Technisches Gebiet
[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Brühmodul für eine Kaffeemaschine, wie es zur vollständig automatisierten Zubereitung von Kaffee sowohl im privaten wie auch im kommerziellen Bereich genutzt werden kann.
Stand der Technik
[0002] Herkömmliche Kaffeeautomaten sind in der Regel so aufgebaut, dass die einzelnen Systeme wie Heizer, Mühle, Steuerung und auch die Brühgruppe, wie beispielsweise in der EP-A-0 526 407 oder der EP-A-0 948 927 beschrieben, als selbstständige Funktionseinheiten aufgebaut und durch geeignete Mittel in einem Gehäuse miteinander verbunden sind.
[0003] Eine solche kombinierte Bauweise mit all diesen Elementen in einem Gehäuse ist beispielsweise in der EP-A-0 202 517 oder in der WO-A-02/069 769 beschrieben, derartige Maschinen sind auch als Vollautomaten bekannt.
[0004] Gerade eben die Verbindungen (Schnittstellen) zwischen den Bestandteilen Heizer, Mühle und Brühgruppe und die sensible Abstimmung der einzelnen Systeme sind aufwändig und führen oft zu Störungen des Gesamtsystems.
[0005] Um von den Problemen respektive möglichen unerwünschten Nebenwirkungen nur einige zu nennen: beim Erstbezug kalter Kaffee; im Einlauf hängen gebliebenes Kaffeepulver; überfüllte Brühgruppen usw.
[0006] Im Weiteren ist es meist sehr schwierig, die vom Markt zunehmend gewünschte Kompaktheit der Kaffeemaschinen mit solchen herkömmlichen Systemen zu realisieren.
[0007] Vorwiegend werden bei den Bestandteilen Standardsysteme, z.B. Kaffeemühlen oder Heizer, eingesetzt, welche nicht speziell für den Einbau in Kaffeeautomaten konstruiert und gebaut wurden. Diese Mühlen verfügen oft auch nicht über die optimalen für Automaten geforderten Eigenschaften. Es muss meist ein erheblicher Aufwand betrieben werden, um diese Mühlen an das Brühsystem anzupassen und die Schnittstellen bereitzustellen.
[0008] Die Reinigung der herkömmlichen Brühsysteme ist bei den meisten Automaten so gelöst, dass die Brühgruppe, das heisst jene Einheit, in welcher das Kaffeepulver gepresst und anschliessend mit Wasser extrahiert wird, aus der Maschine entfernt werden kann. Dies ist jedoch oft schwierig und erfordert recht viel Geschick. Die Reinigung der separaten Mühle ist in der Regel nur mit erheblichem Aufwand möglich, da diese häufig fest eingebaut ist. Aus diesem Grund sind einige Hersteller dazu übergegangen, die Brühgruppe nicht mehr herausnehmbar zu machen. Der Konsument kann solche Maschinen nur noch durch ein programmiertes Reinigungsprogramm und unter Zuhilfenahme einer entsprechenden Reinigungstablette sauber machen.
[0009] Die meisten der Automaten sind in ihrem Aufbau also nicht gerade servicefreundlich, was sich in der Regel auch mittelfristig auf die Qualität des hergestellten Kaffees auswirkt. Das heisst, bei Servicearbeiten müssen die Systeme mühsam einzeln aus- und wieder eingebaut werden, was eben in der Regel nicht genügend häufig getan wird. Zudem erfordert dies viel Aufwand für Einstell- und Justierarbeiten. Der Konsument erhält bei einer Reparatur in der Regel eine reparierte Maschine, z.B. mit einer neuen Mühle, die Brühgruppe und der Heizer sind jedoch alt. Das kann zu vermehrtem Serviceaufwand, Reparaturkosten und unzufriedenen Kunden führen.
Darstellung der Erfindung
[0010] Der Erfindung liegt demnach unter anderem der Gegenstand zugrunde, ein verbessertes Brühmodul für die Zubereitung von Kaffee ausgehend von Kaffeebohnen unter Zuhilfenahme eines Mahlwerks, einer Brühgruppe sowie einer Einheit zur Bereitstellung von heissem Wasser und/oder Wasserdampf zur Verfügung zu stellen.
[0011] Das vorgeschlagene Brühmodul zeichnet sich bevorzugtermassen dadurch aus, dass die Brühgruppe als Brühzylinder ausgebildet ist, in dessen Zylinderinnenraum wenigstens ein Kolben unter Ausbildung eines Brühraumes verschieblich geführt ist und das Mahlwerk an diesen Brühzylinder direkt angeflanscht oder an diesen angeformt oder in diesen integriert ist.
[0012] Die direkte Anbindung respektive Integration des Mahlwerks an resp. in den Brühzylinder führt dazu, dass die üblicherweise vorhandene Schnittstelle zwischen Mahlwerk und Brühzylinder respektive dem darin angeordneten Brühraum im Wesentlichen vollständig entfällt. Die oben im Zusammenhang mit dem Stand der Technik, wo stets Schnittstellen vorhanden sind, angegebenen Probleme können durch diese konstruktive Vereinfachung im Wesentlichen vollständig vermieden werden.
[0013] Eine noch weitergehende Integration, welche eine weitere Schnittstelle eliminiert, kann erreicht werden, indem die Einheit zur Bereitstellung von heissem Wasser und/oder Wasserdampf in den Brühzylinder integriert ist. Es ergibt sich bei dieser bevorzugten Ausführungsform also ein Brühmodul, welches eine integrierte Einheit ist aus Mahlwerk, Brühzylinder respektive darin angeordnetem Brühraum und Einheit zur Bereitstellung von heissem Wasser. Die einzelnen Komponenten sind derart zusammengefügt, dass sie ohne Gewaltanwendung respektive speziell dafür vorgesehene Werkzeuge nicht voneinander getrennt werden können, das heisst bei der bestimmungsgemässen Verwendung des Konsumenten sind die einzelnen Komponenten Mahlwerk, Brühzylinder und Einheit zur Bereitstellung von heissem Wasser nicht voneinander trennbar respektive zur Trennung vorgesehen.
Vorteilhafterweise kann ein derartiges Brühmodul als Ganzes zur Wartung respektive Reinigung des Gerätes aus einem Gehäuse ausgebaut werden.
