DE102006032710A1

DE102006032710A1 - Körperschallgedämmtes Mahlwerk für eine Lebensmittelmühle

Info

Publication number: DE102006032710A1
Application number: DE200610032710
Authority: DE
Inventors: Stefan Dr. Holzer; Joachim Dr. Damrath; Gerd FÖRSTER; Dietmar Freitag; Winfried BÄR
Original assignee: BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
Current assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Priority date: 2006-07-14
Filing date: 2006-07-14
Publication date: 2008-01-17
Also published as: WO2008006672A1

Abstract

Eine Lebensmittelmühle, insbesondere eine Kaffeemühle in einem Kaffeevollautomaten, mit einer Baueinheit, die einen Mahlgutbehälter (1), ein Mahlwerk (2) in einem Mahlwerksraum und einen Antriebsmotor (3) dafür umfasst und die in einem Gerätegehäuse elastisch gelagert ist, wird dadurch weitergebildet, dass die elastische Lagerung aus einem verklebbaren Material (41; 42) besteht.

Description

Die Erfindung betrifft eine Lebensmittelmühle mit einer Baueinheit, die einen Mahlgutbehälter, ein Mahlwerk in einem Mahlwerksraum und einen Antriebsmotor dafür umfasst und die in einem Gerätegehäuse elastisch gelagert ist. Ein Charakteristikum der Baueinheit ist die mechanisch steife Verbindung zwischen ihren Bestandteilen, also zwischen dem Mahlgutbehälter, dem Mahlwerksraum und dem Motor samt Getriebe. Im Folgenden ist vereinfachend nur vom Motor die Rede, worin das Getriebe mit eingeschlossen sein soll. Eine derartige Lebensmittelmühle kann eine Getreidemühle oder eine Kaffeemühle sein, insbesondere eine solche, die in einem Kaffeevollautomaten eingebaut ist. Das Gerätegehäuse kann dann zum Beispiel das des Kaffeevollautomaten sein, und der Mahlgutbehälter nimmt Kaffeebohnen auf.
Kaffeevollautomaten sind wegen ihrer Bedienungsfreundlichkeit beliebte und weit verbreitete Ausstattungsgegenstände in Wohnungen und Büros. Ihre Akzeptanz leidet jedoch unter der Geräuschentwicklung, die ihre Benutzung hervorrufen kann. Vor allem in Bereichen, in denen konzentriert gearbeitet oder häufig mit Kundschaft telefoniert wird, ist das Bedienungsgeräusch von lauten Kaffeevollautomaten sehr störend.
Die akustisch hervorstechendste Geräuschquelle beim Betrieb ist das Mahlwerk bei einer ersten Zerkleinerungsstufe, nämlich beim Brechen der Körner oder Bohnen. Akustisch an zweiter Stelle liegt der Antriebsmotor des Mahlwerks. An dritter Stelle folgt das Mahlwerk bei der zweiten Zerkleinerungsstufe, nämlich beim Mahlen und Zerreiben der Körner bzw. Bohnen. Diese Geräuschquellen produzieren Emissionen von zwei grundsätzlich zu unterscheidenden Arten: Luft- und Körperschallemissionen. Luftschallemissionen beruhen auf in Schwingungen versetzte Umgebungsluft, die als solche unmittelbar an das menschliche Ohr gelangt. Zu ihrer Vermeidung kann der Luftschallweg zwischen der Emissionsquelle und dem menschlichen Ohr z. B. durch ein Gehäuse unterbrochen werden. Eine Luftschalldämmung kann man durch Absorption erreichen. Körperschallemissionen dagegen beruhen auf Erschütterungen und Vibrationen von Geräteteilen, die ihrerseits die Umgebungsluft in Vibrationen versetzen und dadurch so genannten sekundären Luftschall her vorrufen. Erst dieser und nicht die Körperschallwellen sind für das menschliche Ohr wahrnehmbar. Zu seiner Vermeidung können entweder die Erschütterungen vermieden oder vibrationsempfindliche Bauteile entkoppelt werden oder der sekundäre Luftschall gedämmt werden.
Die DE 22 140 22 beschreibt eine Baueinheit für eine Kaffeemühle, die aus einem Einfülltrichter, einem Mahlwerk und einem Elektromotor besteht. Diese Baueinheit ist gegenüber einem Gerätegehäuse mittels Spannschrauben und vorgespannter Gummipuffer schwingungsisoliert eingespannt. Damit wird eine wirksame Körperschalldämmung erzeugt. Sie macht sich das Prinzip des Masse-Feder-Systems zunutze, indem eine schwingende Masse, hier die Baueinheit, durch Federn, nämlich die Gummipuffer, gegenüber ihrer Umgebung, dem Gerätegehäuse, entkoppelt wird. Die korrekt dimensionierte Feder verhindert, dass die Vibrationen der schwingenden Masse an die Umgebung weitergegeben werden. Die Dimensionierung der Feder betrifft ihre dynamische Steifigkeit, die auf die Größe der schwingenden Masse und die Frequenz ihrer Schwingung abgestimmt wird. Die vorgeschlagene Lagerung mittels vorgespannter Gummipuffer als Feder und Spannschrauben ist jedoch aufwändig und ihre Montage fehleranfällig. Denn die Feder unterliegt neben der Belastung aus der Masse der Baueinheit zusätzlich einer Belastung aus der Vorspannung der Spannschrauben. Ihre Wirksamkeit kann durch eine falsch gewählte Vorspannung bei der Montage der Spannschraube erheblich beeinträchtigt werden. Zudem besteht die Gefahr, dass bei einer anderweitig fehlerhaften Montage der Spannschraube eine Schallbrücke entsteht, die die elastische Lagerung deaktiviert. Derartige Schallbrücken sind nur schwer zu identifizieren.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Konstruktion für eine Körperschalldämmung einer derartigen Baueinheit anzugeben, die einfach in Herstellung und Montage ist.
