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Die
Erfindung betrifft eine Kaffeemaschine mit mindestens einer Brühkammer,
mit einer Befülleinrichtung zum Befüllen der mindestens
einen Brühkammer mit Kaffeemehl, mit einer Brüheinrichtung, die
eine Verdichtungseinrichtung mit einem ersten Druckkolben zum Verdichten
des Kaffeemehls aufweist, und mit einer Entleerungseinrichtung zum
Entleeren der mindestens einen Brühkammer, wobei die mindestens
eine Brühkammer in einem Drehteller angeordnet ist, der
auf einer Bodenplatte drehbar gelagert ist, die an die mindestens
eine Brühkammer angepasste Öffnungen aufweist
und wobei die Befülleinrichtung, die Brüheinrichtung
und die Entleerungseinrichtung derart benachbart zu dem Drehteller
angeordnet sind, dass durch sukzessives Verdrehen des Drehtellers
die mindestens eine Brühkammer nacheinander von der Befülleinrichtung
zur Brüheinrichtung und zur Entleerungseinrichtung bewegt
werden kann.
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Es
sind verschiedene Kaffeemaschinen aus der Praxis bekannt, mit welchen
mehr oder weniger automatisiert portionsweise Kaffee oder andere Heißgetränke
zubereitet werden können. Vereinfachend werden dabei im
Folgenden als Kaffeemaschine jegliche automatisierbaren Vorrichtungen
bezeichnet, mit denen Heißgetränke aller Art,
wie beispielsweise Kaffee, Espresso oder Cappuccino mittels eines
Brühvorgangs zubereitet werden können. Dabei wird
das für die Getränkezubereitung notwendige Kaffeemehl
oder das für das Heißgetränk erforderliche
Pulvermaterial in die Brühkammer dosiert und dort verdichtet.
Das verdichtete Kaffeemehl wird aufgebrüht und die Aromastoffe
und Farbstoffe aus dem Kaffeemehl gelöst. Ein dabei entstehender
Kaffeeextrakt fließt aus der Brühkammer heraus
und durch einen Filter in eine unter einem Auslauf angeordnete Kaffeetasse
oder Kaffeekanne hinein.
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Die
meisten der aus der Praxis bekannten Kaffeemaschinen weisen eine
weitgehend linear aufgebaute Mechanik auf, die jeweils vergleichsweise komplex,
voluminös und störanfällig sind. Weiterhin sind
aus der Praxis Kaffeemaschinen bekannt, die eine vorgefertigte und
in einem rundum geschlossenen Filterelement verpackte Portion Kaffeemehl
in einer verriegelbaren Brühkammer aufnehmen und dort aufbrühen
können. Die rundum geschlossenen Filterelemente, auch Filterpads
genannt, mit dem darin befindlichen Kaffeemehl werden überwiegend
manuell zugeführt und nach dem Aufbrühen wieder
manuell entnommen und entsorgt. Die zuletzt genannten Kaffeemaschinen
sind grundsätzlich nicht dafür geeignet, einen
Kaffee aus frisch gemahlenem Kaffeemehl zuzubereiten.
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Bei
den vorangehend beschriebenen Kaffeemaschinen führt die üblicherweise
verwendete lineare Mechanik zu hohen Herstellungskosten und einer als
Nachteil empfundenen Störanfälligkeit.
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Bei
Kaffeemaschinen der eingangs genannten Gattung, wie sie beispielsweise
in
EP 0 370 936 A1 beschrieben
werden, ermöglicht die Anordnung von einer oder mehreren
Brühkammern in einem Drehteller sowie die Anordnung der
für die Getränkezubereitung erforderlichen Komponenten
um den Drehteller herum eine kompakte Bauweise und einfache Mechanik.
Derartige Kaffeemaschinen können günstig und mit
wenig Raumbedarf hergestellt werden und sind während des
Betriebs nahezu wartungsfrei und kaum störanfällig.
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Allerdings
hat sich gezeigt, dass bei derartigen Kaffeemaschinen, die einen
auf einer Bodenplatte drehbar angeordneten Drehteller mit einer
darin angeordneten Brühkammer aufweisen, eine zuverlässige
Abdichtung der Brühkammer und Verdichtung des in der Brühkammer
befindlichen Kaffeemehls oftmals nicht oder nur unzureichend gewährleistet
werden kann. Dies hat zur Folge, dass sich Kaffeemaschinen dieser
Bauart in der Praxis nicht durchgesetzt haben und regelmäßig
nur zum drucklosen Aufbrühen eines nicht verdichteten Kaffeemehls
geeignet sind und verwendet werden. Das Zubereiten von Espresso
oder vergleichbaren Heißgetränken, die eine Verdichtung
des Kaffeemehls erfordern, ist mit diesen Kaffeemaschinen regelmäßig nicht
möglich.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es demzufolge, eine Kaffeemaschine
der eingangs genannten Gattung so auszugestalten, dass möglichst einfach
und zuverlässig eine Verdichtung des Kaffeemehls in der
Brühkammer ermöglicht wird.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,
dass die Verdichtungseinrichtung einen zweiten Druckkolben aufweist
und dass zum Verdichten des Kaffeemehls der erste und der zweite
Druckkolben und der Drehteller relativ zueinander so verlagert werden,
dass die beiden Druckkolben von zwei entgegengesetzten Seiten in
die Brühkammer einbringen um das darin befindliche Kaffeemehl
zu verdichten.
