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Kaffeemaschine
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Espresso-Armatur in einer Füllstellung der Kolben darstellte
Jede Espresso-Armatur einer erfindungsgemäss ausgebildeten Kaffeemaschine besteht im wesentlichen aus zwei übereinander angeordneten Zylindern l, 2, einem Mehrwegesfuerventil 3g einem Absperr- oder
Rückschlagventil 4, einem Mehrweghahn 5 und einem Leitungssystem, welches die verschiedenen Teile der Vorrichtung unter sich und mit einer nicht dargestellten Druckwasserquelle, vorzugsweise der Was- serleitung bzw. mit einer Ableitung verbindet.
In dem unteren Zylinder 1. dem Arbeitszylinder, ist ein Arbeitskolben 6 verschiebbar, der einen oberen Arbeitsraum 7 von einem unteren Brühwasserraum 8 trennt. Der Arbeitskolben 6 ist durch eine hohle Kolbenstange 9 nit einem in dem oberen oder Rückholzylinder 2 verschiebbaren Rückholkolben 10 verbunden, der einen oberen Zusatzarbeitsraum 11 von einem unteren Rückholdruckraum 12 trennt. Der Längskanal 13 der Kolbenstange 9 mündet über dem Rückholkolben 10 direkt in den oberen Zusatzarbeits- raum 11 und oberhalb des Arbeitskolbens 6 durch eine Querbohrung 14 in den Arbeitsraum 7, so dass die
Arbeitsräume 7 und 11 der beiden Zylinder 1 und 2 ständig miteinander verbunden sind.
Die beiden Zy- linder 1 und 2 sind durch einen Zwischendeckel 15 voneinander getrennt, durch dessen mit einer Ring- dichtung 16 versehene Bohrung die Kolbenstange 9 geführt ist. Die beiden Kolben 6 und 10 haben eben- falls Ringdichtungen 17 bzw. 18, die in rechteckige Nuten der Kolben eingelegt sind.
Unterhalb der Brühkammer 8 des Arbeitszylinders 1 ist ein Siebhalter 19 mit Ausflussöffnungen 20 z. Bo mittels eines Bajonettverschlusses befestigt.
In den Brühwasserraum 8 des Arbeitszylinders 1 mündet ein Kanal 21, der unter Einschaltung eines
Ventils 22 mit einer vom Heisswasserkessel kommenden Leitung 23 verbunden ist, durch die das heisse Brühwasser in Richtung des Pfeiles C einströmt. Das Ventil 22 steht unter der Wirkung einer Feder 24 und eines die Feder abstützenden Druckstiftes 25, dessen freies Ende sich gegen die Wandung bzw. gegen eine untere Konusfläche 26 des Arbeitskolbens 6 legt. Der Rückholzylinder2 ist oben durch einen Zy- linderdeckel 27 dicht abgeschlossen.
In der Zylinderwandung des Rückhol- oder Zusatzzylinders 2 sind in bestimmten Abständen vonein- ander beispielsweise drei Bohrungen 28. 29. 30 angebracht, die über Leitungen 31, 32 bzw. 33 mit dem
Mehrweghahn 5 in Verbindung stehen. Je nach der Stellung des Mehrweghahnes wird eine dieser drei
Bohrungen bzw. Leitungen an eine Leitung 34 angeschlossen. Ferner ist der Rückholdruckraum 12 des
Zylinders 2 durch eine unmittelbar über der Zwischenwand 15 mündende Bohrung 35 mit einer Leitung 36 verbunden, die durch eine Bohrung 37 in den Vorraum 38 des Steuerventils 3 mündet.
Die von dem Mehrweghahn 5 kommende Leitung 34 mündet in den oberen Impulsraum 39 des Ab- sperr-oder Rückschlagventils 4. In dem Rückschlagventil 4 ist ein Kolben 40 verschiebbar, der unter der
Wirkung einer Feder 41 steht, die ihn nach oben zu drücken sucht. In den Raum 42 unter dem Kolben 40 mündet eine Leitung 43, die unmittelbar unter der Zwischenwand 15 durch eine Bohrung 44 in den oberen
Arbeitsraum 7 des Arbeitszylinders 1 führt.
