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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Pad-Kaffeemaschine mit einer
Heizeinrichtung zum Aufheizen von Wasser, einer Brühkammer
zur Aufnahme eines Kaffeepads und einer die Heizeinrichtung und
die Brühkammer
miteinander verbindenden Heißwasserleitung.
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Pad-Kaffeemschinen
umfassen in der Regel eine Brühkammer,
an deren Austrittsöffnung
eine kleine Düse
angeordnet ist; sie dient der Crema-Bildung. Die Düsenöffnung liegt
dabei häufig
im Bereich von einem Millimeter oder weniger. Die Düsenöffnung kann
durch Partikel, wie beispielsweise Mahlgut aus dem Pad oder Kalkpartikel
aus der Heizeinrichtung, verstopft und somit die Funktionsfähigkeit der
Kaffeemaschine beeinträchtigt
werden.
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Bei
einem Gerät
zur Zubereitung von Crema-Kaffee gemäß
EP 0 148 982 A2 befindet
sich im Anschluss an einen Mahlguthalter auch bei diesem Gerät eine Verjüngung, die
als Düse
ausgestaltet sein kann. Damit die Düse nicht durch Mahlgut verstopft
wird, ist der vorgeschaltete Mahlguthalter mit einem Eintrittsfilter
und einem Austrittsfilter versehen. Die Poren der Filter sind dabei
an die Größe des Mahlgutes
angepasst und entsprechend kleiner als die Öffnung der Düse. Hinsichtlich
der vom Brühwasser
mitgeführten
Kalkpartikel weist das Gerät
keine Rückhaltesysteme
auf. So kann es zumindest beim Entkalken des Gerätes zu Verstopfungen der Düse durch
Kalkpartikel und damit zu Funktionsstörungen kommen.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, bei Pad-Kaffeemaschinen Funktionsstörungen infolge
von Verstopfungen zu vermeiden.
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Diese
Aufgabe wird gelöst
durch eine Zurückhalte-Einrichtung
stromauf des Brühbereichs und
stromab der Heizeinrichtung gemäß Patentanspruch
1. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung
sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Durch
die erfindungsgemäße Zurückhalte-Einrichtung
im Heißwasserzustrom
der Pad-Kaffeemaschine
können
störende
Partikel gar nicht erst bis in die Brühkammer gelangen.
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Damit
können
sie weder beim Brühen
noch beim Entkalken der Maschine die Düse verstopfen. Funktionsstörungen infolge
kalkhaltigen Wassers sind damit weitestgehend ausgeschlossen.
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Damit
die Einrichtung die Kalkpartikel zurückhalten kann, weist sie Durchgangsöffnungen
auf, die selbstverständlich
kleiner als die Partikel sind. Dabei orientiert sich das Öffnungsmaß am Düsenquerschnitt.
Denn die Einrichtung muss nur Partikel zurückhalten, die nicht die Düse passieren
können. Als
Einrichtung kann zum Beispiel ein Sieb, ein Gitter oder ein Filter
zur Anwendung kommen. Die Form der Durchgangsöffnungen kann kreisförmig oder
polygonal sein. Der Rand der Öffnungen
kann dabei eine in Strömungsrichtung
konische oder abgerundete Form aufweisen. Das bietet den Vorteil,
dass die Partikel die Öffnungsränder nur
punktuell kontaktieren. Bei nachlassender Strömung liegen die Partikel an
der Einrichtung nur noch lose an und können sich gegebenenfalls wieder
von ihr wegbewegen. Ein Verstopfen der Öffnungen kann so über einen
längeren Zeitraum
vermieden werden.
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Grundsätzlich ist
die Lage der Einrichtung im Strömungsweg
zwischen Heizeinrichtung und Brühbereich
frei wählbar.
Die Einrichtung kann generell direkt vor dem Brühbereich, im Verlauf der Heißwasserleitung
oder unmittelbar an der Heizeinrichtung positioniert werden. Der
Brühbereich
beginnt stromab eines regelmäßig angeordneten
Heißwasserverteilers.
