Kaffeemaschine Die Erfindung betrifft eine Kafeemaschine, bei wel cher zur Zubereitung des Kaffees heisses Wasser durch einen Kaffeepulver enthaltenden Filtereinsatz mittels eines in einem Zylinder verschiebbaren Kolbens gepresst wird. Es handelt sich somit um eine sogenannte Espres- so-Kaffeemaschine.
Bei bekannten Maschinen dieser Art sind ebenso vie le Zylinder und Filtereinsätze vorhanden, als Tassen gleichzeitig mit Kaffee gefüllt werden können, wobei je der Filtereinsatz genügend Kafeepulver für eine Kaffee tasse enthält. Die Kolben werden mechanisch oder mit Wasser oder mit Dampfdruck betätigt. Die Erfindung bezweckt eine Kaffeemaschine zu schaffen, mit der man auf viel bequemere Art verschiedene Kaffeemengen zu bereiten kann.
Die Kaffeemaschine nach der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass im oberen Raum des Zylinders ein Druckgas enthalten ist, dessen Druck auf zwei Steu ermanometer wirkt, welche zum Schalten von zwei Elektroventilen dienen; dass in der Ruhelage der Maschine der Kolben sich in seiner untersten Stellung befindet, wobei dann ein vorgeschriebener Überdruck im oberen Zylinderraum herrscht;
dass mehrere, verschie den viel Kaffeepulver fassende Filtereinsätze vorgesehen sind und eines der Steuermanometer bei Beginn der Kaf feezubereitung zur Mengenregulierung auf einen einem gewählten Filtereinsatz zugeordneten Druck einstellbar ist und bis zur Erreichung dieses Druckes eines der Elek troventile so schaltet, dass eine entsprechende Menge Heisswasser, das unter einem höheren Überdruck steht als der genannte vorgeschriebene Überdruck im oberen Zylinderraum, in den unteren Zylinderraum dringt;
und dass durch das andere Steuermanometer das andere Elektroventil geschaltet wird, das Ganze derart, dass nach Erreichen oder Überschreiten des dem gewählten Filtereinsatz zugeordneten Druckes des unteren Zylin derraum über den Filtereinsatz mit einem freien Kaf- feeauslauf verbunden wird. Dabei ist vorzugsweise der Kolben durch einen Faltenbalgn in dem ein Luftüber druck herrscht, mit dem Zylinderdeckel verbunden. Der Faltenbalg z. B. aus Metall, Gummi oder Kunststoff be stehen.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Er findungsgegenstandes schematisch dargestellt.
Die dargestellte Espresso-Kaffeemaschine weist einen Zylinder 1 auf, in dem ein z. B. metallischer Fal tenbalg 2 angeordnet ist. Das obere Ende des Faltenbal- ges 2 ist an einen Zylinderdeckel 3 befestigt der einen zentralen Anschluss-Stutzen 4 aufweist, an' dem eine Luftleitung 5 angeschlossen ist. Das untere Ende des Faltenbalges 2 ist an einem im Zylinder 1 verschiebba ren Kolben 6 befestigt, der in seiner dargestellten Ruhe lage über einen Ring 7 auf einer den Zylinder 1 unten verschliessenden Scheibe 8 ruht.
Ein unten am Zylinder 1 vorgesehener Flansch 9 dient zu dessen Befestigung auf einem Support 10.
Unter dem Support 10 ist z. B. mittels eines übli chen, nicht dargestellten Bajonettverschlusses ein mit einem Handgriff 11 versehener Filterbecher 12 leicht lösbar befestigt. Im Filterbecher 12 ist ein das Kaffee pulver 13 enthaltender Filtereinsatz 14 angeordnet und unten ist der Filterbecher 12 mit einem freien Kaffeeaus lauf 15 versehen, der vier gegeneinander um 90 ver setzte Auslaufarme 16 aufweist.
In der Scheibe 8 ist ein Kanal 17 vorgesehen, der zentral im unteren Zylinderraum ausmündet und über einen Anschluss-Stutzen 18 mit einer Wasserleitung 19 verbunden ist, in deren Zuge sich ein Durchlauferhitzer 20 befindet. Der Durchlauferhitzer 20 weist ein z. B. Öl enthaltendes Gefäss 21 auf, in dem sich einerseits eine Heizschlange 22 und andererseits ein Teil der Leitung 19 befindet. Zum Heizen kann z. B.
