DE2053466C3 - Kaffeemaschine mit einem stehend angeordneten Behälter und einem durch eine Kolben-Zylinder-Einheit verschiebbaren Kolben - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kaffeemaschine mit einem stehend angeordneten, hohlzylindrischen Behälter, in den ein durch eine darüber angeordnete Kolben/Zylinder-Anordnung verschiebbarer Kolben eintaucht.

Eine derartige Kaffeemaschine ist aus der DE-OS 1404762 bekannt. Sie besitzt eine unter dem hohlzylindrischen Behälter angeordnete Schale zur Aufnahme des gemahlenen Kaffees. Der Kolben arbeitet dort als Ventil und Dosierorgan für die Wassermenge für jeden Zubereitungsvorgang. Das bei nach oben fahrendem Kolben in den zylindrischen Behälter eingetretene Wasser wird durch den dann wieder nach unten fahrenden Kolben durch den gemahlenen Kaffee in der Schale hindurchgepreßt. Diese Ausbildung ider bekannten Maschine hatifoigendc ^Nachteile:
- Eine gute Ausnutzung des gemahlenen Kaffees setzt voraus, daß auf das eingefüllte Volumen an Kaffeeiiiehl nur ein geringer (mechanischer) Druck ausgeübt wird. Bei der bekannten Maschine verdichtet jedoch das von dem Kolben durch das Kaffeemehl hindurchgepreßte Wasser dieses Kaffeemehl, so daß die Körnchen nicht gleichmäßig ausgelaugt werden.
- Häufig soll in einem Arbeitsgang mehr als eine Tasse Kaffee zubereitet werden oder auch die Stärke des Kaffees mit einfachen Mitteln veränderbar sein. Bei der bekannten Maschine ist jedoch die erzeugte Kaffeemenge immer die I" gleiche.

- Schließlich sollen derartige Maschinen praktisch völlig selbsttätig arbeiten, das heißt auch das Einfüllen von frischem Kaffeemehl wie auch das Auswerfen von ausgelaugtem Kaffeemehl sollen selbsttätig erfolgen. Hierfür enthält die bekannte

Maschine keinerlei Vorrichtungen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kaffeemaschine der einleitend angegebenen Gattung in der Weise auszubilden, daß der Kaffee nach Menge und Stärke einstellbar ist.

Die Lösung diese Aufgabe ist im Kennzeichen des Patentanspruches 1 angegeben.

Vorteilhafte Ausführungsfonüen und Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
In der Zeichnung ist eine Kaffeemaschine nach der Erfindung in einer beispielsweise gewählten Ausführungsform schematisch vereinfacht dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 eine teilweise im Schnitt gehaltene Seitenansieht der Maschine,

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie A-A in Fig. 1, Fig. 3 eine teilweise im Schnitt gehaltene Seitenansicht des unteren Teils der Maschine in vergrößertem Maßstab,

Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie B-B in Fig. 3, Fig. 5 eine weitere, teilweise im Schnitt gehaltene, vereinfachte Seitenansicht der Maschine und

Fig. 6 ein Schaltbild zur Erläuterung der Arbeitsweise der Maschine.

Gemäß Fig. 1 umfaßt die Maschine einen Tisch 1 mit darin angeordnetem, rylind.rförmigem Behälter 2, den eine Platte 3 umschließt.

Die Platte 3, die das für den Kaffee erforderliche Wasser erwärmt, kann auf beliebige Weise beheizt werden und dient als Auflage für zwei Ständer 4, die innen hohl und nach unten offen sind; im oberen Teil sind diese Ständer durch eine Traverse 5 verbunden. Diese Traverse 5 dient als Träger für eine doppelwirkende Zylinder/Kolben-Anordnung 6, an deren Kolbenstange 7 eine weitere Traverse 8 befestigt ist. Die Traverse 8 halten einen ersten Kolben 9, der koaxial zu dem zyiinderförmigen Behälter 2 verläuft und dichtend in diesen eingreifen kann.

Dieser Kolben besitzt im Innern eine Leitung 28 (Fig. 3), über die dem Kolbenboden, der mit kleinen und eng benachbarten Löchern versehen ist, das zur Zubereitung des Kaffees erforderliche Wasser zugeleitet werden kann. Die Leitung 28 endet in einem Anschluß 10.

Die Traverse 8 ist an den Enden in den hohlen Ständern 4 geführt. Die Traverse 8 hält darüber hinaus mit Hilfe zweier Stangen 11 eine untere Traverse 12.

