CH681954A5 - - Google Patents

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CH681954A5
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CH
Switzerland
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brewing
piston
yoke
coffee powder
powder portion
Prior art date
Application number
CH95191A
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English (en)
Inventor
Christian Duerig
Peter Benz
Original Assignee
Egro Ag
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Publication date
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Priority to DE19924203087 priority patent/DE4203087A1/de
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    • AHUMAN NECESSITIES
    • A47FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47JKITCHEN EQUIPMENT; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; APPARATUS FOR MAKING BEVERAGES
    • A47J31/00Apparatus for making beverages
    • A47J31/24Coffee-making apparatus in which hot water is passed through the filter under pressure, i.e. in which the coffee grounds are extracted under pressure
    • A47J31/34Coffee-making apparatus in which hot water is passed through the filter under pressure, i.e. in which the coffee grounds are extracted under pressure with hot water under liquid pressure
    • A47J31/36Coffee-making apparatus in which hot water is passed through the filter under pressure, i.e. in which the coffee grounds are extracted under pressure with hot water under liquid pressure with mechanical pressure-producing means
    • A47J31/3604Coffee-making apparatus in which hot water is passed through the filter under pressure, i.e. in which the coffee grounds are extracted under pressure with hot water under liquid pressure with mechanical pressure-producing means with a mechanism arranged to move the brewing chamber between loading, infusing and ejecting stations
    • A47J31/3609Loose coffee being employed
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A47FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47JKITCHEN EQUIPMENT; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; APPARATUS FOR MAKING BEVERAGES
    • A47J31/00Apparatus for making beverages
    • A47J31/24Coffee-making apparatus in which hot water is passed through the filter under pressure, i.e. in which the coffee grounds are extracted under pressure
    • A47J31/34Coffee-making apparatus in which hot water is passed through the filter under pressure, i.e. in which the coffee grounds are extracted under pressure with hot water under liquid pressure
    • A47J31/36Coffee-making apparatus in which hot water is passed through the filter under pressure, i.e. in which the coffee grounds are extracted under pressure with hot water under liquid pressure with mechanical pressure-producing means
    • GPHYSICS
    • G07CHECKING-DEVICES
    • G07FCOIN-FREED OR LIKE APPARATUS
    • G07F13/00Coin-freed apparatus for controlling dispensing or fluids, semiliquids or granular material from reservoirs
    • G07F13/06Coin-freed apparatus for controlling dispensing or fluids, semiliquids or granular material from reservoirs with selective dispensing of different fluids or materials or mixtures thereof
    • G07F13/065Coin-freed apparatus for controlling dispensing or fluids, semiliquids or granular material from reservoirs with selective dispensing of different fluids or materials or mixtures thereof for drink preparation

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  • Apparatus For Making Beverages (AREA)

Description

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CH 681 954 A5
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Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Brühen einer Kaffeepulverportion mit folgenden Verfahrensschritten:
- Kaffeebohnen werden für eine Kaffeepulverportion gemahlen;
- die Kaffeepulverportion wird an einer Einfüllstelle in einen oben und unten offenen, auf einer Platte schwenkbaren Behälter eingefüllt;
- die Kaffeepulverportion gelangt im schwenkbaren Behälter von der Einfüllstelle zur einen Brühstelle;
- die Kaffeepulverportion wird an der Brühstelle zwischen einem Brühkopf und einem Brühkolben zu einem Kuchen zusammengepresst;
- heisses Wasser wird durch die gepresste Kaffeepulverportion hindurchgedrückt, um die Kaffeepulverportion zu brühen;
- die gebrühte Kaffeepulverportion gelangt im schwenkbaren Behälter von der Brühstelle zu einer Auswurfsstelle.
Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens mit einer Brühgruppe für eine Kaffeemaschine zum Brühen der Kaffeepulverportion, enthaltend:
- einen oben und unten offenen, auf einer Platte schwenkbaren Behälter, in welchen die Kaffeepulverportion eingefüllt wird;
- einen Brühkopf und einen Brühkolben zum Zusammenpressen der Kaffeepulverportion in einer Brühkammer;
- ein Joch, auf dem der Brühkopf befestigt und auf dem der Brühkolben hydraulisch verschiebbar ist;
- einen Jochbewegungskolben zum Heben und zum Senken des Jochs mit dem Brühkopf und dem Brühkolben.
