DE102009002656A1

DE102009002656A1 - Device i.e. milk frother, for use in fully automatic coffee machine to emulsify mixture of air, steam and milk, has pressure compensating element provided in region of low-pressure chamber and comprising membrane

Info

Publication number: DE102009002656A1
Application number: DE102009002656A
Authority: DE
Inventors: Rudolf Beck; Robert Jaskolka; Franz Olenberger; Bernhard Wuppinger
Original assignee: BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
Current assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Priority date: 2009-04-27
Filing date: 2009-04-27
Publication date: 2010-10-28
Anticipated expiration: 2029-04-28
Also published as: DE102009002656B4

Abstract

The device (1) has a steam supply channel (3) flowing into a low-pressure chamber (2), and a milk supply channel (4) flowing into the low-pressure chamber so that the milk is sucked-in by low pressure. A pressure compensating element (12) is provided in a region of the low-pressure chamber. The pressure compensating element has a membrane (13) that separates the low-pressure chamber from an environment. The compensating element is directly or indirectly connected to the low-pressure chamber by a pressure compensating channel (14).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Emulgieren einer Mischung aus Luft, Dampf und Milch, insbesondere einen Milchaufschäumer für einen Kaffeeautomaten, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem eine mit einer derartigen Vorrichtung ausgestattete Kaffeemaschine.The The present invention relates to a device for emulsifying a Mixture of air, steam and milk, especially a milk frother for a coffee machine, according to the preamble of claim 1. The invention also relates to a Coffee machine equipped with such a device.

Aus der EP 0 243 326 B1 ist eine gattungsgemäße Vorrichtung zum Emulgieren einer Mischung aus Luft, Dampf und Milch bekannt.From the EP 0 243 326 B1 is a generic device for emulsifying a mixture of air, steam and milk known.

Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für eine gattungsgemäße Vorrichtung, eine verbesserte oder zumindest eine alternative Ausführungsform anzugeben, welche sich insbesondere durch eine konstante Qualität eines auszugebenden Milchschaums auszeichnet.The The present invention addresses the problem of for a generic device, an improved or at least one alternative embodiment specify, which in particular by a constant quality of a milk foam to be issued.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This Problem is inventively by the objects of the independent claims. advantageous Embodiments are the subject of the dependent Claims.

Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, bei einer an sich bekannten Vorrichtung zum Emulgieren einer Mischung aus Luft, Dampf und Milch, dass heißt insbesondere bei einem Milchaufschäumer in einem Kaffeeautomaten, im Bereich einer Unterdruckkammer ein Druckausgleichsorgan vorzusehen, mit welchem die in der Unterdruckkammer temporär auftretenden (Unter-)druckschwankungen, bspw. hervorgerufen durch eine als Durchlauferhitzer ausgebildete Heizeinrichtung sowie eine Wasserpumpe, insbesondere ein Kolbenpumpe, zumindest reduziert, vorzugsweise gänzlich ausgeglichen werden können. Üblicherweise wird bei bekannten Milchaufschäumern die Milch mittels Unterdruck angesaugt, wobei der Unterdruck nach dem Prinzip einer Wasserstrahlpumpe erzeugt wird. Um dies zu realisieren wird ein Wasserdampfstrahl erzeugt, der in einer Unterdruckkammer, nach Austritt aus einer Düse, ein gewisses freies Wegstück überwindet und in eine Art Trichter mündet. Im Bereich der freien Wegstrecke zwischen der Düse und dem Trichter werden zum einen Umgebungsmoleküle mitgerissen und zum anderen kollabiert der Wasserdampf zumindest teilweise, wodurch in der Unterdruckkammer der zum Ansaugen der Milch erforderliche Unterdruck erzeugt wird. Der Dampf wird dabei üblicherweise über eine elektrische Heizeinrichtung erzeugt, indem mit Hilfe der Kolbenpumpe Wasser eingepumpt wird. Der so erzeugte Dampf wird zur Düse in der Unterdruckkammer weitergeleitet. Bei einem Heizungssystem, welches jedoch aus Gründen der Energieeinsparung als eine Art Durchlauferhitzer, dass heißt mit geringer Masse, ausgeführt ist, sowie bei einer getakteten Wasserpumpe, kann es zu einem ungleichmäßigen Dampfstrom kommen, der wiederum zu einem ungleichmäßigen Unterdruck in der Unterdruckkammer führt die wiederum eine ungleichmäßige Milchansaugung zur Folge haben, welche sich auf die Qualität des herzustellenden Milchschaums und dessen Temperatur negativ auswirken kann. Mit Hilfe des zumindest einen Druckausgleichsorgans können die Unterdruckschwankungen gedämpft und somit ein vorzugsweise gleich bleibender Milchstrom angesaugt werden, der wiederum eine gleichmäßige Herstellung von Milchschaum gewährleistet.The The present invention is based on the general idea, in a known device for emulsifying a mixture of air, Steam and milk, that means especially with a milk frother in a coffee machine, in the area of a vacuum chamber Provide pressure equalization, with which in the vacuum chamber temporarily occurring (sub) pressure fluctuations, eg. caused by a designed as a water heater heater and a water pump, in particular a piston pump, at least reduced, preferably completely compensated. Usually is in known Milchaufschäumern the milk means Vacuum drawn, the negative pressure according to the principle of Water jet pump is generated. To realize this becomes one Water vapor generated in a vacuum chamber, after leaving out of a nozzle, overcoming a certain free path and flows into a kind of funnel. In the field of free Distance between the nozzle and the funnel become the entrained one environment molecules and collapses to the other the water vapor at least partially, whereby in the vacuum chamber the vacuum required to aspirate the milk is generated. The steam is usually via an electric Heating device generated by using the piston pump water is pumped. The steam thus generated becomes the nozzle in forwarded to the vacuum chamber. In a heating system, which however, for reasons of energy saving, as a kind of instantaneous water heater, that is called low mass, executed, as well as with a clocked water pump, it can lead to an uneven Steam flow come, in turn, to a non-uniform negative pressure in the vacuum chamber which in turn leads to an uneven Milk aspiration result, which affects the quality of the milk froth to be produced and its temperature have a negative effect can. With the help of at least one pressure compensation element can damped the negative pressure fluctuations and thus a preferred be sucked in a constant flow of milk, which in turn a ensures even production of milk foam.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung, ist das wenigstens eine Druckausgleichsorgan als Membran ausgebildet, die die Unterdruckkammer von der Umgebung trennt. Eine derartige Membran ist dabei ähnlich wie ein Luftballon ausgebildet und leicht in der Lage, die in der Unterdruckkammer auftretenden Druckschwankungen auszugleichen. Steigt bspw. der Unterdruck in der Unterdruckkammer durch einen Dampfstoß an, biegt sich die Membran in Richtung der Unterdruckkammer und dämpft den stärkeren Unterdruck ab. Verringert sich hingegen der Dampfstrom und damit verbunden der Unterdruck wieder, fährt die Membran zurück, was eine leichte Verstärkung des Unterdrucks in der Unterdruckkammer und somit ebenfalls einen Ausgleich bewirkt. Eine derartige Membran ist vergleichsweise kostengünstig herzustellen, so dass ein derartig ausgebildetes Druckausgleichsorgan mit lediglich geringen zusätzlichen Kosten einen hohen Zusatznutzen für den Kunden erzeugt, da dieser im Vergleich zu bisherigen Vorrichtungen nunmehr eine konstant hohe Qualität von Milchschaum geliefert bekommt.at an advantageous embodiment of the invention Solution, this is at least one pressure compensation device as Membrane formed, which separates the vacuum chamber from the environment. A Such membrane is similar to a balloon trained and easily able to work in the vacuum chamber compensate for occurring pressure fluctuations. If, for example, the negative pressure rises in the vacuum chamber by a burst of steam, bends the membrane in the direction of the vacuum chamber and dampens the stronger negative pressure. Decreases, however, the Steam flow and associated with the negative pressure again, drives the membrane back, giving a slight reinforcement the negative pressure in the vacuum chamber and thus also one Compensation causes. Such a membrane is relatively inexpensive produce, so that such a trained pressure equalization with only a small additional cost a high added benefit generated for the customer as this compared to previous ones Devices now a consistently high quality of milk foam delivered.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung, ist das wenigstens eine Druckausgleichsorgan indirekt über einen Druckausgleichskanal mit der Unterdruckkammer verbunden, wobei der Druckausgleichskanal trichterförmig ausgebildet ist und an seiner größeren Öffnung die Membran aufweist. Prinzipiell sind dabei unterschiedlichste Konstruktionen denkbar, so dass die Membran bspw. direkt in einer Wandung der Unterdruckkammer angeordnet werden kann, oder aber vom eigentlichen Dampfstrahl geschützt an einem der Unterdruckkammer abgewandten Ende eines Unterdruckkanals, wobei letztere Ausführungsform den großen Vorteil aufweist, dass die eigentliche Membran weder mit dem Dampfstrahl noch mit der Milch in Berührung gelangt und dadurch weniger widerstandsfähig ausgebildet sein muss. Ihre eigentliche Aufgabe, nämlich den Druckausgleich, erfüllt die Membran jedoch in beiden Fällen gleichermaßen, so dass ein derartig ausgebildetes Druckausgleichsorgan an entsprechenden konstruktiven Gegebenheiten ausgerichtet bzw. leicht an diese angepasst werden kann.at a further advantageous embodiment of the invention Solution, that is at least one pressure compensator indirectly via a Pressure equalization channel connected to the vacuum chamber, wherein the Pressure equalization channel is funnel-shaped and at its larger opening the membrane having. In principle, a wide variety of constructions conceivable, so that the membrane, for example, directly in a wall of the vacuum chamber can be arranged, or protected by the actual steam jet at an end of a vacuum channel facing away from the vacuum chamber, the latter embodiment being the big advantage shows that the actual membrane neither with the steam jet still in contact with the milk and therefore less must be resistant. Your actual Task, namely the pressure equalization, meets the membrane however, in both cases alike, so that Such a trained pressure equalizing device to appropriate oriented constructive circumstances or easily adapted to these can be.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus der Zeichnung und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnung.Further important features and advantages of the invention will become apparent from the Subclaims, from the drawing and from the associated Description of the figures with reference to the drawing.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It it is understood that the above and the following yet to be explained features not only in each case specified combination, but also in other combinations or can be used in isolation, without the scope of the present To leave invention.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.One preferred embodiment of the invention is in the Drawing and shown in the following description explained in more detail.

