CH662716A5

CH662716A5 - Brueheinrichtung fuer eine selbsttaetig arbeitende kaffeemaschine.

Info

Publication number: CH662716A5
Application number: CH213484A
Authority: CH
Inventors: Artur Dangel; Josef Frech; Willi Niess; Rolf Prilipp; Hermann Riegert; Gerhard Wittlinger; Karl Goeckelmann; Siegfried Anderl
Original assignee: Wmf Wuerttemberg Metallwaren
Priority date: 1983-05-03
Filing date: 1984-05-02
Publication date: 1987-10-30
Also published as: DE3316157C2; DE3316157A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Brüheinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Eine bekannte Brüheinrichtung dieser Art (CH-PS 427 173), die nur zum Herstellen von Espressokaffee dient, weist eine Brühkammer auf, deren Querschnitt sich konisch zum Querschnitt der Einfüllöffnung für das Kaffeemehl verengt. Der erste Längsabschnitt des Kolbens weist um den über ihn zentral herausragenden zweiten Längsabschnitt eine ringförmige Fläche mit einer der Neigung des konischen Brühkammerabschnitts entsprechende Neigung auf. Diese Ringfläche enthält in Rinnenform einen Ringkanal, der zur Brühkammer hin mit einem Filter abgedeckt ist und von dessen Boden aus durch den Kolben eine Ausgabeleitung die Kaffeebrühe nach aussen führt. Der zweite Längsabschnitt des Kolbens ist unter seinem konisch zulaufenden freien Ende mit einer Ringdichtung versehen, zum Verschliessen der Einfüllöffnung für das Kaffeemehl in der Brühstellung.

Bei einer ersten Ausführungsform dieser bekannten Brüheinrichtung mündet die Leitung für den Brühwasserzulauf- und für das Reinigungswasser - in der Brühkammerwand im Abstand sowohl von dem sich konisch verengten Brühkammerbereich als auch von der Filter-Ringfläche des Kolbens in dessen Brühstellung. Das Brühwasser wird damit direkt in das sich in diesem Bereich zwischen dem zweiten Längsabschnitt des Kolbens und der Brühkammerwand befindliche Kaffeemehl eingeführt. Nachdem ein Ventil die Brühwasserleitung geschlossen hat, wird im Kaffeemehl verbliebene Flüssigkeit mit Hilfe des Kolbens ausgepresst, wozu diese auf den sich verengenden Brühkammerbereich hin bewegt wird.

Bei einer zweiten Ausführungsform der bekannten Brüheinrichtung wird das Kaffeemehl vor der Zufuhr von Brühwasser durch den Kolben zusammengepresst. Um dafür den geeigneten Raum zu schaffen ist der Ubergang vom Brühkammerdurchmesser zum Durchmesser der Einfüllöffnung stufenförmig und die Stufenecken sind mit einem konischen Ringsieb von der Brühkammer getrennt. In den zwischen dem Ringsieb und der Stufe verbleibenden Ringraum mündet die Brühwasser- und Reinigungswasserleitung. Das Kaffeemehl wird durch den Vorschub des Kolbens zwischen der Filterfläche am Kolben und der in der Brühkammer zusam-mengepresst und das Brühwasser unter hohem Druck zugeführt. Der Espressokaffee fliesst über den Filter ab. Bei beiden Ausführungsformen der bekannten Kaffeemaschine gibt es jeweils nur eine Brühstellung, so dass nur eine Kaffeeart hergestellt werden kann. Offenbar ist auch nur die Herstellung einer immer gleichen Kaffeemenge vorgesehen. Eine Erhöhung der Kaffeemenge würde auch bauliche Schwierigkeiten, insbesondere eine Vergrösserung der Bauhöhe, mit sich bringen, die wieder Dichtprobleme zur Folge hat.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Brüheinrichtung der eingangs geschriebenen Art, mit einfachen Mitteln so auszubilden, dass mit ihr wahlweise sowohl hochwertiger Filterkaffee als auch hochwertiger Cremekaffee, und zwar jeweils in mehr als einer Standardmenge, hergestellt werden kann.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäss mittels des Merkmals des Anspruchs 1 gelöst.

Damit wird es möglich, in derselben Brühkammer mit demselben Kolben wahlweise mit ungepresstem oder mit ge-presstem Kaffeemehl Kaffee zuzubereiten. Die Dosierung des Kaffeemehls und des Brühwassers nach der gewünschten

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Kaffeemenge, sowie das Einleiten von Druckwasser, kann auf einfache Weise mit Hilfe der Startautomatik (Wählknopf) erfolgen.