Bei einer ersten vorteilhaften Ausführungsform kann die Einrichtung
beispielsweise im Bereich eines Heißwassereinlaufs oder stromauf
eines Heißwasserverteiler
in der Brühkammer
angeordnet sein. Die Anordnung an oder nahe dem Brühbereich
bewirkt einen kompakten Aufbau der Brühkammer. Außerdem kann die Einrichtung
leicht ausgetauscht werden, weil sie mit oder nach der Demontage
des leicht abnehmbaren Pad-Halters am Brühkammerkopf unmittelbar zugänglich wird,
ohne dass darüber hinaus
das Gehäuse
der Kaffeemaschine geöffnet werden
muss.
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Bei
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann die Einrichtung
als Teil der Heißwasserleitung
ausgebildet sein, ohne dabei Teil der Brühkammer oder der Heizeinrichtung
zu sein. Die Einrichtung kann als separates austauschbares Modul an
beliebiger Stelle zwischen zwei Rohr- oder Schlauchenden der Heißwasserleitung
eingesetzt sein. Neben einem hinsichtlich ihres Ortes in der Maschine
flexiblen Ersteinsatz eignet sich die Einrichtung darüber hinaus
sowohl gut zum Nachrüsten
als auch zum Einsatz in unterschiedlichen Maschinentypen.
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Besonders
vorteilhaft ist es, wenn die Einrichtung so angeordnet ist, dass
das Wasser entgegen der Schwerkraftrichtung, also von unten nach oben
durch die Einrichtung gefördert
wird. Die von der Strömung
gegen die Einrichtung gedrückten
Partikel können
sich so bei nachlassender Strömung oder
im strömungsfreien
Zustand lediglich der Schwerkraft folgend wieder von der Einrichtung
lösen.
Damit kann ein Verstopfen der Öffnungen
der Einrichtung weitgehend vermieden werden. Die Einrichtung reinigt
sich also weitgehend selbsttätig.
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Idealerweise
erstreckt sich die Einrichtung quer bzw. senkrecht zur Strömungsrichtung
und liegt damit ebenso lotrecht zur Schwerkraftrichtung. Die Partikel
lösen sich
dann am leichtesten von der Einrichtung. Sie kann aber auch gewölbt oder
gegenüber
der Strömungsrichtung
des Wassers geneigt ausgebildet sein. Innerhalb eines begrenzten
Raumes, zum Beispiel innerhalb eines engen Durchmessers der Wasserleitung,
kann damit die Oberfläche
der Einrichtung vergrößert und
eine möglichst
große Durchströmungsfläche erhalten
werden. Je größer ihre
Durchströmungsfläche ist,
umso geringer ist die Gefahr, dass sich die Einrichtung im Betrieb
durch Partikel zusetzt.
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Die
Einrichtung kann in einer von Wänden gebildeten
Kammer angeordnet sein, die einen Absetzraum für die Partikel aufweist. Der
Absetzraum kann dabei vorzugsweise in unmittelbarer Nähe zur Einrichtung
angeordnet sein. Die Partikel werden, wie schon gesagt, mittels
der Strömung
bis zur Einrichtung transportiert und an die Einrichtung gedrückt, also
zurückgehalten.
Bei nachlassender Strömung
oder im strömungsfreien
Zustand können
sich die Partikel dann von der Einrichtung lösen und bei entsprechender
Neigung der Einrichtung in den Absetzraum abgleiten. Das bietet
den Vorteil, dass sich die Partikel nicht unkontrolliert in der
Wasserleitung absetzen können.
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Bei
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann der
Absetzraum in Strömungsrichtung
unterhalb der Einrichtung angeordnet sein, sodass die Partikel aufgrund
ihrer Schwerkraft in den Absetzraum fallen. Die Partikel können so
unmittelbar und auf kurzem Weg in den Absetzraum fallen und sich
dort entfernt von der Einrichtung sammeln.
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Bereits
im Absetzraum gesammelte Partikel sollten nicht erneut von der Strömung mitgerissen werden
und die Einrichtung wiederholt belasten. Bei einer weiteren vorteilhaften
Ausgestaltung der Erfindung ist der Absetzraum daher in einem strömungsberuhigten
oder strömungsfreien
Bereich angeordnet. Er ist in einem Abschnitt der Kammer gebildet, der
nicht unmittelbar von Wasser durchströmt wird, sondern in dem ggf.
gezielt ein Strömungsschatten erzeugt
wird. Einmal in einem derartigen Absetzraum gesammelte Partikel
bleiben darin effektiv zurückgehalten,
bis die Kammer gereinigt oder ausgetauscht wird.
