellung und der Offenstellung verstellbar ist. Vorteilhaft ist das Sicherheitselement in der Art eines Stößels ausgebildet, insbesondere ein Stößel.
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Die Sensoreinrichtung und das Sicherheitselement können zur Erkennung der Auslenkposition des Sicherheitselements beliebig zusammenwirken.
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Vorstellbar ist ein magnetisches, insbesondere ein induktives, Zusammenwirken des Sicherheitselements mit der Sensoreinrichtung. Das heißt insbesondere, dass die Sensoreinrichtung und das Sicherheitselement in der Art eines Induktivsensors zusammenwirken. Somit ergibt sich eine berührungsloses Zusammenwirken des Sicherheitselements mit der Sensoreinrichtung, so dass einerseits das Sicherheitsventil und somit die Heißgetränkemaschine vereinfacht hergestellt werden können und andererseits die Auslenkposition des Sicherheitselements präziser und einfacher erkannt werden kann. Hierbei ist es insbesondere vorstellbar, dass die Sensoreinrichtung zumindest eine Wicklung aufweist, welche das Sicherheitselement umgibt, wobei das Sicherheitselement zumindest teilweise magnetisch ausgebildet ist.
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Alternativ oder zusätzlich können die Sensoreinrichtung und das Sicherheitselement über elektromagnetische Wellen zusammenwirken. Auch dies hat zur Folge, dass ein berührungsloses Zusammenwirken der Sensoreinrichtung mit dem Sicherheitselement realisiert ist, so dass wiederum ein einfaches und präzises Erkennen der Auslenkposition des Sicherheitselements folgt.
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Die Sensoreinrichtung weist hierbei vorteilhaft einen Sender auf, der im Betrieb elektromagnetische Wellen ausstrahlt. Zudem ist das Sicherheitselement derart ausgebildet, dass es mit den elektromagnetischen Wellen des Senders wechselwirkt. Hierbei kann sowohl eine Reflexion der elektromagnetischen Wellen als auch eine Absorption der elektromagnetischen Wellen vorliegen. Die Sensoreinrichtung weist ferner einen Empfänger auf, der die elektromagnetischen Wellen nach der Wechselwirkung mit dem Sicherheitselement empfängt. Aufgrund der von dem Empfänger empfangenen elektromagnetischen Wellen ist es somit möglich, die Auslenkposition des Sicherheitselements zu erkennen.
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Bei den elektromagnetischen Wellen handelt es sich vorteilhaft um niederenergetische Wellen, bevorzugt um elektromagnetische Wellen im Infrarotbereich. Das heißt insbesondere, dass die Sensoreinrichtung als ein Infrarotsensor ausgestaltet sein kann.
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Vorteilhaft sind Ausführungsformen, bei denen die Sensoreinrichtung außerhalb des Ventilgehäuses, das heißt auf einer vom Sicherheitsventil abgewandten Seite des Ventilgehäuses angeordnet ist. Somit ist insbesondere eine berührungslose Erkennung der Auslenkposition des Sicherheitselements möglich. Zudem können somit Abdichtmaßnahmen zwischen dem Ventilgehäuse und der Sensoreinrichtung entfallen.
