-
Die
Erfindung betrifft eine Brüheinheit
für eine
Kaffeemaschine mit einem Heißwasseranschluss
und einem gegenüber
dem Heißwasseranschluss
motorisch im Rahmen des Durchlaufens eines Brühzyklusses angetriebenen Elements,
etwa einem Brühzylinder,
an welchen Heißwasseranschluss eine
Heißwasserleitung
zum Zuführen
von der Brüheinheit
zugeführtem
Heißwasser
in eine Brühkammer
angeschlossen ist. Ferner betrifft die Erfindung eine Kaffeemaschine
mit einer solchen Brüheinheit.
-
Kaffeemaschinen,
mit denen portionsweise, beispielsweise tassenweise, frisch gebrühter Kaffee bereitet
werden kann, verfügen über eine
Brüheinheit.
Diese umfasst einen Brühzylinder,
in die nach dem Starten eines Brühzyklus
gemahlenes Kaffeepulver eingebracht, darin verdichtet und anschließend Heißwasser
hindurch geführt
wird, bevor das ausgelaugte Kaffeemehl aus dem Brühzylinder
ausgestoßen
wird. Je nach Konzeption der Brüheinheit verfügt diese über zumindest
zwei bewegliche Elemente, wobei es sich bei diesen um zwei gegeneinander
bewegliche Kolben oder um einen Kolben und einen Brühzylinder
handeln kann. Es sind auch Brüheinheiten
bekannt geworden, in denen sowohl die beiden Kolben als auch der
Brühzylinder
gegeneinander beweglich sind. Zum Bewegen der vorgenannten Elemente
der Brüheinheit
dient eine Antriebseinrichtung, deren Antriebskraft auf eines oder mehrere
der bewegbaren Elemente wirkt. Zum Zuführen des Heißwassers
dient eine innerhalb der Kaffeemaschine angeordnete Pumpe. An die
Pumpe angeschlossen ist eine Heißwasserzuführung. Ist die Brüheinheit
aus der Kaffeemaschine herausnehmbar, ist in die Heißwasserzuführung eine
Leitungskupplung eingeschaltet. Die Heißwasserzuführung mündet in die Brühkammer
zumeist über
einen der beiden Kolben, oftmals über dessen mit einer Siebplatte
ausgerüsteten
Kolbenboden. Zum Auslassen des gebrühten Kaffees trägt der die
Brühkammer
in der Brühstellung
des Brühzylinders
ausgangsseitig begrenzende Gegenkolben eine Siebplatte. Unmittelbar
in Strömungsrichtung
hinter der Siebplatte befindet sich ein Sammler, von dem eine Kaffeeauslaufleitung
abgeht. In die Kaffeeauslaufleitung ist typischer Weise ein Crema-Ventil
eingeschaltet. Durch das Crema-Ventil ist die Auslauflei tung grundsätzlich verschlossen.
Das Crema-Ventil öffnet
bei Überschreiten
eines vorbestimmten Druckes. Dieses gewährleistet, dass aus der Brühkammer
nur dann das gebrühte
Kaffeegetränk
ausfließt,
wenn in dieser wenigstens der zum Öffnen des Crema-Ventils notwendige
Druck herrscht. Beim Hindurchtreten des gebrühten Kaffeegetränks durch
das Crema-Ventil erhält
der gebrühte
Espresso die gewünschte
schaumartige Crema.
-
Die
vorstehend beschriebenen Kaffeemaschinen verfügen ferner über einen Heißdampfauslass.
Dieser wird zum Erwärmen
und/oder Aufschäumen
von Flüssigkeiten,
beispielsweise von Milch, genutzt. Zur Dampferzeugung verfügen die
Kaffeemaschinen über
ein manuell betätigbares
Umschaltventil, damit der generierte Heißdampf nicht der Brüheinheit,
sondern dem Dampfauslass zugeführt
wird. Beim Umschalten auf den Heißdampfauslass ist darauf zu
achten, dass die Umstellung vollständig erfolgt, da ansonsten
ein Teil des Heißdampfes über den
Heißwasseranschluss
der Brüheinheit
zugeführt und
letztendlich in den zum Auffangen der ausgelaufenen Filterkuchen
vorgesehenen Tresterbehälter strömt. Dieses
ist unerwünscht.
