DE1690587C - Automatisch arbeitender elek trischer Kaffeekocher - Google Patents
Automatisch arbeitender elek trischer KaffeekocherInfo
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Description
tür der Flüssigkeit Siedetemperatur erreicht, um Fig. 17 die Ansicht eines Querschnitts durch
dann die Flüssigkeit auf einer vorherbestimmten einen Kocher mit einem Erhitzer aus Metallegierung,
Temperatur zu halten. Der keramische Kaltleiter der auf der Außenseite des Kochers höher als der am
kann aus einem keramischen Bariumtitanat-Halblei- Kocherboden befestigte keramische Erhitzer an-
ter bestehen, der einen niedrigeren elektrischen 5 geordnet ist,
Widerstand, als den ihn die Heizvorrichtung bei Fig. 18 ein Querschnitt durch einen erfindungs-
Raumtemperatur hat, besitzt, und der in der Nähe gemäßen Kaffeekocher mit Kaffeebehälter,
der Curieschen Temperatur einen schnellen Anstieg Fig. 19 eine perspektivische Ansicht des in
seines Widerstandswertes erfährt. F i g. 18 dargestellten Kaffeebehälters,
Die Heizvorrichtung kann aus einem Heizkörper io Fig.20 eine perspektivische Ansicht eines Kafaus
Metallegierung bestehen. feebehälters, der ein Loch zur Einstellung der Was-
Einzelheiten der vorliegenden Erfindung gehen serdampfmenge besitzt, die zum Extrahieren von
aus der nachstehenden Beschreibung hervor, die im Kaffee zu kondensieren ist und
Zusammenhang mit den ihr beigefügten Zeichnungen F i g. 21 ein Schaltbild einer Anzeigelampe, die
Zusammenhang mit den ihr beigefügten Zeichnungen F i g. 21 ein Schaltbild einer Anzeigelampe, die
zu lesen ist Es zeigt 15 das erfindungsgemäße Arbeiten des Kochers anzuzei-
Fig. 1 ein Schaltbild des temperaturabhängigen gen hat.
Beheizungssystems der vorliegenden Erfindung, Bevor die Konstruktion des erfindungsgemäßen
Beheizungssystems der vorliegenden Erfindung, Bevor die Konstruktion des erfindungsgemäßen
Fig.2 ein Diagramm, das die Stromspannungs- automatischen Kaffeekochers näher beschrieben
kennlinien des keramischen Erhitzers bei mehreren wird, soll das neuartige Beheizungssystem unter BeUmgebungstemperaturen
wiedergibt, ao ziehung auf die Abbildungen Fig. 1,2,3 und4 er-
F i g. 3 ein Schaubild, das die Änderung der Ar- läutert werden.
beitspunkte des Beheizungssystems bei verschiedenen Wie die F i g. 1 zeigt, sind Klemmen, die sich zum
Umgebungstemperaturen wiedergibt, elektrischen Anschluß an eine Stromquelle eignen,
F i g. 4 ein Schaubild, das die Änderung des Stro- mit dem keramischen Erhitzer 1 und dem aus Metallmes
mit der Umgebungstemperatur des keramischen as legierung bestehenden Erhitzer 2 verbunden, die mit-Erhitzers
des erfindungsgemäßen Beheizungssystems einander in Reihe geschaltet sind. Der aus einer Lewiedergibt,
gierung bestehende Erhitzer 2 ist aus herkömmlichem
F i g. 5 ein Diagramm, das einen Temperaturzy- Widerstandslegierungsmaterial, zum Beispiel einer
klus wie den in Fig.4 dargestellten und Wärme- Ni-Cr-Legierung, hergestellt. Der keramische Erhitkennlinien
dreier typischer Kaffeekocher wiedergibt, 30 zer 1 ist aus sogenannter PTC-Bariumtitanatkeramik
F i g. 6 ein Diagramm, das eine Zeit-Temperatur- hergestellt, die einen niedrigeren elektrischen Widerkurve
der Kaffeeflüssigkeit und eine Zeit-Stromfluß- stand als den des aus einer Metallegierung bestehenkurve
des Kaffeekochers mit der in F i g. 5 dargestell- den Erhitzers bei Raumtemperatur besitzt und oberten
Wärmekennlinie 20 wiedergibt, halb einer gewissen Temperatur ein plötzliches An-
F i g. 7 ein Diagramm, das eine Zeit-Temperatur- 35 steigen des elektrischen Widerstandes zeigt, wie dies
kurve der Kaffeeflüssigkeit und eine Zeit-Stromfluß- in der technischen Literatur bereits verschiedentlich
kurve des Kaffeekochers mit der in F i g. 5 dargestell- Anlaß zu Erläuterungen gegeben hat (s. USA.-Paten
Wärmekennlinie 21 wiedergibt, tentschriften 3 044 968 und 2 981 699).