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Wirken die Sensoreinrichtung und das Sicherheitselement magnetisch, insbesondere induktiv, zusammen, ist das Ventilgehäuse zumindest im entsprechenden Abschnitt, magnetisch und/oder für elektromagnetische Wellen, durchlässig ausgebildet. Entsprechendes gilt, wenn die Sensoreinrichtung und das Sicherheitselement über elektromagnetische Wellen zusammenwirken.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung weist die Heißgetränkemaschine, insbesondere das Sicherheitsventil, eine Einstelleinrichtung auf, die das Einstellen und Verändern der auf das Sicherheitselement einwirkenden Federkraft der Federanordnung erlaubt. Somit ist es möglich, durch die Änderung der Federkraft einen zulässigen Druck innerhalb des Kanalsystems bei Bedarf zu ändern. Dies kann beispielsweise dann zum Einsatz kommen, wenn unterschiedliche Getränke zubereitet werden. Alternativ oder zusätzlich ist es somit möglich, verschleißbedingte Änderungen im Sicherheitsventil, insbesondere eine verschleißbedingte Reduzierung der Federkraft der Federanordnung, bei Bedarf anzupassen, so dass das Sicherheitsventil für eine längere Dauer bei der vorgegebenen Druckgrenze den Strömungspfad freigibt. Das heißt, dass somit über eine längere Betriebs- und Lebensdauer des Sicherheitsventils bzw. der Heißgetränkemaschine der Druck im Fluidsystem im vorgegebenen Bereich gehalten werden kann.
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In einer einfachen Variante weist die Einstelleinrichtung eine Stellschraube auf, ist insbesondere als eine solche Stellschraube ausgebildet, welche eine Vorspannung der Federanordnung gegen das Sicherheitselement ändert.
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Vorstellbar ist es, die Einstelleinrichtung derart mit der Steuereinrichtung zu verbinden, dass die Steuereinrichtung die Einstelleinrichtung zum Einstellen und Ändern der Druckkraft betätigt. Somit ist insbesondere ein manuelles Eingreifen durch einen Nutzer zum Ändern der Federkraft nicht notwendig oder zumindest komfortabler.
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Bevorzugt sind Ausführungsformen, bei denen bei einem bekannten bzw. vorbestimmten Druck im Fluid, nachfolgend auch Kalibrierungsdruck genannt, im Kanalsystem eine Kalibrierung des Sicherheitsventils und der Sensoreinrichtung erfolgt. Bei der Kalibrierung wird die Auslenkung des Sicherheitselements abhängig vom Kalibrierungsdruck ermittelt, so dass eine entsprechende Auslenkung diesem Kalibrierungsdruck zugeordnet ist. Alternativ oder zusätzlich kann bei der Kalibrierung mit der Einstelleinrichtung die Federkraft derart eingestellt werden, dass das Sicherheitsventil beim Kalibrierungsdruck, in die Offenstellung verstellt wird. Der Kalibrierungsdruck beträgt beispielsweise zwischen 10 bar und 14 bar, insbesondere 12 bar.
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Die Kalibrierung erfolgt vorteilhaft nach der Montage des Sicherheitsventils in der Heißgetränkemaschine, insbesondere vor oder bei der Erstinbetriebnahme der Heißgetränkemaschine. Somit ist es möglich, in der Heißgetränkemaschine, insbesondere im Kanalsystem, und/oder beim Sicherheitsventil vorhandene Toleranzen mittels der Kalibrierung vereinfacht auszugleichen und/oder zu berücksichtigen.
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Bevorzugt sind Ausführungsformen, bei denen die Kalibrierung wiederholt wird, um insbesondere verschleißbedingte Änderungen zu berücksichtigen.
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Vorstellbar ist es hierbei, bei nachfolgenden Kalibriervorgängen die Federkraft der Federanordnung derart anzupassen, dass bei dem vorbestimmten Druck die gleiche Auslenkposition des Sicherheitselements gegeben ist. Bevorzugt erfolgt dies über die Steuereinrichtung, die einerseits die Kalibrierung durchführt und andererseits über die Einstelleinrichtung die Federkraft entsprechend anpasst.
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Bevorzugt sind Ausführungsformen, bei denen das Kalibrieren während eines Einschaltspülens der Heißgetränkemaschine erfolgt. Da dieses Einschaltspülen regelmäßig, in der Regel beim Einschalten der Heißgetränkemaschine erfolgt, ist damit ein separater Vorgang zum Kalibrieren des Sicherheitsventils und der Sensoreinrichtung nicht notwendig. Beim Einschaltspülen wird hierbei das Fluid mit einem vorgegebenen, bekannten Kalibrierungsdruck ins Kanalsystem geführt. Dies erfolgt insbesondere über ein sogenanntes Crema-Ventil, das im Kanalsystem eingebunden ist und erst beim Erreichen des Kalibrierungsdrucks im Fluidsystem öffnet.
