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Automatische Kaffeezubereitungsmasohine Die Erfindung bezieht sieh
ganz allgemein auf Kaffeezubereitungsmasahinen und im speziellen auf solche automatischer
Art.
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Zu den Erfindungszielen gehören eine weitestgehende Minderung des
Risikos von Kalkabscheidungen auf der Innenfläche des Heisswassersystems der Maschine,
insbesondere an Orten mit vergleichsweise hartem Wasser, die ständige Erhaltung
eines vergleichsweise grossen Vorrats von Kaffeezubereitungswasser auf vergleichsweise
wenig über Raumtemperatur liegender Temperatur von beispielsweise etwa 500C und
das schnelle Anheizen eines vergleichsweise kleinen Anteils dieses vorgewärmten
Wassers auf eine vergleiehsweise hohe Temperatur von etwa 9600, um es innerhalb
einer vergleichsweise kurzen Zeit von etwa zwei bis drei Minuten beim Flüssigkaffeezubereitungsvorgang
benutzen zu können, das Aufheizen des Wassers auf die Niedrigtemperatur in einem
Hauptgefäß, das vergleichsweise grosses Fassungsvermögen besitzt und an eine Druakwasserquelle
angeschlossen ist, und sein Aufheizen auf hohe Temperatur in einem Hilfsgefässq
das ein vergleichsweise geringes Fassungsvermögen besitzt und mit dem Hauptgefäss
in flüssigkeitsdichter Verbindung stehti die Regulierung der Wasserdurahlaufgeschwindigkeit
beim
Kaffezubereitungsvorgang auf einen. vorgegebenen Wert,- die automatische Unterbrechung
des Wasserdurchlaufs und der Wärmezufuhr zum Wasserkleinvorrat nach vorgegebener
Zeitspanne, die Verwendung eines automatisch rüekstellbaren, motorbetriebenen Zeitschalters
für die Durchführung dieser vorerwähnten automatischen Regelfunktionen und das direkte
Zurückhalten des konischen Auflagerostes aus Draht für das konische Fileierpapier
im Trichter, wenn dieser zwecks Entfernung von Filter und darauf befindlichem, verbrauchten
Mahlkaffee auf den Kopf gestellt wird.
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Zwecks weitgehenderen Verständnisses von Art und Schutzumfang der
Erfindung kann auf die nachfolgende Beschreibung und die beigefügte Zeichnung Bezug
genommen werden, die_in einer einzigen Figur schematisch eine bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung darstellt.
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-Betrachtet man diese Zeichnung, so sieht man, dass die Bezugsziffer
10 einen Teil der Haube bezeichnet,. die in der vorerwähnten Anmeldung näher beschrieben
ist. An der Haube 10 ist ein Spritzkopf 11 anmontiert, dessen Sprühöffnungen 12
so angeordnet sind, dass sie Heisswasser nach unten richten und praktisch gleichmässig
über den gemahlenen Kaffee 13 verteilen, der auf einem konisch geformten Filter
1¢ aus Filtrierpapier lagert. Ersiehtlicherweise kann anstelle von Mahlkaffee 13
auch Tee verwendet werden, falls das Fertigerzeugnis heisser Tee sein soll, Zwecke
Erläuterung soll hier auf Kaffeezubereitung
Bezug genommen werden,
obwohl ersichtlicherweise auch .andere Getränke, wie etwa Tee, gewonnen werden können.
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Das konische Filtrierpapier 14 kann nach Verbrauch des Mahlkaffees
13 zusammen mit ihm verworfen werden. Um dies'zu erleichtern, ist das konische Filtrierpapier
14 S.
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auf einen nachgiebigen Drahtrost 15 aufgebracht, der aus auseinanderstehenden,
schrägen Seitendrähten 16 und ringförmig angeordneten Drähten oder Ringen 17 besteht.
