DE102014106407B4

DE102014106407B4 - Verdichteranordnung zum automatischen Verdichten von Mahlkaffee

Info

Publication number: DE102014106407B4
Application number: DE102014106407.0A
Authority: DE
Inventors: Tilo Lechner
Original assignee: GIMBORN PROBAT WERKE; Probat Werke von Gimborn Maschinenfabrik GmbH
Current assignee: GIMBORN PROBAT WERKE; Probat Werke von Gimborn Maschinenfabrik GmbH
Priority date: 2014-05-07
Filing date: 2014-05-07
Publication date: 2016-03-10
Anticipated expiration: 2034-05-08
Also published as: BR112016021543A2; CN106457721A; WO2015169483A1; CN106457721B; EP3140109B1; KR101902676B1; AU2015258065A1; US20170182725A1; EP3140109A1; CA2940786C; JP6410843B2; JP2017520480A; AU2015258065B2; CA2940786A1; US10569490B2; BR112016021543B1; KR20170026351A; DE102014106407A1

Abstract

Verdichteranordung zum automatischen Verdichten von Mahlkaffee mit einem ersten Gehäuse (4), das eine Einlass- und Auslassöffnung (12, 14) aufweist, wobei in dem Gehäuse (4) Förder- und Verdichterorgane vorgesehen sind, die mittels mindestens einer ersten Antriebsvorrichtung antreibbar sind, wobei die Auslassöffnung (14) eine Stauklappe (16) aufweist, die der Einstellung der Schüttdichte des Mahlkaffees dient, wobei eine Einstellvorrichtung (20) vorgesehen ist, über die eine Voreinstellung der Schüttdichte einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellvorrichtung (20) eine zweite Antriebsvorrichtung (22) aufweist, die mit einem Getriebe (28) wirkverbunden ist, das mit einer Stauklappenwelle (18) wirkverbunden ist, an der die Stauklappe (16) angeordnet ist, derart, dass das Getriebe (28) Mittel (30, 32, 34, 36, 38) aufweist, die eine Begrenzung des Öffnungswinkels der Stauklappe (16) ermöglichen und wobei eine automatische Staudruckanpassungseinrichtung (20) vorgesehen ist, die, im Falle eines an der Stauklappe (16) wirkenden höheren bzw. niedrigeren Staudruckes, eine Vergrößerung bzw. Verringerung des voreingestellten Öffnungswinkels ermöglicht.

