Spakstyringsanordninger med en peristaltisk ventil finnes for et spekter av anvendelser.

Transkript

1 1 Oppfinnelsen vedrører en maskin for drikketilbereding omfattende en kontrollanordning av typen som har en peristaltisk ventil som tillater selektiv åpning og avstengning av vanntilførselsrør som skal kontrolleres, slik som, for eksempel, en varmtvannstilførsel og en kaldtvannstilførsel. Spakstyringsanordninger med en peristaltisk ventil finnes for et spekter av anvendelser. Patentet US 3,861,421 vedrører en blander omfattende en anordning for selektivt å sammentrykke to rør og anvende en ansats i forbindelse med klemarmer Patentet US 4,328,834 vedrører en klemventil for et jern som bruker en vippearm for selektivt å klemme to rør mot en konveks overflate for selektivt å tillate vann eller damp å passere gjennom den. Patentet US 4,061,142 vedrører en anordning for å styre strømmen av blod gjennom to rørdeler, som anvender et par klemarmer montert slik at de dreier på en støtte og er laget for å lukkes av en midtansats. Anordningen omfatter elastiske midler i form av bladfjærer som holdes i spenning av midtansatsen. En ulempe med en slik anordning vedrører de høye strekkreftene for å opprettholde en betydelig presskraft på rørene, som raskt kan skade dem slik at de ikke får igjen sin opprinnelige elastisitet, mangelen på stabilitet i forskjellige posisjoner og mangelen på jevnhet grunnet oppspenningen av bladfjærene, som forårsaker betydelige strekkspenninger. US,007,446 er en US patentsøknad som beskriver en strømningskontrollanordning, slik som en ventil, som har et ventillegeme med et fluidholdende kammer deri. Et innløp i ventillegemet forbinder kammeret med en kilde med trykksatt fluid. Et utløp i ventillegemet forbinder kammeret med nedstrøms anordninger slik som sprinklerhoder. Utløpet har en utløpsåpning som åpner mot ventilkammeret. Et sammentrykkbart rør er tettende festet til en første ende av utløpsåpningen. Det sammentrykkbare røret har en motsatt ende som strekker seg inn i kammeret. Den motsatte enden til det sammentrykkbare røret har et innløp som åpner seg inn i kammeret. En mekanisme er tilveiebragt for å sperre og åpne innløpet til den motsatte enden til det sammentrykkbare røret for å

2 2 forårsake at det sammentrykkbare røret trykkes sammen og frigjøres, for å sperre og åpne fluidstrømmen fra kammeret gjennom utløpet. Mekanismen har et stempel for innføring i og tilbaketrekking fra innløpet til det sammentrykkbare røret for å sperre og åpne innløpet. Når stempelet er innført i innløpet til det sammentrykkbare røret, trykkes det sammentrykkbare røret sammen rundt stempelet for å sperre fluidstrømmen fra kammeret gjennom utløpet. Imidlertid er ikke det sammentrykkbare røret "presset lukket" og vil dermed ikke innta en "presset lukket" form. Dermed, når stempelet trekkes ut fra innløpet, vil det sammentrykkbare røret umiddelbart utvides og tillate at fluid strømmer uten forsinkelse fra kammeret gjennom utløpet. 1 2 US,462,21 er en US patentsøknad som beskriver en fremgangsmåte og apparat for å styre strømningshastigheten til et fluid som strømmer gjennom en fluid bane omfattende en elastisk deformerbar del. En første sylinder har en utsparing utformet derpå på den ene siden av denne og en holder arrangert parallelt med den første sylinderen. Den elastisk deformerbare delen til den fluide banen holdes mellom den første sylinderen og holderen. Den første sylinderen er roterbart støttet av sin rotasjonsaksel. Den første avstanden fra rotasjonsakselen til den ytre veggen til den første sylinderen på siden som vender motsatt av den elastisk deformerbare delen, kan varieres som svar på variasjonen i vinkelen som oppstår når den første sylinderen roterer rundt sin rotasjonsaksel. Dermed kan den andre avstanden fra den ytre veggen til den første sylinderen på siden som vender motsatt den elastisk deformerbare delen til holderen, varieres som svar på variasjonen i den første avstanden og formen i tverrsnitt til den elastisk deformerbare delen, kan varieres i henhold til variasjonen i den andre avstanden. Strømningshastigheten til fluidet kan styres ved å endre formen på tverrsnittet til den elastisk deformerbare delen til fluidbanen på denne måten. Holderen kan erstattes av en andre sylinder som har en symmetrisk utforming med den første sylinderen og som er roterbart støttet. Dokumentet US 3,70,908 beskriver en dispenser for konsentrat, som omfatter en peristaltisk pumpe som virker med en spiralformet gjenge aktivert av en motor og overføring. 3 Selv om de forsøker å foreslå funksjonsriktige løsninger, svikter de ovenfor nevnte