Fig.8 ein Diagramm, das eine Zeit-Temperatur- In Fig. 2 bezeichnen die Bezugszahlen 3, 4, 5
kurve der Kaffeeflüssigkeit und eine Zeit-Stromfluß- 40 und 6 die V-I-Kennlinien des keramischen Erhitzers
kurve des Kaffeekochers mit der in F i g. 5 dargestell- bei verschiedenen Umgebungstemperaturen desselten
Wärmekennlinie 22 wiedergibt, ben. Die Umgebungstemperatur ist in der Reihen-
Fig. 9 ein Querschnitt durch einen keramischen folge 3,4,5 und6 gesteigert worden. Ein durch den
Erhitzer mit keramischer Halbleiterscheibe aus Bari- keramischen erhitzer fließender Strom steigt mit dem
umtitanat, die einen großen positiven Temperaturko- 45 Ansteigen der angelegten Spannung, womit er einen
effizienten (PTC) ihres elektrischen Widerstandes be- Temperaturanstieg des keramischen Erhitzers selbst
sitzt, begleitet. Wenn die Temperatur einen bestimmten
Fig. 10 ein Querschnitt durch einen keramischen Wert übersteigt, der von den PTC-Kennlinien des ke-Erhiteer
mit einem Loch in der Mitte, ramischen Erhitzers abhängt, so nimmt der durch
F i g. 11 die perspektivische Ansicht des in 50 den keramischen Erhitzer fließende Strom infolge
F i g. 10 gezeigten keramischen Erhitzers, der Gestalt der PTC-Kennlinien trotz wachsender
F i g. 12 die perspektivische Ansicht eines kerami- angelegter Spannung ab. Die V-I-Kennlinien für die
sehen Erhitzers mit mehreren PTC-Keramikscheiben Umgebungstemperaturen des keramischen Erhitzers
und Metallplatten, die Vorsprünge zum Halten der sind, wie in F i g. 2 gezeigt, bei einer niedrigeren an-Keramikscheiben
haben. Die obere Metallplatte ist 55 gelegten Spannung aufwärts und dann bei einer höweggelassen
worden, um die nähere Ausführung des heren Spannung abwärts gebogen. Bei höheren Umvorliegenden
Erhitzers zu zeigen, gebungstemperaturen wird die angestrebte Tempera-
Fig. 13 ein Querschnitt durch einen innen am tür bei einer niedrigeren angelegten Spannung erBoden
des Kaffeekochers angeordneten keramischen reicht. Daher verschieben sich, wie die F i g. 2 zeigt,
Erhitzer, 60 die V-I-Kennlinien des keramischen Erhitzers bei
Fig. 14 ein Querschnitt durch einen Kaffeeko- einem Anstieg der Umgebungstemperatur nach uncher
mit einem Erhitzer aus Metallegierung, der hö- ten.
her als der keramische Erhitzer liegt, Die F i g. 3 zeigt Arbeitspunkte des vorliegenden
her als der keramische Erhitzer liegt, Die F i g. 3 zeigt Arbeitspunkte des vorliegenden
Fig. 15 ein in Querrichtung durch den in Fig. 14 neuen, den keramischen Erhitzer und den aus Metalldargestellten
Kocher geführter Schnitt, 65 legierung bestehenden Erhitzer aufweisenden Behei-
Fig. 16 ein Querschnitt durch einen Kocher, des- zungssystems, wenn eine Spannung 16 an das Beheisen
Bodenfläche zur Befestigung eines keramischen zungssystem angelegt wird. Die Bezugszeichen der
Erhitzers zum Teil vertieft ist, - V-I-Kurven des keramischen Erhitzers sind mit den-
selben Zahlen wie in F i g. 2 bezeichnet. Die Arbeits- Das vorliegende neue Beheizungssystem kann auf
linie des aus Metallegierung bestehenden Erhitzers den Erhitzer eines Kaffeekochers Anwendung finden,
wird durch die Bezugszahl 7 bezeichnet. Die Arbeits- Dann entspricht die Umgebungstemperatur des keralinie
ändert sich zwar etwas mit der Umgebungstem- mischen Erhitzers der Temperatur der Kaffeeflüssigperatur,
doch ist die Änderung, mit derjenigen des 5 keit im Kaffeekocher.
keramischen Erhitzers verglichen, vernachlässigbar In F i g. 5 werden die Umwandlungstemperatur-
klein. Ein Arbeitspunkt ist als Schnittpunkt der Stromkennlinien dreier Kaffeekocher, bezogen auf
V-I-Kurve des keramischen Erhitzers mit der Ar- ihre Wärmekapazität, graphisch durch die Kurven
beitslinie des aus einer Legierung bestehenden Erhit- 20, 21 und 22 wiedergegeben. Der Temperaturkreiszers
zu definieren. Der Arbeitspunkt kann durch in io lauf des vorliegenden neuen Beheizungssystems ist
dem Beheizungssystem fließende Ströme und durch gleichfalls wiedergegeben. Die Kurve 20 schneidet
auf den keramischen Erhitzer und den aus Metalle- diejenige des Temperaturkreislaufs in den Punkten
gierung bestehenden Erhitzer verteilte Spannungen 23 und 24, die Kurve 21 schneidet sie in Punkt 25
bestimmt werden. Da sich die V-I-Kurve des kerami- und 26, und die Kurve 22 ergibt die Schnittpunkte
sehen Erhitzers mit steigender Umgebungstemperatur 15 27 und 28. Die Temperatur der Kaffeeflüssigkeit in
in der Reihenfolge 3,4,5 und 6 ändert, ändert sich dem Kaffeekocher mit der Kennlinie 20 erreicht bei
auch, wie in F i g. 3 zu sehen, der Arbeitspunkt nach- der Temperatur 29 und dem Stromfluß 30 einen
einander in der Reihenfolge 8,9,10 und 11 unter Wärmeausgleichszustand. Der Kaffeekocher mit der
gleichzeitiger Abnahme des Stromflusses. Da die Kennlinie 21 zeigt eine Temperaturschwankung der
Kennlinie 6 im Punkt 11 die Arbeitslinie 7 berührt, »o Kaffeeflüssigkeit zwischen den beiden Temperaturen
so bewegt sich der Arbeitspunkt sofort vom Punkt 11 18 und 19, derart, daß sich der Arbeitspunkt wiederzum
Punkt 12, sobald die Umgebungstemperatur die holt längs des Temperaturkreislaufes vom Punkte
Temperatur für die Kennlinie 6 überschreitet. Dem- durch die Punkte 11,12 und 15 nach Punkt 8 zurücknach
sinkt der Stromfluß abrupt. Das abrupte Absin- bewegt. Die Temperatur der Kaffeeflüssigkeit in dem
ken des Stromflusses hat eine Abnahme der von dem as Kaffeekocher mit der Kennlinie 22 geht durch die
Beheizungssystem ausgestrahlten Wärmemenge zur Temperatur 19 hindurch und erreicht bei der Tempe-Folge.
