DE1250985C2 - Kaffeemaschine - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

PATENTSCHRIFT

Int. α.:

A47j

Deutsche Kl.: 341-7/02

Nummer:

Aktenzeichen:

Anmeldetag:

1250985
W16318X/341
25. März 1955
28. September 1967
11. April 1968

Auslegetag:

Ausgabetag:

Patentschrift stimmt mit der Auslegesphrift überein

Die Erfindung betrifft eine Maschine zum Bereiten von Kaffee oder ähnlichen Brühgetränken mit einem an einen Wasserkessel angeschlossenen Brühzylinder und einem darin auf- und abbewegbaren Kolben, der bei seiner unter der Wirkung eines Druckmittels, wie vorzugsweise Druckwasser, stattfindenden Abwärtsbewegung das Brühwasser durch das Kaffeepulver drückt.

Um die Füllung der Brühkammer des Brühzylinders mit Brühwasser bei Beginn eines Arbeitsganges zu ermöglichen, mv$ ,oter,. Kolben im Brühzylinder jedesmal zunächst aus seiner unteren Ruhestellung in seine obere Füllstellung zurückgeholt werden. Dies kann hydraulisch mit Hilfe eines Rückholkolbens oder mechanisch mit Hilfe einer Rückholfeder oder mit Hilfe eines sonstigen Rückholorgans geschehen. Zwecks Abwärtsbewegung des Kolbens in dem nunmehr mit Brühwasser gefüllten Brühzylinder ist es bekannt, den Kolben des Brühzylinders mittels einer Kolbenstange starr mit einem zweiten Kolben zu verbinden, welcher in einem über dem Brühzylinder angeordneten Arbeitszylinder bewegbar ist, dessen Druckkammer durch ein Steuerorgan entweder mit einer Druckmittejleitung oder mit einer in einen Raum niedrigeren Druckes führenden Ableitung verbindbar ist. . ! <... ...,<, -■.-■,·.■■■■■..·

Es wurde bereits vorgeschlagen, den gesamten Brühvorgang selbsttätig ausführen zu lassen, derart, daß z. B. die Betätigung eines Druckknopfes oder Hebels von Hand genügt, um den Kolben im Brühzylinder in seine Füllstellung zu bringen und automatisch aus derselben wieder vorzuschieben. Bei einem solchen selbsttätigen Arbeitsvorgang kehrt der Kolben jedoch nach Erreichen seiner Füllstellung unverzüglich wieder in seine Ausgangsstellung zurück. Dies hat sich vielfach als nachteilig erwiesen, weil sich der Kolben dann meist schon wieder vorschiebt, bevor die Füllung des Brühzylinders mit Brühwasser beendet ist. Die Folge hiervon ist ein unzureichendes Füllvolumen und eine ungenügende Ausnutzung der Kapazität der Kaffeemaschine. Abgesehen davon kann es erwünscht sein, das Brühwasser in der Brühkammer des Brühzylinders eine gewisse Zeitlang auf das Brühgut einwirken zu lassen, was bei einer sofortigen selbsttätigen Bewegungsumkehr des Kolbens im Brühzylinders ebenfalls nicht möglich ist.

Durch die Erfindung wird bezweckt, eine Kaffeemaschine der vorstehend genannten Art zu schaffen, welche trotz selbsttätiger Arbeitsweise stets, die gewünschte Füllung der Brühkammer des Brühzylinders und eine beliebige Verzögerung der Vorschub-Kaffeemaschine

Patentiert für:

Württembergische Metallwarenfabrik,

Geislingen (Steige) ! - ;,; ,

Als Erfinder benannt:

Dipl.-Ing. Heinrich Zerrer, Geislingen (Steige)

bewegung des - Kolbens aus seiner Füllstellung ermöglicht.

Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, daß das Steuerorgan, welches die Druckkammer des Arbeitszylinders entweder mit einer Druckmittelleitung oder mit einer Ableitung verbindet, durch einen mit dem Steuerorgan verbundenen, in einem Zylinder gleitenden Steuerkplben verstellbar ist, dessen eine Seite ständig unter dem konstanten Druck des Druckmittels steht, wogegen der von der anderen Kolbenseite begrenzte Zylinderraum über ein einstellbares Drosselorgan ständig mit der Druckmittelleitung verbunden und über ein willkürlich von Hand zu öffnendes Ventil zeitweilig an die in den Raum niederen Druckes führende Ableitung anschließbar ist.