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Als vorteilhaft erweisen sich Ausführungsformen, bei denen die Federanordnung derart ausgestaltet ist, dass sie bereits vor dem Erreichen der Druckgrenze im Kanalsystem eine Verstellung des Sicherheitselements derart erlaubt, dass der Strömungspfad weiterhin gesperrt ist. Somit ist die Gefahr eines Verklemmens des Sicherheitselements im Ventilgehäuse, insbesondere eines Verklebens des Sicherheitsventils und/oder ein Verklemmen der Federanordnung verhindert oder zumindest reduziert. Zu diesem Zweck kann die Federanordnung lediglich eine einzige Feder aufweisen, die ein entsprechendes Federverhalten zeigt. Alternativ oder zusätzlich ist es vorstellbar, die Federanordnung mit zwei Federn vorzusehen, wobei zumindest eine der Federn besagte geringfügige Auslenkung des Sicherheitselements ohne Freigabe des Strömungspfads zur Folge hat.
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Mit der Heißgetränkemaschine können Heißgetränke beliebiger Art zubereitet werden. Insbesondere kann mit der Heißgetränkemaschine ein Teegetränk und/oder ein Kaffeegetränk zubereitet werden. Bei der Heißgetränkemaschine handelt es sich also beispielsweise um eine Teemaschine und/oder eine Kaffeemaschine.
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Bei der Kaffeemaschine kann es sich hierbei um einen Kaffeevollautomaten handeln. Vorstellbar sind aber auch Ausführungsformen, bei denen die Kaffeemaschine als eine Siebträgermaschine ausgebildet ist.
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Es versteht sich, dass neben der Heißgetränkemaschine auch ein Verfahren zum Betreiben der Heißgetränkemaschine zum Umfang dieser Erfindung gehört.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
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Es zeigen, jeweils schematisch
- 1 eine stark vereinfachte, schaltplanartige Darstellung einer Heißgetränkemaschine mit einem Sicherheitsventil,
- 2 einen Schnitt durch das Sicherheitsventil in einer ersten Stellung,
- 3 die Ansicht aus 2 in einer zweiten Stellung des Sicherheitsventils.
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Eine Heißgetränkemaschine 1, wie sie in 1 stark vereinfacht und schaltplanartig dargestellt ist, kommt zur Zubereitung eines Heißgetränks, beispielsweise von Kaffee, zum Einsatz. Bei der Heißgetränkemaschine 1 handelt es sich also insbesondere um eine Kaffeemaschine 2, beispielsweise einen Kaffeevollautomaten 3. Die Heißgetränkemaschine 1 weist ein Kanalsystem 4 mit zumindest einem Kanal 5 auf, das im Betrieb von einem unter Druck stehenden Fluid durchströmt ist. Das Fluid ist Wasser oder Wasserdampf, das aus einem Tank 6, beispielsweise mit einer Pumpe 7, in das Kanalsystem 4 gefördert sein kann. Zur Zubereitung des Heißgetränks können im Kanalsystem 4 weitere Bestandteile, wie beispielsweise eine nicht gezeigte Brüheinheit und dergleichen, angeordnet sein bzw. das Kanalsystem 4 durch diese Bestandteile führen. Zur Zubereitung des Heißgetränks ist es wünschenswert und wichtig, dass der Druck im Kanalsystem 4 in einem vorgegebenen Bereich liegt. Insbesondere ist es wünschenswert, dass der Druck im Fluid innerhalb des Kanalsystems 4 einen vorgegebenen Wert nicht überschreitet, wobei dies nachfolgend als Druckgrenze bezeichnet wird. Beim Überschreiten der Druckgrenze bzw. bei einem entsprechenden Überdruck innerhalb des Kanalsystems 4 wird der Überdruck mit Hilfe eines Sicherheitsventils 8 abgebaut, das über einen Einlass 9 mit dem Kanalsystem 4 fluidisch verbunden ist. Das Sicherheitsventil 8 weist ferner einen Auslass 10 auf, der mit der Umgebung 11 des Kanalsystems 4, insbesondere der Heißgetränkemaschine 1 derart verbunden ist, dass am Auslass 10 ein niedrigerer Druck herrscht als im Kanalsystem 4 im Betrieb der Heißgetränkemaschine 1. Dabei führt ein Strömungspfad 12 des Fluids zwischen dem Einlass 9 und dem Auslass 10, so dass das Fluid zum Abbauen des Überdrucks über den Strömungspfad 12 aus dem Kanalsystem 4 strömen kann.