Es ist bekannt, dass Cremekaffee seine spezifische Beschaffenheit im wesentlichen dadurch erhält, dass das unter Druck durch das zusammengepresste Kaffeemehl gedrückte Brühwasser beim Austritt aus den kleinen Sieblöchern stark verwirbelt, wodurch Emulgierung und Schaumbildung auftreten.

Um beim Herstellen von Cremekaffee immer die gleiche gute Kaffeequalität zu erreichen, ist es notwendig, dass das Kaffeemehl immer mit gleichem Druck gepresst wird. Dies lässt sich vorteilhaft mit dem Merkmal des Anspruchs 2 bewirken. Die zweite Brühstellung des Kolbens ergibt sich damit für das Brühen von einer oder zwei Tassen Cremekaffee selbsttätig. Darüberhinaus werden auch kleine Unterschiede in der Dosierung des Kaffeemehls für eine bestimmte Menge ausgeglichen. Aufwendige Steuerorgane sind nicht erforderlich.

Durch das Merkmal des Anspruchs 3 wird eine besonders einfache und wirksame Möglichkeit der Kolbensteuerung aufgezeigt. Der Widerstand, den das zusammengepresste Kaffeemehl der Kolbenbewegung entgegensetzt, bewirkt über die Stromaufnahme des Kolbenantrieb-Motors den Stillstand des Kolbens bei vorgegebenem Druck.

Die Cremebildung im Kaffee kann zusätzlich dadurch verbessert werden, dass auch im Ausflussbereich des Kaffees ein nochmaliger starker Druckabfall erfolgt und damit ein Emulgieren der ätherischen Öle im Kaffee erzwungen wird. Dies ist auf einfache Weise mit den Merkmalen des Anspruchs 6 zu bewirken. Aus den Merkmalen der Ansprüche 7 bis 10 gehen vorteilhafte Ausführungsformen hierzu hervor.

Wesentlich für eine raumsparende und trotz der mehrfachen Liefermöglichkeiten wirtschaftliche Bauform einer Brüheinrichtung ist das Problem der Abdichtung. Das Merkmal des Anspruchs 11 ermöglicht es, den Kolben nicht nur relativ kurz auszubilden, sondern erspart auch allzu enge, schwer einzuhaltende Masstoleranzen über die ganze Kolbenlänge.

Weitere Einzelheiten der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnungen hervor. Es zeigen:

Fig. 1 eine erfindungsgemässe Brüheinrichtung schematisiert im Schnitt in ihrer Reinigungsstellung,

Fig. 2 die Vorrichtung in der Beschickungsstellung für die Kaffeemehlzufuhr,

Fig. 3 die Stellung zum Brühen von normalem Filterkaffee,

Fig. 4 die Stellung zum Brühen von Creme-Kaffee und

Fig. 5 ein vergrössertes Detail.

Die in den Fig. 1 bis 4 in verschiedenen Betriebsstellungen, teilweise schematisiert, dargestellte Brüheinrichtung weist eine Brühkammer 1 auf, in der ein als Ganzes mit 2 bezeichnete Kolben längsverschieblich angeordnet ist. Zugeordnet ist der Brühkammer eine Dosiereinrichtung 3 für Kaffeemehl, in der Zeichnung schematisch durch eine Dosierschnecke angedeutet, eine als Ganzes mit 4 bezeichnete Liefereinrichtung für Brühwasser, ein Antrieb 5 für den Kolben und eine Steuerung 6 für den Betriebsablauf.

Die Brühkammer 1 verengt sich in ihrem oberen Bereich zu einer Einfüllöffnung 7 für Kaffeemehl, die sich anschliessend trichterförmig auf die Dosiereinrichtung 3 hin erweitert. In der Einfüllöffnung 7 ist ein Dichtring 8 gehaltert. Seitlich der Öffnung 7, in den dort durch die Verengung gebildeten Schultern, münden ein Brühwasserzulauf 9 und eine Spülwasserleitung 10.

Im Abstand von der Einfüllöffnung schliesst sich an die Brühkammer ein erweiterter Wandbereich 11 an. Er ist mit einem Gehäuse 12 verbunden, das einen Führungskörper 13 für eine Kolbenstange 14, eine Ausgabeleitung 15 für Kaffee mit den zugehörigen Bohrungen und ein Abflussrohr 16 für Reinigungswasser aufweist.