Es ist eine Kaffeemaschine bekannt (EP -A1 0 192 797), bei der heisses Wasser durch Kaffeepulver-portionen hindurchgedrückt wird mit einem schwenkbaren Kaffeezubringer oder Behälter, einem heb-und senkbaren Oberkolben oder Brühkopf und einem heb- und senkbaren Unterkolben oder Brühkolben. Zum Heben und Senken des Brühkolbens ist eine Antriebsstange als Zahnstange ausgebildet, in die ein Antriebsritzel eingreift, das von einem Elektromotor angetrieben wird.
Diese bekannte Kaffeemaschine hat den Nachteil, dass der Druckverlauf, insbesondere der Druckanstieg beim Zusammenpressen der Kaffeepulverportion nicht steuerbar ist.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung einer Vorrichtung, bei welcher Mittel vorhanden sind, um den Druckanstieg beim Zusammenpressen der Kaffeepulverportion in der gewünschten Weise zu steuern. Dieser Druckanstieg kann grundsätzlich elektrisch, hydraulisch und/oder pneumatisch gesteuert werden. Der Erfindungsgegenstand beschränkt sich jedoch auf eine hydraulische Pressvorrichtung. Zusätzlich soll sich die Dauer der Presskraft stufenlos vorgewählt werden können.
Diese Aufgabe wird erstens durch ein Verfahren gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, dass der Beginn des Druckanstieges beim Pressvorgang hydraulisch stetig gesteuert wird und der Brühvorgang nach Beendigung des Pressvorgangs, nach Entlastung und Blockierung des Brühkolbens, gestartet und durchgeführt wird.
Die Aufgabe ist zweitens durch eine Vorrichtung gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, dass vor einer Düse ein durch den Brühdruck geschlossenes und durch eine Feder geöffnetes Ventil angeordnet ist, das durch diese Feder in beiden Strömungsrichtungen offen gehalten ist und das durch den Brühdruck zum Senken des Jochs in einer Strömungsrichtung verschliessbar ist.
Das Verfahren hat den Vorteil, dass sich der Pressvorgang für die Kaffeepulverportion in der gewünschten optimalen Weise steuern iässt. Die Vorrichtung hat den Vorteil, dass sich durch die Verwendung eines durch eine Feder geöffneten Ventils der Aufbau der ganzen Vorrichtung konstruktiv sehr einfach gestalten Iässt.
In nachfolgenden abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte weitere Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstands charakterisiert.
Vorzugsweise ist eine Vorrichtung, gemäss Anspruch 3, ausgebildet, wodurch sich je nach Bedarf die Kaffeepulverportion stärker oder schwächer zusammenpressen Iässt.
Die Verschiebung des Brühkolbens relativ zum Joch, gemäss Anspruch 4, hat den Vorteil, dass vor dem Pressvorgang die Kaffeepulverportion nicht unkontrolliert zusammengepresst wird.
Vorzugsweise ist, gemäss Anspruch 5, diese Düse als ein sich verzögernd öffnendes Ventil ausgebildet. Dadurch Iässt sich das unkontrollierte vorzeitige Zusammenpressen verhindern.
Durch die Ausgestaltung gemäss Anspruch 6, insbesondere durch die Wahl geeigneter Federn, wird erreicht, dass die Düse nur in einer Richtung verzögernd wirkt.
Eine weitere Verbesserung wird erzielt gemäss Anspruch 7, wodurch die Düse oder Drosselbohrung in beiden Richtungen unterschiedlich wirkt.
Vorzugsweise ist die Weiterbildung gemäss Anspruch 8 vorzusehen, welche ein vorzeitiges Zusammenpressen der Kaffeepulverportion verhindert.
Die Ausgestaltung nach Anspruch 9 hat den Vorteil, dass sich Steuerventile einsparen lassen.