Die einzige 1 zeigt eine Schnittdarstellung durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung.The only 1 shows a sectional view through a device according to the invention.

Entsprechend der 1, weist eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zum Emulgieren einer Mischung aus Luft, Dampf und Milch, insbesondere ein so genannter Milchaufschäumer für einen Kaffeeautomaten, einen in eine Unterdruckkammer 2 mündenden Dampfzuführkanal 3 sowie einen ebenfalls in die Unterdruckkammer 2 mündenden Milchzuführkanal 4 auf. Der Milchzuführkanal 4 ist dabei mit einem Milchreservoir 5, bspw. einem Milchbehälter, kommunizierend verbunden. Ebenfalls vorgesehen ist eine Luftzuführung/Luftansaugung in die Unterdruckkammer 2, die beispielsweise über einen Luftzuführkanal erfolgen kann. Der Dampfzuführkanal 3 führt gemäß der Darstellung in 1 von einem Wasserbehälter 6 über eine Pumpe 7, insbesondere eine Kolbenpumpe, und eine Heizeinrichtung 8, bspw. einen Durchlauferhitzer, in die Unterdruckkammer 2. Die Unterdruckkammer 2 selbst ist über eine Düsengeometrie mit einem Auslaufbereich 9 verbunden. An seinem in die Unterdruckkammer 2 mündenden Ende weist der Dampfzuführkanal 3 vorzugsweise eine Dampfdüse 10 auf, die beim Betrieb der Vorrichtung 1 einen (Wasser-)dampfstrahl 11 in die Unterdruckkammer 2 eindüst. Der aus der Dampfdüse 10 austretende Dampfstrahl 11 legt in der Unterdruckkammer 2 ein gewisses freies Wegstück zurück, auf welchem zum einen Umgebungsmoleküle mitgerissen werden und zum anderen der mitgeführte Dampf zumindest teilweise in sich zusammenfällt und dadurch den Unterdruck in der Unterdruckkammer 2 erzeugt. Der dabei erzeugte Unterdruck dient zur Ansaugung der Milch aus dem Milchreservoir 5 über den Milchzuführkanal 4.According to the 1 has a device according to the invention 1 for emulsifying a mixture of air, steam and milk, in particular a so-called Milchaufschäumer for a coffee machine, one in a vacuum chamber 2 opening steam supply channel 3 as well as one in the vacuum chamber 2 opening milk supply channel 4 on. The milk supply channel 4 is with a milk reservoir 5 , for example a milk container, communicatively connected. Also provided is an air supply / air intake into the vacuum chamber 2 , which can be done for example via an air supply channel. The steam supply channel 3 leads as shown in 1 from a water tank 6 via a pump 7 , in particular a piston pump, and a heating device 8th , For example, a water heater, in the vacuum chamber 2 , The vacuum chamber 2 itself is about a nozzle geometry with a spout area 9 connected. At his in the vacuum chamber 2 opening end, the steam supply channel 3 preferably a steam nozzle 10 on, during operation of the device 1 a (water) steam jet 11 in the vacuum chamber 2 aids. The one from the steam nozzle 10 exiting steam jet 11 lays in the vacuum chamber 2 a certain free path back, on which entrained on the one hand ambient molecules and on the other hand, the entrained vapor at least partially collapses and thereby the negative pressure in the vacuum chamber 2 generated. The resulting negative pressure is used to suck the milk from the milk reservoir 5 over the milk supply channel 4 ,

