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Die Erfindung bezieht sich auf eine selbsttätige, an eine Frischwasserleitung
angeschlossene Kaffeemaschine mit mehreren zur Aufnahme des Kaffeepulvers bestimmten,
oben und' unten offenen Behältern, die in senkrechten Bohrungen einer horizontal
angeordneten, schrittweise drehbaren Scheibe axial verschiebbar eingesetzt sind
und bei der Drehung der Scheibe nacheinander einer Dosiervorrichtung zum Einfüllen
des Kaffeepulvers in den Behälter, einer mit Brühwasser gespeisten Ausgabevorrichtung
und einer Vorrichtung zum Entfernen des Kaffeesatzes zugeführt werden, wobei zur
Herstellung eines dichten Abschlusses zwischen dem jeweils in der Ausgabestation
befindlichen. Behälter und den an diesen anschließenden Teilen. :der Ausgabevorrichtung
ein in einem Zylinder geführter, hydraulisch betätigter Kolben dient, der derk_
:Behälter an die Ausgabevorrichtung anpreßt, und mit einem die untere öffnung des
Behälters durch ein Filtersieb abdeckenden hohlen Abschlußkörper mit zentralem Bodenablauf.
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Bei einer bekannten Kaffeemaschine dieser Bauart senkt sich der hydraulisch
betätigte Kolben von oben her auf den Behälter mit dem Kaffeepulver. Dabei kommt
zwar der erstrebte dichte Abschluß mit dem oberen Behälterrand zustande, so daß
das Heißwasser einwandfrei durch die Kaffeemenge hindurch geleitet werden kann.
Da jedoch die hydraulische Betätigung durch das naturgemäß kalte Frischwasser erfolgt,
erfährt das durch das Kaffeepulver hindurchgepreßte Brühwasser eine erhebliche Abkühlung.
Diese Abkühlung beeinflußt die Qualität des Kaffees nachteilig. Der sich in den
Betriebspausen abkühlende Abschlußkörper nebst Filtersieb besitzt den gleichen Einfluß.
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Weiterhin ist es bekannt, bei einer selbsttätigen Kaffeemaschine zum
Antrieb der verschiedenen bewegten Teile in je einem Zylinder hin- und hergehende,
einfach- oder doppeltwirkende Kolben bzw. Differenzialkolben zu verwenden, die von
dem Druckwasser aus der Frischwasserleitung beaufschlagt werden, wobei der Druckwasserverlauf
durch Ventile selbsttätig gesteuert wird.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine selbsttätige Kaffeemaschine
der eingangs erwähnten Bauart zu schaffen, die besonders einfach in ihrem Aufbau
:ist und eine Abkühlung der Ausgabevorrichtung und damit des ausgepreßten Kaffees
vermeidet, d. h. die Herstellung eines stets gleichbleibenden, einwandfreien Getränkes
gewährleistet.
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Dies wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß der die untere
Öffnung des Kaffeepulverbehälters durch das Filtersieb abdeckende und mit dem zentralen
Bodenablauf versehene hohle Abschlußkörper als ein in der Ausgabestation in einem
Zylinder auf-und abbewegbar geführter, hydraulisch betätigter Kolben mit einer durch
eine Bodenöffnung des Zylinders nach unten herausgeführten hohlen Kolbenstange für
den Ablauf des Kaffeegetränkes ausgebildet ist und der Zylinder über eine Leitung
und ein Ventil mit dem Wasserrraum des Brühwasserkessels in Verbindung steht.
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Die erfindungsgemäße Bauweise hat den Vorteil, daß der die untere
Öffnung des Kaffeepulverbehälters durch das Filtersieb abdeckende, als Kolben ausgebildete,
hohle Abschlußkörper bei jeder Bedienung der Kaffeemaschine von neuem mit dem zugeführten
Heißwasser in Verbindung gebracht wird, das hierbei die Hydraulikflüssigkeit darstellt.
Die Steuerung ist dabei derart, daß sich zunächst der Kolben mit dem Filtersieb
anhebt und von unten her fest an den Kaffeepulverbehälter anlegt. Während dieses
Vorgangs werden sowohl der den hohlen Abschlußkörper darstellende Kolben als auch
das Filtersieb vorgewärmt. Auf diese Weise wird eine Abkühlung der Ausgabevorrichtung
und damit des ausgepreßten Kaffees vermieden und die Herstellung eines stets gleichbleibenden,
einwandfreien Getränkes gewährleistet. Erst nach dem Anhebe und Vorwärmen des Filtersiebes
und des Kolbens gelangt Brühwasser von oben her auf das Kaffeepulver und durchläuft
dasselbe, wobei das fertige Getränk durch die hohle Kolbenstange ausfließen kann.
