Die vorliegende Erfindung betrifft eine Brüheinheit insbesondere für Kaffeemaschinenautomaten mit einer stationär mit vertikaler Achse angeordneten Brühkammer und je einem gegenüber der Brühkammer vertikal verfahrbaren, diese während eines Brühvorganges verschliessenden oberen und unteren Verschlusselement und mit einem um eine Vertikal-achse horizontal schwenkbaren Auswerfer zum Abführen des nach dem Brühvorgang ausgelaugten Kaffeepulvers aus der Brüheinheit.
Derartige Brüheinheiten dienen insbesondere bei den vollautomatisierten Kaffeemaschinenautomaten im Wesentlichen dazu, portionsweise gemahlenes Kaffeepulver in der Brühkammer auf dem unteren Verschlusselement liegend aufzunehmen, mit Hilfe des oberen Verschlusselementes dieses Kaffeepulver zu einer sogenannten Tablette zu verdichten, nachfolgend den eigentlichen Brühvorgang unter Beaufschlagung der Tablette mit Wasserdampf bzw. kochendem Wasser durchzuführen und anschliessend das ausgelaugte Kaffeepulver aus der Brüheinheit abzuführen, um einen neuen Brühzyklus beginnen zu können. Diese Grundphasen eines Brühvorgangs können durch verschiedene Zwischenschritte wie kurzzeitiges Entlasten der Tablette, Auspressen der ausgelaugten Tablette, Spülen des oberen Verschlusselementes etc. ergänzt werden.
Um hierbei das ausgelaugte Kaffeepulver vollständig entfernen zu können, wird das untere Ver-schluss-element vertikal nach oben verfahren, bis es mit der Oberkante der Brühkammer fluchtet, woraufhin der Auswerfer eine horizontale Schwenkbewegung durchführt und hierdurch die Tablette von dem unteren Verschlusselement abstreift in einen neben der Brühkammer angeordneten Auffangbehälter. Um das vertikale Verfahren des unteren Verschlusselementes bis zur Oberkante der Brühkammer und auch um das anschliessende Einfüllen frischen Kaffeepulvers in die Brühkammer zu ermöglichen, wird nach dem Brühvorgang und vor dem Auswerfen das obere Verschlusselement vertikal nach oben aus der Brühkammer und aus dem horizontalen Schwenkbereich des Auswerfers herausgefahren.
Es sind im Stand der Technik bereits einige Vorschläge für das Synchronisieren dieser komplexen und ineinandergreifenden Bewegungsabläufe offenbart; diese Lösungsvorschläge zeichnen sich aber alle durch eine entsprechend grosse Anzahl an Getriebe- und Antriebsteilen, Hebeln, Schwenkarmen und dergleichen aus, die nicht nur die Herstellung und Montage, sondern auch die Funktion und Wartung der Brüheinheit sehr aufwendig gestalten.
So besteht beispielsweise eine bekannte Brüheinheit für einen Kaffeemaschinenautomaten aus einem an einen Hubantrieb angekoppelten oberen Verschlusselement, welches über mehrere ineinander verschachtelte Führungs- und Rohrteile zu einer kombinierten Hub- und Schwenkbewegung veranlasst wird. Für das untere Verschlusselement ist ein weiterer Hubantrieb vorgesehen, der in Abhängigkeit von der Bewegung des oberen Verschlusselementes und der jeweiligen Phase während des Brühzyklus dafür sorgt, dass das untere Verschlusselement zum richtigen Zeitpunkt nach oben bzw. nach unten verfahren wird.
Schliesslich ist noch ein Auswerfer vorgesehen, der entweder mit einem separaten Schwenkantrieb versehen oder über eine aufwendige Schwenkhebelanordnung oder über die erwähnten ineinander verschachtelten und ebenso aufwendigen Führungs- und Rohrteile an den Hubantrieb für das obere Verschlusselement angekoppelt ist.
Auch bei dieser Brüheinheit besteht wie bei allen anderen Brüheinheiten der Nachteil darin, dass die vielen verschiedenen Relativbewegungen, nämlich zwischen oberem Verschlusselement und Brühkammer, zwischen unterem Verschlusselement und Brühkammer sowie zwischen Auswerfer und Brühkammer bzw. oberem Verschlusselement aufeinander abgestimmt werden müssen, was entweder durch eine aufwendige Steuerung von jeweils separaten Antrieben oder aber durch eine nicht weniger aufwendige Kopplung mehrerer anzutreibender Komponenten an einen gemeinsamen Antrieb erfolgt.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Brüheinheit der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, die sich durch eine reduzierte Teileanzahl und einen entsprechend reduzierten Herstellungs- und Wartungsaufwand auszeichnet.
Diese Aufgabe wird bei einer Brüheinheit der eingangs genannten Art erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Brüheinheit eine an einen Antrieb für das obere Verschlusselement angekoppelte und durch diesen vertikal verfahrbare Kulissenführung aufweist, dass die Kulissenführung einen in Vertikalrichtung verlaufenden grösseren ersten Führungsabschnitt und einen sich an den ersten Abschnitt an dessen unteren Ende anschliessenden, von der Vertikalen abweichenden kleineren zweiten Führungsabschnitt aufweist, und dass der Auswerfer einen die Kulissenführung beaufschlagenden Führungsnocken aufweist und hierüber mit der Kulissenführung zusammenwirkt derart, dass er während der vertikalen Verfahrbewegung der Kulissenführung bei Beaufschlagung des ersten, vertikalen Führungsabschnittes ortsfest bleibt, während er bei Beaufschlagung des zweiten,
von der Vertikalen abweichenden Führungsabschnitts einer horizontalen Schwenkbewegung unterworfen wird, die von dem horizontalen Ausmass des von der Vertikalen abweichenden Verlaufs abhängt.
Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass die horizontale Schwenkbewegung des Auswerfers durch eine vertikale Hubbewegung der Kulissenführung erzeugt wird, wobei sich eine sehr einfache Kopplung an den ohnehin vorhandenen Hubantrieb für das obere Verschlusselement durch die erfindungsgemässe, einfach gestaltete Kulissenführung erzielen lässt, und wobei die Kulissenführung und das obere Ver-schluss-element zweckmässigerweise eine gemeinsame synchrone Hubbewegung durchführen, die frei von Schwenkbewegungen nur in Vertikalrichtung erfolgt. Durch diese reine Vertikalbewegung von Kulissenführung und oberem Verschlusselement ergibt sich der Vorteil, dass diese auch über längere Betriebszeiten hin kaum beansprucht werden, was den Wartungsaufwand gegenüber der bekannten Brüh-einheit stark reduziert.
Als einziger Bereich mit kombinierten, also vertikalen und horizontalen Bewegungs- bzw. Kraftkomponenten bleibt der Eingriffsbereich des Führungsnockens in die Kulissenführung. Wegen der geringen Gewichtskraft und Trägheit des Auswerfers und des von diesem beaufschlagten Kaffeepulvers sind aber auch hier die Beanspruchungen - insbesondere bei geschickter Wahl der Neigung des zweiten Führungsabschnittes - sehr gering.
Während beim Stand der Technik das obere Verschlusselement nicht nur angehoben, sondern auch verschwenkt wird, um die Brühkammer für das Einfüllen neuen Kaffeepulvers von oben freizugeben, nimmt die vorliegende Erfindung bewusst den Umstand in Kauf, dass die Brühkammer nach einem blossen Anheben des oberen Verschlusselementes nur von schräg oben, nicht jedoch direkt von vertikal oben zugänglich ist. Als wesentlichen Vorteil erhält man hierbei aber, dass die Kulissenführung und das obere Verschlusselement direkt miteinander zwangsgekoppelt und synchron von dem gleichen Hubantrieb angetrieben werden können, so dass keine Abstimmung der zugehörigen unterschiedlichen Bewegungsabläufe erforderlich ist.
Im Gegensatz dazu sind beim Stand der Technik zur Aktivierung von oberem Verschlusselement und Auswerfer entweder zwei separate Antriebe oder aufwendige Getriebeanordnungen wie ineinander gesteckte Rohrabschnitte oder Schwenkhebel erforderlich.
Diese erfindungsgemässen Vorteile werden erreicht durch geeignete Ausbildung und Anordnung eines einzigen zusätzlichen Bauteils, nämlich durch die erfindungsgemässe Kulissenführung. Um die Funktion des oberen Verschlusselementes nicht zu behindern, bleibt hierbei der Auswerfer bei Beaufschlagung des vertikalen ersten Führungsabschnittes, also während des überwiegenden Teiles der Hubbewegung ortsfest, wobei der Führungsnocken aufgrund der reinen Vertikalbewegung nahezu reibungsfrei in die Kulissenführung eingreift.
Erst wenn das obere Verschlusselement aus der Brühkammer und auch aus dem Verschwenkbereich des Auswerfers nach oben angehoben ist, führt das weitere Verfahren des oberen Verschlusselementes dazu, dass der Führungsnocken vom ersten Führungsabschnitt der Kulissenführung in den zweiten Führungsabschnitt übergeht und von diesem durch den geneigten Verlauf horizontal ausgelenkt wird, was wiederum zu einem Verschwenken des Auswerfers führt. Während dieses Schwenkvorganges beaufschlagt der Auswerfer das ausgelaugte Kaffeepulver und streift dieses von dem unteren Verschlusselement ab in einen hierfür vorgesehenen Auffangbehälter.
Die anschliessende Umkehr der Antriebsrichtung des Hubantriebes führt zunächst einmal zu einem Zurückschwenken des Auswerfers und erst anschliessend dazu, dass das obere Verschlusselement wieder in die Brühkammer eintaucht.
Ein wesentlicher Vorteil der vorliegenden Erfindung ergibt sich des Weiteren dadurch, dass nicht nur das obere Verschlusselement, die Kulissenführung und der Auswerfer, sondern auch das untere Verschlusselement über einen gemeinsamen Antrieb antreibbar sind. Dieses Ankoppeln des unteren Verschlusselements an den Antrieb erfolgt beispielsweise über einen mit dem Antrieb in Wirkverbindung stehenden Mitnehmer, der derart einseitig wirkend ausgebildet ist, dass der Antrieb das untere Verschlusselement über den Mitnehmer ausgehend von einer unteren innerhalb der Brühkammer befindlichen Grund- und Brühposition lediglich zum Auswerfen des ausgelaugten Kaffeepulvers vertikal in eine am oberen Rand der Brühkammer befindliche Auswurfposition transportiert.
Damit das untere Verschluss-element bei sich nach unten absenkendem Mitnehmer ebenfalls nach unten in die Grund- und Brüh-position verfahren wird, wirkt mit dem unteren Verschlusselement vorzugsweise zumindest ein Federelement zusammen, das für dessen Rückstellung sorgt.
Trotz des gemeinsamen Antriebs, der beim oberen Verschlusselement einen weitaus grösseren Hubbereich erzeugt, beschränkt sich die Bewegung des unteren Verschlusselementes lediglich auf einen von zwei Anschlägen begrenzten Bereich innerhalb der Brühkammer, wobei die Anschläge, das Feder-element und der Mitnehmer in geeigneter Weise dafür sorgen, dass die Hubbewegung der anderen an den Hubantrieb angeschlossenen Komponenten durch den kurzen Verfahrweg des unteren Verschlusselementes nicht behindert werden.
Somit ergibt sich durch die vorliegende Erfindung nicht nur eine Reduzierung der erforderlichen Antriebe und der hieran angeschlossenen Getriebeteile; vielmehr wird auch eine die Bewegungsabläufe aneinander anpassende Steuerung bzw. ein Synchronisieren der Antriebsbewegungen dadurch hinfällig, dass sich alle beweglichen Komponenten in gegenseitiger Zwangssteuerung befinden.
Diese Zwangssteuerung beeinhaltet, dass das obere Verschluss-element zusammen mit der Kulissenführung die maximale Hubbewegung durchführt, während der Auswerfer lediglich während eines kurzen Abschnittes der Hubbewegung, nämlich bei Beaufschlagung des zweiten, von der Vertikalen abweichenden Führungsabschnittes eine horizontale Schwenkbewegung durchführt und im Übrigen ortsfest bleibt, und während das untere Verschlusselement durch das Zusammenwirken von Anschlägen, Federelementen und Mitnehmer lediglich zwischen zwei Anschlagpositionen innerhalb der Brühkammer verschoben wird.
