DE19647384C2 - Steuerventil für Heißgetränkeautomaten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Steuerventil für Heißgetränke­ automaten zum Steuern des Brüh- und Getränkebereitungs­ prozesses, mit dem sowohl Heißwasser als auch Druckluft nach einem vorgegebenen Prozeß geschaltet werden kann.

In einem modernen Heißgetränkeautomaten kann eine vordo­ sierte Wassermenge zur Brühung von Kaffee in eine erste Brühkammer oder zur Brühung von Tee in eine zweite Brüh­ kammer geleitet werden. Die vordosierte Wassermenge wird mit einer Temperatur von etwa 100°C mit Druckluft geför­ dert.

Wird ein Frischbrühgetränk am Automaten angewählt, dann wird zunächst mit einer Wasserpumpe eine vorbestimmte Wassermenge über ein Magnetventil in einen Druckbehälter gefördert, danach wird diese Wassermenge mit Druckluft überlagert und durch Öffnen eines weiteren Magnetventils in die entsprechende Brühkammer geleitet.

Nach dem Brühprozeß wird die Leitung dann druckentlastet, wobei zur Steuerung des Prozesses vier Magnetventile er­ forderlich sind, was einen beachtlichen Aufwand mit sich bringt und hierbei die Dosiergenauigkeit sehr unbefriedi­ gend ist. Da derartige Magnetventile leicht undicht wer­ den, ergeben sich Funktionsstörungen.

Die DE 195 03 618 C1 beschreibt ein Wasserabgabeventil, das die Mischung von einem Heisswasserstrom mit einem Kalt­ wasserstrom in einem vorbestimmten Verhältnis zur Erzie­ lung einer Mischtemperatur ermöglicht. Der Mischstrom kann dann einem Ausgang A oder B zugeführt werden, wobei in ge­ schlossenem Zustand die Ausgänge A und B mit Atmosphärendruck belüftet sind, sodass die angeschlossenen Leitungen über das Gewicht der Wassersäule in den Leitungen leerlau­ fen können. Aufgrund der vergleichsweise sehr niedrigen Drücke, die allein durch die geodätischen Druckhöhen des Systems im Zentimeterbereich erzeugt werden, eignet sich dieses nicht dazu, Kaffewasser unter Druck durch Kaffee­ mehl hindurchzupressen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Steuerventil vorzuschlagen, das zur Steuerung des relativ komplexen Brühprozesses einfacher und zuverlässiger arbeitet.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß einem Wasserboiler ein Ventilgehäuse zugeordnet ist, in das ein Stator mit verdrehbarem Rotor eingebaut ist, wobei im Stator und im Rotor Anschlüsse, Verbindungsbohrungen und Verbindungskanäle für den Wasserzulauf zum Boiler, dem Wasserzulauf zu den Brühkammern, zur Entlüftung des Boi­ lers und zur Druckaufgabe vorgesehen sind. Hierbei sitzt der Rotor unter Druck abdichtend auf dem Stator auf.

Vorteilhaft ist das Ventilgehäuse auf einem Vordosiergefäß angeordnet.

Weiterhin ist es vorteilhaft, daß der Stator ein in den Boiler bzw. das Vordosiergefäß ragendes Tauchrohr auf­ weist.

Die Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung an­ hand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbei­ spielen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erste Ausfüh­ rungsform eines derartigen Steuerventils (Schnitt nach der Linie A-A in F. 2),

Fig. 2 eine Draufsicht auf das Ventilgehäuse mit Rotor und Stator,

Fig. 3 einen Schnitt durch den Rotor,

Fig. 4 eine Seitenansicht von Fig. 3,

Fig. 5 eine Seitenansicht des Stators,

Fig. 6 eine Ansicht von Fig. 5,

Fig. 7 eine Ansicht des Rotors in der Grundstel­ lung,

Fig. 8 eine Ansicht des Rotors in den Positionen 1 bis 3 beim Brühen von Kaffee,

Fig. 9 eine Ansicht des Rotors in drei Positionen beim Brühen von Tee,

Fig. 10 und 11 eine Ansicht des Ventilgehäuses mit den Positionen 2 und 3 des Rotors,

Fig. 12 und 13 eine Ansicht des Ventilgehäuses mit den Positionen 2a und 3a des Rotors,

Fig. 14 einen Schnitt durch ein derartiges Steuer­ ventil gemäß einer zweiten Ausführungsform (Schnitt nach der Linie B-B in Fig. 15),

Fig. 15 eine Draufsicht auf das Ventilgehäuse,

Fig. 16 eine Draufsicht auf den Stator gemäß der zweiten Ausführungsform,

Fig. 17 eine Draufsicht auf den Rotor gemäß der zweiten Ausführungsform,

Fig. 18 eine Seitenansicht von Fig. 17 und

Fig. 19 bis 25 eine Draufsicht auf das Ventilgehäuse gemäß den Positionen 1 bis 7 des Rotors.

