DE19629239A1

DE19629239A1 - Vorrichtung zur selbsttätigen Zubereitung von Kaffee

Info

Publication number: DE19629239A1
Application number: DE1996129239
Authority: DE
Inventors: Hansdieter Greiwe
Original assignee: Palux AG
Current assignee: Franke Technology and Trademark Ltd
Priority date: 1996-07-19
Filing date: 1996-07-19
Publication date: 1998-01-22
Anticipated expiration: 2016-07-20
Also published as: DE19629239C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur selbsttätigen Zuberei tung von Kaffee nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie eine Kaffeemaschine zur Durchführung des Verfahrens.

Es ist seit langer Zeit bekannt, daß man mit ein und derselben Kaffeemaschine verschiedene Arten von Kaffee zubereiten kann. Eine derartige Kaffeemaschine wurde früher unter dem Namen "Solomatic-Espresso" von der Anmelderin vertrieben und war dazu geeignet, entweder Espresso oder Frischbrüh-Kaffee zuzuberei ten. Je nachdem, ob Espresso oder Frischbrüh-Kaffee zubereitet werden sollten, wurden das Kaffeemehl unterschiedlich fest zu sammengepreßt und das Brühwasser mit unterschiedlichem Druck zugeführt. Eine vollständig selbständige Zubereitung von Kaffee war mit dieser Maschine nicht möglich.

Zur selbsttätigen Zubereitung von Kaffee ist aus der DE-PS 20 53 466 eine Kaffeemaschine bekannt, bei der Kaffeemehl in einen Brühzylinder mit vertikaler Achse eingefüllt und mit einem oben in den Brühkolben eingesetzten Kolben angepreßt wird. Da untere Ende des Brühzylinders wird von einem als Filter ausge bildeten Kolben abgeschlossen, so daß durch Bohrungen im oberen Kolben eingeleitetes heißes Wasser das Kaffeemehl durchströmt und das Filtrat unten abgeführt wird. Der Anpreßdruck des obe ren Kolbens wird fest eingestellt. Der so hergestellte Kaffee entspricht jedoch nicht vollständig den vom Kunden gestellten Forderungen - das Ziel ist, gleichbleibende Qualität.

Aus der DE 33 16 157 ist eine Kaffeemaschine derselben Art be kannt, bei welcher je nachdem, ob Espresso oder Filterkaffee hergestellt werden soll, mit oder ohne Anpreßdruck gearbeitet wird. Bei dieser Anordnung bzw. bei diesem Verfahren ist jedoch die Reproduzierbarkeit des Brühergebnisses problematisch.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Kaffeemaschine zur selbsttätigen Zubereitung von Kaffee und/oder Espresso der eingangs genannten Art dahingehend wei terzubilden, daß in einfacher Weise ein verbessertes Brühergeb nis erzielt wird.

Diese Aufgabe wird durch die in den Patentansprüchen 1 bzw. 7 angegebenen Merkmale gelöst.

Ein wesentlicher Punkt der Erfindung liegt darin, daß der An preßdruck als solcher nicht konstant vorgegeben wird, sondern ein ganz anderer Parameter, nämlich die Wasserdurchflußge schwindigkeit denjenigen Vorgabewert darstellt, der im wesent lichen konstant (von Brühvorgang zu Brühvorgang) gehalten wird. Überraschenderweise ergibt sich durch diese Maßnahme ein we sentlich konstanteres und darum im Durchschnitt auch besseres Brühergebnis als dies bisher möglich war.

Vorzugsweise wird der Anpreßdruck verringert, wenn bei einem Brühvorgang die Durchflußgeschwindigkeit einen vorgegebenen Sollwert unterschreitet (und umgekehrt).

Diese Einstellvorgänge werden nun vorzugsweise derart vorge nommen, daß Korrekturen (im Sinne einer Regelung) immer nur von Brühvorgang zu Brühvorgang vorgenommen werden, also nicht wäh rend eines einzelnen Brühvorgangs. Die Korrekturen erfolgen hierbei in derart kleinen Schritten, daß zwar merkliche Ände rungen geschehen, übermäßige "Regelschwingungen" von Einstell vorgang zu Einstellvorgang aber vermieden werden. Auf diese Weise gelingt es, Änderungen der "Umgebungsbedingungen", z. B. des Kaffeemehls bzw. dessen Konsistenz (Feuchtigkeit, Tempera tur, usw.) zu kompensieren, so daß die Brühergebnisse optimal werden.

