Hydraulisch gesteuerte Kaffeemaschine Die Erfindung bezieht sich auf eine nach dem Espresso-System arbeitende Maschine zum Bereiten von Kaffee oder ähnlichen Brühgetränken wie z. B.
Tee, bei der ein in einem Zylinder verschiebbarer Arbeitskolben unter der Wirkung eines ihn beauf- schlagenden Druckmittels, vorzugsweise Druckwas ser, das in eine Brühkammer des Zylinders eingelas sene heisse Brühwasser durch das Kaffeepulver oder sonstige Brühgut hindurchpresst. Die Rückführung des Arbeitskolbens in seine Füllstellung geschieht sodann mit Hilfe eines mechanischen oder ebenfalls hydraulischen Rückholorgans.
Durch die Erfindung wird bezweckt, eine Kaffee maschine dieser Art so auszubilden, dass der Arbeits kolben nach einmaliger Betätigung eines Steuer organs selbsttätig in eine bestimmte Füllstellung zu rückgeschoben und von dort nach Umkehrung seiner Bewegungsrichtung wieder in seine Ausgangsstellung vorgeschoben wird, wobei die der Füllstellung ent sprechende Brühwassermenge aus der Brühkammer durch das Brühgut hindurch herausgedrückt wird.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird be zweckt, den Füllungsgrad der Brühkammer mit Hilfe eines auf verschiedene Füllstellungen des Arbeits kolbens einstellbaren Vorwählorgans variabel zu ma chen.
Die Erfindung besteht darin, dass ein mit dem Arbeitskolben der Vorrichtung verbundener Rück holkolben in einem gegen den Arbeitszylinder dicht abgeschlossenen -Rückholzylinder verschiebbar ist,
dessen Zylinderraum an seinem der Ausgangsstellung des Rückholkolbens benachbarten Ende mit einer Druckmittelleitung verbunden und in seiner von dem Rückholkolben bestrichenen Wandungszone durch mindestens eine seitliche Wandungsdurchbrechung an den Impulsraum eines verstellbaren Steuerorgans anschliessbar ist, welches willkürlich z.
B. von Hand in eine die Arbeitskammer des Arbeitszylinders von der Druckmittelleitung trennende Rückholstellung und nach Überschreitung der an den Impulsraum angeschlossenen Wandungsdurchbrechung des Rück holzylinders durch den sich verschiebenden Rückhol- kolben selbsttätig unter der Wirkung des Druckmit tels in seine die Arbeitskammer des Arbeitszylinders wieder mit der Druckmittelleitung verbindende Aus- gangsstellung gebracht wird.
Bei einer derart ausgebildeten Vorrichtung ge nügt es, das Steuerorgan einmal von Hand zu be tätigen, worauf der Arbeitskolben selbsttätig in eine durch die Lage der Wandungsdurchbrechung des Rückholzylinders bestimmte Füllstellung gebracht und die Brühkammex mit einer dieser Füllstellung entsprechenden Brühwassermenge gefüllt wird. So bald diese Füllstellung erreicht ist, wird ebenfalls selbsttätig die Hubrichtung des Arbeitskolbens um gekehrt,
der Arbeitskolben mit Druckmittel beauf- schlagt und das Brühwasser durch das Brühgut hin durchgepresst. Hiernach ist die Vorrichtung wieder für die Ausführung eines neuen Brühvorganges be reit. Es ist also erfindungsgemäss möglich, durch entsprechende Wahl der Lage der Wandungsdurch- brechung im Rückholzylinder einen mehr oder weni ger grossen Füllungsgrad der Brühkammer zu erzie len.
Dadurch kann die bei jedem Brühvorgang aus tretende Brühwassermenge der wechselnden Grösse oder Menge der zu füllenden Tassen, Kännchen oder sonstigen Gefässe angepasst oder ein mehr oder weni ger konzentriertes Getränk erhalten werden.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann die Vorrichtung derart ausgebildet sein, dass der Abstand der an den Impulsraum des Steuerorgans anschliessbaren Wandungsdurchbrechung des Rück- holzylinders von dem mit der Druckmittelleitung ver bundenen Ende des Rückholzylinders wählbar ist. Diese Abstandsveränderung kann entweder stufen los oder in bestimmten Abstufungen vorgenommen werden.