Auf einem Boiler mit Boilerdeckel 11 und innerhalb ange­ ordnetem Vordosiergefäß 12 ist ein Steuerventil angeord­ net, mit dem die Brühvorgänge bei einem Heißgetränkeauto­ maten im Rahmen des Getränkezubereitungsprozesses gesteu­ ert werden. Das Steuerventil besitzt ein Ventilgehäuse 8, in dem ein Stator 6 mit verschiedenen Bohrungen 35 bis 40 und Nuten 41 und 24 angeordnet ist. Auf dem Stator sitzt ein Rotor 9, der über einen Mitnehmer 4 mit einem auf einer Motorplatte 2 sitzenden Getriebemotor 1 in die ent­ sprechende Position verdreht werden kann. Über dem Mit­ nehmer 4 und dem Rotor 9 sitzt ein Gehäuse 3, und der Rotor 9 wird mittels einer Druckfeder 5 zur Abdichtung gegen den Stator 6 gedrückt, wobei zwischen dem Stator 6 und dem Ventilgehäuse 8 eine Dichtung 10 angeordnet ist. Die An­ pressung könnte auch durch Druckbeaufschlagung erfolgen, so daß durch die entstehende Differenzkraft die Feder entfallen könnte. An die zentrale Bohrung 40 des Stators 6 ist ein in das Vordosiergefäß 12 reichendes Tauchrohr 25 angeschlossen. Weiterhin befinden sich im Rotor Ausnehmun­ gen 42 bzw. 43, die in den entsprechenden Positionen zum Stator selbst hin die Verbindungen herstellen. Das Ventil­ gehäuse ist am Boilerdeckel 11 mittels einer Dichtung 7 abgedichtet. Weiterhin sind am Ventilgehäuse 8 Anschlüsse 13 bis 17 vorhanden, die über Kanäle 18 bis 22 mit den Bohrungen 35 bis 39 des Stators 6 verbunden sind.

Aus den Fig. 7 bis 9 ergeben sich die verschiedenen Posi­ tionen des Rotors, und in den Fig. 10 bis 13 ist die Posi­ tion des Rotors gegenüber dem Stator dargestellt.

In der Position 1 (Fig. 2) wird das Vordosiergefäß 12 über den Anschluß 13 für den Wasserzulauf, den Kanal 18, die Ausnehmung 42 und die zentrale Bohrung 40 mit Wasser ge­ füllt. Gleichzeitig erfolgt eine Entlüftung über den Anschluß 15 mit dem Kanal 20 und die Ausnehmung 43 sowie die Bohrung 36.

In der Position 2 des Rotors 9 (Fig. 10) wird zur Kaffee­ zubereitung der Wasserzulauf in Kanal 18 gesperrt, ebenso der Kanal 20, wobei über den Anschluß 16 und die Bohrung 36 das im Vordosiergefäß 12 befindliche Wasser mit Luft unter Druck gesetzt wird.

Danach fährt der Rotor 9 in die Position 3 (Fig. 11), und die Ausnehmung 42 verbindet das Tauchrohr 25 mit dem Kanal 19, der zum Anschluß 14 führt, so daß das Wasser aus dem Vordosiergefäß 12 zur Brühkammer unter Druckaufgabe geför­ dert werden kann. Die Druckluftzufuhr erfolgt über den Anschluß 16, den Kanal 21 und die Bohrung 36. Wenn das Brühwasser ausgebracht ist, stoppt die Druckbeaufschlagung mit Luft; der Rotor 9 fährt wieder in die Position 1 und entlastet das System durch die Verbindung der Kanäle 20 und 21 mit der Ausnehmung 43.

Für die Brühung von Tee ist der Ablauf analog, und es wer­ den hierbei die Positionen 2a und 3a angefahren.

In der Position 2a (Fig. 12) wird das im Vordosiergefäß befindliche Wasser über den Anschluß 16, den Kanal 21 und die Bohrung 36 unter Druck gesetzt. Danach fährt der Rotor in die Position 3a (Fig. 13), und das Tauchrohr 25 wird über den Kanal 22 mit dem Anschluß 17 verbunden und damit in die Brühkammer gefördert.

Die in dem Stator 6 befindlichen Nuten 41 und 24 sichern den Stator gegen Verdrehung im Gehäuse 8 beim Fahren des Rotors 9.

In den Fig. 14 bis 25 ist eine weitere Ausführungsform eines derartigen Steuerventils dargestellt, wobei das Ventil entsprechend aufgebaut ist. In dem Ventilgehäuse 8' ist ein Stator 6' angeordnet, an dem ein Rotor 9' verdreh­ bar angeordnet ist. Das Ventilgehäuse 8' ist hierbei über den Boilerdeckel 11' unmittelbar auf einem Boiler angeord­ net, wobei auf die Wasserpumpe und ein Vordosiergefäß verzichtet werden kann. Das heiße Wasser wird direkt durch Luftbeaufschlagung gefördert.