Dampf, Heisswasser oder Elektrizität benützt werden. Im Zuge der Leitung 19 befindet sich ferner ein Elektro-Dreiwegventil 23 und, an ihrem Eingang, ein Druckreduzierventil 24, oder allenfalls - bei ungenügendem Leitungsdruck - eine Motorpumpe. Am dritten Anschluss des Dreiwegventils 23 ist eine Leitung 25 angeschlossen, die über ein Elek- tro-Dreiwegventil 26 an einem Anschluss-Stutzen 27 des Supports 10 angeschlossen ist, in welchem ein Kanal 28 zentral zum Filterbecher 12 führt.
An die Luftleitung 5 sind zwei Steuermanometer 29 und 30 angeschlossen, sowie eine mit einem Reduzier- Absperrventil 31 versehene Druckluft-Zuführungsleitung 32. Am Steuermanometer 29 kann mittels eines Zeigers 33 auf einer nicht dargestellten, vorzugsweise in Kaffee quantum geeichten Skala ein Luftdruck eingestellt wer den, bei dessen Unterschreitung ein nicht dargestellter elektrischer Schalter eine Netzklemme 34 über eine Lei tung 35 mit einer Leitung 36 verbindet, die über die Erregerwicklung 37 des Elektro-Dreiwegventils 23 zur anderen Netzklemme 38 führt.
Wenn die Wicklung 37 erregt ist, verbindet das Dreiwegventil 23 die Pumpe 24 über den Durchlauferhitzer 22 und den Kanal 17 mit dem unteren Raum des Zylinders 1. Wenn die Wicklung 37 nicht erregt ist, ist dagegen der Durchlauferhitzer 20 mit dem Dreiwegventil 26 verbunden.
Am Steuermanometer 30 kann mittels .eines Zeigers der in der Leitung 5 vorgeschriebene Luftdruck abgele sen werden, der anfangs mittels des Reduzier-Absperr- ventils 31 in dieser Leitung 5 eingestellt wird. Wenn spä ter der Luftdruck im Faltenbalg 2 und somit in der Lei tung 5 den Anfangsdruck überschreitet, so wird im Steu ermanometer 30 über ein nicht dargestelltes Relais ein Schalter geschlossen, der die Netzklemme 34 über die elektrische Leitung 35 mit einer Leitung 39 verbindet,
die über die Erregerwicklung 40 des Dreiwegventils 26 zur Netzklemme 38 führt. Wenn die Wicklung 40 erregt ist, verbindet das Ventil 26 den Kanal 28 mit dem Ventil 23, bei Nichterregung dagegen mit der Atmosphäre. Im. Zuge einer Leitung 41, die zur Leitung 39 parallel ge schaltet ist, befindet sich eine Signallampe 42.
Der Kolben 6 ist mit einer üblichen Dichtung 43 versehen, an die keine grossen Dichtheitsforderungen ge stellt zu werden brauchen. Der Zylinder 1 ist oben mit einer Entlüftungsöffnung 44 versehen. Im Durchlaufer hitzer 20 ist vorzugsweise ein nicht dargestellter Ther mostat vorgesehen, um die Heizung abzuschalten, wenn die Temperatur einen zulässigen Grenzwert übersteigt.
Es sind mehrere Filtereinsätze 13 von verschiedener Grösse vorhanden, insbesondere Einsätze die Kaffeepul ver zur Herstellung von einer, zwei oder vier Tassen Kaffee enthalten, und ein Einsatz mit Kaffeepulver für 1,0 bis 1,5 Liter Kaffee.
Wenn die Kaffeemaschine in Betrieb genommen werden soll, stellt man den vorgeschriebenen Druck, z.B. 1,5 atü, in der Leitung 5 und damit auch im oberen Zylinderraum, bzw. im Inneren des Faltenbalges 2, her. Man stellt den Zeiger 33 je nach dem jeweils gewünsch ten Kaffeequantum, z. B. vier Tassen, ein, wobei der Druck um so höher eingestellt werden muss, je grösser das Quantum ist.
