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Kaffeemaschine
Die Erfindung betrifft eine Kaffeemaschine mit Brühgefäss, Wasserkessel und Vorratsbehälter für den fertigen Kaffee, die durch Rohrleitungen mit steuerbaren Abschlussorganen untereinander verbunden sind, welche zu einem Mehrwegehahn od. dgl. zusammengefasst sind. Bei Maschinen dieser Art ist es bekannt, den Mehrwegehahn von Hand aus zu betätigen und in Stellungen zu bringen, bei welchen der Durchfluss durch bestimmte der genannten Rohrleitungen freigegeben wird, so dass hiedurch ein bestimmter Arbeits- vorgang, etwa die Bereitung von Kaffee abläuft. Die händische Steuerung wird somit unabhängig davon ausgeführt wie hoch die Flüssigkeit im Brühgefäss oder Vorratsbehälter steht.
Hiebei kann es etwa bei Ma- schinen, bei welchen das Brühgefäss durch Anwendung von Dampfdruck entleert wird, zum Nachströmen des Dampfes in den Vorratsbehälter und damit zu einem unerwünschten Druckanstieg in diesem kommen.
Anderseits kann es bei Verwendung eines händisch gesteuerten Mehrwegeventiles auch zu einer völligen Entleerung des Vorratsbehälters und damit zu einem Stocken der Lieferung von trinkfertigem Kaffee kommen. Die angeführten Nachteile können vermieden werden, wenn erfindungsgemäss dem Mehrwegehahn od. dgl. eine hydraulische, pneumatische oder elektromotorische Antriebsvorrichtung zugeordnet ist, zu deren Steuerung am Brühgefäss und/oder am Vorratsbehälter an sich bekannte, vom Flüssigkeitsstand im Gefäss bzw. im Behälter beeinflusste Steuerungsorgane z. B. Photozellen vorgesehen sind. Durch die neuartige Steuerung wird dafür gesorgt, dass zu beliebigen Zeiten trinkfertiger Kaffee zur Verfügung steht und kontinuierlich abgegeben werden kann, ohne dass durch eine Unachtsamkeit des Bedienungspersonals eine Unterbrechung in der Erzeugung eintritt.
Um zu vermeiden, dass die Maschine durch eine Unachtsamkeit des Bedienungspersonals in Betrieb gesetzt wird, ohne dass das Brühgefäss etwa nach der Einbringung von frischem gemahlenem Kaffee verschlossen wird, sind vorteilhaft Mittel, z. B. eine Sperrklinke und ein Steuerschalter vorgesehen, welche das Einschalten der Automatik verhindern, solange das Brühgefäss offen ist.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Kaffeemaschine schematisch dargestellt. Fig. 1 zeigt die Gesamtanordnung der Maschine, die Fig. 2 und 3 stellen in Seiten- und Vorderansicht eine Ausführungsform der Automatik dar.
Die Maschine besteht aus folgenden Hauptteilen : dem Kessel 1, dem Brühgefäss 2 mit eingebautem Filterraum 3 und dem Vorratsbehälter 4 für den fertigen Kaffee. Verbunden sind die einzelnen Elemente durch Rohrleitungen, welche mit Hilfe von elektromagnetisch betätigten Ventilen - nachfolgend kurz "Magnetventile" genannt - geöffnet oder geschlossen werden können.
In dem Kessel 1 wird das zur Kaffeezubereitung benötigte Wasser la erhitzt, gleichzeitig sammelt sich dabei Dampf im Dampfraum lb.
Der gemahlene Kaffee befindet sich im Filterraum 3, welcher unten und oben durch Filtersiebe 3a und 3b begrenzt wird. Die Filtersiebe verhindern, dass das Kaffeepulver frei im Brühgefäss 2 herumschwimmen kann.
Unterhalb des Filterraumes 3 mündet in das Brühgefäss 2 die Wasserzuleitung 5, die vom Kessel l kommt. Der Dampfraum 1b des Kessels 1 ist mit dem oberen Ende des Brühgefässes 2 durch die Dampfleitung 6 verbunden. An die Dampfleitung 6 ist ferner eine weitere Dampfleitung 45 angeschlossen, welche von unten in das Brühgefäss 2 mündet.
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Der untere Teil des Brühgefässes 2 ist mit dem Vorratsbehälter 4 für den fertigen Kaffee durch eine Leitung 7 verbunden. Dem Vorratsbehälter 4 kann der fertige Kaffee durch einen Ablasshahn 4a entnommen werden. An der Oberseite des Brühgefässes 2 ist ferner eine Entlüftungsleitung 8 vorgesehen.
