DE2460267A1 - Thermisch betaetigtes ventil - Google Patents
Thermisch betaetigtes ventilInfo
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- A47J31/10—Coffee-making apparatus, in which the brewing vessel, i.e. water heating container, is placed above or in the upper part of the beverage containers i.e. brewing vessel; Drip coffee-makers with the water heating container in a higher position than the brewing vessel
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Description
Uns er Zeichen; T "Ί 694
TEXAS INSTRUMENTS INCORPORATED
13500 North Central Expressway-Dallas, Texas / V.St.A.
13500 North Central Expressway-Dallas, Texas / V.St.A.
Thermisch betätigtes Ventil
Die Erfindung "bezieht sich auf ein thermisch betätigtes
Ventil und insbesondere auf ein thermisch ■ betätigtes Ablaßventil zur Verwendung in einer Kaffeemaschine oder
für andere Anwendungsfälle, bei denen in einer ersten Kammer
auf eine vorbestimmte Temperatur erwärmtes Wasser in oder durch eine zweite Kammer, beispielsweise eine Kaffeebrühkammer
oder dergleichen abzulassen ist.
Mit Hilfe der Erfindung soll ein thermisch betätigtes Ventil geschaffen werden, das sich .durch Schnappwirkung bei
einer vorbestimmten Temperatur öffnet, damit eine relativ große KLüssigkeitsmenge hindurchstömen kann. Das mit Hilfe
der Erfindung zu schaffende Ventil soll sich in einfacher Weise als Einheit in einem Gerät einbauen lassen. Ferner
soll es im geschlossenen Zustand ein Ausströmen im wesentlichen vermeiden. Auch soll das mit Hilfe der Erfindung zu
schaffende Ventil so ausgebildet sein, daß auf seinen Ventilsitz
keine übergroßen Beanspruchungen einwirken,wenn
das entsprechende Ventilglied mit ihm in Eingriff steht, damit schädliche Verformungen des Ventilsitzes verhindert
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werden. Das Ventil soll hygienisch aufgetaut sein, damit
es bei Nahrungsmitteln, trinkbaren Flüssigkeiten, und dergleichen eingesetzt werden kann. Ferner soll das
Ventil einfach und ohne große Kosten hergestellt werden können, und es soll zuverlässig arbeiten.
DfS erfindungsgemäße thermisch betätigte Ventil enthält
ein Gehäuse, durch das sich eine Durchführung mit einem Einlaß und einem Auslaß erstreckt, sowie einen
Ventilsitz zwischen dem Einlaß und dem Auslaß. Eine ein Ventilglied bildende thermosthatische, schalenförmige
Bimetallscheibe ist in der Durchführung angebracht;
sie ist plötzlich über ihre Mittellage hinaus von einer ersten Krümmungsposition, in der ihr Umfang
mit dem Ventilsitz zum Absperren der Verbindung durch die Durchführung in Eingriff steht, in eine zweite Krümmungsposition
beweglich, in der sie den Ventilsitz nicht berührt, so daß eine Strömung am Ventilsitz vorbei möglich
ist. Die Scheibe ist von ihrer ersten in ihre zweite Krümmungsposition beweglich, nachdem sie einer ersten
Temperatur ausgesetzt worden ist, und sie kann von ihrer zweiten Krümmungsposition wieder in ihre erste Krümmungsposition zurückkehren, nachdem sie einer zweiten Temperatur
ausgesetzt worden ist. Ein Federglied drückt die Feder gegen den Ventilsitz und hält sie in abdichtendem
Eingriff mit ihm, wenn sie sich in ihrer ersten Krümmungsposition befindet. Das Gehäuse enthält ein Auflager, auf
das der Mittelabschnitt der Scheibe einwirken kann, wenn sich diese von ihrer ersten Krümmungsposition über ihre Mittellage
in die zweite Krümmungsposition·bewegt, wodurch gewährleistet wird, daß sich der Rand der Scheibe vom Ventilsitz
abhebt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung
dargestellt. Darin zeigen:
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Fig. 1 eine Draufsicht auf ein thermisch betätigtes Ablaßventil nach der Erfindung, wobei Teile der Deutlichkeit
der Dersteilung wegen weggebrochen sind, und
Fig. 2 einen vertikalen Schnitt längs der Linie 2-2 von Fig. 1, wobei mit ausgezogenen Linien die geschlossene
Position des Ventils und mit gestrichelten Linien die geöffnete Position des Ventils dargestellt
sind.