Weitere Steuerventile lassen sich durch die Variante nach Anspruch 10 einsparen.
Vorzugsweise ist, gemäss Anspruch 11, der Presskolben zur Erzeugung des grossen Pressdruckes durch eine dritte Druckleitung beaufschlagbar. Dies hat den Vorteil, dass die Wahl der drei verschieden grossen Pressdrücke völlig unabhängig erfolgen kann.
Die Lösung gemäss Anspruch 12 hat den Vorteil, dass sich der Brühvorgang im ortsfesten Zylinder und nicht im schwenkbaren Behälter abspielt, wodurch sich der Brühvorgang besser beherrschen Iässt.
Vorzugsweise ist, gemäss Anspruch 13, der Jochbewegungskolben ortsfest und ragt in einen Zylinder hinein, der am Joch befestigt ist. Diese Lösung hat den Vorteil, dass alle Druckleitungen gemeinsam zum beweglichen Joch zugeführt werden können.
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Die Konstruktion nach Anspruch 14 vereinfacht den Aufbau der verschiedenen, notwendigen Druckleitungen.
Vorzugsweise ist, gemäss Anspruch 15, der Brühkopf starr am Joch befestigt und somit durch das Joch betätigbar ausgestaltet. Dies ergibt eine wesentliche konstruktive Vereinfachung der Vorrichtung.
Die Ausbildung nach Anspruch 16 ist vorteilhaft, weil zum Auswerfen der gebrühten Kaffeepulverportion keine zusätzlichen Steuerungsmittel erforderlich sind.
Vorzugsweise ist, gemäss Anspruch 17, die Dauer der Presskraft mit Hilfe von Ventilen steuerbar. Diese Variante hat den Vorteil, dass sich die Vorrichtung besser den Bedürfnissen des Benützers anpassen Iässt.
Ausführungsbeispiele der erfindungsgemässen Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zum Brühen einer Kaffeepulverportion sind im folgenden anhand der beigefügten Zeichnung beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Brühgruppe,
Fig. 2 bis 4 eine schematische Darstellung dieser Brühgruppe in drei verschiedenen Stellungen während der Durchführung des Verfahrens,
Fig. 5 einen Ausschnitt aus Fig. 1 in vergrösser-tem Massstab,
Fig. 6 einen Ausschnitt aus Fig. 5 in vergrösser-tem Massstab gemäss einem zweiten Ausführungsbeispiel,
Fig. 7a ein Diagramm der Presskraft in Funktion der Zeit und
Fig. 7b charakteristische Kaffeepulverportionen in Relation ihrer Presskräfte, vereinfacht dargestellt.
Gemäss Fig. 1 ist auf einer ortsfesten Scheibe 1 oder Platte 1 ein Drehstern 2 mit zwei oben und unten offenen Behältern 3 und 4 um ein Achse 5 drehbar gelagert. Diese oben und unten offenen Behälter 3 und 4 können drei Stellungen einnehmen, wenn der Drehstern 2 um seine Achse 5 gedreht wird. Diese drei Stellungen sind wie folgt benannt:
a) Die Einfüllstellung 52; in dieser wird eine Portion Kaffeepuiver in den Behälter 4 eingefüllt,
b) Brühstellung 51 ; in dieser wird die eingefüllte Kaffeepulverportion in einer Brühkammer unterhalb des Behälters 3 zusammengepresst und anschliessend mit heissem Wasser gebrüht,
c) Auswurfstellung 53; in dieser wird die gebrühte Kaffeepulverportion aus dem Behälter 3 bzw. 4 ausgeworfen.
In Fig. 1 befindet sich der Behälter 3 in der Brühstellung 51 und der Behälter 4 befindet sich in der Einfüllstellung 52. Der Drehstern 2 mit den Behältern 3 und 4 wird in an sich bekannter Weise durch einen Schrittschaltmotor, um jeweils 120° pro Schaltschritt gedreht. Nach drei Schaltschritten hat jeder Behälter 3 und 4 alle drei Positionen - Einfüllstellung, Brühstellung und Auswurfstellung - erreicht.