Wenn die Temperatur sinkt, bewegen sich die ratur 35 und dem Stromfluß 36 den Wärmeaus-Arbeitspunkte
nacheinander in der Reihenfolge gleichszustand.
12,13,14,15 längs der Arbeitslinie 7, was von einer Die Änderungen der Temperatur und des Strom-
Stromflußzunahme begleitet wird. Da die Kennli- 30 flusses dieser drei typischen Kaffeekocher mit fortnie
3, wie in F i g. 3 gezeigt, im Punkte 15 die Ar- schreitender Zeit können graphisch als F i g. 6 bzw. 7
beitslinie berührt, so bewegt sich der Arbeitspunkt und8dargestelltwerden,indenendieBezugszahlendie
vom Punkt 15 sofort zu einem weiteren Arbeits- gleichen wie in Fig.4 sind. Von den drei obenerpunkt
8, wobei die Umgebungstemperatur noch wei- wähnten typischen Kaffeekochern ist der Kocher mit
ter abfällt. Mithin steigt der Stromfluß und die von 35 der Kennlinie 22 aus folgenden Gründen am besten
dem Beheizungssystem ausgestrahlte Wärmemenge für den praktischen Gebrauch geeignet. Nach F i g. 8
abrupt an. Die Umgebungstemperaturen für die steigt erfindungsgemäß die Temperatur der Kaffee-Kurve
3 und die Kurve 6 stellen die untere bzw. flüssigkeit infolge der Stromflüsse 31, 30 und 32 bis
obere Grenze des Arbeitstemperaturbereiches des zu der Maximaltemperatur 19 und geht dann langvorliegenden neuen Beheizungssystems dar. 40 sam wieder herunter, wobei der Stromfluß von dem
Fig.4 läßt eine Beziehung zwischen der Umge- Wert 32 abrupt auf 33 abnimmt. Dann erreicht der
bungstemperatur des keramischen Erhitzer* und dem Strom den Ruhewert 36 und ist die Temperatur der
Stromfluß des Beheizungssystems erkennen. Die Ar- Kaffeeflüssigkeit bei der in Fig. 8 durch die Bezugsbeitspunkte
der Kurve in F i g. 4 entsprechen denjeni- zahl 35 bezeichneten Temperatur im Gleichgewicht,
gen in Fig.3 und sind mit denselben Zahlen be- 45 Die Kaffeeflüssigkeit wird langsam von der Tempezcichnet.
Der Betriebstemperaturbereich des vorlie- ratur 19 aus abgekühlt und wird für einen gewissen
genden Beheizungssystems entspricht der Strecke 17, Zeitraum 37 auf einer über der Temperatur 35 He-
und seine untere und obere Grenze werden durch die genden Temperatur gehalten. Da die Temperatur 19
Punkte 18 bzw. 19 dargestellt. Bei Erhöhung der durch geeignete Wahl des Heizwertes.und der Wär-Umgebungstemperatur
des keramischen Erhitzers 50 mekapazität des Kaffeekochers auf 1000C eingeresinkt
der Stromfluß allmählich in der Reihen- gelt werden kann, kann der Kaffee im Zeitraum 37
folge 8,9,10 und 11. Wenn die Umgebungstempera- durch das siedende Wasser gebrüht werden. Die
tür des keramischen Erhitzers die obere Grenze 19 WarmhaHetemperatur 35 kann auch durch geeignete
erreicht, fällt der Stromfluß abrupt vom Punkt 11 auf Wahl der Wärmekapazität und des elektrischen
Punkt 12. Dieser abrupte Abfall des Stromes läßt die 55 Widerstandes des keramischen und des aus einer Le-Umgebungstemperatur
des keramischen Erhitzers ab- gierung bestehenden Erhitzers in Verbindung mit ihsinken.
Beim Sinken der Temperatur steigt der rer nachstehend beschriebenen gegenseitigen Anord-Stromfluß
allmählich in der Aufeinanderfolge nung auf irgendeine geeignete Trinktemperatur ein-12,13,14
und 15. Sinkt die Temperatur auf die un- gestellt werden.
tere Grenze 18 ab, so nimmt der Stromfluß abrupt 6o Ein mit dem neuen Beheizungssystem ausgestatte-ZU.
Mithin weist die Umgebungstemperatur des kera- ter Kaffeekocher kann die Temperatur der Kaffeemischen
Erhitzers dem Betriebsverhalten des vorlie- flüssigkeit von einer gegebenen Menge automatisch
genden neuen Beheizungssystems entsprechend einen derart regeln, daß das Wasser bis zu einem Siede-Temperaturkreislauf
nach Art des in Fi g. 4 darge- punkt erhitzt, eine gewisse Zeit lang, um eine Kaffeestellten
auf. Die untere Grenze 18 und die obere 65 flüssigkeit gewünschter Konzentration zu erhalten,
Grenze 19 können an Hand der Wärmekennlimen auf der Siedetemperatur gehalten und die Kaffeeflüsdes
keramischen und des aus Legierung bestehenden sigkeit dann ohne weiteres Sieden eine lange Zeit auf
Erhitzers vorherbestimmt werden. einer gewünschten Temperatur warmechaltcn wird
Das Beheizungssystem weist einen auf der Innen- Kupfer, Eisen, Nickellegierungen, Kupferlegierungen
sehe des Kochers angeordneten keramischen Erhitzer und Eisenlegierungen.