[0014] Die Integration der Bereitstellung des heissen Wassers kann realisiert werden, indem bevorzugtermassen der Brühzylinder einen Rohrkörper umfasst, in welchem eine Führung für das zur Kaffeezubereitung bereitgestellte heisse Wasser vorgesehen ist, wobei vorzugsweise diese Führung in Form von wenigstens einer, wenigstens teilweise umlaufenden (vorzugsweise spiralförmigen) Leitung(en) ausgebildet ist.
[0015] Eine weitere Verbesserung kann erreicht werden, wenn im Brühzylinder ein Heizkörper integriert ist, vorzugsweise indem in einem den Brühzylinder bildenden Rohrkörper eine Heizleitung, insbesondere bevorzugt in Form einer wenigstens teilweise umlaufenden Heizspirale, integriert, zum Beispiel eingegossen, ist. Alternativ ist es auch möglich, den Heizkörper von aussen an den Brühzylinder, in welchem die Leitungen mit dem zu erhitzenden Wasser geführt sind, einwirken zu lassen. In beiden Fällen kann es vorteilhaft sein, wenn die Heizung nur im Bereich des Brühraumes Heizwirkung entfaltet. Wie erwähnt, können die Leitungen und die Heizleitung spiralförmig umlaufend im Rohrkörper integriert sein, vorzugsweise in in axialer Richtung alternierender Anordnung, das heisst in axialer Richtung wechseln sich Wasserleitungen und Heizleitungen ab.
[0016] Bei der Einheit zur Bereitstellung von heissem Wasser kann es sich um eine Heizleitung mit einem flüssigen Arbeitsmedium handeln, es kann sich aber bevorzugtermassen um eine elektrische Widerstandheizung (Thermoelement) handeln.
[0017] Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform ist das Brühmodul so ausgestaltet, dass das Mahlwerk und der Brühzylinder derart angeordnet sind, dass vom Mahlwerk bereitgestellter gemahlener Kaffee ohne weitere (beispielsweise mechanische) Einflussnahme unter Einwirkung der Schwerkraft von selbst in den Brühraum fällt.
[0018] Eine weitere bevorzugte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass der Brühzylinder mit seiner Hauptachse im Wesentlichen senkrecht angeordnet ist, und das Mahlwerk in (oder an) die obere Öffnung des Brühzylinders im Wesentlichen unlösbar integriert ist. Dabei kann vorzugsweise das Mahlwerk über einen Antrieb angetrieben werden, dessen Welle i.w. koaxial zur Hauptachse des Brühzylinders angeordnet ist.
[0019] Im Zusammenhang mit dieser Ausführungsform erweist es sich weiter als vorteilhaft, wenn der Kolben von der unteren Öffnung des Brühzylinders in diesen einfahrend ausgebildet ist, und wenn unterhalb des Mahlwerks im Brühzylinder ein Verschlusselement im Sinne einer Schleuse angeordnet ist. Dabei ist bevorzugtermassen das Verschlusselement derart ausgebildet, dass es während und/oder nach dem Mahlvorgang und vor dem Brühvorgang ein Hindurchfallen des gemahlenen Kaffees durch das Verschlusselement vom Mahlwerk in den darunter gebildeten und nach unten vom Kolben begrenzten Brühraum erlaubt und während des Brühvorgangs das Mahlwerk gewissermassen nach oben hin vom Brühraum abdichtet.
[0020] Beispielsweise ist eine Konstruktion möglich, bei welcher zwei Scheiben mit alternierend offenen und geschlossenen Bereichen, z.B. Kreissegmenten oder Kreissektoren, je nach Betriebssituation gegeneinander derart verdreht werden, dass entweder die offenen Bereiche der Scheiben übereinanderliegen und entsprechend Mahlgut durch das Verschlusselement nach unten durchfallen kann, oder offene Segmente der oberen Scheibe mit geschlossenen Segmenten der unteren Scheibe zur Deckung gelangen und entsprechend eine Abdichtung vorliegt.
[0021] Bevorzugtermassen ist im Verschlusselement zusätzlich eine Durchführung für den gebrühten Kaffee vorgesehen, durch welche der gebrühte Kaffee beispielsweise zu einer Tasse über weitere Leitungen oder Ähnliches abgeführt werden kann.
[0022] Des Weiteren ist bevorzugtermassen generell am Verschlusselement oder an einer anderen Stellen im Brühzylinder ein Abstreifer derart angeordnet, dass der Filterkuchen nach dem Brühvorgang nach unten ausgeworfen werden kann respektive dessen Hinausfallen erleichtert werden kann. Dies kann beispielsweise gewissermassen durch ein an der Innenwand geführtes Messer erfolgen, welches den Filterkuchen von der Innenwand des Brühzylinders ablöst oder trennt.
[0023] Bevorzugtermassen wird die Konstruktion so ausgelegt, dass der nach dem Brühvorgang entstandene Filterkuchen durch die untere Öffnung des Brühzylinders ausgeworfen wird respektive durch diese Öffnung hinausfällt, beispielsweise in einen Auffangbehälter, insbesondere indem der von unten in den Brühzylinder geführte Kolben aus dem Brühzylinder vollständig herausgeschoben und bevorzugtermassen zudem seitlich abgekippt wird.
[0024] Alternativ ist es möglich, im Brühzylinder seitlich eine Öffnung vorzusehen, durch welche der Filterkuchen in horizontaler Richtung durch einen Auswerfer aktiv hinausgeschoben wird.
[0025] Eine andere Ausführungsform ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Mahlwerk an eine seitliche Öffnung des Brühzylinders angeflanscht oder angeformt ist, und dass im Brühzylinder zwei Kolben von der oberen respektive unteren Öffnung in den Brühzylinder eingreifend verschieblich angeordnet sind, so dass zur Einführung des gemahlenen Kaffees in den Brühzylinder die beiden Kolben so angeordnet sind, dass der gemahlene Kaffee durch die seitliche Öffnung in den zwischen den beiden Kolben vorhandenen Zylinderabschnitt hineinfällt, und dass für den Brühvorgang die Kolben unter Ausbildung des Brühraumes in einen umlaufend abgeschlossenen, von der seitlichen Öffnung entfernten, Bereich des Brühzylinders verschoben werden.