Die Achse 5 ist Teil eines Jochs 6, das zwei Balken 7 und 8 aufweist. Dieses Joch 6 ist in Fig. 1 und Fig. 2 in seiner obersten Stellung dargestellt und befindet sich in Fig. 3 und 4 in seiner untersten Stellung. Der Hub des Joches 6 ist durch einen Doppelpfeil H angedeutet (Fig. 3 und 4).
Um das Joch 6 heben und senken zu können ist am unteren Balken 8 ein Zylinder 9 befestigt, in dem sich ein sogenannter Jochkolben 10 befindet. Der Jochkolben 10 ist über eine Kolbenstange 11 an der Platte 1 befestigt und ist somit ortsfest. Beim Senken des Jochs 6 verschiebt sich somit der Zylinder
9 gegenüber dem Jochkolben 10 aus seiner obersten in seine unterste Stellung, wie ein Vergleich der Fig. 2 mit den Fig. 3 und 4 zeigt. Der Jochkolben
10 unterteilt den Zylinder 9 in zwei Kammern 12 und 13 (vgl. Fig. 1 und 2). Zum Senken des Jochs 6 muss somit aus einer Druckleitung 14 und einer Verbindungsleitung 15 Wasser in die untere Kammer 13 geleitet werden, und zum Heben des Jochs 6 muss aus einer zweiten Druckleitung 16 über eine Bohrung 17 Wasser in die obere Kammer 12 des Zylinders 9 geleitet werden.
Durch Drehen des Drehsternes 2 ist gemäss Fig. 1 eine Kaffeepulverportion 18 im Behälter 3 auf einen sogenannten Brühkolben 19 geschoben worden. Dieser Brühkolben 19 ist über eine Kolbenstange 20 mit einem Presskolben 21 verbunden. Der Brühkolben 19 befindet sich in einem ortsfesten Zylinder 22, der an der Piatte oder Scheibe 1 befestigt ist. In der obersten Stellung des Joches 6 befindet sich die Oberfläche des Brühkolbens 19 genau in derselben Höhe, wie die Oberfläche der Scheibe der Platte 1, damit sich beim Drehen des Drehsternes 2 die Kaffeepulverportion 18 einwandfrei auf den Brühkolben 19 schieben Iässt. Zum Pressen der Kaffeepulverportion 18 ist noch ein sogenannter Brühkopf 23 über eine Kolbenstange 24 am oberen Balken 7 des Jochs 6 befestigt. Beim Senken des Jochs 6 wird der Brühkopf 23 durch den oben und unten offenen Behälter 3 hindurchgeschoben, bis er teilweise in den ortsfesten Zylinder 22 hineinragt, wie aus Fig. 3 und 4 ersichtlich ist.
Der Brühkolben 19 ist relativ zum Joch 6 verschiebbar. Zum Verschieben des Brühkolbens 19 relativ zum Joch 6 dient der erwähnte Presskolben 21. Dieser Presskolben 21 ist verschiebbar in einem zweiten Presskolben 25 gelagert, der sich seinerseits in einem Zylinder 26, der wie der bereits erwähnte Zylinder 9 am unteren Balken 8 des Jochs 6 befestigt ist, befindet.
Diese beiden Presskolben 21 und 25 werden auch als einziger zweiteiliger Presskolben bezeichnet; sind in Fig. 5 näher dargestellt; hier wird der Zylinder 26 durch den zweiten Presskolben 25 in zwei Kammern 27 und 28 unterteilt. Durch eine dritte Druckleitung 29 kann zum Heben des zweiten Presskolbens 25 Wasser in die untere Kammer 28 geleitet werden. Durch die bereits erwähnte zweite Druckleitung 16 kann Wasser in die obere Kammer 27 geleitet werden, so dass sich bei entleerter Kammer 28 der zweite Presskolben 25 senken kann. Der erste Presskolben 21 unterteilt das Innere des
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zweiten Presskolbens 25 in zwei weitere Kammern 30 und 31. Der oberen Kammer 31 kann aus der zweiten Druckleitung 16, über die Kammer 27 und eine Verbindungsleitung 32, Wasser zugeleitet werden. Der unteren Kammer 30 kann aus der ersten Druckleitung 14 über ein gesteuertes Ventil 33 Wasser zugeleitet werden. Hinter diesem Ventil 33 - in Strömungsrichtung des zugeleiteten Wassers gesehen -befindet sich noch eine Drosseldüse 34.