-
Ausgehend
von diesem diskutierten Stand der Technik liegt der Erfindung daher
die Aufgabe zugrunde, eine eingangs genannte, gattungsgemäße Brüheinheit
dergestalt weiterzubilden, dass letztendlich unabhängig von
einer vollständigen
Betätigung eines
Wegeventils sichergestellt ist, dass bei einer gewünschten
Heißdampfausgabe
kein Dampf in der Brüheinheit
austritt.
-
Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine
eingangs genannte, gattungsgemäße Brüheinheit
gelöst,
bei der in die Heißwasserleitung
ein Einlassventil mit einem Stellorgan zum Schließen des Einlassventils
eingeschaltet ist, und dass einem angetriebenen Element ein mit
dem Stellorgan des Einlassventils zum Schließen desselben zusammenwirkendes
Betätigungselement
zugeordnet ist, das auf das Stellorgan des Einlassventils wirkt,
wenn sich dieses angetriebene Element in seiner Ausgangsstellung
befindet.
-
Bei
dieser Brüheinheit
ist in die Heißwasserleitung,
die den Heißwasser anschluss
der Brüheinheit
mit dem Austritt in die Brühkammer
verbindet, ein Einlassventil eingeschaltet. Dieses Einlassventil
verfügt über ein
Stellorgan, mit dem das Einlassventil geschlossen werden kann. Eine
Betätigung
des Stellorgans erfolgt bei dieser Brüheinheit durch ein im Rahmen
eines Brühzyklusses
ohnehin angetriebenes Element der Brüheinheit, beispielsweise dem Brühzylinder.
Das im Rahmen eines Brühzyklusses zum
Brühen
eines Kaffeegetränks
angetriebene Element der Brüheinheit
verfügt über ein
Betätigungselement,
welches angeordnet ist, um mit dem Stellorgan des Einlassventils
zum Schließen
desselben zusammen zu wirken. Dabei ist vorgesehen, dass das Betätigungselement
des angetriebenen Elements auf das Stellorgan des Einlassventils
wirkt, wenn sich dieses bewegte Element der Brüheinheit in seiner Ausgangsstellung
befindet. Das Element befindet sich dann in seiner Ausgangsstellung,
wenn grundsätzlich
sämtliche
Elemente der Brüheinheit
in ihrer Nichtgebrauchs-Stellung
sind. Befindet sich die Brüheinheit
bzw. die Elemente derselben in ihrer Nichtgebrauchs- bzw. Ausgangsstellung
ist sodann das in die Heißwasserleitung
eingeschaltete Einlassventil geschlossen. Somit kann in dieser Stellung
des Einlassventils weder Heißwasser
noch Heißdampf
in den weiteren Abschnitt der Heißwasserleitung einströmen und
innerhalb der Brüheinheit
ausströmen.
-
Ausgenutzt
wird bei dieser Brüheinheit
in geschickter Weise der Umstand, dass eine Heißdampfgenerierung nur dann
möglich
ist, wenn sich die Brüheinheit
bzw. deren bewegten Elemente in ihrer Ausgangsstellung befinden.
Eine gleichzeitige Heißgetränk- und
Heißdampfproduktion
ist bei diesen Kaffeemaschinen nicht vorgesehen. Erst beim Durchlaufen
eines Brühzyklusses,
nämlich
dann, wenn das mit dem Betätigungselement
ausgerüstete Element
der Brüheinheit
im Zuge des Brühzyklusses bewegt
wird, wird das Betätigungselement
von dem Stellorgan des Einlassventils wegbewegt, so dass dieses
anschließend
geöffnet
ist. Das Öffnen
des Einlassventils kann entweder selbsttätig erfolgen oder durch das
zum Brühen
des gewünschten
Kaffeegetränks
zugeführte
Heißwasser
beziehungsweise durch den Druck, mit dem das Heißwasser zugeführt wird,
geöffnet
werden. Somit ist gemäß einem Ausführungsbeispiel
das Einlassventil lediglich als aktiv schließbares Ventil konzipiert. Bei
diesem Ausführungsbeispiel
stützt
sich in der Geschlossen-Stellung des Einlassventils das Stellorgan
desselben an dem Betätigungselement
des angetriebenen Elements der Brüheinheit ab.