Die untere Traverse 12 kann sich entlang den Stan-6j gen 11 zwar nach oben, nicht aber nach unten bewe·' gen,

Die Traverse 12 wird darüber hinaus durch sich ge^ gen die Platte·3 abstützende Druckfedern 13 in ihrer

unteren Endstellung gehalten. Die Traverse 12 trägt einen nach oben weisenden zweiten Kolben 14, der in dem zylinderförmigen Behälter 2 ruht und dessen Höheneinstellung das Volumen dieses Behälters abgrenzt bzw. bestimmt. Die Höheneinstellung der Traverse 12 und demzufolge des zweiten Kolbens 14 ist über zwei einstellbare Anschläge 15 veränderbar, auf einem von welchen die Traverse 12 über einan weiteren, federnd montierten Anschlag 16 aufliegt.

Die beiden Anschläge 15, über deren unterschiedliche Höheneinstellung das Volumen des zylinderförmigen Behälters 2 und demzufolge die Anzahl der zuzubereitenden Tassen verändert werden kann, sind auf einer Platte 17 montiert, die über eine Solenoid-Anordnung 18 und eine. Rückholfeder zwei verschiedene Lagen einnehmen kann und hierzu schwenkbar auf einer Auflageplatte 19 montiert ist. die über vier Haltestangen 20 mit dem Oberteil der Maschine verbunden ist. Der Anschlag 16 ist teleskopartig in einem Hohlraum 21 der unteren Traverse 12 geführt und über eine Feder 22 belastet. Auf diese Weise kann der Druck, unter dem der Aufguß entsteht, nahezu konstant gehauen werden. Die Volumenvergrößerung, die auf das Aufquellen des Kaffeepuivers unter der Einwirkung des heißen Wassers zurückzuführen ist, wird nämlich durch eine elastische Absenkung des unteren Kolbens ausgeglichen.

Der untere Kolben 14 besitzt in seinem nach oben weisenden Kolbenboden kleine und eng aneinandergrenzende Löcher und in seinem Innern einen Kanal 23, über den der Kaffee austritt.

An der Platte 3 ist ein Meßhebel 24 schwenkbar angelenkt, der über eine Solenoid-Anordnung 41 betätigt wird und die Aufgabe hat, den vom Kolben 14 ausgestoßenen, ausgepreßten Kaffeesatz 27 nach außen in einen dafür vorgesehen Behälter 29 (Fig. 3) fallen zu lassen.

Außerhalb dieser Anordnung befinden sich der Kaffeebehälter, das Dosiergerät und eine Zuführleitung 25 für Kaffeepulver sowie der Wasserbehälter mit einem Dosiergerät 45.

Die Steuerung der Joppeltwirkenden Kolben/Zylinder-Anordnung 6 geschieht durch unter Druck stehendes Wasser über Leitungen 30 und 31 sowie Magnetventile 32 und 33.

Die Funktionsweise der beschriebenen Kaffeemaschine wird nun insbesondere im Zusammenhang mit den Fig. 1, 5 und 6 wie folgt erläutert:

In Ruhelage befindet sich die Maschine in der in Fig. 1 und Fig. 5 gezeigten Stellung, während sich die Steuer- und Kontrollschaltung der Maschine in der in Fig. 6 gezeigten Stellung befindet.

Die mit der Bedienung der Maschine beauftragte Person ch tickt auf einen der Knöpfe Pl oder Pl, je nachdem, ob eine oder zwei Tassen Kaffee gewünscht werden.

Die nunmehr beschriebene Funktionsweise bezieht sich auf die Zubereitung bzw. die Ausgabe einer Tasse Kaffee und demzufolge auf die Auslösung der Knopffunktion Pl.

Die Betätigung des Knopfes Pl bewirkt die Erregung eines Relais 34 (dessen elektrische Kontakte aus Gründen der Einfachheit auf dem Schema an mehreren. Punkten angegeben wurden), das einen Ströme kreis für einen Motor 35 eines mit Röllrtockeii arbeitenden Programmiergliedes schließt, in der nun folgenden Beschreibung wird jede Nocke mit ihren jeweiligen elektrischen Kontakten gekennzeichnet-Die erste Nocke dieses Programmiergliedes führt zur Auslösung des elektrischen Kontaktes Cl, der gleichzeitig die öffnung des Magnetventils 32 und somit die Flüssigkeitszufuhr in die Anordnung 6, sowie die Anhebung des oberen Kolbens, die Unterbrechung der Motorstromversorgung und demzufolge die Ausschaltung des Programmiergliedes bewirkt.

Erreicht die Kolbenstange 7 unter Mitnahme der Traverse 8 und der Kolben 9 und 14 seine obere Endstellung, so betätigt ein mit der Traverse 8 verbundener Ansatz 36 die Mikroschalter 37 und 38.