Diese Aufgabe wird bei einer Lebensmittelmühle der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die elastische Lagerung unverspannt gehalten ist. Die Erfindung wendet sich also ab von einer zusätzlichen Belastung des elastischen Materials infolge einer Befestigungskraft. Sie verfolgt vielmehr das Prinzip, das elastische Material zwischen der zu dämmenden Masse, nämlich der Baueinheit, und der zu schützenden Umgebung, also dem Gehäuse, durch eine vorspannungsfreie Halterung zu befestigen.
Eine derartige Halterung ohne eine Vorspannkraft auf dem elastischen Material kann zum Beispiel in einem Rahmen bestehen, der die elastische Lagerung in der erforderlichen Position zwischen der Baueinheit und dem Gehäuse mechanisch festhält. Der Rahmen muss das Lagermaterial nur in den beiden Freiheitsgraden rechtwinklig zur Belastungsrichtung halten. Er muss einerseits so hoch aufragen, dass er seine Haltefunktoin auch bei Querkräften sicher erfüllt, und andererseits so niedrig sein, dass er den Federweg des elastischen Materials nicht beschränkt. Ein Kontakt zwischen Gehäuse und Baueinheit darf also nicht entstehen.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann das elastische Material aus einem verklebbaren, flächenhaften bzw. plattenförmigen Material bestehen. „Plattenförmig" bedeutet hierbei, dass das Material eine große Erstreckung in jedenfalls eine der beiden Richtungen senkrecht zur Belastungsrichtung aufweist. Das elastische Material bietet folglich geeignete Klebeflächen als Voraussetzung für seine Befestigung durch Verklebung. Die Verklebung stellt dabei nicht nur eine einfache Befestigungsmöglichkeit dar, die den Montageaufwand des Gerätes verringert. Sie ist darüber hinaus auch wesentlich weniger fehleranfällig, weil sie, im Gegensatz zu einer Verschraubung, die Bildung einer unerwünschten Schallbrücke und damit die Deaktivierung der elastischen Lagerung nahezu ausschließt.
An sich kann jedes elastische Material verwendet werden. Die Elastizität kann grundsätzlich auf Form- und/oder Materialelastizität beruhen. Daher kommen insbesondere aufgeschäumte elastische Materialien, zum Beispiel Gummi, Gemische aus Kork und Gummi oder so genannter geschäumter Gummi in Betracht. Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das elastische Material ein geschäumter Kunststoff. Er kann seine elastische Eigenschaft aus seiner Schaumstruktur beziehen und zusätzlich über eine entsprechende Materialelastizität verfügen. Vorzugsweise kann ein Polyurethan verwendet werden, das zum Beispiel unter der Marke Sylomer^® im Handel erhältlich ist. Geschäumtes Polyurethan zeichnet sich durch eine einfache Verarbeitbarkeit aus, weil es je nach Dicke leicht gestanzt oder sogar von Hand geschnitten werden kann. Zudem kann es in engen Toleranzen in unterschiedlichen Dichten exakt hergestellt werden. Daher kann die Federsteifigkeit dieses elastischen Materials auf den jeweiligen Belastungsfall zielgenau ausgelegt, also wirkungsvoll dimensioniert werden. Einen weiteren Vorteil dieses Materials stellt seine – insbesondere im Gegensatz zu Gummi – weitgehend lineare Fe derkennlinie dar, die ein Versteifen der Feder in ihrem Arbeitsbereich auch unter höheren Belastungen ausschließt. Damit kann eine gleichmäßig hohe Wirksamkeit der elastischen Lagerung sichergestellt werden, die unabhängig davon ist, ob der Mahlgutbehälter voll gefüllt oder nahezu leer ist.
Die Baueinheit kann im Betrieb grundsätzlich in Richtung aller drei Freiheitsgrade schwingen. Die elastische Lagerung muss diese Bewegungen zumindest mitmachen. Jedes elastische Element, das als Feder eine Hauptwirkungsrichtung hat, kann also auch Querkräften lotrecht zu ihrer Hauptwirkungsrichtung unterliegen. Sie können das elastische Material bzw. die Feder auf Dauer schwächen. Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Baueinheit daher räumlich gelagert. Das bedeutet, dass sie elastische Lager aufweist, deren Hauptwirkungsrichtung in die Richtung der drei Freiheitsgrade der Baueinheit gerichtet ist. Damit ist sichergestellt, dass die jeweilige Lagerbelastung nahezu querkraftfrei erfolgt. Jedes Einzellager kann damit einfacher aufgebaut sein und eine höhere Lebensdauer erreichen. Ein einfacherer Aufbau des Lagers führt wiederum zu einer Montageerleichterung.
Eine Lagerung der Baueinheit in Richtung aller drei Freiheitsgrade erfordert die Anordnung von entsprechenden Lagerflächen, auf denen das elastische Material befestigt werden kann. Die Baueinheit muss demzufolge mehrere, zumeist ebene Flächen aufweisen. Wird die Baueinheit in mehreren unterschiedlichen Gerätetypen eingesetzt, zum Beispiel in unterschiedlichen Kaffeevollautomaten, so können weitere Lagerflächen für unterschiedliche Einbausituationen erforderlich werden. Dazu kann die Baueinheit einen Rahmen oder Käfig aufweisen, der diese Lagerflächen zur Verfügung stellt. Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Baueinheit in einem weitgehend geschlossenen Gehäuse angeordnet. Die Flächen der Wandungen des Gehäuses können dabei vollständig als Lagerflächen dienen. Damit ist die Anordnung von Lagerflächen am Gehäuse der Baueinheit nahezu unbeschränkt, insbesondere hinsichtlich ihrer flächenhaften Erstreckung. Weil sich der dynamische Bettungsmodul des flächigen elastischen Materials (er entspricht der dynamischen Steifigkeit einer Feder) neben der Raumdichte auch aus der Größe der Lagerfläche des Materials ergibt, bietet dieser Aufbau damit eine weitere Variationsmöglichkeit in der Dimensionierung der Feder des Masse-Feder-Systems. Steht zum Beispiel nur eine geringe Bauhöhe zur Verfügung, so kann die erforderliche dynamische Steifigkeit nicht nur durch die Raumdichte des Materials, sondern auch durch die Veränderung der Größe der Lagerfläche erzielt werden.