Der Kolben 2 weist einen ersten Längsabschnitt 17 auf, dessen Aussendurchmesser dem Innendurchmesser der Brühkammer 1 entspricht. Dieser erste Längsabschnitt schliesst an die Kolbenstange 14 an. In Richtung auf die Ein-füllöffnung der Brühkammer hin schliesst sich an den ersten Längsabschnitt des Kolbens ein zweiter Längsabschnitt 18 an mit einem der Einfüllöffnung 7 entsprechenden Aussendurchmesser und einer Kegelspitze. Am Anschluss zwischen dem ersten Längsabschnitt und dem zweiten Längsabschnitt ist der überstehende ringförmige Randbereich des ersten Längsabschnittes vom Rand nach innen geneigt und bildet so unter dem dort angeordneten ringförmigen Sieb 19 einen Auffangraum 20. Er steht mit einer Bohrung 21 in Verbindung, die sich abgewinkelt durch den ersten Längsabschnitt des Kolbens und die Kolbenstange 14, sowie durch deren Wandung erstreckt. Im äusseren Wandbereich seines ersten Längsabschnittes ist der Kolben ausserdem mit zwei Dichtungsringen 22 im Höhenabstand voneinander versehen. Zwischen diesen befindet sich eine Mündung der Bohrung 21 nach aussen.

Der Antrieb 5 für den Kolben weist einen Stellmotor 23 auf, der über ein Zahnrad 24 den mit einem Zahnstangenabschnitt 25 versehenen Kolbenschaft verschiebt.

Die Steuerung 6 für das selbsttätige Arbeiten der Brüheinrichtung weist unter anderem ein Messgerät 26 für die Stromaufnahme des Stellmotors auf und betätigt im übrigen die Dosiervorrichtung 3 und ein Ventil 27, das Wasser entweder direkt über einen Durchflussmesser 28 und einen Durchlauferhitzer 29 oder vorher über eine druckerzeugende Pumpe 30 leitet.

Die Kaffeebereitung mit der erfmdungsgemässen Brüheinrichtung verläuft wie folgt:

Fig. 1 zeigt die Reinigungs- und anschliessende Ruhestellung der Einrichtung. Der Kolben 2 befindet sich in seiner tiefsten Stellung, wobei sein erster Längsabschnitt sich im Bereich des erweiterten Wandbereichs 11 befindet. Beidseits des gesamten Kolbens steht somit ausreichend Raum für das aus der Leitung 10 zugeführte Spülwasser zur Verfügung, mit dessen Hilfe das ausgelaugte Kaffeemehl vom Sieb 19 durch das Abflussrohr 16 ausgeschwemmt wurde. Ausserdem kann Reinigungswasser durch das Sieb 19 in die Bohrung 21 gelangen, durch die üblicherweise der Kaffee fliesst.

In der Reinigungsstellung schliesst die Mündung der Bohrung 21 in der Kolbenstange 14 an eine Gehäusebohrung 16a an, die zum Abflussrohr führt.

Beim Starten eines Brühzyklus kann gleichzeitig auf nicht gezeichnete Art, beispielsweise durch Knopfdruck, die gewünschte Kaffeeart: normaler Filterkaffee oder Creme-Kaffee, und die Kaffeemenge, z.B. eine oder zwei Tassen, gewählt werden. Der Stellmotor 23 startet und bewegt die Kolbenstange 14 und damit den Kolben 2 in die in Fig. 2 dargestellte Beschickungsstellung, in der Kaffeemehl zugeführt wird. Diese Stellung ist für alle Kaffeearten und -men-gen gleich. Die Kegelspitze des Zylinders 2 ragt in die Einfüllöffnung 7. Über die Dosiervorrichtung 3 wird Kaffeemehl zugeführt, das durch die trichterartige Erweiterung der Einfüllöffnung, durch diese an der Kegelspitze entlang bis auf das Sieb 19 fällt. Die Kaffeemehlmenge wird von der Dosiervorrichtung 3 entsprechend einem Befehl der Steuerung 6 bemessen, abhängig von der gewählten Kaffeeart und -menge.

Fig. 3 zeigt eine erste Brühstellung des Kolbens. Diese Stellung nimmt der Kolben immer dann ein, wenn normaler Filterkaffee gebrüht werden soll, und zwar unabhängig von der gewählten Kaffeemenge. In der ersten Brühstellung ver-

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schliesst der zweite Längsabschnitt 18 des Kolbens die Einfüllöffnung 7 in Zusammenwirken mit dem Dichtring 8. Nach unten ist die Brühkammer 1 durch den ersten Längsabschnitt 17 des Kolbens verschlossen, im Zusammenwirken des Dichtungsring 22 mit der Innenwand der Brühkammer. Die Steuerung 6 öffnet das Ventil 27, wodurch Wasser aus der Leitung mit geringem Druck — gegf. durch Vorstellen eines nicht dargestellten Druckminderungsventils — durch das Rückschlagventil 34 und über den Durchflussmesser 28 und den Durchlauferhitzer 29 der Brühkammer zugeführt wird und zwar in einer der gewählten Kaffeemenge entsprechenden Dosierung. Das Brühwasser durchfliesst das Kaffeemehl, die Kaffeebrühe gelangt über das Sieb 19 und die Bohrung 21 in der Kolbenstange zur Austragleitung 15. Die Mündung der Bohrung 21 in der Kolbenstange 14 schliesst sich in dieser Stellung unmittelbar an die Ausgabeleitung an. Nach Abschluss des Brühvorganges wird der Kolben 2 in die Reinigungsstellung bewegt.

