DE102012017030B4

DE102012017030B4 - Entnahmevorrichtung für Trockendampf für eine Aufherd-Kaffeemaschine

Info

Publication number: DE102012017030B4
Application number: DE102012017030.0A
Authority: DE
Inventors: Roman Mayer; Reinhold von Bank
Original assignee: WMF GmbH
Current assignee: WMF GmbH
Priority date: 2012-08-28
Filing date: 2012-08-28
Publication date: 2022-05-25
Anticipated expiration: 2032-08-29
Also published as: DE102012017030A1

Abstract

Steigrohrmaschine (1) zum Heißgetränkezubereiten, insbesondere zum Kaffeezubereiten, miteinem Flüssigkeitsbehälter (2), in dem Flüssigkeit (F), insbesondere Wasser, mittels einer externen Hitzequelle (H), auf die die Steigrohrmaschine aufsetzbar ist, oder mittels einer integrierten Heizquelle erhitzbar ist, undeinem Steigrohr (3), das so in den Flüssigkeitsbehälter (2) mündet (6), dass durch Erhitzen der Flüssigkeit (F) im Flüssigkeitsbehälter (2) entstehender Flüssigkeitsdampf (FD), insbesondere Wasserdampf, überdruckbedingt aus dem Flüssigkeitsbehälter (2) durch das Steigrohr (3) nach oben drückbar ist,wobeider Flüssigkeitsbehälter (2) und/oder das Steigrohr (3), insbesondere das untere, in den Flüssigkeitsbehälter (2) mündende Ende (3a) des Steigrohrs (3), ausgebildet und/oder positioniert ist/sind, um den Nassdampfanteil am und/oder den Anteil an kondensierten Flüssigkeitströpfchen im nach oben gedrückten Flüssigkeitsdampf (FD) zumindest zu reduzieren,dadurch gekennzeichnet, dassi) im Inneren des Flüssigkeitsbehälters (2) und/oder im Inneren des Steigrohrs (3), ein oder mehrere Umlenkelement(e) (4, 4a, 4b) im Weg des Flüssigkeitsdampfes (FD) positioniert ist/sind; und/oderii) der überdruckbedingt aus dem Flüssigkeitsbehälter (2) durch das Steigrohr (3) nach oben drückbare Flüssigkeitsdampf (FD) durch einen Zyklonabscheider (7) geführt ist; und/oderiii) ein Abschnitt des Steigrohres (3) in seinem Innenquerschnitt (Q3a) erweitert ist, wobei das Steigrohr (3) in dem in seinem Innenquerschnitt (Q3a) erweiterten Abschnitt eine zum Abführen des Flüssigkeitsdampfs (FD) aus diesem erweiterten Abschnitt ausgebildete Ableitung (12) aufweist, wobei ein in den in seinem Innenquerschnitt (Q3a) erweiterten Abschnitt des Steigrohres (3) einmündender Teil der Ableitung (12) als umgebogener Rohrabschnitt (12a) ausgebildet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Aufherd-Kaffeemaschine (nachfolgend auch als Steigrohrmaschine bezeichnet), mit der Dampf (beispielsweise: zum Milchaufschäumen) entnommen werden kann, wobei der entnommene Dampf einen möglichst geringen Nassdampfanteil (und somit einen möglichst hohen Trockendampfanteil) aufweist.
Der grundsätzliche Aufbau solcher Steigrohrmaschinen ist dem Fachmann seit vielen Jahren bekannt. Beispielsweise ist ein spezieller Steigrohrmaschinenaufbau, in den die vorliegende Erfindung integriert werden kann, in der DE 10 2012 000 663 A1 beschrieben, deren gesamter Inhalt somit in die vorliegende Anmeldung inkludiert wird (zum Realisieren der vorliegenden Erfindung in einer der in dieser Patentanmeldung beschriebenen Steigrohrmaschinen wird die Dampfleitung samt deren Einmündung in den Druckbehälter in der DE 10 2012 000 663 A1 gemäß des Steigrohres samt dessen Einmündung in den Flüssigkeitsbehälter in der vorliegenden Patentanmeldung - siehe hierzu die nachfolgenden Ausführungsbeispiele - ausgebildet). Die Wasserleitung der in dieser Patentanmeldung DE 10 2012 000 663 A1 beschriebenen Ausführungsbeispiele kann dann dem Steigrohr für Wasser der in der vorliegenden Anmeldung beschriebenen Ausführungsbeispiele entsprechen.
Bei herkömmlichen Steigrohr-Kaffeemaschinen (Aufherd-Kaffeemaschinen) wird zwischen den reinen Espresso- bzw. Mocca-Kochern und Geräten unterschieden, die außerdem noch in der Lage sind, Milchschaum zuzubereiten. Reine Espresso- bzw. Mocca-Kocher sind beispielsweise die Steigrohrmaschine „Kult“ der Firma WMF AG oder der „MOKA Express“ der Firma Bialetti. Der „MUKKA Express“ der Firma Bialetti schäumt die Milch auf, indem er Kaffee mit Druck in die Milch einspritzt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine zum Milchaufschäumen geeignete Steigrohrmaschine dergestalt weiterzuentwickeln, dass der zum Milchaufschäumen verwendete Dampf (der über ein Steigrohr aus dem Flüssigkeitsbehälter der Maschine entnommen wird) in Form von Trockendampf bzw. mit zumindest verringertem Nassdampfanteil entnommen werden kann, um eine Verunreinigung der Umgebung durch Wasserspritzer im entnommenen Dampf zu verhindern, um den Wasserverbrauch zu reduzieren und um ein verbessertes Aufschäumverhalten beim Milchaufschäumen zu ermöglichen. Zudem soll die erfindungsgemäße Steigrohrmaschine vorzugsweise auch einen Druckabbau so gewährleisten, dass das Gerät im Stand-by-Modus betrieben werden kann, ohne dass der Druck bis zum Ansprechen des Sicherheitsventils der Steigrohrmaschine ansteigt. Vorzugsweise soll die erfindungsgemäße Steigrohrmaschine es auch ermöglichen, dass durch geeigneten Druckabbau im Flüssigkeitsbehälter der Steigrohrmaschine die Milchschaum- oder die Kaffeezubereitung unterbrochen werden kann, sodass eine Wahl der Getränkemenge möglich ist.
Diese Aufgabe(n) wird/werden durch eine Steigrohrmaschine gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Steigrohrmaschine sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Eine erfindungsgemäße Steigrohrmaschine zum Heißgetränkezubereiten (insbesondere zum Kaffeezubereiten) umfasst einen Flüssigkeitsbehälter (den Druckbehälter der Steigrohrmaschine), in dem Flüssigkeit (Wasser) mittels einer externen Hitzequelle (beispielsweise einem Elektroherd), auf die die Steigrohrmaschine aufsetzbar ist (alternativ kann auch eine in die Steigrohrmaschine integrierte Heizquelle verwendet werden), erhitzt werden kann. Aus dem Flüssigkeitsbehälter mündet auf bekannte Art und Weise ein Steigrohr im Wesentlichen in Vertikalrichtung (nach oben), sodass durch Erhitzen der Flüssigkeit im Flüssigkeitsbehälter entstehender Flüssigkeitsdampf überdruckbedingt aus dem Flüssigkeitsbehälter durch das Steigrohr nach oben gedrückt werden kann (grundlegendes Steigrohrprinzip, dem Fachmann bekannt). Der Begriff des Flüssigkeitsdampfes bezeichnet hier den aus der Flüssigkeit durch Erhitzen entstehenden Dampf, der Trocken- und/oder Nassdampfanteile aufweisen kann.
Erfindungsgemäß ist/sind der Flüssigkeitsbehälter und/oder das Steigrohr (vorzugsweise dessen unteres, in den Flüssigkeitsbehälter mündendes Ende) so ausgebildet und/oder positioniert, dass der Nassdampfanteil am nach oben gedrückten Flüssigkeitsdampf (also im Wesentlichen der Anteil an kondensierten Flüssigkeitströpfchen im nach oben gedrücktem Flüssigkeitsdampf) zumindest reduziert wird, idealerweise vollständig entfernt wird (im Idealfall wird dem Flüssigkeits- bzw. Druckbehälter über das Steigrohr somit lediglich Trockendampf entnommen).