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Um
die Reinigung oder den Austausch zu erleichtern, können die
Einrichtung und/oder die Kammer aus der Pad-Kaffeemaschine bequem
entnehmbar angeordnet sein. Dazu ist sie an oder in der Nähe von ohnehin
zugänglichen
oder leicht demontierbaren Teilen positioniert. Leicht zugänglich ist
in der Regel zum Beispiel das Brühkammeroberteil,
sobald der Padhalter entnommen wurde. Alternativ dazu kann die Einrichtung
z. B. über
einen leicht demontierbaren Gehäusedeckel
zugänglich
sein.
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Um
die Reinigung der Kammer selbst zu erleichtern, können die
den Absetzraum begrenzenden Wände
der Kammer mit einer Oberflächenstruktur versehen
sein, die ein Anhaften der Partikel zumindest erschwert. Dadurch
lassen sich die Partikel im Reinigungsfall leichter entfernen, beispielsweise durch
einfaches Ausspülen
der Kammer.
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Um
einen Austausch oder eine Reinigung an sich entbehrlich zu machen,
kann die Fläche
der Einrichtung auch entsprechend groß dimensioniert sein, so dass
sie sich über
die gesamte Lebensdauer des Gerätes
nicht zusetzt und immer den notwendigen Durchfluss gewährleistet.
Eine solche Einrichtung braucht also nicht austauschbar und daher
auch nicht zugänglich
zu sein. Auch der Absetzraum kann entsprechend bemessen sein, so
dass während
der Lebensdauer der Pad-Kaffeemaschine ein Entleeren nicht notwendig
ist. Sein Volumen ist dazu so groß dimensioniert, dass die gesamte
anfallende Partikelmenge selbst bei sehr kalkhaltigem Wasser zuverlässig darin
aufgenommen werden kann.
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Das
Prinzip der Erfindung wird im Folgenden anhand von Zeichnungen beispielshalber
noch näher erläutert. In
der Zeichnung zeigen:
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1:
eine Brühkammer
der erfindungsgemäßen Pad-Kaffeemaschine
mit einer integrierten Sieb-Einrichtung in einer Schnittdarstellung;
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2:
eine Brühkammer
mit einer Sieb-Einrichtung und einem Absetzraum in einer Schnittdarstellung;
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3:
ein Siebeinrichtungsmodul mit einem Absetzraum zum Einfügen in eine
horizontal verlaufende Heißwasserleitung
in einer Schnittdarstellung;
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4:
eine weitere Ausführungsform
eines Siebeinrichtungsmoduls mit einem Absetzraum zum Einfügen in eine
vertikal verlaufende Heißwasserleitung.
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In 1 ist
eine Brühkammer 10 einer Pad-Kaffeemaschine
dargestellt, die aus einem Oberteil 12 und einem Unterteil 14 gebildet
wird, das als Padhalter dient. An das Oberteil 12 ist ein
Wassereinlaufstutzen 16 winklig angeformt. Im Anschluss an
eine Wassereinlauföffnung 18 des
Oberteils 12 ist als Zurückhalte-Einrichtung ein großflächiges Sieb 20 angeordnet.
Das Sieb 20 ist in eine entsprechende Öffnung des Oberteils 12 eingepasst.
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Zwischen
dem Oberteil 12 und dem Unterteil 14 ist ein scheibenförmiger Heißwasserverteiler 22 angeordnet,
der eine Anzahl von Öffnungen 24 aufweist.
Am Umfang des Heißwasserverteilers 22 ist eine
umlaufende Dichtungslippe 25 angeformt, die bei geschlossener
Brühkammer 10 das
Unterteil 14 mit dem Oberteil abdichtet.
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Das
Unterteil 14 bildet einen an die jeweilige Padform angepassten,
nur schematisch dargestellten Innenraum 26, der trichterförmig in
eine rohrförmige
Ablauföffnung 28 mündet. Die
Ablauföffnung 28 enthält im Inneren
eine Düse 30.