Das Steuerorgan besteht vorzugsweise aus einem kleineren, mit dem erstgenannten größeren Steuerkolben durch eine Kolbenstange verbundenen Steuerkolben, der in einer einerseits an die Druckmittelleitung und andererseits an die Ableitung angeschlossenen Zylinderbohrung verschiebbar ist, in deren Mittelzone eine von der Druckkammer des Arbeitszylinders kommende Leitung mündet. Als Drosselorgan kann in besonders einfacher Weise eine Drosselschraube verwendet werden, die von Hand mittels eines Drehknopfes od. dgl. einstellbar ist.

Durch die Erfindung wird erreicht, daß der größere Steuerkolben des Steuerorgans normalerweise durch den in seiner Druckkammer herrschenden vollen Druck in seiner Ruhestellung gehalten wird, in welcher der mit ihm verbundene kleinere Steuerkolhen die Verbindung von der Druckmittelleitung in die Druckkammer des Arbeitszylinders freigibt, wodurch der Brühzylinderkolben in seiner Ruhestellung

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gehalten wird. Wenn aber der Druckkammerraum des Arbeitszylinders durch öffnung des Ventils von Hand mit der Ableitung verbunden wird, entweicht der Überdruck aus der Arbeitskammer, und der sich unter der Wirkung des Gegendruckes verschiebende große Steuerkolben zieht den kleinen Steuerkolben in seine andere Endstellung, in welcher die Druckkammer des Arbeitszylinders an die Ableitung angeschlossen ist. Der Brühzylinderkolben bewegt sich dann unter der Wirkung der Rückholkraft in seine Füllstellung.

Obwohl nun aber das handbetätigte Ventil schon wieder geschlossen ist, bleibt der große Steuerkolben zunächst in seiner verschobenen Stellung stehen, weil das Druckmittel über das Drosselorgan nur allmählich je nach dem eingestellten Drosselquerschnitt wieder in die Druckkammer des großen Steuerkolbens nachströmen kann. Erst wenn in dieser Druckkammer wieder der volle oder annähernd volle Druck erreicht ist, verschiebt sich der große Steuerkolben und bewegt damit auch den kleinen Steuerkolben wieder in seine Ruhestellung. Erst dann kann das Druckmittel also wieder in die Druckkammer des Arbeitszylinders eindringen und den Kolben in dem Brühzylinder aus seiner Füllstellung in seine Ausgangs- oder Ruhestellung zurückdrücken.

Durch einfache Einregulierung des Drosselorgans hat man es also in der Hand, den Kolben des Brühzylinders beliebig lange Zeit in seiner Füllstellung zu halten. Das aus dem Kessel kommende Brühwasser hat dann genügend Zeit zum Einströmen, so daß die Brühkammer des Brühzylinders vollständig angefüllt wird. Außerdem kann man das Brühwasser im Brühzylinder dann beliebig lange auf das Brühgut einwirken lassen. An der im übrigen selbsttätigen Arbeitsweise der Vorrichtung wird aber durch diese Verzögerung nichts geändert, denn wenn der notwendige Überdruck erreicht ist, wird der Kolben in dem Brühzylinder wie bisher mit voller Kraft vorgeschoben und bleibt dann automatisch in seiner Ausgangs^ oder Ruhestellung stehen, bis durch eine Betätigung des Handventils ein neuer Arbeitszyklus eingeleitet wird.

In der Zeichnung ist die Erfindung an Hand eines schematischen und eines praktischen Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Zylindergruppe in der Ruhe-oder Ausgangsstellung;
' F i g. 2 zeigt ebenfalls schematisch dieselbe Zylindergruppe in der rückwärtigen End- oder Püllstellung des Brühzylinderkolbens;

Fig. 3 zeigt im Längsschnitt eine praktische Ausführungsform der Zylindergruppe und

Fig. 4 zeigt einen Querschnitt nach der Linie A-B der Fig. 3.

In der schematischen Darstellung nach Fig. 1 und 2 und in der konstruktiven Darstellung nach Fig. 3 und 4 sind jeweils gleiche oder äquivalente Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen, um das Verständnis der Vorrichtung zu erleichtern.