Description

Die Erfindung betrifft eine Verdichteranordnung zum automatischen Verdichten von Mahlkaffee mit einem ersten Gehäuse, das eine Ein- und Auslassöffnung aufweist, wobei in dem Gehäuse Förder- und Verdichterorgane vorgesehen sind, die mittels mindestens einer ersten Antriebsvorrichtung antreibbar sind, wobei die Auslassvorrichtung eine Stauklappe aufweist, die der Einstellung der Schüttdichte des Mahlkaffees dient, wobei eine Einstellvorrichtung vorgesehen ist, über die eine Voreinstellung der Schüttdichte einstellbar.
Derartige Verdichteranordnungen sind aus dem Stand der Technik, wie zum Beispiel US 3,756,434 A , DE 202 10 004 U1 , FR 1 180 083 A , DE 295 02 986 U1 , hinlänglich bekannt. So beschreibt die DE 197 18 455 A1 eine Verdichteranordnung, bei der der aus einem Mahlwerk stammende Mahlkaffee entsprechend den Vorgaben hinsichtlich Füllgewicht und Füllvolumen verdichtet wird. Um dies zu erreichen, muss der abzufüllende Mahlkaffee eine bestimmte Schüttdichte (Gramm pro cm³) aufweisen. Hierzu besitzt die Verdichteranordnung gemäß der DE 197 18 455 A1 eine Stauklappe an einer Auslassöffnung der Verdichteranordnung, die entsprechend der gewünschten Schüttdichte zwischen 0° und 90° geöffnet verstellt werden kann. Im Bereich der Auslassöffnung ist eine Messeinrichtung für die Schüttdichte bzw. den Kompaktierungsgrad vorgesehen, so dass eine Regelung über eine Verstellung der Stauklappe ermöglicht ist.
Die Anordnung der Messeinrichtung im Bereich der Auslassöffnung ist kompliziert und daher teuer und störanfällig. Darüber hinaus können plötzliche Mahlkaffeemengenschwankungen im Verdichter, die beispielsweise durch abrutschenden Mahlkaffee von den Seitenwänden in den Verdichtertrog entstehen, nicht ausgeglichen werden, was zu Überlastschäden in der ersten Antriebseinrichtung führen kann.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Verdichteranordnung zum automatischen Verdichten von Mahlkaffee bereit zu stellen, die die oben genannten Nachteile auf kostengünstige und einfache Weise vermeidet.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Einstellvorrichtung eine zweite Antriebsvorrichtung aufweist, die mit einem Getriebe wirkverbunden ist, das mit einer Stauklappenwelle wirkverbunden ist, an der die Stauklappe angeordnet ist, derart, dass das Getriebe Mittel aufweist, die eine Begrenzung des Öffnungswinkels der Stauklappe ermöglichen und wobei eine automatische Staudruckanpassungseinrichtung vorgesehen ist, die, im Falle eines an der Stauklappe wirkenden höheren bzw., niedrigeren Staudruckes, eine Vergrößerung bzw. Verringerung des voreingestellten Öffnungswinkels ermöglicht. Die Stauklappe ist also nicht mehr in einem bestimmten Winkel voreingestellt, sondern sie ist bis zu einem bestimmten, vordefinierten Öffnungswinkel schwenkbar. Durch die mechanische Staudruckanpassungseinrichtung, kann ein kurzfristiges Überschreiten oder Unterschreiten der Mahlkaffeemenge und damit eine Erhöhung oder Verringerung des auf die Stauklappe wirkenden Staudruckes auf einfache Weise abgefangen werden. Die Stauklappe kann dann wieder in den voreingestellten Öffnungswinkel zurückschwenken. Folglich ist auch keine Messeinrichtung im Bereich der Auslassöffnung mehr erforderlich.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist das Getriebe ein Schneckengetriebe ist, das eine Schneckenwelle und ein Schneckenrad aufweist, wobei ein Getriebegehäuseteil vorgesehen ist, das drehbar auf der Stauklappenwelle gelagert ist und in dem die Schneckenwelle drehfest auf der Stauklappenwelle gelagert ist, derart, dass eine Drehung der Schneckenwelle eine Drehung des Getriebegehäuseteils um das Schneckenrad ermöglicht und wobei dem Getriebegehäuseteil ein definiertes Gewicht zugeordnet ist, dass die Voreinstellung des gewünschten Öffnungswinkels ermöglicht. Hierdurch wird auf besonders einfache Art und Weise einerseits eine Voreinstellung des maximalen Öffnungswinkels der Stauklappe vorgenommen, wobei die mechanische Staudruckanpassungseinrichtung durch das Getriebe und das Getriebegehäuseteil mit dem zugeordneten Gewicht wahrgenommen wird, derart, dass im Falle einer erforderlichen Anpassung des voreingestellten Öffnungswinkels die Stauklappenwelle über das Getriebe mit dem Getriebegehäuseteil verschwenken kann. Aufgrund der Gewichtseinstellung ist die gewünschte Schüttdichte erreichbar. Es sei darauf hingewiesen, dass unter dem Begriff „voreingestellter Öffnungswinkel” der Öffnungswinkel verstanden wird, den die Stauklappe bei Anliegen eines Staudruckes einnimmt. Im ausgeschalteten Zustand der Verdichteranordnung ist die Stauklappe also geschlossen. Auf diese Weise ist es natürlich möglich, vor dem Hintergrund der maschinenspezifischen Daten der jeweiligen Verdichteranordnung, wie z. B. Leistung, Dimensionierung etc. Gewichte, einem Öffnungswinkel und damit einer gewünschten Schüttdichte als Daten zu hinterlegen und somit eine einfache Einstellung zu gewährleisten.