Es ist somit offensichtlich, dass der für die vorliegende Brüheinheit erforderliche Antrieb aus einem einfachen Hubantrieb, beispielsweise also aus einem Elektromotor bestehen kann, der seine rotierende Antriebsbewegung über eine Mutter-/Spindelanordnung in eine translatorische Hubbewegung umsetzt.
Zur einfachen Ausgestaltung der Komponenten gemäss der vorliegenden Erfindung trägt ausserdem bei, wenn die beiden Führungsabschnitte der Kulissenführung in einer gemeinsamen vertikalen Ebene angeordnet sind und insbesondere absatzfrei ineinander übergehen. Zwar befindet sich somit der zweite Führungsabschnitt in einer tangentialen Ebene relativ zum Schwenkbereich des Führungsnockens, was ein verschieden tiefes Eintau chen des Führungsnockens in die Kulissenführung über den Schwenkbereich bedeutet;
durch ein geeignetes Übersetzungsverhältnis zwischen Führungsnocken und Schwenkachse des Auswerfers einerseits und zwischen Schwenkachse und Auswerfer andererseits ergibt sich aber schon bei recht kleinen Horizontalbewegungen des Führungsnockens die Möglichkeit zur Erzeugung grosser Horizontalbewegungen des Auswerfers, so dass bei den geringen Horizontalbewegungen des Führungsnockens dieses verschieden tiefe Eintauchen nicht sehr ins Gewicht fällt.
Natürlich ist es auch möglich, der Kulissenführung einen an den Schwenkbereich des Führungsnockens angepassten Verlauf zu geben; jedoch würde dies durch eine entsprechend gekrümmte Erstreckungs-ebene zu einer unnötigen Verkomplizierung der Form der Kulissenführung führen.
In diesem Zusammenhang ist es von Vorteil, wenn der Führungsnocken des Auswerfers im von der Kulissenführung beaufschlagten Bereich ballig, insbesondere kugelförmig ausgebildet ist, so dass insbesondere bei der ebenen Ausbildung der Kulissenführung ein Verkanten verhindert und auch ein sanftes Anlegen an die jeweils beaufschlagte Seite der Kulissenführung - selbst im Fall einer Umkehr der Antriebsrichtung - gefördert wird. Dieser Effekt wird dadurch noch verstärkt, dass der Führungsnocken des Auswerfers möglichst spielarm in der Kulissenführung geführt ist und die Kulissenführung einen etwa U-förmigen Horizontalquerschnitt aufweist, so dass hierdurch die angesprochene Zwangskopplung zwischen oberem Verschlusselement bzw.
Hubantrieb und Auswerfer zu einer entsprechend direkten Bewegungsübertragung auf den Auswerfer bei Beaufschlagung des zweiten Führungsabschnittes führt.
Was die Form des zweiten Führungsabschnittes betrifft, so empfiehlt sich hierfür ein zur Vertikalen geneigter oder gekrümmter Verlauf mit möglichst fliessendem Übergang zum ersten Führungsabschnitt; wesentlich ist in diesem Zusammenhang aber, dass der zweite Führungsabschnitt in allen vom Führungsnocken beaufschlagten Bereichen eine vertikale Erstreckungskomponente hat, um die vom Antrieb erzeugte Hubbewegung in eine hori zontale Schwenkbewegung umsetzen zu können. Würde ein Teilabschnitt der Kulissenführung eine reine Horizontalerstreckung aufweisen, so würde eine Vertikalbewegung der Kulissenführung dazu führen, dass der Führungsnocken gegen die horizontale Führungsseite gedrückt würde und aufgrund der fehlenden Vertikalkomponente nicht seitlich ausweichen könnte. Dies würde zu einem Blockieren der Hubbewegung führen.
Der Auswerfer weist zweckmässigerweise einen das Kaffeepulver beaufschlagenden Abstreiferbereich auf sowie einen Verbindungsabschnitt, durch den der Abstreiferbereich und der Führungsnocken voneinander beabstandet sind und durch den die vertikale Schwenkachse des Auswerfers verläuft. Weist der Auswerfer einen Abstreiferbereich mit etwa halbkreisförmiger Grundform, mit einem hiervon ausgehenden halbzylindrischen, das ausgelaugte Kaffeepulver beaufschlagenden Vertikalabschnitt und mit einem sich hieran anschliessenden, sich zu einem grösseren Durchmesser aufweitenden etwa trichterförmigen Kaffeezuführbereich auf, so wird der einfache Aufbau der erfindungsgemässen Brüheinheit noch begünstigt.
Denn hierdurch kann das gemahlene Kaffeepulver der Brühkammer zugeführt werden, ohne dass das obere Verschlusselement aus der Flucht mit der Brühkammer herausgeschwenkt werden muss, da der Auswerfer einen trichterförmigen Kaffeezuführbereich bildet, der das vertikale Zuführen des Kaffeepulvers am oberen Verschlusselement vorbei ermöglicht und dieses Kaffeepulver über die geneigte Trichterfläche in die eigentlich vom oberen Verschlusselement abgedeckte Brühkammer umlenkt. Durch einen derart ausgebildeten Auswerfer kann somit auch auf einen separaten schwenkbaren Kaffeezuführer verzichtet werden, der sonst entweder über einen eigenen Antrieb oder über entsprechend aufwendige Getriebeglieder betätigt werden müsste.
Die angesprochene Kopplung zwischen oberem Verschlusselement und Kulissenführung kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass beide Bauteile an einer gemeinsamen, vom Antrieb angetriebenen Hubtraverse angeordnet sind, wobei zweckmässigerweise auch der Mitnehmer an der Hubtraverse festgelegt ist.