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Die Erfindung wird an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles
im nachstehenden näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 schematisch eine Seitenansicht
der Kaffeemaschine nach der Erfindung, F i g. 2 eine Draufsicht derselben, wobei
Dosiervorrichtung und Kessel weggelassen sind, F i g. 3 das hydraulische Schaltschema
der erfindungsgemäßen Kaffeemaschine, wobei die Ausgabevorrichtung im Schnitt schematisch
dargestellt ist.
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Die Kaffeemaschine weist ein Gestell auf, in welchem eine horizontale
Scheibe 10 um eine senkrechte Achse schrittweise drehbar angeordnet ist. Diese Scheibe
besitzt vier in gleichem Abstand voneinander angeordnete, senkrechte zylindrische
Bohrungen, die in F i g. 2 mit 21, 22, 23 und 24 bezeichnet sind. In jeder dieser
Bohrungen ist ein Kaffeepulverbehälter 25 axial verschiebbar angeordnet, dessen
Innenraum nach unten zu erweitert ist. Die Achsen der Behälter 25 sind Erzeugende
eines fiktiven Zylinders, der die Scheibe 10 längs eines konzentrischen Kreises
schneidet, wobei die Achse. der Bohrung 21 in der in F i g. 2 gezeichneten Stellung
mit der Abfüllachse 11 des Abfüllstutzens einer Dosiervorrichtung 9 und die Achse
der Bohrung 22 mit der Ausgabeachse 12 einer Ausgabevorrichtung 13, die beide oberhalb
der Scheibe 10 angeordnet sind, zusammenfällt.
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Bei Drehung der Scheibe werden die Behälter 25 nacheinander der Dosiervorrichtung
9 zum Einfüllen des Kaffeepulvers, der mit Brühwasser gespeisten Ausgabevorrichtung
13 und einer Vorrichtung zur Entfernung des Kaffeesatzes zugeführt. Die einzelnen
Arbeitsgänge sowie die schrittweise Drehung der Scheibe 10 erfolgen mittels hydraulischer
Zylinder, von welchen der Zylinder 2 die Vorrichtung zum Einfüllen des Kaffeepulvers
betätigt, der Zylinder 3 die schrittweise Drehung der Scheibe 10 bewirkt und der
Zylinder 53 zum Entleeren der Behälter 25 nach erfolgter Kaffeeausgabe dient. Die
Ausgabe des Kaffeegetränkes erfolgt mittels der Ausgabevorrichtung 13, die am Brühwasserkessel
29 angesetzt ist und der das Brühwasser durch den Brühwasserkanal 39 zugeführt wird.
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Zur Herstellung eines dichten Abschlusses zwischen dem jeweils in
der Ausgabestation befindlichen Kaffeepulverbehälter 25 und den an diesen anschließenden
Teilen der Ausgabevorrichtung 13 ist der die untere Öffnung des Kaffeepulverbehälters
25 durch das Filtersieb 30' abdeckende und mit dem zentralen Bodenablauf 12' versehene
hohle Abschlußkörper als ein in der Ausgabestation in einem Zylinder 7 auf-und abbewegbar
geführter, hydraulisch betätigter Kolben 29' mit einer durch eine Bodenöffnung des
Zylinders 7 nach unten herausgeführten hohlen
Kolbenstange 31 für
den Ablauf des Kaffeegetränkes ausgebildet. Weiterhin steht der Zylinder 7 über
eine Leitung 32 und ein Ventil 30 mit dem Wasserraum des Brühwasserkessels 29 in
Verbindung.
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Die Ausgabevorrichtung 13 ist in die hierzu erweiterte und mit einer
Öffnung versehene Wand des Brühwasserkessels 29 eingesetzt und weist in ihrem unteren
Teil einen nach außen vorspringenden Ansatz 14 auf, der den Rand der Scheibe 10
umgreift und eine sektorförmige, unterhalb der Scheibe 10 angeordnete Platte 15
trägt, auf welcher die Behälter 25 von der in F i g. 2 durch die Abfüllachse 11
angedeuteten Stellung bis zur Ausgabestellung mit der Ausgabeachse 12 gleiten können.