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Es
hat sich gezeigt, dass eine zufriedenstellende Abdichtung der Bodenplatte
relativ zu dem auf ihr drehbar gelagerten Drehteller kaum möglich
ist und durch den für eine Drehbewegung des Drehtellers
erforderlichen Spalt zwischen dem Drehteller und der Bodenplatte
regelmäßig heißes Wasser, Kaffeeextrakt
und auch Kaffeemehl austritt. Bei einer anschließenden
Drehbewegung des Drehtellers wird dann Kaffeeextrakt und Kaffeemehl über
die gesamte Bodenplatte verteilt bzw. verschmiert, wodurch die weitere
Benutzung der Kaffeemaschine erschwert bzw. unappetitlich wird.
Die Zubereitung von Espresso, die ein druckbeaufschlagtes Überbrühen
von ausreichend verdichtetem Kaffeemehl erfordert, ist dabei kaum
möglich.
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Eine
ausreichend große Abdichtung und Verdichtung des Kaffeemehls
in der Brühkammer lässt sich jedoch erfindungsgemäß in
einfacher Weise dadurch erreichen, dass nicht nur ein Druckkolben,
sondern zwei Druckkolben verwendet werden, die zu beiden Seiten
in die Brühkammer eindringen und das darin befindliche
Kaffeemehl verdichten.
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Vorzugsweise
ist vorgesehen, dass der Drehteller axial verschiebbar gelagert
ist und zum Verdichten des Kaffeemehls relativ zu dem ersten Druckkolben
und/oder zu dem zweiten Druckkolben verlagert werden kann. Ein axial
unbeweglich gelagerter Drehteller macht es erforderlich, dass die
beiden Druckkolben zum jeweiligen Eindringen in die in dem Drehteller
befindliche Brühkammer aufeinander zu bewegt werden. Die
hierfür erforderliche Mechanik muss demzufolge entgegengesetzte
Bewegungsrichtungen der Druckkolben zulassen und bewirken.
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Bei
einem axial verschiebbar gelagerten Drehteller kann einer der beiden
Druckkolben ortsfest angeordnet sein, so dass zum Verdichten des Kaffeemehls
sowohl der Drehteller als auch der beweglich gelagerte Druckkolben
in einer gleich gerichteten Bewegung auf den ortsfest angeordneten Druckkolben
zubewegt werden, bis der ortsfest angeordnete Druckkolben und der
beweglich gelagerte Druckkolben zu beiden Seiten in die ebenfalls
beweglich gelagerte Brühkammer eindringen. Die hierfür
erforderliche Mechanik muss lediglich eine gleichgerichtete Bewegung
des Drehtellers und des beweglichen Druckkolbens ermöglichen.
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Zweckmäßigerweise
ist vorgesehen, dass der erste Druckkolben durch die Brühkammer
in Richtung des zweiten Druckkolbens verlagerbar ist und gleichzeitig
der Drehteller mit der mindestens einen Brühkammer in Richtung
des zweiten Druckkolbens verlagerbar ist, bis beide Druckkolben
in die Brühkammer eindringen. Die Bewegung des Drehtellers
kann dabei an die Bewegung des ersten Druckkolbens gekoppelt sein,
wobei eine größere Verlagerung des ersten Druckkolbens
zweckmäßigerweise mit einer kleineren Verlagerung
des Drehtellers bzw. der Brühkammer einhergeht.
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Einer
besonders vorteilhaften Ausgestaltung des Erfindungsgedankens zufolge
ist vorgesehen, dass der erste Druckkolben und der zweite Druckkolben
jeweils eine entlang des Umfangs angeordnete Dichtung aufweisen,
welche mindestens teilweise mit den Druckkolben in die Brühkammer eindringen
und die Druckkolben zur Brühkammer hin abdichten und dass
der mittels der Dichtung erzeugte Kraftschluss zwischen der ersten
Druckkammer und der Brühkammer größer
als der Kraftschluss zwischen dem zweiten Druckkolben und der Brühkammer
ist.