-
Gemäß einer
bevorzugten Ausgestaltung bildet das Einlassventil eine gegenständliche
Einheit mit dem Heißwasseranschluss.
Das Einlassventil befindet sich sodann zusammen mit dem Heißwasseranschluss
an einem Rahmen oder Gestell der Brüheinheit angeordnet. Als Stellorgan
des Einlassventils dient beispielsweise ein Stößel, der mit einem abgerundeten
Stellkopf aus dem Gehäuse
des Einlassventils herausragt. Auf den Stellkopf wirkt ein beispielsweise
als Kragen ausgebildetes Betätigungselement,
welches vorzugsweise über
eine geneigte Stellfläche
verfügt.
-
Nachfolgend
ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme
auf die beigefügten
Figuren beschrieben. Es zeigen:
-
1:
einen Längsschnitt
durch eine Brüheinheit
für eine
Kaffeemaschine mit einem Einlassventil,
-
2:
eine perspektivische Ansicht des Einlassventils mit einem daran
angeformten Heißwasseranschluss,
-
3:
einen vergrößerten Längsschnitt durch
das Einlassventil der 2,
-
4:
einen Querschnitt durch das Einlassventil der 2 entlang
der Schnittlinie A-B der 3 und
-
5:
einen Längsschnitt
durch die Brüheinheit
der 1 in der Pressstellung seiner beweglichen Elemente.
-
Eine
Brüheinheit 1 für eine in
den Figuren nicht näher
dargestellte Kaffeemaschine verfügt über ein
Gestell 2. Das Gestell 2 ist nach Art eines Gehäuses ausgebildet.
An das Gestell 2 angeschlossen ist ein feststehender Kolben 3 mit
einer in 1 nicht dargestellten Kaffeeauslaufleitung.
Teil der Brüheinheit 1 ist
des Weiteren ein Brühzylinder 4.
Der Brühzylinder 4 ist
durch einen nicht dargestellten Spindelantrieb in längsaxialer
Richtung bewegbar angetrieben. In dem Brühzylinder 4 ist ein
beweglicher Kolben 5 angeordnet, der durch den Brühzylinder 4 ebenfalls
in längsaxia ler
Richtung bewegbar ist. 1 zeigt den Brühzylinder 4 und
den bewegbaren Kolben 5 in ihrer Nichtgebrauchs- bzw. Ausgangsstellung
eines Brühzyklusses.
Der bewegliche Kolben 5 verfügt über einen Heißwasseraustritt
im Bereich seines Kolbenbodens 6. Der Heißwasseraustritt ist
in 1 nicht erkennbar. Angeschlossen an die Rückseite
des beweglichen Kolbens 5 ist ein Schlauch 7 als
Heißwasserleitung
zum Zuführen
von Heißwasser
von einem Heißwasseranschluss 8 zu dem
Heißwasseraustritt
im Bereich des Kolbenbodens 6 des beweglichen Kolbens 5.
Der Heißwasseranschluss 8 ist
an dem Gestell 2 festgesetzt. Mit dem Heißwasseranschluss 8 eine
gegenständliche
Einheit bildend ist in die Heißwasserleitung
ein Einlassventil 9 eingeschaltet. Bei dem Einlassventil 9 handelt
es sich um ein Membranventil, welches bezüglich seiner Einzelheiten im
Folgenden beschrieben ist. Als Stellorgan verfügt das Einlassventil 9 über einen
Stößel 10,
der unterseitig aus dem Gehäuse 11 des
Einlassventils 9 herausragt.