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist ein Gewichtsorgan vorgesehen, das über eine Hebelanordnung mit dem Getriebegehäuseteil verbunden ist. Durch eine einfache Verdrehung des Hebels wirkt ein anderes Moment auf die Stauklappenwelle, wodurch auch eine andere Kraft auf die Stauklappe wirkt, wodurch die Stauklappe aufgrund des anliegenden Staudruckes weiter oder geringer öffnet. Hierbei ist es denkbar ist, dass das Gewichtsorgan einstellbar an der Hebelanordnung angeordnet ist und auf diese Weise die Verdichteranordnung eine größere Flexibilität aufweist und der Einstellbereich vergrößert ist.
Dadurch, dass das Schneckenrad ein teilkreisförmiges Nutorgan aufweisen kann, in das ein Stiftorgan eingreift, das wiederum im Getriebegehäuseteil gelagert ist, derart, dass die Drehung des Getriebegehäuseteils während der Voreinstellung durch ein erstes und zweites Ende des Nutorgans begrenzt ist, wird auf einfache Weise eine ungewollte Verstellung, beispielsweise aufgrund eines Fehlers der zweiten Antriebseinrichtung, verhindert.
In einer vorteilhaften Ausführungsform kann der maximale Öffnungswinkel der Stauklappe durch ein Anschlagelement begrenzt sein, das mit der Stauklappenwelle zusammenwirkt.
In vorteilhafter Weise ist die zweite Antriebsvorrichtung über eine Kupplung mit dem Getriebe wirkverbunden, wobei die Kupplung als lösbare Kupplung ausgeführt sein kann.
Desweiteren kann in vorteilhafter Weise die zweite Antriebsvorrichtung eine Elektromaschine sein, insbesondere ein Steppermotor. Um eine einfache Darstellung des voreingestellten Öffnungswinkels, beispielsweise in einem Dislplay, zu ermöglichen, kann die Einstellvorrichtung ein Sensororgan zur Überwachung der Stellung der Stauklappenwelle aufweisen. Dies kann direkt oder indirekt, beispielsweise über eine Phasenverschiebung des Getriebes, durchgeführt werden.
Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigt:
1 eine perspektivische Anordnung der erfindungsgemäßen Verdichteranordnung,
2 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer Einstellvorrichtung der Verdichteranordnung aus 1 in einer ersten Einstellposition, und
3 die Einstellvorrichtung der Verdichteranordnung aus 1 in einer zweiten Position.
1 zeigt in einer perspektivischen Ansicht eine erfindungsgemäße Verdichteranordnung 2 zum automatischen Verdichten von Mahlkaffee. Die Verdichteranordnung 2 weist ein Gehäuse 4 auf, das im Wesentlichen sich aus mehreren Gehäuseteilen 6, 8, 10, die wiederum mehrteilig ausgeführt sein können, zusammensetzt. So ist das erste Gehäuseteil 6 trogförmig ausgebildet und weist eine Einlassöffnung 12 auf, die auf bekannte Weise sich an ein nicht weiter dargestelltes Mahlwerk anschließt. In dem Gehäuseteil 6 kann eine hier nicht weiter dargestellte Förderschnecke angeordnet sein, die den Mahlkaffee weiter zum zweiten Gehäuseteil 8 fördert, in dem wiederum ein nicht weiter dargestellter Turbomischer zum homogenen Verteilen von Kaffeehäutchen und zum Verdichten des Mahlkaffees angeordnet ist. Die Förderschnecke und der Turbomischer sind auf bekannte Weise mit einer nicht weiter dargestellten ersten Antriebsvorrichtung verbunden. Der Mahlkaffee wird durch den Turbomischer in Richtung einer im zweiten Gehäuseteil 8 angeordneten Auslassöffnung 14 hin verdichtet, an die sich eine Stauklappe 16 anschließt. Die Stauklappe 16 ist an eine Stauklappenwelle 18 angelenkt, die wiederum mit einer Einstellvorrichtung 20 wirkverbunden ist, die als drittes Gehäuseteil 10 ein Getriebegehäuseteil besitzt. Im nicht betätigten Zustand der Verdichteranordnung verschließt die Stauklappe 16 die Auslassöffnung 14. Wie unten zu den 2 bis 3 noch näher erläutert, ermöglicht die Einstellvorrichtung 20 eine Voreinstellung des Öffnungswinkels der Stauklappe 16, wodurch eine Einstellung der Schüttdichte des Mahlkaffees ermöglicht wird.