Diese Drähte oder Ringe 17 sind, wie in der angegebenen Anmeldung beschrieben ist,
gespalten, um den konischen Drahtrost 15 leichter in einem bodenseitig mit einer
Abgabeöffnung 19 versehenen Trichter 18 unterbringen zu können. Um den Drahtrost
15 in Stellung zu halten, wenn der Trichter 18 zwecks Entfernens von konischem Filtrierpapier
14 und verbrauchtem Mahlkaffee 13 auf den Kopf gestellt wird, ist ein Rostrückhalteansatz
20 vorgesehen, der aus dem oberen, zylindrischen Trichterabschnitt radial einwärtaragt
und eine Halteschraube aufweist, die in einen Handgriff 21 hineingreift, der das
Einbringen des Trichters in Arbeitsstellung an der Haube 10 und unterhalb des Spritzkopfes
11 und seine vorstehend beschriebene Handhabung erleichtert. Da die Drähte oder
Federn 17 und insbesondere der oberste von ihnen geschlitzt sind und die Seitendrähte
16 auseinanderstehen, kann man den konischen Drahtrost 15 bei auf den Ansatz 20
ausgerichtetem Schlitz in Stellung bringen und dann nach der einen oder anderen
Seite hin etwas verdrehen, bis der Ansatz 20 über einen Abschnitt des obersten Drahtes
oder Ringe 17 hinübergreift.
Ersichtlicherweise wird das heisse
Wasser vom SpritZ'--`-kopf 11 über den Mahlkaffee 13 verteilt und der flüssige-,-Kaffee
filtriert durch das konische Filtrierpapier 14 hindurch und fliesst durch die Abgabeöffnung.-19
hindurch - , in einen Kolben 22, der gewöhnlich aus hochwärmebeständigem.-Glas besteht.
Anstelle des dargestellten. Kolbens können natürlich auch andere Gefässe verwendet
werden. Der Kolben, ist mit einem die Handhabung erleichternden --Han(lgriff-23_._
versehen und gegenüber der Trichterabgabeöffnung 19 lagen-o_- _ orientiert auf einer
Trägerplatte 24 aufgeatellt.-.Um den flüssigen Kaffee im Kolben 22 auf, höherer
Temperatur zu-. halten, ist ein Widerstand 25 in Form einer elektrischen Heizung
an der Trägerplatte.24 angeordnet und dient nach seiner nachstehend näher erläuterten
Einschaltung als Wärmespender für den@Kolben 22 und seinem. Inhalt.
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Heisswasser fliesst zum Spritzkopf 11 durch eine Wasserabgabeleitung
26, dessen erweitertes Endstück 27 bei 28 nach unten durch die Köpfplatte eines
zylindrischen Hilfswassertanks 29 hindurch-und womöglich etwa 19 mm tief in ihn
hineinragt. Die Abgabeöffnungen 12 im Spritzkopf 11 befinden sich etwa 25 mm unterhalb
des Kopfendes des Hilfswassertanks 29. Dieser Tank-29 hat nur ein vergleichsweise
kleines Fassungsvermögen von beispielsweise# 180 ccm,, sodass nur-wenig Wasser
in ihm enthalten ist: Dieses Wasser kann durch enen-Hoehwattelektrberhitze#t---
°--von beispielsweise. 2000=-Watt -Zeitung rasch auf ,dies zur`-°_-Kaffeezubereitung
erforderliche und etwas unter-dem - @`=e Normaldrueksiedepunkt liegende Temperatur,von-etwa
95oC_..
erhitzt werden.
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. Um nach Beendigung des Kaffeezubereitungsvorganges ein Nachtropfen
von Wasser aus dem Spritzkopf 11 zu vermeiden, wird ein Entlüitungs- oder Siphonrohr
31 angewandt, dessen Einlassende 32 in das Kopfende des Hilfswassertanks 29 und
dessen Auslassende 33 durch die Haube 10 hindurchreichen,.so dass alles, was von
ihm abgegeben wird, in den Trichter flieest. Bei normalem Betrieb befindet sich
der Wasserspiegel im Siphoneinlassende 32 etwa bei 34. Wenn nicht die Möglichkeit
bestände, dass etwas Wasser durch das Siphonrohr 31 abgegeben wird, könnte es etwas
oberhalb von 34.enden, da es ja nur dazu dient, am Kopfende den Hilfswassertanks
29 Atmosphärendruck zu schaffen.
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Der Hilfswassertank 29 steht über eine Leitung 35 mit dem Kopfende
eines rechtwinkligen Hauptwassertanks 36 in Verbindung, der ein vergleichseise grosses
Fassungsver" mögen von beispielsweise 31%4 Liter besitzt. Um das in ihm enthaltene
Wasser auf vergleichseise niedriger Temperatur oberhalb normaler Raumtemperatur
zu halten, ist ein Niedrigwattelektroerhitzer von etwa 600 Watt Leistung
vorgesehen.