Das in der Zeichnung dargestellte thermisch betätigte Ablaßventil 1 enthält ein Gehäuse 3 aus einem geeignet
geformten Material, beispielsweise einem.wärmehärtbaren
Kunstharzmaterial. Durch das Gehäuse führt eine Durchführung 5 mit einem Einlaß 7 und einem Auslaß 9; ein
p-Ring 11 bildet dazwischen einen Ventilsitz, der O-Ring
11 kann aus einem elastischen biegsamen natürlichen oder synthetischen Elastomer bestehen. Der Ventilsitz könnte
aber auch aus einem an Ort und Stelle eingegossenen und anschließend gehärteten elastischen Material geformt sein.
Eine schalenförmige thermostätische Bimetall-Ventilscheibe
13 ist in der Durchführung 5 angebracht. Diese Scheibe kann sich automatisch plötzlich bei einer ersten voreingestellten
Temperatur von einer ersten (in Fig. 2 mit ausgezogenen Linien dargestellten) Krümmungsposition, in der
die Scheibe gegen den O-Ring 11 gebogen ist und mit dem
Außenrand der konkaven Fläche der Scheibe (in der Ansicht von Fig. 2) in abdichtendem Eingriff mit dem O-Ring 11
steht, über ihre Mittellage (d.h. durch Umschnappen über ihre Mittellage) in eine zweite (in Fig. 2 mit gestrichelten
Linien dargestellte) Krümmungsposition bewegen, in der sie vom O-Ring 11 weg gebogen ist und in der ihr Rand den'
O-Ring nicht berührt, damit Flüssigkeit durch die Durchführung 5 strömen kann. Die Scheibe bewegt sich automatisch
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aus ihrer zweiten Krümmungsposition wieder in ihre erste Krummungsposition zum Schließen des Ablaßventils
zurück, nachdem sie einer zweiten voreingestellten Temperatur ausgesetzt worden ist.
Das Ablaßventil 1 enthält ferner ein elastisches Federglied 15, das die Ventilscheibe 13 als Einheit
gegen den O-Ring 11 drückt. Diese Vorspannvorrichtung
hält die Scheibe kraftschlüssig in abdichtendem Eingriff mit dem O-Ring, wenn die Ventilscheibe ihre
erste Position, nämlich die geschlossene Position einnimmt. Es ist zu erkennen, daß die Vorspannvorrichtung
genügend Kraft ausübt, um den abdichtenden Eingriff zwischen der Scheibe und dem O-Ring aufrechtzuerhalten,
jedoch keine so große Kraftausübung auf den O-Ring zuläßt, die eine Druckhärtung des Elastomers
und eine dauerhafte Deformierung des O-Rings mit einer dadurch bewirkten Undichtheit verursachen könnte. Das
Gehäuse 3 enthält ein Widerlager 17, auf das der Mittelabschnitt
der Ventilscheibe 13 einwirken kann, wenn diese über ihre Mittellage hinaus von der geöffneten in die
geschlossene Position umschnappt, damit eine Bewegung des Mittelabschnitts der Ventilscheibe über ihre Umfangsebene
hinaus in der geschlossenen Position verhindert wird, wodurch bewirkt wird, daß sich der Umfang der Ventilscheibe
von dem O-Ring 11 abhebt, damit ein Durchströmen der
Flüssigkeit zugelassen wird.