Der Mikroschalter 37 löst die direkt mit dem Meßhebel 24 verbundene Solenoid-Anordnung 41 aus, wodurch die über den Kolben 14 herausgedrückten, ausgepreßten Kaffeerückstände in den Behälter 29 fallen. Der Mikroschalter 38 schließt zeitweilig die Stromversorgung des Motors 35 des Programmiergliedes wieder, das daraufhin wieder anläuft und erneut den Kontakt Cl auslöst, wonach dieser seine ursprüngliche Stellung einnimmt und damit der Stromkreis geschlossen gehalten wird.

Wird in dieser Stellung der St'.. ;nversorgungskreis des Motors 35 ausgelöst, so unterbricht der Kontakt Cl den Strom für das Magnetventil 32 ab und ermöglicht damit den Wasserzufluß über die Leitung 30 sowie das Absenken der Kolbenstange 7 und der Kolben 9 und 14.

Dieses Absenken der Kolben 9 und 14 erfolgt unter der Wirkung der Federn 13, die während des Aufsteigens zusammengedrückt werden, etwa bis zur Mitte des Kolbenhubes.

Bevor der Absenkvorgang abgeschlossen ist, löst einer der Nocken den Kontakt C2 aus, der das Magnetventil 39 steuert, wodurch die Platte 17 in diejenige Stellung schwenkt, in der der höchste Anschlag 15, der der Menge einer Tasse Kaffee entspricht, mit dem Anschlag 16 fluchtet. Der Motor 35 des Programmiergliedes läuft weiter bis ein zweiter Kontakt C3, C4 das Magnetventil 40 betätigt, das das Dosiergerät 25 betätigt und zwar derart, daß das Ka.'feepulver durch eine hierfür vorgesehene Leitung in den zylinderförmigen Behälter 2 fällt. Während seines W iiterlaufens löst der Motor 35 über einen dritten Nocken den Kontakt C5 aus, der über das Magnetventil 33 den Flüssigkeitszutritt in die Kolben/Zylinder-Anordnung 6, über 31, bewirkt, wobei eine Absenkung des Kolbens selbst stattfindet. Demzufolge bewirkt der Kolben 9 ein teilweises Zusammenpressen des im zylinderförmigen Behälter 2 befindlichen Kaffees.

Hierbei gelangt der Kolben an seine untere Endstellung. Zu diesem Zeitpunkt werden über den Ansatz 36 gleichzeitig zwei Mikroschalter 42 und 43 betätigt.

Der Mikroschalter 43 schließt die Schaltung, mit der der Motor 35 des Programmiergliedes verbunden ist, wobei diese Schaltung zu diesem Zeitpunkt bereits durch den Kontakt el der ersten Nocke geschlossen ist.

Der Mikrosr.halter 42 erregt das Magnetventil 44, das sich öffnet u.id gleichzeitig über ein Relais 46 ein Ventil 47 entregt, das sich daraufhin schjießt.

Das Wasserwird ausdem Behälter des Dosiergeräts 45 entnommen. Das Relais 46 schaltet darüber hinaus den Motor 35 ab. Das Wasser wird über die Platte 3 , erhitzt und tritt durch das Kaffeepulver aus; der Espresso fließt über die Leitung 23 ab.

Das für den Kaffee bestimmte Wasser tritt weiter

ZUj bis im Innern des Behälters 45 der Stand eines Fühlers 48 erreicht ist, der das Volumen einer Tasse bestimmt.

Wird dieser Fühlerstand unterschritten, so trennt die Oberfläche des Wassers die Schaltung unter Mitwirkung des Fühler ab, und demzufolge wird das Relais 46, dessen Kontakte in Öffnungsstellung des Ventils 47 gehen, entregt, wobei die Stromversorgung für den Motor 35 geschlossen ist.

Der Motor läuft über den Nocken Cl Wieder an, durch die das Ventil 51 erregt wird, und der Wasserstand im Behälter 45 steigt wieder auf seinen ursprünglichen Wert an.

Die Wasserzufuhr wird unterbrochen, sobald der Fühler 49 überflutet wird. Sämtliche im Behälter 45 angeordneten Fühler führen zu einem gemeinsamen Register für den Fülllerstand 52. Darüber hinaus öffnen die Kontakte CS, und der Stromfluß über 33 setzt aus. Cl löst aus, die Stromzuführung des Motors wird unterbrochen, woraufhin dieser abschaltet. Gleichzeitig wird über Cl das Ventil 32 erregt und bewirkt den Anstieg des Kolbens der Anordnung 6 und demzufolge den des Kolbens 9. Dieser Anstieg setzt sich fort, bis der Ansatz 36 die Auslösung des Mikroschalters 50 bewirkt, der den Motorkreis schließt und damit letzteren wieder anlaufen läßt. Hieraus folgt, daß die Nocken C9 und CS vorübergehend die Speisung des Relais 34 bzw. den Kreis von 53 trennen, wodurch die Anlage abgeschaltet wird, der Motor in Nullstellung läuft, um für einen neuen Anlauf bereit zu sein.