Aus dem unteren Teil des Raumes 42 des Rückschlagventils 4 führt eine Leitung 45 durch eine Boh- rung 46 in einen andern Vorraum 47 des Steuerventils 3. Über der Mündung der Leitung 45 in den Raum 42 des Rückschlagventils 4 ist ein Ventilsitz vorgesehen, der mit einer Dichtfläche des Kolbens 40 zusam- menarbeitet.
Eine Druckwasserleitung 48, durch die Druckwasser aus einem Wasserleitungsnetz in Richtung des
Pfeiles D eingeführt wird, mündet durch eine Bohrung 49 in einen inneren Ventilraum 50 des Mehrwege- steuerventils 3. Aus einem weiteren inneren Ventilraum 51 dieses Mehrwegesteuerventils 3 führt eine
Bohrung 52 in eine Ablaufleitung 53, durch die das Wasser aus dem System in Richtung des Pfeiles E frei
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In dem inneren Ventilraum 50 des Mehrwegeventils 3 ist eine Ventilplatte 54 an einer Ventilstange 55 befestigt. Die Ventilplatte 54 kann sich mit ihren gegenüberliegenden Sitzflächen entweder gegen einen in den Vorraum 47 führenden Ventilsitz 56 oder gegen einen in den Vorraum 38 führenden Ventilsitz 57 legen.
Der innere Ventilraum 51 hat einerseits einen in den Vorraum 47 führenden Ventilsitz 58, mit dem ein Ventilteller 59 zusammenarbeitet, und anderseits einen in den Vorraum 38 führenden Ventilsitz 60, mit dem ein Ventilteller 61 zusammenarbeitet. Die beiden Ventilteller 59 und 61 sind auf einer gemeinsamen Ventilstange 62 befestigt.
Die Ventilstangen 55 und 62 sind an die beiden Enden eines zweiarmigen Hebels 63 angelenkt, der waagebalkenartig drehbar mit einer verschiebbar gelagerten Stange 64 verbunden ist, an deren äusserem Ende ein Handbetätigungsknopf 65 sitzt, mit dessen Hilfe die Stange 64 und damit auch die inneren Ventilorgane wahlweise in Richtung der Pfeile A oder B verschoben werden können.
Die Wirkungsweise der vorstehend beschriebenen Einrichtung ist folgende ;
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Im Ruhezustand, d. h. in den Betriebspausen der Kaffeemaschine nehmen die Kolben und die Ventilorgane die in Fig. 1 dargestellte Lage ein. Der Betätigungsknopf 65 ist hiebei in die Stellung des Pfeiles A eingeschoben. Infolgedessen kann aus der Wasserleitung Druckwasser in Richtung des Pfeiles D durch die Leitung 48 in den inneren Ventil raum 50. durch den Ventilsitz 56 und den Vorraum 47 in die Leitung 45 eintreten. Da das Rückschlagventil 4 geöffnet ist, gelangt das Druckwasser durch den Ventilraum 42 und die Leitung 43 in den Arbeitsraum 7 des Arbeitszylinders 1 und durch die Querbohrung 14 und den Kanal 13 der hohlen Kolbenstange 9 in den Zusatzarbeitsraum 11 des Rückholzylinders 2 oberhalb des Rückholkolbens 10.
Die von dem Druckwasser auf die oberen Flächen der Kolben 6 und 10 ausgeübten Druckkräfte addieren sich also. Im Ausführungsbeispiel hat der Zusatzkolben 10 die doppelte Fläche wie der Arbeitskolben 6. Dieser Arbeitskolben 6 sitzt in seiner unteren End-oderAusgangsstellung mit seiner Konusfläche 26 auf einer entsprechenden Sitzfläche am unteren Ende der Brühwasserkammer 8 des Arbeitszylinders 1 auf. In dieser Stellung hält der Arbeitskolben 6 mit Hilfe des Druckstiftes 25 und der Feder 24 das Ventil 22 gegen die Wirkung des durch die Leitung 23 eindringenden Kesseldruckes geschlossen. Der Rückholdruckraum 12 unterhalb des Kolbens 10 ist über die Leitung 36, den Vorraum 38, den geöffneten Ventilsitz 60 und den inneren Ventilraum 51 mit der Ablaufleitung 53 verbunden.
