CH658580A5

CH658580A5 - Elektrische kaffeemaschine mit einem zentrifugalfilter.

Info

Publication number: CH658580A5
Application number: CH4894/82A
Authority: CH
Inventors: Udo Leuschner; Alfons Zinsberger; Alfons Reitmeier
Original assignee: Bosch Siemens Hausgeraete
Priority date: 1981-09-22
Filing date: 1982-08-16
Publication date: 1986-11-28
Also published as: CH663887A5; FR2513104A1; ATA309082A; PT75532A; PT75532B; BR8205537A; FR2513104B1; ES8306580A1; GB2109673A; AT387138B; AU8811382A; US4473002A; NL8203678A; GB2109673B; AU562516B2; ES515841A0

Description

Die Erfindung betrifft eine Kaffeemaschine mit einem Zentrifugalfilter gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Bei dieser Art Kaffeemaschine, bei der die Fördereinrichtung und der Zentrifugalfilter gemeinsam ohne Relativbewegung gegeneinander rotieren, besteht das Problem, dass die Fördereinrichtung das Brühwasser ungleichmässig auf den sich im Kaffeefilter ausbildenden Kaffeemehlring absprüht, was zu Unwuchten und ungleichmässiger Ausnutzung des Kaffeemehls führt. Ferner besteht das Problem, zur Vermeidung von Unwuchten. den Zentrifugalfilter zusammen mit der Fördereinrichtung gut relativ zur Motorwelle zu zentrieren, ohne dass die Zentriereinrichtungen allzu enge und damit teure Fertigungstoleranzen erfordern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kaffeemaschine der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, bei der Unwuchten vermieden, das Brühwasser dem Kaffeemehl gleichmässig verteilt zugeführt wird und das Kaffeemehl gut ausgenutzt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 angegebenen Massnahmen gelöst. Mehrere um den Umfang verteilte Förderkanäle für das Brühwasser aufweist, die vorzugsweise zwischen um den Umfang verteilten inneren Rippen der Fördereinrichtung gebildet sind. Das in diese Kanäle eintretende Brühwasser wird also jeweils einem bestimmten Bereich der Abgabeöffnung bzw. der Abgabeöffnungen zum Absprühen auf das Kaffeemehl zugeführt und damit das Kaffeemehl um den Umfang verteilt gleichmässig beaufschlagt. Die Rippen erstrecken sich dabei vorzugsweise über die ganze Höhe der Fördereinrichtung bis zu den Abgabeöffnungen bzw. der Abgabeöffnung.

Vorzugsweise dient nur ein Teil der Rippen zur Zentrierung der Fördereinrichtung auf einem, auf der Motorwelle befestigten Mitnehmer. Hierdurch wird eine grössere Elastizität der Zentriereinrichtung erreicht, die grössere Fertigungstoleranzen und damit eine billigere Fertigung erlaubt.

Als Fördereinrichtung kann ein sich nach oben erweiternder Hohlkegel dienen, an dessen Innenseite die Rippen sich vorzugsweise vertikal erstrecken. Die Rippel sind dabei vorzugsweise als Vorsprünge der Innenwandung des Hohlkegels ausgebildet. Als Mitnehmer kann dabei ein schwach konischer Kegelstumpf dienen, an dem die zur Zentrierung dienenden Rippel mit ihrer Innenkante anliegen. Die Innenkanten sind dabei relativ zur Mittelachse mit der gleichen Konizität geneigt, wie die Aussenwandung des Mitnehmers.

Die Förderkapazität der Fördereinrichtung und des Zentrifugalfilters und die Filtergeometrie können so aufeinander abgestimmt sein, dass bei Verwendung von Kaffeemehl feinen oder mittleren Mahlgrades ein Brühwasser-Rückstau im Zentrifugalfilter entsteht, der bis vor die Kaffeemehlschicht nach innen reicht. Als eigentlicher Filter dient z.B. ein Filterspalt.

Auf diese Weise befindet sich während der grössten Zeit des Brühwasserdurchlaufes durch den Zentrifugalfilter in diesem ein gleichmässig verteilter Wasserring, in dem das Kaffeemehl aufgenommen ist und auch bei ungleichmässiger Verteilung im Filter nicht mehr zu Unwuchten führen kann.

Vorzugsweise ist die Abstimmung so getroffen, dass der Zentrifugalfilter sich vollständig mit Brühwasser füllt. Die Fördereinrichtung besitzt also eine wesentlich grössere Förderkapazität als der Zentrifugalfilter mit einer normalen Kaffeemehlfüllung, so dass die Gesamtförderung nur vom eigentlichen Filter am Aussenumfang des Zentrifugalfilters sowie dem Widerstand der Kaffeemehlschicht abhängt. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass das Kaffeemehl sich immer im Brühwasserrückstau befindet.