Des Weiteren empfiehlt es sich, wenn die Brühkammer an einem stationären Grundgestell befestigt ist, der Antrieb zumindest mittelbar am Grundgestell festgelegt ist und das Grundgestell die vertikale Schwenkachse des Auswerfers trägt. Hierdurch erhält man eine stark reduzierte Anzahl an zueinander verschieblichen oder verdrehbaren Getriebeelementen und somit die einen reduzierten Herstellungs- und Wartungsaufwand bedeutende Brüheinheit.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnungen; hierbei zeigen Fig. 1 eine erfindungsgemässe Brüheinheit in Vorderansicht; Fig. 2 die Brüheinheit aus Fig. 1 in vier verschiedenen Phasen (Fig. 2a bis 2e, wobei Fig. 2e Fig. 2a entspricht) eines Brühzyklus in Ansicht von hinten (obere Bildhälfte) sowie den eine Kulissenführung tragenden Führungshalter in Seitenansicht (untere Bildhälfte); Fig. 3 den Führungshalter während zweier Phasen des Brühzyklus in Seitenansicht (obere Bildhälfte) sowie die Brüheinheit während dieser zwei Phasen in Draufsicht (untere Bildhälfte); und Fig. 4 das Zusammenwirken von Kulissenführung und Auswerfer während vier Phasen eines Brühzyklus in perspektivischer Seitenansicht.
In Fig. 1 ist eine Brüheinheit 1 dargestellt, die aus einem ortsfesten Grundgestell 2, einem hieran festgelegten Hubantrieb 3 sowie einer ebenfalls am Grundgestell befestigten Brühkammer 4 besteht, die hohlzylindrisch mit vertikaler Achse aufgebaut ist und von unten durch ein vertikal verfahrbares unteres Verschlusselement 5 und von oben durch ein vertikal verfahrbares oberes Verschlusselement 6 beaufschlagbar ist. Hierzu sind das untere Verschlusselement 5 und das obere Verschlusselement 6 ebenso mit einem kreisförmigen Horizontalquerschnitt versehen, um während des Brühvorganges in die Brühkammer einzutauchen und zusammen mit dieser das eingefüllte und verdichtete Kaffeepulver zu umschliessen.
Die vertikale Verfahrbewegung des oberen Verschlusselementes 6 erfolgt über eine vom Hubantrieb 3 beaufschlagte Hubtraverse 7, die eine vertikale (in Fig. 1 durch eine strichpunktierte Linie angedeutete) Getriebespindel 8, einen die Getriebespindel U-förmig umgebenden (s. Fig. 3) vertikalen Führungshalter 22, einen horizontal vom oberen Ende der Getriebespindel bzw. des Führungshalters vorkragenden Traversenarm 9 sowie eine von dem der Getriebespindel gegenüberliegenden Ende des Traversenarms ausgehende vertikale Traversenstange 10 umfasst. Am unteren Ende der Traversenstange 10 ist schliesslich das obere Verschlusselement 6 festgelegt.
Die Hubtraverse 7 besteht ausserdem aus einer mittig angeordneten und parallel zu Getriebespindel und Führungshalter verlaufenden vertikalen Führungsstange 11, die eine zylindrische Aussenform aufweist und in einer entsprechend ausgebildeten Aussparung 12 (siehe Fig. 3) in dem Grundgestell geführt ist. Die Führungsstange 11 sorgt hierdurch zum einen für eine grössere Stabilität der Hubtraverse und zum anderen für eine rein vertikale möglichst querkraftfreie Bewegung der vom Hubantrieb angetriebenen Komponenten. Parallel zum oberen Traversenarm 9 ist am unteren Ende der Führungsstange 11, des Führungshalters 22 und der Getriebespindel 8 an der Hubtraverse 7 ein Mitnehmer 13 angeordnet, der sich in Horizontalrichtung erstreckt.
Das untere Verschlusselement 5 ist in Vertikalrichtung verschieblich am oberen Ende einer vertikalen Hubstange 14 angeordnet, die in einer Aussparung einer an der Brühkammerunterseite angeordneten Verschlussplatte 17 verschiebbar geführt ist. Die Hubstange 14 trägt auf ihrer Aussenseite zwei Federelemente 15, 16, wobei das erste Federelement 15 vom unteren Ende der Hubstange ausgehend bis zu einem Absatz der Hubstange verläuft und dafür vorgesehen ist, dem die Hubstange übergreifenden Mitnehmer eine Gegenkraft entgegenzusetzen, wenn das untere Verschlusse lement seine höchstmögliche Position am oberen Rand der Brühkammer 4 erreicht hat (siehe Fig. 2d).
Die zwischen der Verschlussplatte 17 der Brühkammer 4 und dem unteren Ende der Hubstange 14 angeordnete Feder 16 sorgt im Gegenzug dafür, dass nach dem Auswerfen des ausgelaugten Kaffeepulvers und dem Absenken des mit der Hubtraverse verbundenen Mitnehmers auch das untere Verschlusselement nach unten verfahren wird, was durch den nur zum Anheben über das Federelement 15 beaufschlagenden Mitnehmer nicht bewirkt werden kann.
In Fig. 1 ist schliesslich noch ein Auswerfer 18 mit einem das ausgelaugte Kaffeepulver beaufschlagenden Abstreiferbereich 28, mit einer vertikalen Schwenkachse 19 und einem Führungsnocken 20 zu erkennen. Der Führungsnocken erstreckt sich in eine Kulissenführung 21, die an dem Führungshalter 22 der Hubtraverse festgelegt ist. Die Form der Kulissenführung lässt sich insbesondere aus Fig. 2 entnehmen, wo fünf Phasen eines Brühzyklus dargestellt sind, nämlich die zugehörigen Positionen der Elemente der Brüheinheit im oberen Bildabschnitt sowie des Führungshalters 22 bzw. der Kulissenführung 21 sowie des Führungsnockens 20 im unteren Bildabschnitt.
Demnach besteht die Kulissenführung 21 aus einem exakt in Vertikalrichtung verlaufenden ersten Führungsabschnitt 21a und einem sich hieran anschliessenden, von der Vertikalen abweichenden zweiten Führungsabschnitt 21b. Die Länge des ersten Führungsabschnittes 21a entspricht beinahe der Gesamtlänge der Kulissenführung 21; demgemäss erstreckt sich der zweite Führungsabschnitt 21b im unteren Bereich der Kulissenführung 21 nur über einen sehr kurzen Bereich mit ungefähr 60 DEG zur Vertikalen geneigtem Verlauf, der die horizontale Auslenkung des Führungsnockens 20 und somit die Schwenkbewegung des Auswerfers 18 erzeugt.