Vorzugsweise stellt man (beim Hersteller) zur Einstellung eines Grundwertes für den Anpreßdruck beim ersten Brühvorgang ein von einer Anpreßdruckerzeugungseinrichtung erzeugbaren maximalen Anpreßdruck ein. Beim nächsten Brühvorgang wird der Anpreßdruck dann verringert. Dadurch wird sichergestellt, daß beim Kunden niemals der maximale Anpreßdruck auftritt, die Anpreßdrucker zeugungseinrichtung somit nicht überlastet werden kann.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungs gemäßen Verfahrens werden die Durchflußöffnungen des Filters in Abhängigkeit vom Flüssigkeitsdruck in ihrem Querschnitt einge stellt. Dies bedeutet auch, daß die Filteröffnungen beim Brühen von Espresso andere Querschnitte aufweisen als beim Brühen von Kaffee. Diese Einstellbarkeit von Filteröffnungen ist an sich aus der EP 0 388 975 bekannt. Hierdurch ist eine weitere Opti mierung der Brühergebnisse möglich, da die Filteröffnungen den unterschiedlichsten Brühbedingungen anpaßbar sind.

Bei der erfindungsgemäßen Kaffeemaschine ist es wichtig, daß eine Durchflußgeschwindigkeitsmeßeinrichtung vorgesehen ist, so daß der Anpreßdruck in Abhängigkeit von der Wasserdurchflußge schwindigkeit eingestellt wird. Die Vorteile dieser Art der Re gelung wurden oben bereits erläutert. Die Durchflußgeschwindig keitsmeßeinrichtung könnte nun ein gesonderter Durchflußge schwindigkeitsmesser sein, jedoch ist es von Vorteil, wenn das Dosier-Meßgerät verwendet wird, welches ohnehin bei derartigen Getränkeautomaten vorhanden sein muß. Vorzugsweise wird eine Vorrichtung nach der DE 37 11 076 C1 verwendet. Bei Verwendung eines solchen Gerätes könnte nun der Abstand der erzeugten Zäh limpulse voneinander bzw. deren Frequenz die Basis für die Durchflußgeschwindigkeitsmessung bilden. Es ist aber auch mög lich, das Über- bzw. Unterschreiten des Durchflußgeschwin digkeits-Sollwertes anhand eines Über- bzw. Unterschreitens ei ner vorgegebenen Zeitdauer festzustellen, welche benötigt wird, um das voreingestellte Kaffeevolumen abzugeben.

Der Anpreßdruck könnte nun durch eine Krafterzeugungsvorgabe der Anpreßdruckerzeugungseinrichtung eingestellt werden. Bei einem elektromotorischen Antrieb könnte dieses beispielsweise die Stromaufnahme des krafterzeugenden Elektromotors sein. Ins besondere zur Feststellung eines Anpreßdruck-Maximalwertes wird dies auch vorzugsweise der entscheidende Meßwert sein. Zur korrekten Wiederholung eines voreingestellten Anpreßdruckes so wie zu dessen Vergrößerung bzw. Verringerung wird jedoch vor zugsweise eine Wegmeßeinrichtung verwendet, welche den Weg ei nes Brühkolbens im Brühzylinder (zum Anpressen des Kaffeemehls) feststellt. Hierbei wird davon ausgegangen, daß die Menge an eingefülltem Kaffeemehl konstant ist.

Vorzugsweise umfaßt der Brühzylinder eine im wesentlichen fest stehende Brühbuchse, in deren unterem Bereich ein motorisch an hebbarer Kolben vorgesehen ist, der Durchflußöffnungen zum Ein leiten des erhitzten Wassers aufweist. Dieser Kolben dient zum Ausstoßen eines Filterkuchens aus der Brühbuchse. Das den Brüh kolben bildende Filter wird von oben in die Brühbuchse einge fahren und zwar mit Hilfe der Anpreßdruckerzeugungseinrichtung.

Vorzugsweise findet ein Filter Verwendung, dessen Durchflußöff nungen einstellbare Querschnitte aufweisen, wozu vorzugsweise Nadeln vorgesehen sind, welche je nach Einschubtiefe in die Öffnungen verschieden große Durchflußquerschnitte definieren. Neben den eingangs genannten Vorteilen der besseren Anpassung der Filterparameter an den jeweiligen Brühvorgang ergibt sich hierbei noch der Vorteil, daß eine gewisse Selbstreinigung der Filteröffnungen stattfindet. Die Selbsteinstellung der Öff nungsquerschnitte wird dann besonders einfach, wenn die Nadeln gegenüber den Öffnungen mittels Federkraft derart gehalten sind, daß sie bei erhöhtem Flüssigkeitsdruck die Öffnungsquer schnitte verringern gegenüber einem niedrigeren Flüssigkeits druck. Dadurch wird auch gewährleistet, daß beim Brühen von Es presso der notwendige Gegendruck erzeugt wird und das Kaffee mehl sicher zurückgehalten wird. Beim Brühen von (Filter-)Kaffee, was unter einem geringeren (aber dennoch merk lichen) Anpreßdruck und mit einem geringeren (aber immer noch merklichen) Wasserdruck geschieht, werden die Öffnungs querschnitte dementsprechend vergrößert.