Die Fördereinrichtung ist an ihrem Abgabeende vorzugsweise bis auf eine oder mehrere Abgabeöffnungen verschlossen, wobei die minimale lichte Weite der Abgabeöffnung an keiner Stelle der Öffnung grösser ist, als etwa '/ioo bis50/ ioo mm. Hierdurch werden die Kaffeemehlpartikelchen gehindert bei zu früh abgeschaltetem Motor durch die Abgabeöffnungen zurück in die Fördereinrichtung und schliesslich die Wasserschale geschwemmt zu werden und diese zu verschmutzen. Das Kaffeemehl setzt die Öffnung bzw. die Öffnungen zu und hindert auch den im Kaffeefilter befindlichen

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Kaffee weitestgehend daran zurück in die Fördereinrichtung und die Wasserschale zu fliessen.

Vorzugsweise beträgt die minimale lichte Weite etwa '/ioo und 30/100 mm und insbesondere zwischen etwa '/ioo und 5/ ioo mm, wodurch der Rückfluss insbesondere von Kaffeemehl weitestgehend verhindert wird. Wenn als Abgabeöffnung ein sich um die Rotationsachse der Fördereinrichtung erstreckender Ringspalt zwischen einer Fördereinrichtung in Form eines Hohlkegelstumpfes und einem auf das obere Ende des Hohlkegelstumpfes gesetzten Deckel gebildet wird, genügen die Oberflächenunebenheiten der Teile, um bei völlig aneinandergesetzten Teilen einen ausreichenden Ringspalt zu erhalten. Vorteilhafterweise ist der Gesamtquerschnitt der Abgabeöffnung bzw. aller Abgabeöffnungen zusammen so bemessen, dass er einen gewissen Rückstau des Brühwassers in der Fördereinrichtung bewirkt. Dieser Rückstau führt zu einer gleichmässigen Verteilung auf alle Öffnungen bzw. über die ganze Länge des Ringspaltes und damit zu einer gleichmässigen Beaufschlagung des rund um die Fördereinrichtung in dem eigentlichen Zentrifugalfilter liegenden Kaffeemehls, was insbesondere in der Anlaufphase wichtig ist.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigt

Figur 1 eine Kaffeemaschine mit Zentrifugalfilter in einem vertikalen Schnitt im wesentlichen entlang der Rotationsachse, wie in Figur 2 als Schnitt I—I angedeutet und

Figur 2 einen Schnitt im wesentlichen entlang der Linie II—II in Figur 1.

Die in der Zeichnung dargestellte elektrische Kaffeemaschine weist ein topfförmiges Sockelgehäuse 2 mit einer seitlich daran ausgebildeten Stellfläche 4 für zwei Kaffeetassen 6 nebeneinander auf. Auf dem Sockelgehäuse ruht eine insgesamt ähnlich einer Napfkuchenform gestaltete Wasserschale 8 mit einem zur Mitte hin abfallenden Boden 10, an dessen Unterseite eine elektrische Heizung 12 angeordnet ist. Im mittleren Bereich geht der Boden' 10 in einen in der Schale nach oben ragenden Rohransatz 14 über, durch den sich eine vertikale Welle 16 eines Elektromotors 18 erstreckt, der von Trägern 20 gehalten ist, die an der Unterseite des Bodens 10 der Wasserschale ausgebildet sind.

Ein Zentrifugalfilter 22 besitzt einen nach unten in die Wasserschale ragenden, sich nach oben erweiternden Hohlkegelstumpf 24, der als Fördereinrichtung für das Brühwasser dient. Auf der Motorwelle 16 ist drehfest ein Mitnehmer 25 befestigt, der mit einem sich schwach konisch nach unten erweiternden Aussenmantel über den Rohransatz 14 der Wasserschale 8 nach unten bis in den Bodenbereich der Wasserschale ragt. Der Hohlkegel 24 besitzt von seiner Innenseite vorspringend drei sich über seine ganze Höhe erstreckende Zentrierrippen 27, deren Innenkanten die gleiche Konizität relativ zur Rotationsachse aufweisen wie der Aussenmantel des Mitnehmers 25 und die auf diesen Aussenmantel von oben aufgedrückt sind. Zwischen zwei Zentrierrippen 27 liegt jeweils eine weitere Rippe 28, die nicht ganz bis zum Aussenmantel des Mitnehmers 25 vorspringt. Die zusätzlichen, nicht der Zentrierung dienenden Rippen 28 dienen dazu, eine grössere Zahl von vertikalen Kanälen im Hohlkegelstumpf 24 auszubilden, um eine möglichst gleichmässige Verteilung der Brühwasserzufuhr um den Umfang zu erzielen. Nach oben ist der Hohlkegel durch einen Deckel 29 verschlossen, wobei zwischen dem Hohlkegel 24 und dem Dek-kel ein Ringspalt 54 zur Abgabe des Brühwassers auf das Kaffeemehl offen bleibt. Der Deckel 29 ist drehfest an den Rippen 27 und 28 verankert und besitzt an seiner Innenseite eine Kupplungsverzahnung, die mit einer Kupplungsverzahnung 26 am oberen Ende des Mitnehmers 25 lösbar in Eingriff ist.