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Bei
einer geeigneten Anordnung und Dimensionierung, Formgebung und Materialwahl
können die an dem ersten Druckkolben und an dem zweiten Druckkolben
angeordneten Dichtungen sich hinsichtlich des bei einem Eindringen
des zugeordneten Druckkolbens in die Brühkammer erzeugten
Kraftschlusses derart unterscheiden, dass der Druckkolben mit dem
größeren Kraftschluss den Drehteller bzw. die
Brühkammer zwangsweise mit sich führt und auslenkt,
bis die erzwungene Bewegung des Drehtellers beispielsweise durch
einen Anschlag oder die Rückstellkraft einer Federeinrichtung
verhindert bzw. blockiert wird. Eine weitere Verlagerung des ersten Druckkolbens
führt dann anschließend dazu, dass der erste Druckkolben
in die Brühkammer eindringt und im Zusammenwirken mit dem
ortsfest angeordneten Druckkolben das in der Brühkammer
befindliche Kaffeemehl verdichtet.
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Die
Dichtwirkung der entlang des Umfangs des zweiten Druckkolbens angeordneten
Dichtung ist zwar geringer als die Dichtwirkung der Dichtung des ersten
Druckkolbens, aber dennoch ausreichend hoch, um eine zuverlässige
Abdichtung der Brühkammer gewährleisten zu können
und ein unerwünschtes Austreten von Flüssigkeiten
oder Kaffeemehl zu verhindern. Bei der vorangehend beschriebenen
Ausführungsform muss der Drehteller nicht axial angetrieben
und mittels einer gesonderten Antriebseinrichtung verlagert werden,
da die Verlagerung des ersten Druckkolbens die gewünschte
Verlagerung des Drehtellers erzwingt und auch ohne gesonderte Antriebseinrichtung
des Drehtellers gewährleisten kann.
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Gemäß einer
Ausgestaltung des Erfindungsgedankens ist vorgesehen, dass der erste
Druckkolben und der zweite Druckkolben jeweils Hohlkolben sind,
deren der Brühkammer zugewandte Stirnfläche mit
einem Sieb abgedeckt ist. Um mit dem in der Brühkammer
befindlichen und gegebenenfalls verdichteten Kaffeemehl das gewünschte
Heißgetränk zubereiten zu können, dringt
heißes Wasser durch den ersten Druckkolben und durch dessen
Sieb in die Brühkammer ein, löst die Aromastoffe
und Farbstoffe aus dem Kaffeemehl und verlässt als Kaffeeextrakt die
Brühkammer durch das Sieb und durch den zweiten Druckkolben,
um anschließend in eine bereitgestellte Kaffeetasse fließen
zu können.
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Nachfolgend
wird ein Ausführungsbeispiel näher erläutert,
das in der Zeichnung, dargestellt ist. Es zeigt:
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1 eine
schematische Seitenansicht eines im Inneren einer nicht dargestellten
Kaffeemaschine angeordneten Drehtellers sowie einen ersten Druckkolben
und einen zweiten Druckkolben in auseinandergezogener Darstellung,
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2 eine
Draufsicht auf die in 1 dargestellte Anordnung des
Drehtellers und der Druckkolben,
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3 eine
Schnittansicht längs der Linie III-III der in 2 dargestellten
Anordnung und
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4 eine
Schnittansicht gemäß 3, wobei
sowohl der Drehteller als auch der erste Druckkolben in Richtung
des zweiten Druckkolbens axial verlagert sind.
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In
den 1–4 sind lediglich
die zum Verständnis der Erfindung relevanten Bauteile einer nicht
in ihrer Gesamtheit dargestellten Kaffeemaschine abgebildet. Ein
Drehteller 1 ist drehbar auf einer ortsfest in der Kaffeemaschine
angeordneten Bodenplatte 2 gelagert. Wie aus 2 ersichtlich
ist, sind in dem Drehteller 1 drei Brühkammern 3 konzentrisch um
eine mittig verlaufende Drehachse 4 angeordnet. Die drei
Brühkammern 3 sind jeweils als eine durchgehende
Bohrung in dem Drehteller 1 ausgebildet.
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Ein
erster Druckkolben 5 ist oberhalb des Drehtellers 1 axial
verlagerbar so angeordnet, dass durch sukzessives Verdrehen des
Drehtellers 1 jede der drei Brühkammern 3 konzentrisch
zu dem Druckkolben 5 angeordnet werden kann. Die Positionen des
Drehtellers 1, bei denen eine der drei Brühkammern 3 konzentrisch
zu dem Druckkolben 5 angeordnet ist, kann beispielsweise
durch geeignete Rasteinrichtungen vorgegeben bzw. deren Auffinden
durch geeignete Rasteinrichtungen erleichtert werden.
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Der
Druckkolben 5 ist mittels einer daran ausgebildeten oder
daran befestigten Druckstange 6 axial verschiebbar und
damit betätigbar. Entlang seines Umfangs weist der Druckkolben 5 einen
in einer umlaufenden Nut 7 gelagerten Dichtungsring 8 auf.