Nachfolgend wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand von Abbildungen näher erläutert. Hierbei zeigen:

Fig. 1 eine schematisierte Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kaffeemaschine;

Fig. 2 eine teilgeschnittene Seitenansicht einer Ausfüh rungsform der Kaffeemaschine;

Fig. 3 und 4 die in Fig. 2 gezeigte Ausführungsform in ver schiedenen weiteren Arbeitspositionen;

Fig. 5 einen Teilschnitt durch den Brühkolben der Kaffeema schine nach den Fig. 2 bis 4;

Fig. 6 eine Ansicht aus Richtung des Pfeiles VI aus Fig. 5;

Fig. 7 und 8 die Kaffeemaschine nach den Fig. 2 bis 6 in zwei wei teren Benutzungspositionen zum Brühen von Kaffee.

Bei der nachfolgenden Beschreibung werden für gleiche und gleichwirkende Teile dieselben Bezugsziffern verwendet.

Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform der Erfindung um faßt eine Brüheinrichtung 20 der Kaffeemaschine einen Brühzy linder 30, dessen unter es Ende von einem Kolben 32 verschlossen wird und dessen oberes Ende durch ein Filter 21 abgeschlossen werden kann. Zum Brühen von Kaffee oder Espresso befindet sich in dem vom Brühzylinder 30, dem Kolben 32 und dem Filter 21 ge bildeten Raum Kaffeemehl 1. Durch das Kaffeemehl wird heißes Wasser durch den Kolben 32 geleitet, das nach Durchströmen des Kaffeemehls 1 durch Durchflußöffnungen 25 des Filters 21 strömt und durch eine Abgabeleitung 19 in eine Tasse gefüllt wird.

Das Wasser kommt aus einer Wasserzufuhreinrichtung 10 mit einer Wasserzufuhr 11 und einem Druckminderer-/Rückschlagventil 12 zu einer Pumpe 13, welcher ein Rückfluß-Druckminderer 14 parallel geschaltet ist.

Aus der Pumpe 13 gelangt das Wasser in eine Heizeinrichtung 15 und aus dieser mit erhöhter "Brüh"-Temperatur durch ein Steuer ventil 16 in die Brüheinrichtung 20. Die Strömungsgeschwindig keit des Wassers wird in einer Durchflußgeschwindigkeitsmeßein richtung 40 gemessen, die bei dieser Ausführungsform der Erfin dung vor der Pumpe 13 angeschlossen ist.

Der Rückflußdruckminderer 14 ist auf einen Druck von ca. 8 bar eingestellt, so daß bei Betrieb der Pumpe 13 deren Ausgangs druck auf diesen Wert eingestellt wird, da bei erhöhtem Druck Wasser durch den Rückflußdruckminderer 14 zum Pumpeneingang zu rückströmt. Die Pumpe 13 weist einen "Leckstrom" derart auf, daß sie bei Stillstand ohne wesentliche Druckverluste durch strömt werden kann, so daß bei stillstehender Pumpe 13 und ge öffnetem Ventil 16 das Kaffeemehl 1 von Wasser durchströmt wird, dessen Druck im wesentlichen dem vom Druckminderer- /Rückschlagventil 12 bestimmten Druck (unter 2 bar) entspricht.

Das Ventil 16 und die Pumpe 13 werden von einer Steuerung 50 gesteuert, der Ausgangssignale der Durchflußgeschwindigkeits meßeinrichtung 40 zugeführt werden. Weiterhin steuert die Steuerung 50 einen Elektromotor 22, der das Filter 21 der Brüh einrichtung 20 mittels eines Spindeltriebes 23 derart verfahren kann, daß es entweder in den Brühzylinder 30 hineinfährt oder aus diesem herausgehoben wird. Der dem Motor 22 von der Steue rung 50 zugeführte Strom wird mittels eines Stromfühlers 52 ge messen und ist im wesentlichen der Kraft proportional, mit wel cher das Filter 21 auf das Kaffeemehl 1 drückt. Der Weg s, um welchen das Filter 21 in die Brühbuchse 30 hinein- bzw. aus ihr herausgefahren wird, wird mittels einer Wegmeßeinrichtung 53 (als Motor- bzw. Spindeldruckwinkel) abgetastet und der Steue rung 50 mitgeteilt.