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Der, Bau pi#wasoertank 36 ist absichtlich über eine
Speiseleitung
38 mit einer Druckwasserquelle verbunden, die aus der üblichen Wasserleitung
eines Waaserversorgungssyatems oder einem erhöht angeordneten
Wasserbehälter bestehen kann und vorzugweise unter einem Druck von 1,4 bis
5,6 kg/am2 steht.
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Während der Druck in der Wasserquelle schwanken
darf,
wird der Wasserzufluss zum Haupttank 36, von ihm zum
Hilfstank 29 und von dort zum Spritzkopf@11 vorzugsweise auf gleichbleibender Stärke
von beispielsweise 3/4 Liter/Minute gehalten. Zu diesem Zweck ist in die Speiseleitung
38 ein Durchflussregler 39 üblicher Bauart eingefügt.
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Die Regelung des Wasserflusses von der Wasserquelle durch die Speisel-eitung
38 geschieht mit Hilfe eines Speiseventils 40, das in üblicher Weise durch Schwerkraft
oder Feder 41 geschlossen werden kann. Das Ventil wird durch Erregen eines Solenoids
42 geöffnet und lässt dann das Wasser mit der durch den Durchflussregler 39 eingestellten
Geschwindigkeit die Speiseleitung 38 durchströmen.
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Die elektrische Energie zur Betätigung der verschiedenen, vorstehend
beschriebenen elektrischen Vorrichtungen wird Zeitungen 45 und 46 entnommen,'die
über Sehalter 47 und 48 an eine 115 Volt, 60 Perioden"Wechselstromquelle angeschlossen
werden können. Nach Betätigung der Schalter 47 und 48 und entsprechender Unterstromsetzung
der Leitungen'45 und-46 wird die Niederwatt-Tankheizung über die normalerweise geschlossenen
Kontakte 49 und eine keiner Erklärung-bedürfende Leitung unter Strom gesetzt. Die
Kontakte 49 werden dabei von einem Thermostat 50 gesteuert, dessen Fühler 51 am
Kopf des Haupttanks_36 angeordnet ist.-Der Thermostat kann so-eingestellt werden,
dass er-die -. Wassertemperatur im Haupttank 36 auf etwa
5000 hält: Selbstverständlich
kann auch ein höherer oder niedrigerer Temperätürwert als der vorstehend nur zur
Erläuteruhg@angegebene
eingestellt werden. Da das Wasser im-Haupttank,3b
auf einer Temperatur von etwa 50o0 gehalten ist, ist die Wahrscheinlichkeit von
Kalkablagerungen an den.Haupttankwänden..sehx gering. .Andererseits wird dem Hilfstank
29. durch die Leitung 35 auf diese Art bereits-vergleichsweise warmes Wasser zugeführt,
so dass dort weit weniger Wärmeenergie als dann aufgewandt zu werden braucht, wenn
der-Hilfstank direkt mit nur raumtemperiertem Wasser gespeist würde. Im Hinblick
auf die vergleichsweise Kleinheit des Hilfstanks 29 und des vergleichsweise schnellen
Wasserdurch:flusses in ihm wird dem Wasser vorzugsweise während des Durchflusses
vergleichsweise viel Wärme zugeführt, um seine Temperatur auf die.gewünschte Höhe
von etwa 95o0 anzuheben,.Dabei isst es jedoch erwünscht, dass die Hochwatt-Elektrotankheizung_30
ausserhalb der tatsächlichen Kaffeezubere,itungs.periodestromlos bleibt und dadurch
die Wahrschein7.,i,ahkeit vori >,.Kalkablagerungen auf den Innenwandungen des.Hi.fswasseranks
29.möglichst klein gehalten wird. Demgemäss ist d,ie,Regelung in nachstehend näher
erörterter Weise so, eingestellt, . dass
-die Hochwatt-Elektrotankheiz:urg
30 nur- werenJ ,dieser Periode unter Strom gesetzt wird.