und eine marktgängige, durch einen aus Metallegie- Es wird die Scheibe 39 und es werden die über
rung bestehenden Erhitzer gebildete Heizvorrichtung den Elektroden angeordneten Metallplatten 42, wie
auf die mit dem keramischen Erhitzer in Reihe ge- 5 in Fig. 10 und 11 dargestellt, mit einem Loch in der
schaltet ist Der elektrische Widerstand des kerami- Mitte versehen. Der als Ganzes in diesen Zeichnunschen
Erhitzers ist viel kleiner als derjenige der Heiz- gen mit der Bezugszahl 45 dargestellte Gegenstand
vorrichtung bei Raumtemperaturen von 10 bis 30° C stellt einen neuen, keramischen Erhitzer dar. Bei der
und wird oberhalb der Temperatur, bei der die Kaffee- Herstellung der Löcher in den Metallplatten 42 wird
flüssigkeit siedet oder warmgehalten wird, viel größer io ein dünner Streifen 46 stehen gelassen, um die Leials
der der Heizvorrichtung. Die Kombination von tungsdrähte 43 leicht an die jeweilige Platte 42 an-Heizvorrichtung
und keramischem Erhitzer wird so schließen zu können. Am Umfang des Loches 47 ist
gewählt daß sich ein Verhältnis des elektrischen der Anschlußstreifen 46 aufwärts gebogen. Die Me-Widerstandes
der Heizvorrichtung zu demjenigen des tallplatten werden dadurch, daß der Anschlußstreifen
keramischen Erhitzers mit positivem Temperaturko- 15 der unteren Metallplatte, wie in Fig. 10 und 11 gecffizienten
(Kaltleiters) bei Raumtemperatur von zeigt, durch das Loch 47 hindurch vorsteht, mitein-500·
Ibis2-1 ergibt und daß ein Widerstandsverhältnis ander kombiniert. Durch diese Maßnahme wird der
von 1 -500 bis 1-2 erzeugt wird, nachdem die Kaf- Anschluß an eine außenliegende elektrische Stromfeeflüssigkeit
auf eine Siedetemperatur erhitzt wor- quelle erleichtert, wenn der keramische Erhitzer am
den ist In diesem Beheizungssystem dient bei dem ao Kaffeekocher angebracht ist.
Erhitzungsvorgang bis zum Sieden als Hauptwärme- Es hat sich ergeben, daß der mehrere Bariumtitaquelle
der aus Legierung bestehende Erhitzer, wäh- natkeramikscheiben aufweisende keramische Erhitzer
rend der keramische Erhitzer die Hauptwännequelle eine stärkere Wärmeausstrahlung besitzt als der nur
für das Warmhalten nach dem Sieden darstellt. Nach eine Bariumtitanatkeramikscheibe aufweisende,
dem Kochen wird die Kaffeeflüssigkeit hauptsächlich «5 Außerdem kann der Zeitplan, nach dem die Tempedurch
die von dem keramischen Erhitzer ausge- raturen erreicht werden, d. h. das durch die Bezugsstrahlte
Wärmemenge auf einer bestimmten Tempe- zahl 37 in Fig.8 bezeichnete Siedeintervall und die
ratur warmgehalten. Temperaturdifferenz 38 zwischen Aufkoch- und
Der keramische Erhitzer kann aus einer beliebi- Warmhaltetemperatur, durch Anwendung von PTC-een
Bariumtitanatkeramik hergestellt werden, deren 30 Bariumtitanatkeramik mit verschiedenen Curietemelektrischer
Widerstand oberhalb einer bestimmten peraturen, bei denen der elektrische Widerstand
Temperatur abrupt ansteigt. Diese Bariumtitanatke- plötzlich ansteigt, geregelt werden,
ramik kann durch Anwendung wohlbekannter kera- In Fig. 12 bezeichnet die Bezugszahl 42 die
miktechnischer Verfahren dargestellt werden. Ein obengenannte Metallplatte der Abbildungen
äquimolekulares Gemisch aus Bariumkarbonat und 35 Fig.9,10 und 11 und ist 46 der obenerwähnte
Tiianoxyd wird unter Zusetzung von beispielsweise dünne elektrische Anschlußstreifen. Die Metallplatte
0 i bis 3 0 Gewichtsprozent Al2O8, 0,1 bis 3,0 Ge- 42 ist an die PTC-Bariumtitanatscheiben 48,49.50
-Aichtsprozent SiO und 0,2 bis 5,0 Gewichtsprozent und 51 von gleicher Stärke angeheftet. Die PTC-
^ines Titanoxydüberschusses naßmechanisch aufbe- Scheibe 48 weicht in ihrer Curietemperatur von den
π tet Das sich ergebende Gemisch wird zu einer 40 Scheiben 49, 50 und 51 ab. Der Unterschied muß 50
. heibe von gewünschter Form gepreßt und in Luft bis 100° C betragen. Zum Beispiel hat die keramir"'
1350° C 2 Stunden lang gebrannt Die gesinterte sehe Scheibe 48 die Curietemperatur 8O0C und die
^- heibe wird durch irgendein zur Verfügung stehen- anderen, 49,5« und 51. eine solche von 150° C, bei
S'- Verfahren auf einander gegenüberliegenden Fla- der ihr elektrischer Widerstand steil ansteigt. Die
■en mit Elektroden versehen. Eine mit Vorliebe für 45 Zahl der Scheiben braucht nicht, wie in Fig. 11, auf
nen keramischen Erhitzer verwendete Elektrode ist vier beschränkt zu werden, es kann jede beliebige
ne Silberelektrode die durch Bestreichen einander Scheibenzahl angewandt werden. Die vielen PTC-Ba-
«enüberließender Scheibenflächen mit Silberpaste riumtitanatkeramikscheiben können dadurch, daß die
-id Brennen in einer Stickstoffatmosphäre aufge- Metallplatten gewöhnlich auf ihrer Oberfläche mit
bricht wird oder eine Nickel-Phosphorelektrode, die 50 kleinen Spitzen 52 versehen sind, wie in Fig. 12 ge-