Weiterhin ist in Fig. 1 schematisiert dargestellt, daß die Steuerung 50 einen Sollwert-Geber 51 aufweist, der von außen einstellbar ist und einen Sollwert für die Strömungsgeschwin digkeit des Brühwassers vorgibt, der dem Meßwert aus der Durch flußgeschwindigkeitsmeßeinrichtung 40 entspricht.

Nachfolgend wird die Brüheinrichtung 20 anhand von Fig. 2 näher erläutert.

Die Brüheinrichtung 20 umfaßt einen Rahmen 28, in welchem zwei Spindeln 29, 29′ drehbar gelagert sind. Die Spindeln 29, 29′ werden über Zahnräder 18, 18′, 18′′ vom Elektromotor 22 gedreht. Auf den Spindeln 29, 29′ sind Gewindehülsen 17, 17′ gelagert, welche einen Brühkolben 24 tragen, so daß bei der Drehung des Motors 22, dessen Drehwinkel (Anzahl der Umdrehungen) von der Wegmeßeinrichtung 53 gemessen wird, die Drehung über die Zahn räder 18′′, 18 und 18′ auf die Spindeln 29, 29′ übertragen wird, so daß die Gewindehülsen 17, 17′ auf den Spindeln 29, 29′ ver fahren werden und dabei den Brühkolben 24 aus dem Brühzylinder 30 mit seiner Brühbuchse 31 herausheben oder in diesen hinein fahren. Der Brühzylinder 30 mit der Brühbuchse 31 wiederum ist im Rahmen 28 befestigt bzw. bildet einen Teil dieses Rahmens, so daß der Brühzylinder 30 insgesamt unbeweglich ist.

Im Rahmen 28 ist weiterhin ein Hubrahmen 60 mit Hubstangen 61, 61′ und einem (unteren) Querhaupt 62 verschiebbar gelagert, welches die Hubstangen 61, 61′ miteinander verbindet. Zwischen dem Querhaupt 62 und am unteren Teil des Rahmens 28 befestigten Haltebuchsen 63 sind vorgespannte Federn 64, 64′ eingesetzt, welche das Haupt 62 des Hubrahmens 60 nach unten drücken.

An ihren oberen, dem Querhaupt 62 gegenüberliegenden Ende sind die Hubstangen 61, 61′ miteinander über ein oberes Querhaupt 65 verbunden, welches so angeordnet ist, daß die Gewindehülsen 17, 17′, welche den Brühkolben 24 halten, mit ihren oberen Enden beim Nachobenfahren mit dem oberen Querhaupt 65 in Anschlag kommen und so den Hubrahmen 60 nach oben heben können.

Am unteren Ende des Rahmens 28 ist eine Bohrung vorgesehen, welche eine mit dem in der Brühbuchse 31 dicht sitzenden Kolben 32 verbundene Stange 33 längsverschieblich aufnimmt, deren un teres Ende mit dem (unteren) Querhaupt 62 verbunden ist.

Wenn bei eingeschaltetem Motor 22 und Drehung der Spindeln 29, 29′ die Gewindehülsen 17, 17′ aus der in Fig. 2 gezeigten Stellung weiter angehoben werden, so wird der Hubrahmen 60 und mit ihm der Kolben 32 weiter angehoben, bis die in Fig. 4 ge zeigte Stellung erreicht ist.

Bei einer entgegengesetzten Drehung kommen hingegen die oberen Enden der Gewindehülsen 17, 17′ vom oberen Querhaupt 65 frei, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist, so daß die in Fig. 2 gezeigte untere Stellung des Kolbens 32 beibehalten bleibt.

Nachfolgend wird anhand von Fig. 5 der Brühkolben 24 mit seinem Filter 21 näher beschrieben.

Der Brühkolben 24 umfaßt ein Haltestück 35, welches an seinem oberen Ende mit den Gewindehülsen 17, 17′ (vorzugsweise ein stückig) verbunden ist und welches an seinem unteren Ende eine Halteplatte 36 trägt, von der hervorstehend Nadeln 26 vorgese hen sind. Zwischen der Halteplatte 36 und dem Haltestück 35 ist ein ringförmiger Spalt vorgesehen, in welchem Dichtungen 37 sitzen, die den Brühkolben 24 gegenüber der Brühbuchse 31 ab dichten können.