2 zeigt nun eine Schnittansicht der Einstellvorrichtung 20. Die Einstellvorrichtung 20 weist eine zweite Antriebsvorrichtung 22 auf, die über eine Kupplung 24 mit einer Schneckenwelle 26 eines Schneckengetriebes 28 wirkverbunden ist. Das Schneckengetriebe 28 weist auf bekannte Weise ein Schneckenrad 30 auf, das auf der Stauklappenwelle 18 drehfest gelagert ist. Die Schneckenwelle 26 ist seinerseits drehbar im Getriebegehäuseteil 10 gelagert, wobei das Getriebegehäuseteil 10 drehbar auf der Stauklappenwelle 18 gelagert ist. Desweiteren weist das Schneckenrad 30 ein durchgehendes, teilkreisförmiges Nutorgan 32 auf, durch das ein fest mit dem Getriebegehäuseteil 10 verbundenes Stiftorgan 34 eingreift, bzw. hindurchgreift. Der Winkel des Teilkreises des Nutorgans 32 ist größer als der nachfolgend erläuterte Verstellwinkel der Einstellvorrichtung 20 gewählt. Im vorliegenden Fall beträgt der Winkel des Teilkreises ca. 140°. Das Nutorgan 32 mit dem eingreifenden Stiftorgan 34 dient einer nicht gewollten Verstellung der Einstellvorrichtung 20 über den Verstellwinkel hinaus. Hierzu weist das Nutorgan 32 ein erstes Ende 36 und ein zweites Ende 38 auf. Dem Getriebegehäuseteil 10 ist ein Gewichtsorgan 40 zugeordnet, das über eine Hebelanordnung 42 (siehe hierzu 3) mit dem Getriebegehäuseteil 10 verbunden ist. Desweiteren wird der maximale Öffnungswinkel der Stauklappe 16 durch ein nicht weiter dargestelltes Anschlagelement begrenzt, das mit der Stauklappenwelle 18 zusammenwirkt.
Zu Voreinstellung wird nun die zweite Antriebsvorrichtung 22 betätigt. Die Stauklappe 16 verschließt in diesem Moment die Auslassöffnung 14 und kann in diese Richtung nicht ausweichen, so dass die Stauklappenwelle 18 und somit das Schneckenrad 30 sich nicht bewegen.
Die Schneckenwelle 26 und somit das Getriebegehäuseteil 10 bewegen sich folglich im Uhrzeigersinn um das Schneckenrad 26, wodurch das Gewichtsorgan 40 auf der angedeuteten Kreisbahn verstellt wird. Der senkrecht nach unten wirkenden Gewichtskraft ist hierdurch ein veränderlicher Hebel zugeordnet, der ein veränderliches Moment auf die Stauklappenwelle 18 wirken lässt und damit eine veränderliche Kraft auf die Stauklappe 16 wirken lässt. In 2 ist die voreingestellte Position derart gewählt, dass ein großer Hebel auf das Gewichtsorgan 40 wirkt und somit eine große Kraft auf die Stauklappe 16 wirkt, wodurch eine Schüttdichte erreichbar ist, die ca. 90% der maximalen Verdichtung beträgt.
Wird nun die erste Antriebsvorrichtung der Verdichteranordnung 2 in Betrieb gesetzt und der Mahlkaffee verdichtet in Richtung der Auslassöffnung 14 gefördert, wird ein Staudruck im Bereich der Auslassöffnung 14 aufgebaut, der schließlich dazu führt, dass sich die Stauklappe 16 öffnet, wodurch die Stauklappenwelle 18 das Schneckenrad 30 dreht und somit die gesamte Einstellvorrichtung 20 bestehend aus dem Getriebe 28, dem Getriebegehäuseteil 10, dem Gewichtsorgan 40 sowie der zweiten Antriebsvorrichtung 22 gegen den Uhrzeigersinn gedreht wird. Bei kurzfristigen Schwankungen der Mahlkaffeemenge, wird sich der Staudruck auf die Stauklappe 16 erhöhen oder verringern was dann durch eine automatische Verlagerung des Gewichtsorgans 20 ausgeglichen wird. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel bildet somit die gesamte Einstellvorrichtung 20 die mechanisch wirkende, automatische Staudruckanpassungseinrichtung.
Danach wird die Einstellvorrichtung 20 aufgrund der Gewichtskraft des Gewichtsorgans 40 wieder in die voreingestellte Position zurückschwenken.
3 zeigt nun die Einstellvorrichtung 20 in einer Seitenansicht, wobei die Einstellvorrichtung um einen Winkel von ca. 45% verschwenkt ist und damit eine Verdichtung von ca. 45% der maximalen Verdichtung bewirkt. Deutlich zu erkennen ist hier auch das Hebelorgan 42, über das das Gewichtsorgan 40 an dem Getriebegehäuseteil 10 angelenkt ist. Mit 44 ist hier ein Sensororgan, beispielsweise ein Hallsensor, bezeichnet, das den Verdrehwinkel der Stauplattenwelle 18 detektiert und somit den Öffnungswinkel der Stauklappe 16 überwacht. Die Antriebsvorrichtung 22 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Steppermotor ausgeführt.
Es sollte deutlich sein, dass insbesondere hinsichtlich der Ausführung des Getriebes viele Ausführungsmöglichkeiten darstellbar sind, die alle in den Schutzbereich der Erfindung fallen.