Durch das Einstellen des Zeigers 33 wird zunächst der im Steuermanometer 29 befindliche Schalter geschlossen, so dass die Wicklung 37 erregt, und das Druckreduzierventil 24 somit über das Dreiweg ventil 23 im Durchlauferhitzer 20 erhitztes Wasser von z. B. 3 atü in den unteren Zylinderraum fördert, wo durch der Kolben 6 nach oben verschoben wird. Infolge des Zusammendrückens des Federbalges 2 nimmt der Druck in der Leitung 5 zu, bis das Manometer einen Druck erreicht, welcher eine Verdrängung des Kolbens 6 um das Volumen von z. B. vier Kaffeetassen entspricht.
Bei Überschreitung dieses auf der Kaffeequantum-Skala durch die Angabe 4 Tassen markierten Druck wird die Wicklung 37 des Dreiweg-Elektroventils 23 abge schaltet, so dass letzteres die Leitungen 19 und 25 mit einander verbindet.
Da das Ventil 26 bei Beginn des Zusammendrückens des Faltenbalges 2 durch das Steu ermanometer 30 geöffnet worden ist, steht nun der unte re Zylinderraum über die Leitung 19, den Durchlaufer hitzer 20, das Dreiwegventil 23, das Ventil 26, den Ka nal 28 und den Filtereinsatz 14 mit dem freien Auslauf 15 in Verbindung, so dass der im Faltenbalg 2 herr schende Überdruck das Wasser aus dem Zylinder 1 durch den mit Kaffeepulver 13 gefüllten Filtereinsatz 14 hindurchdrückt, wobei es im Durchlauferhitzer 20 ein zweites Mal erhitzt wird. Der fertige Kaffee fliesst aus den vier Armen 16 des Auslaufes 15 in vier unter diesel ben gestellte Kaffeetassen.
Sobald der Kolben 6 in seine Ruhelage zurückge kehrt ist, also der vorgeschriebene Überdruck in der Lei tung 5 wiederhergestellt ist, wird durch den Schalter des Steuermanometers 30 der Stromkreis der Wicklung 40 unterbrochen und zwar mit einer Zeitverzögerung, die durch das .erwähnte Relais bewirkt wird. Während dieser Verzögerungszeit wird unter teilweiser Nachverdam pfung noch weiter heisses Wasser durch das Kaffeepul ver 13 gepresst. Infolge der Unterbrechung des Strom kreises der Wicklung 40 wird dann der Kanal 28 durch das Ventil 26 mit der Atmosphäre verbunden.
Die Si gnallampe 42 brennt während der ganzen Zeit, in der das Wasser in den Zylinder 2 und dann aus demselben in den Filterbecher 12 fliesst, und erlischt erst, wenn der Kanal 28 und damit auch der Filterbecher 12 drucklos geworden ist. Nun kann man den Filterbecher 12 vom Support 10 lösen und später mit einem neuen Filterein satz 14 versehen wieder an demselben anbringen, wobei der Filtereinsatz natürlich dem neu gewünschten Kaffee quantum entspricht, das am Steuermanometer 29 einge stellt wird.
Wenn nur zwei Kaffeetassen gewünscht werden, so stellt man jede Tasse unter zwei Auslaufarme 16, und wenn nur eine Tasse gewünscht wird so stellt man diesel be zugleich unter alle vier Arme 16. Wenn man das ma ximale Quantum von z. B. ca. 1,5 Liter Kaffee herstellt, so stellt man eine Kaffeekanne ebenfalls unter alle vier Arme 16.
Es wäre als Variante möglich, das heisse Wasser aus dem Zylinder 1 über das vom Steuermanometer 30 ge schaltete Elektroventil direkt in den Filterbecher 12 fliessen zu lassen, wobei dann anstelle des Dreiwegven- tils 23 ein einfaches Elektroventil genügen würde; man hätte aber dann nicht den Vorteil einer zweimaligen Er hitzung des dem Filtereinsatz 14 zugeführten Heisswas- sers im Durchlauferhitzer 22.
Wenn der Kolben 6 voll kommen abgedichtet im Zylinder 1 gleiten würde, so könnte man ferner auf den Faltenbalg 2 verzichten. Eine genügend sichere Abdichtung ist aber in der Praxis kaum zu erzielen, so dass dann von Zeit zu Zeit eine Nachstel lung des vorgeschriebenen Ruhe-Überdruckes in der Lei tung 5 erforderlich ist. Ausserdem bedingt eine gute Kol benabdichtung eine grosse Reibung und eine entspre chende Abnützung der Dichtung. Selbstverständlich kön nen als Variante am freien Kaffeeauslauf auch nur zwei oder drei Auslaufarme vorgesehen werden.