Die erfindungsgemäße Steigrohrmaschine ist dadurch gekennzeichnet, dass

i) im Inneren des Flüssigkeitsbehälters und/oder im Inneren des Steigrohrs, ein oder mehrere Umlenkelement(e) im Weg des Flüssigkeitsdampfes positioniert ist/sind; und/oder
ii) der überdruckbedingt aus dem Flüssigkeitsbehälter durch das Steigrohr nach oben drückbare Flüssigkeitsdampf durch einen Zyklonabscheider geführt ist; und/oder
iii) ein Abschnitt des Steigrohres in seinem Innenquerschnitt erweitert ist, wobei das Steigrohr in dem in seinem Innenquerschnitt erweiterten Abschnitt eine zum Abführen des Flüssigkeitsdampfs aus diesem erweiterten Abschnitt ausgebildete Ableitung aufweist, wobei ein in den in seinem Innenquerschnitt erweiterten Abschnitt des Steigrohres einmündender Teil der Ableitung als umgebogener Rohrabschnitt ausgebildet ist.

Das hier betrachtete, in den Flüssigkeitsbehälter mündende Streigrohr muss mit seinem unteren Ende zur Dampfentnahme in der Regel im oberen Bereich des Innenvolumens des Flüssigkeitsbehälters enden (der Druckbehälter ist dabei in der Regel durch geeignete, dem Fachmann bekannte Mittel druckdicht verschließbar, bis ein Mindestdruck überschritten wird und die Dampfentnahme über das Steigrohr beginnt). Es wird daher nachfolgend auch als „Steigrohr zur Dampfentnahme“ bezeichnet. Mit dem über dieses Steigrohr entnommenen Dampf kann dann beispielsweise Milch aufgeschäumt werden. Zur Flüssigkeitsentnahme (Aufbrühen des Kaffees) ist in der Regel ein zweites (in der nachfolgenden Erfindungsbeschreibung als „weiteres“ Steigrohr bezeichnetes) Steigrohr vorhanden, das in der Regel mit seinem unteren Ende in einem bodennahen Bereich im Inneren des Druckbehälters angeordnet ist. Zwischen den beiden Steigrohren ist die Steigrohrmaschine vorzugsweise umschaltbar (beispielsweise über eine Nockenwelle wie in der DE 10 2012 000 663 A1 beschrieben), um nach der Dampfentnahme zum Milchaufschäumen Wasser zum Kaffeeaufbrühen durch das weitere Steigrohr nach oben leiten zu können.
Die Steigrohrmaschine kann so ausgebildet sein, dass in einem deckennahen, also oben liegenden Bereich des Innenvolumens des Flüssigkeitsbehälters und/oder im Inneren des unteren, in den Flüssigkeitsbehälter mündenden Endes des Steigrohrs das eine oder die mehreren Umlenkelement(e) im Strömungsweg des Flüssigkeitsdampfes positioniert ist/sind.
Dabei kann/können ein oder mehrere Umlenkelement(e) so im Inneren des Flüssigkeitsbehälters positioniert sein, dass es/sie die Einmündung des Steigrohres zur Dampfentnahme in den Flüssigkeitsbehälter abdeckt/en. Unter „Abdecken“ wird dabei (dies gilt auch für die nachfolgend noch beschriebenen Varianten, bei dem Steigrohrabschnitte „abgedeckt“ werden) verstanden, dass die Projektion des Umlenkelementes bzw. eines Teils desselben auf die abzudeckende Einmündung bzw. den abzudeckenden Steigrohrabschnitt in Strömungsrichtung, also in Ableitungsrichtung des Flüssigkeitsdampfes (und somit insbesondere in Richtung vom Boden des Druckbehälters nach oben) gesehen den Einmündungsquerschnitt des Steigrohres zur Dampfentnahme vollständig umfasst. Unter Abdecken wird somit kein vollständiges Verschließen der Einmündung bzw. des abzudeckenden Steigrohrabschnitts verstanden, sondern ein Abschirmen dieser Einmündung bzw. dieses Abschnittes zu demjenigen Innenvolumenbereich des Druckbehälters hin, in dem die Flüssigkeit im Druckbehälter durch die externe oder interne Hitzequelle zum Kochen gebracht wird. Mit anderen Worten besteht zwischen dem/den Umlenkelement(en) einerseits und der Einmündung des Steigrohres bzw. dessen abzudeckenden Steigrohrabschnittes andererseits immer ein Spalt, durch den der gewünschte Trockendampf druckbedingt nach oben aus dem Druckbehälter und über das Steigrohr abgeführt werden kann.
Vorzugsweise ist sowohl im Inneren des Flüssigkeitsbehälters als auch im Inneren des Steigrohrs jeweils mind. ein solches Umlenkelement positioniert.
Die Umlenkelemente können dabei (vorzugsweise horizontal angeordnete) Prallelemente, insbesondere Prallbleche sein. Auch ist es möglich, mindestens eines der Umlenkelemente so auszubilden, dass es eine vorzugsweise schlitz- oder kreisförmige Öffnung aufweist und als Anprallelement (insbesondere Prallblech) ausgebildet ist. Vorzugsweise ist ein solches öffnungsbehaftetes Anprallelement im in den Flüssigkeitsbehälter mündenden Ende des Steigrohres (oder an einer Position, die dieses Ende zum Flüssigkeitsbehälter hin abschließt) positioniert. Auch ist es möglich, ein Umlenkelement (gegebenenfalls auch in Kombination mit den vorbeschriebenen Umlenkelementen) vorzusehen, das als ein das in den Flüssigkeitsbehälter mündende Ende des Steigrohrs verlängernder, somit also in den Flüssigkeitsbehälter hineinragender Abstreifkragen ausgebildet ist.
Vorzugsweise kann das untere, in den Flüssigkeitsbehälter mündende Ende des Steigrohres in seinem Innenquerschnitt erweitert sein. Die Erweiterung ist vorzugsweise als stufenförmige Erweiterung (z.B. Zylinderstufe) ausgebildet. Insbesondere kann das in den Druckbehälter mündende Ende des Steigrohres als vorzugsweise zylinderförmiges Dampfsammelvolumen mit vergrößertem Innenquerschnitt (nachfolgend alternativ auch als Dampfdom bezeichnet) ausgebildet sein.
Der vorstehend benutzte Begriff der Erweiterung des Innenquerschnitts (bzw. des Innendurchmessers im Falle einer Kreisform) bezieht sich dabei auf den Innenquerschnitt (bzw. den Innendurchmesser) der in Strömungsrichtung des zu entnehmenden Dampfes gesehen nachfolgenden (also über dem erweiterten Steigrohrabschnitt liegenden) Steigrohrabschnitte des Steigrohres.
In einem solchen hinsichtlich seines Innenquerschnitts erweiterten Abschnitt des Steigrohres kann eine speziell ausgeformte, zum Abführen des Flüssigkeitsdampfes aus dem im Innenquerschnitt erweiterten Abschnitt ausgebildete Ableitung vorgesehen sein, wobei der in den innenquerschnittserweiterten Abschnitt des Steigrohres einmündende Teil der Ableitung als umgebogener Rohrabschnitt ausgebildet ist und wobei dieser Rohrabschnitt von oben (also in Richtung auf den Boden des Druckbehälters gesehen) in den im Innenquerschnitt erweiterten Abschnitt des Steigrohres einmündet und nach seiner Einmündung um 180° umgebogen ist, sodass sein offenes Ende in dem Innenvolumen des innenquerschnittserweiterten Abschnitts des Steigrohres (also im Dampfdom) nach oben weist.
Auch kann mindestens ein Umlenkelement so im Inneren des Druckbehälters positioniert sein, dass es die Einmündung des in seinem Innenquerschnitt erweiterten, in den Flüssigkeitsbehälter mündenden Endes des Steigrohrs in den Flüssigkeitsbehälter abdeckt.