Gemäss einer besonders einfachen Ausfüh rungsform sind in der Zylinderwandung des Rück holzylinders zwei, drei oder mehr in gegenseitigen Abständen über den Kolbenweg des Rückholkolbens verteilte Wandungsdurchbrechungen angeordnet, wel che wahlweise an den Impulsraum des Steuerorgans anschliessbar sind. Vorzugsweise dient hierfür ein gemeinsames Vorwählorgan, z. B. ein Mehrwege hahn, durch dessen Einstellung auf einen bestimmten Füllungsgrad die Hubhöhe des Rückholkalbens und damit auch des Arbeitskolbens im voraus gewählt werden kann.
Das Steuerorgan besteht vorzugsweise aus einem in einem Steuerzylinder verschiebbaren Steuerkolben, welcher mittels eines Bedienungshebels aus seiner Ausgangsstellung in eine Rückholstellung gebracht werden kann, wodurch die in der nachstehenden Be schreibung im einzelnen beschriebenen Steuervor gänge ausgelöst werden. Die Rückführung dieses Steuerkolbens in die Ausgangsstellung geschieht selbsttätig unter der Wirkung des Druckmittels, wo bei die Rückführbewegung zweckmässig durch einen dem Druck im Impulsraum des Steuerzylinders aus gesetzten Hilfskolben mindestens eingeleitet wird.
In der Zeichnung ist die Erfindung beispiels weise veranschaulicht.
Fig. 1 zeigt schematisch die Steuervorrichtung der Kaffeemaschine in der Ruhestellung.
Fig. 2 zeigt schematisch die Steuervorrichtung ge mäss Fig. 1 in einer Arbeitsstellung.
Fig. 3 zeigt im Längsschnitt nach der Linie A-B der Fig. 4 eine praktische Ausführungsform der Steuervorrichtung.
Fig.4 zeigt einen Querschnitt nach der Linie C-D der Fig. 3.
Fig.5 zeigt einen unten abgebrochenen Schnitt durch den obern Teil nach der Linie E-F der Fig. 3. Fig.6 zeigt einen unten abgebrochenen Schnitt nach der Linie G-H der Fig. 4, und Fig.7 zeigt eine teilweise geschnittene Ansicht in Richtung des Pfeils J der Fig. 5.
Jede Zylindergruppe besteht im wesentlichen aus einem Arbeitszylinder 1 mit einem Arbeitskolben 2, einem Rückholzylinder 3 mit einem Rückholkolben 4, einem Dreiwegehahn 5, einem Steuerzylinder 6 mit einem Steuerkolben 7 und einem Leitungssystem, welches die verschiedenen Zylinderräume unter sich und mit einem nicht dargestellten Wasserkessel bzw. einer ebenfalls nicht dargestellten Druckwasserquelle verbindet.
Der Arbeitszylinder 1 hat eine oberhalb des Ar beitskolbens 2 befindliche Arbeitskammer 8 und eine unterhalb des Arbeitskolbens 2 befindliche Brüh kammer 9. Die Brühkammer 9 wird unten durch ein Verteilersieb 10 von einem lösbaren, in der Zeich nung nicht dargestellten Kaffeesiebhalter getrennt, der nach Art eines Bajonettverschlusses in abge schrägte Klauen 11 des untern Zylinderendes ein- greifen kann.
In die Brühkammer 9 mündet bei ent sprechend angehobenem Arbeitskolben 2 eine in einem seitlichen Stutzen 12 des Arbeitszylinders 1 angeordnete Bohrung 13, die über ein aus einem Ventilsitz 14, einem Ventilteller 15 und einer Ven tilfeder 16 bestehendes Ventil mit einer an den Was serkessel angeschlossenen Bohrung 17 in Verbin dung gelangt, wenn das Ventil geöffnet ist. Die Ven- tilfeder 16 ist so bemessen, dass der durch die Lei tung 17 wirkende Kesseldruck die Federkraft über winden und den Ventilteller 15 von seinem Sitz 14 abheben kann.
