Hydraulisch gesteuerte Kaffeemaschine Die Erfindung betrifft eine hydraulisch gesteuerte Kaffeemaschine mit einem unter der Wirkung eines Druckmittels in einem Arbeitszylinder verschiebbaren und mittels eines Rückholkolbens zurückschiebbaren Arbeitskolben, wobei der mit dem Arbeitskolben ver bundene Rückholkolben in einem Rückholzylinder verschiebbar ist,
dessen Zylinderraum an seinem der Ausgangsstellung des Rückholkolbens benachbarten Ende mit einer Druckmittelleitung verbunden und in seiner von dem Rückholkolben bestrichenen Wan- dungszone durch mindestens eine -Wandungsdurch- brechung an den Impulsraum eines verstellbaren Steuerorgans anschliessbar ist.
Bei einer solchen Kaffeemaschine vollzieht sich der Arbeitszyklus eines Brühvorganges nach einma liger Betätigung eines Handhebels vollkommen selbst tätig, d. h. der Arbeitskolben bewegt sich, gezogen durch den Rückholkolben, in seine durch das Vor- wählorgan eingestellte Füllstellung, kehrt dann seine Bewegungsrichtung automatisch um und verschiebt sich unter der Wirkung des Druckmittels wieder in seine Ausgangsstellung, in der er dann stehenbleibt.
Es wurde nun gefunden, dass es vorteilhafter sein kann, die Rückkehr des Arbeitskolbens in seine Aus gangsstellung um längere oder kürzere Zeit zu ver zögern, um dem in die Brühkammer eingedrungenen heissen Wasser Gelegenheit zu geben, mehr oder weniger lange auf das Kaffeemehl einzuwirken, bevor es herausgedrückt wird.
Die Erfindung besteht darin, dass die jeweils wirk same Wandungsdurchbrechung des Rückholzylinders mit dem Impulsraum eines Rückschlagventils ver bunden ist, welches zwischen den Arbeitsraum des Arbeitszylinders und den einen Vorraum eines von Hand in zwei Stellungen einstellbaren Mehrwegesteuer- ventis eingeschaltet ist,
dessen anderer Vorraum mit dem Zylinderraum des Rückholzylinders verbunden ist und das in seiner einen Stellung den ersten Vor raum an eine Druckmittelleitung und den zweiten Vorraum an eine Abflussleitung, in der anderen Stellung dagegen den ersten Vorraum an die Abfluss- leitung und den zweiten Vorraum an die Druck mittelleitung anschliesst.
Dadurch wird erreicht, dass bei einer ersten Betä tigung des Mehrwegesteuerventils -der Arbeitskolben aus seiner Ausgangsstellung von dem Rückholkolben in die der Lage der wirksamen Wandungsdurchbrechung in dem Rückholzylinder entsprechenden Füllstellung verschoben und dort so lange im Stillstand gehal ten wird, bis durch eine zweite, in umgekehrtem Sinne erfolgende Betätigung des Mehrwegesteuerventils die Vorschubbewegung des Arbeitskolbens aus der ge nannten Füllstellung in seine Ausgangsstellung einge leitet wird.
Man kann also nunmehr die Zeitdauer des Stillstandes des Arbeitskolbens und damit die Zeit des Einwirkens des heissen Wassers auf das Kaffeepulver beliebig bestimmen.
In der Zeichnung ist die Erfindung in einer Aus führungsform schematisch veranschaulicht, und zwar zeigt: Fig. 1 eine Zylindergruppe in der Ausgangs- oder Ruhestellung der Kolben, während Fig. 2 die gleiche Zylindergruppe in einer Füll stellung der Kolben darstellt.
Jede Zylindergruppe besteht im wesentlichen aus zwei übereinander angeordneten Zylindern 1, 2, einem Mehrwegesteuerventil 3, einem Rückschlagventil 4, einem Dreiwegehahn 5 und einem Leitungssystem, wel ches die verschiedenen Teile der Vorrichtung unter sich und mit einer in der Zeichnung nicht dargestellten Druckwasserquelle, vorzugsweise der Wasserleitung, bzw. mit einer Ableitung verbindet. Auch der Heiss wasserkessel der Kaffeemaschine ist in der Zeichnung fortgelassen worden, da er in an sich bekannter Weise ausgebildet sein kann.
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 Kol benstange 9 mit einem in dem oberen oder Rückhol- zylinder 2 verschiebbaren Rückholkolben 10 verbun den, der einen oberen Zylinderraum 11 von einem unteren Zylinderraum 12 trennt.