In jeder der vorbeschriebenen Varianten kann darüber hinaus der überdruckbedingt aus dem Flüssigkeitsbehälter durch das Steigrohr nach oben drückbare Flüssigkeitsdampf durch einen in einem dem FlüssigkeitsbehÃ¤lter abgewandten Ende des Steigrohres angeordneten Zyklon-Abscheider geführt werden. Die Ausbildung eines Zyklon-Abscheiders im Steigrohr ist jedoch auch für sich gesehen (d.h. ohne die Verwendung eines Dampfdomes und/oder von Umlenkelementen) möglich.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele beschrieben. Die 1 bis 7 und 9 zeigen dabei lediglich die Ausbildung des Flüssigkeitsbehälters 2 und des Steigrohres (zur Dampfabnahme) 3 einer erfindungsgemäßen Steigrohrmaschine; das in den 8a bis 8c gezeigte Ausführungsbeispiel zeigt die Integration der erfindungsgemäßen Ausbildung des Flüssigkeitsbehälters 2 und des (dampfabnehmenden) Steigrohres 3 in eine Steigrohrmaschine zum Kaffeezubereiten.

1 zeigt eine erste Steigrohrmaschine unter Verwendung eines Umlenkelementes.
2 zeigt eine zweite erfindungsgemäße Steigrohrmaschine unter Verwendung eines Dampfdoms.
3 zeigt eine dritte erfindungsgemäße Steigrohrmaschine unter Verwendung sowohl eines Umlenkelementes als auch eines Dampfdoms.
4 zeigt ein viertes erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel unter Verwendung mehrerer Umlenkelemente sowie eines Dampfdoms.
5 zeigt ein fünftes erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel unter Verwendung eines Dampfdoms und eines Umlenkelementes mit Öffnung.
6a und 6b zeigen ein sechstes erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel unter Verwendung eines Umlenkelementes in Form eines Abstreifkragens (6b) sowie zum Vergleich ohne Abstreifkragen (6a).
7 zeigt ein siebtes erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel einer Steigrohrmaschine unter Verwendung eines umgebogenen Rohrabschnitts.
8a bis 8c zeigen ein Beispiel, wie die erfindungsgemäßen Aspekte der Steigrohrmaschinen aus den 1 bis 7 (und 9) in eine mittels Nockenwelle gesteuerte Steigrohrmaschine, die sowohl zum Aufschäumen von Milch, als auch zum Herstellen von Kaffee geeignet ist, eingebaut werden können.
9 zeigt ein achtes erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel einer Steigrohrmaschine unter Verwendung eines Zyklon-Abscheiders.

Die nachfolgenden 1 bis 7 sowie 9 zeigen mehrere Ausführungsbeispiele für erfindungsgemäße Steigrohrmaschinen, bei denen lediglich die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Flüssigkeitsbehälters 2 und/oder des Steigrohrs 3 der jeweiligen Steigrohrmaschine 1 gezeigt ist (die anderen Bauelemente der Steigrohrmaschinen sind somit jeweils weggelassen). Sämtliche der in diesen Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele für erfindungsgemäße Steigrohrmaschinen können im Rahmen der in 8a bis 8c gezeigten erfindungsgemäßen Steigrohrmaschine mit Nockenwelle integriert sein, indem der Flüssigkeitsbehälter 2 sowie das Steigrohr 3 der in den 8a bis 8c gezeigten Maschine jeweils wie in den einzelnen Beispielen der 1 bis 7 und 9 ausgeführt werden. In den nachfolgenden Ausführungsbeispielen bezeichnen identische Bezugszeichen jeweils identische oder sich zumindest entsprechende Bauelemente oder Merkmale der Maschinen.
1 skizziert (vereinfacht) den Druck- bzw. Flüssigkeitsbehälter 2 einer ersten erfindungsgemäßen Steigrohrmaschine 1 in einem Längsschnitt parallel zur und durch die Zentralachse der Maschine (entsprechendes gilt auch für die in den 2 bis 7 gezeigten Maschinen; die in diesen Figuren gezeigten Bauelemente der jeweiligen Steigrohrmaschine sind somit rotationssymetrisch um die Zentral- bzw. Längsachse, die nicht gezeigt ist, ausgebildet).
Der Flüssigkeitsbehälter 2 (Druckbehälter) der Steigrohrmaschine 1 des ersten Ausführungsbeispiels ist als flacher Hohlzylinder ausgebildet, auf dessen Oberseite (Decke) das Steigrohr 3 zentrisch positioniert ist. Gezeigt ist jeweils nur das Steigrohr 3 zur Dampfentnahme, das aus dem oben liegenden Bereich O des Innenvolumens des Flüssigkeitsbehälters 2 nach oben hin ausmündet (das weitere, bodennah bzw. im unten liegenden Bereich des Innenvolumens des Flüssigkeitsbehälters 2 abführende, zur Abfuhr der aufsteigenden Flüssigkeit ausgebildete, weitere Steigrohr 20 - vergleiche hierzu auch 8a bis 8c - ist hier und in den 2 bis 7 sowie 9 jeweils nicht gezeigt, um die Darstellung zu vereinfachen).
Wie der Grundaufbau der 1a skizziert, wird die Steigrohrmaschine 1 bzw. deren Druckbehälter mit der Unterseite (Boden) auf eine externe Hitzequelle H (beispielsweise ein Elektroherd) aufgesetzt. Nach ausreichender Energiezufuhr beginnt somit die Flüssigkeit F innerhalb des Innenvolumens des Flüssigkeitsbehälters 2 zu sieden, wodurch druckbedingt aus dem oberen Bereich O zunächst Flüssigkeitsdampf FD durch die Einmündung 6 des unteren Endes 3a (des Steigrohres 3 in den Flüssigkeitsbehälter 2) und somit durch das Steigrohr 3 nach oben gedrückt wird. Der durch das Steigrohr 3 (Steigrohr zur Dampfabfuhr) nach oben gedrückte Flüssigkeitsdampf FD kann auf vorbekannte Art und Weise (vergleiche auch 8) mittels des Venturiprinzips zum Aufschäumen von Milch verwendet werden.
Wie 1b zeigt, ist erfindungsgemäß zwischen der Deckenfläche und der Bodenfläche des Flüssigkeitsbehälters 2 im oben liegenden Bereich O des Innenvolumens des Flüssigkeitsbehälters 2 ein einzelnes Umlenkelement in Form eines Prallbleches 4 ausgebildet. Dieses hier lediglich im Längsschnitt sichtbare, runde Prallblech verläuft parallel zur Decken- und zur Bodenfläche des Flüssigkeitsbehälters 2, somit senkrecht zur Längsachse bzw. Symmetrieachse der Steigrohrmaschine. Das Prallblech 4 ist dabei zentrisch zur Längsachse der Steigrohrmaschine 1 so im oberen Bereich O angeordnet, dass sich zwischen der (in Bezug auf das Behälterinnere gesehen) innen liegenden Unterseite der Deckenfläche des Flüssigkeitsbehälters 2 einerseits und dem Prallblech 4 andererseits ein schmaler, kreisförmiger Spalt ergibt. Das Prallblech 4 ist dabei unterhalb der Einmündung 6 des unteren Endes 3a des Steigrohres 3 durch die Deckenfläche des Flüssigkeitsbehälters 2 in Letzteren so positioniert, dass es diese Einmündung komplett abdeckt. Mit anderen Worten ist die radiale Ausdehnung des Prallbleches 4 größer als die radiale Ausdehnung (jeweils von der Längsachse der Steigrohrmaschine 1 radial nach außen gesehen) des Steigrohrs 3 bzw. dessen unteren Endes 3a. Projizierte man somit (entlang der Längsachse der Steigrohrmaschine 1 gesehen) das Prallblech 4 auf die Einmündung 6, so deckt diese Projektion die Einmündung 6 in das untere Ende 3a des Steigrohres 3 vollständig ab. Das Prallblech 4 (dies gilt entsprechend auch für alle weiteren Prallbleche in den folgenden Ausführungsbeispielen) ist durch mehrere vom Prallblech 4 radial nach außen bis zu der Innenwandung des Flüssigkeitsbehälters 2 verlaufende, hier nicht gezeigte Streben am Flüssigkeitsbehälter 2 befestigt.
