CH700522A1 - Kolben für eine Brühgruppe für eine Kaffeemaschine. - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kolben (1) für einen in einer Brühgruppe einer automatischen Kaffeemaschine angeordneten Brühzylinder. Der Kolben (1) weist einen Heisswasseranschluss (6) für die Zuleitung des Heisswassers in eine Brühkammer im Brühzylinder wobei die Zuleitung über eine Leitung (8) im Kolben (1) erfolgt. Weiter weist der Kolben (1) zwei parallel zueinander angeordnete Dichtungselemente (3, 5) auf. Eine Bohrung im Kolben (1) ist derart angeordnet, dass sie einen Verbindungskanal (7) zwischen einer Heisswasserzuleitung und der Kolbenseitenwand (13) bildet und dass der Kanal (7) im Bereich zwischen den zwei parallel angeordneten Dichtungselementen (3, 5) mündet.

Description

  [0001]    Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kolben für eine Brühgruppe einer Kaffeemaschine, insbesondere für sogenannte automatische "Espressomaschinen", bei welchen die Dosierung und Abgabe des Kaffeepulvers vor der Zubereitung des Getränks sowie die Entfernung des ausgelaugten Kaffeepulvers nach der Getränkezubereitung mehr oder weniger selbsttätig erfolgt, und die es erlauben, eine beliebige Anzahl von Portionen frischen Kaffees nacheinander zuzubereiten.

  

[0002]    Bei dieser Art von Kaffeemaschinen wird das Kaffeegetränk in einer Brühgruppe aufbereitet. Die Brühgruppe beinhaltet eine Brühkammer, eine Anordnung zum Befüllen der Brühkammer mit Kaffeepulver und zum Ausstossen bzw. Entfernen des ausgelaugten Kaffeepulvers aus bzw. von der Brühkammer, sowie Antriebs- und Steuermittel für die genannten Anordnungen. Die Brühkammer umfasst eine zylindrische Hülse mit einem darin angeordneten, verschiebbaren Kolben und ein Verschlussorgan mit dem die Hülse dichtend verschliessbar ist. Dadurch ist in der Hülse ein Kammerraum gebildet, der zur Aufnahme des Getränkepulvers dient und als Brühkammer bezeichnet wird. Für die Zubereitung eines Kaffegetränkes wird zunächst die Brühkammer mit Kaffeepulver befüllt. Der Kolben presst das Kaffepulver in der Brühkammer zusammen.

   Anschliessend wird heisses Wasser unter Druck von beispielsweise 8 bis 10 bar in die Brühkammer geleitet, wo das darin befindliche Getränkepulver aufgebrüht und das fertige Getränk durch einen Auslass ausfliesst. Nach der Zubereitung des Getränkes wird der Pulverkuchen ausgestossen und der Kolben fährt in die Ausgangsposition. Danach ist die Maschine für die Zubereitung des nächsten Getränkes bereit. Während des Brühvorganges herrscht in der Brühkammer ein Überdruck von etwa 8 bis 10 bar. Um die Brühkammer abzudichten sind am Kolben und am Verschlussorgan Dichtungselemente angeordnet, welche dem Überdruck in der Brühkammer standhalten müssen. Diese Dichtungselemente am Verschlussorgan und Kolben werden einerseits thermisch durch die in der Brühkammer herrschende Temperatur stark beansprucht.

   Andererseits unterliegt insbesondere das Dichtungselement des Kolbens aufgrund der Hubbewegungen einer zusätzlichen mechanischen Belastung und Abnutzung. Fein gemahlenes, mehlartiges Kaffeepulver legt an der Innenwand der Buchse der Brühkammer an und wird durch den in der Kammer herrschenden Überdruck gegen das Dichtungselement gedrückt. Bei den Hubbewegungen des Kolbens wirkt dieses Gemisch aus Heisswasser und Kaffeemehl wie Schmirgel, was zusammen mit der thermischen Belastung zu einer Versprödung des Dichtungselementes führt, und der Kolben schwergängig und schliesslich nicht mehr dichtend in der Buchse geführt ist. Es kommt zu einer Leckage und die Dichtung muss ersetzt werden.

  

[0003]    Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Kolben für eine Brühgruppe für eine Kaffeemaschine der eingangs genannten Art so auszubilden, dass die vorerwähnten Nachteile weitgehend ausgeschaltet sind und eine deutlich höhere Lebensdauer der Dichtungselemente erreicht wird.