| Diese Kogtrolle..erfolgt zum.Teil durch normal geschlossene |
| dessen |
| Ko4takte_. 52, -die . von .einem Thermostaten 53 betätigt
werdex@/; |
Fühler erweiterten Abschnitt 27 der Wasserabgabeleitung-.25-angeordnet ist und dank
dieser-Stellung eine genaue:Meesung der Temperatur in dem dem Spritzkopf 11 zufliesseudWasser
gestattet. Die Einschaltung erfolgt . vorzugswe;.ee-lä.erart, dass diese Temperatur
nicht über
95 00.
ansteigt. Sie kann natürlich nach Wunsch
variiert werden, wobei jedoch. die Temperatur unter dem Normaldrueksiedepunkt des
Wassers bleiben sollte.
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Da, wie erwähnt, der Wasserzufluss zum Spritzkopf 11 vom Haupttank
36 übereden Hilfstank 29 mit-Hilfe des Durchflussreglers 39 mengenmässig festgelegt
ist, kann man den Zufluss einer zum vollständigen Füllen des@Trichters 22 ausreichenden
Wassermenge dadurch zulassen, dass man die Zeitdauer regelt, während der das Speiseventil
40 offen gehalten wird. Zu diesem Zweck ist ein allgemein mit 55 bezeichnetes Zeitwerk
üblicher Bauart vorgesehen, das einen allgemein mit 56 bezeichneten Synchronmotor
mit Feldwicklung 57 aufweist, dessen Rotor 58 während eines Umlaufabschnitts über
eine Welle-59 und eine Einwegkupplung 60 eine Welle 61 anzutreiben vermag. Diese
Welle 61 spannt während ihrer Drehung eine Spiralfeder 62 und bewegt gleichzeitig
einen Am 63 von einem einstellbaren Anschlag 64 fort, dessen Stellung so
einregelbar gemacht ist, dass der Arm 63 während einer Zeitspanne von etwa 3 bis
4 Minuten aus seiner Anfangs-,in seine Endstellung gedreht wird. Diese Zeitspanne
läset sich gewtinaehtenfalls zwischen einigen Sekunden und etwa 4 Minuten variieren.
Der Arm 63 ist so angeordnet, dass er am Ende des Agbeitszykels an ein Betätigungsglied
65 anstösst, das daraufhin die normalerweise geschlossenen Zeitkontakte
66 öffnet.
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Um am Schluss des Arbeitazykels die Zeitkontakte 66 stromdurehflusafrei
und die feldwieklung 57 des Synchronmotors
56 stromlos zu machen,
ist ein allgemein mit 67 bezeichnetes Relais vorgesehen, das eine Arbeitswicklung
67w und normalerweise offene Kontakte 67a aufweist.
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Um die Kaffeezubereitungsmaschine betriebsbereit zu machen,
ist ein Regelschalter 68 mit Kontakten 69 vorgesehen, die je nach Lätztbetätigung
durch den Bedienungsmann in SahlJ,ese- oder Offenstellung verbleiben. Der eigentliche
Einstellungszykel und Kaffeezubereitungsvorgang wird durch Schliessen
eines AnlaBsahalters 70 eingeleitet, dessen normalerweise offene Kontakte
71 so angeordnet sind, dass sie durch eine Feder 72 offengehalten werden.
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Unter der Annahme, dass die Leitung 38 an eine Druekwasserquelle
angeschlossen und Haupttank 36 sowie Hilfstank 29 bis zum unteren Ende des
Zeitungsabschnitts 28 mit Wasser gefüllt sind, legt der Bedienungsmann im Betrieb
den Regelschalter 68 s#- um, dass sich die Kontakte 69 schliessen, Dadurch wird
ersichtlicherweise ein Versorgangskreis für den Widerstand 25 aufgebaut,
der, um es zu wieder-
holen, dazu dient, dem auf de; Unterlage 24 stehenden
Kolben 22 Wärme zuzuführen. Ausserdem wird eine Anzeigelampe 73 eingeschaltet,
um das Arbeiten des Widerstandes 25 und die eonmtige Betriebsbereitschaft
des Systems anzuzeigen. Fernerhin ist daran zu erinnern, dass durch das Schliessen
der Schalter 47 und 48 die Leitungen 45 und 46 unter Strom gesetzt werden
und die Niederwa,tt#Elektrotänkheizung 37 daran arbeitet, das Wasser im Haupttank
36 auf der Temperatur-zu Balten, auf die der Thermostat 50 ein-gestellt ist,
..