Ein weiterer erheblicher Vorteil eines weitgehend geschlossenen Gehäuses für die Baueinheit besteht darin, dass das Gehäuse zusätzlich einen Schutz gegen die Abstrahlung von Luftschall bietet. Eine derartige Baueinheit ist damit also nicht nur körperschall-, sondern auch luftschallgedämmt. Notwendige Öffnungen stellen einerseits die Abgabeöffnung für das Mehl und eine Bedienungsöffnung zum Befüllen des Mahlgutbehälters dar. Sofern kein verschließbarer Auffangraum für das Mehl innerhalb des Gehäuses ausgebildet ist, muss die Abgabeöffnung offen bleiben. Die Bedienungsöffnung des Mahlgutbehälters dagegen kann durch einen Deckel verschlossen werden. Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Gehäuse im Bereich des Mahlgutbehälters mit einem luftdicht schließenden Deckel verschließbar. Einerseits ist dadurch dem Austritt von Luftschall entgegengewirkt. Andererseits kann damit das Aroma insbesondere von Kaffeebohnen länger aufrechterhalten werden.
Ein verbesserter Luftschallschutz kann nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung dadurch erzielt werden, dass die Baueinheit in einem doppelschaligen Gehäuse aus einem Innengehäuse und einem Außengehäuse angeordnet ist. Das Gehäuse der Baueinheit kann dabei das Innengehäuse bilden. Der doppelschalige Aufbau aus Innen- und Außengehäuse bietet darüber hinaus Vorteile für die Konstruktion des Masse-Feder-Systems. Mit einem Luftspalt zwischen Innen- und Außengehäuse stellt das Innengehäuse die zu federnde Masse dar, die gegenüber dem Außengehäuse elastisch gelagert wird. Bei im Wesentlichen identischer Kontur von Innen- und Außengehäuse entsteht zwischen beiden Gehäusen ein Luftspalt konstanter Größe. Das darin anzuordnende elastische Material als Feder kann demzufolge eine ebenfalls konstante Materialdicke aufweisen. Es kann daher kostengünstig aus einem flächigen Material konstanter Dicke zum Beispiel ausgestanzt werden. Erforderlichenfalls kann der dynamische Bettungsmodul des Federelements durch Variation seiner Abmessungen angepasst werden. Die Anordnung des elastischen Materials ist also auf der gesamten Außenfläche des Innengehäuses (bzw. der gesamten Innenfläche des Außengehäuses) möglich und insoweit grundsätzlich keinen Beschränkungen unterworfen. Dies erleichtert sowohl die Konstruktion als auch die Montage der elastischen Lagerung.
Eine besonders hohe Schalldämmung bewirkt nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung eine Verstimmung der jeweiligen Eigenfrequenzen der beiden Gehäuse gegeneinander. Zu diesem Zweck können die Wandungen des Innengehäuses und des Außengehäuses unterschiedlich dick ausgebildet sein. Alternativ dazu können unterschiedlich weiche Materialien für Außen- und Innengehäuse verwendet werden. Wegen der höheren räumlich konzentrierten Belastungen, die das Innengehäuse erfährt, sollte es aus dem härteren Material gefertigt sein. Die beiden Gehäuse erhalten dadurch zuverlässig unterschiedliche Eigenfrequenzen, sodass bei Erreichen der Eigenfrequenz des Innengehäuses und der damit verbundenen verstärkten Schallabstrahlung über seine Wandungen die Eigenfrequenz des Außengehäuses zuverlässig nicht erreicht wird.
Auch im doppelschaligen Gehäuse muss der Mahlgutbehälter befüllt werden können. Dazu kann ein ebenso doppelschaliger Deckel eine Bedienöffnung jeweils des Außen- und des Innengehäuses verschließen. Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist jedoch nur das Außengehäuse mit einem luftdicht schließenden Deckel verschließbar. Denn ein doppelschaliger Deckel bedeutet nicht nur einen höheren Herstellungsaufwand, sondern für volle Wirksamkeit müsste er exakt sowohl das Außen- wie das Innengehäuse dicht abschließen. Dies ist mit vertretbarem Aufwand konstruktiv kaum sicherzustellen. Ist das Innengehäuse aus einem stabileren Material gefertigt als das weichere Außengehäuse, dient der Deckel zugleich als konstruktive Aussteifung des Außengehäuses im Bereich der Bedienungsöffnung.
Prinzipiell steht also der gesamte Luftspalt für die Anordnung des elastischen Materials zur Verfügung. Wegen der großen verfügbaren Lagerfläche kann ein möglichst weiches und damit hochwirksames elastisches Material zum Einsatz kommen. Dieses unterliegt im Alterungsprozess jedoch einer stärkeren Kriechneigung, das heißt, es weicht im Laufe der Zeit der Belastung aus. Damit kann die Wirksamkeit der elastischen Lagerung mit der Zeit zumindest nachlassen. Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Innengehäuse gegenüber dem Außengehäuse daher nur bereichsweise gelagert. Eine bereichsweise oder teilflächige Lagerung erzeugt höhere Einzelbelastungen je Lager und erfordert damit ein härteres elastisches Material, das einer weit geringeren alterungsbedingten Kriechneigung unterliegt. Damit kann die Wirksamkeit der elastischen Lagerung langfristig aufrechterhalten werden.