Sowohl das Ventil 33 als auch die Drosseldüse 34, insbesondere gemäss dem zweiten in Fig. 6 dargestellten Ausführungsbeispiel, werden als Erfindung wesentlich angesehen und sind daher im folgenden ausführlich beschrieben.
Gemäss Fig. 5 befindet sich dieses Ventil 33 teilweise im Boden 35 und teilweise in einem Zapfen 36, der am Boden 35 des Zylinders 26 befestigt ist und ins Innere der beiden Presskolben 21 und 25 hineinragt. Das Ventil 33 weist einen Körper 37 auf, der als Bolzen oder als Kugel, vgl. Fig. 1, ausgebildet ist. Dieser Körper 37 wird durch eine Feder 38 auf einen Sitz 39 gedrückt, wodurch das Ventil 33 in einer Richtung geschlossen ist. Zum Öffnen des Rückschlagventils 33 dient ein Kolben 40, der durch eine Feder 41 über einen Stift 42 den Körper 37 von seinem Sitz 39 abheben kann, derart, dass das Ventil 33 offen ist. Die Feder 41 ist stärker als die Feder 38, damit im drucklosen Zustand das Ventil 33 offen ist. Durch die erste Druckleitung 14 kann der Kolben 40 entgegen der Kraft der Feder 41 gesenkt werden, wodurch das Ventil 33 geschlossen wird, da jetzt die schwächere Feder 38 in der Lage ist, den Körper 37 auf den Sitz 39 hinunter zu drücken.
Das Wasser aus der ersten Druckleitung 14 gelangt somit durch eine Öffnung 43 im Kolben 40 zwischen dem Sitz 39 und dem Körper 37 vorbei, durch den Körper 37 und die Drosseldüse 34 in die Kammer 30 unterhalb des ersten Presskolbens 21, wodurch dieser angehoben wird. Dadurch wird der Brühkolben 19, Fig. 1, ebenfalls angehoben und die Kaffeepulverportion 18 wird zwischen Brühkolben 19 und dem Brühkopf 23 zusammengepresst.
Ein zweites Ausführungsbeispiel der erwähnten Drosseldüse 34 ist in Fig. 6 dargestellt. Gemäss Fig. 6 weist der am Boden 35 des Zylinders 26, vgl. Fig. 5, befestigte Zapfen 36 einen Ansatz 44 auf. Dieser Ansatz 44 besitzt an seinem oberen und unteren Ende je eine düsenartige Bohrung 45 und 46 auf sowie dazwischen eine etwas grössere Bohrung 47, in der sich eine Kugel 48 befindet. Diese Kugel
48 hat im wesentlichen denselben Durchmesser wie die Bohrung 47, so dass in der gezeigten Stellung der Kugel 48 kein Wasser durch die drei Bohrungen 45, 46 und 47 hindurchfliessen kann. Die Kugel 48 ist durch eine erste Feder 49 von der einen Seite und durch eine zweite Feder 50 von der anderen Seite belastet. Die beiden Federn 49 und 50 sind gleich ausgebildet und vorgespannt. Solange die Kugel 48 ausschliesslich durch die beiden Federn
49 und 50 belastet ist, befindet sich die Kugel 48 nicht in der Mitte der Bohrung 47, sondern wie aus der Fig. 6 ersichtlich ist, etwas tiefer unten. Damit also die Kugel 48 durch den Wasserdruck nach oben aus der Bohrung 47 herausgeschoben werden kann, ist ein grösserer Druck erforderlich, als wenn die Kugel 48 durch den Wasserdruck nach unten herausgeschoben werden soll. Dies bewirkt, dass durch die drei Bohrungen 45, 46 und 47 das Wasser in der einen Richtung leichter hindurchströmen kann als in der anderen Richtung.