In der Halteplatte 36 sitzt axial verschieblich mittels einer Feder 27 in Richtung auf den Kolben 32 beaufschlagt eine das Filter 21 bildende Lochplatte, in deren Durchflußöffnungen 25 die an der Halteplatte 36 befestigten Nadeln 26 sitzen. Die Na deln 26 und/oder die Durchflußöffnungen 25 sind derart konisch ausgebildet und relativ zueinander dimensioniert, daß bei der in Fig. 5 gezeigten Extremstellung, bei welcher die Nadeln 26 weit aus den Öffnungen 25 herausgezogen sind, die zwischen den Nadeln 26 und den Öffnungen 25 sich ergebenden Ringspalte dezi male Querschnitte aufweisen. Wird das Filter 21 entgegen der Kraft der Feder 27 weiter nach oben in Richtung auf die Halte platte 36 geschoben, so daß die Nadeln 26 tiefer in die Durch flußöffnungen 25 eindringen, so verengen sich diese Spalte.

Die untere Extremstellung, also die maximalen Öffnungsquer schnitte werden durch eine Einstellschraube 38 definiert, über welche das Filter 21 in der Halteplatte 36 gesichert ist.

Die zwischen den Nadeln 26 und den Durchflußöffnungen 25 beste henden Ringspalte stehen mit einem Strömungsraum 39 in flüssig keitsdichter Verbindung, der wiederum mit der Abgabeleitung 19 in dichter Verbindung steht. Somit gelangt Flüssigkeit, welche durch die durch die Nadeln 26 verengten Durchflußöffnungen 25 hindurchtritt, über den Strömungsraum 39 in die Abgabeleitung 19.

In den Fig. 2 und 4 ist weiterhin ein Abräumschieber 34 mit ei ner strichpunktierten Linie angedeutet, der so ausgebildet und angeordnet ist, daß ein vom Kolben 32 hochgehobener Filterku chen 2 (siehe Fig. 4) vom Abräumschieber 34 in einen (nicht ge zeigten) Sammelbehälter befördert werden kann. Der Abräumschie ber 34 wird durch eine (nicht gezeigte) Betätigungseinrichtung bewegt, welche von der Steuerung 50 gesteuert bzw. nur mecha nisch angesteuert wird.

Nachfolgend wird anhand der Fig. 2 bis 4 erläutert, wie die Grundeinstellung der Maschine erfolgt und wie danach Espresso bzw. Kaffee gebrüht werden.

Bei der ersten Grundeinstellung wird ein maximaler Verdich tungsdruck vorgegeben. Diese Vorgabe erfolgt mittels eines Ma ximalstromvorgabe-Potentiometers 54 in der Steuerung 50, dessen Wert mit dem Ausgangswert des Maximalwertgebers 52 erfolgt, der den Strom abtastet, welcher dem Motor 22 zugeführt wird. Dieser Strom ist proportional zu der Kraft, mit welcher das Kaffeemehl 1 zusammengedrückt wird. Nun wird eine zum Brühen von Espresso hinreichende Kaffeemehlmenge eingefüllt. Der Brühkolben 24 wird in den Brühzylinder 30 soweit abgesenkt, bis der im Maximal- Stromvorgabe-Potentiometer 54 voreingestellte Maximalstrom er reicht ist, das Kaffeemehl also mit der maximalen Kraft zu sammengepreßt wird. Nun wird der zu dieser maximalen Preßkraft gehörige Kolbenweg s über den Fühler 53 abgetastet und in der Steuerung 50 gespeichert. Daraufhin beginnt ein Brühvorgang, bei welchem die Pumpe 13 betrieben und das Ventil 16 geöffnet werden. Die Heizung 15 ist immer in Bereitschaft. Der Druck des aus der Wasserzufuhr 11 durch das Rückschlagventil mit Druckminderer 12 kommenden Wassers wird von der Pumpe 13 bis auf etwa 8 bar erhöht, wobei dieser Druck im Druckminderer 14 eingestellt ist. Überschreitet der von der Pumpe 13 erzeugte Druck diesen Wert, so strömt das Wasser vom druckseitigen Aus gang der Pumpe 13 über den Rückflußdruckminderer 14 zum Eingang der Pumpe 13.

Das Wasser wird in der Heizeinrichtung 15 erwärmt und gelangt durch den Kolben 32 in das Kaffeemehl 1 und durch dieses hin durch über das Filter 21 bzw. dessen Durchflußöffnungen 25 in die Abgabeleitung 19. Die zu diesem Vorgang gezeigte Position des Brühkolbens 24 in der Brühbuchse 31 ist in Fig. 3 gezeigt.