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Das Sicherheitsventil 8 ist in den 2 und 3 in einem Schnitt dargestellt und zwischen einer in 2 gezeigten Schließstellung 13, in der der Strömungspfad 12 gesperrt bzw. geschlossen ist, und einer in 3 gezeigten Offenstellung 14, in der der Strömungspfad 12 maximal freigegeben ist, verstellbar.
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Wie den 2 und 3 entnommen werden kann, weist das Sicherheitsventil 8 ein Ventilgehäuse 15 auf, in welchem ein Sicherheitselement 16, das im gezeigten Beispiel als ein Stößel 17 ausgebildet ist, verstellbar angeordnet ist. Es ist das Sicherheitselement 16 des Sicherheitsventils 8, das zwischen der Schließstellung 13 und der Offenstellung 14 verstellbar ist und dabei den Strömungspfad 12 bedarfsweise sperrt bzw. freigibt. Das Sicherheitsventil 8 weist dabei eine Federanordnung 18 mit zumindest einer Feder 19 auf, die mit einer Federkraft derart auf das Sicherheitselement 16 einwirkt, dass das Sicherheitselement in die Schließstellung 13 verstellt ist. Im gezeigten Beispiel weist die Federanordnung 18 eine einzelne Feder 19 auf. Die Feder 19 ist dabei als eine Druckfeder 20, insbesondere als eine Spiralfeder 21, ausgebildet. Das Sicherheitselement 16 ist entlang einer Verstellrichtung 22 geradlinig, vorzugsweise translatorisch, zwischen der Schließstellung 13 und der Offenstellung 14 verstellbar. Das Sicherheitselement 16 weist dabei eine dem Einlass 9 gegenüberliegende, sich quer zur Verstellrichtung 22 erstreckende erste Stirnseite 23 auf, die somit dem Einlass 9 zugewandt ist, so dass das Fluid in Verstellrichtung 22 auf die erste Stirnseite 23 einwirkt. Das Sicherheitselement 16 weist eine von der ersten Stirnseite 23 abgewandte zweite Stirnseite 33 auf, auf welche die Federanordnung 18 mit der Federkraft einwirkt. Das heißt, dass die Federkraft der Einwirkung des Fluids auf das Sicherheitselement 16 entgegenwirkt und umgekehrt. Ist die Einwirkung des Fluids auf das Sicherheitselement 16 größer als die Federkraft der Federanordnung 18, wird die Federkraft überwunden und das Sicherheitselement 16 in Richtung der in 3 gezeigten Offenstellung 14 verstellt. Eine Auslenkung des Sicherheitselements 16 entlang der Verstellrichtung 22 ist also abhängig von dem Druck im Fluid im Kanalsystem 4. Dementsprechend entspricht die Federkraft einer vorgegebenen Druckgrenze derart, dass beim Überschreiten der Druckgrenze das Sicherheitsventil 8 in Richtung der Offenstellung 14 verstellt wird und dabei den Strömungspfad 12 freigibt, um den entsprechenden Überdruck abzubauen.