Beim dargestellten Ausführungsbeispiel der Brühgruppe gemäss Fig. 1 weist der Drehstern 2 drei Behälter 3 bzw. 4 auf, von denen sich der Behälter 3 in Brühstellung 51 und der Behälter 4 in Einfüllstellung 52 befindet. Ein dritter, Behälter 55 befindet sich in der Auswurfstellung 53.
Mit einem Auswerfer 54, vgl. Fig. 1, der am Joch 6 befestigt ist, wird die gebrühte Kaffeepulverportion 18 aus dem dritten Behälter 55 ausgeworfen.
Mit Hilfe von drei Ventilen 14a, 16a und 29a, vgl. Fig. 1, lassen sich die drei Druckleitungen 14,16 und 29 für eine längere oder kürzere Zeit öffnen, wie dies aus Fig. 7 ersichtlich ist.
Die erreichte Presskraft Pi, Pz, P3 bleibt dann gemäss Fig. 7 während längerer oder kürzerer Zeit erhalten.
Die Wirkungsweise der beschriebenen Brühvorrichtung 100 ist wie folgt:
Eine Kaffeepulverportion 18 wird in den Behälter 4 eingefüllt. Der Drehstern 2 mit den Behältern 3 und 4 wird gedreht, so dass der mit Kaffeepulver 18 gefüllte Behälter 3 bzw. 4 in die Brühstellung 51 gelangt. Durch die Druckleitung 14 und die Zweigleitung 15 fliesst Wasser in die Kammer 13, und das Joch 6 bewegt sich aus der in Fig. 1 bzw. 2 gezeigten Stellung abwärts in die in Fig. 3 gezeigte Stellung. Gleichzeitig wird durch das in der ersten Druckleitung 14 fliessende Wasser der Kolben 40 des Ventils 33 nach unten gedrückt, so dass die Kugel oder der Körper 37 unter der Kraft der Feder 38 auf den Sitz 39, siehe Fig. 5, gedrückt wird. Das Ventil 33 ist geschlossen. Wasser kann noch aus der Druckleitung 14 über das Ventil 33 und die Drosseldüse 34 in die Kammer 30 unterhalb des Presskolbens 21 gelangen, aber nicht umgekehrt. Durch die Drosseldüse 34 wird erreicht, dass während der beschriebenen Abwärtsbewegung des Jochs 6 nur wenig Wasser durch diese Drosseldüse 34 in die Kammer 30, vgl. Fig. 5, fliessen kann. Der Brühkolben 19 bewegt sich zusammen mit dem Joch 6 abwärts in die Stellung gemäss Fig. 3. Bei der Abwärtsbewegung des Jochs 6 ist der Brühkopf 23 durch den Behälter 3 hindurchgeschoben worden und ragt teilweise in den Zylinder 22 hinein. Wasser wird weiter durch das Ventil 33 und die Drosseldüse 34 in die Kammer 30 unterhalb des Presskolbens 21 fliessen und der Brühkolben 19 wird sich relativ zum Joch 6 aufwärts bewegen und in die Stellung gemäss Fig. 4 gelangen. Dabei wird die Kaffeepulverportion 18 mit mittlerer Presskraft P2 gepresst. Falls eine grosse Presskraft P3 erwünscht ist, kann gemäss Fig. 4 und 5 Wasser durch die dritte Druckleitung 29 in die Kammer 28 geleitet werden, wodurch auch der zweite Presskolben 25 nach oben bewegt wird. Da dieser zweite Presskolben 25 einen wesentlich grösseren Durchmesser hat als der erste Presskolben 21, wird auch die Presskraft auf den Brühkolben 19 entsprechend grösser sein. Falls eine kleine Presskraft Pi ge5
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Diese drei Presskräfte Pi, P2 und P3 sind in Fig. 7a aufgezeichnet. Je nachdem, wieviel Kaffeepulver in den Behälter 4 an der Einfüllstelle eingefüllt wird, muss die Presskraft Pi, P2 und P3 während längerer oder kürzerer Zeit aufrecht erhalten werden. Es werden beispielsweise vier verschiedene Portionen unterschieden, vgl. Fig. 7b;
a) eine kleine Kaffeepulverportion 18 für einen leichten Kaffee b) eine normale Kaffeepulverportion 18' für eine einzige Tasse Kaffee c) eine doppelte Kaffeepulverportion 18" für zwei Tassen Kaffee d) eine grosse Kaffeepulverportion 18"' für ein Kännchen Kaffee.