-
Der
Brühzylinder 4 als
motorisch angetrieben bewegbares Element der Brüheinheit 1 trägt im Bereich
seines zu dem Heißwasseranschluss 8 weisenden
Endes einen Betätigungskragen 12 mit
einer zum Heißwasseranschluss 8 weisenden
geneigten Stellfläche 13.
In der in 1 gezeigten Stellung stützt sich
der Stößel 10 des
Einlassventils 9 auf der Oberseite des Betätigungskragens 12 ab,
wodurch das Einlassventil 9 verschlossen ist. Beginnt ein Brühzyklus
zum Bereiten eines Kaffeegetränks
wird der Brühzylinder 4 in
Richtung zu den feststehendem Kolben 3, wie durch den Pfeil
in 1 angedeutet, verfahren. Dabei wird der Betätigungskragen 12 von dem
Stößel 10 des
Einlassventils 9 wegbewegt, so dass der Stößel 10 nicht
mehr gegen den Betätigungskragen
als Widerlager wirkt. Tritt Heißwasser über den
Heißwasseranschluss 8 ein, öffnet das
Einlassventil 9 selbsttätig
aufgrund des Druckes, mit dem das Heißwasser gefördert wird. Die vorbeschriebene
Stellung der bewegbaren Elemente der Brüheinheit 1 ist in 5 dargestellt. 5 zeigt
die Brüheinheit 1 in
der Pressstellung des Brühlzylinders 4 sowie
des beweglichen Kolbens 5. Die in 5 dargestellte
Stellung des beweglichen Kolbens 5 gegenüber dem
feststehenden Kolben 3 zeigt die Stellung dieser beiden
Elemente 3, 5, wenn kein Kaffee in die zwischen
diesen beiden Kolben befindliche Brühkammer eingebracht ist. Bei
der Bereitung eines Kaffeegetränkes
befindet sich zwischen den beiden Kolben 3, 5 Kaffeepulver.
-
2 zeigt
das Einlassventil 9 in einer perspektivischen Darstellung,
und zwar mit seinem Stößel 10 nach
oben weisend.
-
3 zeigt
in einem vergrößerten Längsschnitt
das Einlassventil 9 mit dem daran angeformten Heißwasseranschluss 8.
Das Einlassventil 9 besteht aus einem Grundkörper 14,
dem auch der Heißwasseranschluss 8 zugehörig ist.
In dem Grundkörper 14 sind
der Längserstreckung
des Einlassventils 9 folgend ein Einlasskanal 15 und
ein Auslasskanal 16 eingebracht. Der Auslasskanal 16 mündet in
einem Schlauchkupplungsstück 17,
auf dem der Schlauch 7, wie in 1 erkennbar,
aufgeschoben ist. Der Einlasskanal 15 und der Auslasskanal 16 sind durch
eine U-förmige
Wegsamkeit 18 getrennt. Die U-förmige Wegsamkeit 18 beinhaltet
eine Ventilkammer 19, in der eine Membran 20 als
Elastomerformteil angeordnet ist. Die Membran 20 verfügt über einen
verdickten Abschnitt 21. Dieser befindet sich unterhalb
des an den Einlasskanal 15 angeschlossenen Teils der Wegsamkeit 18.
Der Abschnitt 21 der Membran 20 dient als Dichtelement,
das in der in 3 gezeigten Geschlossen-Stellung
des Einlassventils 9 gegen einen wulstartigen Ventilsitz 22 des
Grundkörpers 14 abgedichtet
wirkt. In dieser in 3 gezeigten Stellung stützt sich
der Stößel 10 unterseitig
an den Betätigungskragen 12 (in 3 nicht
dargestellt) des Brühzylinders 4 ab,
und zwar in einer Art und Weise, dass über den Stößel 10 der Abschnitt 21 der Membran 20 unter
einer gewissen Vorspannung an dem Ventilsitz 22 anliegt.
