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Beschreibung zum Patentgesuch betreffend: "Filtriervorrichtung zum
Zubereiten von Getränken." Die Erfindung betrifft eine Filtriervorrichtung zum Zubereiten
von Getränken, insbesondere für Verkaufsautomaten, bei der eine beweglich montierte,
mit einem angetriebenen Kolben und einer Zuleitung für Flüssigkeit versehene Presskammer
sich mit einem offenen Ende während eines Presshubes des Kolbens auf einem Streifen
aus Filtermaterial abstützt, während bei einem rückgängigen Hub des Kolbens die
Presskamner vom Filtermaterial abhebt und das Filtermaterial auswechselbar ist.
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Für die Zubereitung von warmen Getränken, insbesondere von Kaffee,
werden Ingredienzen verwendet, die in Wasser löslich sind. Verkaufsautomaten für
Kaffee sind deshalb mit einer Mischschale für die Ingredienzen versehen.
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Es hat sich aber herausgestellt, dass die Zubereitung von Getränken,
insbesondere von Kaffee, durch Extrahieren vom gemahlenem Kaffee eine beträchtliche
Geschmacksverbesserung
ergibt, und deshalb werden Verkaufsautomaten
zum Teil mit einer speziellen 2¢triervorrichtung zum Zubereiten dieser Getränke
versehen.
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Es ist bekannt, einen Streifen Filtermaterial unterhalb einer Presskammer
zu rühren, wobei auf diesem Streifen in regelmässigen Abständen Kapseln mit z.B.
gemahlenem Kaffee vorgesehen sind. Diese Kapseln werden unter das offene Ende der
Presskammer geführt, wonach hemdes Wasser in die Presskammer strömt, das mittels
eines Kolbens durch den Streifen aus Filtermaterial und durch die aus Filtermaterial
hergestellte Kapsel hindurchgepresst wird. Nachdem das Wasser durch das Filtermaterial
gepresst worden ist, wird die Presskammer etwas angehoben und der Streifen Filtermaterial
wird verstellt, bis eine nächste Kapsel unter das offene Ende der Filterkammer geführt
worden ist. Der benutzte Teil des Streifens mit der verbrauchten Kapsel wird in
einem dafür bestimmten Behälter aufgefangen.
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Diese bekannte Vorrichtung weist Mängel auf, da rings um den Rand
der Kapsel, wenn sie unter der Filterkammer angeordnet ist, kein Kaffeepulver vorhanden
ist und also eine bestimmte Wassermenge durch das Filtermaterial hindurch geht,
ohne mit Kaffeepulver in Berührung zu kommen. Wenn man die Kapsel derart ausführen
würde, dass die Wandung der Filterkammer am offenen Ende unmittelbar mit der Kapsel
in Berührung kommen würde, dann müsste die Vorschubvorrichtung für das Filtermaterial
sehr genau arbeiten, und es ist ebenfalls eine grosse Genauigkeit in der Anordnung
der Kapsel auf dem Filtermaterial notwendig, da sonst die Möglichkeit besteht, dass
der Rand der Filterkammer am offenen Ende tenweise auf die Kapsel drückt und teilweise
au freies Filtermaterial.
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Ausserdem kann unter diesen Umständen kein guter Verschluss des offenen
Endes der Filterkammer auf dem Filtermaterial gewShrleistet werden, S trend nur
ein Teil des Wassers mit einem Teil des Kaffeepulvers in der Kapsel in Berührung
komnen kann.
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Die Erfindung stellt sich zur Aufgabe, die genannten Nachteile zu
beheben. Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, dass die Presskammer
oberhalb einer Zuleitungsöffnung für die zu filtrierenden Stoffe mit einer Führung
für den Kolben versehen ist, während die Presskammer zwischen dem mit dem Filtermaterial
in Beruhrung kommenden Rand und der Zuleitungsöffnung den Pressraum bildet, in dem
der Kolben dichtend verschieblich ist.
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Bei dieser Ausbildung der Vorrichtung ist es möglich, das Filtermaterial
in Form einer Rile anzuordnen und nur das Filtermaterial, also ohne Ingredienzen,
unter die Presskammer zu führen Die Ingredienzen werden durch die Zuleitungsöffnung
unterhalb des Kolbens in den oberen Bereich der Presskamner geführt, wobei die Ingredienzen
auf das Filtermaterial gestürzt werden, nachdem das offene Ende der Presskammer
auf das Filtermaterial drückt und die Presskammer damit geschlossen worden ist.