Erfindungsgemäß ist nun im Bereich der Unterdruckkammer 2 zumindest ein Druckausgleichsorgan 12 vorgesehen, mittels welchem Unterdruckschwankungen innerhalb der Unterdruckkammer 2 zumindest reduziert, vorzugsweise kompensiert, werden können. Derartige Unterdruckschwankungen kommen bspw. durch ein von der Heizeinrichtung 8 bzw. der Pumpe 7 ungleichmäßig erzeugten Dampfstrahl 11 zustande, was in Folge bedeutet, dass auch die Milch aus dem Milchreservoir 5 ungleichmäßig angesaugt und dadurch auch nur ein qualitativ sehr unterschiedlicher Milchschaum über den Auslaufbereich 9 ausgegeben werden kann. Mit dem wenigstens einen Druckausgleichsorgan 12 können die Druckschwankungen, insbesondere die Unterdruckschwankungen, in der Unterdruckkammer 2 ausgeglichen werden, wodurch eine vergleichsweise konstante und hohe Qualität des auszugebenden Milchschaums gewährleistet werden kann.According to the invention is now in the range of the vacuum chamber 2 at least one pressure compensation device 12 provided, by means of which negative pressure fluctuations within the vacuum chamber 2 at least reduced, preferably compensated, can be. Such vacuum fluctuations come, for example, by one of the heater 8th or the pump 7 unevenly generated steam jet 11 in effect, which in turn means that the milk from the milk reservoir 5 sucked unevenly and thus only a very different milk foam over the outlet area 9 can be issued. With the at least one pressure compensation element 12 can the pressure fluctuations, in particular the vacuum fluctuations, in the vacuum chamber 2 be compensated, whereby a comparatively constant and high quality of the output milk foam can be guaranteed.

Gemäß der 1 ist dabei das wenigstens eine Druckausgleichsorgan 12 als Membran 13 ausgebildet bzw. weist eine derartige Membran 13 auf und ist mit der Unterdruckkammer 2 lediglich indirekt, nämlich über einen Druckausgleichskanal 14, verbunden. Dies bietet den großen Vorteil, dass das Druckausgleichsorgan 12 respektive die Membran 13, nicht direkt mit dem Dampfstrahl 11 und/oder der Milch beaufschlagt wird, sondern räumlich entfernt zur Unterdruckkammer 2 angeordnet und lediglich druckausgleichend mit dieser verbunden ist. Selbstverständlich ist aber auch eine direkte Anordnung des Druckausgleichsorgans 12 im Bereich der Unterdruckkammer 2 denkbar, so dass in diesem Fall der Druckausgleichskanal 14 entfallen würde. Betrachtet man die 1 weiter, so kann man erkennen, dass der Druckausgleichskanal 14 trichterförmig ausgebildet ist und an seiner größeren Öffnung, dass heißt an seiner der Unterdruckkammer 2 abgewandten Öffnung, die Membran 13 aufweist. Eine Luftzuführung/Luftansaugung in die Unterdruckkammer 2 kann auch durch die Membran 13 hindurch, beispielsweise über eine Durchgangsöffnung, insbesondere in der Art eines Nadelloches, in der Membran 13 des Druckausgleichsorgans 12 erfolgen.According to the 1 this is the at least one pressure balance organ 12 as a membrane 13 formed or has such a membrane 13 on and is with the vacuum chamber 2 only indirectly, namely via a pressure equalization channel 14 , connected. This offers the great advantage that the pressure balance 12 respectively the membrane 13 , not directly with the steam jet 11 and / or the milk is applied, but spatially removed to the vacuum chamber 2 arranged and connected only pressure-equalizing with this. Of course, but also a direct arrangement of the pressure compensation element 12 in the area of the vacuum chamber 2 conceivable, so that in this case the pressure equalization channel 14 would be omitted. Looking at the 1 further, it can be seen that the pressure equalization channel 14 funnel-shaped and at its larger opening, that is, at its the vacuum chamber 2 opposite opening, the membrane 13 having. An air supply / air intake into the vacuum chamber 2 can also through the membrane 13 through, for example via a passage opening, in particular in the manner of a pinhole, in the membrane 13 the pressure balance organ 12 respectively.