3 3 kjente dokumentene i å tilveiebringe styringsanordninger for en peristaltisk ventil som kan fremvise tilstrekkelig jevnhet når den flyttes fra en posisjon til en annen og bedre stabilitet i hver av posisjonene antatt av ventilen. Videre hverken beskriver, eller i det minste foreslår, noen av de ovenfor kjente dokumentene muligheten av et peristaltisk ventilsystem omfattende en nøytral posisjon for vippearmlegemet, og spesielt er det alltid et eller annet rør som er åpnet eller lukket i systemene som er presentert over. Derfor, for en anvendelse i området for drikkefremstillende apparater, er det et behov for en peristaltisk ventilanordning med en større jevnhet når den passerer fra en posisjon til en annen og bedre stabilitet i hver av posisjonene antatt av ventilen. 1 I denne hensikt, vedrører oppfinnelsen en drikkefremstillende maskin omfattende: en beholder; et vanntilførselsystem omfattende minst en seksjon for oppvarmet vann og en seksjon for uoppvarmet vann; en pumpe for å føre vann fra beholderen gjennom tilførselsystemet like til en modul for å fremstille drikken; og en ventilanordning arrangert for å styre den selektive åpningen og lukkingen av tilførselsystemseksjonene; 2 hvor ventilanordningen er et peristaltisk system omfattende kompresjonsmidler som sammenpresser et rør i hver tilførselsystemseksjon og som virker under effekten av elastiske tilbakeføringsmidler. Oppfinnelsen vil forstås bedre med referanse til beskrivelsen av de vedlagte tegninger i hvilke: Figur 1 viser et blokkdiagram av funksjonaliteten til en maskin i henhold til oppfinnelsen;

4 4 Figur 2 viser et perspektivriss av en peristaltisk ventilanordning i nøytral posisjon; Figur 3 viser et perspektivriss i profil i et langsgående plan av en anordning tilsvarende til figur 2 i en nøytral posisjon; Figur 4 viser et perspektivriss i profil i et langsgående plan av anordningen i en første posisjon, i hvilken det første røret er sperret og det andre røret er åpent; Figur viser et perspektivriss i profil i et langsgående plan av anordningen i en andre posisjon, i hvilken det andre røret er sperret og det første røret er åpent; Figur 6 viser en sprengskisse av anordningen; og Figur 7 viser et detaljriss av returfjæren under spenning i klemstilling. 1 Den drikkefremstillende maskinen 1 i henhold til oppfinnelsen, som typisk omfatter en peristaltisk ventilanordning, er beskrevet heretter med referanse til figur 1. 2 Maskinen ifølge figur 1 omfatter typisk et vannkilde slik som en beholder inneholdende vann ved romtemperatur. Et vanntilførselsystem 2 er tilveiebragt som fører ut av beholderen og fører til en bryggemodul 3 i hvilken en ingrediens slik som kaffe, te eller lignende brygges. Bryggemodulen kan være utformet for å motta en kapsel, en porsjonspakke eller enhver annen passende pakke inneholdende ingrediensen. Modulen kan være utformet for å trykksettes av bryggefluidet. Trykket i modulen og/eller pakken kan nå atskillige bar, for eksempel til bar. I denne hensikt er en pumpe 4 tilveiebragt for å forsyne modulen med trykksatt vann. En egnet pumpe kan være en stempelpumpe eller en membranpumpe, eller ellers en peristaltisk pumpe. Tilførselsystemet omfatter to tilførselsystemgrener dannet av rør, 6 som fører til den peristaltiske ventilanordningen 7 i henhold til oppfinnelsen. En av grenene eller rørdelene er forbundet med en vannvarmer, slik som en termoblokk eller en varmeinnsats. Den andre tilførselsystemgrenen eller -delen 6 forbinder pumpen, via et bypass-