Diese sektorförmige Platte 15 hat in der Ausgabestation eine Öffnung, die so groß
ist, daß der Kolben 29' durch sie hindurchtreten kann. Koaxial mit der Scheibe 10
ist ein mit dieser fest verbundenes Zahnrad 16 angeordnet, das mit einem an einem
drehbaren, mit dem Zahnrad 16 koaxialen Ring 18 angebrachten Haken 17 zusammenwirkt,
wobei der Ring 18 über eine Lenkerstange 19 mit dem Ende der Kolbenstange
33 des Kolbens 40 des die Scheibe 10 weiterbewegenden hydraulischen Differentialzylinders
3 verbunden ist.
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Die Dosiervorrichtung 9 wird über einen im hydraulischen Hilfszylinder
2 gleitenden Kolben 47
(s. F i g. 3) betätigt. Dieser Hilfszylinder
steuert gegen die Wirkung einer Feder 46 die Einfüllung des Kaffeepulvers in den
jeweiligen Kaffeepulverbehälter 25.
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Das den Zylinder 7 mit Brühwasser versorgende Ventil 30 wird von einem
in dem Zylinder 6' bewegten, hydraulisch betätigten Kolben 6 gesteuert. Der Kolben
6 steht unter der Einwirkung einer Rückstellfeder 20. Die Leitung
32 des erhitzten Brühwassers zum Zylinder 7 weist nach dem Ventil 30 eine
in der Ausgabevorrichtung 13 ausgesparte Abzweigung auf, nämlich den Brühwasserkana139,
der in Richtung der Ausgabeachse 12 mit einer Öffnung 34 in der unteren Stirnseite
der Ausgabevorrichtung 13 mündet. Diese untere Stirnseite liegt dem Zylinder 7 gegenüber
und ist von dem Sieb 35 überdeckt, wobei zwischen dieser Stirnseite und der darunter
befindlichen, sektorförmigen Platte 15 die drehbare Scheibe 10 gleitet.
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Das zur Regelung der Wasserzufuhr zum Zylinder 7 dienende Ventil
30 dient vorteilhafterweise gleichzeitig als Steuerventil für die Brühwasserzufuhr
zum Kaffeepulverbehälter 25, wobei der lichte Querschnitt der Leitung 32 zum Zylinder
7 größer ist als der -Querschnitt des zum Kaffeepulverbehälter 25 führenden Brühwasserkanals
39. Demzufolge wird beim Öffnen des Steuerventils 30 zunächst der Kolben 29' beaufschlagt,
erst danach gelangt das Brühwasser über den Kanal 39, die Öffnung 34, das Sieb 35
in -den Behälter 25 und aus diesem durch den nach oben mit dem Filtersieb 30' abgeschlossenen,
hohlen Kolben 29' und die hohle Kolbenstange 31 nach draußen.
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Weiterhin stehen bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel die Wasserzufuhrleitung
32 zum Zylinder 7 und der Brühwasserkana139 zum Kaffeepulverbehälter 25 mit einem
Ablauf 36 über ein mit dem Steuerventil 30 für das Brühwasser gekuppeltes
Ab-
laufventil 37 in Verbindung, das beim Öffnen des Steuerventils 30 schließt
und umgekehrt. Das Druckwasser kann somit bei geschlossenem Ventil 30 aus
dem Zylinderraum 7 über die Leitung 32, das Ventil 37 und den Ablauf 36 abfließen,
wobei der Kolben 29' durch die Feder 28 wieder in seine Ruhelage zurückverschoben
wird. Der Behälter 25 kehrt daher wieder auf seinen Sitz in der Scheibe 10 zurück
und kann mittels der Scheibe in die nächste Station weiterbewegt werden.
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Der Differentialkolben 40 des Zylinders 3, welcher die Scheibe 10
jeweils um einen Schritt weiterbewegt, betätigt durch zwei am herausragenden Ende
der Kolbenstange 33 befestigte Anschläge 38 bzw. 50 zwei Ventile 4 und 5, wobei
das Ventil 4 die Speisungsleitung des Druckwassers zum hydraulischen Zylinder 6',
in welchem der Kolben 6 gleitet, das Ventil 5 hingegen den Ablauf des Wassers aus
diesem Zylinder steuert.