Im Rotor befinden sich seitliche Ausnehmungen 44 sowie eine weitere, radiale Ausnehmung 32, während im Stator 6' Bohrungen 45 bis 51 sowie Ausnehmungen 53, 54 und zwei Außennuten 55 angeordnet sind. Die einzelnen Positionen 1 bis 7 für die Zubereitung der Getränke sind in Fig. 15 eingezeichnet.

Am Ventilgehäuse 8' befinden sich Anschlüsse 13' bis 17' sowie 30 mit entsprechenden Verbindungskanälen 18' bis 22' sowie einen weiteren Anschluß 30 für die Heißwasserver­ sorgung für ein Instantgetränk mit einem Verbindungskanal 31 zu einem Kanal 34 mit Bohrungen 60 bzw. 56. Die Kanäle 19' bzw. 22' enden an weiteren Bohrungen 57 bzw. 58.

In der Position 1 (Fig. 19) verbindet der Rotor 9' mit seiner Ausnehmung 32 den Kanal 20' und die Bohrung 33, die in den Boiler führt, so daß der Boiler entlüftet ist und über den Kanal 18' und den Anschluß 13' mit Wasser befüllt werden kann.

Zum Brühen von Kaffee fährt der Rotor 9' in die Position 2, so daß alle Boilerausgänge gesperrt sind (Fig. 20). Über den Anschluß 16' und den Kanal 21', der auch zum Boiler Verbindung hat, wird Druckluft auf den Boiler gegeben. Nach dem Erreichen des Betriebsdruckes fährt der Rotor 9' in die Position 3 (Fig. 21) und verbindet den mit dem Tauchrohr 25' verbundenen Kanal 34 unter Einbeziehung der Bohrungen 56, 58 mit dem Kanal 19', so daß das Brüh­ wasser über den Anschluß 14' der Brühkammer zugeführt wird.

Danach fährt der Rotor 9' in die Position 4 (Fig. 22). Damit sind alle Boilerausgänge gesperrt, und die Ausnehmung 32 verbindet die Kanäle 21' und 19', so daß der Kanal 19' mit Druckluft beaufschlagt und das System freigeblasen wird. Danach fährt der Rotor 9' in die Position 1 und entlastet den Boiler.

Beim Brühen von Tee ist der Ablauf entsprechend, wobei nach der Position 2 (Fig. 20) der Rotor in die Position 5 fährt (Fig. 23). Hierbei wird das Tauchrohr 25' mit dem Kanal 34 und dem Kanal 22' verbunden, so daß das Brühwas­ ser über den Anschluß 17' der Brühkammer zugeführt werden kann. Danach fährt der Rotor 9' in die Position 6 (Fig. 24), wodurch alle Boilerausgänge mit Ausnahme des Ausgangs 59 gesperrt werden und die Ausnehmung 32 die Kanäle 21' und 22' über die Bohrung 59 mit Druckluft beaufschlagt und das System freigeblasen wird. Die Entlastung erfolgt in Position 1.

Bei der Zubereitung von Instantgetränken fährt der Rotor 9' in die Position 7 (Fig. 25), wobei die Ausgänge 14', 15' und 17' geschlossen sind und der Boiler über den Kanal 21' druckbesetzt wird. Das unter Druck gesetzte Wasser kommt über das Tauchrohr 25' in den Kanal 31 und ein nachgeordnetes Instantventil, das am Anschluß 30 ange­ schlossen ist. Danach fährt der Rotor 9' wieder in die Position 1 und entlastet den Boiler.

Ventilmatrix für die zweite Ausführungsform

Claims (6)