5 rør fra utløpet av pumpen, til den peristaltiske ventilanordningen for å forsyne modulen med kaldt vann. Et brytersystem 40 er forbundet med den peristaltiske ventilanordningen for å styre av/på-innstillingen til pumpen, hvilket vil bli forklart heretter. Den peristaltiske ventilanordningen i seg selv vil bli beskrevet mer detaljert i forbindelse med tegningene i henhold til figurene 2 til 7. Figur 2 viser en ventil i nøytral posisjon. De forskjellige bestanddelene til ventilen er vist i sprengskissen i figur 6. 1 Anordningen omfatter en styreblokk 9 omfattende en arm og et vippelegeme 11 festet til armen. Vippelegemet sitter på en base 12 som tjener som en støtte for å feste anordningen til den drikkefremstillende maskinen. På hver side av basen er det anbragt vippetapper på hvilke legemet hviler. Mere spesielt omfatter disse tappene to parallelle roterende dreietapper 13, 14. De er utformet av sylinderdeler festet til en av de to sideplatene 1, 16 til basen og rager ut mot innsiden av sistnevnte. På vippelegemet er to nedre innsnitt 17, 18 tilveiebragt, hver omfattende to hus i form av åpne hule halvsylindere som passer mot basesylinderdelene når det gjelder støtte og rotasjon. Det kan dermed sees at vippelegemet kan vippe alternerende rundt den ene eller den andre av vippetappene, avhengig av hvilken side den dreier mot når armen aktiveres. 2 Basen 12 omfatter videre åpninger på hver sideplate som tillater to rørdeler 0, 60 å passere igjennom. Rørdelene blir dermed ført gjennom basen for å mottas i et hus på hver side av basen. Anordningen omfatter videre to klemarmer 21, 22 på hver side av basen, montert slik at de kan rotere rundt et midtre stag 23 som danner en rotasjonstapp for armene og som er forbundet med basen. Staget 23 er tilpasset gjennom de to sideplatene til basen eller kan sprøytestøpes som et stykke dertil. 3 Klemarmene er plassert motsatt og parallelt til bevegelsesplanet til armen. Klemarmene er arrangert symmetrisk på hver side av staget 23.

6 6 Klemarmene er bueformet og omfatter en konveks klemdel 29. Den nedre enden av armen ender i en lengde tilveiebragt med et åpent tapphull 24 som danner rotasjonsaksen som holder mot det midtre rotasjonsstaget 23. Armen kan dermed enkelt monteres på staget ganske enkelt ved å klemme den på. På basen er en midtblokk tilveiebragt, som omfatter bæreflater 2 mot hvilke rørdelene sammenpresses. Disse bærende overflatene har et konvekst tverrsnitt med en liten radius som tillater en homogen klemming av rørdelen over hele dens tverrsnitt. For eksempel kan tverrsnittet til den bærende overflaten ha en radius på mellom 3 og mm. 1 2 Klemarmene 21, 22 er forbundet med vippelegemet ved elastiske returmidler. I dette tilfellet er to returfjærer, 31 hver forbundet, på den ene siden, ved en tapp eller festepunkter 33 til den øvre enden 26 av hver klemarm og, på den andre siden, til stag 27, 28 festet til vippelegemet. Fjærene kan være enten heliske eller enhver annen type. Det skal bemerkes at, på en ekvivalent måte, kan en enkelt fjær tenkes å utgjøre to adskilte elastiske deler utformet på samme måte. Fjærene er arrangert slik at de krysser utspringet til det langsgående planet. Dette arrangementet tillater at virkningen til fjærene koordineres i alle posisjoner og forbedrer stabiliteten i hver posisjon. Den relative posisjonen til fjærene med hensyn til rotasjonstappene 13, 14 er også viktig for å sikre stabilitet for anordningen i forskjellige posisjoner av armen. Anordningen omfatter også minst en kontrollbryter 40 montert på basen. Bryteren er utformet med hensyn til kontrolltilførselsystemet til maskinen for å styre av- og påskruing av pumpen. Kontrollbryteren aktiveres av vippelegemet som kan omfatte en fast aktiveringsdel 41. Den relative posisjonen til vippelegemet bestemmer aktiveringsmodus for bryteren. 3 I figur 3 er anordningen i en såkalt "nøytral" posisjon (N) eller balansert avlukket posisjon for rørene. I denne modus er armen arrangert vertikalt og dermed virker delen 41 i avlastning ikke på bryteren. Kontrolltilførselsystemene er dermed