Die beiden Kolben 6 und 10 werden also in ihrer unteren Stellung festgehalten.
Um einen Arbeitszyklus der Espresso-Armatur in Gang zu setzen, wird das Mehrwegsteuerventil 3 mit Hilfe des Handbetätigungsknopfes 65 in die durch den Pfeil B angedeutete Stellung verschoben, welche in Fig. 2 dargestellt ist. Die Ventilplatte des Steuerventils schliessen dann die vorher offenen Ventilsitze ab, während sie die vorher geschlossenen Ventilsitze öffnen. Dadurch werden die Zylinderräume 7 und 11 über die Leitung 43, den noch offenen Rückschlagventilraum 42, die Leitung 45, den Vorraum 47, den geöffneten Ventilsitz 58 und den inneren Ventilraum 51 an die Ablaufleitung 53 angeschlossen. Dagegen wird der Rückholdruckraum 12 unter dem Zusatzkolben 10 durch die Leitung 36, den Vorraum 38 des Steuerventils 3, den geöffneten Ventilsitz 57 und den inneren Ventilraum 50 mit der Druckwasserleitung 48 verbunden.
Infolgedessen wirkt eine entsprechende Druckkraft von unten auf den Rückholkolben 10, wodurch die beiden Kolben 6 und 10 nach oben bewegt werden. Der Arbeitskolben 6 gibt den Druckstift 25 frei, die Feder 24 entspannt sich, und der Kesseldruck in der Leitung 23 öffnet das Ventil 22, so dass heisses Brühwasser aus dem Kessel durch den Kanal 21 in den Brühwasserraum 8 unter dem Arbeitskolben 6 einströmen kann. Dieses Einströmen vollzieht sich entsprechend dem Hochgang des Arbeitskolbens 6.
Der Mehrweghahn 5 möge beispielsweise so eingestellt sein, dass die Wandungsbohrung 29 und die Zwischenleitung 32 über die Leitung 34 mit dem Impulsraum 39 des Rückschlagventils 4 in Verbindung
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die seitliche Bohrung 29 überstreicht, strömt Druckwasser aus dem Rückholdruckraum 12 über den Mehrweghahn 5 und die Leitung 34 in den Impulsraum 39 des Rückschlagventils 4 und drückt den Kolben 40 entgegen der Wirkung der Feder 41 each unten Der Kolben gelangt dadurch in die in Fig. 2 dargestellte Lage, in welcher die Leitung 43 durch die Seitenwandung des Kolbens 40 abgedeckt und ausserdem der Ventilteller des Kolbens 40 auf den Ventilsitz des Rückschlagventils gedrückt wird.
In diesem Augenblick wird die Leitung 43, 45 unterbrochen und dadurch der Abfluss des Wassers aus den Zylinderräumen 7 und 11 gesperrt, so dass die Kolben 6 und 10 in ihrer augenblicklichen Lage stehen bleiben. Diese Lage entspricht im vorliegenden Beispiel einer mittleren Füllstellung der Armatur. Wenn anstattdessen die Wandungsbohrung 30 oder die Wandungsbohrung 28 über den Mehrweghahn an das Rückschlagventil angeschlossen wired, bewegen sich die Kolben 6 und 10 dementsprechend nur entsprechend weniger oder aber entsprechend mehr nach oben. Man kann also durch vorherige Einstellung des Mehrweghahnes 5 die Hubhöhe der Kolben und damit das Füllvolumen der Brühwasserkammer 8 in drei Stufen ändern.