Konstruktionsbedingt ergeben sich am Gehäuse konstruktiv weichere und härtere Bereiche. Weichere Bereiche bilden zum Beispiel ebenflächige Wandabschnitte, die nicht durch Querwände oder Stege abgestützt oder versteift sind. Aufgrund ihrer konstruktiven Weichheit dämmen sie selbst gut gegen Körperschall. Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist daher das Innengehäuse an steifen Abschnitten des Gehäuses mittels elastischen Materials gegenüber dem Außengehäuse entkoppelt. Steife Abschnitte sowohl des Innengehäuses als auch des Außengehäuses stellen insbesondere die Gehäuseecken dar. Dort können die statischen Gewichts- und die dynamischen Schwingungskräfte zuverlässig übertragen werden.
Je weniger Montageschritte, zum Beispiel zur Herstellung der elastischen Lagerung, erforderlich sind, umso kostengünstiger ist die Produktion des Gerätes. Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist daher das elastische Material nur mit einem der beiden Gehäuse verklebt, also entweder am Außengehäuse oder am Innengehäuse. Die Verklebung dient dann nur der Lagesicherung. Auf eine zweite Verklebung mit dem jeweils anderen Gehäuse kann wegen der räumlichen Lagerung des Innengehäuses im Außengehäuse verzichtet werden. Die Lagerelemente unterliegen nahezu keinen Querkräften, sondern werden überwiegend in ihrer Hauptwirkungsrichtung und nur auf Druck belastet. Dies fördert ihre Lebensdauer.
Die Wirksamkeit der Luftschalldämmung des geschlossenen Gehäuses lässt sich nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung noch weiter dadurch verbessern, dass auf der Innenseite des Gehäuses ein schallabsorbierendes Material aufgebracht ist. Dabei handelt es sich in der Regel um eine poröse Beschichtung, zum Beispiel um Schaum. Es kann grundsätzlich auf der Innenseite des Innengehäuses oder des Außengehäuses aufgebracht sein. Ist es im Außengehäuse angeordnet, darf es den Luftspalt zwischen Innen- und Außengehäuse nicht ausfüllen. Es muss vielmehr für alle während des Betriebs auftretenden Belastungsfälle eine Bewegungsmöglichkeit des Innengehäuses gegenüber dem Außengehäuse aufrechterhalten, ohne es zu berühren, um die Wirksamkeit der elastischen Lagerung nicht zu beeinträchtigen.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Motor innerhalb des Mahlgutbehälters angeordnet. Der Mahlgutbehälter erfüllt also eine Doppelfunktion, nämlich einerseits die Aufnahme des Mahlgutes und andererseits die eines luftschalldäm menden Gehäuses für den Motor. Zwar muss zur Aufnahme des Motors der Mahlgutbehälter größer dimensioniert werden, insgesamt ergibt sich aber bei dieser Anordnung eine beträchtliche Platzeinsparung, so dass die Mühle eine kompaktere Bauform erhält. Außerdem kann das separate Dämmgehäuse für den Motor wegfallen, so dass sich die Herstellung der Mühle verbilligt.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Motor am Mahlgutbehälter befestigt. Zwar ist dadurch der Mahlgutbehälter stabiler auszubilden, um die zusätzliche Last des Motors aufnehmen zu können. Allerdings kann auf diese Weise auf eine separate Befestigung des Motors außerhalb der Baueinheit verzichtet werden. Sie kann dadurch kompakter ausgebildet, einfacher montiert und gegebenenfalls leichter ausgetauscht werden.
Eine Anordnung und Befestigung des Motors innerhalb des Mahlgutbehälters birgt die Gefahr, dass Vibrationen aus dem Motorbetrieb auf den Mahlgutbehälter und das darin enthaltene Mahlgut übertragen werden. Dies kann zu einer zusätzlichen Geräuschquelle durch Klappern der Körner oder Bohnen im Behälter führen. Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist daher der Motor in bzw. gegenüber dem Mahlgutbehälter elastisch gelagert. Erschütterungen des Mahlgutbehälters und seines Inhalts werden dadurch weitgehend vermieden.
Eine zusätzliche Steigerung der Schalldämmwirkung kann nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung dadurch erzielt werden, dass wenigstens eines der Gehäuse aus einem Material mit hoher innerer Dämpfung besteht. Dabei handelt es sich um ein unelastisches, quasi gelartiges Material, das einer auf sie einwirkenden Kraft kaum eine Rückstellkraft entgegenstellt. Ein derartiges Material ist durch eine hohe Kerbschlagzähigkeit gekennzeichnet. Dafür kommen zum Beispiel ein weiches Polyurethan, thermoplastisches Polyethylen (TPE) oder ein hartes Silikon in Betracht. Diese Stoffe sollten im Sinne einer einfachen Verarbeitbarkeit für Spritzgießverfahren geeignet sein. Die hohe innere Dämpfung bewirkt eine Dämpfung vor allem der hohen Frequenzen, die in der Wahrnehmung des Menschen als besonders unangenehm gelten.
Das Prinzip der Erfindung wird im Folgenden anhand einer Zeichnung beispielshalber noch näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
1: eine Explosionsdarstellung einer erfindungsgemäßen Baueinheit ohne Deckel,
2: eine Draufsicht auf die Baueinheit,
3: einen Längsschnitt durch die Baueinheit gemäß der Schnittlinie II-II in 2,
4: einen Querschnitt durch die Baueinheit gemäß der Schnittlinie III-III in 2,
5: eine Detailansicht aus 3.