Das Gehäuse 3 ist insbesondere allgemein kreisförmig im Querschnitt, und es hat einen Einlaßabschnitt 19 mit
einem relativ weiten Durchmesser und einen Auslaßabschnitt 21 mit einem relativ kleinen Durchmesser. Die Außenseite
des Einlaßabschnitts 19 ist mit Einrichtungen 22 (beispielsweise mit Gewindegangen, einem Bajonettverschluß, mit
Schnappringen oder dergleichen) zum dichten Befestigen des
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Ablaßventils in, der Öffnung des Bodens eines Behälters,
beispielsweise dem Wasserbehälter einer Kaffeemaschine oder eines anderen Geräts versehen. Der Einlaßabschnitt
19 hat eine allgemein kreisförmige Ausnehmung 23, und der Auslaßabschnitt 21. ist mit einer Auslaßdurchführung
25 versehen, deren Durchmesser kleiner als der Durchmesser der Ausnehmung 23 ist, wobei zwischen der Ausnehmung und
der Auslaßdurchführung eine Schulter 27 angebracht ist. Es ist zu erkennen, daß die Auslaßdurchführung 25 im
wesentlichen in der Mitte des O-Rings sitzt, so daß Wasser
in der geöffneten Position der Scheibe 13 über die Oberseite des O-Rings von den Außenseiten her zu seiner
Innenseite und weiter durch die Auslaßdurchführung 25 strömt.
In der Schulter 27 ist eine Ringnut 29 gebildet, die den 0—Ring 11 aufnimmt. Ein einstückig angeformtes Kreuzglied
31 verläuft quer über das Einlaßende der Auslaßdurchführung 25; es ist mit einem Vorsprung 33 versehen, der über die
Höhe der Schulter 27 nach oben ragt, wodurch das Auflager 17 entsteht.Die Ausnehmung 23 ist rriL-t einem abgestuften
Abschnitt 35 versehen, in dem Kerben 37 angebracht sind. Der Durchmesser der Scheibe 13 ist ein wenig kleiner als
der Innenquerschnitt des abgestuften Abschnitts 35 der Ausnehmung 23, und die Kerben 37 erlauben das Strömen relativ
großer Plüssigkeitsströmungsmengen zwischen dem Umfang der Scheibe 13 und den Wänden der Ausnehmung 23.
Die Scheibe 13 wird mit Hilfe einer Haltescheibe 39 in ihrer Lage relativ zum O-Ring 11 gehalten. Diese Haltescheibe
besteht vorzugsweise aus einem federnden elastischen Material wie federndem Edelstahl oder dergleichen. Vom Mittelabschnitt
der Haltescheibe ist ein Federarm 41 herausgeschlagen, der so verläuft, daß er sich in die Ausnehmung 23 erstreckt und
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dabei federnd auf die Ventilscheibe 13 einwirkt, damit diese federnd in Eingriff mit dem. O-Ring 11 gehalten
wird, wenn sie sich in ihrer ersten Krümmungsposition
befindet.Ein Schlitz 43 in der Haltescheibe 39, der
sich dadurch ergibt, daß der Federarm 4-1 herausgeschlagen
ist, dient als eine Öffnung in der Haltescheibe, durch die ebenfalls Wasser strömen kann. Die Haltescheibe 39 hat einen geringfügig größeren Durchmesser
als die Ausnehmung 23. Der Außenrand der Hältescheibe
39 ist bei 45 nach oben gebogen, und er ist mit mehreren in gleichem Abstand voneinander lie genden Schlitzen
47 versehen, die mehrere im Abstand voneinander liegende Laschen 49 bilden. Beim Hineindrücken der Haltescheibe
in die Ausnehmung 23 bis zur Berührung ihres Bodens mit dem abgestuften Abschnitt 35 werden die Laschen
an der Haltescheibe nach innen gedrückt, so daß sie durch Kraftwirkung in die Seiten der Ausnehmung eingreifen,
damit ein entfernen der Haltescheibe aus der Ausnehmung verhindert \s.rd. Es ist zu erkennen, daß die
Schlitze 47 als Öffnungen in der Haltescheibe dienen, durch die Flüssigkeit zur Strömung durch die Durchführung
5 fließen kann.
Wenn das Ablaßventil 1 im Boden eines Wassererhitzungsbehälters einer Kaffeemaschine oder eines anderen Geräts
eingebaut ist und zuerhitzendes Wasser sich in der Ansicht von Fig. 2 über dem Ablaßventil bei geschlossener
Position der Ventilscheibe 13 befindet, dann wird das Wasser solange in dem Behälter gehalten, bis es auf einen
vorbestimmten Temperaturbereich von beispielsweise 82° bis 9O0C (180° bis 195°F) erwärmt ist. Der Federarm
41 drückt die Ventilscheibe 13 in Eingriff mit dem O-Ring 11, und er hält die Ventilscheibe kraftschlüssig abdichtend
gegen den O-Ring, wie oben beschrieben wurde, doch bewirkt er keine Druckhärtung des elastomeren O-Rings.