Demzufolge können in jedem Arbeitszyklus verschieden grosse Mengen an Kaffeebrühe in der Armatur hergestellt werden, je nachdem z. B. kleinere oder grössere Tassen gefüllt werden sollen.
Wenn die Kolben 6 und 10 ihre gewünschte obere Füllstellung erreicht haben und der Brühwasserraum 8 durch die Leitung 23 und den Kanal 21 vollständig mit heissem Wasser gefüllt ist, kann man beispielsweise noch etwas warten, bis die Brühe durch das Sieb, welches das Kaffeepulver trägt, hindurchzudringen und aus den Auslaufonu"gen 20 zu tropfen beginnt. Nunmehr wird das Mehrwegsteuerven-
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3Ausgangsstellung zurückgebracht. Dadurch wird der Rückholdruckraum 12 unter dem Kolben 10 durch die Leitung 36 und den wiedergeöffneten Ventilsitz 60 mit der Ablaufleitung 53 verbunden, während die Zylinderräume 7 und 11 durch den geöffneten Ventilsitz 56 und die Leitung 45 sowie über das nunmehr wieder geöffnete Rückschlagventil 4 und die Leitung 43 an die Druckwasserleitung 48 angeschlossen werden.
Die Kolben 6 und 10 üben dann unter denvorstehend genannten Grössenverhältnissen auf das heisse
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Brühwasser in dem Brühwasserraum 8 einen Druck aus, der dem dreifachen Druck der Wasserleitung ent- spricht. Mit diesemDruck presst der abwärtsgehendeArbeitskolben6 das heisse Brühwasser durch das Kaffee- mehl. Das Ventil 22 wird gleich beim Beginn der Abwärtsbewegung der Kolben durch den Überdruck im
Brühwasserraum 8 nach Art eines Rückschlagventils geschlossen. Die Kolben 6 und 10 bewegen sich nach unten, bis die Konusfläche 26 des Arbeitskolbens 6 auf der unteren Gegenkonusfläche des Zylinders 1 aufsitzt. Das Brühwasser ist dann vollständig aus der Armatur herausgedrückt worden.
Auch hat sich dann die Seitenwandung des Arbeitskolbens 6 gegen den Druckstift 25 gelegt und letzteren in die Zylinder- wandung eingedrückt, so dass das Ventil 22 wieder fest zugehalten wird. Der Arbeitszyklus ist damit be- endet, alle Teile nehmen ihre in Fig. 1 dargestellte Ruhestellung wieder ein und die Vorrichtung steht zur Ausführung eines neuen Brühvorganges bereit.
PATENTANSPRÜCHE : 1. Kaffeemaschine od. dgl. mit einem unter der Wirkung eines Druckmittels in einem Arbeitszy- linder verschiebbaren und mittels eines Rückholkolbens zurückschiebbaren Arbeitskolben, wobei der mit dem Arbeitskolben verbundene Rückholkolben in einem Rückholzylinder verschiebbar ist, dessen Zylin- derraum an seinem der Ausgangsstellung des Rückholkolbens benachbarten Ende mit einer Druckmittel - leitung verbunden und in seiner von dem Rückholkolben bestrichenen Wandungszone durch mindestens eine
Wandungsdurchbrechung an den Impulsraum eines verstellbaren Steuerorgans anschliessbar ist, nach Patent Nr.
196085, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweils wirksame Wandungsdurchbrechung des Rückhol- zylinders (2) mit dem Impulsraum (39) eines Absperr- oder Rückschlagventils (4) verbunden ist, welches zwischen den Arbeitsraum des Arbeitszylinders und den einen Vorraum eines von Hand in zwei Stellun- gen einstellbaren Mehrwegesteuerventils (3) eingeschaltet ist, dessen anderer Vorraum mit dem Rück- holdruckraum des Rückholzylinders verbunden ist und das in seiner einen Stellung den ersten Vorraum an eine Druckmittelleitung und den zweiten Vorraum an eine Abflussleitung, in der andern Stellung da- gegen den ersten Vorraum an die Abflussleitung und den zweiten Vorraum an die Druckmittelleitung an- schliesst.