Anschliessend drückt der Bedienqngsmann kurzzeitig den Anlaßschalter
70. Da die Kontakte 69 des Regelschalters 6S geschlossen sind, wird ein über die
ebenfalls normalerweise geschlossenen Zeitwerkkontakte 66 laufender Speisekreis
für die Feldwicklung 57 des Synchronmotors 56 vervollständigt, und dieser beginnt
nun, in Pfeilrichtung 74 entgegen dem Uhrzeigersinn , den Arm 63 anzutreiben
und die Spiralfeder 62 aufzuziehen. Ausserdem wird auch ein Speisekreis für die
Arbeitswicklung 67w des Relais 67 vervollständigt, wodurch sich dessen Kontakte
67a schliessen. Da dieser Arbeitswicklungsspeisekreis auch durch Zeitwerkkontakte
66 vervollständigt ist, bleibt das Relais 67 auch dann erregt, wenn der Bedienungsmann
den Anlaßschalter 70 loslässt und die Feder 72 seine Kontakte 71 öffnet, und seine
Kontakte 67a bleiben solange geschlossen, wie die Zeitwerkkontakte 66 geschlossen
sind. Durch das Schliessen der Relaiskontakte 67a wiederum wird-ein Speisekreis
für das Solenoid 42 des Speiseventils 40 vervollständigt und dieses infolgedessen
geöffnet. Ausserdem wird auch ein über die normalerweise geschlossenen Kontakte
52 laufender Speisekreis für die Hochwatt-Elektrotankheizung 30 vervollständigt.
Sobald also Wasser vom Haupttank 36 durch den Hilfstank 29 hindurch und aus den
Spritzkopäöffnungen 12 heraus fliesst, wird es beim Durchfliessen des-Hilfstanks
schnell auf die gewünschte Temperaturerhitzt. Durch das Schliessen der Relaiskontakte
67a wird auch noch ein Speisekreis für eine Haubenheizung 75 vervollständigt, die
a_ der Haube angebracht ist, um eine Kondensation in
ihrer Umgebung
zu verhindern.
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Gegen Ende des Zeitwerkzykels, das durch die Stellung des einstellbaren
Anschlags 64 bestimmt wird, stösst der Arm 63 an das Betätigungsglied 65 und öffnet
dadurch die Zeitwerkskontakte 66. Dadurch wird der vorher aufgebaute Haltekreis
für die Wicklung 67 und folglich auch das Kontaktpaar 67a geöffnet. Da die Synchronmotor-Feldwicklung
57 über diese Kontakte 67a unter Strom gehalten worden-war, bleibt dieser Synchronmotor
56 nicht mehr über die Einwegkupplung 60 hinweg wirksam, so dass die Feder 62 den
Arm 63 in seine ursprüngliche Anlagestellung am einstellbaren Anschlag 64 zurückführen
kann. Dadurch schliessen sich die Zeitwerkkontakte 66 wieder. Das Öffnen der Kontakte
67a bewirkt fernerhin das Ausschalten der Hochwatt-Elektrotankheizung 30 und der
Haubenheizung 75. t Nachdem der Wasserdurehfluss durch die Speiseleitung 38 aufgehört
hat, wird das am Kopfende des Hilfstanks 29 befindliche Wasser über das Entlüftungs-
oder Siphonrohr 31 bis im angegebenen Ausmass abgehebert, so dass der Spritzkopf
11 nicht tropft. Der flüssige Kaffee im Kolben 22 wird von der Widerstandsheizung
25 solange auf höherer Temperatur gehalten, wie der Schalter 68 in Schliess- oder
"Ein"-Stellung verbleibt.