DE60110600T2

DE60110600T2 - Automatische kaffeemaschine mit einer bewegbaren brühkopfeinheit die ohne werkzeug abbaubar ist

Info

Publication number: DE60110600T2
Application number: DE60110600T
Authority: DE
Inventors: Rolland Versini
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-08-02
Filing date: 2001-08-02
Publication date: 2006-01-19
Anticipated expiration: 2021-08-03
Also published as: WO2002009563A1; CA2416939A1; KR20030020962A; DK1304949T3; US6827003B2; HK1051478A1; FR2812528B1; AU2001284102B2; ES2241858T3; JP2004504874A; ATE294523T1; AU8410201A; US20040011206A1; CN1452468A; EP1304949A1; DE60110600D1; CN1247142C; EP1304949B1; FR2812528A1; PT1304949E

Description

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Perkolator-Aggregat mit beweglicher Brühkammer, die ohne Werkzeug zerlegbar ist.
Es ist bestimmt zur vollautomatischen Herstellung heißer Getränke, zum Beispiel von Espressokaffee, der unmittelbar nach Beendigung der Brühphase an den Konsumenten ausgegeben und bereitgestellt wird.
Die bisherigen Geräte beruhen meistens auf der Nutzung eines die Brühkammer bildenden senkrechten Zylinders, in den eine gewisse Menge Kaffeemehl gegeben wird, die durch ein Gitter gehalten wird, das den Boden des bezeichneten Zylinders bildet. Ein sich senkrecht bewegender Kolben komprimiert zunächst das Kaffeepulver, durch das anschließend das warme Wasser eingespritzt und anschließend abgeleitet wird.
Durch das Vorhandensein des beweglichen Kolbens über dem Zylinder wird das Einfüllen des Kaffeepulvers in den Zylinder schwierig, weil ein komplizierter Verlauf und bewegliche Führungsmittel erforderlich sind.
Patent Nr. EP 0 521 861 des gleichen Erfinders hilft diesen Mängeln teilweise ab. Es beschreibt ein Gerät, das mit einem horizontal angeordneten mechanischen Aggregat ausgestattet ist, in dem die Bewegungen der beweglichen Teile alle durch zwei Zahnstangen mit umgekehrten Horizontalverschiebungen ausgelöst werden, die eine Reihe sich auf Säulen hin- und herbewegender Traversen antreiben, und die Brühkammer mit horizontaler Achse, in der der Durchlauf des warmen Wassers senkrecht erfolgt, durch eine horizontale bewegliche Füllkammer verlängert wird, in die das Kaffeepulver direkt eingefüllt wird.
Patent Nr. EP 0634 904 , das ebenfalls vom Urheber des vorliegenden Antrags angemeldet wurde, nimmt auf einen Perkolator Bezug, der aus einem abnehmbaren horizontalen mechanischen Aggregat besteht, das mit einer Brühkammer mit beweglichen Boden ausgestattet ist, welche durch eine Befüllkammer verlängert wird, die sich zusammen mit dem genannten beweglichen Boden verschiebt, wobei die Hauptorgane des Aggregats auf der Grundlage von Funktionsprofilen gefertigt sind, insbesondere eine feststehende Schiene, die Brühkammer sowie ein Schiebestück, das sich auf dieser feststehenden Schiene hin – und herbewegt und den Kompressionskolben trägt, sowie eine Hauptzahnstange, welche eine Sekundärzahnstange mittels eines festen Ritzels antreibt, wobei die Befüllkammer und der bewegliche Boden sich ebenfalls auf dieser feststehenden Schiene hin- und herbewegen.
Dokument EP-0931491 beschreibt den Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Auf Grund des Vorhandenseins eine Befüllkammer und des Antriebs der beweglichen Teile durch mehrere Zahnstangen sind diese Vorrichtungen relativ komplex, bleiben jedoch gleichzeitig abnehmbar.
Zweck des Geräts gemäß der vorliegenden Erfindung ist es, diesen Nachteilen abzuhelfen. Hierdurch kann man nämlich eine automatische druckbeaufschlagte Perkolationsmaschine herstellen, die eine kleine Anzahl äußerst zuverlässiger und besonders einfach zu wartender Teile enthält und vor allem den Vorteil aufweist, dass zwei Kaffeemühlen, also für zwei verschiedene Kaffeesorten, zum Beispiel normaler und koffeinfreier Kaffee, oder zwei verschiedene Kaffeesorten verwendet werden können.
Das Gerät besteht aus einer horizontal angeordneten mechanischen Baugruppe, die drei Elemente beinhaltet:

– einen feststehenden Teil mit einer Grundplatte, Motor, Antrieb und Injektorkolben,
– eine bewegliche Schublade mit Kaffee-Auslassleitung und außerdem
– einen beweglichen Teil mit einer Brühkammer, einem Gegenkolben und einen Schaber mit Gelenken, deren Bewegungen durch die Bewegungen der Brühkammer bewirkt werden, die von zwei Zugstäben erzeugt werden, welche durch eine per Getriebemotor angetriebene Schraube betätigt werden.

Auf den beigefügten Zeichnungen, die als nicht einschränkendes Beispiel einer Ausführungsform des Gegenstands der Erfindung zu verstehen sind,
zeigt 1 die mechanische Baugruppe in der Draufsicht,
ist 2 ein gemäß den Pfeilen F1 der vorgehenden Figur vergrößerter Querschnitt,
ist 3 ein gemäß den Pfeilen F2 von 1 vergrößerter Teilquerschnitt,
sind die 4 und 5 Vergrößerungen des Details D1 von 3, die das Verriegelungssystem in der verbeziehungsweise entriegelten Position zeigen,
ist 6 eine vergrößerte Darstellung der beweglichen Schublade,
zeigt 7 unter den gleichen Bedingungen die Schublade in der Seitenansicht,
zeigt 8 die Schublade in der Ansicht vom Ende aus, gemäß Pfeil F1 von 6,
ist 9 ein teilweiser Axialschnitt, der die Brühkammer während der Beschickungsphase zeigt,
zeigt 10 unter den gleichen Bedingungen die Position der beweglichen Elemente im Verlauf der Brühphase, veranschaulichen die 11 beziehungsweise 12 zwei aufeinander folgende Phasen der Extrahierphase, und zeigt 13 die Tätigkeit der Schabervorrichtung im Verlauf der Ausstoßphase.
Das Perkolator-Aggregat, 1 bis 13, besteht im Wesentlichen aus einem feststehenden Kolben 1, einer beweglichen Brühkammer 2, einem ebenfalls beweglichen Extrahier-Gegenkolben 3, der innerhalb der Brüh kammer liegt, und einem Schieber 4 mit Gelenken, der ein Austragen des Kaffeesatzes ermöglicht.
Das Ganze ist auf einer Grundplatte 5 angebracht, die zwei waagerechte Schienen 6, 6' beinhaltet, entlang derer sich auf dem rückwärtigen feststehenden Teil eine vom Antriebssystem angetriebene bewegliche Platte 10 bewegt. Auf dem vorderen Teil erhalten diese beiden Schienen 6, 6'zwei Sekundärschienen 36, 36', die fest verbunden sind mit einer beweglichen Schublade, die eine Frontplatte 9 zum Blockieren und eine Auslassleitung 17 für den Kaffee enthält. Auf den Sekundärschienen werden die Brühkammer 2 und eine Schaberbaugruppe bewegt.
Die Bewegung der Brühkammer 2 wird durch zwei Zugstäbe 7 gewährleistet, die in den zu diesem Zweck in der senkrecht stehenden Kolbenführungsplatte 8 vorgesehenen Öffnungen laufen, wobei die Kolbenführungsplatte mit der Grundplatte 5 fest verbunden ist. Jeweils ein Ende der Zugstangen 7 ist an der beweglichen Platte 10 befestigt, die sich dank einer Schraube 11, die parallel zur Achse der Brühkammer verläuft, in beide Richtungen bewegen kann, wobei diese von einem Getriebemotor 12 angetrieben wird und in einer Mutter 13 dreht, die fest mit der beweglichen Platte verbunden ist.
Der Gegenkolben 3, der an seiner Vorderseite mit einem Gitter 37 ausgestattet ist, und bei der Kompressionsphase durch eine ringförmige Schulter 14 am Boden der Brühkammer 2 angetrieben wird, wird von einer Öffnung 15 durchquert, die rückwärtig durch ein Rohr 16 verlängert wird, das in der Auslassleitung 17 gleitet, die fest mit der beweglichen Platte 9 verbunden ist.