Der Auswerfer 18 besteht in seinem Abstreiferbereich 28 aus einer halbkreisförmigen Grundfläche mit einem hiervon ausgehenden halbzylindrischen Vertikalabschnitt 28a und mit einem sich hieran anschliessenden und sich zu einem grösseren Durchmesser aufweitenden etwa trichterförmigen Kaffeezuführbereich 28b, der seitlich vorsteht und dazu dient, das von vertikal oben am oberen Verschlusselement vorbeigeführte Kaffeepulver in die Brühkammer 4 umzulenken.
In den Fig. 2a und 2e ist die Ausgangsstellung der Brüheinheit 1 gezeigt, jedoch zur Vereinfachung der Darstellung ohne den Auswerfer. Hierbei befindet sich das untere Verschlusselement 5 in der unteren Position innerhalb der Brühkammer 4, während das obere Verschlusselement 6 oberhalb des (nicht dargestellten) Auswerfers positioniert ist. In dieser Ausgangsstellung wird Kaffeepulver von oben über die geneigte Auswerferfläche, also den Kaffeezuführbereich 28b, in die Brühkammer 4 gegeben.
Fig. 2b zeigt die Brühposition, während der heisses Wasser bzw. Wasserdampf durch den zuvor zwischen den beiden Verschlusselementen 5 und 6 verdichteten Kaffee geführt wird. In dieser zweiten Phase ist das obere Verschlusselement 6 in die tiefste Position abgesenkt und befindet sich innerhalb der Brühkammer 4, vom unteren Verschlusselement 5 lediglich durch das Kaffeepulver beabstandet.
Aus Fig. 2b ist ersichtlich, dass sich der Mitnehmer 13 von der Hubstange 14 des unteren Verschlusselementes abgehoben hat, da die Hubstange 14 dieser Absenkbewegung aufgrund des Anliegens des unteren Verschlusselementes 5 an der Verschlussplatte 17 nicht folgen kann.
Fig. 2c zeigt den Beginn der Auswurfbewegung, was daran erkennbar ist, dass der Führungsnocken 20 im unteren Bildabschnitt von Fig. 2c in dem Übergangsbereich zwischen erstem Führungsabschnitt 21a und zweitem Führungsabschnitt 21b positioniert ist. Gleichzeitig befindet sich das untere Verschlusselement in seiner höchsten Stellung und verläuft bündig mit der Oberkante der Brühkammer 4, um das gesamte Kaffeepulver vom Auswerfer abschieben zu lassen.
Auf der anderen Seite befindet sich in der in Fig. 2c dargestellten Phase das obere Verschlusselement und mit diesem auch der Führungshalter 22 und die Kulissenführung 21 in einem oberen Bereich, von dem ausgehend lediglich noch eine geringe zusätzli che Hubbewegung nach oben erfolgt in die Phase, wie sie in Fig. 2d dargestellt ist: Dort befindet sich die Hubtraverse 7 durch Kontakt mit der Verschlussplatte 17 am oberen Anschlag; gleichzeitig befindet sich auch die Kulissenführung 21 gegenüber dem Führungsnocken in der höchstmöglichen Position, wobei der geneigte Verlauf des zweiten Führungsabschnittes 21b dazu geführt hat, dass der Führungsnocken 20 entsprechend dem horizontalen Ausmass der Neigung nach links verschwenkt worden ist.
Diese Schwenkbewegung ist in den Fig. 3a und 3b aus der Draufsicht auf die Brüheinheit 1 erkennbar und durch den Doppelpfeil 23 angedeutet. Der Führungsnocken 20 wird hierbei nach links verschwenkt und erzeugt hierbei eine Drehbewegung des Auswerfers 18 um die gemeinsame Schwenkachse 19 ebenfalls im Gegenuhrzeigersinn. Bei dieser horizontalen Bewegung streicht der Auswerfer sowohl über die Oberkante der Brühkammer 4 als auch über die nach oben gefahrene untere Verschlussplatte 5, wobei er das hierauf befindliche ausgelaugte Kaffeepulver durch seinen Abstreiferbereich 28 aus der Brüheinheit 1 entfernt.
In den Fig. 4a bis 4d sind wiederum vier Phasen eines Brühzyklus dargestellt mit verschiedenen Höhenpositionen der Kulissenführung 21 sowie des Auswerfers 18, der bei Beaufschlagung des unteren Führungsabschnittes 21b zu der erwähnten Schwenk-bewegung veranlasst wird. Die kreisförmige strichpunktierte Linie in Fig. 4 deutet die Oberkante der Brühkammer 4 an, die während der Auswerfbewegung auch in etwa der Position des unteren Verschlusselementes 5 entspricht. In Fig. 4 ist der - an die Form eines Eishockeyschlägers erinnernde - Verlauf der Kulissenführung 21 durch die perspektivische Darstellung am besten erkennbar, bestehend aus dem vertikalen Führungsabschnitt 21a, dem zur Vertikalen geneigten zweiten Führungsabschnitt 21b sowie dem gebogenen Übergangsbereich zwischen diesen beiden Abschnitten.
Zusammenfassend liegt der Vorteil der vorliegenden Erfindung in einer drastischen Reduzierung der Anzahl benötigter bzw. verwendeter Bauteile und in der einfachen und verschleissarmen weil nahezu reibungsfreien Füh rung des Führungsnockens in der Kulissenführung, wobei alle beweglichen Komponenten über einen einzigen Hubantrieb antreibbar sind. Als Ergebnis erhält man eine Brüheinheit mit geringerem Herstellungs- und Wartungsaufwand und ausserdem die Möglichkeit, die Hubbewegungen aufgrund der einfachen gegenseitigen Führung der sich bewegenden Einzelelemente mit höheren Geschwindigkeiten und gleichzeitig aber auch mit reduziertem Geräuschpegel durchzuführen.