[0026] Bevorzugtermassen ist die Konstruktion dabei dadurch gekennzeichnet, dass der Brühzylinder einen Bereich aufweist, in welchem der Zylindermantel wenigstens zur Hälfte unter Ausbildung einer Auswurföffnung für den Filterkuchen offen liegt, und bevorzugtermassen in diesem Bereich ein Abstreifer zum Auswurf des Filterkuchens in einer radialen Richtung angeordnet ist. Auch hier ist es aber möglich, dass man den Filterkuchen nach unten aus dem Brühzylinder hinausfallen lässt. Bevorzugtermassen verfügt einer der Kolben über einen Wassereinlass und der andere Kolben über einen Auslauf für den gebrühten Kaffee.
[0027] Es ist generell, das heisst nicht nur im Zusammenhang mit dieser Ausführungsform auch möglich, einen Wassereinlass derart vorzusehen, dass er direkt aus der Seitenwand des Brühzylinders in den Brühraum einmündet. Beispielsweise kann eine der oben genannten Leitungen direkt in den Brühraum münden, wobei an dieser Stelle vorzugsweise ein steuerbares Ventil angeordnet ist.
[0028] Eine andere Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass der Brühzylinder mit seiner Hauptachse vertikal angeordnet ist und das Mahlwerk mit seiner Achse unter einem Winkel von höchstens 45[deg.], bevorzugt von höchstens 30[deg.], zur Hauptachse geneigt angeordnet ist, so dass der gemahlene Kaffee ohne weitere aktive Einflussnahme ins Innere des Brühzylinders fallen kann.
[0029] Alternativ kann der Brühzylinder mit seiner Hauptachse horizontal angeordnet sein und das Mahlwerk mit seiner Achse im Wesentlichen in radialer Richtung zum Brühzylinder angeordnet sein.
[0030] Bevorzugtermassen handelt es sich beim Mahlwerk um eine Kegelmühle (oder andere), deren Innenkegel einen Durchmesser aufweist, welcher kleiner ist als der Innendurchmesser des Brühzylinders. Generell kann das Mahlwerk mit einem Elektromotor angetrieben werden, wobei dessen Welle koaxial und direkt mit dem Innenkegel verbunden sein kann, es ist aber alternativ oder zusätzlich auch möglich, eine Kupplung vorzusehen und/oder ein Getriebe. Vorzugsweise kann das Mahlwerk in seinem Mahlgrad eingestellt werden, um unterschiedliche Qualitäten zu ermöglichen, weiterhin vorzugsweise kann auch die Menge des gemahlenen Kaffees eingestellt werden. Derartige Einstellungen können über eine zusätzliche Steuerung realisiert werden.
[0031] Eine weitere bevorzugte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Kolben eine Filterscheibe zum Brühraum aufweist. Diese Filterscheibe trennt dann den Brühraum vom Einlass für heisses Wasser respektive den Brühraum vom Auslass für den gebrühten Kaffee. Typischerweise sind die Kolben so ausgestaltet, dass sie den Brühraum wenigstens im Moment des Brühens vollständig abdichten, bevorzugtermassen wird dies so realisiert, dass die Dichtung nur in der Brühposition abdichtet, nicht aber in den anderen Betriebspositionen.
[0032] Das Brühmodul ist bevorzugtermassen als Einheit für Reinigungs- und Servicezwecke über Kupplungselemente als gesamte Einheit aus der Kaffeemaschine entnehmbar.
[0033] Generell kann der Brühzylinder kreiszylindrisch, oval oder polygonal ausgebildet sein, vorzugsweise ist er kreiszylindrisch ausgebildet.
[0034] Weitere bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den angegebenen abhängigen Patentansprüchen.
[0035] Der Kern der Erfindung besteht zusammenfassend also u.a. darin, die Systeme Wassererhitzer, Mahlen und Brühen in einer Einheit zu verbinden. Dadurch wird es möglich, ein sehr kompaktes Brühmodul zu schaffen, bei welchem die aus herkömmlichen Maschinen bekannten Schnittstellen-Probleme grösstenteils gelöst sind.
[0036] Es ist auch vorgesehen durch geeignete Kupplungen für Strom und Wasseranschlüsse das Brühmodul als Ganzes austauschbar zu gestalten. Die Servicearbeiten werden dadurch erheblich vereinfacht.
Kurze Erläuterung der Figuren
[0037] Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen:
<tb>Fig. 1<sep>einen axialen Schnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel eines Brühlmoduls, wobei in a) der Kolben axial angeordnet ist und in b) der Kolben seitlich weggeschwenkt ist;
<tb>Fig. 2<sep>einen axialen Schnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel eines Brühlmoduls; und
<tb>Fig. 3<sep>einen axialen Schnitt durch ein drittes Ausführungsbeispiel eines Brühmoduls.
Wege zur Ausführung der Erfindung
[0038] In der Folge sollen Ausführungsbeispiele zur Erläuterung der Erfindung, wie sie oben sowie in den angehängten Ansprüchen allgemein beschrieben ist, angegeben werden.
[0039] Die Ausführungsbeispiele dienen zur Erläuterung und sollen nicht zur Einschränkung des Schutzgegenstandes, wie er in den angefügten Ansprüchen definiert ist, ausgelegt werden.
Konzept 1:
[0040] In Fig. 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel dargestellt, bei welchem der Brühzylinder 1 rohrförmig ausgestaltet ist und mit eingegossenem Rohrheizkörper 2 und einem Rohr 3 für die Wasserführung versehen ist. Die Heizleitungen verfügen über Anschlüsse 28 und verlaufen spiralförmig im Rohrkörper des Brühzylinders 1. Auch die Leitungen 3 verfügen über Anschlüsse 29. Der Einlass dieser beiden Anschlüsse ist mit einer Pumpe und einem Vorratsbehälter für Wasser verbunden, der Auslass mit dem Wassereinlass 13 im Kolben 10 (vergleiche weiter unten).
[0041] Selbstverständlich sind nebst der rohrförmigen Ausgestaltung des Heizsystems auch andere Formen möglich. Es ist auch möglich, den rohrförmigen Teil, der als Brühkammer dient, an einen eher flacheren Teil mit der eingegossenen Heizung und dem Wasserrohr anzubinden.