Die Schaberbaugruppe besteht aus einem Schieber 4, der von einem seitlich angeordneten Arm 18 getragen wird, welcher sich um einen waagerechten Drehzapfen 19 dreht, der senkrecht zur Längsachse des Perkolators steht und an einem Schiebestück 20 angebracht ist, das durch eine Feder 21 und einen Anschlag 38 in der Ruheposition gehalten wird; dieses Schiebestück 20 gleitet auf den Sekundärschienen 36, 36' und wird von den Zugstangen 7 durchquert. Der Arm 18 beinhaltet eine Vorrichtung wie beispielsweise einen Nocken 18', der so angeordnet ist, dass der Arm nach unten geschwenkt wird und sich auf der beweglichen Frontplatte 9 auflegt, wenn das Schiebestück durch die Brühkammer 2 am Ende der Extraktionsphase gegen letztere geschoben wird und ein Rückholanschlag oder eine Zahnstange die Vorrichtung auf dem Rückweg zwingt, in ihre Ausgangsposition zurückzukehren.
Die beweglichen Elemente Brühkammer 2, Gegenkolben 3 und Schaberbaugruppe werden mit Hilfe von Flügeln 23 der Zugstangen, die zu beiden Seiten der Brühkammer 2 liegen, an die Zugstangen 7 gekuppelt. Die Zugstangen können um eine viertel Umdrehung geschwenkt werden, um die Baugruppe zu ver- oder zu entriegeln. Die Körper der Brühkammer und des Schiebestücks 20 der Schaberbaugruppe besitzen hierzu Durchgänge 24, deren Form es ihnen ermöglicht, auf den Flügeln zu gleiten, wenn die Zugstangen in der entriegelten Position sind. Die Brühkammer enthält für jede Zugstange doppelte Halterungen 25, 26, welche diese Durchgänge tragen und beidseitig der Flügel angeordnet sind, so dass die Brühkammer durch die Bewegungen der beweglichen Platte 10 und der Zugstangen 7 in beide Richtungen mitbewegt wird. Die Frontplatte 9 enthält Löcher 39, die ein Durchführen der Zugstangen unabhängig von deren Position ermöglichen. Letztere stehen nach der Ausstoßphase vor die Frontplatte vor, damit der Benutzer sie zum Zwecke des Entriegelns mit den Bedienflügeln 22 um eine viertel Umdrehung schwenken kann und die gesamte Baugruppe zur Reinigung und Wartung herausziehen kann.
Diese Anordnung ermöglicht es, den verschmutzten Teil des Geräts ganz leicht abzubauen und die Schublade, welche die Frontplatte 9 trägt, die Auslassleitung 17 und die Sekundärschienen 36, 36', sowie die Brühkammer 2, den Gegenkolben 3 und die Schaberbaugruppe 4, 18, die an dieser Schublade angebracht sind, herauszuziehen, was den feststehenden Kolben 1 vollkommen freilegt. Die Wartung wird so erheblich erleichtert und kann problemlos von Personal durchgeführt werden, das kein Fachpersonal ist.
Das Befüllen der Brühkammer zur Ergänzung des Kaffeemehls kann dank einer oberen Öffnung 27 von oben erfolgen, erfolgt jedoch vorzugsweise von den Seiten her durch seitliche Öffnungen 28, wodurch der Einsatz von zwei Mahlwerken 29, 29' möglich wird, die einzeln betätigt werden können und mit denen bei Bedarf zwei verschiedene Kaffeesorten gemahlen werden können, zum Beispiel normaler und koffeinfreier Kaffee, oder zwei weitere Kaffeesorten, um einen guten Espresso zu erhalten.
Das Gerät arbeitet mit einem Ablauf, der die folgenden Phasen enthält:

– Befüllung: die Brühkammer 2 wird so positioniert, dass die Öffnung oder Öffnungen 27, 28 sich gegenüber dem Ausgang der Mahlwerke 29, 29' befindet/befinden, der Gegenkolben 3 befindet sich am Boden der Brühkammer (9).
– Komprimierung: die Brühkammer wird durch die Zugstangen 7 in Richtung des feststehenden Kolbens 1 verschoben, wobei der Gegenkolben 3 durch die ringförmige Schulter 14 angetrieben wird, was bewirkt, dass die Ausgänge 30 der Mahlwerke 29, 29' geschlossen werden und das Kaffeemehl 31 komprimiert wird (10).
– Brühen: das warme Wasser 32 tritt durch den feststehenden Kolben 1 ein, durchquert ein Gitter 37', das an der Oberfläche dieses Kolbens angebracht ist und das Kaffeemehl 31. Das so erhaltene Getränk tritt durch den Gegenkolben 3 wieder aus und gelangt in die Auslassleitung 17, um das Gerät zu verlassen (10).
– Extrahieren: die Brühkammer 2 wird in umgekehrter Richtung in Bewegung gesetzt, indem der Gegenkolben 3 durch Reibung angetrieben wird. Letzterer beinhaltet zwei flexible Zungen 33, die sich an eine mit der Auslassleitung 17 fest verbundene ringförmige Erhöhung 34 anlegen, so dass seine Bewegung zunächst begrenzt wird (11). Die Brühkammer setzt ihre Bewegung fort bis ihre ringförmige Schulter 14 gleichzeitig auf zwei Anschläge 35 trifft, die fest mit dem Gegenkolben 3 und dem Schiebestück 20 des Schabemechanismus (12) verbunden sind.
– Ausstoßen: wenn die Brühkammer 2 ihre Bewegung fortsetzt, treibt sie den Gegenkolben 3 und das Schiebestück 20 an, was bewirkt, dass der Schieber 4 an die Frontseite des Gegenkolbens gelangt und das Austragen des Kaffeesatzes 31' durch eine hierfür an der Grundplatte 5 vorgesehene Öffnung 40 (6, 13) erfolgt.

Wenn die Brühkammer sich für einen neuen Ablauf in entgegen gesetzter Richtung bewegt, nimmt der Schieber 4 seine obere Position mit Hilfe einer Rückholfeder ein und der Gegenkolben wird mittels Reibung des Gelenks angetrieben, bis die beiden Zungen 33 auf die ringförmige Erhöhung 34 treffen.
Die Frontseite des Gegenkolbens 3 und das Gitter 37 können vorteilhafterweise entsprechend der Bewegung der Schieber 4 beim Ausstoßen des Kaffeesatzes 31' gewölbt sein, um das Ausstoßen möglichst effizient zu machen.
Der Antrieb der Schraube 11 durch den Getriebemotor 12 erfolgt vorzugsweise mit Hilfe einer Schnellkupplung, wobei die zum Antrieb dienende Mutter 13, die auf der beweglichen Platte 10 montiert ist, eine Druckkammer besitzen kann, Stillstand und Bewegungsumkehr direkt von einem elektronischen Drehmomentgeber gesteuert werden, der den Druck überwacht, so dass die sonst üblichen Mikroschalter wegfallen können.
Gemäß einer Ausführungsvariante besteht die Antriebseinheit aus einer doppelt wirkenden Schraube, die von dem aus der Pumpe kommenden, druckbeaufschlagten Wasser betätigt wird, die auch das Wasser zum Brühen des Kaffees liefert. In diesem Fall kann die Steuerung der Position der Schraube sowie der Brühwassermenge günstigerweise durch einen einzigen Durchflussmesser erfolgen, der einem die Magnetventile bedienenden, programmierbaren System zugeordnet ist.
Die Positionierung der verschiedenen Elemente, die Bestandteil sind, verleiht dem Gegenstand der Erfindung ein Maximum an nützlichen Wirkungen, die bisher nicht durch ähnliche Vorrichtungen erzielt wurden.