Der im Inneren des Flüssigkeitsbehälters 2 kochenden Flüssigkeit F bzw. aufspritzenden Tröpfchen derselben ist durch das Prallblech 4 ein direkter Aufstieg verwehrt, bzw. ein Mitreißen dieser Tröpfchen in das Steigrohr 3 wird verhindert. Lediglich der seitlich des Prallblechs 4 aufsteigende Flüssigkeitsdampf FD wird druckbedingt durch die Einmündung 6 und das Steigrohr 3 nach oben gedrückt. Das Prallblech 4 verhindert somit, dass bei (stark) kochendem Wasser als Flüssigkeit F Wasserspritzer direkt in den Dampfausgang an der Einmündung 6 am unteren Ende 3a gelangen. Dabei ist sicherzustellen, dass der Abstand zwischen der Unterseite der Deckenfläche des Flüssigkeitsbehälters 2 und dem Prallblech 4 ausreichend groß gewählt wird, dass sich zwischen diesen beiden Teilen kein Wasserfilm (durch Kondensation) bilden kann, der dann in den Dampfausgang an der Einmündung 6 am unteren Ende 3a eingesogen werden würde. Ein Abstand h₁ (vgl. 3) von 5 - 10 mm ist hierfür ausreichend, es sind jedoch selbstverständlich auch größere Abstände beispielsweise im Bereich zwischen 8 und 12 mm möglich (unterhalb von 3 bis 4 mm Abstand treten ggf. Wasserfilme auf). Die Füllmenge an Wasser als Flüssigkeit F durch den Wasserbefülldeckel 28 (hier nicht gezeigt, vergleiche 8c) sollte dabei so bemessen werden, dass zwischen der Unterseite des Prallblechs 4 und der Wasseroberfläche ein ausreichend großer Abstand verbleibt, um auch hier einen Wasserfilm bzw. Kapilareffekte zu verhindern (in der Regel ist hier ein Abstand von 5 mm oder darüber ausreichend).
Sämtliche nachfolgenden Ausführungsbeispiele der 2 bis 7 und 9 sind grundsätzlich wie das in der 1 gezeigte Ausführungsbeispiel ausgebildet, sodass nachfolgend lediglich die Unterschiede beschrieben werden. ( 8a bis 8c zeigen dabei eine mögliche Integration der Ausführungsbeispiele mit den restlichen Bauelementen einer nockenwellenbetriebenen Steigrohrmaschine).
2a zeigt wie 1a die Situation im Inneren des Flüssigkeitsbehälters 2 ohne Ausbilden des erfindungsgemäßen, in 2b gezeigten Dampfdoms 11 (die Innenquerschnittsfläche des dampfdomlosen Steigrohrs 3 ist hier - ebenso wie die Innenquerschnittsfläche des oberhalb des Dampfdoms 11 liegenden Abschnitts 8 des in 2b gezeigten Steigrohrs 3 - mit Querschnittsfläche Q₈ bezeichnet). Wie 2b zeigt, entfällt im gezeigten zweiten Ausführungsbeispiel das Umlenkblech (Prallblech 4) des ersten Ausführungsbeispiels. Stattdessen ist das untere Ende 3a des Steigrohrs 3 entlang der Längsachse der Steigrohrmaschine 1 gesehen über eine Strecke bzw. Höhe h mit vergrößertem Innenquerschnitt Q_3a ausgebildet. Der oberhalb dieses in den Flüssigkeitsbehälter 2 einmündenden Abschnitts am unteren Ende 3a des Steigrohrs 3 liegende Steigrohrabschnitt ist als Abschnitt 8 mit nicht vergrößertem Querschnitt der Querschnittsfläche Q₈ ausgebildet. Durch die vorbeschriebene Zweiteilung des Steigrohrs 3 in einen vergrößerten unteren Ende 3a und einen darüber liegenden Abschnitt 8 des Steigrohrs 3 nicht vergrößerten Querschnitts bildet das Steigrohr 3 im gezeigten Fall an seinem dem Flüssigkeitsbehälter 2 zugewandten Ende eine stufenförmige Erweiterung 5 in Form eines hier zylinderförmigen Dampfdoms 11 der Höhe h aus.
Dieser Dampfdom 11 ermöglicht als in Bezug auf die Längsachse der Maschine zentrisch angeordnetes, spezifisches Dampfsammelvolumen innerhalb des Flüssigkeitsbehälters 2 eine möglichst hoch liegende Abnahme des Flüssigkeitsdampfes FD über der Flüssigkeitsoberfläche der kochenden Flüssigkeit F. Durch diese hochliegende Abnahme des Flüssigkeitsdampfes FD, also den hochliegenden Übergang in den Abschnitt 8 des Steigrohrs 3 der normalen Querschnittsfläche Q₈ wird die Zahl der feinen Wassertröpfchen, die durch eine lebhafte Verdampfung im Inneren des Flüssigkeitsbehälters 2 in das Steigrohr 3 mitgerissen werden, deutlich reduziert (im Idealfall gelangt kein Wasserteilchen mehr in den Abschnitt 8, sodass der im Abschnitt 8 aufsteigende Flüssigkeitsdampf FD praktisch als Trockendampf angesehen werden kann).
Der Innendurchmesser des Abschnitts 8 des Steigrohrs 3 (wie auch des Steigrohres 3 in 1) beträgt vorzugsweise zwischen 3 und 5 mm (hier: 4 mm), sodass Q₈ = π × 4 mm² gilt. Der Innendurchmesser des unteren Endes 3a beträgt vorzugsweise zwischen 10 und 30 mm (hier: 18 mm), sodass sich im gezeigten Fall Q₈ = π × (18/2)² mm² ergibt. Die Höhe h sollte mind. 15 mm betragen (hier: 20 mm). Das Verhältnis des Innendurchmessers Q_3a des unteren Endes 3a einerseits und des Durchmessers d des Flüssigkeitsbehälters 2 andererseits beträgt vorzugsweise 1/5 bis 1/10. Grundsätzlich gilt (sofern der Innendurchmesser des unteren Endes 3a noch merklich kleiner ist als der Durchmesser d des Flüssigkeitsbehälters 2), dass der Dampfdom 11 umso effektiver arbeitet, je größer der Innendurchmesser des unteren Endes 3a und die Höhe h (im Vergleich zum Innendurchmesser des Abschnitts 8 des Steigrohrs 3) sind.
3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, das die erfindungsgemäßen Merkmale der Beispiele aus den 1 und 2 vereinigt, also sowohl einen Dampfdom 11 als auch ein einzelnes Prallblech 4 unterhalb dieses Dampfdoms 11 vorsieht. Der Durchmesser des Prallblechs 4 ist größer als der Innendurchmesser des unteren Endes 3a, sodass eine komplette Abdeckung des Dampfdoms 11 bzw. dessen Einmündung 6 in den Innenraum des Flüssigkeitsbehälters 2 durch das Prallblech 4 gewährleistet ist. Der Abstand h₁ des Prallblechs 4 von der unteren Innenseite der Deckenfläche des Flüsigkeitsbehälters 2 beträgt hier h₁ = 10 mm. Der Abstand h₂ des Prallblechs 4 von der Bodenfläche des Flüsssigkeitsbehälters 2 beträgt hier h₂ = 80 mm. Alle anderen Maße sind wie beim Beispiel aus 2 (wobei d = 100 mm gilt).