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Nachdem das Wasser auf die gewünschte Temperatur erwärmt ist, die durch die Temperatur "bestimmt wird, "bei
der die Ventilscheibe 13 über ihre Mittellage hinaus
aus ihrer geschlossenen in ihre geöffnete Position umschnappt (wobei diese Temperatur auch als eine erste
Temperatur bezeichnet wird), schnappt die Ventilscheibe
in ihre geöffnete Stellung um (die in Fig. 2 mit gestrichelten Linien dargestellt ist). Wenn die Scheibe
aus ihrer geschlossenen Position in ihre geöffnete Position umschnappt, bewegt sich der Mittelteil der Scheibe
nach unten und gelangt in Eingriff mit dem Widerlager 17» wodurch eine weitere Abwärtsbewegung des Mittelteils
der Scheibe verhindert wird. Dies bewirkt andererseits eine nach oben gerichtete Bewegung des Umfangs der Scheibe,
so daß sich dieser Umfang vom O-Ring 11 abhebt, wodurch
auf diese Weise das Ventil geöffnet wird. Wenn sich das Widerlager 17 etwa auf der Höhe der Oberseite des O-Rings
11 oder etwas darüber befindet, stellt das Widerlager
sicher, daß der Umfang der Scheibe in deren zweiter Krümmungsposition um einen maximalen Abstand entsprechend
der Form der Scheibe in ihrer zweiten Krümmungsposition vom O-Ring nach oben abgehoben ist, wodurch eine hohe
Strömungsmenge (oder Abströmmenge) durch das Ventil gewährleistet wird. In manchen Anwendungsfällen kann eine
Ablaßöffnung in der Durchführung 5 zur Beschränkung der Strömung auf eine besondere maximale Durchflußmenge angebracht sein.
Nachdem das Wasser, aus dem Behälter abgeströmt ist, kühlt
sich die Scheibe 13 unter ihre Ruckstelltemperatür ab,
so daß sie sich von ihrer geöffneten Position über die
Mittelstellung wieder in die geschlossene Position bewegt und somit das Ablaßventil schließt. Wenn sich die
Ventilscheibe über ihre Mittellage gegen ihre geschlosse-
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ne Position bewegt, hält der Federarm 41 die Mitte der Scheibe gegen das Widerlager 17, so daß der Umfang der
Scheibe veranlaßt wird, in Eingriff mit dem O-Ring 11
zu gelangen. Nach dem Umschnappen über die Mittellage in die erste Krümmungsposition hebt sich die Mitte der
Scheibe vom Widerlager 17 ab, und der Federarm hält die
Scheibe in Anlage am O-Ring 11.
Es ist zu erkennen, daß das hier beschriebene Ventil auch für andere Zwecke als für das Ablassen von Wasser
verwendet werden kann, das beispielsweise in einer Kaffeemaschine auf eine vorbestimmte Temperatur erwärmt
wurde, wie es hier beschrieben wurde. Beispielsweise kann das Ablassventil bei einer mit Wasseraufguß arbeitenden
Klimaanlage eingesetzt werden, bei der Wasser aus der Anlage abgelassen wird, wenn die Umgebungstemperatur unter
den Gefrierpunkt fällt.
Ferner ist zu erkennen, daß das hier beschriebene Ventil, das für einen Einsatz bei Kaffeemaschinen und bei anderen
Nahrungsmittelherstellungsgeräten gedacht ist, zweckmäßigerweise
aus Materialien hergestellt wird, die gegen Schädigungen durch die Strömungsmittel, denen sie ausgesetzt
sind, widerstandsfähig sind und die leicht in hygienischem
Zustand gehalten werden können.
Es ist zu erkennen, daß die der Erfindung zugrunde liegenden Ziele und weitere Vorteile erreicht werden. Das hierbeschriebene
Ausführungsbeispiel ist keineswegs in einschränkendem Sinne aufzufassen, es sind- vielmehr im Rahmen
der Erfindung auch weitere Abwandlungen.möglich.