Claims

Perkolator-Aggregat mit beweglicher Brühkammer, die ohne Werkzeug zerlegbar und bestimmt ist zur vollautomatischen Herstellung heißer Getränke, zum Beispiel von Espressokaffee, in einem Ablaufzyklus mit den Phasen Befüllen, Komprimieren, Brühen, Extrahieren, Ausstoßen des Kaffeesatzes, bestehend aus, einerseits, einer horizontal angeordneten, mechanischen Baugruppe mit einer Grundplatte (5), auf der zwei Schienen (6, 6') angeordnet sind, dem Motor, dem Antrieb und einem Injektorkolben (1) sowie andererseits aus einem beweglichen Teil mit einer Brühkammer (2), einem Gegenkolben (3) und einer Schaberbaugruppe mit Gelenken (4, 18), gekennzeichnet dadurch, dass die Bewegungen des Gegenkolbens und des Schabers durch die Bewegungen der genannten Brühkammer gesteuert werden, wozu zwei Zugstäbe (7) dienen, die in den hierzu in der Kolbenführungsplatte (8) vorgesehenen Öffnungen laufen, wobei die Kolbenführungsplatte (8) senkrecht steht und mit der Grundplatte (5) fest verbunden ist; ein Ende jeder Zugstange ist mit einer beweglichen Platte (10) verbunden, die in den Schienen (6, 6') läuft und von einem Antriebssystem bewegt wird, das die Brühkammer (2) in beiden Richtungen entlang den beiden horizontalen Sekundärschienen (36, 36') verfahren kann, welche mit einer beweglichen Schublade mit Frontplatte (9) und der Auslassleitung (17) des Kaffees fest verbunden sind, und wo die genannten Sekundärschienen in den beiden Schienen (6, 6') der Grundplatte (5) verschiebbar angeordnet sind.
Perkolator-Aggregat gemäß Patentanspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass das Antriebssystem aus einer Schraube (11) besteht, die parallel zur Achse der Brühkammer angeordnet ist, von einem Getriebemotor (12) angetrieben wird und in einer Mutter (13) dreht, die mit der beweglichen Platte (10) fest verbunden ist.
Perkolator-Aggregat gemäß Patentanspruch 2, gekennzeichnet dadurch, dass der Antrieb der Schraube (11) durch den Getriebemotor (12) mit Hilfe einer Schnellkupplung erfolgt, wobei die zum Antrieb dienende Mutter (13), die auf der beweglichen Platte (10) montiert ist, eine Druckkammer besitzt. Stillstand und Bewegungsumkehr direkt von einem elektronischen Drehmomentgeber gesteuert werden, der den Druck überwacht, so dass die sonst üblichen Mikroschalter wegfallen können.
Perkolator-Aggregat gemäß Patentanspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass das Antriebssystem aus einer doppelwirkenden Schraube besteht, die von dem aus der Pumpe kommenden, druckbeaufschlagten Wasser betätigt wird, die auch das Wasser zum Brühen des 'Kaffees liefert und dass die Position des Stellelements wie auch die Menge des Brühwassers durch einen einzigen Durchflussmesser gesteuert werden, der einem die Magnetventile betätigenden programmierbaren System zugeordnet ist.
Perkolator-Aggregat gemäß einem der vorstehenden Patentansprüche, gekennzeichnet dadurch, dass der Gegenkolben (3) durch eine ringförmige Schulter (14) am Boden der Brühkammer (2) angetrieben wird, die entweder auf den Kopf oder auf die beiden, mit dem Gegenkolben fest verbundenen Anschläge (35) wirkt.
Perkolator-Aggregat gemäß Patentanspruch 5, gekennzeichnet dadurch, dass der Gegenkolben (3) zwei flexible Zungen (33) besitzt, die sich an eine mit der Auslassleitung (17) fest verbundene, ringförmige Erhöhung (34) anlegen, so dass seine Bewegung zu Beginn der Extraktionsphase begrenzt wird.