  

[0004]    Diese Aufgabe wird durch einen Kolben mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden an Hand der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels insbesondere unter Bezugnahme der beigefügten Zeichnungen erläutert.

  

[0005]    Es zeigt die
<tb>Fig. 1<sep>eine schematische Darstellung des erfindungsgemässen Kolbens im Brühzylinders einer Brühgruppe im Querschnitt;


  <tb>Fig. 2<sep>eine Schnittzeichnung einer beispielsweisen Ausführung des Kolbens.

  

[0006]    In den Figuren sind für dieselben Elemente jeweils dieselben Bezugszeichen verwendet worden und erstmalige Erklärungen betreffen alle Figuren, wenn nicht ausdrücklich anders erwähnt.

  

[0007]    In der Fig. 1 sind die prinzipiellen Elemente des erfindungsgemässen Kolbens für eine Brühgruppe einer automatischen Kaffeemaschine in einer schematischen Darstellung im Querschnitt gezeigt. An Hand dieser Darstellung soll das Prinzip des erfindungsgemässen Kolbens und dessen Funktionsweise erläutert werden. Der Kolben 1 ist in einem Brühzylinder 10 geführt und weist zwei parallel zueinander angeordnete Dichtungselemente 3, 5 auf. Die Zuleitung des Heisswassers in die Brühkammer 9 im Brühzylinder 10 erfolgt über den Heisswasseranschluss 6 und eine Leitung 8 im Kolben 1, die an der mit einem Sieb 2 abgedeckten Kolbenoberseite in Richtung Brühkammer 9 mündet.

   Weiter weist der Kolben 1 wenigstens eine Bohrung auf, die so angeordnet ist, dass sie einen Verbindungskanal 7 zwischen der Heisswasserzuleitung und der Kolbenseitenwand 13 bildet und im Bereich zwischen den zwei parallel angeordneten Dichtungselementen 3, 5 mündet. Die Heisswasserzuleitung kann entweder durch eine Verbindung mit der Leitung 8 im Innern des Kolben 1 erfolgen, oder beispielsweise über einen zweiten Heisswasseranschluss am Kolben 1 neben dem Anschluss 6 für die Brühwasserzuleitung zur Leitung 8. Befindet sich der Kolben 1 vollständig innerhalb des Brühzylinders 10, so ergibt sich begrenzt von den Dichtungselemente 3, 5, der Innenwand des Brühzylinders 10 und der Seitenwand 13 des Kolbens 1 eine ringförmige Kammer 12. Wird nun ein Kaffee bezogen, fährt der Kolben 1 soweit in den Brühzylinder 10 ein, dass das untere Dichtungselement 5 im Brühzylinder 10 ist.

   Beim Einspritzen des heissen Wassers strömt dieses einerseits über die Leitung 8 und das Sieb 2 in die Brühkammer und andererseits über den Kanal 7 in die ringförmige Kammer 12. In der ringförmigen Kammer 12 herrscht nun während des Brühvorganges, also solange Wasser zuströmt, der Druck p1, welcher dem Druck des zugeführten Brühwassers entspricht. In der Brühkammer 9 staut zunächst das Brühwasser, brüht den Kaffee und fliesst über den Auslass ab. Der Druck p2 in der Brühkammer 9 ist daher immer kleiner als der Druck p1 des zugeführten Wassers und somit auch kleiner als der Druck p2 in der ringförmigen Kammer 12.

   Die Folge davon ist, dass das Dichtungselement 3 nur einer geringen Druckdifferenz zwischen der Brühkammer 9 und der ringförmigen Kammer 12 ausgesetzt ist, und im Falle von Undichtigkeit des Dichtungselementes 3 Brühwasser aus der ringförmigen Kammer 12 in die Brühkammer 9 strömt. Dadurch wird die Innenwand des Brühzylinders 10 ausserhalb der Brühkammer 9 von Kaffeemehl 11 freigehalten und das in die ringförmige Kammer 12 eingespritzte Wasser fungiert zusätzlich als Gleitmittel während der Bewegung des Kolbens 1. Das untere Dichtungselement 5 dichtet den Kolben 1 gegen aussen ab.