S»-ch stromloses Plattieren hergestellt wird. zeigt, genau in vorherbestimmten Stellungen gehalten
"Die so hergestellte Scheibe wird durch ein beliebi- werden. Die Scheiben 48,49,50 und 51 sind zwir
LfhrnoPTVPHPendes Verfahren, zum Beispiel sehen die Spitzen 52 gesetzt und nut einem Lötmittel
^s h^g^f^! JSJHn einander gegen- an die Metallplatte 42 angelötet. Die an der unteren
nUC1, Seiten derselben festgeheftet Fig. 9 55 Platte 42 befestigten Spitzen sind bedienbar, und es
keramischen Erhitzer mit Kaltleitereigen- ist anzuraten, beide Metallplatten mit Spitzen 52 zu
ς-haftpn eine Scheibe Γ39) aus Bariumtitanatkeramik versehen. Die Spitzen 52 können durch irgendein zur
Itetr Sf auf gegenüberliegenden Flächen mit Verfügung stehendes Verfahren, z.B. durch Befesti-E
ekSodei 40 ve«!nfnTsrundßzwei Lötmitteischich- gen kleiner Metallnägel an der Platte 42 durch AnUt-S»
™ ddtttebS Verbindung der Scheibe 39 mit 60 ten, hergestellt werden. Die Höhe der Spitzen 52 ist
T μ S!42 besitzt An diese Metallplatten notwendigerweise gennger als die Stärke der Scheiden
Metallplatten 42 besitzt An ^ £ das ben 48 49,50 und S1 wenn die s it2 d
1 5£JvSä^JffLut^- unteren Metallplatten 42 befestigt werden. Werden
SSt^2LSSS»u5iri 41 und 44 beide Metallplatten mit Spitzen 52 versehen, so ist
^ÄS^^SS d£ 65 &2MÄÄgerin8er Λ die Hafte der
jem Metall oder Der sich ergebende keramische Erhitzer wird in
\S25eraag"bMtt*ra. zB- Kicktl>
ein Metallgehäuse eingeschlossen und ist am Boden
des Kaffeekochers befestigt. In Fig. 13 bezeichnet die Bezugszahl 39 den in Fig. 10 und 11 gezeigten
keramischen Erhitzer, und 53 ist ein Metallgehäuse mit einem Deckel, die durch irgendein geeignetes
Verfahren, z.B. durch Löten oder Nahtschweißen, wasserdicht miteinander vereinigt werden. Das Metallgehäuse
53 wird, wie gezeigt, von der Bodenfläche durch einen vorstehenden Teil 54 entfernt gehalten,
um die Situation zu verwirklichen, daß der keramische Erhitzer 45 kaum durch die in der Heizvorrichtung
55 entwickelte Wärme beeinflußt wird. Der keramische Erhitzer 39 ist von seinem Metallgehäuse
53 durch irgendein vorrätig gehaltenes Material, z. B. durch Glimmerplättchen 56, elektrisch isoliert.
Der vorstehende Teil 54 ist an ein mit Gewinde versehenes Bolzenstück 57 mit darin vorgesehenem
Loch angeschlossen. Leitungsdrähte 43 mit elektrischem Isolationsmittel auf ihrer metallenen Oberfläche
gehen durch dieses Loch zu einer außenliegenden elektrischen Stromquelle hindurch. Das den keramischen
Erhitzer 39 enthaltende Metallgehäuse 53 wird durch eine Mutter 58 fest an den Boden des
Kaffeekochers angeschraubt. Zwischen den Boden des Kaffeekochers und den vorstehenden Teil 54 ist
ein Gummiring 59 eingelegt, um ein Hindurchdrin- as gen von Leckwasser zu verhüten und eine Wärmeübertragung
von der Heizvorrichtung auf den keramischen Erhitzer zu unterdrücken. An der Wand des
Kaffeekochers ist ein Erhitzer 55 von beliebiger Konstruktion und aus Legierung bestehend, befestigt,
der durch irgendein zur Verfügung stehendes Mittel von dem Kocher elektrisch isoliert ist. Eine zweckmäßige
Heizvorrichtung besitzt eine Konstruktion, bei der ein aus Legierung bestehendes Heizelement
die Form einer dünnen Platte besitzt und in eine Glimmerplatte eingebettet ist. Die Heizvorrichtung
55 ist mit dem keramischen Erhitzer 39 in Reihe geschaltet und mit einer Klemme verbunden, die zu
einer elektrischen Stromquelle führt.
Durch irgendeine mögliche und zweckmäßige An-Ordnung der Heizvorrichtung 55 wird ein neuartiger
Kaffeekocher geschaffen. Beim Ausbauen der Erfindung hat man entdeckt, daß durch Anordnen der
Heizvorrichtung oberhalb des keramischen Erhitzers in dem Kaffeekocher ein stabileres Arbeiten des letz- +5
teren erzielt werden kann. Die oberhalb des keramischen Erhitzers angeordnete Heizvorrichtung übt
keine thermische Beeinflussung auf den keramischen Erhitzer aus, weil es für das heiße, von der Heizvorrichtung
erwärmte Wasser schwierig ist, durch den Raum unter der Heizvorrichtung hindurchzuzirkulieren, ehe es noch seinen wirbelhaften Umlauf infolge
des Kochvorganges entwickelt. Daher bleibt bis zum Kochen des Wassers die Umgebungstemperatur des
keramischen Erhitzers auf einem niedrigeren Wert als dem der oberhalb des keramischen Erhitzers angeordneten Heizvorrichtung und steigt dann plötzlich
auf Kochtemperatur, wenn die Flüssigkeit kocht. Die Warmhaltetemperarur wird hauptsächlich durch die
Wärmekapazität des keramischen Erhitzers bestimmt. So hat eine Abnahme der von der Heizvorrichtung auf den keramischen Erhitzer übertragenen
Wärmeenergie ein Ansteigen des durch die Bezugszahl 38 bezeichneten Temperaturunterschiedes und
eine Verkleinerung des in F i g. 8 mit 37 bezeichneten Zeitintervalls zur Folge.