4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, das grundsätzlich wie das in 3 gezeigte ausgebildet ist. Zusätzlich sind hier zwei weitere, oberhalb des bisher einzelnen Prallblechs 4 angeordnete Prallbleche 4a, 4b vorgesehen, die (bezogen auf die Symmetrie- bzw. Längsachse der Steigrohrmaschine 1) zentrisch übereinander innerhalb des Innenvolumens des Dampfdoms 11 bzw. des unteren Endes 3a des Steigrohres 3 angeordnet sind. Diese beiden gleichgroßen, ebenfalls parallel zur Decken- und Bodenfläche des Flüssigkeitsbehälters 2 (also horizontal) angeordneten Prallbleche 4a, 4b identischer Ausbildung (also insbesondere identischen Durchmessers) sind hier aufgrund ihres im Vergleich zum Innendurchmesser im unteren Ende 3a verkleinerten Durchmessers übereinanderliegend so angeordnet, dass zwischen der seitlichen Innenwandung des unteren Endes 3a bzw. des Dampfdoms 11 einerseits und dem Außenrand der beiden Prallbleche 4a, 4b andererseits schmale Spalte zum Durchtritt des aufsteigenden Flüssigkeitsdampfes FD verbleiben. Dabei ist der Durchmesser der beiden Prallbleche 4a, 4b größer als der Innendurchmesser des Abschnitts 8 des Steigrohrs 3 mit normaler Querschnittsfläche Q₈. Die Einmündung 13 des Abschnitts 8 des Steigrohrs 3 in den verbreiterten Abschnitt am unteren Ende 3a des Steigrohrs 3 (auf Höhe der stufenförmigen Erweiterung 5) wird somit durch die Projektion der beiden Prallbleche 4a, 4b (nach oben bzw. in Richtung der Längsachse auf die Einmündung 13 zu gesehen) vollständig abgedeckt. Die beiden Prallbleche 4a, 4b übernehmen somit in Bezug auf die Einmündung 13 des Abschnitts 8 in den verbreiterten Teil am unteren Ende 3a dieselbe Funktion wie das Prallblech 4 in Bezug auf die Einmündung 6 des verbreiterten Teils am unteren Ende 3a (bzw. des Dampfdoms 11) in dem Flüssigkeitsbehälter 2. Der Abstand des Prallbleches 4a zum Prallblech 4b beträgt hier 10 mm, der Abschnitt des Prallblechs 4b zum Prallblech 4 beträgt 12 mm. Der Abstand vom Prallblech 4a zur Deckenfläche des Dampfdoms 11 bzw. zur stufenförmigen Erweiterung 5 beträgt hier 8 mm. (Abstände jeweils in Längsrichtung der Steigrohrmaschine 1 bzw. in Richtung des Steigrohrverlaufes gesehen.)
Durch Vorsehen der zwei weiteren Prallbleche 4a, 4b kann der Nassdampfanteil im aufsteigenden Flüssigkeitsdampf FD bis zum Erreichen des oberen Abschnitt 8 des Steigrohrs 3 weiter reduziert werden.
Auch 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, das grundsätzlich wie das in 3 gezeigte ausgebildet ist, sodass nachfolgend lediglich die Unterschiede beschrieben werden. Anstelle des im oberen Bereich O im Inneren des Flüssigkeitsbehälters 2 angeordneten einzelnen Prallblechs 4 aus 3 ist im in 5 gezeigten Beispiel ein einzelnes Umlenkelement vorgesehen, das genau auf Höhe der Einmündung 6 des Dampfdoms 11 in den Flüssigkeitsbehälter 2 ausgebildet ist (das somit den unteren Abschluss des unteren Endes 3a auf Höhe der Deckenfläche des Flüssigkeitsbehälters 2 bildet). Damit Flüssigkeitsdampf FD (nicht gezeigt) durch das Steigrohr 3 aufsteigen kann, ist das Prallblech 4 hier mit einer zentrischen (bezogen auf die Längsachse der Steigrohrmaschine 1 gesehen) Bohrung 9 versehen, die in etwa den selben Innendurchmesser aufweist, wie der obere Abschnitt 8 des Steigrohrs 3.
Durch das Vorsehen dieser öffnungsbehafteten Prallblech 4 auf Höhe der Einmündung 6 lässt sich der Nassdampfanteil, der noch in den oberen Abschnitt 8 des Steigrohrs 3 mitgerissen wird, im Vergleich zum in 2b gezeigten Fall weiter reduzieren.
6b zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel. Auch dieses ist grundsätzlich wie das in 2b gezeigte ausgeführt, sodass nur die Unterschiede beschrieben werden.
Wie 6a zeigt, kann es passieren, dass mit dem erwünschten, druckbedingten Aufsteigen des Flüssigkeitsdampfes (nicht gestrichelte Linien) FD zum oberen Abschnitt 8 des Steigrohrs 3 hin trotz des Dampfdoms 11 noch an den Innenwänden des Flüssigkeitsbehälters 2 oder des Dampfdoms 11 haftende Anteile an kondensierter Flüssigkeit KD (gestrichelte Linien) in den oberen Abschnitt 8 des Steigrohrs 3 mitgerissen werden, was unerwünscht ist. Ein solches Mitreißen von Anteilen der kondensierten Flüssigkeit KD kann beispielsweise durch die Van-der-Waals-Wechselwirkungen und die Strömung des Flüssigkeitsdampfes FD resultieren.
Um dies zu verhindern, kann gemäß 6b das untere Ende 3a in das Innere des Flüssigkeitsbehälters 2 verlängert werden, sodass der untere Bereich des unteren Endes 3a des Steigrohrs 3 über die Deckenfläche des Flüssigkeitsbehälters 2 hinaus als hier kreisringförmiger Abstreifkragen 10 in den Flüssigkeitsbehälter 2 einragt. Die Ausdehnung des Abstreifkragens 10 des unteren Endes 3a in das innere des Flüssigkeitsbehälters 2 hinein beträgt hier beispielsweise 10 mm.
Durch den in 6b gezeigten Abstreifkragens 10 als Kondensat-Abstreifer lässt sich der Nassdampfanteil des Flüssigkeitsdampfes FD, der den oberen Abschnitt 8 des Steigrohrs durch druckbedingtes Aufsteigen erreicht, im Vergleich zu dem in 2b gezeigten Fall weiter reduzieren (Abstreifen der kondensierten Flüssigkeit KD am Abstreifkragen 10 nach unten).
Um das in 6b gezeigte Prinzip weiter zu verbessern, kann, wie in 7 gezeigt, die zentrische Ausmündung des oberen Abschnitts 8 des Steigrohrs 3, wie sie in den 2b bzw. 6a gezeigt ist, auch durch eine Ableitung 12 mit umgebogenem Rohrabschnitt 12a ersetzt werden. (Das Ausführungsbeispiel der 7 ist grundsätzlich, bis auf diese Ersetzung, wie das in 2b gezeigte Ausführungsbeispiel ausgebildet, sodass nachfolgend lediglich die Unterschiede beschrieben werden.)
Wie 7 zeigt, ist anstelle des oberen Abschnitt 8 des Steigrohrs 3 durch die Deckenfläche des mit verbreitertem Innenquerschnitt ausgebildeten unteren Endes 3a des Steigrohrs 3 (bzw. des dadurch ausgebildeten Dampfdoms 11) eine Ableitung 12 geführt, deren unteres, durch besagte Deckenfläche in das Innenvolumen des unteren Endes 3a eingeführtes Ende als in das Innenvolumen des Endes 3a einmündender und um 180° umgebogener Rohrabschnitt 12a ausgebildet ist. Die Einmündung des Rohrabschnitts 12a in das Innenvolumen des unteren Endes 3a zeigt somit entgegen der Richtung zur Bodenfläche des Flüssigkeitsbehälters 2 hin nach oben, also zur Innenseite der Deckenfläche des unteren Endes 3a bzw. des Dampfdoms 11 hin.
Durch diese Konstruktion gelangen somit lediglich diejenigen Anteile KD' der kondensierten Flüssigkeit KD durch überdruckbedingtes Mitreißen in die ausleitende Ableitung 12 des Steigrohres 3, die unmittelbar über der Einmündung des umgebogenen Rohrabschnitts 12a im Innenraum des Dampfdoms 11 abtropfen.
8a bis 8c zeigen schließlich, wie die bisher beschriebenen beispielhaften Ausgestaltungsformen des Flüssigkeitsbehälters 2 und des Steigrohres 3 (1 bis 7) sowie die nachfolgend noch beschriebene Ausführungsform (9) in eine nockenwellenbetriebene Steigrohrmaschine, wie sie in DE 10 2012 000 663 A1 beschrieben ist, erfindungsgemäß integriert werden können.