Wenn die Zubereitung von Cremekaffee gewählt wurde, läuft der Brühzyklus nach dem Einfüllen von Kaffeemehl (Fig. 2) anders ab. Vor der Zugabe von Brühwasser wird der Kolben vom Stellmotor 23 in eine etwa Fig. 4 entsprechende Stellung gefahren. Dabei wird das trockene Kaffeemehl zwischen dem Sieb 19 und der oberen Begrenzung der durch den zweiten Kolbenlängsabschnitt 18 verschlossenen Brühkammer zusammengedrückt. Die genaue Endstellung des Kolbens 2 wird dabei vom Gegendruck bestimmt, der beim Komprimieren des Kaffeemehles auftritt. Als Mass dafür dient die Stromaufnahme des Stellmotors. Der Kolben 2 nimmt also bei unterschiedlichen Kaffeemehlmengen, beispielsweise für eine oder zwei Tassen, unterschiedliche Stellungen ein. Das Kaffeemehl unterliegt jedoch dem gleichen Druck. Bei der Wahl von Cremekaffee wird über die Steuerung gleichzeitig mit dem Öffnen des Ventils 27 die Pumpe 30 angestellt. Durch den Widerstand des gepressten Kaffeemehls baut sich ein entsprechend erhöhter Druck in der Brühwasserleitung auf, der bis zu 10 bar betragen kann. Das Rückschlagventil 34 verhindert, dass das über die Pumpe geförderte Wasser zurück in das Leitungsnetz gedrückt wird. Das Brühwasser wird somit durch das komprimierte Kaffeemehl und das Sieb 19 in die Leitung 21 gepresst. Bereits in diesem Bereich erfolgt eine starke Verwirbelung, durch die eine cremige Beschaffenheit erzielt wird. Eine weitere Verwirbelung ist im Bereich des Gehäuses 12 dort gegeben, wo die Mündung der Bohrung 21 bei der vorliegenden Kolbenstellung, Brühen von Cremekaffee, aus der Kolbenstange 14 nach aussen mündet. Dieser Bereich ist in Fig. 4 mit dem

Pfeil A angedeutet und in Fig. 5 vergrössert gezeichnet. Ein in dem Führungskörper 13 im Austrittsbereich der Kolbenstange 14 gehalterter Einsatzkörper 31 umgibt die Kolbenstange 14 unmittelbar. Er enthält zwei im Abstand voneinander angeordnete Ringdichtungen 32 und zwischen beiden eine Düse 33, die sich vom Innenraum des Einsatzkörpers zu einer Stichbohrung 15b erstreckt, die ihrerseits in die Ausgabeleitung 15 mündet. Der Innendurchmesser des Einsatzkörpers und der Ringdichtungen ist so bemessen, dass die Ringdichtungen an der Kolbenstange 14 anliegen, zwischen der Kolbenstange und dem Einsatzkörper jedoch einen Ringraum 35 verbleibt. In der in Fig. 4 dargestellten Brühstellung für Cremekaffee befindet sich die Mündung der Bohrung 21 zwischen den Ringdichtungen 32 im Ringraum 35. Die Kaffeebrühe aus der Bohrung 21 kann daher nur durch diesen engen Ringraum 35 und die Düse 33 in die Ausgabeleitung 15 gelangen. Dadurch wird ein nochmaliger Emul-giervorgang mit Schaumbildung und so eine weitere Verbesserung der cremigen Beschaffenheit erzielt.

In der Brühstellung für normalen Filterkaffee befindet sich die Mündung der Bohrung 21 ausserhalb des von den Ringdichtungen 32 begrenzten Ringraumes 35, so dass der Kaffee die Düse 33 nicht passieren kann. In der Reinigungsstellung befindet sich zwischen den Ringdichtungen 32 ein im Aussendurchmesser verjüngter Teil der Zahnstange 14. Damit ergibt sich über die Düse und die Ausgabeleitung 15 als auch durch die Bohrung 21 und das Abflussrohr 16 eine Entlüftung des Ringraums 35.