  

[0008]    Die Fig. 2 zeigt eine beispielsweise Ausführung des erfindungsgemässen Kolbens 1 in einer Schnittdarstellung. Zu erkennen ist am Kolben 1 der Anschluss 6 für das Brühwasser, das über die Leitung 8 und das Sieb 2 in die Brühkammer geleitet wird. Der Kanal 7 verbindet die Leitung 8 mit der Mündung an der Seitenwand 13 des Kolbens 1. Das obere Dichtungselement wird von einem Dichtungspaar 3a, 4 gebildet. Die äussere Dichtung 3a besteht aus einem festen, formbeständigen Dichtungsmaterial wie beispielsweise einer Turcon<(R)>-Dichtung. Diese Dichtung 3a ist mit einem Silikon-O-Rinq 4 flexibel gelagert. Der hinterlegte O-Ring 4 übernimmt die Aufgabe der Pufferung beim Bewegen des Kolbens 1 im Dichtungsebene mit der Dichtung 5 besteht aus einem Silikon O-Ring.

   Im Ruhezustand befindet sich der Kolben in einer unteren Position, bei der sich die untere Dichtung 5 ausserhalb des Brühzylinders befindet. Damit wird die Dichtung 5 nicht beheizt und der thermische Alterungsprozess enorm reduziert.

  

[0009]    Durch die zwei übereinander angeordneten Dichtungselemente 3, 5 am Kolben 1 und der Zuführung von Wasser in die ringförmige Kammer 12, von der Innenwand des Brühzylinders 10 und der Seitenwand 13 des Kolbens 1 sowie von den beiden Dichtungselementen 3, 5 gebildet ist, wird eine wesentliche Erhöhung der Lebensdauer der Kolbenabdichtung erreicht. Die obere Dichtung 3a ist hitzebeständig und hat lediglich eine geringe Druckdifferenz abzudichten. Aufgrund der Eigenschaften der oberen Dichtung streift diese das Kaffeemehl von der Innenseite des Brühzylinders ab, so dass die untere Dichtung nicht mit Kaffeemehl in Berührung kommt. Die untere Dichtung wird thermisch nur während des Brühvorganges beansprucht. Nach dem Brühvorgang befindet sie sich ausserhalb des Brühzylinders und wird nicht beheizt.

   Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemässen Kolbens ist, dass die Innenwand des Brühzylinders in der ringförmigen Kammer 12 mit Brühwasser benetzt wird, was einerseits reinigend und andererseits wie ein Schmiermittel wirkt. Aufgrund des höheren Drucks p1 in der ringförmigen Kammer 12 gegenüber dem Druck p2 in der Brühkammer wird bei Undichtigkeit des oberen Dichtungselementes 3 Brühwasser in die Brühkammer 9 gedrückt.

Claims (6)

1. Kolben für einen in einer Brühgruppe einer automatischen Kaffeemaschine angeordneten Brühzylinder (10) mit einem Heisswasseranschluss (6) für die Zuleitung des Heisswassers in eine Brühkammer (9) im Brühzylinder (10), gekennzeichnet, dass der Kolben (1) zwei parallel zueinander angeordnete Dichtungselemente (3, 5) aufweist, und dass der Kolben eine Bohrung aufweist, die so angeordnet ist, dass sie einen Verbindungskanal (7) zwischen einer Heisswasserzuleitung und der Kolbenseitenwand (13) bildet und dass der Kanal (7) im Bereich zwischen den zwei parallel angeordneten Dichtungselementen (3, 5) mündet.

2. Kolben nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Heisswasserzuleitung in den Kanal (7) durch eine Verbindung des Kanals (7) mit der Leitung (8) im Innern des Kolben 1 erfolgt.

3. Kolben nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Heisswasserzuleitung in den Kanal (7) durch einen Heisswasseranschluss am Kolben (1) neben dem Anschluss (6) für die Brühwasserzuleitung zur Leitung (8) erfolgt.

4. Kolben nach einem der vorgängigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das obere Dichtungselement (3) von einem Dichtungspaar (3a, 4) gebildet ist.

5. Kolben nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die äussere Dichtung (3a) des Dichtungselementes 3 aus einem festen, formbeständigen Dichtungsmaterial besteht, und dass die innere Dichtung (4) ein Silikon-O-Ring ist.

6. Kolben nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das untere Dichtungselement (5) eine Silikon O-Ring Dichtung ist.