In Fig. 14 und IS ist ein Kaltleiter 45 auf die im
vorstehenden beschriebene Art am Boden des Kaffeekochers befestigt, und eine von einem Metallgehäuse
abgedeckte Heizvorrichtung 60 ist über dem Kaltleiter angeordnet; beide Heizvorrichtungen sind
elektrisch miteinander in Reihe geschaltet. Zweckmäßigerweise ist die vorgesehene Heizvorrichtung so
beschaffen, daß ein Legierungs-Heizelement in ein Metallrohr eingebettet ist, während sie durch irgendein
Isoliermaterial, z. B. keramisches Pulver oder Glasfiber, elektrisch isoliert wird.
In Fig. 16 bezeichnet die Bezugszahl 60 eine Heizvorrichtung in einer Rohrkonstruktion und ist
45 ein Kaltleiter, der mit der Heizvorrichtung 60 in Reihe geschaltet ist. Der Kaffeekocher weist an der
Bodenfläche einen teilweise vertieften Mittelteil auf. Der Kaltleiter 45 ist so in diesem vertieften Mittelteil
angebracht, daß die Wärmewirkung der Heizvorrichtung 60 unterdrückt wird. Es ist nötig, daß die obere
Fläche des Kaltleiters 45 niedriger als die Innenfläche des Kaffeekocherbodens ist, die mit der Heizvorrichtung
60 in Kontakt steht.
Eine weitere ratsame Anordnung eines keramischen und eines aus Legierung bestehenden Erhitzers
ist die in Fi g. 17 gezeigte Konstruktion, bei der eine Heizvorrichtung 60 außen an einer Seitenwand des
Kochers in einer über der Bodenfläche desselben liegenden Lage befestigt und ein Kaltleiter 45 auf die
obenbeschriebene Weise an der Bodenfläche angeordnet ist. Die Heizvorrichtung 60 liegt mit dem
Kaltleiter 45 elektrisch in Reihe und ist an Klemmen einer elektrischen Stromquelle angeschlossen. Bei
dieser Konstruktion hat die Heizvorrichtung vorzugsweise die Form eines Bandes, z. B. eines Streifens aus
Ni-Cr-Legierung, das zwischen zwei biegsame Asbestplatten gelegt ist. Die vorstehend angegebene, in
einer Rohrkonstruktion angeordnete Heizvorrichtung kann auch auf diese Ausführung Anwendung
finden.
Es ist wichtig, daß die heiße Kaffeeflüssigkeit im Kocher frei um den Kaltleiter 45 herumzirkulieren
kann, was auch bei dem temperaturabhängigen Schalter eine Rolle spielt. Daher darf kein Gegenstand
das Zirkulieren der heißen Kaffeeflüssigkeit um den Kaltleiter herum verhindern. Von diesem
Standpunkt aus gesehen, muß ein Kaffeehalter eine ganz bestimmte Konstruktion aufweisen.
In Fig. 18 und 19 bezeichnet die Bezugszahl 80 als Ganzes den mit dem Kocher kombinierten Halter,
der mit einem durchlochten Deckel 62 bedeckt ist und dessen Ständer 63 drei Füße 66 hat, die einen
ungestörten Umlauf der heißen Flüssigkeit um den keramischen Erhitzer 45 ermöglichen. Der Wasserdampf durchströmt das Tragrohr 64 und kondensiert
sich am Deckel 65, so daß dem Kaffee seine aromatischen Bestandteile entzogen werden. Der keramische
Erhitzer 45 wird von den drei Füßen 66 des Ständers 63 umgeben und steht mit der frei umlaufenden Kaffeeflüssigkeit in Verbindung. Dieser Halter kann zur
Ursache werden, daß der keramische Erhitzer zufriedenstellend als temperaturabhängjger Schalter arbeiten kann.
Die Konzentration der Kaffeeflüssigkeit hängt von der Menge des sich in vorstehend erwähnten Behälter 61 befindenden Kaffees bezüglich der Kochperiode ab. Eine gegebene Konstruktion eines automatisch arbeitenden Kochers besitzt nach der charakteristischen Eigenart des vorstehend beschriebenen Beheizungssystems eine bestimmte Kochzeit. Damit in
dieser Kochzeit der Kaffee nicht allzustark extrahiert
wird, weist ein neuzeitlicher vollautomatischer Kaffeekocher einen besonderen Kaffeehalter auf.
Nach F i g. 20, in der die gleichen Bezugszahlen die gleichen Konstruktionsteile wie in Fig. 19 bezeichnen,
besitzt ein Kaffeebehälter 6i ein vorstehendes Rohr 67, das sich dicht anliegend um das Tragrohr
64 hemmbewegen kann. Beide Rohre, das Tragrohr 64 und das Im Durchmesser größere Rohr 67,
sind mit einer öffnung 68 versehen. Die Öffnungsfläche der öffnung 68 wird durch Drehen des Behälters
61 geregelt. Wenn die öffnung 68 durch das vorstehende Rohr 67 vollständig geschlossen wird, so
tritt der gesamte Wasserdampf aus dem oberen Auslaß 69 aus. Wird die öffnung 68 durch Drehen des
Rohres 67 vollständig geöffnet, so tritt der gesamte Wasserdampf aus der öffnung 68 aus und steigt zu
dem Auslaß 69 empor. Durch Einstellen der Öffnungsfläche der öffnung 68 kann man die Menge
Wasserdampf regeln, die zum Brühen des Kaffees während einer bestimmten Kochzeit zur Verfugung
steht, und die Konzentration der Kaffeeflüssigkeit regeln. Damit ein Austreten von Wasserdampf aus dem
Auslaß verhütet wird, ist es notwendig, daß die maximale Öffnungsfläche der öffnung 68 eine die Fläche
des Auslasses 69 um das Doppelte übertreffende Größe besitzt. Durch Einstellen der Öffnungsfläche
der öffnung 68 kann man leicht eine Kaffeeflüssigkeit von wünschenswerter Konzentration und einem
wünschenswerten Geschmack zubereiten, und man kann eine so erzeugte Kaffeeflüssigkeit gemäß der
neuen Arbeitsweise des vorliegenden vollautomatischen Kaffeekochers lange warmhalten.