Demgemäß besteht jede Zylindergruppe im wesentlichen aus einem Brühzylinder 1 mit einem Brühzylinderkolben 2, einem axial zu ersterem angeordnetem Arbeitszylinder 3 mit einem Arbeitskolben 4, der mit dem Brühzylinderkolben 2 durch eine Kolbenstange 5 starr verbunden ist, und einem Steuerblock 6, dessen Steuereinrichtung die Bewegung des Arbeitskolbens 4 und damit des Brühzylinderkolbens 2 zu steuern hat. Die einzelnen Zylinderräume und Steuerventilräume sind unter sich und mit einem nicht dargestellten Heißwasserkessel bzw. mit einer ebenfalls nicht dargestellten Druckwasserquelle durch ein im folgenden näher beschriebenes Leitungssystem verbunden.

Der Brühzylinder 1 umschließt eine Brühkammer 7, in der sich der Brühzylinderkolben 2 verschiebt, während der Arbeitszylinder 3 eine Druckkammer 8 umgibt, in welcher sich der Arbeitskolben 4 verschieben kann. Die Brühkammer 7 wird durch ein Verteilersieb 9 abgeschlossen, unter welchem ein in der Zeichnung nicht dargestellter Kaffeesiebhalter lösbar z. B. mittels Klauen 10 nach Art eines Bajonettverschlusses am unteren Ende des Brühzylinders 1 befestigt werden kann.

Dem Ärbeitskolben4 wirkt eine Rückholfeder 11 entgegen, die sich mit ihrem oberen Ende gegen die Unterfläche des Arbeitskolbens 4 und mit ihrem unteren Ende gegen einen ortsfest gehaltenen, mit einer Bohrung für die Kolbenstange 5 versehenen Teller 12 einer Hülse 13 abstützt, welche an einem ringförmigen Zylinderdeckel 14 befestigt ist. Der Brühzylinderkolben 2 ist hohl ausgebildet und oben offen, so daß sich das untere, den Federteller 12 tragende Ende der Hülse bei der Aufwärtsbewegung des Brühzylinderkolbens 2 in letzteren einschieben kann.

In die Brühkammer 7 mündet in der oberen oder Füllstellung des Brühzylinderkolbens 2 eine in einem seitlichen Stutzen 15 des Brühzylinders 1 angeordnete Bohrung 16. Zwischen einem in diese Bohrung 16 führenden Kanal 17 und einer an den Wasserkessel angeschlossenen Bohrung 18 ist ein Ventil 19 eingeschaltet, dessen Ventilteller von einer Ventilfeder gegen einen Ventilsitz gedrückt wird. Auf die Ventilstange 20 des Ventils 19 legt sich der äußere Arm eines um einen Drehpunkt 21 drehbaren Hebels 22, dessen innerer Arm durch einen Wandungsschlitz 23 des Brühzylinders 1 in die Bahn des Brühzylinderkolbens 2 ragt und von einer Oberkante 24 des Brühzylinderkolbens 2 zwecks Öffnung des Ventils 19 verschwenkt werden kann, wenn sich der Brühzylinderkolben 2 seiner oberen oder Füllstellung nähert. In dem Steuerblock 6 befindet sich eine Zylinderbohrung 25, 25', in der ein größerer Steuerkolben 26 verschiebbar ist. Der dem vorderen Zylinderraum 25 dieser Zylinderbohrung gegenüberliegende hintere Zylinderraum 25' geht axial in eine kleinere Zylinderbohrung 27 über, in der ein kleinerer Steuerkolben 28 verschiebbar ist, welcher mit dem größeren Steuerkolben 26 durch eine Kolbenstange 29 starr verbunden ist.

Der Zylinderraum 25 steht einerseits durch eine Leitung 30 über ein Ventil 31, einen Ventilraum 32 und einen Kanal 33 mit einer in den Wasserkessel führenden Ableitung 34 in Verbindung, wenn das Ventil 31 geöffnet ist. Das Öffnen des Ventils 31 geschieht von Hand mittels eines Druckknopfes 35, der durch eine Ventilstange mit dem Ventilteller des Ventils 31 verbunden ist. Im Ruhezustand wird der Ventilteller des Ventils 31 von einer Ventilfeder gegen seinen Sitz gedrückt. Außerdem mündet die Ableitung 34 in das hintere Ende der Zylinderbohrung 27, die ihrerseits durch eine etwa in ihrer Mitte mündende Leitung 36 mit der Druckkammer 8 des Arbeitszylinders 3 in Verbindung steht. ^!