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Die Steuervorrichtung 1 der Kaffeemaschine weist ein in Ruhelage geschlossenes
Speisungsventil 42 und ein in Ruhelage offenes Ablaufventil 43 auf. Durch Verschwenken
des Hebels 44 gegen die Kraft der Rückstellfeder 45 läßt sich der Hebel 44
in eine Klinke 45' einhängen. In dieser Stellung (F i g. 3) ist das Ventil 42 offen
und das Ventil 43 geschlossen. Eine Druckwasserquelle 41 speist, z. B. mit 7 atü,
unmittelbar den Brühwasserkesse129 sowie die die kleinere Querschnittsfläche besitzende
Kammer 3' des Zylinders 3 und durch das Ventil 4 die Kammer des die Ausgabe steuernden
Zylinders 6. Dieselbe Druckwasserquelle speist gleichzeitig die Steuervorrichtung
1, die über das Ventil 42 die Quelle 41 mit folgenden Einrichtungen verbindet: a)
mit derjenigen Kammer des der Dosiervorrichtung 9 zugeordneten Zylinders 2, die
auf der der Rückstellfeder 46 abgewendeten Seite des Kolbens 47 liegt; b) mit derjenigen
Kammer des Zylinders 53, die auf der der Rückstellfeder 51 abgewendeten Stirnseite
des Kolbens 52 liegt, wobei der Kolben 52 mit einem Stempel 59 versehen und derart
angeordnet ist, daß seine Achse mit der Achse derjenigen Bohrung der Scheibe 10
zusammenfällt, die sich in der Stellung der Bohrung 23 in F i g. 2 befindet; c)
über ein Rückschlagventil 8 mit der die größere Querschnittsfläche besitzenden Kammer
3" des Zylinders 3, wobei dieses Rückschlagventil durch eine mit einem verstellbaren
Ablaufventil 57 versehene Leitung überbrückt ist. In der Stellung, in welcher sich
in F i g. 2 die Bohrung 21 der Scheibe 10 befindet, ist außer der Dosiervorrichtung
9 ein schwingender, mit einem Kopf 54 versehener Arm vorgesehen, der durch die Anziehungskraft
eines Elektromagneten 55 in Pfeilrichtung derart bewegt wird, daß die Achse des
Kopfes 54 mit der Achse der Bohrung 21 zusammenfällt. Dies geschieht dadurch, daß
die Wicklung des Elektromagneten 55 durch kurzzeitiges Schließen des Kontaktes 56
mit Hilfe des Anschlages 38 in einen Stromkreis geschaltet wird, sobald der Differentialkolben
40
seine Bewegung (in F i g. 3 nach links) beginnt.
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Mit der Kolbenstange des Kolbens 6 ist schließlich noch ein Anschlag
58 fest verbunden, der auf die Klinke 45' einwirkt, um den Hebel 44 auszuklinken.
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Die Wirkungsweise der Kaffeemaschine ist wie folgt: Wird der Hebel
44 der Steuervorrichtung gegen die Kraft der Rückstellfeder 45 verschwenkt, so wird
das
Ablaufventil 43 geschlossen. Durch das nun offene Ventil 42 dringt das Frischwasser
mit z. B. 7 at Druck in die Kammer des hydraulischen Zylinders 2 ein und verschiebt
den Kolben 47 gegen die Kraft der Rückstellfeder 46. Dadurch wird Kaffepulver in
den in der entsprechenden Station stehenden Behälter 25 eingefüllt. Gleichzeitig
strömt das Wasser in die Kammer des Zylinders 53 und bewegt dessen Kolben 52 gegen
die Kraft der Feder 51 nach oben. Der zum Auswerfen des ausgelaugten Kaffeepulvers
dienende, mit dem Kolben 52 verbundene Stempel 59 wird dadurch aus dem in der Auswerfstellung
befindlichen Behälter 25 herausgehoben, so daß die Scheibe 10 freigegeben wird.
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Sobald der Kolben 47 des Hilfszylinders 2 das Ende seines Hubes erreicht
hat, gelangt durch das Rückschlagventil 8 Wasser in die Kammer 3" des Differentialzylinders
3, überwindet die in der Kammer 3' desselben Zylinders vom Wasserdruck auf den Differentialkolben
40 ausgeübte Kraft und setzt diesen in Bewegung. Dabei schließt der mit dem Differentialkolben
40 verbundene Anschlag 38 bei seiner Bewegung (in der Zeichnung nach links) kurzzeitig
den Kontakt 56 des Elektromagneten 55, der den dem Festdrücken des Kaffeepulvers
im Behälter 25 dienenden Kopf 54 betätigt, welcher unter Einwirkung seiner Rückstellfeder
sogleich wieder in seine ursprüngliche Stellung zurückkehrt. Am Ende seiner Bewegung
(in der Zeichnung nach links) hat der Differentialkolben 40 die Scheibe 10 so weit
gedreht, daß der mit Kaffeepulver gefüllte Behälter unter dichtendem Gleiten auf
der ebenen, sektorförmigen Platte 15 in die Ausgabestellung unterhalb der Ausgabevorrichtung
13 gelangt. In F i g. 2 befindet sich die Bohrung 22 der Scheibe 10 in dieser Stellung.