8c zeigt den grundlegenden Aufbau einer solchen nockenwellenbetriebenen, erfindungsgemäßen Steigrohrmaschine 1 in Form einer aufherdfähigen Steigrohrmaschine. Das Prallblech 4 und der Dampfdom 11 dieser beispielhaft gemäß des in 3 gezeigten Prinzips ausgebildeten Maschine sind dabei lediglich in den Ausschnitten der 8c zeigenden 8a und 8b erkennbar.
Die Steigrohrmaschine 1 weist einen hier kegelstumpfförmigen Flüssigkeitsbehälter 2 in Form eines Druckbehälters auf, der auf eine externe Heizquelle in Form z.B. einer Herdplatte aufsetzbar ist. Der Flüssigkeitsbehälter 2 weist einen verschließbaren Einfüllstutzen auf (Wasserbefülldeckel 28), durch den zum Durchströmen des Kaffeemehls K (im Padhalter 27) einerseits und zum Herstellen von Flüssigkeitsdampf FD zum Aufschäumen von Milch M (in externen Gefäß G) andererseits vorgesehenes Wasser in das Innere des Flüssigkeitsbehälters 2 eingefüllt werden kann. Dabei kann der Flüssigkeitsbehälter 2 mit einer Wärmedämmung versehen sein (nicht gezeigt), auf die ein separates Gehäuseteil (nicht gezeigt) aus Aluminium als ein die Stirnseite 2a bildendes Oberteil des Flüssigkeitsbehälters 2 aufgesetzt ist. Die verjüngte, obere Stirnseite 2a des Flüssigkeitsbehälters 2 ist als Standfläche für das externe Gefäß G ausgebildet.
Auf einer Seite ist an der sich konisch verjüngenden Seitenfläche des Flüssigkeitsbehälters 2 ein Tragarm 31 befestigt, der an einem dem Flüssigkeitsbehälter 2 abgewandten, oberhalb des Flüssigkeitsbehälters 2 liegenden oberen Ende eine Überkragung 32 aufweist, die gleichzeitig als Griff 32a der Steigrohrmaschine 1 als Kaffeemaschine und als Gehäuseabschnitt 32b zur Aufnahme des Padhalters 27 für das Kaffeemehl K und den Milchaufschäumer 26 dient. Die Überkragung 32 bzw. der Gehäuseabschnitt 32b derselben ist oberhalb der Standfläche 2a so angeordnet, dass die gemäß des bekannten Steigrohrprinzips erhitzte, durch das weitere Steigrohr 20 für Wasser nach oben steigende und den Padhalter 27 und das darin befindliche Kaffeemehl K durchströmende Flüssigkeit F (also der fertige Kaffee) durch einen geeigneten, hier nicht gezeigten Ausleitungsabschnitt in das auf der Standfläche 2a aufgestellte externe Gefäß G eingeleitet werden kann. Das den Flüssigkeitsbehälter 2, den Tragarm 31 und die Überkragung 32 umfassende Gehäuse der Kaffeemaschine ist hier aus Edelstahl.
Wie 8c zeigt, münden aus dem (bei verschlossenem Wasserbefülldeckel 28 ansonsten druckdichten) Flüssigkeitsbehälter 2 insgesamt vier Leitungen, die innerhalb des Tragarms 31 aufsteigend verlaufen: Das weitere Steigrohr 20 für Wasser, die Dampfleitung bzw. das Steigrohr für Dampf 3, das Steigrohr 21 zum Druckaufbau sowie eine weitere Dampfleitung 22 zur Druckanzeige.
Das Steigrohr 20 für Wasser verläuft hierbei innerhalb des Tragarms 31 so, dass sie (nicht gezeigt) innerhalb des überkragenden Gehäuseabschnitts 32b des Gehäuses der Maschine von oben in den Padhalter 27 mündet (so dass durch das Steigrohr 20 für Wasser erhitztes Wasser als Flüssigkeit F aufsteigt, durch den Padhalter 27 bzw. das darin befindliche Kaffeemehl K zum Aufbrühen des Kaffees geführt wird und schließlich aus dem Padhalter 27 in das externe Gefäß G abgeführt wird). Das Steigrohr für Dampf 3 wird innerhalb des Tragarms 31 zunächst durch ein Ventil 25 geführt und schließlich in einen als Venturidüse ausgebildeten Milchaufschäumer 26 geführt.
Das Steigrohr für Dampf 3 bildet dabei den Zuleitungsabschnitt der Venturidüse bzw. des Milchaufschäumers 26. Als Ansaugleitung der Venturidüse ist hier ein schwenkbares, mehrfach gebogenes Leitungsstück 26a aus Edelstahl vorgesehen. Das schwenkbare, mehrfach gebogene Leitungsstück 26a aus Edelstahl kann aber auch als flexibler Schlauch oder als Kunststoffröhrchen realisiert sein. Dieses ist so konstruiert und weist eine geeignete Länge so auf, dass mit ihm Milch M aus einem bodennahen Abschnitt des externen, auf die Standfläche 2a aufgestellten Gefäßes G mittels des an sich bekannten Venturiprinzips (Engstelle, an der der durch das Steigrohr für Dampf 3 einströmende, aus dem Flüssigkeitsbehälter 2 aufsteigende Flüssigkeitsdampf FD einen Unterdruck erzeugt) in den Milchaufschäumer 26 bzw. die Venturidüse angesaugt werden kann (8c zeigt den Weg der angesaugten Milch M durch den Ansaugabschnitt 26a der Venturidüse des Milchaufschäumers 26).
Da zur optimalen Funktion des Venturidüsenprinzips ein vordefinierter Mindest-Dampfdruck von z.B. 1.5 bar innerhalb des Flüssigkeitsbehälters 2 aufgebaut werden muss, bevor ein optimales Aufschäumen der Milch M erzielt werden kann, ist in dem aufsteigenden Steigrohr für Dampf 3 vom Flüssigkeitsbehälter 2 aus gesehen vor dem Milchaufschäumer 26 das Ventil 25 angeordnet. Dieses ist so ausgebildet, dass es bis zum Erreichen des vordefinierten Mindestdrucks schließt und dann schlagartig den Weg für den aufsteigenden Wasserdampf als Flüssigkeitsdampf FD zum Aufschäumen der Milch durch den Milchaufschäumer 26 eröffnet: Durch den in der Venturidüse des Milchaufschäumers 26 entstehenden Unterdruck wird die Milch M über die Leitung 26a aus dem Gefäß G angesaugt, im Milchaufschäumer 26 durch den einströmenden Flüssigkeitsdampf FD mitgerissen und die entstehende Milch-Dampf-Mischung (Milchschaum) wird durch den hier nicht im Detail gezeigten Auslass der Venturidüse des Milchaufschäumers 26 in das Gefäß G abgeführt. Zusätzlich wird die Milch durch den entstehenden Unterdruck (Kondensation des heißen Dampfes an der kalten Milch) angesaugt (Prinzip einer Dampfstrahlkondensationspumpe). In der Regel kann daher auch nicht mehr aufgeschäumt werden, wenn die Milch eine bestimmte Temperatur überschritten hat; zum Starten des Vorganges dient der Dampfstrahl. Je länger die entsprechende Schalterstellung der Nockenwelle 24 mit ihren Nocken 24a und ihren Presselementen 24b beibehalten wird, desto mehr Milch wird aus einem bodennahen Bereich des Gefäßes G angesaugt und aufgeschäumt. Das Ventil 25 ist im Tragarm 31 ausgebildet, die nachfolgende Venturidüse des Milchaufschäumers 26 im überkragenden Gehäuseabschnitt 32b in einem nicht durch den Padhalter 27 belegten Raumabschnitt desselben.
In einer alternativen Ausführungsform (nicht gezeigt) kann das Ventil 25 auch weggelassen werden. Dem Benutzer muss dann das Erreichen des vordefinierten Mindestdrucks von z.B. 1.5 bar signalisiert werden. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, dass die Nockenwelle 24 eine weitere Stellung aufweist (in die der Benutzer die Nockenwelle manuell drehen kann), bei der die Steigrohre 3, 20 und 21 (sowie auch der Dampfleitung 22, der immer geschlossen ist) gleichzeitig geschlossen sind, so dass sich innerhalb des Flüssigkeitsbehälters 2 ein ausreichender Dampfdruck aufbauen kann. Das Erreichen des vordefinierten Mindestdrucks von z.B. 1.5 bar kann dann mit Hilfe eines in einer Wandung des Flüssigkeitsbehälters 2 angeordneten Rückschlagventils signalisiert werden, das ab diesem Druck öffnet, Dampf ablässt und dabei ein akustisches Signal erzeugt.