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Eine sehr gute Ausbreitung der aüf das Filtermaterial zu führenden
und zu extrahierenden Ingredienzen wird ermöglicht, indem die Filtervorrichtung
nach der Erfindung derart ausgeführt ist, dass die Presskammer über die Zuleitungsöffnung
an einen Ausschüttbecher angeschlossen ist, der unterhalb einer Dosier - und Abgabevorrichtung
für die zu extrahierenden Ingredienzen und unterhalb einer Ausströmöffnung für eine
dosierte Flüssigkeitsmenge' angeordnet ist.
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Wenn nun die Flüssigkeit, z.B. Wasser, und die Ingredienzen gleichzeitig
in den Becher geschüttet werden, werden die Ingredienzen von der Flüssigkeit getragen
und gleichmässig auf das Filtermaterial unter der Presskammer ausgebreitet, Die
Extrahierung beginnt also schon, bevor der Kolben den Presshub ausführt.
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Es ist möglich, die Presskammer von den Antriebsmitteln für den Kolben
ganz frei zu halten, damit die Ingredienzen in der Presskanner nur mit der wirksamen
Fläche des Filtersystems in Berührung konnnen und eine gute Ausbreitung der Ingredienzen
auf dem Filtermaterial möglich ist, wenn gemäß der Weiterbildung der Erfindung die
Anordnung so geschaffen ist, dass die Führung für den Kolben oberhalb der Zuleitungsöffnung
von einer durchgehenden Wandung der Presskammer gebildet ist, in der diametral einander
gegenüber in Höhe der Bewegungsbahn des Kolbens zwei Schlitze angeordnet sind, in
dem ein Kolbenzapfen geführt ist, und dass an den Enden dieses Kolbenzapfens Pleuelstangen
befestigt sind, die ausserhalb der Presskammer zu einem unterhalb desselben angeordneten
Triebmechanismus verlaufen.
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Eine weitere, in der Praxis als sehr zweckmäßig erprobte Ausführung
der Filtervorrichtung ist nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass parallel
zu den Pleuelstangen Zugstangen für die Presskammer verlaufen, die mit den Triebmechanismus
gekuppelt sind und derart gesteuert werden, dass die PresskamPner gegen ein zwischen
der Presskammer und dem vriebmechanismus angeordnetes Widerlager für das Filtermaterial
gezogen wird, wenn der Kolben seinen Presshub ausführt.
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Die Erfindung soll nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten
Seichnungen näher erläutert werden.
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Es zeigen: Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch eine Filtriervorrichtung
nach der Erfindung für die Anwendung in einem Verkaufsautomaten, und Fig. 2 einen
Vertikalschnitt durch die Vorrichtung nach Fig. 1 gemäß Linie II-II, gesehen in
Pfeilrichtung.
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In einer Stützplatte 1 des Verkaufsautomaten ist ein Wider lager
2 für das Filtermaterial 3 und für eine Presskamner 4 angeordnet. Im Widerlager
2 ist ein Fangbecher 5 mit Ablauf 6 montiert. Der obere Rand des Fanbechers trägt
einen Dichtungsring 7, vorzugsweise aus elastischem Material. Weiter ist auf dem
oberen Rand des Fangbechers ein starres Gitter 8 montiert. über das Widerlager 2,
den Ring 7 und das Gitter 8 wird ein Streifen Filtermaterial 3 geführt, der von
einer im Schrank des Verkaufsautomaten gelagerten Rolle 9 gezogen werden kann, Der
Streifen Filtermaterial läuft über die Rollen 10 und 11 und kann mittels einer Vorschubrolle
12 mit einer Druckrolle 13 weitergezogen werden. Die Wirkungsweise der Rollen 12
und 13 wird später beschrieben werden. Der Rand 14 des unteren offenen Endes der
Presskammer 4 drückt fest auf das Filtermaterial und den darunter angeordneten elastischen
Ring 7, damit eine gute Dichtung der Presskammer auf dem Filtermaterial erzielt
wird.
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Oberhalb der Presskammer 4 ist eine Führung 15 für den Kolben 16 vorgesehen.