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Der
Wassereinlaufstutzen 16 bildet ein freies Ende 32 zum
Anschluss einer nicht dargestellten Heißwasserleitung, beispielsweise
eines Schlauchs. Mit den Pfeilen A ist die Fließrichtung des heißen Wassers
dargestellt, das eine Heizeinrichtung über die Heißwasserleitung der Brühkammer 10 zuführt. Das
Wasser fließt
durch den Wassereinlaufstutzen 16 in das Oberteil 12 der
Brühkammer 10 ein,
passiert das Sieb-Einrichtung 20 und
fließt
durch die Öffnungen 24 des
Heißwasserverteilers 22 in
den mit einem (nicht dargestellten) Kaffeepad gefüllten Innenraum 26 des
Unterteils 14. Das Wasser steht dabei unter Druck, der
es durch das Kaffeepad hindurch und als Kaffeeextrakt in die Ablauföffnung 28 presst. Durch
die Düse 30 hindurch
verlässt
der Extrakt die Brühkammer 10 in
Richtung eines darunter abgestellten Gefäßes.
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Das
Sieb 20 hat die Funktion, im Wasser mitgeführte Partikel,
zum Beispiel Kalkpartikel, noch vor der Brühkammer 10 zurückzuhalten.
Es gewährleistet,
dass die Partikel nicht die Öffnungen 24 des Heißwasserverteilers 22 und
erst recht nicht die Düse 30 verstopfen.
Seine Anordnung zwischen Heizeinrichtung und Brühbereich verhindert also, dass
Partikel überhaupt
erst bis in diesen Bereich gelangen.
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2 zeigt
eine weitere Ausführungsform
einer Brühkammer 110 mit
einem Oberteil 112, einem Unterteil 114 und einem dazwischen
angeordneten, scheibenförmigen
Heißwasserverteiler 122.
Das Oberteil 112 weist zwischen einem Wassereinlaufstutzen 116 und
einer Wassereinlauföffnung 118 eine Siebkammer 134 auf.
Die Siebkammer 134 ist Teil des Oberteils 112.
Sie weist ein Sieb 120 und einen darunter befindlichen
Absetzraum 136 auf. Der Absetzraum 136 wird oben
und unten von Wänden 138 bzw. 140 begrenzt.
Der Wassereinlaufstutzen 116 ist seitlich an die Siebkammer 134 angeformt.
Dadurch ergibt sich ein sehr kompaktes Bauteil aus dem Oberteil 112 und
der Siebkammer 134. Im Übrigen
weist die Brühkammer 110 wie
die aus 1 bekannte Brühkammer 10 eine
Dichtungslippe 125 sowie eine Ablauföffnung 128 mit einer
Düse 130 auf.
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Mit
den Pfeilen A' ist
in 2 die Fließrichtung
des heißen
Wassers durch die Brühkammer 110 dargestellt.
Das Wasser läuft über den
Wassereinlaufstutzen 116 horizontal in die Siebkammer 134 ein. Von
dort aus wird es entgegen der Schwerkraft durch das Sieb 120 gedrückt. Mitgeführte Partikel
werden zunächst
von der Strömung
gegen das Sieb 120 gepresst. Bei nachlassendem Wasserdruck
sinken sie der Schwerkraft folgend in den Absetzraum 136 ab und
sammeln sich dort. Die Öffnungen
des Siebes 120 bleiben dadurch weitgehend partikelfrei
und für das
Wasser durchlässig.
Der weitere Verlauf des Wassers erfolgt wie bereits in 1 beschrieben.
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3 zeigt
ein überwiegend
horizontal durchströmtes
Siebmodul 200 mit einem Sieb 220 und einem im
Wesentlichen horizontalen Absetzraum 236. An das Siebmodul 200 sind
Wassereinlaufstutzen 216, 217 mit jeweils einem
freien Ende 232, 233 angeformt. Sie sind für den Anschluss
an eine Heißwasserleitung
geeignet. Das Siebmodul 200 kann damit an eine beliebige
Stelle in eine horizontal verlaufende Heißwasserleitung zwischen einer
Heizeinrichtung und einer Brühkammer
eingesetzt werden. Dadurch eignet es sich gut zur Nachrüstung.
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Die
Richtungspfeile B in 3 geben die Fließrichtung
des Wassers durch das Siebmodul 200 an. Das Wasser fließt im Wesentlichen
horizontal durch den Wassereinlaufstutzen 216 in eine Siebkammer 234 ein.