The present invention relates to a brewing unit in particular for coffee machines with a stationary arranged with a vertical axis brewing chamber and one opposite the brewing chamber vertically movable, this closing during a brewing process upper and lower closure element and with a vertical axis to a horizontally pivotable ejector for discharging the the brewing process leached coffee powder from the brewing unit.
Such brewing units are used in particular in the fully automatic coffee machine machines essentially to grind portions of ground coffee in the brewing chamber lying on the lower closure element to compress using the upper closure element of this coffee powder to a so-called tablet, subsequently the actual brewing process by pressurizing the tablet with water vapor or Boiling water and then remove the leached coffee powder from the brewing unit to start a new brewing cycle can. These basic phases of a brewing process can be supplemented by various intermediate steps, such as briefly relieving the tablet, squeezing out the leached tablet, rinsing the upper closure element, etc.
In order to be able to completely remove the leached coffee powder, the lower Ver-circuit element is moved vertically upward until it is flush with the upper edge of the brewing chamber, whereupon the ejector performs a horizontal pivoting movement and thereby abstreift the tablet of the lower closure element in one arranged next to the brewing chamber collecting container. In order to allow the vertical movement of the lower closure element up to the upper edge of the brewing chamber and also the subsequent filling of fresh coffee powder in the brewing chamber, after the brewing and before ejection, the upper closure element is vertically upward from the brewing chamber and from the horizontal pivoting range of the ejector moved out.
There are already some proposals for synchronizing these complex and interlocking motion sequences disclosed in the prior art; However, these solutions are all characterized by a correspondingly large number of transmission and drive parts, levers, swivel arms and the like, which make not only the manufacture and assembly, but also the function and maintenance of the brewing unit very expensive.
For example, there is a known brewing unit for a coffee machine from a coupled to a lifting actuator upper closure element, which is caused by a plurality of nested guide and pipe parts to a combined lifting and pivoting movement. For the lower closure element, a further lifting drive is provided which, depending on the movement of the upper closure element and the respective phase during the brewing cycle, ensures that the lower closure element is moved upwards or downwards at the right time.
Finally, an ejector is still provided, which is either provided with a separate pivot drive or coupled via an elaborate pivot lever assembly or via the mentioned nested and also expensive guide and pipe parts to the lifting drive for the upper closure element.
In this brewing unit, as with all other brewing units, the disadvantage is that the many different relative movements, namely between upper closure element and brewing chamber, must be coordinated with one another between the lower closure element and the brewing chamber and between the ejector and the brewing chamber or upper closure element complex control of each separate drives or by a no less expensive coupling of several components to be driven to a common drive.
On this basis, the present invention seeks to provide a brewing unit of the type mentioned above, which is characterized by a reduced number of parts and a correspondingly reduced manufacturing and maintenance costs.
This object is achieved according to the invention in a brewing unit of the type mentioned above, that the brewing unit has a slotted guide coupled to a drive for the upper closure element and vertically movable by this, that the slotted guide a larger first guide portion extending in the vertical direction and a to the first Section at the lower end subsequent, deviating from the vertical smaller second guide portion has, and that the ejector has a guide cam acting on the guide cam and this cooperates with the slotted guide such that it stationary during the vertical movement of the slotted guide upon application of the first, vertical guide section remains while he is applying the second,
is deviated from the vertical guide portion of a horizontal pivoting movement, which depends on the horizontal extent of the deviating from the vertical course.
This results in the advantage that the horizontal pivoting movement of the ejector is generated by a vertical lifting movement of the slotted guide, with a very simple coupling to the already existing lifting drive for the upper closure element can be achieved by the inventive, simple design slotted guide, and wherein the slotted guide and the upper Ver-circuit element expediently perform a common synchronous lifting movement, which is free of pivotal movements only in the vertical direction. Through this pure vertical movement of slotted guide and upper closure element has the advantage that they are hardly stressed even over longer periods of operation, which greatly reduces the maintenance costs compared to the known brewing unit.
As the only area with combined, so vertical and horizontal movement or force components of the engagement area of the guide cam remains in the slotted guide. Because of the low weight and inertia of the ejector and acted upon by this coffee powder but here are the stresses - especially in skillful choice of the inclination of the second guide section - very low.
While in the prior art, the upper closure element is not only raised, but also pivoted to release the brewing chamber for filling new coffee powder from above, the present invention consciously accepts the fact that the brewing chamber after a mere lifting of the upper closure element only from diagonally above, but not directly accessible from vertically above. However, a significant advantage is obtained in this case that the slotted guide and the upper closure element can be positively coupled with each other directly and synchronously driven by the same lifting drive, so that no vote of the associated different movements is required.
In contrast, in the prior art for activating upper closure element and ejector either two separate drives or complex gear arrangements such as nested pipe sections or pivot lever are required.
These inventive advantages are achieved by suitable design and arrangement of a single additional component, namely by the inventive sliding guide. In order not to obstruct the function of the upper closure element, the ejector in this case remains stationary upon application of the vertical first guide portion, ie during most of the lifting movement, wherein the guide cam engages virtually seamlessly in the slotted guide due to the pure vertical movement.
Only when the upper closure element is raised from the brewing chamber and also from the pivoting region of the ejector upwards, the further process of the upper closure element causes the guide cam from the first guide portion of the slotted guide passes into the second guide portion and from this by the inclined course horizontally is deflected, which in turn leads to a pivoting of the ejector. During this pivoting process, the ejector acts on the leached coffee powder and strips it from the lower closure element into a collecting container provided for this purpose.
The subsequent reversal of the drive direction of the lifting drive first of all leads to a pivoting back of the ejector and only then to the fact that the upper closure element dips back into the brewing chamber.
An essential advantage of the present invention results furthermore from the fact that not only the upper closure element, the slide guide and the ejector, but also the lower closure element can be driven via a common drive. This coupling of the lower closure element to the drive, for example, via a driver operatively connected to the driver, which is designed to act unilaterally, that the drive the lower closure element on the driver starting from a lower located within the brewing chamber base and brewing position only Ejecting the leached coffee powder transported vertically in a located at the top of the brewing ejection position.
So that the lower closure element is also moved downwards into the base and brewing position when the carrier is lowered downwards, at least one spring element cooperates with the lower closure element, which ensures its return.