Der Längskanal 13 der Kolbenstange 9 mündet über dem Rückholkolben 10 direkt in den oberen Zusatzarbeitsraum 11 und oberhalb des Arbeitskolbens 6 durch eine Querbohrung 14 in den Arbeitsraum 7, so dass die Arbeitsräume 7 und <B>11</B> der beiden Zylinder 1 und 2 ständig mitein ander verbunden sind. Die beiden Zylinder 1 und 2 sind durch einen Zwischendeckel 15 voneinander getrennt, durch dessen mit einer Ringdichtung 16 ver sehene Bohrung die Kolbenstange 9 geführt ist. Die beiden Kolben 6 und 10 haben ebenfalls Ringdich tungen 17 bzw. 18, die in rechteckige Nuten der Kol ben eingelegt sind.
Unterhalb der Brühkammer 8 des Arbeitszylin ders 1 ist ein Siebhalter 19 mit Ausflussöffnungen 20 z. B. mittels Bajonettverschluss befestigt.
In den Brühwasserraum 8 des Arbeitszylinders 1 mündet ein Kanal 21, der unter Einschaltung eines Ventils 22 mit einer vom Heisswasserkessel kommen den 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 in die Bewegungsbahn der Wan dung bzw. einer unteren Konusfläche 26 des Arbeits kolbens 6 ragt. Der Rückholzylinder 2 ist oben durch einen Zylinderdeckel 27 dicht abgeschlossen.
In der Zylinderwandung des Rückholzylinders 2 sind in bestimmten Abständen voneinander beispiels weise drei Bohrungen 28, 29, 30 angebracht, die über Leitungen 31, 32 bzw. 33 mit dem Dreiwegeventil 5 in Verbindung stehen. Je nach der Stellung des Drei wegeventils wird eine dieser drei Bohrungen bzw. Lei tungen an eine Leitung 34 angeschlossen. Ferner ist der Raum 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 Dreiwegehahn 5 kommende Lei tung 34 mündet in den oberen Impulsraum 39 des 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 Arbeits raum 7 des Arbeitszylinders 1 führt. Aus dem unteren Teil des Raumes 42 des Rück schlagventils 4 führt eine Leitung 45 durch eine Boh rung 46 in einen andern Vorraum 47 des Steuerven tils 3. Über der Mündung der Leitung 45 in den Raum 42 desRückschlagventil,s4 ist ein Ventilsitz vorgesehen, der mit einer Dichtfläche des Kolbens 40 zusammen arbeitet.
Eine Druckwasserleitung 48, durch die Druck wasser aus einem Wasserleitungsnetz in Richtung des Pfeiles D eingeführt wird, mündet durch eine Boh rung 49 in einen inneren Ventilraum 50 des Mehr wegesteuerventils 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 abströmen kann, wenn das Mehrwegeventil ent sprechende Durchgänge freigibt.
In dem inneren Ventilraum 50 des Mehrwegeven- tils 3 ist ein Ventilverschlusskörper 54 an einer Ventil stange 55 befestigt. Der Ventilverschlusskörper 54 kann sich mit seinen gegenüberliegenden Sitzflächen ent weder 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 Ventilverschlusskörper 59 zusammenarbeitet, und anderseits einen in den Vorraum 38 führenden Ventil sitz 60, mit dem ein Ventilverschlusskörper 61 zu sammenarbeitet. Die beiden Ventilverschlusskörper 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 schwenkbar an einer verschiebbar gelagerten Stange 64 gelagert ist, an deren äusserem Ende ein Hand betätigungsknopf 65 sitzt, mit dessen Hilfe die Stange 64 und damit auch die inneren Ventilorgane wahl weise in Richtung der Pfeile<I>A</I> oder<I>B</I> verschoben werden können.
Die Wirkungsweise der vorstehend beschriebenen Einrichtung ist folgende: Im Ruhezustand der Kaffeemaschine nehmen die Kolben und die Ventilorgane die in Fig. 1 der Zeich nung dargestellte Lage ein. Der Betätigungsknopf 65 ist hierbei in die Stellung des Pfeiles A eingeschoben. Infolgedessen kann aus der Wasserleitung Druck wasser in Richtung des Pfeiles D durch die Leitung 48 in den inneren Ventilraum 50, durch den Ventil sitz 54 und den Vorraum 47 in die Leitung 45 ein treten.
Da das Rückschlagventil 4 durch die Feder 41 offen gehalten wird, gelangt das Druckwasser durch den Ventilraum 42 und die Leitung 43 in den Ar beitsraum 7 des Arbeitszylinders 1 und durch die Querbohrung 14 und den Kanal 13 der hohlen Kol benstange 9 in den Raum 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. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel hat der Zu satzkolben 9 eine doppelt so grosse Fläche wie der Arbeitskolben 6.