Die erfindungsgemäße Lebensmittelmühle umfasst einen Behälter 1, ein Mahlwerk 2 und einen Antrieb 3. Sie ist in 1 ohne Deckel für eine Beladeöffnung 10 dargestellt. Der Behälter 1 besteht aus Kunststoff und ist doppelschalig ausgebildet. Er umfasst einen Außenbehälter 11 als Außenschale und einen Innenbehälter 12 als Innenschale. Der Innenbehälters 12 dient zugleich als Mahlgutbehälter, in dessen Innenraum 14 unter anderem etwa ein Kilogramm Kaffeebohnen aufgenommen werden kann. Der Innenbehälter 12, das Mahlwerk 2 und der Antrieb 3 stellen eine Baueinheit und der Außenbehälter 12 ein Gehäuse im Sinne des Anspruchs 1 dar. An einer seiner Langseiten weist der Innenbehälter 12 eine Montageaussparung 17 und an seiner Unterseite eine in dieser Darstellung nicht erkennbare kreisrunde Abgabeöffnung 15 auf, die mit einer ebenso kreisrunden Abgabeöffnung 16 an der Unterseite des Außenbehälters 11 fluchtet.
Das Mahlwerk 2 besteht aus einem flachen, im Wesentlichen zylindrischen Mahlwerksgehäuse 21 aus Kunststoff. Es enthält in einem Mahlwerksraum 20 eine feststehende und stabile Zentrierscheibe 22 aus Metall, eine Kunststoff-Gleitlagerscheibe 23 für einen Mahlkegel 24 und einen Mahlring 25 mit einer zentralen Aufgabeöffnung 26.
Der Antrieb 3 schließt in einem Gehäuse aus einem Aufnahmeunterteil 31 und einem Aufnahmeoberteil 32 einen Elektromotor 33 luftdicht ein. Er ist über nicht dargestellte Gummielemente innerhalb des Unterteils 31 und Oberteils 32 mit geringem Federweg elastisch gelagert und wirkt über ein Getriebe aus einer Schnecke 34 und einem Schneckenrad 35 auf eine Welle 36. Sowohl der Motor 33 als auch das Getriebe 34, 35 ist in dem Aufnahmeunter- und -oberteil 31, 32 gelagert. Die Lagerung sichert den korrekten Achsabstand und Zahneingriffswinkel und damit neben den reduzierten Zahneingriffsgeräuschen einen hohen Wirkungsgrad und eine lange Lebensdauer von Motor 33 und Getriebe 34, 35.
Damit die Lagerung das einwandfreie Eingreifen der Schnecke 34 in das Schneckenrad 35 gewährleisten kann, bestehen das Aufnahmeunter- und -oberteil 31, 32 aus einem verwindungssteifen Kunststoff. Sie sind in der Montageaussparung 17 am Innenbehälter 12 eingeclipst. An seinem gegenüberliegenden Ende stützen sich das Aufnahmeunter- und -oberteil 31, 32 zugfest über Stützen auf dem Innenbehälter 12 ab, von denen eine Stütze 37 nur in 3 zu erkennen ist.
Am Aufnahmeunterteil 31 ist außerdem eine Rändelmutter 39 zur im Übrigen nicht näher erläuterten Verstellung des Mahlwerks 2 angeordnet.
Die Welle 36 besitzt an ihrem dem antriebsseitigen Schneckenrad 35 gegenüberliegenden abtriebseitigen Ende einen Vierkant 38. Sie erstreckt sich durch die Aufgabeöffnung 26 der Mahlscheibe 25 hindurch und greift mittels des Vierkants 38 in den Mahlkegel 24 ein. Jener ist über die Gleitlagerscheibe 23 auf der metallenen Zentrierscheibe 22 und dem Mahlwerksgehäuse 21 drehbar gelagert. Die Gleitlagerscheibe 23 besteht aus einem hochdichten Polyethylen (HDPE) oder einem Polyoxymethylen/Polyacetat (POM), damit sie sich unter Reibung auf dem Metall nicht verflüssigt (verschweißt). Die Gleitlagerung im Mahlwerk 2 macht eine Kugellagerung entbehrlich, die anfälliger gegen Verschmutzung durch kleine Partikel ist.
Das Mahlwerk 2 und der Antrieb 3 sind vollständig innerhalb des Behälters 1 und dort im Innenraum 14 des Innenbehälters 12 angeordnet. Eine direkte Verbindung des Mahlwerks 2 oder des Antriebs 3 zum Außengehäuse 11 besteht nicht. Eine körperschalltechnische Anregung durch Erschütterungen oder Luftschall sowohl des Mahlwerks 2 als auch des Antriebs 3 bekommt also nur der Innenbehälter 12, Luftschall nur ein Deckel 13 (siehe 3).
2 bietet eine Draufsicht auf die Baueinheit, um die relative Lage des Antriebs 3 und des Mahlwerks 2 innerhalb des Behälters 1 zu verdeutlichen, und stellt außerdem den Verlauf der Schnittansichten gemäß den 3 und 4 dar.
Zwischen Innenbehälter 12 und Außenbehälter 11 besteht ein Luftspalt 18. Er wird durch Streifen 41 aus elastischem Material aufrechterhalten, die auf der Innenseite des Außenbehälters 11 in dessen abgerundeten Eckbereichen aufgeklebt sind.
3 verdeutlicht in einem Längsschnitt die relative Lage der in 1 dargestellten Einzelteile zueinander. Der Außenbehälter 11 nimmt den Innenbehälter 12 bzw. den Mahlgutbehälter vollständig auf, um einen im Wesentlichen doppelschaligen Behälter 1 auszubilden. Der Deckel 13 verschließt den Behälter 1 luftdicht. Im Innenraum 14 des Innenbehälters 12 befinden sich der Antrieb 3 und das Mahlwerk 2. Das teilgeschnittene Aufnahmeoberteil 32 und -unterteil 31 geben den Blick frei auf den Motor 33 aus der Richtung der ihm angeschlossenen Schnecke 34. Sie steht über das Schneckenrad 35 in Eingriff mit der Welle 36, die durch die Aufgabeöffnung 26 des feststehenden Mahlrings 25 hindurch den Mahlkegel 24 antreibt. An ihrem abtriebsseitigen Ende ist die Welle 36 im Mahlwerksgehäuse 21 drehbar gelagert.