Der als Hohlkörper ausgebildete und mit einer oder mehreren Abdichtmanschetten 18 versehene Arbeitskolben 2 ist mittels einer Kolbenstange 19 starr mit dem Rückholkolben 4 verbunden. Die Kolbenstange 19 ist durch eine Stopfbuchse 20 ge führt, welche die Arbeitskammer 8 gegen den Zylin derraum 21 des Rückholzylinders 3 abdichtet. In der Wandung des Rückholzylinders 3 sind drei in gegenseitigen Abständen übereinander angeordnete Bohrungen 22, 23 und 24 vorgesehen, welche durch Leitungen 25, 26 bzw. 27 an den Dreiwegehahn 5 angeschlossen sind.
Bei der in Fig. 3 bis 7 dargestell ten praktischen Ausführungsform der Zylindergruppe ist die mittlere Bohrung 23 aus konstruktiven Grün den gegenüber den beiden andern Bohrungen 22, 24 um 180 versetzt, wie insbesondere aus Fig.5 er sichtlich ist, wobei die Leitung 26, wie Fig. 4 zeigt, im Bogen um den Rückholzylinder 3 herum zu dem Dreiwegehahn 5 geführt ist.
Je nach der durch ein Handrad 28 an Hand einer Markierung 29 (siehe Fig.6) einstellbaren Stellung des Hahnkükens 30 des Dreiwegehahnes 5 kann eine der drei Bohrungen 22, 23, 24 an eine Impulsleitung 31 angeschlossen werden, die in einen Impulsraum 32 unterhalb des Steuerzylinders 6 führt. über dem Impulsraum 32 ist in einem kleinen Zylinderraum 33 ein Hilfskolben 34 verschiebbar, welcher von unten auf den Steuer kolben 7 wirken kann.
Der Zylinderraum 21 des Rückholzylinders 3 ist ferner oben durch eine Ausgleichsbohrung 35 mit einer in den Wasserkessel führenden Ableitung 36 und unten durch eine Leitung 37 mit einer Druck wasserleitung 38 verbunden.
Der Steuerkolben 7 ist verschiebbar in einem Zy linderraum 39 des Steuerzylinders 6. Eine Druck feder 40 wirkt über einen um eine Achse 41 dreh bar gelagerten und mit einem Handgriff 42 ver- sehenen Bedienungshebel 43 und eine lose auflie gende Druckstange 44 auf den Steuerkolben 7.
Die Wasserdruckleitung 38 führt durch eine bei gehobenem Steuerkolben 7 geöffnete Bohrung 45 in den untern Teil des Zylinderraumes 39, der unten einen Ventilsitz 46 hat. An den obern Teil des Zy linderraumes 39 ist durch eine Bohrung 47 eine Lei tung 48 angeschlossen, die in den Arbeitsraum 8 des Arbeitszylinders 1 führt. Gleichzeitig ist der kleine Zylinderraum 33 des Hilfskolbens 34 durch eine Bohrung 49 an die Verbindungsleitung 48 ange- schlossen. Oben hat der Zylinderraum 39 des Steuer organs einen Ventilsitz 50, über dem sich ein Raum 51 befindet, der durch eine Bohrung 52 an die zum Kessel führende Ableitung 36 angeschlossen ist.
Der Rückholzylinder 3 ist mit Hilfe eines auf schraubbaren Gewinderinges 55 auswechselbar auf dem Arbeitszylinder 1 befestigt. Bei der praktischen Ausführung der Vorrichtung ist der Steuerzylinder 6 in dem Zylinderblock des Rückholzylinders 3 par allei zu der Zylinderbohrung 21 angeordnet. Auf der gegenüberliegenden Seite ist die Feder 40 einge baut, und seitlich davon befindet sich der Dreiweg hahn 5 mit dem Handrad 28. Dieser ganze Kopf teil ist zweckmässig von einer Haube 53 umgeben, die mit einer Öffnung 54 zur Durchführung des Be dienungshebels 43 versehen ist.