Andererseits ist der Zylinderraum 25 des größeren Steüerzylinders durch eine Leitung 37 über ein Dros-

selventil 38 mit einer Druckwasserleitung 39 verbunden, welche außerdem direkt in den hinteren Zylinderraum 25' des größeren Steuerzylinders mündet.

Das Drosselventil 38 kann mittels eines Drehknopfes 40 eingestellt werden. Bei der praktischen Ausführung der Zylindergruppe gemäß F i g. 3 und 4 wird der Steuerblock 6 von einer Haube 41 überdeckt, durch welche der Druckknopf 35 nach oben und der Drehknopf 40 nach der Seite heräusragen.

Die Wirkungsweise der vorstehend beschriebenen Vorrichtung läßt sich am besten an Hand der schematischen Darstellung gemäß F i g. 1 und 2 erläutern. Im Ruhe- oder Ausgangszustand nehmen alle Kolben und Ventile die aus F i g. 1 ersichtliche Stellung ein. In der Druckkammer 8 des Arbeitszylinders 3 und in dem Zylinderraum 25 des größeren Steuerzylinders herrscht der volle Überdruck des Druckwassers in Höhe von z. B. 6 bis 8 atü, welcher auch in dem Zylinderraum 25' vorhanden ist. Die Ableitung 34 hat dagegen nur den Kesseldruck in Höhe von z. B. 0,7 bis 1 atü. Auf das nicht dargestellte Kaffeesieb des unter dem Verteilersieb 9 befestigten Siebhalters ist eine bestimmte Menge Kaffeepulver geschüttet worden.

Um die Vorrichtung zwecks Bereitung und Ausgabe der Kaffeebrühe in Gang zu setzen, wird lediglich der Druckknopf 35 betätigt, um das Ventil 31 zu öffnen. Dadurch wird der Zylinderfaum 25 des größeren Steuerzylinders über die Leitung 30, den Ventilraum 32 und den Kanal 33 mit der Ableitung 34 verbunden. Infolgedessen tritt in dem Zylinderraum 25 ein Druckabfall auf den Kesseldruck ein, während in dem Zylinderraum 25' der Hochdruck in voller Stärke bestehenbleibt. Der größere Steuerkolben 26 bewegt sich daher aus seiner linken Endstellung gemäß F i g. 1 in seine rechte Endstellung gemäß F i g. 2 und zieht den kleineren Steuerkolben 28 über die Mündung der Leitung 36 hinweg ebenfalls nach rechts. Die Druckkammer 8 des Arbeitszylinders 3 wird dadurch, wie F i g. 2 zeigt, an die Ableitung 34 angeschlossen. Nun überwiegt die Kraft der Rückholfeder 11, welche den Arbeitskolben 4 und damit den Brühzylinderkolben 2 in seine obere Stellung zurückdrückt. Kurz vor dem Erreichen der höchsten Stellung, d. h. der Füllstellung, drückt die Kante 24 des Brühzylinderkolbens 2 gegen den Hebel 22, verschwenkt denselben und öffnet das Ventil 19, so daß heißes Brühwasser aus dem Kessel durch die Bohrung 18, den Raum 17 und die Bohrung 16 in die Brühkammer 7 des Brühzylinders 1 einströmen kann.