Sollen zwei Tassen Kaffee gleichzeitig abgegeben werden, so wird der Knopf P2 betätigt, wodurch die gleichen Schaltfolgen wie bei Pl für Relais 53 an Stelle für 34 ablaufen.

In diesem Fall arbeitet im Behälter 45 der Fühler 54, während der Fühler 48 infaige des Niehtarbeitens von 34 abgeschaltet bleibt. Darüber hinaus öffnet das Auslösen des Relais 53 die Schaltung des Ventils 39, wonach die Wirkung des Nocken C2 aufgehoben und die Platte 17 in arretierter Stellung gehalten wird, die wiederum die Anschläge 15 des Dosiergerätes in die Lage der zweiten Mengeneinstellungen bringt, wodurch sich eine stabile Lage der Platte 17 einstellt. Die dargestellte elektrische Steuerschaltung Umfaßt ίο Anschlüsse, mittels derer der Zyklus der Maschine verändert Werden kann, Um beispielsweise
a) koffeinfreien Kaffee zuzubereiten; in diesem Falle wird durch Drücken des Knopfes D die Wirkung des Dosiergeräts 45 ausgeschaltet. Das koffeinfreie Kaffeepülver kann von Hand öder über ein Dosiergerät eingeführt werden, sofern eine mit dem Motor 35 verbundene Nocke den Kontakt C6 derart betätigt, daß die Speisung des Motors abgetrennt und die Anzeigelampe LA aufleuchtet, die den Zeitpunkt anzeigt, zu dem

das Kaffeepulver eingebracht werden muß.
Wird der Knopf D erneut gedrückt, so läuft der Motor 35 wieder an, und der Funktionsablauf wird auf gleiche Weise fortgesetzt;
b) Kaffee bestimmter Stärke zuzubereiten; in diesem Falle wird der Knopf PA gedrückt und damit das automatische Dosiergerät abgeschaltet;
c) Kaffee im Dauerbetrieb zuzubereiten; hierzu ist der Xnopf P3 zu betätigen.
Das elektrische Schaltbild enthält die folgenden Anzeigelampen:

Ll — Betätigung der Maschine i'ür eine Dosis;
LI — Betätigung der Maschine für zwei Dosen;
LT) — Betätigung der Maschine für Dauerbetrieb; LA — Herstellung von koffeinfreiem Kaffee.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Kaffeemaschine mit einem stehend angeordneten, hohlzylindrischen Behälter, in den ein durch eine darüber angeordnete Kolben/Zylinder-Anordnung verschiebbarer Kolben eintaucht, dadurch ge kennzeich net, daß der Kolben (9) in der abgesenkten Stellung die obere Öffnung des zylindrischen Behälters (2) verschließt, daß sein Kolbenboden zahlreiche Öffnungen für den Übertritt von heißem Wasser oder Wasserdampf aus dem Kolben (9) in den zylindrischen Behälter (2) aufweist und daß der Boden des zylindrischen Behälters (2) aus einem zweiten, unteren, einen siebförmigen Kolbenboden aufweisenden Kolben (14) besteht, dessen untere Endlage über Anschläge (15, 16) einstellbar ist und der mit dem ersten Kolben (9) in Wirkverbindung steht.

2. Kaffeemaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Kolben (14) in seinem Io.iern einen Kanal (23) aufweist, durch den der zubereitete Kaffee austreten kann.

3. Kaffeemaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Kolben (9) einen siebförmigen Kolbenboden sowie im Innern einen Kanal (28) zur Zuführung des heißen Wassers aufweist.

4. Kaffeemaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Kolben (9) an einer oberen Ti averse (8) befestigt ist, die in zwei Ständern (4) senkrecht verschieblich geführt und mit der Kolbenstange (7) der doppelt wirkenden Kolben-Zylinder-Anordnung (6) verbunden ist.

5. Kaffeemaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichwt, daß der untere Kolben (14) an einer unteren Traverse (12) befestigt ist, die auf zwei Stangen (11) verschieblich montiert ist, die an der oberen Traverse (8) enden und zwei Druckfedern (13) tragen, die sich gegen die Platte (3) des Behälters (2) abstützen und die untere Traverse (12) belasten.