Wie vorstehend gesagt, arbeitet ein neues Beheizungssystem mit einem keramischen Erhitzer und
einer Heizvorrichtung so, daß eine an das System angelegte Spannung sich bis zur Kochperiode im Verhältnis
500:1 bis 2.1 und nach Beendigung dieser Periode im Verhältnis 1 : 500 bis 1 :2 auf die Heizvorrichtung
und den keramischen Erhitzer verteilt. Diese Spannungsänderung erleichtert es, eine Lampe
vorzusehen, die anzeigt, daß eine Kaffeeflüssigkeit in geeigneter Weise warmgehalten wird, um sie nach
dem Kochen trinken zu können.
In Fig.21 bezeichnet Bezugszahl 1 einen keramischen
Erhitzer und 2 eine Heizvorrichtung, die mit
ίο diesem in Reihe geschaltet ist, wobei diese Zahlen
die gleichen wie in F i g. 1 sind. Parallel zu dem keramischen Erhitzer ist eine Neonlampe 70 geschaltet,
die oberhalb einer gewissen Spannung Licht gibt. Wenn eine von einer elektrischen Stromquelle herkommende
Spannung an die Klemmen gelegt wird, so verteilt sich diese Spannung auf zwei Teile, d. h.
einen für den keramischen Erhitzer und einen für die Heizvorrichtung. An dem keramischen Erhitzer liegt
ein äußerst kleiner Spannungsteil, weil dieser bei nied-
ao rigen Temperaturen einen ziemlich kleineren Widerstand als den der Heizvorrichtung besitzt.
Wenn die Umgebungstemperatur des keramischen Erhitzers durch die Wärmeenergie der Heizvorrichtung
steigt und einen bestimmten Wert erreicht, wird das Verhältnis des elektrischen Widerstandes des Erhitzers
1 zu dem der Heizvorrichtung 2 500:1 bis 2:1. Daher wird die an den beiden Enden des keramischen
Erhitzers liegende Spannung zu der Spannung, bei der die Neonlampe 70 aufleuchtet. Auf
diese Art kann die Lampe 70 leicht die Zeit anzeigen, zu der die Kaffeeflüssigkeit völlig trinkbar
ist und von dem keramischen Erhitzer warmgehalten wird. Die Neonlampe 70 kann auf
irgendeine geeignete und bequeme Art an den automatisch arbeitenden Kaffeekocher angeschlossen
werden.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
Claims (9)
1. Automatisch arbeitender elektrischer Kaf- Heizvorrichtung, die mit eine™*™^£Ζ£™?£
feekocher mit einer Heizvorrichtung, die mit mit positivem Temperaturkoeffizient (Kaltleiter} in
einem keramischen Erhitzer mit positivem Tem- 5 Reihe geschaltet ist arbeitender Koperaturkoeffizient
(Kaltleiter) in Reihe geschaltet Ein herkömmlicher automatisch.arbeite^«^o
ist, dadurch gekennzeichnet, daß der eher hält die Temperatur der^f ^enBime
keramische Erhitzer (1,39,45) in der Flüssigkeit nach dem Kochen durch ^^^Χ^
angeordnet ist und als zusätzlicher Heizwider- tallschalter, auf konstanter TemperatuDer Kontakt
stand zum Aufheizen der Flüssigkeit dient io des Relais kann jedoch häufig α"Γς™^η"η° V*
2. Kaffeekocher nach Anspruch 1, dadurch ge- Versagen des Kochers *™F^*£%£ j£
kennzeichnet, daß die Heizvorrichtung (2; 55; 60) Herstellung eines zuverlässigen au omatocharDei
und der Kaltleiter (1;39;45) so ausgeführt sind, tenden Kaffeekochers teue r, ^Jg*™ S?
daß sich das Verhältnis der elektrischen Wider- Arbeitsweise einen komplizierten «e™?™™
stände bei Raumtemperatur der Heizvorrichtung 15 kreis und ein teures Relais erfordert ims ^πηικ
zum Kaltleiter von 500:1 bis 2:1 und sich das auf diesem Gebiet die Herstellung eines vollautor
Widerstandsverhältnis nach der Siedezeit von tischen elektnschen Katteekocneri, ve.