In die vom Kessel 1 kommende Wasserleitung 5 ist das Magnetventil 9, in die Dampfleitung 6 das Magnetventil 10, in die Leitung 7 das Magnetventil 11 und in die Leitung 8 das Magnetventil 12 eingeschaltet.
Der zylindrische Teil des Brühgefässes 2 ist zweckmässig aus einem durchsichtigenstoff, z. B. aus Glas, hergestellt. Kurz oberhalb des Filters 3 ist entsprechend einer bekanntgewordenen Ausführung, eine Lichtschranke angebracht, welche aus der Lichtquelle, z. B. Lampe 13a und der Photozelle 13b besteht.
Die von der Lichtquelle 13a ausgehenden Lichtstrahlen treten durch das Brühgefäss 2 hindurch und können durch den Kaffee unterbrochen werden.
Eine zweite Lichtschranke, welche aus der Lichtquelle, z. B. Lampe 14a und der Photozelle 14b, besteht, ist entsprechend der bekannten Ausführung auf einer Traverse 15 angeordnet, welche auf einem Stativ 16 nach oben und unten verschiebbar ist.
Um die Wasserleitung 5 herum, beispielsweise unterhalb des Brühgefässes 2, ist eine Kühlvorrichtung 40 mit Wasserzufluss 41 und Abfluss 42 vorgesehen. Die Kühlvorrichtung ist mit einem Thermostaten 43 ausgerüstet. welcher über-ein Magnetventil 44 den Wasserablauf 42 reguliert. Statt dessen kann die Regulierung auch in der Zuleitung 41 angeordnet sein. Der Thermostat 43 ist vorzugsweise einstellbar, um die Kühlverhältnisse an Ort und Stelle den Wünschen des Verbrauchers anpassen zu können.
In der Dampfleitung 45 ist ein Magnetventil 47 angeordnet, welches durch ein Zeitschaltwerk 46 ge- steuert wird. Das Zeitschaltwerk 46 ist der oberen Lichtschranke 14a - 14b zugeordnet und wird durch Unterbrechen des oberen Lichtstrahles gesteuert. Das Zeitschaltwerk 46 ist zweckmässig verstellbar bzw. ein- stellbar, um die"Ziehzeit"einstellen zu können. Unter"Ziehzeit"versteht man die Zeit, während welcher Dampf durch den Filterraum 3 in das Brühgefäss 2 gedrückt wird.
Der Vorratsbehälter 4 ist in einem Wasserbad 48 angeordnet, welches z. B. durch einenHeizkörper 49 beheizt wird. Die Überwachung und Regelung der Temperatur des Wasserbades 48 erfolgt durch einen Thermostaten 50, welcher die Energiezufuhr des Heizkörpers 49 steuert.
Die Herstellung des Kaffeegetränkes geschieht nun in folgender Weise :
Nachdem der gemahlene Kaffee in den Filterraum 3 zwischen die Filter 3a und 3b eingebracht ist, wird ein Druckknopfschalter betätigt. Dadurch wird bewirkt, dass sich die Magnetventile 9 und 12 öffnen und die Magnetventile 10 und 11 sich schliessen bzw. geschlossen bleiben. Ferner wird die Photozellensteuerung 14a - 14b eingeschaltet, während die Photozellensteuerung 13a - 13b zunächst abgeschaltet bleibt. Durch den im Kessel 1 herrschenden Dampfdruck wird das Wasser durch die Rohrleitung 5 und den Filterraum 3 hindurch in das Brühgefäss 2 gedrückt. Die in diesem Gefäss vorhandene Luft kann durch die Entlüftungsleitung 8 entweichen. Der Kaffee steigt nun im Brühgefäss 2 so lange hoch, bis der Lichtstrahl 14a - 14b unterbrochen wird.
Das entsprechende Phötorelais schaltet hiedurch das Zeitschaltwerk 46 ein, welches das Magnetventil 47 in der Dampfleitung 45 steuert. Durch Öffnen des Magnetventiles 47 wird für die vom Zeitschaltwerk46 gesteuerte Zeit Dampf aus dem Dampfraum 1b des Kessels 1 durch den Filterraum 3 in das Brühgefäss 2 gedrückt. Nach Ablauf des Zeitschaltwerkes 46 erfolgt durch dieses eine Umschaltung über entsprechende Relais. Durch diese Umschaltung werden die Magnetventile 9 und 12 geschlossen und die Magnetventile 10 und 11 geöffnet. Ferner wird die Lichtschranke 13a - 13b eingeschaltet.