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Wie den 2 und 3 entnommen werden kann, weist die Heißgetränkemaschine 1 eine lediglich angedeutete Sensoreinrichtung 24 auf, die derart ausgestaltet ist, dass sie Auslenkpositionen des Sicherheitselements 16 zwischen der in 2 gezeigten Schließstellung 13 und der in 3 gezeigten Offenstellung 14 erkennt. Die Sensoreinrichtung 24 kann zu diesem Zweck mit dem Sicherheitselement 16 induktiv und/oder über elektromagnetische Wellen zusammenwirken. Wie den 2 und 3 ferner zu entnehmen ist, ist die Sensoreinrichtung 24 vorzugsweise außerhalb des Ventilgehäuses 15 angeordnet und wirkt mit dem Sicherheitselement 16 berührungslos zusammen. Das heißt, dass die Sensoreinrichtung 24 auf der vom Sicherheitselement 16 abgewandten Seite des Ventilgehäuses 15 angeordnet ist. Wirkt die Sensoreinrichtung 24 mit dem Sicherheitselement 16 induktiv zusammen, so kann die Sensoreinrichtung 24 eine in den 2 und 3 lediglich symbolisch angedeutete Wicklung 25 aufweisen, wobei das Sicherheitselement 16 magnetisch ausgebildet ist. Bei einem Zusammenwirken der Sensoreinrichtung 24 mit dem Sicherheitselement 16 über elektromagnetische Wellen weist die Sensoreinrichtung 24 einen in den 2 und 3 symbolisch angedeuteten Sender 26 elektromagnetischer Wellen auf, wobei das Sicherheitselement 16 derart ausgestaltet ist, dass es mit diesen elektromagnetischen Wellen wechselwirkt. Das Ventilgehäuse 15 ist hierbei zumindest im Bereich der Sensoreinrichtung 24 für die elektromagnetischen Wellen wenigstens teilweise durchlässig. Die Sensoreinrichtung 24 weist ferner einen Empfänger 32 auf, der die elektromagnetischen Wellen nach der Wechselwirkung mit dem Sicherheitselement 16 empfängt. Somit kann beispielsweise über eine Reflexion und/oder Absorption der elektromagnetischen Wellen durch das Sicherheitselement 16 eine zugehörige Auslenkposition des Sicherheitselements 16 erkannt werden.
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Die Sensoreinrichtung 24 ist vorteilhaft mit einer in den Figuren lediglich angedeuteten Steuereinrichtung 27 kommunizierend verbunden. Mit der Steuereinrichtung 27 erfolgt ausgehend von der erkannten Auslenkposition des Sicherheitselements 16 eine Ermittlung des Drucks im Kanalsystem 4.
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Das Sicherheitsventil 8 weist vorzugsweise, wie den 2 und 3 entnommen werden kann, eine Einstelleinrichtung 28 zum Einstellen und Ändern der Federkraft der Federanordnung 18 auf, wobei die Einstelleinrichtung 28 in den gezeigten Beispielen rein beispielhaft als eine Einstellschraube 29 ausgebildet ist. Mit der Einstelleinrichtung 28 kann beispielsweise über die Änderung der Vorspannung der zumindest einen Feder 19 der Federanordnung 18 besagte Federkraft geändert und/oder angepasst werden. Vorteilhaft ist die Einstelleinrichtung 28 ebenfalls kommunizierend mit der Steuereinrichtung 27 verbunden. Somit ist es möglich, über die Steuereinrichtung 27 die Druckgrenze im Kanalsystem 4 zu verändern und/oder verschleißbedingte Änderungen der Federkraft zu korrigieren. Für derartige Änderungen und Korrekturen kommen beispielsweise Kalibriervorgänge zum Einsatz, bei denen das Kanalsystem 4 mit Fluid mit einem vorbestimmten und bekannten Druck beaufschlagt wird und abhängig von diesem Druck die Auslenkung bzw. die Auslenkposition des Sicherheitselements 16 mit der Sensoreinrichtung 24 erkannt wird. Änderungen der Auslenkposition des Sicherheitselements 16 bei bekanntem und gleichem Druck im Fluidsystem 4 deuten dabei auf einen entsprechenden Verschleiß des Sicherheitsventils 8, insbesondere der Federanordnung 18, hin. Diese Änderungen können über die Einstelleinrichtung 28 ausgeglichen und/oder bei der anschließenden Ermittlung des Drucks im Kanalsystem 4 berücksichtigt werden.