Anders als es 1 vermuten lässt, ist das Mahlwerksgehäuse 21 unterhalb des Innenbehälters 12 angeordnet und verschließt dessen Abgabeöffnung 15. Es bildet gleichsam dessen untere Fortsetzung und ragt mit einem eingezogenen Lagerbereich 27 noch durch die Abgabeöffnung 16 des Außenbehälters 11 hindurch. Im unteren Bereich des Behälters 1 wird also seine Doppelschaligkeit durch den Außenbehälter 11 einerseits und das Mahlwerksgehäuse 21 andererseits gebildet. Am Lagerabschnitt 27 und der daran angeordneten Austrittsöffnung 28 für das Mahlgut ist der Behälter 1 nicht doppelschalig ausgeführt. Hier schließt ein nicht dargestellter Schacht der Brühkammer an, der für Schalldämmung sorgt. Die Schalldämmung im gegenüberliegenden Bereich des Deckels 13 wird in der Anmeldung 2005E01366 eingehender beschrieben.
Im Betrieb ist der Innenraum 14 mehr oder weniger mit Kaffeebohnen gefüllt. Sie umgeben also den Antrieb nahezu vollständig (vgl. auch 4). Über einen Trichterabschnitt 19 am Innenbehälter 12 oberhalb ihrer Abgabeöffnung 15 gelangen die Kaffeebohnen zur Aufgabeöffnung 26 im Mahlring 25. Der Schwerkraft folgend rutschen sie zwischen den Mahlring 25 und den Mahlkegel 24, wo sie zunächst gebrochen und anschließend zermahlen werden. Als Mahlgut gelangen sie in einen Aufnahmeraum 29 unterhalb des Mahlrings 25. Von dort fällt das Mahlgut durch die Zentrierscheibe 22 und die Austrittsöffnung 28 hindurch in einen nicht dargestellten Schacht zur Brühkammer. Die Speichen der Zentrierscheibe 22 (vgl. 1) sind im Querschnitt dachförmig ausgebildet, damit sich kein Kaffeemehl auf ihnen ablagern kann.
5 zeigt eine Detaildarstellung aus der 3, und zwar dort, wo der Deckel 13 auf den Behälter 1 trifft. Die Detaildarstellung der 5 zeigt jeweils den oberen Rand des Außenbehälters 11 und des Innenbehälters 12. Der Außenbehälter 11 bildet dort einen Kragen 111 aus, der von dem Außenbehälter 11 nach innen absteht. Er reicht über den Spalt 18 hinweg bis über den oberen Rand des Innenbehälters 12 hinüber, ohne mit diesem in Kontakt zu treten. In etwa in der Fortsetzung der Wandung des Außenbehälters 11 schließt an den Kragen 111 ein Ansatz 112 an, der aus einer Verjüngung 113 und einer Rippe 114 besteht.
Der Kragen 111 überdeckt also den Spalt 18 zwischen dem Außenbehälter 11 und dem Innenbehälter 12. Dadurch wird ein Eindringen von Partikeln, die eine Schallbrücke zwischen dem Außenbehälter 11 und dem Innenbehälter 12 bilden und damit die elastische Entkoppelung deaktivieren könnten, weitgehend verhindert. Obwohl der Kragen 111 um den gesamten Innenumfang des Außenbehälters 12 umläuft, kann der Innenbehälter 12 im Außenbehälter 11 montiert werden. Der Außenbehälter 11 ist aus später genannten Gründen weich genug, so dass der Rand des Innenbehälters 12 bei der Montage hinter den Kragen 111 verschnappt werden kann.
Der Deckel 13 umfasst einen um seinen gesamten Umfang umlaufenden Randbalken 131, an dem ein Dichtungsstreifen 132 befestigt ist. Außerhalb seiner Befestigung im Randbalken 131 bildet der Dichtungsstreifen 132 in einer Richtung senkrecht zur Ebene des Deckels 13 eine Kehle 133 mit einer anschließenden Verdickung 134 aus. Die Kehle 133 und die Verdickung 134 bilden auf der jeweiligen Außenseite ein Relief, das invers zur Innenseite des Ansatzes 112 gestaltet ist. Diese Formgebung des Dichtungsstreifens 132 zusammen mit einer darauf abgestimmten Weichheit seines Materials ermöglicht es, dass der Dichtungsstreifen 132 mit dem Ansatz 112 eine luftdichte mechanische Verbindung zwischen Deckel 13 und Außenbehälter 11 eingehen kann.
Der Antrieb 3 bildet mit seinen Motor- und Getriebegeräuschen eine erste Emissionsquelle für Luft- und Körperschall. Er ist am Innenbehälter 12 starr befestigt. Durch den Einsatz der Schnecke 34 reduziert sich die Luftschallabstrahlung des Antriebs 3, weil ein Schneckengetriebe im Gegensatz zu den sonst üblicherweise verwendeten Planetengetrieben trotz des schnell laufenden Motors 33 keine nennenswerten Zahneingriffsgeräusche abstrahlt.
Vibrationen des Motors 33 werden über dessen steife Lagerung im Aufnahmeunter- und -oberteil 31, 32 unmittelbar an den Innenbehälter 12 übertragen. Er erfährt auch Erschütterungen durch das Mahlwerk 2. Die Körperschalldämmung des Motors 33 wird daher weiter unten zusammen mit der des Mahlwerks 2 beschrieben. Die Luftschallabstrahlung des schnell laufenden Elektromotors 33, insbesondere sein Kollektorgeräusch, ist durch seine luftdichte Kapselung im Aufnahmeunter- und -oberteil 31, 32 gedämmt. Eine zweite luftdichte Kapselung stellt der Behälter 1 mit dem Deckel 13 dar. Der Motor 33 ist also doppelt luftschallgedämmt. Eine Schallausbreitung der durch den Motor 33 abgegebenen Schwingungen in seine Umgebung ist somit wirkungsvoll verhindert.