Auf dem oberen Rand der Wasserschale 8 sitzt eine Sammelrinne 30 mit der Gestalt einer ringförmigen Rinne mit einem zur Stellfläche 4 für die Kaffeetassen 6 hin abfallenden Boden 32 und einem etwa radial nach aussen ragenden Ablaufkanal 34, der sich zu zwei Ausläufen 36 verzweigt, von denen in der Zeichnung nur einer zu sehen ist. Auf der Sammelrinne 30 ruht ein Deckel 38 mit einer nach unten ragenden zylindrischen Ringwand 40 die nach unten in die ringförmige Sammelrinne 30 hineinragt und den aus dem Zentrifugalfilter abgeschleuderten Kaffee auffängt und in den Ringraum hinunter ableitet.

Im folgenden wird die Funktion der Kaffeemaschine beschrieben. Bei abgenommenem Deckel 38 und von der Welle 16 abgezogenem Zentrifugalfilter 22 wird Frischwasser von oben in die Wasserschale 8 eingegossen. Dann wird nach Abnehmen des Deckels 50 des Zentrifugalfilters 22 das Kaffeemehl 52 in diesen eingefüllt. Schliesslich wird der Zentrifugalfilter auf den auf der Welle 16 befestigten Mitnehmer 25 und dessen Kupplungsverzahnung 26 gesteckt und der Deckel 38 aufgesetzt und es werden zwei Tassen 6 unter die Ausläufe 36 auf die Stellfläche 4 gesetzt. Durch Betätigung eines Ein-Ausschalters 60 wird die Heizung 12 eingeschaltet. Ein nicht dargestellter, an der Wasserschale 8 angeordneter Temperaturfühler betätigt eine Signallampe 62 sobald die Brühtemperatur erreicht ist. Die Maschinè ist damit in einer Bereitschaftsstellung und der Benutzer kann, sobald er Kaffee trinken will durch Betätigung des Tastschalters 64 den Motor 18 in Gang setzen. Hierdurch wird der Zentrifugalfilter 22 beschleunigt, wobei zuerst das Kaffeemehl 52 wie dargestellt ringförmig verteilt wird. Sobald eine genügende Drehzahl erreicht ist, beginnt der Hohlkegelstumpf 24 zu fördern und schleudert das Brühwasser durch einen Ringspalt 54 an seinem oberen Ende auf den Ring 52 aus Kaffeemehl. Der bereitete Kaffee tritt aus dem Zentrifugalfilter 22 durch einen als Filterelement dienenden Ringspalt 56 im radial äusseren Bereich des Zentrifugalfilters 22 aus und wird von der Ringwand bzw. Auffangwand 40 des Deckels 38 gefangen und nach unten in die Sammelrinne 30 geleitet, von wo er durch den Kanal 34 mit einer darin angeordneten Verteilereinrichtung und die Ausläufe 36 in die Kaffeetassen 6 fliesst. Der abgeschleuderte Kaffee erzeugt auf der durchsichtigen Ringwand bzw. Auffangwand 40 eine von aussen sichtbare Struktur des Kaffees, die sich merklich ändert, sobald nur noch wenig oder kein Kaffee mehr abgeschleudert wird. Der Benutzer kann nun durch Loslassen des Tastschalters 64 den Motor wieder stillsetzen. Der letzte abgeschleuderte Kaffee benötigt noch einen Moment, bis er entlang der Ringwand 40 nach unten durch die Sammelrinne, den Kanal 34 den Verteiler und die Ausläufe 36 in die Kaffeetasse 6 abgeflossen ist. Der Schleudervorgang dauert etwa 35 bis 40 Sekunden und der Benutzer hält während dieser Zeit den Tastschalter 64 gedrückt.

Der horizontale Ringspalt 54 zwischen der Unterseite des Deckels 29 und der Oberkante des als Fördereinrichtung für das Brühwasser dienende Hohlkegels 24 besitzt eine Spaltbreite bzw. lichte Weite von 3/ioo mm. Der Ringspalt weist vom Boden des das Kaffeemehl 52 aufnehmenden Raumes einen Abstand von etwa '/3 der Höhe dieses Raumes auf.