Perkolator-Aggregat gemäß einem der vorstehenden Patentansprüche, gekennzeichnet dadurch, dass das heiße Wasser (32) in der Brühphase durch den festen Kolben (1) zuläuft, das Mehl (31) durchströmt, das so erhaltene Getränk durch eine Öffnung (15) im Gegenkolben (3) strömt, an deren Rückseite sich ein in der Ablassleitung (17) verschiebbares Rohr (16) anschließt, und damit aus dem Gerät abfließt.
Perkolator-Aggregat gemäß einem der vorstehenden Patentansprüche, gekennzeichnet dadurch, dass der Schieber (4) von einem seitlich angeordneten Arm (18) getragen wird, der durch ein horizontales, rechtwinklig zur Längsachse des Perkolators liegendes Gelenk drehbar gelagert ist, und auf einem Schiebestück (20) montiert ist, das in den Sekundärschienen (36, 36') verschiebbar ist und von einer Feder (21) und einem Anschlag (38) in Ruheposition gehalten wird, wobei der Arm (18) eine Vorrichtung, zum Beispiel einen Nocken (18'), besitzt, so dass der Arm (18) nach unten geschwenkt wird und sich auf die Frontplatte (9) auflegt sowie eine Rückholfeder oder eine Zahnstange, um die Vorrichtung auf dem Rückweg in ihre Ausgangsposition zurückzuholen.
Perkolator-Aggregat gemäß Patentanspruch 8, gekennzeichnet dadurch, dass die Frontseite des Gegenkolbens (3) entsprechend der Bewegung des Schiebers (4) beim Ausstoßen des Kaffeesatzes (32') gewölbt ist, um das Ausstoßen möglichst effizient zu machen.
Perkolator-Aggregat gemäß Patentanspruch 8, gekennzeichnet dadurch, dass die Brühkammer (2), der Gegenkolben (3) und das Schiebestück (20) der Schieber-Baugruppe durch Zugstangen (7) angetrieben werden und zwar mit Hilfe von Zungen (23) der letzteren, die auf den Seiten der Brühkammer (2) angeordnet sind, wobei die Zugstangen um eine viertel Umdrehung geschwenkt werden können, um die Baugruppe zu ver- oder zu entriegeln, wozu die Brühkammer und das Schiebestück (20) der Schieberbaugruppe Durchgänge (24) besitzen, deren Form es ihnen ermöglicht, auf den Zungen verschoben zu werden, wenn die Zugstangen in entriegelter Stellung sind.
Perkolator-Aggregat gemäß Patentanspruch 10, gekennzeichnet dadurch, dass die Frontplatte (9) mit Löchern (39) zur Durchführung der Zugstangen versehen sind, und zwar unabhängig von deren Stellung, so dass die Zugstangen nach der Ausstoßphase vor die Frontplatte hervorstehen, damit der Benutzer sie zum Zweck des Entriegelns mit den Bedienflügeln (22) um eine viertel Umdrehung schwenken kann um die gesamte Baugruppe zur Reinigung und Wartung herauszuziehen.
Perkolator-Aggregat gemäß Patentanspruch 10, gekennzeichnet dadurch, das die Brühkammer (2) für jede Zugstange (7) doppelte Halterungen (25, 26) mit Durchgängen (24) besitzt, die beidseitig der Flügel (23) angeordnet sind, so dass die Brühkammer durch die Bewegung der Zugstangen (7) in beiden Richtungen mitbewegt wird.
Perkolator-Aggregat gemäß einem der vorstehenden Patentansprüche, gekennzeichnet dadurch, dass das Befüllen der Brühkammer (2) von oben durch eine obere Öffnung (27) erfolgt.
Perkolator-Aggregat gemäß einem der vorstehenden Patentansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet dadurch, dass das Befüllen der Brühkammer (2) von den Sei ten her durch seitliche Öffnungen (28) erfolgt, wodurch der Einsatz von zwei Mahlwerken (29, 29') möglich wird, die einzeln betätigt werden können und mit denen bei Bedarf zwei verschiedene Kaffeesorten gemahlen werden können, zum Beispiel normaler und koffeinfreier Kaffee, oder zwei weitere Kaffeesorten, je nach Wunsch des Benutzers.