Der Dampf aus dem Kessel 1 drückt nun über die Leitung 6 den Kaffee aus dem Brühgefäss 2 nochmals durch den Filterraum 3 und durch die Leitung 7 in das Vorratsgefäss 4 für den fertigen Kaffee, welcher diesem Gefäss durch den Ablasshahn 4a entnommen werden, kann. Ist der Kaffeespiegel im Brüh- gefäss 2 unter die Linie 13a - 13b abgesunken, so bewirkt die Photozelle 13b, dass die Magnetventile 9, 10 und 11 sich schliessen, während das Magnetventil 12 sich öffnet. Ferner werden beide Photorelais 13b und 14b abgeschaltet. Die Maschine befindet sich dann in der Ruhestellung.
Der Filterraum 3 kann aus einem Sammelbecher bestehen, der mit dem Brühgefäss 2 durch einen bajonettartigen Verschluss verbunden ist. Würde die Kaffeemaschine in Betrieb gesetzt werden können, ohne dass der Sammelbecher vorschriftsmässig mit dem Brühgefäss 2 verbunden wäre, dann würde dies zu einer erheblichen Betriebsstörung führen, insbesondere weil das zum Brühen des Kaffees bestimmte Wasser aus der Leitung 5 aus dem Brühgefäss herauslaufen würde. Es kann daher eine Sperrklinke vorgesehen sein, welche beim Einsetzen des Sammelbechers in das Brühgefäss 2 weggedrückt wird und den Weg für eine Abwärtsbewegung des Brühgefässes 2 frei gibt, wodurch erst der Filterraum 3 bzw. der am Brühgefäss befestigte Sammelbecher mit der Wasserleitung 5 verbunden wird.
Durch diese Abwärtsbewegung des Brühgefässes 2 kann ferner ein Steuerschalter betätigt werden,. welcher in seiner C. ffenstellung die Automatik
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unterbrochen hält.
Die in der schematischen Darstellung der Fig. 1 an verschiedenen Stellen liegenden Abschlussorgane
9,10, 11,12 und 47 werden bei der praktischen Ausführung zweckmässig zu einem gemeinsamen Körper
54 (Fig. 2) zusammengefasst. Eine besonders vorteilhafte Konstruktion ergibt sich, wenn man die Abschluss- organe nach Art eines Mehrwegehahnes ausbildet, der durch Drehen einer gemeinsamen Welle die einzel- nen Stellungen ermöglicht.
Der Körper 54 enthält die Abschlussorgane 9,10, 11,12 und 47. Durch Drehen der gemeinsamen
Welle 55 werden diese Organe gesteuert.
Als Antrieb dienen beispielsweise hydraulische Zylinder 56, welche über einen Kettentrieb 57 die Achse 55 betätigen. Die Steuerung der Zylinder 56 erfolgt durch Magnetventile 9a, 10a bzw. lla, 12a (Fig. 3). Die Zuleitungen zu den Magnetventilen 9a und lla werden an eine hydraulische Druckleitung angeschlossen, während über die Magnetventile 10a und 12a die Entlüftung der Zylinder 56 erfolgt, welche nur einseitig angetrieben werden. Der Zylinder 56a bewirkt eine Linksdrehung der Welle 55 (gegen den Uhrzeigersinn), während der Zylinder 56b eine Rechtsdrehung der Welle 55 (im Uhrzeigersinn) be- wirkt. Der jeweils arbeitende Kolben des einen Zylinders 56 bewegt hiebei den nicht arbeitenden Kolben des andern Zylinders 56. Beide Zylinder sind mit je einer ständig offenen Entlüftungsöffnung 60 versehen.
Die Arbeitsweise des hydraulischen Antriebes, beispielsweise des Zylinders 56a in Fig. 3, ist folgende :
Das Ventil 9a ist offen, das Ventil 10a geschlossen. Von den Ventilen lla bzw. 12a muss mindestens ein Ventil offen sein. Wird nun durch das Ventil 9a Druckflüssigkeit dem Zylinder 56a zugeführt, so bewegt sich dessen Kolben (nicht dargestellt) nach unten und dreht die Welle 55 nach links. Soll sich die Welle 55 entgegengesetzt drehen, so muss das Ventil lla offen und das Ventil 12a geschlossen und mindestens eines der Ventile 9a oder 10a offen sein. Die durch das Ventil lla dem Zylinder 56b zugeführte Druckflüssigkeit bewirkt eine Abwärtsbewegung des Kolbens in diesem Zylinder und damit eine Rechtsdrehung der Welle 55.
Die Magnetventile werden ebenfalls durch das Zeitwerk 46 gesteuert.
Die Steuerung des Körpers 54 kann statt auf hydraulischem Wege auch pneumatisch oder elektromotorisch erfolgen. An Stelle des hydraulischen Antriebes der Welle 55 können ebenfalls gleichwertige Mittel, z. B. pneumatische, motorische oder magnetische Antriebe verwendet werden.