Eine optionale, weitere Leitung, die mit dem Inneren des Flüssigkeitsbehälters 2 verbunden ist und im Tragarm 31 aufsteigend verläuft, ist das Steigrohr 21 zum Druckaufbau, mit der Wasserdampf DD aus dem Inneren des Flüssigkeitsbehälters 2 in die Umgebung ableitbar ist, mit der also der Druck im Flüssigkeitsbehälter 2 abgebaut werden kann. Das Steigrohr 21 zum Druckaufbau tritt dabei durch den Tragarm 31 und den Griff 32a aus. Um den Dampfauslass gefahrlos zu gestalten ist die Dampfauslassöffnung rückwandig angeordnet.
Schließlich mündet auch die optionale weitere Dampfleitung 22 (die auch weggelassen werden kann) aus dem Flüssigkeitsbehälter 2 und führt durch den Tragarm 31 in den Griff 32a und dort zu einem im Griff 32a vorgesehenen Manometer 23. Der in dieser Dampfleitung 22 aufsteigende Dampf MD aus dem Flüssigkeitsbehälter 2 kann somit zur Druckanzeige für den Benutzer mittels des Manometers 23 verwendet werden.
Etwa auf halber vertikaler Höhe zwischen dem überkragenden Gehäuseabschnitt 32b einerseits und dem Flüssigkeitsbehälter 2 andererseits ist im Gehäuse der Steigrohrmaschine 1 und durch den Tragarm 31 senkrecht zur Längsachse des Tragarms 31 (also in Horizontalrichtung) verlaufend die Nockenwelle 24 zur Steuerung der verschiedenen Leitungszustände der Kaffeemaschine ausgebildet. Mit Hilfe der Nockenwelle 24 lassen sich die Leitungen bzw. Steigrohre 3, 20 und 21 (die hier in Form elastischer, durch die Nocken 24a der Welle gegen die jeweiligen Presselemente 24b drückbare und dadurch flüssigkeitsdicht verpressbare Kunststoffleitungen ausgebildet sind) abwechselnd verschließen. Die weitere Dampfleitung 22 ist jedoch innerhalb des Tragarms 31 so geführt, dass die Stellungen der Nockenwelle 24 die weitere Dampfleitung 22 nicht beeinflussen. Mit anderen Worten: Während die Steigrohre 3, 20 und 21 mit Hilfe der Nocken der Nockenwelle 24 verschlossen werden können, ist ein dergestaltiges Verschließen der weiteren Dampfleitung 22 nicht möglich, aber auch aufgrund des am druckbehälterabgewandten Ende dieser Dampfleitung 22 sitzenden Manometers 23 auch nicht notwendig.
Starr mit der Nockenwelle 24 verbunden bzw. als außerhalb des Innenvolumens des Tragarms 31 ausgebildeter Abschnitt der Nockenwelle 24 ist ein Hebel vorgesehen, mit dem der Benutzer die Nockenwelle um Ihre Längsachse drehen kann, um somit die verschiedenen Schaltzustände bzw. Verschlusszustände für die Steigrohre 3, 20 und 21 einzustellen. Die Nockenwelle kann dabei sowohl in Uhrzeigerrichtung als auch in Gegenuhrzeigerrichtung gedreht werden. Die einzelnen Schaltzustände können somit in beliebiger Reihenfolge eingestellt werden.
8a und 8b zeigen nun die Integration einer erfindungsgemäßen Ausführungsform des Steigrohres 3 für die Dampfabgabe durch das Ventil 25 und den Milchaufschäumer 26 und des Flüssigkeitsbehälters 2 (bzw. des darin vermittels nicht gezeigter Verstrebungen angeordneten Prallblechs 4 gemäß 3) im Detail. Wie insbesondere in 8b sichtbar ist, sind in diesem Falle jedoch der Dampfdom 11 (mit der hier nicht sichtbaren Einmündung 6 in die Oberseite des Flüssigkeitsbehälters 2) sowie das einzelne Prallblech 4 hier nicht zentrisch, sondern im Bereich des Randes der Deckenfläche des Flüssigkeitsbehälters 2 positioniert. Das Prallblech 4 ist darüber hinaus in Bezug auf die Horizontale zur Mitte des Flüssigkeitsbehälters 2 hin leicht aufsteigend geneigt.
Gut sichtbar ist jedoch, dass das innere Volumen des Dampfdoms 11 bzw. des unteren Endes 3a des Steigrohres 3 zur Dampfentnahme vom Prallblech 4 nach unten hin, also gegen die bis auf einen Pegel unterhalb des Prallblechs 4 eingefüllte Flüssigkeit F abgeschirmt ist. Dagegen ist das nahe des Bodens des Flüssigkeitsbehälters 2 endende weitere Steigrohr 20 zur Ableitung der kochenden Flüssigkeit F (Wassersteigrohr) durch eine in ihrem Durchmesser an den Durchmesser des weiteren Steigrohrs 20 angepasste Öffnung in dem Prallblech 4 hindurch bis unmittelbar über den Behälterboden geführt.
9 zeigt schließlich ein weiteres Ausführungsbeispiel, das ebenfalls auf dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel aufbaut, sodass hier wiederum nur die Unterschiede beschrieben sind.
Im Unterschied zu 3 ist hier der dem Dampfdom 11 bzw. dem Flüssigkeitsbehälter 2 abgewandte, obere Abschnitt des Steigrohres (also der Abschnitt 8 aus 3) an seinem dem Flüssigkeitsbehälter 2 abgewandten Ende 14 mit einem Zyklon-Abscheider 7 versehen.
Somit wird die bereits durch das einzelne Prallblech 4 sowie den Dampfdom 11 hinsichtlich ihres Nassanteils reduzierte, durch den dem Dampfdom nachgeschalteten Abschnitt des Steigrohrs 3 aufsteigende Menge an Flüssigkeitsdampf FD durch das Hindurchströmen durch den Zyklon-Abscheider 7 (dessen Bauart dem Fachmann bekannt ist) hinsichtlich ihres Nassanteils weiter reduziert.
Grundsätzlich sollte das kondensierte Wasser, welches sich durch Kondensation dann doch noch im oberen Abschnitt 8 des Steigrohrs bzw. dessen Schlauches (nach der Dampfabnahme am Flüssigkeitsbehälter 2) befindet, also beispielsweise durch Van-der-Waals-Wechselwirkungen mitgerissenes Wasser, am besten in das externe Gefäß G geleitet werden, in das das Getränk (durch das weitere Steigrohr 20, vergleiche 8c) nachher ausgegeben wird. Dies stellt sicher, dass eventuell noch verbleibende Wasserreste sicher entsorgt werden. Um zu verhindern, dass im oberen Schlauchabschnitt noch viel Wasser kondensiert, sollte der obere Schlauchabschnitt (sowie die nachfolgenden Teile) möglichst kurz und dünn sein, um so wenig thermische Energie wie möglich zu absorbieren.
Lässt sich konstruktionsbedingt (wie beispielsweise bei der in 8c gezeigten Nockenwellenkonstruktion) der Abschnitt 8 nicht so kurz wie gewünscht realisieren, so hilft der gemäß der Variante aus 9 einbaubare, zusätzliche Zyklon-Abscheider 7, eventuell im oberen Schlauchabschnitt des Steigrohres 3 wieder kondensierende Wasseranteile zu entfernen.