Despite the common drive, which generates a much larger stroke area at the upper closure element, the movement of the lower closure element is limited only to a limited area of two stops within the brewing chamber, the stops, the spring element and the driver in a suitable manner in that the lifting movement of the other components connected to the lifting drive is not obstructed by the short travel of the lower closing element.
Thus, the present invention not only results in a reduction of the required drives and the gear parts connected thereto; Rather, a movement adapting the movements to one another or synchronizing the drive movements is thereby rendered obsolete in that all the movable components are in mutual positive control.
This positive control includes that the upper closure element together with the slide guide performs the maximum lifting movement, while the ejector performs a horizontal pivoting movement only during a short portion of the lifting movement, namely upon application of the second, deviating from the vertical guide portion and remains stationary in the rest , And while the lower closure element is displaced by the interaction of stops, spring elements and drivers only between two stop positions within the brewing chamber.
It is thus obvious that the drive required for the present brewing unit can consist of a simple lifting drive, for example of an electric motor, which converts its rotating drive movement via a nut / spindle arrangement into a translatory lifting movement.
For a simple embodiment of the components according to the present invention also contributes, when the two guide portions of the slotted guide are arranged in a common vertical plane and in particular paragraph-free merge into each other. Although, therefore, the second guide portion is located in a tangential plane relative to the pivot region of the guide cam, which means a different deep Eintau surfaces of the guide cam in the slide guide on the pivoting range;
by a suitable ratio between the guide cam and pivot axis of the ejector on the one hand and between the pivot axis and ejector on the other hand, but the possibility of generating large horizontal movements of the ejector already results in quite small horizontal movements of the guide cam, so that at the low horizontal movements of the guide cam this different depth immersion not very matters.
Of course, it is also possible to give the link guide adapted to the pivoting range of the guide cam course; However, this would lead to an unnecessarily complicating the shape of the slotted guide by a correspondingly curved extension plane.
In this context, it is advantageous if the guide cam of the ejector in the acted upon by the slide guide area is spherical, in particular spherical, so that in particular in the planar design of the slide guide prevents tilting and a gentle application to the respective acted upon side of the slotted guide - Even in the case of a reversal of the drive direction - is promoted. This effect is further exacerbated by the fact that the guide cam of the ejector is guided as low as possible in the slotted guide and the slotted guide has an approximately U-shaped horizontal cross-section, so that thereby the aforementioned forced coupling between upper closure element and
Linear actuator and ejector leads to a corresponding direct motion transmission to the ejector upon application of the second guide portion.
As far as the shape of the second guide section is concerned, it is advisable for this purpose to have a gradient that is inclined or curved to the vertical, with as smooth a transition as possible to the first guide section; is essential in this context, however, that the second guide portion in all acted upon by the guide cam areas has a vertical extension component in order to implement the stroke generated by the drive in a hori zontal pivoting movement can. If a section of the slotted guide have a pure horizontal extension, a vertical movement of the slide guide would cause the guide cam would be pressed against the horizontal guide side and could not escape laterally due to the lack of vertical component. This would lead to a blocking of the lifting movement.
The ejector expediently has a scraper region acting on the coffee powder and a connecting section, by means of which the scraper region and the guide cam are spaced apart from one another and through which the vertical pivot axis of the ejector runs. If the ejector has a stripper area with an approximately semicircular basic shape, with a semi-cylindrical vertical section acting on the leached coffee powder and with an approximately funnel-shaped coffee supply area which widens to a larger diameter, the simple construction of the brewing unit according to the invention is still favored.
For this reason, the ground coffee powder can be supplied to the brewing chamber, without the upper closure element must be swung out of alignment with the brewing chamber, since the ejector forms a funnel-shaped coffee supply, which allows the vertical feeding of the coffee powder past the upper closure element and this coffee powder on the inclined funnel surface in the actually covered by the upper closure element brewing chamber deflects. By thus designed ejector can thus be dispensed with a separate pivoting coffee feeder, which would otherwise have to be operated either via its own drive or via correspondingly expensive transmission links.
The mentioned coupling between upper closure element and slide guide can be done, for example, that both components are arranged on a common, driven by the drive Hubtraverse, wherein suitably also the driver is fixed to the Hubtraverse.
Furthermore, it is recommended that when the brewing chamber is attached to a stationary base frame, the drive is at least indirectly fixed to the base frame and the base frame carries the vertical pivot axis of the ejector. This results in a greatly reduced number of mutually displaceable or rotatable gear elements and thus the significant brewing unit a reduced manufacturing and maintenance costs.
Further features and advantages of the present invention will become apparent from the following description of an embodiment with reference to the drawings; FIG. 1 shows a front view of a brewing unit according to the invention; FIG. 1 in four different phases (FIGS. 2a to 2e, wherein FIG. 2e corresponds to FIG. 2a) of a brewing cycle in rear view (upper half) and the guide holder carrying a slotted guide in side view (lower half of FIG ); Figure 3 shows the guide holder during two phases of the brewing cycle in side view (upper half) and the brewing unit during these two phases in plan view (lower half). and FIG. 4 shows the interaction of sliding guide and ejector during four phases of a brewing cycle in a perspective side view.
In Fig. 1, a brewing unit 1 is shown, which consists of a fixed base frame 2, a lifting drive 3 fixed thereto and also attached to the base frame brewing chamber 4, which is constructed as a hollow cylinder with a vertical axis and from below by a vertically movable lower closure element 5 and From above through a vertically movable upper closure element 6 can be acted upon. For this purpose, the lower closure element 5 and the upper closure element 6 are also provided with a circular horizontal cross-section to immerse during the brewing process in the brewing chamber and to enclose with this the filled and compacted coffee powder.
The vertical movement of the upper closure element 6 is effected by a Hubtraverse 7 acted upon by the lifting drive 3, the vertical (in Fig. 1 indicated by a dash-dotted line) gear spindle 8, a transmission spindle surrounding the U-shaped (see Fig. 3) vertical guide holder 22, a horizontal from the upper end of the gear spindle and the guide holder projecting truss arm 9 and one of the gear spindle opposite end of the truss arm outgoing vertical crossbar 10 includes. At the lower end of the truss rod 10, finally, the upper closure element 6 is fixed.