Die beschriebene Ausführungsform hat den Vorteil, dass die elektrisch betätigten Magnetventile nur kaltes Leitungswasser zum Steuern der hydraulischen Zylinder 56 schalten müssen. Der gemeinsame Körper 54 kann entsprechend robust ausgebildet werden, da durch den hydraulischen Antrieb praktisch be- liebig grosse Kräfte zur Verfügung stehen. Die Anordnung hat den weiteren Vorteil, dass die Maschine auch von Hand weiter betrieben werden kann, wenn in der Automatik eine Störung eintritt.
Zu diesem Zweck ist der Welle 55 ein Betätigungshebel 58 zugeordnet, mit welchem sämtliche Schaltstellungen, die normalerweise durch die Automatik erfolgen, von Hand vorgenommen werden können. Um bei Handbetrieb den schweren hydraulischen Antrieb nicht mitbewegen zu müssen, kann dieser durch eine Kupplung 59 (Fig. 2) ausgekuppelt werden. Fig. 2 zeigt schematisch die Wirkungsweise des hydraulischen Antriebes 56 für den gemeinsamen Körper 54 mit dem Handbetätigungshebel 58 und der Kupplung 59 zum Auskuppeln des hydraulischen Antriebes. Um bei Störungen irgendwelcher Art die Maschine sofort in die Ausgangsstellung zurückschalten zu können, wird in der Automatik ein besonderer Druckknopf, z. B. mit der Bezeichnung "Not" oder "Aus" vorgesehen, bei dessen Betätigung die Maschine in die Ausgangsstellung zurückfährt.
Die Steuerung der Magnetventile kann beispielsweise durch Schaltschütze erfolgen. Selbstverständlich können jedoch auch andere bekannte Steuerungsorgane durch die Photozellen gesteuert werden. Beispielsweise können die Rohrverbindungen 5,6, 7 und 8 durch einen Mehrwegehahn geführt werden, der elektromagnetisch, hydraulisch oder pneumatisch bewegt wird, wobei die eigentliche Impulsgebung immer durch die Photozellen 13b und 14b ausgelöst wird.
An Stelle der Schützensteuerung kann auch eine Schaltwalze verwendet werden, die beispielsweise derartig mit dem Mehrwegehahn gekuppelt wird, dass bei Erreichung einer bestimmten Schaltstellung der Antriebsmechanismus immer so lange stehen bleibt, bis durch die Photozellen der erste Schaltimpuls gege- ben wird.
Die zuzubereitende Kaffeemenge wird durch die Stellung des Lichtstrahles von 14a nach 14b festgelegt. Daher ist diese Lichtschranke auf der Traverse 15 befestigt, welche auf dem Stativ 16 in der Höhe verschiebbar angeordnet ist. Zweckmässigerweise wird diese Verstellung auch durch einen Hilfsantrieb vorgenommen, welcher durch einen Druckknopf auf-und abwärts geregelt werden kann.
Bei der geschilderten Maschine wird das"Doppelfilter-Prinzip"angewendet, d. h. das zur Kaffeebe-
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reitung benötigte Wasser wird zweimal durch den gemahlenen Kaffee gedrückt. Selbstverständlich kann die geschilderte Steuerung auch für Einfachfilter-Kaffeemaschinen verwendet werden. Hiezu ist es nur notwendig, die Kaffeeleitung 7 oberhalb des oberen Filters 3a an das Brühgefäss 2 anzuschliessen.
Im Vorratsbehälter 4 für die Kaffeeflüssigkeit kann ein weiteres Steuerelement, z. B. eine Lichtschranke, angeordnet sein, welches in Abhängigkeit vom Flüssigkeitsstand im Vorratsbehälter 4 betätigt wird. Je nach Wunsch kann dann die Maschine auch auf längere Zeit vollautomatisch arbeiten oder es kann durch Betätigung eines entsprechenden Organs, etwa eines Druckschalters, jeweils immer nur eine bestimmte Kaffeeflüssigkeitsmenge automatisch zubereitet werden.
Ferner können die Abschlussorgane 9,10, 11,12 in den Rohrleitungen 5,6, 7 zu einer baulichen Einheit, z. B. einem Mehrwegehahn zusammengefasst werden, welcher in der gleichen Weise ferngesteuert wird. Es ist jedoch zweckmässig, die Betätigung des Mehrwegehahnes hydraulisch vorzunehmen und die Hydraulik elektrisch fernzusteuern.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellte und beschriebene Ausführungsform beschränkt. Vielmehr können Einzelheiten den jeweiligen Bedürfnissen des Einzelfalles angepasst werden, ohne vom Grundgedanken der Erfindung abzuweichen.
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