7 7 1 lukket av. Pumpen er av og fluidet vil dermed ikke flyte i rørene. Trykket oppstrøms i anordningen er generelt et restvanntrykk som kun holder pumpen fylt. Kompresjonen påført på rørene av anordningen er dermed tilstrekkelig for å forhindre lekkasjer. Vippelegemet bærer mot de to tappene 13, 14. Bærekreftene fordeles dermed på en balansert måte over de to tappene 13, 14 ved spennfjærene, 31. De to fjærene er under lav spenning, men likevel under tilstrekkelig spenning til å tvinge de to armene til sammentrekning og til å sammenklemme de to rørene symmetrisk. En spenning på rundt til newton er tilstrekkelig til å lukke av rørene på en tett måte, mens sistnevnte er under et lavt indre hydraulisk press (for eksempel rundt 1 til 7 bar). Spenningen er definert som en funksjon av stivheten til rørene. Trykket mens pumpen er av er et resttrykk som i prinsippet er lavt. Imidlertid kan et høyere trykk forårsake at anordningen åpner, for eksempel i tilfelle utilsiktet overskytende trykk i vannvarmeren for å frigjøre et overskudd av damp. I dette tilfellet virker anordningen som en sikkerhetsventil og forhindrer at tilførselsystemet holdes for lenge ved en for høy temperatur. 2 I figur 4 er armen i lukket posisjon (S1) for røret 0 og i åpen posisjon for røret 60 (under påvirkning av dens egen elastisitet og/eller under effekten av indre hydraulisk trykk). I denne modusen dreier vippelegemet 11 rundt rotasjonstappen 14. Bryteren er dermed aktivert for å skru pumpen på. Posisjonen til vippelegemet setter klemarmen i strekk. Returfjæren 31 virker på klemarmen i strekk med en større strekkraft som dermed tillater røret 0 å lukkes av for å motstå det relativt høye indre hydrauliske trykket mens pumpen virker. Den motsatte fjæren er dermed i avslappet posisjon eller under mindre spenning som tillater røret å åpnes for å tillate trykksatt fluid å passere igjennom. Avlukkingskraften påført på røret 0 kan være på minst rundt 4 newton for å motstå et hydraulisk trykk på minst bar, for eksempel opp til bar eller mer avhengig av typen trykkpumpe. I figur er den omvendte posisjonen vist, dvs. armen er plassert i avlukket posisjon (S2) for røret 60 og i åpen posisjon for røret 0. Røret kan dermed holdes åpent ved dens egen elastisitet og/eller under effekten av den hydrauliske kraften. I denne modusen er denne bryteren nok en gang i samvirke med delen

8 8 41 i avlastning. Vippelegemet 11 dreier rundt rotasjonstappen 13. Dermed er det armen 21 som trekkes av returfjæren Figur 7 viser den stabiliserende effekten oppnådd ved spenningsposisjonen påført når et av rørene er lukket av. Denne stabiliteten oppnås av posisjonen til fjæraksen (I), som passerer gjennom disse stagene 28, 33, som nå er på den fjerne siden av rotasjonspunktet 13 til vippelegemet med hensyn til basen. Passasjen av fjæraksen gjennom rotasjonsaksen forårsaker maksimal oppspenning av fjæren. Dette resulterer i at fjæren utsetter armen for sammentrekning til en posisjon som forsterker sammenpressingen (F) av røret. Posisjonen til armen er dermed spesielt stabil, siden for å starte å gjenåpne røret er det nødvendig å aktivere armen i motsatt retning (mot nøytral posisjon) og sette fjæren under maksimal spenning i det øyeblikk det passerer punktet til rotasjonstappen 13. Det skal bemerkes at en stoppanordning kan tilveiebringes på hver side av basen for å begrense forflytningen av blokken 9 i en maksimal valgt avlukket/åpen posisjon. En annen fordel med ventilanordningen i henhold til oppfinnelsen er at den tillater væske å holdes permanent i det hydrauliske tilførselsystemet og forhindrer tørrlegging av pumpen. Det sier seg selv at oppfinnelsen har blitt beskrevet på bakgrunn av et foretrukket eksempel, men at den kan dekke tallrike varianter. 2

9 9 Krav 1. Drikkefremstillende maskin (1) omfattende: - en beholder (); - et vanntilførselsystem (2) omfattende minst en seksjon () for varmt vann og en seksjon (6) for uoppvarmet vann; - en pumpe (4) for å føre vann fra beholderen gjennom tilførselsystemet (2), så vel som en modul (3) for å fremstille drikken; og - en ventilanordning (7) arrangert for å styre den selektive åpningen og lukkingen av tilførselsystemseksjonene (, 6); karakterisert ved at ventilanordningen (7) er et peristaltisk system omfattende klemmidler som klemmer sammen et rør (0, 60) til hver tilførselsystemseksjon og som virker under effekten av elastiske returmidler (, 31).