1. Steuerventil für Heißgetränkeautomaten zum Steuern des Brüh- und Getränkezubereitungsprozesses mit ei­ nem, einem Boiler zugeordneten Ventilgehäuse (8, 8'), in das ein Stator (6, 6') mit einem in den Boiler (12) ragenden Tauchrohr (25, 25') mit verdrehbarem Rotor (9, 9') eingebaut ist, wobei im Ventilgehäuse (8, 8') im Stator (6, 6') und Rotor (9, 9') Anschlüs­ se (13 bis 17; 13' bis 17' und 30), Verbindungsbohrun­ gen (35 bis 40, 45 bis 52, 55 bis 60) und Verbin­ dungskanäle (18 bis 22; 18' bis 22', 53, 54, 31, 32, 34) für den Wasserzulauf (13, 13') zum Boiler (12), dem Wasserzulauf zum Brühen (14, 17; 14', 17') zu den Druckkammern zur Entlüftung (15, 15') des Boilers (12) und zur Druckaufgabe (16, 16') vorgesehen sind, wobei in einzelnen Positionen des Stators (6, 6') zum Rotor (9, 9') die Anschlüsse (13 bis 17; 13' bis 17' und 30), die Verbindungsbohrungen (35 bis 40, 45 bis 52, 55 bis 60) und die Verbindungskanäle (18 bis 22; 18' bis 22', 53, 43, 31, 32, 34) miteinander verbun­ den sind und daß der Rotor (9, 9') unter Druck ab­ dichtend auf dem Stator (6, 6') aufsitzt, dadurch gekennzeichnet, daß in einer ersten Position der Boi­ ler (12) über den Anschluß (13), den Kanal (18), eine Ausnehmung (42) im Rotor (9) und die Bohrung (40) im Stator (6) verbunden ist, wobei der Boiler (12) zur Entlüftung des oberen Boilerraumes über die Bohrung (36) im Stator (6) über den Kanal (43) mit dem Kanal (20) verbunden ist, daß in einer zweiten Position der Wasserzulauf im Kanal (18, 19, 20, 22) gesperrt und über eine Bohrung (36) im Stator (6) der Boiler (12) mit Luft unter Druck gesetzt ist und daß in einer dritten Position die Ausnehmung (42) des Rotors (9), das Tauchrohr (25) des Boilers (12) mit dem Kanal (19) des Anschlusses (14) verbindet.

2. Steuerventil für Heißgetränkeautomaten zum Steuern des Brüh- und Getränkezubereitungsprozesses mit ei­ nem, einem Boiler zugeordneten Ventilgehäuse (8, 8'), in das ein Stator (6, 6') mit einem in den Boiler (12) ragenden Tauchrohr (25, 25') mit verdrehbarem Rotor (9, 9') eingebaut ist, wobei im Ventilgehäuse (8, 8') im Stator (6, 6') und Rotor (9, 9') Anschlüs­ se (13 bis 17; 13' bis 17' und 30), Verbindungsboh­ rungen (35 bis 40, 45 bis 52, 55 bis 60) und Verbin­ dungskanäle (18 bis 22; 18' bis 22', 53, 54, 31, 32, 34) für den Wasserzulauf (13, 13') zum Boiler (12), den Wasserzulauf zum Brühen (14, 17; 14', 17') zu den Druckkammern zur Entlüftung (15, 15') des Boilers (12) und zur Druckaufgabe (16, 16') vorgesehen sind, wobei in einzelnen Positionen des Stators (6, 6') zum Rotor (9, 9') die Anschlüsse (13 bis 17; 13' bis 17' und 30), die Verbindungsbohrungen (35 bis 40, 45 bis 52, 55 bis 60) und die Verbindungskanäle (18 bis 22; 18' bis 22', 53, 43, 31, 32, 34) miteinander verbun­ den sind und daß der Rotor (9, 9') unter Druck ab­ dichtend auf dem Stator (6, 6') aufsitzt, dadurch gekennzeichnet, daß in einer ersten Position der obe­ re Gasraum des Boilers (12) über die Bohrung (50) im Stator (6') über den Kanal (32) im Rotor (9') mit dem Kanal (20') und dem Anschluß (15') verbunden ist, daß in einer zweiten Position die Bohrungen (45, 46, 50, 51, 53) im Stator (6') und damit die Anschlüsse (14', 15', 17') geschlossen sind, daß in einer dritten Po­ sition die Bohrungen (56, 58) im Stator (6') über den Kanal (32) im Rotor (9') und somit auch im Kanal (19') und dem Anschluß (14') verbunden sind, während die Bohrungen (45, 48, 50, 51) verschlossen sind.

3. Steuerventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in einer vierten Position die Bohrungen (45, 46, 50, 51) im Stator (6') geschlossen sind und die Boh­ rung (48) im Stator (6') über den Kanal (32) im Rotor (9') eine Verbindung zum Kanal (53) und der Bohrung (47) im Stator (6') und somit zum Kanal (19') und Anschluß (14') herstellt und so der Kanal (19') bei geschlossener Bohrung (56) mit Preßluft freigeblasen werden kann.

4. Steuerventil nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die eine Bohrung (39) bzw. (56) im Stator (6) bzw. (6') zu weiteren Bohrungen (37) bzw. (60) im Stator (6) bzw. (6') zum Erzeugen weiterer Einstellpositionen (3a) bzw. (5) gespiegelt sind.

5. Steuerventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß zum Bereiten von Instantgetränken über einen weiteren Anschluß (30) mit einem nachgeordneten In­ stantventil und einen Kanal (31) das Tauchrohr (25') zum Boiler (12) angeschlossen ist, wobei die weiteren Ausgänge (14', 15', 17') geschlossen sind.

6. Steuerventil nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Ventilgehäuse (8) auf einem Vordo­ siergefäß (12) angeordnet ist.