Die Erfindung ist nicht auf das Ausführungsbeispiel beschränkt. Im Rahmen des wesentlichen Erfindungsgedankens, mit einer Brüheinrichtung wahlweise normalen oder Creme-Kaffee in ebenfalls gewählten unterschiedlichen Mengen zubereiten zu können, können unterschiedliche Formen und Bewegungsmechanismen vorgesehen werden. Dies gilt für die äusseren Formen der Brühkammer und des Kolbens, auch für den Kolbenantrieb. Die von der Komprimierung des Kaffeemehls abhängige Endstellung des Kolbens beim Brühen von Creme-Kaffee kann auch durch Endschalter in Verbindung mit Federelementen gesteuert werden. Ebenso ist dafür der Einsatz einer Rückkupplung oder ähnlicher technischer Mittel denkbar.

Die erfmdungsgemässe Brüheinrichtung kann auch mit einer zweiten Dosiervorrichtung für extra feingemahlenen, für Cremekaffee geeigneten Kaffee ausgestattet sein. Die Steuerung 6 aktiviert die Dosiervorrichtungen entsprechend der gewählten Kaffeeart.

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3 Blatt Zeichnungen

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1. Brüheinrichtung für eine selbsttätig arbeitende Kaffeemaschine, mit einer eine Einfüllöffnung für Kaffeemehl, einen Brühwasserzulauf und eine Ausgabeleitung für Kaffeebrühe aufweisenden Brühkammer und mit einem in der Brühkammer axial verschieblichen Kolben mit einer im Querschnitt dem Querschnitt der Brühkammer entsprechenden ersten Längsabschnitt und einem in einer ersten Brühstellung die Einfüllöffnung verschliessenden zweiten Längsabschnitt, dadurch gekennzeichnet, dass zum wahlweisen Herstellen von Cremekaffee oder Filterkaffee der Kolben (2) vor dem Einleiten des Brühwassers bei der Herstellung von Filterkaffee in eine erste Brühstellung und bei der Herstellung von Cremekaffee in eine das Kaffeemehl komprimierende zweite Brühstellung verschiebbar ist, in der das Brühwasser unter gegenüber der ersten Brühstellung erhöhtem Druck zuführbar ist.

2. Brüheinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Brühstellung abhängig vom Gegendruck beim Komprimieren des Kaffeemehls steuerbar ist.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Brüheinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (6) über die Stromaufnahme eines Stellmotors (23) für den Kolben (6) erfolgt.

4. Brüheinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung für Filterkaffee über Endschalter für den Kolbenmotor erfolgt.

5. Brüheinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Endschalter für die Bereitung von Filterkaffee als Signalschalter ausgebildet ist, um beim Zubereiten von Cremekaffee die Bewegung in die zweite Brühstellung einzuleiten.

6. Brüheinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgabeleitung (15) eine düsenartige Verengung in einem Bereich aufweist, der beim Brühen von Cremekaffee durchflössen und bei der Bereitung von normalem Filterkaffee verschlossen ist.

7. Brüheinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verengung (33) im Hubbereich des Kolbens (2) angeordnet ist.

8. Brüheinrichtung nach Anspruch 7 mit einem einen Teil der Ausgabeleitung enthaltenden Kolben, dadurch gekennzeichnet, dass der im Kolben (2) untergebrachte Teil der Ausgabeleitung (21) in der Brühstellung des Kolbens (2) für Cremekaffee in einen im Gehäuse (12) angeordneten Ringraum (35) der Ausgabeleitung (15) in Flussrichtung oberhalb der Verengung (33) mündet.

9. Brüheinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (2) in der Brühstellung für Normalkaffee die Verengung (33) abdichtet.

10. Brüheinrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Verengung aus einer Düse (33) besteht, die von einem die Kolbenstange (14) führenden Führungskörper (13) bzw. Einsatzkörper (31) des Gehäuses (12) zwischen zwei Ringdichtungen (32) zum gehäuseseitigen Teil der Ausgabeleitung (15) führt.

11. Brüheinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass in der Einfüllöffnung (7) der Brühkammer (1) ein mit dem zweiten Längsabschnitt (18) des Kolbens (2) zusammenwirkender Dichtring (8) angebracht ist.

12. Brüheinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass beim Brühen von normalem Filterkaffee die erste Brühstellung des Kolbens (2) unabhängig von der Wasser- und Kaffeemehlmenge immer die gleiche bleibt.

13. Brüheinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass für alle Brüharten und -mengen eine gleiche Reinigungsstellung des Kolbens (2) vorgesehen ist.