[0042] Bei diesem Konzept ist die Mühle 4 mit dem Antrieb 5 direkt axial in die Brühkammer integriert. Die hier dargestellte Mühle mit konischem Kegel 25 und Ring 24 aus Stahl ist keineswegs die einzige Lösung. Das Mahlwerk 4 könnte auch aus Scheiben in den unterschiedlichsten Materialien und Formen bestehen.
[0043] Der Aussenring 24 ist direkt in den Brühzylinder 1 eingefügt und verfügt dazu über einen umlaufenden oberen Flansch, welcher in eine entsprechende umlaufenden Nut in der oberen Öffnung des Brühzylinders 1 eingreift. Entsprechend ist der Aussenring 24 kraftschlüssig und/oder formschlüssig und/oder stoffschlüssig mit dem Brühzylinder 1 verbunden.
[0044] Oberhalb des Mahlwerks 4 ist ein Aufsatz 26 angeordnet. Dieser Aufsatz ist ebenfalls am Brühzylinder 1 befestigt. Der Aufsatz verfügt über eine Führung für die den Kegel 25 antreibende Welle 23 des Motors 5. Die Welle 23 ist koaxial zur Hauptachse 33 des Brühzylinders 1 angeordnet. Des Weiteren verfügt dieser Aufsatz 26 über eine Anbindung an einen Stutzen 22, welcher zu einem Trichter 21 für die Kaffeebohnen führt. Dieser Trichter 21 ist über eine Kupplung 34 am Stutzen befestigt.
[0045] Direkt unterhalb des Mahlwerks 4 befindet sich ein Verschlusselement 6, welches durch eine Drehbewegung in eine entweder axial partiell geöffnete und eine geschlossene Position gebracht werden kann. Auf die detaillierte Darstellung des Antriebs für die unterschiedlichen Einstellungen des Verschlusselementes 6 wurde hier verzichtet. Dieser kann jedoch beispielsweise durch eine Hohlwelle des Mühlenantriebs erfolgen.
[0046] Das Verschlusselement 6 hat grundsätzlich 4 verschiedene Funktionen.
[0047] Es soll die Brühkammer gegenüber dem Mahlwerk dicht abschliessen.
[0048] Ferner muss es aber auch beim Mahlen den Weg für den Kaffee in die Brühkammer freigeben.
[0049] Weiter soll beim Brühen der Kaffee über eine entsprechende, bereits bekannte, Filterscheibe 8 und durch den unteren Teil dieses Elements über eine Durchführung 31 durch das Verschlusselement 6 zum Auslauf 7 geführt werden können.
[0050] Eine weitere Funktion besteht darin, dass durch Drehen des Verschlusselements 6 auch der Abstreifer 9 gedreht wird. Dies bewirkt, dass der gepresste Kaffee (Filterkuchen) beim Auswerfen von der Brühkammerwand gelöst wird und durch die Schwerkraft nach unten aus dem geöffneten Brühzylinder fallen kann.
[0051] Auf der axial gegenüberliegenden Seite der Mühle befindet sich der Kolben 10 in einer, am Brühzylinder, vorzugsweise um ein Schwenkgelenk 30 schwenkbar gelagerten, kulissenförmigen, Halterung 11. Zwischen dem Kolben und dem Verschlusselement bildet sich der eigentliche Brühraum 27.
[0052] Der Kolben 10 kann mit einer hier nicht speziell gezeigten Mechanik in axialer Richtung verschoben werden. Dabei wird, wenn sich der Kolben in seiner untersten Endposition befindet (in Fig. 1a dargestellt), auch die kulissenförmige Halterung 11 um ca. 90[deg.] aus dem Fallbereich des Kaffees, das heisst insbesondere von der unteren Öffnung 32 des Brühzylinders 1 weggeschwenkt (in Fig. 1b dargestellt). Der Kolben 10 weist zudem ein spezielles Dichtelement 12 für die Dichtung im Brühzylinder 1 sowie einen Wassereinlass 13 für das Brühwasser auf.
[0053] Ausserdem verfügt der Kolben 10 über eine Filterscheibe 35, durch welche das über den Wassereinlass 13 zugeführte aufgeheizte Wasser hindurchtritt, bevor es in den Brühraum 27 gelangt.
[0054] Die Erfindung bezieht sich nicht nur auf diese eine Art der Kolbenbewegung, sondern u.a. darauf, dass sich der Kolben aus dem Fallbereich des Kaffees wegbewegen lässt. Dies kann natürlich auf viele verschiedene Arten erfolgen.
[0055] Der Antriebsmechanismus des Kolbens wie auch der Mühle kann, muss aber nicht, im Brühmodul integriert sein. Die Antriebe könnten auch über entsprechende Kupplungselemente in einer speziellen Antriebsbox, auf welche hier nicht im Speziellen eingegangen werden soll, untergebracht sein.
Konzept 2:
[0056] Dieses Konzept zeigt, wie in Fig. 2dargestellt, eine nicht zwingend horizontale Anordnung eines Brühmoduls.
[0057] Auch bei diesem Konzept ist der Brühzylinder 1 rohrförmig ausgestaltet und mit eingegossenem Rohheizkörper 2 und einem Rohr 3 für die Wasserführung versehen. Selbstverständlich sind auch bei diesem Konzept nebst der rohrförmigen Ausgestaltung des Heizsystems auch andere Formen möglich.
[0058] Der Brühzylinder 1 wird beidseitig durch ein, in axialer Richtung verschiebbares, Kolbenelement abgeschlossen. Der erste Kolben 14 ist als Brause ausgestaltet und weist einen Wassereinlass 15 auf, welcher mit dem eingegossenen Wasserführungsrohr 3 verbunden ist. Die Abdichtung der Kolben zum Brühzylinder erfolgt über geeignete Dichtelemente 16. Diese Dichtelemente werden so ausgestaltet, dass ein Überfahren der Öffnungen im Bereich Mahlwerk 39 und Auswurf 37 ohne Beschädigung möglich wird.
[0059] Der Kolben 17 enthält den Auslauf für den Kaffee 18, eine bereits bekannte Filterscheibe 19 sowie die notwendigen Elemente für die Cremabildung (Cremaventil, nicht dargestellt).