Die Strömungsgeschwindigkeit des Wassers wird mit der Durch flußgeschwindigkeits-Meßeinrichtung 40 abgetastet. Ein entspre chender Meßwert wird der Steuerung 50 zugeleitet. Nun wird festgestellt, ob die gemessene Durchflußgeschwindigkeit größer oder kleiner ist als ein Sollwert, der mittels eines Sollwert- Gebers 51 in der Steuerung 50 voreingestellt wird. Beim ersten Brühvorgang, bei welchem die maximale Anpreßkraft eingestellt wird, kann dies definitionsgemäß nicht der Fall sein. Bei einem solchen ersten Brühvorgang ist die Anpreßkraft ja maximal ein gestellt, sie kann also nur noch kleiner werden. Demzufolge ist auch beim ersten Brühvorgang die Durchflußgeschwindigkeit mini mal, also niedriger als diejenige Durchflußgeschwindigkeit, bei welcher ein optimales Brühergebnis erzielt wird (Voreinstell wert). Dementsprechend wird für den nächsten Brühvorgang ein Vorgabewert für den Wegmeßwert (Wegmeßeinrichtung 53) einge stellt, der etwas niedriger ist. Demzufolge wird bei einem nächsten Brühvorgang das Filter 21 bzw. der Brühkolben 24 bei gleicher Kaffeemenge etwas weniger weit in die Brühbuchse 31 eingefahren. Demzufolge wird die Kaffee-Anpreßkraft geringer, so daß auch die Durchflußgeschwindigkeit beim nächsten Brüh vorgang steigt. Dies wird für alle weiteren Brühvorgänge so ge halten, bis die Durchflußgeschwindigkeit höher wird als der voreingestellte Wert. Danach wird der Weg, um welchen der Brüh kolben 24 in die Brühbuchse 31 eingefahren wird, wieder um einen bestimmten geringen Betrag vergrößert, bis bei einem wei teren Brühvorgang die Durchflußgeschwindigkeit wieder geringer wird als der Vorgabewert, so daß die Weg-Einstellung immer um einen "Optimalpunkt" hin- und herschwankt. Will der Benutzer den Kaffee stärker haben, so verringert er die Durchflußge schwindigkeit mittels des Sollwert-Gebers 51. Die Maschine stellt sich dann dementsprechend selbsttätig ein, wobei als Einstellparameter - und dies hat sich in der Praxis als beson ders wichtig erwiesen - die Durchflußgeschwindigkeit verwendet wird, also derjenige Parameter, der die Eigenschaften des Kaffees selbst bzw. des Kaffeepulvers am direktesten miterfaßt.

Ein weiterer wichtiger Punkt beim Brühvorgang liegt darin, daß entsprechend dem Anpreßdruck und dem Wasserdruck das Filter 21 unter Zusammendrücken der Feder 27 derart auf die Halteplatte 36 zubewegt wird, daß die Nadeln 26 tiefer in die Öffnungen 25 eingeschoben werden. Dadurch werden die Ringspalte, die sich aufgrund der Konizität der Nadeln 26 bzw. der Durchflußöffnun gen 25 sowie deren Größenunterschiede ergeben, enger. Dies be deutet, daß selbst bei einem sehr geringen Anpreßdruck (zum Brühen von Kaffee) das Wasser mit einem nicht zu vernach lässigenden Druck das Kaffeemehl 1 durchströmt und daß beim Brühen von Espresso das (sehr feinkörnige) Kaffeemehl sicher zurückgehalten wird. Durch die Beweglichkeit der Nadeln 26 in den Durchflußöffnungen 25 wird weiterhin eine Art Selbstrei nigung gewährleistet.

Kurz zusammengefaßt wird also das Kaffeemehl in der in Fig. 2 gezeigten Position des Brühkolbens 24 in den Brühzylinder 30 eingefüllt; danach wird der Brühkolben 24 in den Brühzylinder 30 eingeführt, in welchem sich das Kaffeemehl 1 befindet und zwar so tief, wie dies durch den beim vorherigen Brühvorgang ermittelten Sollwert vorgegeben ist. Diese Position ist in Fig. 3 gezeigt. Nachdem die voreingestellte Wassermenge (entspre chend einer oder mehrerer Kaffeeportionen in Übereinstimmung mit der Menge an Kaffeemehl 1) durchgeleitet wurde, wird der Brühkolben 24 in seine oberste Stellung gehoben (Fig. 4), wobei das obere Querhaupt 65 in Anschlag mit den Gewindehülsen 17, 17′ gelangt und somit der ganze Hubrahmen 60 unter Zusammen drücken der Federn 64, 64′ angehoben wird, so daß der Kolben 32 über die Kolbenstange 33 in die in Fig. 4 gezeigte Position an gehoben wird und zwar so weit, daß seine obere Fläche im we sentlichen bündig mit dem Oberrand der Brühbuchse 31 verläuft. In dieser Position liegt der zusammengepreßte Filterkuchen 2 auf dem Kolben 32 und wird mittels des Abräumschiebers 34 in einer im wesentlichen ausschließlich horizontalen Schie bebewegung in einen (nicht gezeigten) Abfallbehälter geräumt. Danach wird wieder die in Fig. 2 gezeigte Position eingestellt. Der nächste Brühvorgang kann nun erfolgen.