The Hubtraverse 7 also consists of a centrally disposed and parallel to the gear spindle and guide holder extending vertical guide rod 11 having a cylindrical outer shape and is guided in a correspondingly shaped recess 12 (see Fig. 3) in the base frame. The guide rod 11 thereby provides on the one hand for greater stability of the Hubtraverse and on the other for a purely vertical as possible transverse force-free movement of the driven components by the lifting drive. Parallel to the upper truss arm 9, a driver 13 is arranged at the lower end of the guide rod 11, the guide holder 22 and the gear spindle 8 on the Hubtraverse 7, which extends in the horizontal direction.
The lower closure element 5 is arranged displaceably in the vertical direction at the upper end of a vertical lifting rod 14, which is displaceably guided in a recess of a closure plate 17 arranged on the brewing chamber underside. The lifting rod 14 carries on its outer side two spring elements 15, 16, wherein the first spring element 15 extends from the lower end of the lifting rod up to a shoulder of the lifting rod and is provided to oppose the lifting rod cross-driver with a counter force when the lower closure ele- has reached its highest possible position at the top of the brewing chamber 4 (see Fig. 2d).
The arranged between the closure plate 17 of the brewing chamber 4 and the lower end of the lifting rod 14 spring 16 in return ensures that after ejecting the leached coffee powder and the lowering of the Hubtraverse connected driver and the lower closure element is moved down, which by can not be effected only for lifting via the spring element 15 acting driver.
Finally, FIG. 1 also shows an ejector 18 with a scraper region 28 acting on the leached coffee powder, with a vertical pivot axis 19 and a guide cam 20. The guide cam extends into a slotted guide 21, which is fixed to the guide holder 22 of the Hubtraverse. The shape of the slotted guide can be seen in particular from Fig. 2, where five phases of a brewing cycle are shown, namely the associated positions of the elements of the brewing unit in the upper image portion and the guide holder 22 and the slotted guide 21 and the guide cam 20 in the lower image section.
Accordingly, the slotted guide 21 consists of a first guide section 21a running exactly in the vertical direction and a second guide section 21b adjoining thereon and deviating from the vertical. The length of the first guide portion 21a corresponds to almost the total length of the slotted guide 21; Accordingly, the second guide portion 21b extends in the lower region of the slotted guide 21 only over a very short range with approximately 60 ° to the vertical inclined course, which generates the horizontal deflection of the guide cam 20 and thus the pivoting movement of the ejector 18.
The ejector 18 consists in its wiper area 28 of a semicircular base with an outgoing therefrom semi-cylindrical vertical portion 28a and with an adjoining thereto and widening to a larger diameter about funnel-shaped coffee supply area 28b, which protrudes laterally and serves that of vertically above the top Closing element bypassed by passing coffee powder in the brewing chamber 4.
In Figs. 2a and 2e, the initial position of the brewing unit 1 is shown, however, for simplicity of illustration without the ejector. Here, the lower closure element 5 is in the lower position within the brewing chamber 4, while the upper closure element 6 is positioned above the (not shown) ejector. In this initial position, coffee powder is introduced into the brewing chamber 4 from above via the inclined ejector surface, that is to say the coffee feed region 28b.
FIG. 2 b shows the brewing position, during which hot water or water vapor is passed through the coffee previously compressed between the two closure elements 5 and 6. In this second phase, the upper closure element 6 is lowered into the lowest position and is located within the brewing chamber 4, spaced from the lower closure element 5 only by the coffee powder.
From Fig. 2b it can be seen that the driver 13 has lifted from the lifting rod 14 of the lower closure element, since the lifting rod 14 of this lowering movement due to the concern of the lower closure element 5 on the closure plate 17 can not follow.
Fig. 2c shows the beginning of the ejection movement, which is recognizable by the fact that the guide cam 20 is positioned in the lower portion of Fig. 2c in the transition region between the first guide portion 21a and the second guide portion 21b. At the same time, the lower closure element is in its highest position and runs flush with the upper edge of the brewing chamber 4 in order to allow the entire coffee powder to be pushed off the ejector.
On the other side is in the phase shown in Fig. 2c, the upper closure element and with this also the guide holder 22 and the slotted guide 21 in an upper region, starting from which only a small addi tional lifting movement is carried up to the phase, as shown in Fig. 2d: There is the Hubtraverse 7 by contact with the closure plate 17 at the top stop; At the same time, the slotted guide 21 is also located in the highest possible position with respect to the guide cam, wherein the inclined course of the second guide section 21b has led to the guide cam 20 being pivoted to the left in accordance with the horizontal extent of the inclination.
This pivoting movement can be seen in FIGS. 3a and 3b from the top view of the brewing unit 1 and indicated by the double arrow 23. The guide cam 20 is in this case pivoted to the left and in this case generates a rotational movement of the ejector 18 about the common pivot axis 19 also in the counterclockwise direction. In this horizontal movement, the ejector strokes both the upper edge of the brewing chamber 4 and the upwardly driven lower closure plate 5, where it removes the leached coffee powder located thereon by its wiper area 28 from the brewing unit 1.
FIGS. 4 a to 4 d again show four phases of a brewing cycle with different height positions of the slotted guide 21 and of the ejector 18 which, when the lower guide section 21 b is acted upon, causes said pivoting movement. The circular dotted line in Fig. 4 indicates the upper edge of the brewing chamber 4, which also corresponds approximately to the position of the lower closure element 5 during the Auswerfbewegung. In FIG. 4, the course of the sliding block guide 21, which is reminiscent of the shape of a hockey stick, is best recognized by the perspective view, consisting of the vertical guide section 21a, the second guide section 21b inclined to the vertical, and the curved transitional area between these two sections.
In summary, the advantage of the present invention is a drastic reduction in the number of required or used components and in the simple and low-wear because almost frictionless Füh tion of the guide cam in the slide guide, all movable components are driven by a single lifting drive. The result is a brewing unit with less manufacturing and maintenance and also the ability to perform the strokes due to the simple mutual leadership of the moving individual elements with higher speeds and at the same time but also with reduced noise level.