Durch entsprechende Einregulierung des Drosselventils 38 kann nun die Zeit, in der sich der Zylinderraum 25 des größeren Steuerzylinders wieder mit unter Hochdruck stehendem Druckwasser auffüllt, im voraus bestimmt werden. Je nach dieser Einregulierung vergeht eine längere oder kürzere Zeit, bis sich der größere Steuerkolben 26 aus seiner rechten Endstellung gemäß F i g. 2 wieder in seine linke Endstellung gemäß Fig. 1 zurückbewegt. Entsprechend lange dauert es, bis der kleinere Steuerkolben 28 die Mündung in die Leitung 36 wieder mit dem Zylinderraum 25' und damit mit der Hochdruckleitung 39 in Verbindung setzt. Erst dann gelangt wieder Druckwasser in den Druckraum 8 des Ar-t beitszylinders 3 und drückt die Kolben 4 und 2 nach unten, wobei das in der Brühkammer 7 befindliche Brühwasser durch das Verteilersieb 9 und das Kaffeepulver hindurch in das unter dem Zylinder aufgestellte Gefäß gedrückt wird. In dieser unteren Stellung bleiben die Kolben 2 und 4 stehen, bis die Vorrichtung durch eine erneute Betätigung des Druckknopfes 35 wieder in Gang gesetzt wird.

Selbstverständlich beschränkt sich die Erfindung nicht auf das vorstehend beschriebene und in der Zeichnung veranschaulichte Ausführungsbeispiel, sondern sie umfaßt alle Varianten im Rahmen des

ίο wesentlichen Erfindungsgedankens. So kann z. B. der Brühzylinderkolben 2 mit dem Arbeitskolben 4 zu ' einem einzigen Kolben vereinigt sein, und an Stelle der mechanischen Rückholfeder 11 kann eih hydraulisches Rückholorgan verwendet werden. Das Drosselorgan, die Steuerorgane und die Ventile können auch abweichend von dem Ausführungsbeispiel ausgebildet sein, und die Drosselung kann an einer anderen Stelle des Systems vorgenommen werden, sofern nur die regelbare Verzögerung der Vorschubbewegung des Brühzylinderkolbens gemäß der Erfindung erreicht wird.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Kaffeemaschine mit einem an einen Wasserkessel angeschlossenen Brühzylinder und einem darin auf- und abbewegbaren Kolben, der bei seiner Abwärtsbewegung das Brühwasser durch das Kaffeepulver drückt und mittels einer Kolbenstange mit einem zweiten Kolben starr verbunden ist, welcher in einem über dem Brühzylinder angeordneten Arbeitszylinder bewegbar ist, dessen Druckkammer durch ein Steuerorgan entweder mit einer Druckmittelleitung oder mit einer in einen Raum niedrigeren Druckes führenden Ableitung verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerorgan (28) durch einen mit ihm verbundenen, in einem Zylinder (25, 25') gleitenden Steuerkolben (26) verstellbar ist, dessen eine Seite (25') ständig unter dem konstanten Druck des Druckmittels steht, wogegen der. von der anderen Kolbenseite begrenzte Zylinderraum (25) über ein einstellbares Drosselorgan (38) ständig mit der Druckmittelleitung (39) verbunden und über ein willkürlich von Hand zu öffnendes Ventil (31) zeitweilig an die in den Raum niederen Druckes führende Ableitung (34) anschließbar ist.

2. Kaffeemaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerorgan (28) aus einem kleineren, mit dem größeren Steuerkolben (26) durch eine Kolbenstange (29) verbundenen Steuerkolben besteht, der in einer einerseits an die Druckmittelleitung (39) und andererseits an die Ableitung (34) angeschlossenen Zylinderbohrung (27) verschiebbar ist, in deren Mittelzone eine von der Druckkammer.(8) des Arbeitszylin-. ders (3) kommende Leitung (36) mündet.

3. Kaffeemaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der von der Kolbenstange (29) durchsetzte, ständig an die Druckmittelleitung (39) angeschlossene Zylinderraum (25') des größeren Steuerkolbens (26) axial in die Zylinderbohrung (27) des kleineren Steuerkolbens (28) übergeht.

4. Kaffeemaschine nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der die Steuerkolben

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(26, 28) und -zylinderräume (25, 25', 27), das einer Drosselschraube besteht, die von Hand mit-

Drosselorgan (38) und das Handventil (31) ent- tels eines Drehknopfes (40) einstellbar ist.

haltende Steuerblock (6, 3) am Brühzylinder (1) ————

befestigt ist. In Betracht gezogene Druckschriften:

5, Kaffeemaschine nach Anspruch 1, dadurch 5 Französische Patentschriften Nr. 1038 753;

gekennzeichnet, daß das Drosselorgan (38) aus 1039 644,1091170.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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