Von dort wird es entgegen der Schwerkraft durch das Sieb 220 hindurch
in den Wasserauslaufstutzen 217 gedrückt. Die vom Sieb 220 zurückgehaltenen
Partikel können
bei nachlassendem Wasserdruck entgegen der Strömungsrichtung der Schwerkraft
folgend in den Absetzraum 236 absinken. Der Absetzraum 236 liegt
hier abseits der Strömung,
das heißt,
er liegt nicht vollständig
im Strömungsweg
des Wassers. Dadurch werden bereits abgesetzte Partikel von einer
erneuten Strömung nicht
wieder mitgerissen. Die Siebkammer 234 stellt somit sicher,
dass das Sieb 220 während
des Betriebs nicht durch Partikel zugesetzt wird.
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In 4 ist
ein im Wesentlichen vertikal durchströmtes Siebmodul 300 für den Einsatz
in einer vertikal verlaufenden Heißwasserleitung dargestellt.
Neben Wassereinlaufstutzen 316, 317 mit jeweils
einem freien Ende 332, 333 weist es eine hauptsächlich vertikal
erstreckte Siebkammer 334 mit einem gegenüber der
Vertikalen geneigten Sieb 320 auf. Durch die Neigung des
Siebs 320 erhält
es eine größere Durchströmungsfläche, als
wenn es horizontal in der Siebkammer 334 angeordnet wäre. Außerdem können sich
die Partikel in der Schräglage leichter
vom Sieb lösen.
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Unterhalb
des Siebs 320 bildet die Siebkammer 334 einen
Absetzraum 336. Die Pfeile B' geben die Fließrichtung des Wassers durch
das Siebmodul 300 an. Auch in der Ausführungsform nach 4 wird
es entgegen der Schwerkraft durch das Sieb 320 in Richtung
der Brühkammer
gefördert.
Mit dem Wasser mitgeführte
Partikel werden vom Sieb 320 zurückgehalten und sinken ihrer
Schwerkraft folgend in den Absetzraum 336 zurück. Der
Absetzraum 336 ist neben und gegenüber einer Wassereinlauföffnung 315 nach
unten versetzt angeordnet. Er bildet damit einen völlig strömungsfreien
Raum unterhalb des Siebs 320 aus. Einmal abgesetzte Partikel
können von
einer nachfolgenden Strömung
nicht mehr mitgerissen und gegen das Sieb 320 gedrückt werden.
Außerdem folgt
das Wasser im Bereich der Siebkammer 334 einem gekröpften Strömungsweg.
Er verhindert ein Zurückfallen
der Partikel in die Heißwasserleitung.
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Der
modulare Aufbau des Siebmoduls 300 erleichtert dessen Austausch
im Reparaturfall. Ein solcher Fall kann beispielsweise eintreten,
wenn der Absetzraum 336 mit Partikeln gefüllt ist
und die Gefahr besteht, dass Partikel das Sieb 320 zusetzen können.
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Da
es sich bei den vorhergehenden, detailliert beschriebenen Brühkammern 10 und
110 um Ausführungsbeispiele
handelt, können
sie in üblicher Weise
vom Fachmann in einem weiten Umfang modifiziert werden, ohne den
Bereich der Erfindung zu verlassen. Insbesondere können auch
die konkreten Ausgestaltungen der Siebmodule 200 und 300 in
anderer Form als in der hier beschriebenen erfolgen. Ebenso können die
Absetzräume 136, 236 und 336 in
einer anderen Form ausgestaltet werden, wenn dies aus Platz- oder
designerischen Gründen
notwendig ist. Weiterhin schließt
die Verwendung der unbestimmten Artikel „ein" bzw. „eine" nicht aus, dass die betreffenden Merkmale
auch mehrfach vorhanden sein können.
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- 10,
100
- Brühkammer
- 12,
112
- Oberteil
- 14,
114
- Unterteil
- 16,
116, 216, 316
- Wassereinlaufstutzen
- 18,
118, 315
- Wassereinlauföftnung
- 20,
120, 220, 320
- Sieb-Einrichtung
- 22,
122
- Heißwasserverteiler
- 24
- Öffnung im
Verteiler
- 25,
125
- Dichtungslippe
- 26,
126
- Innenraum
- 28,
128
- Ablauföffnung
- 30,
130
- Düse
- 32,
232, 233, 332, 333
- freies
Ende
- 134,
234, 334
- Siebkammer
- 136,
236, 336
- Absetzraum
- 138,
140
- Wände des
Absetzraums
- 200,
300
- Siebmodul
- 217,
317
- Wasserauslaufstutzen