Eine zweite Emissionsquelle bildet das Mahlwerk 2. Im Betrieb werden die Bohnen zwischen dem Mahlkegel 24 und dem Mahlring 25 zunächst gebrochen und anschließend fein gemahlen. Diese beiden Vorgänge zählen zu den Hauptemissionsquellen eines Kaffeevollautomaten. Auf ihrer Dämmung liegt also das Hauptaugenmerk der Konstruktion. Allerdings sind die Brech- und Mahlgeräusche nur so weit zu dämmen, dass ein Benutzer den Mahlvorgang außerhalb der Maschine akustisch noch wahrnehmen kann. Damit wird seine Erwartung an eine Geräuschentwicklung beim Betrieb des Kaffeevollautomaten erfüllt. Die Geräuschdämmung richtet sich daher vor allem auf die als unangenehm empfundenen hochfrequenten Geräusche, unter anderem des Motors 33 (s.o.).
Beim Brechen und anschließenden Mahlen entstehen einerseits Erschütterungen zwischen dem Mahlkegel 24 und der Mahlscheibe 25 (Körperschall) und andererseits Brech- und Mahlgeräusche (Luftschall). Zur Dämmung des Luftschalls sind Mahlwerk 2 und Antrieb 3 innerhalb des Behälters 1 nahezu vollständig luftdicht gekapselt, der Motor 33 und das Getriebe 34, 35 sogar doppelt durch sein Gehäuse 31, 32. Mangels Luftaustausches mit der Umgebung kann also kein Luftschall des Mahlwerks 2 und des Antriebs 3 in die Umgebung abgestrahlt werden. Insbesondere die hochfrequenten Kollektorgeräusche des Motors 33 sind so wirksam gegen Luftschallabstrahlung gedämmt.
Der Mahlkegel 24 und der Mahlring 25 sind im Mahlwerksgehäuse 21 und damit mittelbar am Innenbehälter 12 gelagert. Mit dem Mahlwerk 2 und dem Antrieb 3 sind also alle Emissionsquellen, die durch Erschütterung Körperschall erzeugen, an dem Innenbehälter 12 gelagert. Der Innenbehälter 12 stellt zusammen mit dem Mahlwerksgehäuse 21 eine Innenschale und der Außenbehälter 11 eine Außenschale des doppelschaligen Behälters 1 dar.
Die Innenschale 12, 21 ist gegenüber der Außenschale 11 schwingungstechnisch, nämlich elastisch entkoppelt, um eine Übertragung von Vibrationen von der Innenschale 12, 21 auf die Außenschale 11 zu vermeiden. Der Übertragungsweg der Erschütterungen ist daher zwischen der Innenschale 12, 21 und der Außenschale 11 unterbrochen. Diese Unterbrechung bewirkt, dass die Erschütterungen aus der Innenschale nicht auf die Außenschale 11 weiter getragen und als Luftschall abgestrahlt oder von dort auf andere Bauteile des Kaffeevollautomaten übertragen werden. Damit werden auch andere Bauteile nicht zu Vibrationen angeregt und strahlen keinen Luftschall ab.
Die elastische Entkoppelung der Innenschale 12, 21 von der Außenschale 11 erfolgt über Zwischenschaltung eines elastischen Materials, nämlich des geschäumten Polyurethans Sylomer^®. Es ist in Form der Lagerstreifen 41 an den Innenflächen der Behälterecken der Außenschale 11 angeordnet. Das elastische Material wirkt als Feder, die eine Masse, nämlich die Innenschale 12, 21, gegenüber einem „Untergrund", hier der Außenschale 11, abfedert. Die Vibrationen der Innenschale 12, 21 werden gleichsam von dem elastischen Material 41 „geschluckt", so dass sie nicht auf die Außenschale 11 übertragen werden.
Die Streifen 41 sind aus einem Plattenmaterial ausgestanzt, das einseitig klebend ausgerüstet ist. Die Streifen 41 sind auf der Innenseite des Außenbehälters 11 aufgeklebt, so dass sie zum Innenbehälter 12 nur in Berührkontakt stehen, ohne fest mit ihm verbunden zu sein. Eine feste Verbindung ist nicht nötig, weil der Innenbehälter 12 von vier Richtungen her gehalten ist (siehe 2), dadurch also in den beiden horizontalen Freiheitsgraden festgelegt ist. Durch die fehlende dauerhafte Verbindung zwischen dem Streifen 41 und dem Innenbehälter 12 lässt sich dieser zum Beispiel zu Reparaturzwecken leicht entnehmen.
Zur Lagerung der Innenschale 12, 21 im dritten, dem vertikalen Freiheitsgrad sind elastische Lagerplatten 42 aus demselben Material wie die Streifen 41 im Bereich der Abgabeöffnung 16 an der Innenseite der Außenschale 11 aufgeklebt (siehe 3 und 4). Sie umgeben allseitig den eingezogenen Lagerabschnitt 27 des Mahlswerksgehäuses 21.
Die elastischen Streifen 41 und Platten 42 können aufgrund ihrer selbstklebenden Ausrüstung einfach montiert werden. Die dafür erforderlichen glatten Flächen bieten die Außenschale 11 und die Innenschale 12, 21. Aufgrund des konstanten Abstandes der Behälter 11, 12 voneinander können die Streifen 41 und die Platten 42 jeweils in derselben Dicke ausgeführt und daher kostengünstig aus einem Plattenmaterial ausgestanzt oder zugeschnitten werden.