Coffee machine The invention relates to a coffee machine in which hot water is pressed through a filter insert containing coffee powder by means of a piston displaceable in a cylinder to prepare the coffee. It is therefore a so-called espresso coffee machine.
In known machines of this type, vie le cylinders and filter cartridges are also available, as cups can be filled with coffee at the same time, each of the filter cartridges containing enough coffee powder for a coffee cup. The pistons are operated mechanically or with water or with steam pressure. The aim of the invention is to create a coffee machine with which one can prepare different amounts of coffee in a much more convenient way.
The coffee machine according to the invention is characterized in that a pressurized gas is contained in the upper space of the cylinder, the pressure of which acts on two control manometers, which are used to switch two electrovalves; that in the rest position of the machine the piston is in its lowest position, with a prescribed overpressure then prevailing in the upper cylinder space;
that several different filter inserts are provided that hold a lot of coffee powder and that one of the control pressure gauges can be set to a pressure assigned to a selected filter insert at the start of coffee preparation to regulate the amount and, until this pressure is reached, one of the electric valves switches so that a corresponding amount of hot water which is under a higher overpressure than said prescribed overpressure in the upper cylinder space, penetrates into the lower cylinder space;
and that the other control pressure gauge switches the other solenoid valve, the whole thing in such a way that after reaching or exceeding the pressure of the lower cylinder space assigned to the selected filter insert, the filter insert connects to a free coffee outlet. The piston is preferably connected to the cylinder cover by a bellows in which there is excess air pressure. The bellows z. B. made of metal, rubber or plastic be available.
In the drawing, an embodiment of the subject invention He is shown schematically.
The illustrated espresso coffee machine has a cylinder 1 in which a z. B. metallic Fal tenbalg 2 is arranged. The upper end of the bellows 2 is attached to a cylinder cover 3 which has a central connection piece 4 to which an air line 5 is connected. The lower end of the bellows 2 is attached to a piston 6 verschiebba in the cylinder 1, which in its rest position shown rests on a ring 7 on a disk 8 closing the cylinder 1 at the bottom.
A flange 9 provided at the bottom of the cylinder 1 is used to fasten it on a support 10.
Under the support 10 is z. B. by means of a übli chen, not shown bayonet catch a provided with a handle 11 filter cup 12 easily detachably attached. In the filter cup 12, a filter insert 14 containing the coffee powder 13 is arranged and below the filter cup 12 is provided with a free coffee outlet 15 which has four outlet arms 16 set against each other by 90 ver.
In the disk 8, a channel 17 is provided which opens out centrally in the lower cylinder space and is connected via a connecting piece 18 to a water line 19, in the course of which there is a flow heater 20. The water heater 20 has a z. B. Oil containing vessel 21, in which on the one hand a heating coil 22 and on the other hand part of the line 19 is located. For heating z. B.
Steam, hot water or electricity can be used. In the course of the line 19 there is also an electric three-way valve 23 and, at its inlet, a pressure reducing valve 24, or at most - if the line pressure is insufficient - a motor pump. A line 25 is connected to the third connection of the three-way valve 23, which is connected via an electric three-way valve 26 to a connection stub 27 of the support 10, in which a channel 28 leads centrally to the filter cup 12.
Two control pressure gauges 29 and 30 are connected to the air line 5, as well as a compressed air supply line 32 provided with a reducing shut-off valve 31. On the control pressure gauge 29, an air pressure can be set by means of a pointer 33 on a scale not shown, preferably calibrated in coffee quantum , below which an electrical switch, not shown, connects a network terminal 34 via a Lei device 35 to a line 36 which leads to the other network terminal 38 via the excitation winding 37 of the three-way electric valve 23.
When the winding 37 is energized, the three-way valve 23 connects the pump 24 via the water heater 22 and the channel 17 to the lower space of the cylinder 1. On the other hand, when the winding 37 is not energized, the water heater 20 is connected to the three-way valve 26.