Die Wirkungsweise der vorstehend beschriebenen Ausführungsform der Erfindung ist folgende: In der Ruhestellung der Vorrichtung befinden sich alle Teile in der in Fig. 1 schematisch und in Fig.3 praktisch dargestellten Lage, wobei der Ar beitskolben 2 und der mit ihm verbundene Rückhol- kolben 4 ihre untere Endstellung in den Zylindern 1 bzw. 3 einnehmen, während sich der Steuerkolben 7 in dem Steuerzylinder 6 oben gegen den Ventilsitz 50 legt. Die Kolben werden in dieser Stellung durch das z.
B. unter 6-8 atü stehende Druckwasser gehalten, welches durch die Druckleitung 38 und die Bohrung 45 in den untern Steuerzylinderraum 39 und von dort durch den kleinen Zylinderraum 33, die Boh rung 49 und die Leitung 48 in den Arbeitsraum 8 des Arbeitszylinders 1 eindringt. Der Dreiwegehahn 5 wird nun mittels des Handrades 28 auf den ge wünschten Füllungsgrad, beispielsweise auf ein mitt leres Füllvolumen von zwei Tassen, eingestellt, wobei die mittlere Bohrung 23 über die Leitung 26, eine Bohrung im Hahnküken 30 des Dreiwegehahnes 5 und die Impulsleitung 31 mit dem Impulsraum 32 unter dem Hilfskolben 34 in Verbindung steht.
Auf das nicht dargestellte Kaffeesieb des unter dem Ver teilersieb 10 befestigten Siebhalters ist eine entspre chende Menge Kaffeepulver geschüttet worden.
Um die Maschine zwecks Bereitung der Kaffee brühe in Gang zu setzen, genügt es, den Bedienungs hebel 43 mittels seines Handgriffes aus seiner obern, in Fig. 1 gezeigten Stellung in seine untere, in Fig. 2 gezeigte Stellung herabzudrücken. Alle weiteren Vor gänge spielen sich dann vollkommen selbsttätig ab.
Der Steuerkolben 7 wird durch das Herabdrük- ken des Bedienungshebels 43 in seine in Fig. 2 ge zeigte untere Endstellung gebracht, wo er sich mit seiner untern Dichtfläche auf den untern Ventilsitz 46 legt. Der Steuerkolben 7 sperrt jetzt die von der Wasserdruckleitung 38 kommende Bohrung 45 ab und gibt die in die Leitung 48 führende Bohrung 47 frei.
Der Arbeitsraum 8 wird dadurch von der Was serdruckleitung 38 getrennt und dafür über die Boh rung 47, den obern Steuerzylinderraum 39, den dar überliegenden Raum 51 und die Bohrung 52 an die in den Wasserkessel führende Leitung 36 angeschlos- sen. Infolgedessen steht der Arbeitsraum 8 nur noch unter dem Kesseldruck von z. B. 0,7-1 atü.
Da der unter dem Rückholkolben 4 befindliche Teil des Rückholzylinderraumes 21 durch die Lei tung 37 ständig an die Wasserdruckleitung 38 ange schlossen ist, überwiegt jetzt die von unten auf den Rückholkolben 4 wirkende Kraft die von oben im Raum 8 auf den Arbeitskolben 2 wirkende Kraft, so dass sich der Rückholkolben 4 im Rückholzylinder 3 nach oben bewegt und den Arbeitskolben 2 mit nach oben zieht.