[0060] Die axiale Verschiebung der beiden Kolben 14, 17 in die jeweiligen Arbeitspositionen kann über verschieden ausgestaltete, auf der Zeichnung nicht gezeigten, Betätigungsvorrichtungen, erfolgen.
[0061] Diese Betätigungsvorrichtungen können Bestandteil des Brühmoduls, oder aber wie bei Konzept 1, über geeignete Kupplungselemente ausserhalb des Brühmoduls angeordnet sein.
[0062] Besonderheit dieses Konzeptes ist, dass die Achse des Mahlwerks 4 mit dem Antrieb 5 ungefähr 90[deg.] zur Achse 33 des Brühzylinders liegt. Das Mahlgut fällt somit in radialer Richtung von selbst in den Brühzylinder und wird durch den Kolben 14 nach rechts geschoben und zum Brühen im Brühraum 27 verdichtet. Nach dem Brühvorgang werden die Kolben 14, 17 noch weiter nach rechts geschoben und der Kaffee 36 wird durch den Abstreifer 20 ausgeworfen.
[0063] Die verschiedenen Lösungen für das Mahlwerk, wie beim Konzept 1 beschrieben, gelten auch bei diesem Konzept.
[0064] In diesem Fall ist zudem dargestellt, dass die Zuführung oder Abführung des heissen Wassers auch in axialer Richtung erfolgen kann.
Konzept 3:
[0065] Konzept 3 zeigt eine Abwandlung des Konzeptes 2 in vertikaler Anordnung. Die Funktionsweise ist an sich identisch mit Konzept 2.
[0066] Der Unterschied liegt darin, dass die Mühle nicht im rechten Winkel zur Brühkammer angeordnet ist, sondern in einem Winkel von ca. 45[deg.]. Die Anordnung der Mühle könnte aber auch in ihrer Achse parallel zur Brühkammer liegen. Dabei würde der gemahlene Kaffee mit einem entsprechenden Element (z.B. Flügelrad) radial in die Brühkammer befördert.
[0067] Zusammenfassend ergeben sich aus dem vorgeschlagenen Konzept folgende Vorteile respektive Merkmale entweder einzeln oder in Kombination:
Zusammenfügen (Kombination) der Systeme Wassererhitzer, Mahlen und Brühen zu einer kompakten und diese 3 Funktionen beinhaltenden Einheit.
Brühmodul kann als Einheit für Reinigungs- und Servicezwecke über spezielle Kupplungselemente aus der Maschine entfernt werden.
Der Antriebsmechanismus kann direkt im Brühmodul integriert oder aber in einer Getriebebox mit entsprechenden Kupplungselementen verbunden,
ausserhalb des Brühmoduls angeordnet sein.
Der Brühzylinder kann direkt von der Heizung der Wasseraufbereitung umgeben sein und der Wasseraufbereitungsteil muss nicht zwingend rund sein.
Der Brühzylinder kann auch nur im Brühbereich beheizt werden und die anderen Elemente isoliert angebracht werden.
Das Mahlwerk kann direkt in der Brühkammer integriert sein und der Kaffee gelangt dann nicht über eine Rutsche oder andere Elemente in die Brühkammer, sondern direkt, das heisst es wird gewissermassen in den Brühzylinder hinein produziert.
Das Mahlwerk kann in der Achse 33 des Brühzylinders aber auch bis zu 90[deg.] dazu angeordnet sein.
Das Mahlwerk kann auch parallel versetzt zur Achse des Brühzylinders angeordnet sein.
Die Brühkammer kann durch ein bewegliches Dichtelement (Schleuse) vom Mahlwerk getrennt sein,
und der Kaffee kann durch dieses Dichtelement in den Brühraum gelangen.
Am Dichtelement kann sich ein Abstreifer zum Entfernen des gebrühten Kaffees befinden.
Beim Konzept 1 lässt sich der Kolben aus dem Fallbereich des Kaffees bewegen.
Die Dichtelemente an den Kolben können so ausgestaltet sein, dass diese nur in der Brühposition wirklich dichtend sind.
Das System ist auf kürzeste Wege aufgebaut und es handelt sich bei der neuen Technologie um ein in sich geschlossenes System.
Die Feinabstimmung der einzelnen Elemente zueinander kann werkseingestellt werden (Einbau- und Austauschbarkeit).
Bezugszeichenliste
[0068]
<tb>1<sep>Brühzylinder
<tb>2<sep>Rohrheizkörper
<tb>3<sep>Wasserführung in 2
<tb>4<sep>Mahlwerk
<tb>5<sep>Antrieb
<tb>6<sep>Verschlusselement
<tb>7<sep>Auslauf
<tb>8<sep>Filterscheibe
<tb>9<sep>Abstreifer
<tb>10<sep>Kolben
<tb>11<sep>kulissenförmige Halterung/Führung für 10
<tb>12<sep>Dichtelement
<tb>13<sep>Wassereinlass
<tb>14<sep>Kolben
<tb>15<sep>Wassereinlass
<tb>16<sep>Dichtelement
<tb>17<sep>Kolben
<tb>18<sep>Auslauf
<tb>19<sep>Filterscheibe
<tb>20<sep>Abstreifer
<tb>21<sep>Trichter für Kaffee
<tb>22<sep>Stutzen zu Mahlwerk
<tb>23<sep>Welle von 5
<tb>24<sep>Aussenring von 4
<tb>25<sep>Innenkegel von 4
<tb>26<sep>Aufsatz
<tb>27<sep>Brühraum
<tb>28<sep>Anschlüsse für Heizkörper
<tb>29<sep>Anschlüsse für Wasserführung
<tb>30<sep>Schwenkgelenk
<tb>31<sep>Durchführung zu 7 durch 6
<tb>32<sep>Auswurföffnung von 1
<tb>33<sep>Hauptachse
<tb>34<sep>Kupplung von 21 an 22
<tb>35<sep>Filterscheibe
<tb>36<sep>Kaffeeauswurf
<tb>37<sep>Auswurföffnung
<tb>38<sep>Flansch
<tb>39<sep>Einschnitt
<tb>40<sep>Rohrkörper
Technical area
The present invention relates to a brewing module for a coffee machine, as it can be used for the fully automated preparation of coffee both in the private and in the commercial sector.