In Fig. 7a ist die Presskraft P (Newton) in Funktion der Zeit t Sekunden dargestellt. Je grösser die Presskraft, umso dichter wird die Kaffeepulverportion zusammengepresst und umso langsamer fliesst, durch den erhöhten Strömungswiderstand bedingt, das Wasser hindurch.
Die drei Presskräfte betragen:
a = kleine Presskraft 374 N b = mittlere Presskraft 724 N c = grosse Presskraft 2140 N
Die Brühzeiten sind wählbar in 27 Stufen von 3x9 Zehntelsekunden.
Falls Wasser durch die zweite Druckleitung 16 der Kammer 27, vgl. Fig. 5, zugeführt wird, so gelangt auch Wasser über die Verbindungsleitung 32 in die Kammer 12. Wegen der Kolbenstange 11 wirkt auf die obere Seite des Jochkolbens 10 eine kleinere Kraft, daher bleibt der Jochkolben 10 in seiner obersten Stellung solange in den Kammern 12 und 13 zu beiden Seiten des Jochkolbens 10 der gleiche Wasserdruck herrscht.
Die Wirkungsweise der in Fig. 6 dargestellten Drosseldüse ist wie folgt. Durch die drei Bohrungen 45, 46 und 47 kann erst Wasser fliessen, wenn eine gewisse Druckdifferenz zu beiden Seiten des Drosseldüse erreicht ist, wobei die Druckdifferenz in der einen Richtung grösser sein muss als in der anderen Richtung. Präziser wenn gemäss Fig. 5 Wasser aus der ersten Druckleitung 14 über das Ventil 33 und die Drosseldüse 34 in die Kammer 30 fliessen soll, ist eine grössere Druckdifferenz erforderlich, um die Kugel 48 aus der Bohrung 47 herauszuschieben als umgekehrt.

Claims (17)

Patentansprüche
1. Verfahren zum Brühen einer Kaffeepulverportion mit folgenden Verfahrensschritten:
- Kaffeebohnen werden für eine Kaffeepulverportion (18) gemahlen;
- die Kaffeepulverportion (18) wird an einer Einfüllstelle (52) in einen oben und unten offenen, auf einer Platte (1) schwenkbaren Behälter (3, 4) eingefüllt;
- die Kaffeepulverportion (18) gelangt im schwenkbaren Behälter (3, 4) von der Einfüllstelle (52) zur einen Brühstelle (51);
- die Kaffeepulverportion (18) wird an der Brühstelle (51) zwischen einem Brühkopf (23) und einem Brühkolben (19) zu einem Kuchen zusammengepresst;
- heisses Wasser wird durch die gepresste Kaffeepulverportion (18) hindurchgedrückt, um die Kaffeepulverportion (18) zu brühen;
- die gebrühte Kaffeepulverportion (18) gelangt im schwenkbaren Behälter (3, 4) von der Brühstelle (51) zu einer Auswurfsstelle (53); dadurch gekennzeichnet, dass
- der Beginn des Druckanstieges beim Pressvorgang hydraulisch stetig gesteuert wird, und
- der Brühvorgang nach Beendigung des Pressvorgangs, nach Entlastung und Blockierung des Brühkolbens (19), gestartet und durchgeführt wird.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäss Anspruch 1 mit einer Brühgruppe für eine Kaffeemaschine zum Brühen der Kaffeepulverportion (18), enthaltend:
- einen oben und unten offenen, auf einer Platte (1) schwenkbaren Behälter (3, 4), in welchen die Kaffeepulverportion (18) eingefüllt wird;
- einen Brühkopf (23) und einen Brühkolben (19) zum Zusammenpressen der Kaffeepulverportion (18) in einer Brühkammer (22);
- ein Joch (6), auf dem der Brühkopf (23) befestigt und auf dem der Brühkolben (19) hydraulisch verschiebbar ist;
- einen Jochbewegungskolben (10) zum Heben und zum Senken des Jochs (6) mit dem Brühkopf und dem Brühkolben; dadurch gekennzeichnet, dass vor einer Düse (34) ein durch den Brühdruck geschlossenes und durch eine Feder (41) geöffnetes Ventil (33) angeordnet ist, das durch diese Feder (41) die Düse (34) in beiden Strömungsrichtungen offen gehalten ist und dass durch den Brühdruck zum Senken des Jochs (6) in einer Strömungsrichtung verschliessbar ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Brühkolben (19) durch einen Presskolben (21) im Joch (6) hydraulisch verschiebbar ist und dass der Presskolben sich aus einem grossen (25) und einem kleinen Kolben (21) zusammensetzt zur Erzeugung von drei verschieden grossen Presskräften, nämlich:
- kleiner Presskraft (Pi), wobei der kleine Kolben (21) beidseitig beaufschlagt ist;
- mittlerer Presskraft (P2), wobei der kleine Kolben (21) einseitig beaufschlagt ist;
- grosser Presskraft (P3), wobei der grosse Kolben (25) einseitig beaufschlagt ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der kleine Kolben (21) über die genannte Düse (34) beaufschlagbar ist, um die Verschiebung des Brühkolbens (19) relativ zum Joch (6) und während des Verschiebens des Jochs zu verzögern.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch ge-
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6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das sich verzögernd öffnende Ventil eine Bohrung (47) aufweist, in welcher sich eine verschiebbar gelagerte Kugel (48) befindet, die durch zwei Federn (49, 50) belastet ist und in ihrer Ausgangslage die Bohrung (47) verschliesst und dass sich vor und hinter der Kugel (48) eine Düse oder Drosselbohrung (45, 46) befindet.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Kugel (48) in zwei Richtungen aus ihrer Ausgangslage um unterschiedlich grosse Hübe zum Öffnen des Ventils 34 verschieben Iässt, damit sich das Ventil in einer Richtung bei einem grösseren Druck als in der anderen Richtung öffnen Iässt.
8. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die hydraulische Verschiebung des Brühkolbens (19) gegenüber dem Joch (6) durch die Düse (34) automatisch steuerbar ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Jochkolben (10) zum Senken des Jochs (6) und der Presskolben (21 ) zum Heben des Brühkolbens (19) durch eine gemeinsame Druckleitung (14) beaufschlagbar sind.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Jochkolben (10) zum Heben des Jochs (6) und der Presskolben (21, 25) zum Senken des Brühkolbens (19) durch eine zweite gemeinsame Druckleitung (16) beaufschlagbar sind.
11. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Presskolben zur Erzeugung des grossen Pressdruckes durch eine dritte Druckleitung (29) beaufschlagbar ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der starr am Joch (6) befestigte Brühkopf, der sich in der obersten Stellung des Jochs (6) über dem schwenkbaren Behälter (3, 4) befindet, in der untersten Stellung des Jochs (6) durch den schwenkbaren Behälter (3, 4) hindurch, zumindest teilweise, in einen ortsfesten Zylinder (22) hineinragt.
13. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Jochbewegungskolben (10) ortsfest ist und in einen Zylinder (9) hineinragt, der am Joch (6) befestigt ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Presskolben (21, 25) sich in einem am Joch (6) befestigten Zylinder (22) befindet, der mit dem Zylinder (9) für den Jochbewegungskolben (10) starr verbunden ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Brühkopf (23) starr am Joch (6) befestigt und somit durch dieses betätigbar ausgestaltet ist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Auswerfer (54) starr am Joch (6) befestigt und somit durch dieses betätigbar ausgestaltet ist.
17. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dauer der Presskraft mittels Ventilen (14a, 16a, 29a) gesteuert ist.
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