Die Führung 15 für den Kolben wird von einer Wandung der Presskammer 4 gebildet,
und der innere Durchmesser dieser Führung 15 ist grösser als der innere Durchmesser
der Presskammer 4. Der Kolben ist mit federnden Kragen 17 versehen und passt dichtend
in die Presskammer 4. Die in Fig. 1 gezeichnete Stellung des Kolbens 16 ist die
oberste Stellung. Unter dem Kolben 16 unmittelbar oberhalb der Presskammer 4 ist
eine Zuleitungsöffnung 18 für die zu filtrierenden und zu extrahierenden Ingredienzen
angeordnet. Diese bildet die Verbindung zwischen der Presskammer 4 und einem Schüttbecher
19. Der Schüttbecher 19 ist an der oberen Seite offen und ist unterhalb einer Dosier-und
Abgabevorrichtung 20 für die zu extrahierenden Ingredienzen aus dem Behälter 21
angeordnet. Um eine zu grosse Streuung der Ingredienzen zu verhüten, wenn sie aus
der Abgabevorrichtung 20 heraustreten, ist ein Schüttrichter 22 vorgesehen. Heises
Wasser kann nach oeffnen eines Ventils aus einer Tülle 23 gegen
diesen
Schüttrichter 22 strömen. Infolgedessen wird ein Wassermantel um den Schüttrichter
22 gebildet, und die Ingredienzen kommen unmittelbar mit dem vom Schüttrichter ablaufenden
Wasser in Berührung und gelangen weiter in den Schüttbecher 19.
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Dadurch wird eine gute Mischung von Ingredieten, wie gemahlenem Kaffee
mit Wasser, erhalten, und diese Suspension fliesst aus dem Schüttbecher 19 durch
die Oeffnung 18 hindurch in die Presskammer 4. Auf diese Weise wird eine gute Ausbreitung
der Ingredienzen über das Filtermaterial 3 unten in der Presskammer erzielt. Das
Zulassen einer abgemessenen Wassermenge aus der Leitung 23 sowie die Betätigung
der Dosier- und Abgabevorrichtung 20 erfolgen mittels einer separaten Steuervorrichtung
des Verkaufsautomaten, deren Wirkungsweise nicht beschrieben zu werden braucht.
Es soll nur erwähnt werden, dass in Verkaufsautomaten eine bestimmte Programmschaltung
vorgesehen ist, damit nach dem Ausschütten der Ingredienzen in den Becher 19 und
deren Abführung in die Presskammer 4 der Kolben 16 seinen Presshub beginnt.
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Um den Kolben antreiben zu können, ist er mit einem Zapfen 23 versehen,
dessen Enden durch diametral in der als Führung dienenden Wandung 15 angeordnete
Schlitze 24 hindurch nach außen ragen. An den Enden des Kolbenzapfens 23 sind Pleuelstangen
25 montiert. Jede Pleuelstange ist durch einen Spalt 26 des Widerlagers 2 geführt.
Die unteren Enden der Pleuelstangen sind mit einer Kurbel 28 an einem Zahnrad 27
verbunden. Es sind zwei Kurbeln und zwei Zahnräder 27 vorhanden; diese sind in Fig.
2 mit a bzw. b markiert, das heißt, eine Kurbel 28a an einem Zahnrad 27a und eine
Kurbel 28b an einem Zahnrad 27 b. Es ist deutlich, dass bei Drehung der Zahnräder
27 mit den Kurbeln 28 die Pleuelstangen 25 sich dementsprechend bewegen und der
Kolben 16 den Presshub und einen darauffolgender rückläufigen Hub ausführt. Die
Zahnräder 27 sind auf einer gemeinsamen Achse 29 befestigt. An der der Kurbel abgewandten
Seite der Zahnräder 27 ist ein Nocken bzw. eine Steuerscheibe 30 vorgesehen. Mit
der
Umfangskante dieses Nockens 3o arbeitet eine an einer Zugstange
31 befestigten Rolle 32 zusammen. Es sind wieder zwei Nocken vorhanden, die mit
30a und 30b bezeichnet sind. Auch sind zwei Zugstangen 31a und 31b vorhanden, und
jede dieser Zugstangen verläuft durch einen Spalt 33 des Widerlagers 2. Die Zugstangen
31 sind mit Zapfen 36 versehen, die in Lagertöpfe 34 passen, die diametral einander
gegenüber an der Wandung der Presskammer 4 vorgesehen sind, Die Lagertöpfe sind
an der oberen Seite offen und zwar derart, dass die Zugstangen 31 mit ihren Zapfen
aus den Lagertöpfen herausgleiten können, wenn die Presskammer entfernt werden soll.
Jeder Zapfen 36 ist mit einer Mutter 35 an der Zugstange 31 befestigt. Zwischen
der Mutter 35 und der Zugstange liegt eine mit einem Vorsprung 38 versehene Platte.