Dieser Arbeitskolben 6 sitzt in seiner unteren End- und Ausgangsstellung mit seiner Konus fläche 26 auf einer entsprechenden Sitzfläche am unteren Ende der Brühwasserkammer 8 des Arbeits zylinders 1 auf. In dieser Stellung hält der Arbeits kolben 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 Zylinderraum 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 fest gehalten.
Um einen Arbeitszyklus der Kaffeemaschine in Gang zu setzen, wird der Handbetätigungsknopf 65 in Richtung des Pfeiles B in die in Fig. 2 dargestellte Stellung verschoben. Die Ventilverschlusskörper des Steuerventils schliessen dann die vorher offenen Ven tilsitze ab, während sie die vorher geschlossenen Ven tilsitze öffnen. Dadurch werden die Zylinderräume 7 und 11 über die Leitung 43, den noch offenen Rück schlagventilraum 42, die Leitung 45, den Vorraum 47, den geöffneten Ventilsitz 58 und den inneren Ventilraum 51 an die Ablaufleitung 53 angeschlossen.
Dagegen wird der Zylinderraum 12 unter dem Zusatz kolben 10 durch die Leitung 36, den Vorraum 38 des Steuerventils 3, den geöffneten Ventilsitz 57 und den inneren Ventilraum 50 mit der Druckwasser leitung 48 verbunden. Infolgedessen wirkt eine ent sprechende Druckkraft von unten auf den Rückhol- kolben 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 Ar beitskolbens 6.
Der Dreiwegehahn 5 möge beispielsweise so ein gestellt sein, dass die Wandungsbohrung 29 und die Zwischenleitung 32 über die Leitung 34 mit dem Im pulsraum 39 des Rückschlagventils 4 in Verbindung steht. Wenn nun die untere Kolbenkante des Rück holkolbens 10 bei der Aufwärtsbewegung der beiden Kolben die seitliche Bohrung 29 überstreicht, strömt Druckwasser aus dem Zylinderraum 12 über den Dreiwegehahn 5 und die Leitung 34 in den Impuls raum 39 des Rückschlagventils 4 und drückt den Kolben 40 entgegen der Wirkung der Feder 41 nach 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 Ven tilsitz des Rückschlagventils gedrückt wird. In diesem Augenblick wird die Leitung 43, 45 unterbrochen und dadurch der Abfluss des Wassers aus den Zylinder- räumen 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 des Brühwasserraumes B. Wenn anstatt dessen die Wandungsbohrung 30 oder die Wandungsbohrung 28 über den Dreiwegehahn an das Rückschlagventil angeschlossen wird, bewegen sich die Kolben 6 und 10 nur entsprechend weniger oder aber entsprechend mehr nach oben.
Man kann also durch vorherige Einstellung des Dreiwegehahnes 5 die Hubhöhe der Kolben und damit das Füllvolumen der Brühwasserkammer 8 in drei Stufen ändern. Dem zufolge können in jedem Arbeitszyklus verschieden grosse Mengen an Kaffeebrühe 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 gegebenen- falls noch etwas warten, bis die Brühe durch das Sieb, welches das Kaffeepulver trägt, hindurchzadringen und aus den Auslassöffnungen 20 zu tropfen beginnt. Nunmehr wird das Mehrwegesteuerventil 3 durch Verschiebung dies Knopfes 65 von Hand aus der Lage B wieder in die Lage A, d. h. in seine in Fig. 1 dargestellte Ausgangsstellung zurückgebracht.
Da durch wird der Rückholdruckraum 12 unter dem Kolben 10 durch die Leitung 36 und den wieder geöffneten Ventilsitz 60 mit der Ablaufleitung 53 ver bunden, 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 an geschlossen werden. Die Kolben 6 und 10 üben dann bei den vorstehend genannten Grössenverhältnissen auf das heisse Brühwasser in dem Brühwasserraum 8 einen Druck aus, der dem dreifachen Druck der Wasser leitung entspricht.
Mit diesem Druck presst der ab wärtsgehende Arbeitskolben 6 das heisse Brühwasser durch das Kaffeepulver. 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 dies Zylinders 1 aufsitzt. Das Brühwasser ist dann voll ständig aus dem Brühwasserraurn 8 herausgedrückt worden.
Auch hat sich dann die Seitenwandung des Arbeitskolbens 6 gegen den Druckstift 25 gelegt und letzteren in die Zylinderwandung eingedrückt, so dass das Ventil 22 wieder fest zugehalten wird. Der Ar beitszyklus ist damit beendet, alle Teile nehmen ihre in Fig. 1 dargestellte Ruhestellung wieder ein, und die Vorrichtung steht zur Ausführung eines neuen Brüh vorganges bereit.