Das Brühen von Kaffee unterscheidet sich vom Brühen von Es presso darin, daß zum einen eine andere Art von Kaffeemehl 1 in einer anderen Menge eingefüllt wird und zum anderen der Brüh kolben 24 nur um einen geringeren Betrag in die Brühbuchse 31 eingefahren wird, wie dies in Fig. 7 gezeigt ist. Das einge füllte Kaffeemehl wird hierbei nur sehr gering verdichtet (wenn überhaupt), wobei das Filter 21 durch die Feder 27 in seine Po sition gedrückt wird, in welcher die Einstellschraube 38 in An schlag mit ihrem Sitz in der Filterplatte 36 gelangt. Demzu folge sind die Spalte zwischen den Nadeln 26 und den Durchfluß öffnungen 25 maximal groß. Der Brühvorgang ist in Fig. 8 noch mals dargestellt.

Als weiterer Unterschied zum Brühen von Espresso ist zu bemer ken, daß die Pumpe 13 nicht betrieben wird. Sie ist nun derart ausgestaltet, daß das aus der Wasserzufuhr 11 durch das Rück schlagventil bzw. den Druckminderer 12 kommende Wasser mit sei nem Druck (unter 2 bar) durch die Pumpe 13 ohne wesentliche Druckverluste hindurchströmen kann, wie dies an sich bekannt ist. Ansonsten erfolgt die Einstellung der Maschine so wie beim Brühen von Espresso, so daß also ebenfalls die Stellung des Brühkolbens 24 in der Brühbuchse 31 über die Durchflußgeschwin digkeit geregelt wird.

Bezugszeichenliste

1 Kaffeemehl
2 Filterkuchen
10 Wasserzufuhreinrichtung
11 Wasserzufuhr
12 Rückschlagventil/Druckminderer
13 Pumpe
14 Rückflußdruckminderer
15 Heizeinrichtung
16 Steuerventil
17, 17′ Gewindehülse
18, 18′, 18′′ Zahnräder
19 Abgabeleitung
20 Brüheinrichtung
21 Filter
22 Motor
23 Spindeltrieb
24 Brühkolben
25 Durchflußöffnung
26 Nadel
27 Feder
28 Rahmen
29, 29′ Spindel
30 Brühzylinder
31 Brühbuchse
32 Kolben
33 Stange
34 Abräumschieber
35 Haltestück
36 Halteplatte
37 Dichtung
38 Einstellschraube
39 Strömungsraum
40 Durchflußgeschwindigkeitsmeßeinrichtung
50 Steuerung
51 Durchflußgeschwindigkeits-Sollwertgeber
52 Maximalwertgeber/Stromfühler
53 Wegmeßeinrichtung
54 Maximalstromvorgabepotentiometer
60 Hubrahmen
61, 61′ Hubstange
62 Querhaupt
63 Haltebuchse
64, 64′ Feder
65 oberes Querhaupt
s Kolbenweg

Claims

1. Verfahren zur selbsttätigen Zubereitung von Kaffee und/oder Espresso, wobei erhitztes Wasser mit vorbe stimmtem Flüssigkeitsdruck durch Kaffeemehl geführt und das mit vorbestimmtem Anpreßdruck komprimierte Kaffee mehl durch ein Filter zurückgehalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Anpreßdruck in Abhängigkeit von einem Wasser durchflußgeschwindigkeitsmeßwert eingestellt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserdurchflußgeschwindigkeitsmeßwert mit einem Sollwert verglichen und bei Unterschreiten des Sollwerts der Anpreßdruck verringert, bei Überschreiten vergrößert wird.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserdurchflußgeschwindigkeitsmeßwert bei einem er sten Brühvorgang festgestellt und der Anpreßdruck in ei nem darauffolgenden Brühvorgang dem Wasserdurchflußge schwindigkeitsmeßwert entsprechend eingestellt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung eines Grundwertes für den Anpreßdruck beim ersten Brühvorgang ein von einer Anpreßdruckerzeu gungseinrichtung erzeugbarer maximaler Anpreßdruck ein gestellt wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellung des Anpreßdruckes über eine Vorein stellung eines Anpreßweges eines Brühkolbens in einem Brühzylinder erfolgt, in welchem sich das Kaffeemehl be findet.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Durchflußöffnungen des Filters in Abhängigkeit vom Flüs sigkeitsdruck in ihrem Querschnitt eingestellt werden.