Bezugszeichenliste

1: Steigrohrmaschine;
2: Flüssigkeitsbehälter;
3: Steigrohr (für Dampf);
3a: unteres Ende des Steigrohrs;
4, 4a, 4b: Prallblech;
5: stufenförmige Erweiterung;
6: Einmündung des Steigrohrs;
7: Zyklon-Abscheider;
8: Abschnitt des Steigrohrs, der oberhalb des Dampfdoms liegt;
9: Bohrung;
10: Abstreifkragen;
11: Dampfdom;
12: Ableitung;
12a: Rohrabschnitt, der umgebogen ist;
13: Einmündung;
14: Ende des oberen Abschnitts des Steigrohrs;
20: weiteres Steigrohr (für Wasser);
21: Steigrohr zum Druckaufbau;
22: Dampfleitung;
23: Manometer;
24: Nockenwelle;
25: Ventil;
26: Milchaufschäumer;
27: Padhalter;
28: Wasserbefülldeckel;
31: Tragarm;
32: Überkragung;
32a: Griff;
32b: Gehäuseabschnitt zur Aufnahme eines Padhalters;
O: Bereich des Innenvolumens des Flüssigkeitsbehälters 2;
F: Flüssigkeit;
FD: Flüssigkeitsdampf;
H: externe Hitzequelle;
Q8: Querschnittsfläche;
Q3a: Innenquerschnitt;
h: Höhe;
d: Durchmesser des Flüssigkeitsbehälters;
h1: Abstand des Prallblechs von der unteren Innenseite der Deckenfläche des Flüsigkeitsbehälters;
h2: Abstand des Prallblechs von der Bodenfläche des Flüsssigkeitsbehälters;
KD: kondensierte Flüssigkeit;
KD': Anteile der kondensierten Flüssigkeit;
M: Milch;
G: Gefäß, das extern ist;
DD: Wasserdampf;
K: Kaffeemehl.

Claims

Steigrohrmaschine (1) zum Heißgetränkezubereiten, insbesondere zum Kaffeezubereiten, mit einem Flüssigkeitsbehälter (2), in dem Flüssigkeit (F), insbesondere Wasser, mittels einer externen Hitzequelle (H), auf die die Steigrohrmaschine aufsetzbar ist, oder mittels einer integrierten Heizquelle erhitzbar ist, und einem Steigrohr (3), das so in den Flüssigkeitsbehälter (2) mündet (6), dass durch Erhitzen der Flüssigkeit (F) im Flüssigkeitsbehälter (2) entstehender Flüssigkeitsdampf (FD), insbesondere Wasserdampf, überdruckbedingt aus dem Flüssigkeitsbehälter (2) durch das Steigrohr (3) nach oben drückbar ist, wobei der Flüssigkeitsbehälter (2) und/oder das Steigrohr (3), insbesondere das untere, in den Flüssigkeitsbehälter (2) mündende Ende (3a) des Steigrohrs (3), ausgebildet und/oder positioniert ist/sind, um den Nassdampfanteil am und/oder den Anteil an kondensierten Flüssigkeitströpfchen im nach oben gedrückten Flüssigkeitsdampf (FD) zumindest zu reduzieren, dadurch gekennzeichnet, dass i) im Inneren des Flüssigkeitsbehälters (2) und/oder im Inneren des Steigrohrs (3), ein oder mehrere Umlenkelement(e) (4, 4a, 4b) im Weg des Flüssigkeitsdampfes (FD) positioniert ist/sind; und/oder ii) der überdruckbedingt aus dem Flüssigkeitsbehälter (2) durch das Steigrohr (3) nach oben drückbare Flüssigkeitsdampf (FD) durch einen Zyklonabscheider (7) geführt ist; und/oder iii) ein Abschnitt des Steigrohres (3) in seinem Innenquerschnitt (Q_3a) erweitert ist, wobei das Steigrohr (3) in dem in seinem Innenquerschnitt (Q_3a) erweiterten Abschnitt eine zum Abführen des Flüssigkeitsdampfs (FD) aus diesem erweiterten Abschnitt ausgebildete Ableitung (12) aufweist, wobei ein in den in seinem Innenquerschnitt (Q_3a) erweiterten Abschnitt des Steigrohres (3) einmündender Teil der Ableitung (12) als umgebogener Rohrabschnitt (12a) ausgebildet ist.
Steigrohrmaschine (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass in einem oben liegenden Bereich (O) des Innenvolumens des Flüssigkeitsbehälters (2), und/oder im Inneren des unteren, in den Flüssigkeitsbehälter (2) mündenden Endes (3a) des Steigrohrs (3), das eine oder die mehreren Umlenkelement(e) (4, 4a, 4b) im Weg des Flüssigkeitsdampfes (FD) positioniert ist/sind.
Steigrohrmaschine (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Umlenkelemente (4) so im Inneren des Flüssigkeitsbehälters (2) positioniert ist, dass es die Einmündung (6) des Steigrohrs (3) in den Flüssigkeitsbehälter (2) abdeckt und/oder dass mindestens eines der Umlenkelemente (4a, 4b) so im Inneren des in den Flüssigkeitsbehälter (2) mündenden Endes (3a) des Steigrohrs (3) positioniert ist, dass es die Einmündung (13) eines diesem Ende (3a) in Strömungsrichtung des Flüssigkeitsdampfes (FD) gesehen nachfolgenden Abschnitts (8) des Steigrohres (3) in dieses Ende (3a) abdeckt, wobei der Abschnitt (8) bevorzugt einen im Vergleich zum Innenquerschnitt (Q_3a) dieses Endes (3a) verringerten Innenquerschnitt (Q₈) aufweist.
Steigrohrmaschine (1) nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl im Inneren des Flüssigkeitsbehälters (2) als auch im Inneren des Steigrohrs (3) jeweils mindestens ein Umlenkelement (4, 4a, 4b) positioniert ist.
Steigrohrmaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das untere, in den Flüssigkeitsbehälter (2) mündende Ende (3a) des Steigrohrs (3) in seinem Innenquerschnitt (Q_3a) erweitert ist, insbesondere eine stufenförmige Erweiterung (5) aufweist.
Steigrohrmaschine (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das untere, in den Flüssigkeitsbehälter (2) mündende Ende (3a) des Steigrohrs (3) als im Innenquerschnitt (Q_3a) erweitertes, bevorzugt zylinderförmiges Dampfsammelvolumen (Dampfdom 11) ausgebildet ist.
Steigrohrmaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Umlenkelement (4) so im Inneren des Flüssigkeitsbehälters (2) positioniert ist, dass es die Einmündung (6) des in seinem Innenquerschnitt (Q_3a) erweiterten, in den Flüssigkeitsbehälter (2) mündenden Endes (3a) des Steigrohrs (3) in den Flüssigkeitsbehälter (2) abdeckt.
Steigrohrmaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der überdruckbedingt aus dem Flüssigkeitsbehälter (2) durch das Steigrohr (3) nach oben drückbare Flüssigkeitsdampf (FD) durch einen in einem dem Flüssigkeitsbehälter (2) abgewandten Ende (14) des Steigrohres (3) angeordneten Zyklonabscheider (7) führbar ist oder geführt ist.
Steigrohrmaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Umlenkelemente (4, 4a, 4b) ein bevorzugt horizontal angeordnetes Anprallelement, insbesondere ein Prallblech, ist, und/oder dass mindestens eines der Umlenkelemente (4, 4a, 4b) ein eine bevorzugt schlitz- oder kreisförmige Öffnung (9) aufweisendes Anprallelement, insbesondere ein Prallblech, ist, das bevorzugt im in den Flüssigkeitsbehälter (2) mündenden Ende (3a) des Steigrohrs (3) positioniert ist, oder dieses Ende (3a) zum Flüssigkeitsbehälter (2) hin abschließt, und/oder dass mindestens eines der Umlenkelemente (4, 4a, 4b) als ein das in den Flüssigkeitsbehälter (2) mündende Ende (3a) des Steigrohrs (3) verlängernder, somit in den Flüssigkeitsbehälter (2) hineinragender Abstreifkragen (10) ausgebildet ist.
Steigrohrmaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der in den in seinem Innenquerschnitt (Q_3a) erweiterten Abschnitt des Steigrohres (3) einmündende Teil der Ableitung (12) als umgebogener Rohrabschnitt (12a) ausgebildet ist und als von oben in den in seinem Innenquerschnitt (Q_3a) erweiterten Abschnitt des Steigrohres (3) einmündender und um 180° umgebogener Rohrabschnitt (12a) ausgebildet ist.