Der am Kolben 40 des Zylinders angebrachte Anschlag 38
öffnet nun das
Ventil 4, wobei das Ablaufventil s geschlossen ist. Das aus der Druckwasserquelle
41 entnommene Druckwasser wirkt somit über das Ventil 4 auf den Kolben 6, verschiebt
diesen gegen die Kraft der Feder 20 und öffnet das Ventil 30, während gleichzeitig
das Ventil 37 und damit der Ablauf 36 geschlossen wird und der Anschlag 58
den Hebel 44 aus der Klinke 45' ausklinkt. Der Hebel 44 geht dabei infolge der Kraft
der Feder 45 unter Unterbrechung der Druckwasserspeisung der hydraulischen Zylinder
2 und 53 und der zum Rückschlagventil 8 führenden Leitung selbsttätig zurück.
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Das erhitzte Wasser strömt nunmehr aus dem Brühwasserkessel 29 über
die Leitung 32 in den Zylinder 7 und hebt den Kolben 29' an, bis dieser sich gegen
den das Kaffeepulver enthaltenden Behälter 25 anlegt, der sich gerade in der Ausgabestellung
befindet (in der F i g. 2 ist es der in die Bohrung 22 eingesetzte Behälter) und
diesen gegen die flache untere Stirnseite der Ausgabevorrichtung 13 drückt, an welcher
eine Dichtung 26 angebracht ist. Dabei erfolgt die gewünschte Vorwärmung des Kolbens
29' und des Filtersiebes 30'. Sobald dieser Vorgang beendet ist, herrscht ein Druck
von etwa 7 at in der Leitung 32, und das Brühwasser fließt über den Brühwasserkanal
39, die Öffnung 34 und das Sieb 35 durch das in dem in dieser Stellung befindlichen
Behälter enthaltene Kaffeepulver. Dabei erfolgt die Ausgabe des Kaffeegetränkes.
Durch das Ventil 57 ist inzwischen jedoch das Wasser aus der Kammer 3" des Zylinders
3 unter der Einwirkung des in der Kammer 3' herrschenden Druckes allmählich ausgelaufen,
und der Differentialkolben 40 geht in die Ausgangsstellung zurück.
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Zu Beginn der Zurückbewegung des Differentialkolbens 40 schließt der
Anschalg 38 das Ventil 4, wodurch die Zuführung des Druckwassers in den Zylinder
6' unterbrochen wird. Der Anschlag 50 hingegen öffnet am Ende des Hubes des Kolbens
40 das Ventil 5 und verbindet so den Zylinder 6' mit der Auslaßöffnung. Die Feder
20 schließt sodann das Ventil 30, und die Ausgabe des Getränkes hört auf.
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Das über dem Kaffeepulver vorhandene Wasser läuft durch das offene
Ventil 37 und den Ablauf 36 ab. Somit wird der im Behälter in der Ausgabestellung
enthaltene Bodensatz getrocknet, und der Kolben 29' mit dem Sieb 30' sinkt.. Soll
nun eine neue Portion Kaffee zubereitet werden, so wird der Hebel 44 wieder verschwenkt,
und die vorbeschriebenen Vorgänge wiederholen sich. Der Stempel 59
hebt sich
sofort wieder aus dem Behälter, der sich in der entsprechenden Stellung (in F i
g. 2 Stellung der Bohrung 23) befindet, und gibt die Scheibe 10 frei, die eine Drehung
um 90° ausführt. Infolgedessen wird der den Bodensatz enthaltende Behälter 25 aus
der Ausgabestellung in die dem Stempel 59 entsprechende Stellung verschoben,
die bereits außerhalb des Bereiches der sektorförmigen Platte 15 liegt. Der Bodensatz
fällt in dieser Stellung aus dem Behälter heraus, was durch die Erweiterung desselben
nach unten zu erleichtert wird. Falls der Bodensatz dabei nicht herausfallen sollte,
erfolgt dessen Entfernung bei der nachfolgenden Senkung des Stempels 59 unter der
Wirkung der Feder 51 bei geschlossenem Ventil 42.