Die Vorsprünge 38 liegen mit etwas Spiel oberhalb ausragender Teile der Lagertöpfe
34 für einen noch zu erläuternden Zweck. Mittels eines mit einer Mutter 35 nachstellbaren
Stiftes 37 kann die Zugstange 31 derart zum Zapfen 36 nachgestellt werden, dass
der untere Rand 14 der Presskammer fest auf das Filtermaterial 3 und dem darunter
liegenden Ring 7 drückt. Die Form der Nocken 30 ist in Fig. 1 erkennbar; die Nocken
30 sind 900 zu den Kurbeln 28 in Phase versetzt. Die Krone der Nocken 30 erstreckt
sich aber über mehr als 1800. Wenn die Kurbeln 28 in ihren oberen Lagen stehen,
wie in den Figuren 1 und 2 gezeichnet, und die Zahnräder sich in Richtung des Pfeils
39 drehen, wird der Kolben 16 den Presshub durchlaufen. Die Presskammer 4 ist mit
dem unteren Rand 14 auf dem Filtermaterial festgezogen, da schon, bevor die Kurbel
28'in die Höchstlage gelangt, die Rollen 32 schon auf die Kronen der Nocken 3o auflaufen
(siehe Fig.1).
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Bei Drehung der Zahnräder 27, in Richtung des Pfeiles 39, bis die
Kurbeln 28 ihre unterste Lage durchlaufen und der Kolben 16 den Rückhub anfang,
läuft zugleieh die. Rolle 32 von der Krone des Nockens 3o zum Nockenfuß. Dies bedeutet,
dass die Presskammer 4 nicht mehr auf das Filtermateriak 3 gezogen wird, und infolge
der Reibung des Kolbens 16 mit der Wandung der Presskammer wird diese sich mit dem
Rückhub des Kolbens 16 mitbewegen und vom Filtermaterial 3 abgehoben.
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Wie schon erwähnt, sind die zu filtrierenden und zu extrahierenden
Stoffe schon in die Presskammer 4 geführt, bevor der Kolben 16 den Presshub anhängt.
Die Menge dieser Stoffe ist bezüglich des Volumen der Presskammer 4 derart bemessen,
dass zwischen dem Kolben und den Stoffen dne Luftblase vorh&iden ist. Dies ist
vorteilhaft, da die in die Presskammer 4 eingebrachten Stoffe nicht mit dem Kolben
16 in Berührung kommen.
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Weiter wird wegen des Vorhandenseins der Luftblase das Abheben der
Presskammer 4 vom Filtermaterial erleichtert.
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Auf der Welle 29 der Zahnräder 27 ist weiter ein Steuer-Nocken 40
vorgesehen, mit dem eine $teuerrolle 41 und eine Zugstange 42 zusammenarbeitet,
Die Zugstange 42 steht mit einem Bügel 43 in Verbindung, der um den von der Rolle
11 herunterhängenden Streifen aus Filtermaterial 3 greift,wobei der Bügel an eine
Lagerplatte 44 für zwei Rollen 13 gekuppelt ist. Wenn nun die Steuerrolle 41 der
Zugstange 43 auf die Krone des Steuernockens 40 läuft, zieht die Zugstange 42 mit
dem Bügel 43 die Rollen 13 gegen das Filtermaterial 3 und sie drücken das Filtermaterial
gegen die Transportrolle 12. Da die Transportrolle 12 mittels Zahnräder mit den
Zahnrädern 27 in Verbindung steht wird das Filtermaterial weiter transportiert und
ein neuer Teil des von der Rolle 19 ablaufenden Filtermaterialstreifens gelangt
unter die Presskammer 4, Auf dem von der Rolle 11 hinunterhängenden Teil des Filtermaterials
sind Kuchen 45 aus Rückständen der filtriertentnd extrahierten Stoffe vorhanden.
Das Filtermaterial mit dem Kuchen 45 kann in einem dafür bestimmten Behälter aufgefangen
werden. Die Stellung des Steuernockens 40 mit Bezug auf die Kurbeln 28 und die Nocken
30 ist derart, dass das Transportieren des Filtermaterials erfolgt» nachdem die
Presskammer 4 vom Filtermaterial abgehoben worden ist, also während des Rückhubes
des Kolbens 16.
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Bei der Aufwärtsbewegung der Presskammer 4 wird diese über einen
beschränkten Winkel kippen, da die Zugstangen 31 derart geführt sind ,dass sie eine
geradlinige Bewegung ausführen, während die Kolbenstangen 25 eine seitliche Bewegungsmöglichkeit
in den Schlitzen 26 haben. Diese Kippen der Presskammer 4 ist aber beschränkt, und
dazu dienen die Vorsprünge 38 der Platte. Wenn die Presskammer nicht mehr kippen
darf, drückt ein Vorsprung 38 auf einen ausragenden Teil der Lagertöpfe 34.
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Bei der Kippbewegung wird diese Seite der Presskammer bei der Rolle
11 etwas höher angehoben als die Seite der Presskammer bei der Rolle lo. Der Kuchen
aus Filterrückständen kann deshalb leichter unter dem Rand 14 der Presskanmer heraus
geschoben werden.
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- Patentansprüche -