Wenn der Rückholkolben 4 bei seiner Aufwärtsbewegung die untere Seitenbohrung 22 überschreitet, erfolgt noch gar nichts, weil die zu gehörige Leitung 25 durch den Dreiwegehahn 5 ver schlossen ist. Jedoch öffnet sich während des Auf wärtsganges des Arbeitskolbens 2 nach der Freigabe der Bohrung 13 das Ventil 14, 15, 16, und aus dem Wasserkessel strömt heisses Brühwasser durch die Bohrungen 17 und 13 in die Brühkammer 9 des Arbeitszylinders 1 ein (siehe F.ig. 2).
Sobald aber der Rückholkolben 4 über die mitt lere Seitenbohrung 23 hinweggeglitten ist und die in Fig. 2 veranschaulichte Stellung erreicht hat, gelangt der im Zylinderraum 21 unter dem Rückholkolben 4 herrschende Wasserdruck von z. B.6-8 atü durch die Leitung 26, den für diese Leitung offenen Drei wegehahn 5 und die Impulsleitung 31 in den Impuls raum 32 des Steuerventils und drückt den Hilfskol- ben 34 in dem Raum 33 nach oben.
Der auf dem Impulskolben 34 vorgesehene Ansatz, welcher sich bis dahin in einem kleinen Abstand von der Unter fläche des Steuerkolbens 7 befunden hat, stösst nun mehr gegen diese Unterfläche. Der Steuerkolben 7 wird von dem Hilfskolben 34 entgegen der Wirkung der Feder 40 angehoben und in seine obere End- stellung gemäss Fig. 1 zurückgebracht, wodurch auch der Bedienungshebel 43 wieder seine angehobene Stellung erreicht.
Im gleichen Augenblick kann das Druckwasser aus der Druckwasserleitung 38 wieder durch den untern Steuerzylinderraum 39, den kleinen Zylinder raum 33, die Bohrung 49 und die Leitung 48 in die Arbeitskammer 8 des Arbeitszylinders 1 eindringen. Dadurch wird bewirkt, dass die miteinander verbun denen Kolben 2 und 4 sofort zum Stillstand kommen und sich wegen der nunmehr grösseren, auf den Arbeitskolben 2 wirkenden Kraft aus der in Fig.2 dargestellten obern Lage in die in Fig. 1 dargestellte untere Endstellung zurückbewegen.
Hierbei drückt der Arbeitskolben 2 das in der Brühkammer 9 be findliche heisse Brühwasser durch das Verteilersieb 10 und das darunter im Siebhalter lagernde Kaffee pulver hindurch aus der Vorrichtung heraus in das Aufnahmegefäss, z. B. ein Kaffeekännchen oder eine Tasse. In dieser Stellung bleibt der Arbeitskolben 2 stehen, die Ruhestellung ist wieder erreicht und die Vorrichtung ist für ein neues Arbeitsspiel bereit.
Es sei noch bemerkt, dass der Hilfskolben 34 die Aufwärtsbewegung des Steuerkolbens 7 vor allem einleitet. Denn sobald der Steuerkolben 7 die Boh- rang 45 nach oben überschritten hat, gelangt Druck wasser aus der Druckmittelleitung 38 unter den Steuerkolben und drückt denselben aufwärts.
Der Hilfskolben 34 dagegen wird wieder nach unten gedrückt, weil der Impulsraum 32 nach überschrei tung der Rückholzylinderbohrung 23 seitens des Rückholkolbens 4 durch die Leitung 31, den Drei wegehahn 5, den Kanal 26, die Bohrung 23 und den obern Teil des Rückholzylinderraumes 21 über die Ausgleichsbohrung 35 mit der in den Kessel führen den Ableitung 36 verbunden wird.
Der Rückholzylinder kann auch mehr oder weni ger als drei Wandungsdurchbrechungen erhalten, so dass eine feinere oder gröbere Abstufung des Füllungs grades erzielt wird. Stets jedoch arbeitet die Maschine nach Betätigung des Bedienungshebels oder sonstigen Auslöseorgans vollautomatisch. Auch das Vorwähl- organ und das Steuerorgan können abweichend vom Ausführungsbeispiel ausgebildet werden, sofern sie nur im Rahmen der Erfindung ihre Aufgabe erfüllen.