1 : 500 bis 1 :2 ändert. einen anfänglichen Zeitraum hindurch
3. Kaffeekocher nach Anspruch 1, dadurch ge- Wasser kocht, um die Kaffeeflussigkeit mit einer ge
kennzeichnet, daß der keramische Erhitzer «o wünschten Konzentration zuzubereiten und anschto-
(1,39,45) einen einzigen Heizkörper aus Bari- ßend die gebrühte Kaffeefluss.gkeit e ne lange Zeit
umtitanatkeramik (39) in Form einer Scheibe mit auf einer gewünschten Temperatur halt E η solcher
einem Loch in der Mitte, Elektroden (40) auf ge- vollautomatisch arbeitender Kaffeekocher « Jeaocn
genüberliegenden Flächen derselben und eine sehr tei-«r, wenn er auf herkömmliche Art unter ver-Metallplatte
(42) mit einem Loch in der Mitte a5 Wendung eines komplizierten elektnschen Stromkreiüber
jeder Elektrode (40) aufweist. ses und einer komplizierten Regelvornchtung gebaut
4. Kaffeekocher nach Anspruch 1, dadurch ge- wird. .. noon K.
kennzeichnet, daß der Kaltleiter aus mehreren Die Schweizerische Patentschrift 41UZZU De-PTC-Bariumtitanatscheiben
(48 bis 51) besteht, schreibt ferner als Heizvornchtung eines ^arieeperdie
zwischen zwei je eine Mittelöffnung aufwei- 30 kolators die Reihenschaltung eines Widerstandesι mit
senden Metallplatten (42) angeordnet sind. positivem Temperaturkoeffizienten (P IC-wiaerstan-
5. Kaffeekocher nach Anspruch 1, dadurch ge- des) mit einem metallischen Heizkörper, uer ncizkennzeichnet,
daß der Kaltleiter (45) auf der In- körper und der PTC-Widerstand bringen das_ Kaffeenenseite
des Bodens des Kochers angeordnet ist wasser zunächst zum Sieden Beide sind so Amenno-
und daß die Heizvorrichtung (60) oberhalb des 35 niert, daß nach dem Sieden der PTC-Widerstand von
keramischen Erhitzers (45) liegt, so daß die Um- niedrigen auf hohen Widerstandswert umkippt und
gebungstemperatur des keramischen Erhitzers im folgenden die Kaffeeflüssigkei auf einer Tempeplötzlich
auf Kochtemperatur steigt, wenn die ratur unter dem Siedepunkt gehalten wird. Bekannt-Flüssigkeit
kocht. Hch wird für PTC-Widerstände häufig Banumtanat
6. Kaffeekocher nach Anspruch 1, dadurch ge- 4o benutzt. Nach dem Schweizer Patent 410220 ist der
kennzeichnet, daß der Kaltleiter (45) auf der In- PTC-Widerstand in der Nahe des metallischen Heiznenseite
des Kochers in einem teilweise vertieften körpers angeordnet, so daß der wiaerstana iner-Mittelteil
der Bodenfläche des Kochers ange- misch direkt mit dem metallischen Heizkörper verbracht
ist und daß die Heizvorrichtung (60) an bunden ist. Daher kommt es unerwunschterweise
dem flachen, den Mittelteil umgebenden Teil der 45 vor, daß der PTC-Widerstand von niedrigen auf
Bodenfläche des Kochers befestigt ist. hohen Widerständen umkippt, noch ehe die Tempe-
7. Kaffeekocher nach Anspruch 1, dadurch ge- ratur der Flüssigkeit den vorherbestimmten Wert erkennzeichnet,
daß der Kocher mit einem Halter reicht hat, und die in der Heizvornchtung ver-(80)
verbunden ist, dessen Ständer (63) drei Füße brauchte Wattierung abnimmt, was zur holge hat,
(66 hat, die einen ungestörten Umlauf der hei- 50 daß es sthr lange dauert, bis die Flüssigkeit auf die
ßen Flüssigkeit um den keramischen Erhitzer vorherbestimmte Temperatur ansteigt. Außerdem
(45) ermöglichen. wird in einer solchen Heizvornchtung der PTC-
8. Kaffeekocher nach Anspruch 1, dadurch ge- Widerstand nur zum Regeln und nicht zum Erhitzen
kennzeichnet, daß der Kocher mit einem Halter gebraucht. .
kombiniert ist, der den Kaffee aufnimmt und der 55 Aufgabe der Erfindung ist es, einen automatisch
in seinem von Wasserdampf durchströmten Trag- arbeitenden Kaffeekocher zu schaffen, der eine hohe
rohr (64) eine Öffnung (68) hat, die durch Dre- Regelgenauigkeit und e.ne gute Hnergieausnutzung
hen des Behälters (61) geregelt werden kann, der gewährleistet.
ein im Durchmesser größeres Rohr (67) aufweist, Diese Aufgabe wird erfindungsgemaß so gelost,
das in seiner Wand ebenfalls eine Öffnung be- 60 daß der keramische Erhitzer von positivem Temperas;tzt
turkoeffizienten in der Flüssigkeit angeordnet ist und
9.' Kaffeekocher nach Anspruch 1, gekenn- als zusätzlicher Heizwiderstand zum Aufheizen der
zeichnet durch eine zum Kaltleiter (1) parallel ge- Flüssigkeit dient. . . . ,,
schaltete Lampe (70), die die Zeit anzeigt, wäh- Nach der vorliegenden Erfindung ist es von Vor-
rend deren eine Flüssigkeit nach dem Sieden 65 teil, wenn die Flüssigkeit rasch durch die Beheiwarmeehalten
wird. zungsvorrichtung erhitzt wird; der keramische Erhit
zer von positivem Temperaturkoeffizient (keramische Kaltleiter) muß daher umkippen, wenn die Tempera-
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DEM0072406 | 1967-01-13 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1690587C true DE1690587C (de) | 1973-06-14 |
Family
ID=
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2307430A1 (fr) * | 1975-04-07 | 1976-11-05 | Philips Nv | Element chauffant auto-regulateur |
EP0022878A1 (de) * | 1979-07-18 | 1981-01-28 | Elpag Ag Chur | Heizeinrichtung für elektrisch beheizte Geräte |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2307430A1 (fr) * | 1975-04-07 | 1976-11-05 | Philips Nv | Element chauffant auto-regulateur |
EP0022878A1 (de) * | 1979-07-18 | 1981-01-28 | Elpag Ag Chur | Heizeinrichtung für elektrisch beheizte Geräte |
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