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Im gezeigten Beispiel weist das Ventilgehäuse 15 innenseitig eine quer zur Verstellrichtung 22 verlaufende, insbesondere umlaufende, Stufe 30 auf. Auf der Stufe 30 liegt eine Dichtung 31 an, die quer zur Verstellrichtung 22 von der Stufe 30 innenseitig absteht. In der Schließstellung 13 liegt das Sicherheitselement 16 an der Dichtung 31 an, so dass der Strömungspfad 12 gesperrt ist. Beim Überschreiten der Druckgrenze bewegt sich das Sicherheitselement 16 in Verstellrichtung 22 und das Sicherheitselement 16 trennt sich von der Dichtung 31, um den Strömungspfad 12 freizugeben. Mit zunehmendem Druck vergrößert sich ein Abstand zwischen der Dichtung 31 und dem Sicherheitselement 16. Somit kann über die Auslenkposition des Sicherheitselements 16 der Druck im Kanalsystem 4 ermittelt werden.
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Um ein Verklemmen, insbesondere ein Verkleben, des Sicherheitselements 16 an der Dichtung 31 zu vermeiden oder zumindest zu reduzieren, kann die Federanordnung 18 derart ausgestaltet sein, dass sie bei Drücken im Kanalsystem 4 unterhalb der Druckgrenze eine geringfügige Bewegung des Sicherheitselements 16 derart erlaubt, dass der Strömungspfad 12 weiterhin gesperrt ist.
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In den gezeigten Beispielen ist die Schließstellung 13 durch das Anschlagen einer vom Sicherheitselement 16 quer zur Verstellrichtung 22 abstehenden, insbesondere umlaufenden, Schulter 34 des Sicherheitselements 16 an einem im Ventilgehäuse 15 quer zur Verstellrichtung 22 abstehenden Anschlag 35 realisiert bzw. definiert. Dementsprechend liegt die Schulter 34 in der Schließstellung 13 am Anschlag 35 an und bewegt sich beim Überschreiten der Druckgrenze in Verstellrichtung 22 von dem Anschlag 35 weg.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Heißgetränkemaschine
- 2
- Kaffeemaschine
- 3
- Kaffeevollautomat
- 4
- Kanalsystem
- 5
- Kanal
- 6
- Tank
- 7
- Pumpe
- 8
- Sicherheitsventil
- 9
- Einlass
- 10
- Auslass
- 11
- Umgebung
- 12
- Strömungspfad
- 13
- Schließstellung
- 14
- Offenstellung
- 15
- Ventilgehäuse
- 16
- Sicherheitselement
- 17
- Stößel
- 18
- Federanordnung
- 19
- Feder
- 20
- Druckfeder
- 21
- Spiralfeder
- 22
- Verstellrichtung
- 23
- 1. Stirnseite
- 24
- Sensoreinrichtung
- 25
- Wicklung
- 26
- Sender
- 27
- Steuereinrichtung
- 28
- Einstelleinrichtung
- 29
- Einstellschraube
- 30
- Stufe
- 31
- Dichtung
- 32
- Empfänger
- 33
- 2. Stirnseite
- 34
- Schulter
- 35
- Anschlag