Die Membran 20 trägt
außenseitig
gegenseitig voneinander gegenüberliegend
abragende Befestigungsschenkel 23, 23', die in einer
durch den Grundkörper 14 und
einer unterseitigen Abdeckung 24 gebildeten Kammer aufgenommen
sind. Die Membran 20 bzw. ihr Abschnitt 21 ist in
vertikaler Richtung gemäß der Darstellung
in der 3 bewegbar.
-
Ist
die Brühkammer 4 mit
ihrem Betätigungskragen 12 aus
ihrer in 1 gezeigten Ausgangsstellung
wegbewegt worden, findet der Stößel 10 kein Widerlager
mehr. Steht dann in dem Einlasskanal 15 unter Druck stehendes
Heißwasser
an, drückt
dieses den Abschnitt 21 von dem Ventilsitz 22 weg,
so dass das Heißwasser
durch den Ventilraum 19 hindurch, in den Auslasskanal 16 hinein
und anschließend
in den Schlauch 7 strömen
kann. Wird der Brühzyklus
beendet, wird die Brühkammer 4 wieder
in ihre in 1 gezeigte Stellung gefahren,
in der unterhalb des Stößels 10 der
Betätigungskragen 12 sitzt
und durch den im Zuge des Einfahrens des Brühzylinders in seine Ausgangsstellung
der Stößel 10 unter
Mitnahme des Abschnitts 21 der Membran 20 in Richtung
zum Ventilsitz 22 bewegt wird, so dass die Membran 20 bzw. ihr
Abschnitt 21 abgedichtet am Ventilsitz 22 anliegt.
-
Eine
Heißdampfzubereitung
ist bei dieser Kaffeemaschine nur möglich, wenn die bewegbaren Elemente
der Brüheinheit
sich in ihrer in 1 gezeigten Ausgangsstellung
befinden. Gewährleistet
ist dies durch eine entsprechende elektrische/elektronische Überwachung.
Durch das in dieser Stellung geschlossene Einlassventil 9 ist
sichergestellt, dass weder Heißwasser
noch Heißdampf
in dieser Stellung das Einlassventil 9 durchströmen kann.
-
4 zeigt
das Einlassventil 9 in einem Schnitt entlang der Linie
A-B der 3. Aus einer Zusammenschau der
Schnitte der 3 und 4 wird erkennbar,
dass die Membran eine ovale, eiförmige Form
einnimmt.
-
Der
Grundkörper 14 und
die Abdeckung 24 bestehen vorzugsweise aus Kunststoff.
Diese sind bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel an ihrer Stoßstelle
durch Ultraschall miteinander verschweißt. Diese Verbindung genügt auch
den an eine Abdichtung gestellten Anforderungen, insbesondere auch
solchen, wenn das Heißwasser
unter Druck zugeführt
wird.
-
Der
Heißwasseranschluss 8 verfügt bei dem dargestellten
Ausführungsbeispiel über eine
radiale Heißwasserzuführung, weshalb
zwischen zwei Dichtringen 25, 25' eine den Einlasskanal 15 querende Querbohrung 26 vorgesehen
ist. Das Ende des Einlasskanals 15 ist mit einer Kappe 27 abgedichtet
verschlossen.
-
- 1
- Brüheinheit
- 2
- Gestell
- 3
- feststehender
Kolben
- 4
- Brühzylinder
- 5
- beweglicher
Kolben
- 6
- Kolbenboden
- 7
- Schlauch
- 8
- Heißwasseranschluss
- 9
- Einlassventil
- 10
- Stößel
- 11
- Gehäuse
- 12
- Betätigungskragen
- 13
- Stellfläche
- 14
- Grundkörper
- 15
- Einlasskanal
- 16
- Auslasskanal
- 17
- Schlauchkupplungsstück
- 18
- U-förmige Wegsamkeit
- 19
- Ventilkammer
- 20
- Membran
- 21
- Abschnitt
- 22
- Ventilsitz
- 23,
23'
- Befestigungsschenkel
- 24
- Abdeckung
- 25,
25'
- Dichtring
- 26
- Querbohrung
- 27
- Abdeckkappe