State of the art
Conventional coffee machines are usually constructed so that the individual systems such as heater, mill, controller and the brewing group, as described for example in EP-A-0 526 407 or EP-A-0 948 927, as independent functional units are constructed and connected to each other by suitable means in a housing.
Such a combined construction with all these elements in a housing is described for example in EP-A-0 202 517 or in WO-A-02/069 769, such machines are also known as fully automatic machines.
Just the connections (interfaces) between the components heater, mill and brewing group and the sensitive coordination of the individual systems are complex and often lead to disruption of the overall system.
To mention only a few of the problems or possible undesirable side effects: cold coffee at first use; in the inlet stuck coffee powder; crowded brewing groups etc.
Furthermore, it is usually very difficult to realize the increasingly desired by the market compactness of the coffee machines with such conventional systems.
Predominantly, the components include standard systems, e.g. Coffee grinder or heater used, which were not specially designed and built for installation in coffee machines. These mills often do not have the optimum properties required for machines. In most cases considerable effort has to be made to adapt these mills to the brewing system and to provide the interfaces.
The cleaning of conventional brewing systems is solved in most machines so that the brewing group, that is, the unit in which the coffee powder is pressed and then extracted with water, can be removed from the machine. However, this is often difficult and requires a lot of skill. The cleaning of the separate mill is usually possible only with considerable effort, since it is often permanently installed. For this reason, some manufacturers have begun to make the brewing group no longer removable. The consumer can clean such machines only by a programmed cleaning program and with the help of a corresponding cleaning tablet.
Most of the machines are in their structure so not exactly service-friendly, which usually affects the medium term on the quality of coffee produced. That is, when servicing the systems must be laboriously removed and reinstalled individually, which is usually not done often enough. In addition, this requires a lot of effort for adjustment and adjustment. The consumer usually receives a repaired machine, e.g. with a new mill, however, the brewing group and the stoker are old. This can lead to increased service costs, repair costs and dissatisfied customers.
Presentation of the invention
The invention is therefore inter alia the object of providing an improved brewing module for the preparation of coffee starting from coffee beans with the aid of a grinder, a brewing group and a unit for providing hot water and / or water vapor available.
The proposed brewing module is preferably characterized by the fact that the brewing group is designed as a brewing cylinder, in the cylinder interior at least one piston is slidably guided to form a brewing chamber and the grinder is flanged directly to this brewing cylinder or molded into this or integrated into this ,
The direct connection respectively integration of the grinder to resp. in the brewing cylinder means that the usually existing interface between the grinder and brewing cylinder or the brewing chamber arranged therein is substantially completely eliminated. The problems described above in connection with the prior art, wherever interfaces are always present, can be substantially completely avoided by this design simplification.
A further integration, which eliminates another interface can be achieved by the unit for providing hot water and / or steam is integrated into the brewing cylinder. This results in this preferred embodiment, therefore, a brewing module, which is an integrated unit of grinder, brewing cylinder respectively disposed therein brewing chamber and unit for providing hot water. The individual components are assembled in such a way that they can not be separated from each other without the use of force, ie the intended use of the consumer means that the individual components of the grinder, brewing cylinder and unit for providing hot water can not be separated or separated intended.
Advantageously, such a brewing module as a whole for maintenance respectively cleaning of the device can be removed from a housing.
The integration of the provision of hot water can be realized by preferably the brewing cylinder comprises a tubular body in which a guide is provided for the provided for coffee hot water, preferably this guide in the form of at least one, at least partially encircling ( preferably helical) line (s) is formed.
A further improvement can be achieved when a radiator is integrated in the brewing cylinder, preferably by integrating, for example cast in a tubular body forming the brewing cylinder a heating line, particularly preferably in the form of an at least partially revolving heating coil. Alternatively, it is also possible to let the radiator act from the outside to the brewing cylinder, in which the lines are guided with the water to be heated. In both cases, it may be advantageous if the heater unfolds heating effect only in the region of the brewing chamber. As mentioned, the lines and the heating cable can be spirally integrated in the tubular body, preferably in an alternating arrangement in the axial direction, that is, in the axial direction alternate water pipes and heating cables.
The unit for providing hot water may be a heating line with a liquid working medium, but may preferably be an electrical resistance heating (thermocouple).
According to a preferred embodiment, the brewing module is designed so that the grinder and the brewing cylinder are arranged such that ground coffee provided by the grinder falls without further (for example mechanical) influence under the action of gravity by itself in the brewing chamber.
A further preferred embodiment is characterized in that the brewing cylinder is arranged substantially vertically with its main axis, and the grinder in (or on) the upper opening of the brewing cylinder is integrated substantially insoluble. In this case, preferably, the grinder can be driven by a drive whose shaft i.w. is arranged coaxially to the main axis of the brewing cylinder.
In connection with this embodiment, it proves to be further advantageous if the piston is formed by the lower opening of the brewing cylinder in this retracting, and if below the grinder in the brewing cylinder, a closure element is arranged in the sense of a lock. In this case, the closure element is preferably designed such that during and / or after the grinding process, the ground coffee is allowed to pass through the closure element from the grinder into the brewing space formed below and downwardly from the piston, and to some extent during the brewing process seals upwards from the brewing chamber.
For example, a construction is possible in which two disks with alternately open and closed regions, e.g. Circular segments or circular sectors, depending on the operating situation against each other are rotated so that either the open areas of the discs are superimposed and fall through the closure element down accordingly, or open segments of the upper disc with closed segments of the lower disc to cover and accordingly a seal is present.
Preferably, a passage for the brewed coffee is additionally provided in the closure element, through which the brewed coffee can be discharged, for example, to a cup via other lines or the like.
Furthermore, a scraper is preferably generally arranged on the closure element or at other locations in the brewing cylinder in such a way that the filter cake can be ejected downwards after the brewing process or its fall out can be facilitated. This can be done, for example, to some extent by a knife guided on the inner wall, which separates or separates the filter cake from the inner wall of the brewing cylinder.
Preferably, the construction is designed so that the filter cake formed after the brewing process is ejected through the lower opening of the brewing cylinder respectively through this opening, for example, in a collecting container, in particular by the piston guided from below into the brewing cylinder from the brewing cylinder completely pushed out and preferably also dumped laterally.
Alternatively, it is possible to provide in the brewing cylinder laterally an opening through which the filter cake is actively pushed out in the horizontal direction by an ejector.