Generell funktioniert das erfindungsgemäße Druckausgleichsorgan 12 wie folgt: Steigt der Unterdruck in der Unterdruckkammer 2 bspw. durch einen so genannten „Dampfstoß” an, biegt sich die Membran 13 in Richtung der Unterdruckkammer 2 und dämpft somit den stärker werdenden Unterdruck ab. Verringert sich hingegen der Dampfstrom 11 und dadurch auch der Unterdruck in der Unterdruckkammer 2, so federt die Membran 13 zurück und bewirkt dadurch eine zumindest geringfügige Verstärkung des Unterdrucks in der Unterdruckkammer 2 und somit einen Ausgleich. Die Folge der schwingenden Membran 13 ist somit eine Dämpfung der Unterdruckschwankungen in der Unterdruckkammer 2 und somit eine relativ gleich bleibende Ansaugung der Milch über den Milchansaugkanal 4 und eine vergleichsweise gleich bleibende Milchschaumausgabe im Auslaufbereich 9.In general, the pressure compensation element according to the invention works 12 as follows: If the negative pressure in the vacuum chamber rises 2 For example, by a so-called "steam blast" on, the membrane bends 13 in the direction of the vacuum chamber 2 and thus dampens the increasing negative pressure. On the other hand, the vapor flow decreases 11 and thereby also the negative pressure in the vacuum chamber 2 , so the membrane springs 13 back and thereby causes at least a slight increase in the negative pressure in the vacuum chamber 2 and thus a compensation. The consequence of the oscillating membrane 13 is thus an attenuation of the vacuum fluctuations in the vacuum chamber 2 and thus a relatively constant suction of the milk via the milk intake duct 4 and a comparably stable milk foam output in the outlet area 9 ,

Generell kann dabei die Vorrichtung 1 Bestandteil, insbesondere integraler Bestandteil, eines Getränkeautomatens, insbesondere eines so genannten Kaffeevollautomatens, sein. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 lassen sich ein zuverlässiger Ausgleich von Druckschwankungen innerhalb der Unterdruckkammer 2, eine höhere Milchschaumqualität sowie ein gleichmäßigeres Ansaugen der Milch vergleichsweise einfach und kostengünstig realisieren.Generally, the device can 1 Component, in particular integral component, one Beverage dispenser, especially a so-called coffee machines, be. With the device according to the invention 1 can be a reliable balance of pressure fluctuations within the vacuum chamber 2 , realize a higher milk foam quality and a more uniform suction of the milk comparatively simple and inexpensive.

11: Vorrichtungcontraption
22: UnterdruckkammerVacuum chamber
33: Dampfzuführkanalsteam supply
44: Milchzuführkanalmilk supply
55: Milchreservoirmilk reservoir
66: Wasserbehälterwater tank
77: Pumpepump
88th: Heizeinrichtungheater
99: Auslaufbereichdischarge area
1010: Dampfdüsefrother
1111: Dampfstrahlsteam jet
1212: DruckausgleichsorganPressure compensating member
1313: Membranmembrane
1414: DruckausgleichskanalPressure compensation channel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 0243326 B1 [0002]

Claims

Contraption ( 1 ) for emulsifying a mixture of air, steam and milk, in particular a milk frother for a coffee machine, with a in a vacuum chamber ( 2 ) opening steam supply channel ( 3 ) and also into the vacuum chamber ( 2 ) milk supply channel ( 4 ), so that the milk can be sucked in by means of negative pressure, characterized in that in the region of the vacuum chamber ( 2 ) at least one pressure compensation element ( 12 ) is provided, by means of which negative pressure fluctuations can be at least reduced.

Apparatus according to claim 1, characterized in that the at least one pressure compensation element ( 12 ) a membrane ( 13 ), which the vacuum chamber ( 2 ) separates from the environment.

Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the at least one pressure compensation element ( 12 ) directly or indirectly via a pressure equalization channel ( 14 ) with the vacuum chamber ( 2 ) connected is.

Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the device ( 1 ) a pump ( 7 ), in particular a piston pump, the water in a heating device ( 8th ) pumps.

Apparatus according to claim 3 or 4, characterized in that the pressure equalization channel ( 14 ) is funnel-shaped and at its larger opening, the membrane ( 13 ) having.

Coffee machine, in particular a coffee machine, with a device ( 1 ) according to one of claims 1 to 5.