The air pressure prescribed in the line 5 can be read off at the control manometer 30 by means of a pointer, which is initially set in this line 5 by means of the reducing shut-off valve 31. If later the air pressure in the bellows 2 and thus in the Lei device 5 exceeds the initial pressure, a switch is closed in the STEU ermanometer 30 via a relay, not shown, which connects the mains terminal 34 via the electrical line 35 to a line 39,
which leads via the field winding 40 of the three-way valve 26 to the mains terminal 38. When coil 40 is energized, valve 26 connects passage 28 to valve 23, but when not energized, it connects to atmosphere. In the course of a line 41, which is connected in parallel with the line 39, there is a signal lamp 42.
The piston 6 is provided with a conventional seal 43 to which no great tightness requirements need to be placed. The cylinder 1 is provided with a vent opening 44 at the top. In the water heater 20, a Thermostat, not shown, is preferably provided to turn off the heating when the temperature exceeds a permissible limit.
There are several filter inserts 13 of different sizes, in particular inserts containing coffee powder for the preparation of one, two or four cups of coffee, and an insert with coffee powder for 1.0 to 1.5 liters of coffee.
When the coffee machine is to be put into operation, the prescribed pressure is set, e.g. 1.5 atmospheres, in the line 5 and thus also in the upper cylinder space, or in the interior of the bellows 2. One sets the pointer 33 depending on the respective desired coffee quantity, z. B. four cups, the pressure must be set higher, the larger the quantity.
By setting the pointer 33, the switch located in the control manometer 29 is first closed, so that the winding 37 is excited, and the pressure reducing valve 24 thus via the three-way valve 23 in the water heater 20 water heated by z. B. 3 atü promotes in the lower cylinder space, where the piston 6 is moved upwards. As a result of the compression of the bellows 2, the pressure in the line 5 increases until the manometer reaches a pressure which causes the piston 6 to be displaced by the volume of, for. B. corresponds to four coffee cups.
When this pressure, marked on the coffee quantum scale by the indication of 4 cups, is exceeded, the winding 37 of the three-way electrovalve 23 is switched off so that the latter connects the lines 19 and 25 with one another.
Since the valve 26 has been opened at the beginning of the compression of the bellows 2 by the STEU manometer 30, the unte re cylinder chamber is now on the line 19, the flow heater 20, the three-way valve 23, the valve 26, the channel 28 and the Filter insert 14 with the free outlet 15 in connection, so that the overpressure prevailing in the bellows 2 pushes the water out of the cylinder 1 through the filter insert 14 filled with coffee powder 13, where it is heated a second time in the water heater 20. The finished coffee flows from the four arms 16 of the spout 15 into four coffee cups placed under the same ben.
As soon as the piston 6 is returned to its rest position, so the prescribed overpressure in the Lei device 5 is restored, the circuit of the winding 40 is interrupted by the switch of the control manometer 30, with a time delay caused by the relay mentioned . During this delay time, hot water continues to be pressed through the coffee powder 13 with partial post-evaporation. As a result of the interruption of the current circuit of the winding 40, the channel 28 is then connected through the valve 26 to the atmosphere.
The Si gnallampe 42 burns all the time that the water flows into the cylinder 2 and then from the same into the filter cup 12, and only goes out when the channel 28 and thus also the filter cup 12 has become depressurized. Now you can solve the filter cup 12 from the support 10 and later provided with a new Filterein set 14 reattach it to the same, the filter insert of course corresponds to the newly desired coffee quantum, which is set on the control manometer 29 is.
If only two coffee cups are desired, each cup is placed under two outlet arms 16, and if only one cup is required, the same is placed under all four arms 16 at the same time. B. produces approx. 1.5 liters of coffee, a coffee pot is also placed under all four arms 16.
As a variant, it would be possible to let the hot water from the cylinder 1 flow directly into the filter cup 12 via the electric valve switched by the control manometer 30, a simple electric valve then being sufficient instead of the three-way valve 23; But then one would not have the advantage of heating the hot water fed to the filter insert 14 twice in the flow heater 22.
If the piston 6 were to slide fully sealed in the cylinder 1, the bellows 2 could also be dispensed with. A sufficiently secure seal can hardly be achieved in practice, so that then from time to time a readjustment of the prescribed resting overpressure in the line 5 is required. In addition, good piston sealing requires a high level of friction and corresponding wear on the seal. Of course, only two or three spout arms can be provided as a variant on the free coffee spout.