Another embodiment is characterized in that the grinder is flanged or formed on a lateral opening of the brewing cylinder, and that in the brewing cylinder two pistons of the upper or lower opening in the brewing cylinder are arranged so as to be displaceable, so that the introduction of Ground coffee in the brewing cylinder, the two pistons are arranged so that the ground coffee falls through the lateral opening in the present between the two piston cylinder portion, and that for the brewing the piston to form the brewing chamber in a circumferentially closed, from the side opening moved away, area of the brewing cylinder.
Preferably, the construction is characterized in that the brewing cylinder has a region in which the cylinder jacket is at least half open to form an ejection opening for the filter cake, and preferably in this area a scraper for ejecting the filter cake in a radial direction is arranged. Again, it is possible that you can drop out the filter cake down from the brewing cylinder. Preferably, one of the pistons has a water inlet and the other piston has a spout for the brewed coffee.
It is generally, that is not only in connection with this embodiment also possible to provide a water inlet such that it opens directly from the side wall of the brewing cylinder in the brewing chamber. For example, one of the above-mentioned lines open directly into the brewing chamber, wherein at this point preferably a controllable valve is arranged.
Another embodiment is characterized in that the brewing cylinder is arranged vertically with its main axis and the grinder with its axis at an angle of at most 45 °, preferably of at most 30 °, is inclined to the main axis so that the ground coffee can fall into the brewing cylinder without further active influence.
Alternatively, the brewing cylinder may be arranged horizontally with its main axis and the grinder may be arranged with its axis substantially in the radial direction to the brewing cylinder.
Preferably, the grinder is a bevel mill (or others), the inner cone has a diameter which is smaller than the inner diameter of the brewing cylinder. In general, the grinder can be driven by an electric motor, wherein the shaft may be coaxial and connected directly to the inner cone, but it is alternatively or additionally also possible to provide a clutch and / or a transmission. Preferably, the grinder can be adjusted in its degree of grinding to allow different qualities, further preferably also the amount of ground coffee can be adjusted. Such settings can be realized via an additional control.
A further preferred embodiment is characterized in that at least one of the pistons has a filter disc to the brewing chamber. This filter disc then separates the brewing chamber from the hot water inlet, respectively the brewing chamber, from the brewed coffee outlet. Typically, the pistons are configured to completely seal the brewing space at least at the moment of brewing, and more preferably, this is done so that the seal seals only in the brewing position, but not in the other operating positions.
The brewing module is preferably removed as a unit for cleaning and service purposes via coupling elements as a whole unit from the coffee machine.
In general, the brewing cylinder can be circular-cylindrical, oval or polygonal, preferably it is circular-cylindrical.
Further preferred embodiments will become apparent from the specified dependent claims.
The essence of the invention is therefore in summary u.a. to connect the systems water heaters, grinding and brewing in one unit. This makes it possible to provide a very compact brewing module in which the interface problems known from conventional machines are largely solved.
It is also provided by suitable couplings for power and water connections to make the brewing module as a whole interchangeable. The service work is thereby considerably simplified.
Brief explanation of the figures
The invention will be explained in more detail with reference to embodiments in conjunction with the drawings. Show it:
<Tb> FIG. 1 <sep> an axial section through a first embodiment of a Bruehl module, wherein in a) the piston is arranged axially and in b) the piston is pivoted away laterally;
<Tb> FIG. 2 <sep> an axial section through a second embodiment of a Bruehl module; and
<Tb> FIG. 3 <sep> an axial section through a third embodiment of a brewing module.
Ways to carry out the invention
In the following, exemplary embodiments for explaining the invention, as generally described above and in the appended claims, are given.
The embodiments are illustrative and not intended to limit the scope of the subject matter as defined in the appended claims.
Concept 1:
In Fig. 1, a first embodiment is shown, in which the brewing cylinder 1 is designed tubular and is provided with cast tubular heater 2 and a pipe 3 for the water supply. The heating pipes have connections 28 and run spirally in the tubular body of the brewing cylinder 1. The lines 3 also have connections 29. The inlet of these two connections is connected to a pump and a reservoir for water, the outlet to the water inlet 13 in the piston 10 (FIG. see below).
Of course, other forms are possible in addition to the tubular configuration of the heating system. It is also possible to connect the tubular part, which serves as a brewing chamber, to a rather shallower part with the cast-in heater and the water pipe.
In this concept, the mill 4 is integrated with the drive 5 directly axially into the brewing chamber. The mill with tapered cone 25 and ring 24 made of steel shown here is by no means the only solution. The grinder 4 could also consist of discs in a variety of materials and shapes.
The outer ring 24 is inserted directly into the brewing cylinder 1 and has for this purpose a circumferential upper flange, which engages in a corresponding circumferential groove in the upper opening of the brewing cylinder 1. Accordingly, the outer ring 24 is non-positively and / or positively and / or materially connected to the brewing cylinder 1.
Above the grinder 4, an attachment 26 is arranged. This attachment is also attached to the brewing cylinder 1. The attachment has a guide for the cone 25 driving shaft 23 of the motor 5. The shaft 23 is arranged coaxially to the main axis 33 of the brewing cylinder 1. Furthermore, this article 26 has a connection to a nozzle 22, which leads to a funnel 21 for the coffee beans. This funnel 21 is attached via a coupling 34 on the neck.
Directly below the grinder 4 is a closure element 6, which can be brought by a rotational movement in an either axially partially open and a closed position. The detailed representation of the drive for the different settings of the closure element 6 has been omitted here. However, this can be done for example by a hollow shaft of the mill drive.
The closure element 6 basically has 4 different functions.
It should close the brewing chamber against the grinder tight.
Furthermore, it must also clear the way for the coffee in the brewing chamber when grinding.
Further, when brewing the coffee via a corresponding, already known, filter disc 8 and through the lower part of this element can be performed via a passage 31 through the closure member 6 to the outlet 7.
Another function is that by rotating the closure member 6 and the scraper 9 is rotated. This causes the pressed coffee (filter cake) to be released from the brewing chamber wall when ejected and to fall downwardly from the open brewing cylinder by gravity.