Claims

Verdichteranordung zum automatischen Verdichten von Mahlkaffee mit einem ersten Gehäuse (4), das eine Einlass- und Auslassöffnung (12, 14) aufweist, wobei in dem Gehäuse (4) Förder- und Verdichterorgane vorgesehen sind, die mittels mindestens einer ersten Antriebsvorrichtung antreibbar sind, wobei die Auslassöffnung (14) eine Stauklappe (16) aufweist, die der Einstellung der Schüttdichte des Mahlkaffees dient, wobei eine Einstellvorrichtung (20) vorgesehen ist, über die eine Voreinstellung der Schüttdichte einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellvorrichtung (20) eine zweite Antriebsvorrichtung (22) aufweist, die mit einem Getriebe (28) wirkverbunden ist, das mit einer Stauklappenwelle (18) wirkverbunden ist, an der die Stauklappe (16) angeordnet ist, derart, dass das Getriebe (28) Mittel (30, 32, 34, 36, 38) aufweist, die eine Begrenzung des Öffnungswinkels der Stauklappe (16) ermöglichen und wobei eine automatische Staudruckanpassungseinrichtung (20) vorgesehen ist, die, im Falle eines an der Stauklappe (16) wirkenden höheren bzw. niedrigeren Staudruckes, eine Vergrößerung bzw. Verringerung des voreingestellten Öffnungswinkels ermöglicht.
Verdichteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (28) ein Schneckengetriebe ist, das eine Schneckenwelle (26) und ein Schneckenrad (30) aufweist, wobei ein Getriebegehäuseteil (10) vorgesehen ist, das drehbar auf der Stauklappenwelle (18) gelagert ist und in dem die Schneckenwelle (26) drehfest auf der Stauklappenwelle (18) gelagert ist, derart, dass eine Drehung der Schneckenwelle eine Drehung des Getriebegehäuseteils (10) um das Schneckenrad (30) ermöglicht und wobei dem Getriebegehäuseteil (10) ein definiertes Gewicht zugeordnet ist, dass die Voreinstellung des gewünschten Öffnungswinkels ermöglicht.
Verdichteranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gewichtsorgan (40) vorgesehen ist, das über eine Hebelanordnung (42) mit dem Getriebegehäuseteil (10) verbunden ist.
Verdichteranordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewichtsorgan (40) einstellbar an der Hebelanordnung (42) angeordnet ist.
Verdichteranordnung nach einem der Ansprüche 2–4, dadurch gekennzeichnet, dass das Schneckenrad (30) ein teilkreisförmiges Nutorgan (32) aufweist, in das ein Stiftorgan (34) eingreift, das wiederum im Getriebegehäuseteil (10) gelagert ist, derart, dass die Drehung des Getriebegehäuseteils (10) während der Voreinstellung durch ein erstes und zweites Ende (36, 38) des Nutorgans (32) begrenzt ist.
Verdichteranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der maximale Öffnungswinkel der Stauklappe (16) durch ein Anschlagelement begrenzt ist, das mit der Stauklappenwelle (18) zusammenwirkt.
Verdichteranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Antriebsvorrichtung (22) über eine Kupplung (24) mit dem Getriebe (28) wirkverbunden ist.
Verdichteranordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (24) eine lösbare Kupplung ist.
Verdichteranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Antriebsvorrichtung (22) eine Elektromaschine ist.
Verdichteranordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektromaschine (22) ein Steppermotor ist.
Verdichteranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellvorrichtung (20) ein Sensororgan (44) zur Überwachung der Stellung der Stauklappenwelle (18) aufweist.