7. Kaffeemaschine zur Zubereitung von Kaffee oder Espresso, umfassend eine Wasserzuführungseinrichtung mit einer Wassererhitzungseinrichtung und einer Druckerzeu gungseinrichtung (11, 13, 14) zum Abgeben von erhitztem Wasser mit vorbestimmbarem Flüssigkeitsdruck, eine Brüheinrichtung (20) umfassend ein Filter (21) und eine Anpreßdruckerzeugungseinrichtung (22, 23) zum Komprimieren (21) von Kaffeemehl (1) mit vorbestimmbarem Anpreßdruck, gekennzeichnet durch eine Durchflußgeschwindigkeitsmeßeinrichtung zum Erzeu gen eines Meßwertes in Übereinstimmung mit einer Ge schwindigkeit, mit welcher das erhitzte Wasser durch das Kaffeemehl (1) und das Filter (21) strömt und eine Steuerung (50), die derart ausgebildet und mit der An preßdruckerzeugungseinrichtung (22, 23) verbunden ist, daß der Anpreßdruck in Abhängigkeit vom Durchfluß geschwindigkeitsmeßwert eingestellt wird.

8. Kaffeemaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung (50) einen Sollwertgeber (51) und eine Vergleichseinrichtung zum Vergleichen eines Sollwertes mit dem Durchflußgeschwindigkeitsmeßwert aufweist und derart ausgebildet ist, daß bei Unterschreiten des Soll wertes der Anpreßdruck verringert und bei Überschreiten vergrößert wird.

9. Kaffeemaschine nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung (50) eine Speichereinrichtung aufweist und derart ausgebildet ist, daß der Durchflußgeschwindig keitsmeßwert bei einem ersten Brühvorgang festgestellt und der Anpreßdruck in einem darauffolgenden Brühvorgang dem gespeicherten Anpreßdruck entsprechend eingestellt wird.

10. Kaffeemaschine nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpreßdruckerzeugungseinrichtung eine Wegmeßeinrich tung (53) zum Messen des Weges eines Brühkolbens (24) in einem Brühzylinder (30) umfaßt.

11. Kaffeemaschine nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpreßdruckerzeugungseinrichtung (22, 23) einen Maximalwertgeber (52) aufweist, und daß die Steuerung (50) derart ausgebildet ist, daß zur Einstellung eines Grundwertes für den Anpreßdruck ein von der Anpreßdruckerzeugungseinrichtung (22, 23) er zeugbarer maximaler Anpreßdruck eingestellt wird.

12. Kaffeemaschine nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Brühzylinder (30) eine im wesentlichen feststehende Brühbuchse (31) umfaßt, in deren unterem Bereich ein mo torisch anhebbarer Kolben (32) zum Ausstoßen eines Fil terkuchens (2) und in deren oberen Bereich das den Brüh kolben (24) bildende Filter (21) aus der Brühbuchse (31) herausfahrbar angeordnet ist, wobei die Anpreßdrucker zeugungseinrichtung (22, 23) vorzugsweise mit dem Filter (21) verbunden ist und dieses bei Erzeugung eines erhöh ten Anpreßdrucks weiter in die Brühbuchse (31) hinein fährt.

13. Kaffeemaschine nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter (21) Durchflußöffnungen (25) mit einstellba ren Querschnitten aufweist und daß die Steuerung (50) derart ausgebildet ist, daß die Querschnitte der Durchflußöffnungen (25) in Abhängigkeit vom Flüssigkeitsdruck eingestellt werden.

14. Kaffeemaschine nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter (21) ein Sieb mit Öffnungen (25) mit defi nierten Querschnitten und Nadeln (26) umfaßt, welche je nach Einschubtiefe in die Öffnungen (25) verschieden große Durchflußquerschnitte definieren.

15. Kaffeemaschine nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Nadeln (26) gegenüber den Öffnungen (25) mittels Fe derkraft (Feder 27) derart gehalten sind, daß bei erhöh tem Anpreß-/Flüssigkeitsdruck die Öffnungsquerschnitte geringer sind als bei niedrigerem Anpreß-/Flüssigkeits druck.