Die Förderkapazität der Fördereinrichtung, die unter anderem durch den Ringspalt 54 an ihrem Abgabeende bestimmt ist, sowie die Förderkapazität des Zentrifugalfilters 22, die durch den als Filterelement dienenden Ringspalt 56 sowie die Grösse und Form seines Innenraumes und der sich daraus ergebenden Widerstand der darin befindlichen Kaffeemehlschicht bestimmt ist, sind so aufeinander abgestimmt, dass bei Verwendung von Kaffeemehl feinen oder

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mittleren Mahlgrades ein Brühwasserrückstau an der Kaffeemehlschicht 52 entsteht. Während eines grossen Teils des Brühvorganges befindet sich also innerhalb des Kaffeemehlringes 52, d.h. in radialer Richtung gesehen vor dem Kaffeemehl ein Brühwasserring. Hierdurch wird ein hoher Extraktgehalt im Kaffee, d.h. eine gute Ausnutzung des Kaffeemehls erzielt. Eine Definition der Mahlgrade des Kaffeemehls ist angegeben in der deutschen Auslegeschrift 2 755 014, Spalte 1, Zeilen 47 bis 55.

Vorzugsweise ist die Abstimmung der vorstehend genannten Einflussgrössen auf die Füllung des Filters mit Brühwasser so bemessen, dass der Filter während des grös-sten Teiles der Filterung ganz mit Brühwasser gefüllt ist und ein Rückstau des Brühwassers bis in die Fördereinrichtung hinein und vorzugsweise bis zu deren Ansaugseite entsteht. Die Geschwindigkeit der Förderung wird in diesem Fall von den Dimensionen des Filterspaltes 56 und dem Durchflusswiderstand der Kaffeemehlschicht bestimmt. Der Ringspalt 56 stellt das Filterelement dar.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

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1. Elektrische Kaffeemaschine mit einem Zentrifugalfilter (22), der lösbar mit einer Motorwelle (16) gekuppelt ist, wobei der Zentrifugalfilter (22) das Brühwasser mittels einer daran angeordneten mitrotierenden Fördereinrichtung (24) aufnimmt, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördereinrichtung (24) mehrere, um den Umfang verteilte Förderkanäle für das Brühwasser aufweist, dass zur Bildung der Förderkanäle die Fördereinrichtung (24) Rippen aufweist, die im wesentlichen vertikal oder schraubenlinienförmig verlaufen und sich über die ganze Höhe der Fördereinrichtung (24), mindestens jedoch in deren oberstem Teil erstrecken, und dass mindestens einige der Rippen (27,28) als Zentrierrippen (27) zur Zentrierung des Zentrifugalfilters (22) auf einem, auf der Motorwelle (16) befestigten Mitnehmer (25) dienen.

2. Kaffeemaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Fördereinrichtung ein sich nach oben erweiternder Hohlkegelstumpf (24) dient, an dessen Innenseite die Rippen (27,28) sich erstrecken.

3. Kaffeemaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Mitnehmer (25) einen konischen, ke-gelstumpfförmigen Aussenmantel aufweist, an dem die Zentrierrippen (27) mit ihrer Innenkante anliegen.

4. Kaffeemaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass jede zweite Rippe eine Zentrierrippe (27) ist.

5. Kaffeemaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderkapazität der Fördereinrichtung (24) so auf die Förderkapazität des Zentrifugalfilters (22) abgestimmt ist, dass bei Verwendung von Kaffeemehl feinen oder mittleren Mahlgrades ein Brühwasser-Rückstau innen vor der Kaffeemehlschicht (52) entsteht.

6. Kaffeemaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstimmung so getroffen ist, dass der Zentrifugalfilter (22) sich vollständig mit Brühwasser füllt.

7. Kaffeemaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördereinrichtung (24) an ihrem Abgabeende bis auf eine oder mehrere Abgabeöffnungen (54) verschlossen ist, deren minimale lichte Weite an keiner Stelle der Abgabeöffnung (54) grösser ist, als '/ioo bis 5%oo mm.

8. Kaffeemaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die minimale lichte Weite der Abgabeöffnungen (54) zwischen Vioo und 30/ioo mm und insbesondere zwischen '/ioo und 5/ioo mm liegt,

9. Kaffeemaschine nach Anspruch 7 oder 8 dadurch gekennzeichnet, dass als Abgabeöffnung ein sich um die Rotationsachse des Zentrifugalfilters erstreckender Ringspalt (54) dient.

10. Kaffeemaschine nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt der Abgabeöffnung (54) bzw. aller Abgabeöffnungen zusammen so bemessen ist, dass er einen Rückstau des Brühwassers in der Fördereinrichtung (24) bewirkt.