On the axially opposite side of the mill, the piston 10 is in a, on the brewing cylinder, preferably pivotally mounted about a pivot joint 30, slide-shaped, holder 11. Between the piston and the closure element, the actual brewing space 27 is formed.
The piston 10 can be moved in the axial direction with a mechanism not specifically shown here. In this case, when the piston is in its lowest end position (shown in Fig. 1a), and the backdrop-shaped holder 11 by about 90 ° from the fall area of the coffee, that is, in particular from the lower opening 32 of the brewing cylinder first pivoted away (shown in Fig. 1b). The piston 10 also has a special sealing element 12 for the seal in the brewing cylinder 1 and a water inlet 13 for the brewing water.
In addition, the piston 10 has a filter disk 35 through which passes through the supplied water via the inlet 13 heated water before it enters the brewing chamber 27.
The invention relates not only to this one type of piston movement, but u.a. that the piston can be moved away from the fall area of the coffee. Of course, this can be done in many different ways.
The drive mechanism of the piston as well as the mill can, but need not, be integrated in the brewing module. The drives could also be accommodated via corresponding coupling elements in a special drive box, which should not be discussed here in detail.
Concept 2:
This concept shows, as shown in Fig. 2, a not necessarily horizontal arrangement of a brewing module.
Also in this concept, the brewing cylinder 1 is configured tubular and provided with cast raw heating element 2 and a pipe 3 for the water supply. Of course, other shapes are possible with this concept in addition to the tubular design of the heating system.
The brewing cylinder 1 is closed on both sides by a, displaceable in the axial direction, piston element. The first piston 14 is designed as a shower and has a water inlet 15, which is connected to the cast-in water supply pipe 3. The sealing of the piston to the brewing cylinder via suitable sealing elements 16. These sealing elements are designed so that a running over of the openings in the grinder 39 and spout 37 without damage is possible.
The piston 17 contains the outlet for the coffee 18, an already known filter disk 19 and the necessary elements for the cream formation (cream valve, not shown).
The axial displacement of the two pistons 14, 17 in the respective working positions can be done via differently designed, not shown in the drawing, actuators.
These actuators may be part of the brewing module, or as in concept 1, be arranged outside the brewing module via suitable coupling elements.
A special feature of this concept is that the axis of the grinder 4 with the drive 5 is approximately 90 ° to the axis 33 of the brewing cylinder. The ground material thus falls in the radial direction by itself in the brewing cylinder and is pushed by the piston 14 to the right and compressed to brew in the brewing chamber 27. After the brewing process, the pistons 14, 17 are pushed further to the right and the coffee 36 is ejected by the scraper 20.
The various solutions for the grinder, as described in concept 1, also apply to this concept.
In this case, it is also shown that the supply or discharge of the hot water can also take place in the axial direction.
Concept 3:
Concept 3 shows a modification of the concept 2 in a vertical arrangement. The functionality is in itself identical to Concept 2.
The difference is that the mill is not arranged at right angles to the brewing chamber, but at an angle of about 45 °. The arrangement of the mill could also be parallel to the brewing chamber in its axis. The ground coffee would then be conveyed radially into the brewing chamber with a corresponding element (e.g., impeller).
In summary, the following advantages or features result from the proposed concept either individually or in combination:
Assembly (combination) of the systems water heater, grinding and brewing into a compact unit that includes these 3 functions.
Brewing module can be removed as a unit for cleaning and service purposes via special coupling elements from the machine.
The drive mechanism can be integrated directly in the brewing module or connected in a gear box with corresponding coupling elements,
be arranged outside the brewing module.
The brewing cylinder can be directly surrounded by the heating of the water treatment and the water treatment part does not necessarily have to be round.
The brewing cylinder can also be heated only in the brewing area and the other elements are mounted in isolation.
The grinder can be integrated directly in the brewing chamber and the coffee then does not pass through a chute or other elements in the brewing chamber, but directly, that is, it is to some extent produced in the brewing cylinder.
The grinder can be arranged in the axis 33 of the brewing cylinder but also up to 90 °.
The grinder can also be arranged offset parallel to the axis of the brewing cylinder.
The brewing chamber can be separated from the grinder by a movable sealing element (sluice),
and the coffee can pass through this sealing element into the brewing chamber.
At the sealing element may be a scraper for removing the brewed coffee.
With concept 1, the piston can be moved out of the fall area of the coffee.
The sealing elements on the piston can be designed so that they are really only sealing in the brewing position.
The system is built on the shortest route and the new technology is a self-contained system.
The fine tuning of the individual elements to each other can be factory set (installation and interchangeability).
LIST OF REFERENCE NUMBERS
[0068]
<Tb> 1 <sep> brewing cylinder
<Tb> 2 <sep> tans
<tb> 3 <sep> Water supply in 2
<Tb> 4 <sep> grinder
<Tb> 5 <sep> Drive
<Tb> 6 <sep> closure element
<Tb> 7 <sep> outlet
<Tb> 8 <sep> filter disc
<Tb> 9 <sep> scraper
<Tb> 10 <sep> Piston
<tb> 11 <sep> Sliding support / guide for 10
<Tb> 12 <sep> sealing element
<Tb> 13 <sep> water inlet
<Tb> 14 <sep> Piston
<Tb> 15 <sep> water inlet
<Tb> 16 <sep> sealing element
<Tb> 17 <sep> Piston
<Tb> 18 <sep> outlet
<Tb> 19 <sep> filter disc
<Tb> 20 <sep> scraper
<tb> 21 <sep> funnels for coffee
<tb> 22 <sep> nozzle to grinder
<tb> 23 <sep> wave of 5
<tb> 24 <sep> outer ring of 4
<tb> 25 <sep> inner cone of 4
<Tb> 26 <sep> essay
<Tb> 27 <sep> brewing chamber
<tb> 28 <sep> Connections for radiators
<tb> 29 <sep> Connections for water supply
<Tb> 30 <sep> pivot
<tb> 31 <sep> Execution to 7 through 6
<tb> 32 <sep> ejection port of 1
<Tb> 33 <sep> main axis
<tb> 34 <sep> clutch from 21 to 22
<Tb> 35 <sep> filter disc
<Tb> 36 <sep> Coffee ejection
<Tb> 37 <sep> ejection port
<Tb> 38 <sep> flange
<Tb> 39 <sep> incision
<Tb> 40 <sep> tubular body