In gleicher Weise weist der unter dem Drehteller 1 angeordnete
zweite Druckkolben 9 ebenfalls eine entlang seines Umfangs
verlaufende Nut 10 und einen darin angeordneten Dichtungsring 11 auf.
Der erste Druckkolben 5 und der zweite Druckkolben 9 bilden zusammen
mit einer nicht dargestellten Antriebseinrichtung und -mechanik
eine Verdichtungseinrichtung, die Bestandteil einer ebenfalls nicht
dargestellten Brüheinrichtung der Kaffeemaschine ist.
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In
den 3 und 4 wird beispielhaft dargestellt,
auf welche Weise die beiden Druckkolben 5 und 9 mit
dem Drehteller 1 zusammenwirken können, um eine
Verdichtung von in der Brühkammer 3 befindlichem
Kaffeemehl 12 vor Beginn eines Brühvorgangs herbeizuführen.
Zu diesem Zweck wird der oben angeordnete erste Druckkolben 5 axial
in Richtung des unten angeordneten zweiten Druckkolbens 9 verschoben.
Sobald der erste Druckkolben 5 mit seinem Dichtungsring 8 in
die Brühkammer 3 des Drehtellers 1 eindringt,
wird auf Grund des ich einstellenden Kraftschlusses der Drehteller 1 gleichgerichtet
verlagert und in Richtung des zweiten Druckkolbens 9 geschoben.
Sobald der Drehteller 1 ausreichendweit auf den zweiten
Druckkolben 9 aufgeschoben wurde bzw. der zweite Druckkolben 9 ausreichend
weit in die Brühkammer 3 des Drehtellers 1 eingedrungen
ist, wird eine weitere axiale Verlagerung des Drehtellers durch
einen an der Bodenplatte 2 ausgebildeten Anschlag 13 verhindert.
Bei einer weiteren Verlagerung des ersten Drehkolbens 5 dringt
dieser seinerseits in die Brühkammer 3 ein und verdichtet
im Zusammenwirken mit dem zweiten Druckkolben 9 das in
der Brühkammer 3 befindliche Kaffeemehl.
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Der
erste Druckkolben 5 und der zweite Druckkolben 9 sind
jeweils als Hohlkolben ausgebildet und weisen einen Flüssigkeitszulauf 14 bzw.
einen Flüssigkeitsauslauf 15 auf. Die einander
zugewandten Stirnflächen des ersten Druckkolbens 5 und des
zweiten Druckkolbens 9 werden jeweils durch ein Sieb 16, 17 abgedeckt.
Um ein Heißgetränk wie beispielsweise Espresso
zuzubereiten, wird bei einer Anordnung gemäß 4 eine
vorgegebene Menge heißen Wassers durch den Flüssigkeitszulauf 14, durch
den ersten Druckkolben 5 und durch das Sieb 16 in
die Brühkammer 3 gepresst und löst aus
dem dort befindlichen, vernichteten Kaffeemehl 12 Aromastoffe
und Farbstoffe. Anschließend läuft der sich in der
Brühkammer 3 bildende Kaffeeextrakt durch das Sieb 17,
den zweiten Druckkolben 9 und den Flüssigkeitsauslauf 15 in
eine darunter bereitgestellte, nicht dargestellte Kaffeetasse.
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Im
Anschluss daran kann der erste Druckkolben 5 wieder nach
oben verlagert werden. während seiner Bewegung wird er
zunächst den Drehteller 1 mit der darin angeordneten
Brühkammer 3 wieder zurück in die Ausgangsstellung
bewegen, bei der der unten angeordnete zweite Druckkolben 9 nicht
mehr in die Brühkammer 3 eingreift und der Drehteller 1 frei drehbeweglich
ist. Im Anschluss daran wird der oben angeordnete erste Druckkolben
ebenfalls aus der Brühkammer 3 herausgezogen und
gibt diese frei.
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Es
ist natürlich auch denkbar, dass die für eine
ausreichende Verdichtung und Abdichtung der Brühkammer 3 erforderliche
Relativbewegung der Brühkammer 3 und der beiden
Druckkolben 5, 9 durch eine geeignete, elektrisch
antreibbare Betätigung und axiale Verlagerung des zweiten
Druckkolbens 9 und des Drehtellers 1 oder der
beiden Druckkolben 5 und 9 bei einem ortsfest
verbleibenden Drehteller 1 herbeigeführt werden
kann. Gegebenenfalls kann es zweckmäßig sein,
durch geeignete Federeinrichtungen die jeweiligen axialen Verlagerungen
des Drehtellers 1 und/oder des ersten Druckkolbens 5 bzw.
gegebenenfalls des zweiten Druckkolbens 9 zu unterstützen
oder im Wesentlichen vorzugeben.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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