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Claims (1)
- PatentansprücheI.) Thermisch "betätigtes Ventil mit einem Gehäuse, durch fas eine Durchführung mit einem Einlaß und einem Auslaß führt und mit einem Ventilsitz zwischen dem Einlaß und dem Auslaß, dadurch gekennzeichnet, daß eine thermostatische, schalenförmige, ein Ventilglied bildende Bimetallscheibe vorgesehen ist, die aus einer ersten Krümmungsposition, in der ihr Außenrand in Eingriff mit dem Ventilsitz steht und den Durchlaß durch die Durchführung versperrt, plötzlich über ihre Mittellage in eine zweite Krümmungs— position beweglich ist, in der sie den Ventilsitz nicht berührt und einen Strömungsmitteldurchfluß durch die Durchführung erlaubt, daß die Bimetallscheibe nach Einwirkung einer ersten Temperatur von ihrer ersten Krümmungsposition in ihre zweite Krümmungsposition und nach Einwirkung einer zweiten Temperatur von ihrer zweiten Krümmungsposition in ihre erste Krümmungsposition beweglich ist, daß Andrückeinrichtungen vorgesehen sind, die die Bimetallscheibe gegen den Ventilsitz drücken und sie abdichtend in Eingriff mit diesem halten, wenn sich die Bimetallscheibe in ihrer ersten Krümmungsposition befindet, und .daß eine Y/iderlagervorrichtung vorgesehen ist, die mit dem Mittelabschnitt der Bimetallscheibe in Eingriff bringbar ist, wenn sich die Bimetallscheibe über ihre Mittellage aus der ersten Krümmungsposition in die zweite Krümmungsposition bewegt, so daß sich der Umfang der Bimetallscheibe vom Ventilsitz abhebt.2, Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitz ein Ring aus elastischem Material ist, der abdichtend mit dem Umfang der Bimetallscheibe in Eingriff bringbar ist.509827/06613. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daßin dem Gehäuse eine Ausnehmung zur Aufnahme der Bimetallscheibe angebracht ist und daß eine Einrichtung zum Halten der Bimetallscheibe in ihrer Position relativ zum Ventilsitz zur Durchführung einer Bewegung zwischen ihren ersten und zweiten Krümmungspositionen vorgesehen ist.4. Ventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteeinrichtung eine Haltescheibe ist, die mit Vorrichtungen zur Einwirkung auf die Wände der Ausnehmung zum Festhalten der Haltescheibe in der Ausnehmung versehen ist, und daß die Haltescheibe einen auf die Bimetallscheibe einwirkenden elastisch flexiblen Arm aufweist, der die Andrückeinrichtungen bildet.5. Ventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltescheibe aus einem elastischen flexiblen Material wie Federstahl oder dergleichen besteht und daß der Arm so aus der Scheibe geschlagen ist, daß er gegen die Bimetallscheibe zum Eingriff mit dieser ragt und daß der sich beim Herausschlagen des Arms ergebende Schlitz in der Haltescheibe eine Öffnung für den Durchfluß von Strömungsmittel durch die Durchführung bildet.6. Ventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Haltescheibe etwas größer als der Durchmesser der Ausnehmung ist, daß der Außenrand der Haltescheibe aufgebogen ist und daß die Haltescheibe derart in die Ausnehmung einsetzbar ist, daß der aufgebogene Außenrand in der Ausnehmung nach außen ragt und in die Wände der Ausnehmung zum Festhalten der Haltescheibe eingreift.7. Ventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daßder Außenrand der Haltescheibe in Anständen radial geschlitztS09827/0661ist, so daß mehrere im Abstand voneinanderliegende
Laschen entstehen, wobei die Zwischenräume zwischen
den Laschen die Öffnungen zum Hindurchströmen des
Strömungsmittels bilden.8. Ventil nach Anspruch 1,. dadurch gekennzeichnet, daß die Andrückeinrichtungen aus einem elastischen Federglied bestehen, das auf die Mitte der thermostatischen Birnetailseheibe einwirkt.9. Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaß in dem Gehäuse in der Mitte des Rings liegt.509 827/066 1Leerseite
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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US42859573A | 1973-12-26 | 1973-12-26 |
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DE2460267B2 DE2460267B2 (de) | 1980-03-06 |
DE2460267C3 DE2460267C3 (de) | 1980-10-30 |
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Family Applications (1)
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GB (1) | GB1493830A (de) |
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