Sie sind in den Eckbereichen an steifen Abschnitten der Innenschale 12, 21 und der Außenschale 11 angebracht, um eine möglichst große Wirksamkeit zu erzielen. Denn durch die geringe Nachgiebigkeit des „Untergrundes", der Außenschale 11 in ihren Eckbereichen und an ihrer Abgabeöffnung 16 können die elastischen Lager 41, 42 ihre federnde, Körperschall dämmende Wirkung entfalten. Die flächigen Abschnitte des Außenbehälters 11 zwischen den Eckbereichen dagegen sind konstruktiv „weicher" und können einer Belastung leichter nachgeben. Sie besitzen also eine größere innere Dämpfung, die den Außenbehälter 11 Schall „schlucken" lässt. Bei einer Beaufschlagung durch Luftschall lässt sich der Außenbehälter 11 nicht zu Schwingungen anregen, strahlt also selbst keinen Luftschall ab. Dadurch leistet der Außenbehälter 11 auch einen Beitrag zu einer guten Luftschalldämmung.
Diesen Effekt unterstützt der Einsatz von Santoprene^® als Werkstoff für den Außenbehälter 11. Dieses TPE weist eine hohe innere Dämpfung auf und ist relativ weich. Die gegenüber dem Material für den Innenbehälter 12 höhere Weichheit ist beim Außenbehälter 11 unproblematisch, weil er im Gegensatz zum Innenbehälter 12 keine nennenswerten Punktlasten aufnehmen muss, sondern nur Flächenlasten aus den Streifen 41 und Platten 42 an konstruktiv steiferen Behälterabschnitten.
Der Deckel 13 schließt ausschließlich an den Außenbehälter 11 an (siehe 5). Durch seine Verbindung mit dem oberen Rand des Außenbehälters 11 über seinen stabilen Randbalken 131 versteift er den relativ weichen Außenbehälter 11 im Bereich seiner Beladeöffnung 10. Er steht in keinem direkten Berührkontakt mit dem Innenbehälter 12. Dadurch können keine Erschütterungen und Vibrationen auf ihn übertragen werden. Eine körperschalltechnische Dämmung in der Ebene des Deckels 13 ist daher verzichtbar, ein doppelschaliger Aufbau des Deckels 13 also nicht erforderlich. Der Deckel 13 dient im Wesentlichen der Luftschalldämmung. Daher schließt er einerseits luftdicht an den Au ßenbehälter 11 an und besteht andererseits ebenfalls aus einem Material mit einer hohen inneren Dämpfung, das also „Schall schluckt".

1: Behälter
10: Beladeöffnung
11: Außenbehälter
12: Innenbehälter
13: Deckel
14: Innenraum
15: Abgabeöffnung des Innenbehälters 12
16: Abgabeöffnung des Außenbehälters 11
17: Montageaussparung
18: Spalt
19: Trichterabschnitt
2: Mahlwerk
21: Mahlwerksgehäuse
22: Zentrierscheibe
23: Gleitlagerscheibe
24: Mahlkegel
25: Mahlring
26: Aufgabeöffnung
27: Lagerabschnitt
28: Austrittsöffnung
29: Aufnahmeraum
3: Antrieb
31: Aufnahmeunterteil
32: Aufnahmeoberteil
33: Elektromotor
34: Schnecke
35: Schneckenrad
36: Antriebswelle
37: Stütze
38: Vierkant
39: Rändelmutter
41: Lagerstreifen
42: Lagerplatten
111: Kragen
112: Ansatz
113: Verjüngung
114: Rippe
131: Randbalken
132: Dichtungsstreifen
133: Kehle
134: Verdickung

Claims

Lebensmittelmühle, insbesondere Kaffeemühle in einem Kaffeevollautomaten, mit einer Baueinheit, die einen Mahlgutbehälter (12), ein Mahlwerk (2) in einem Mahlwerksraum und einen Antriebsmotor (3) dafür umfasst und die in einem Gehäuse (11) elastisch gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Lagerung unverspannt gehalten ist.
Mühle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Lagerung aus einem verklebbaren Material (41; 42) besteht.
Mühle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Material (41; 42) ein geschäumter Kunststoff, insbesondere Polyurethan ist.
Mühle nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Baueinheit räumlich gelagert ist.
Mühle nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Baueinheit in einem geschlossenen Gehäuse angeordnet ist.
Mühle nach dem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse im Bereich des Mahlgutbehälters mit einem luftdicht schließenden Deckel (13) verschließbar ist.
Mühle nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Baueinheit in einem doppelschaligen Gehäuse aus einem Außengehäuse (11) und einem Innengehäuse (12) angeordnet ist.
Mühle nach dem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Außengehäuse (11) mit einem luftdicht schließenden Deckel (13) verschließbar ist.
Mühle nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Eigenfrequenzen des Außengehäuses (11) und des Innengehäuses (12) gegeneinander verstimmt sind.
Mühle nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Innengehäuse (12) gegenüber dem Außengehäuse (11) bereichsweise gelagert ist.
Mühle nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Material (41; 42) an steifen Gehäuseabschnitten angeordnet ist.
Mühle nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Material (41; 42) zumindest mit entweder dem Innen- (12) oder dem Außengehäuse (11) verklebt ist.
Mühle nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Innenseite des Gehäuses (11, 12) ein Schall absorbierendes Material aufgebracht ist.
Mühle nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor (33) innerhalb des Mahlgutbehälters (12) angeordnet ist.
Mühle nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor (33) am Mahlgutbehälter (12) befestigt ist.
Mühle nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor (33) gegenüber/in dem Mahlgutbehälter (1) elastisch gelagert ist.
Mühle nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der Gehäuse (11; 12) aus einem Material mit hoher innerer Dämpfung besteht.