DE2210138B2 - Haushaltsmaschine zur Zubereitung von Kaffee - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Haushaltsmaschine zur Zubereitung von Kaffee, vorzugsweise aus kalkreichem Wasser, mit einem U-Rohr mit einer Einlaßöffnung für kaltes Wasser in einem Zweig und mit einer Ablauföffnung für heißes Wasser durch einen Durchlauferhitzer in dem anderen Zweig des U-Rohres, wobei die Ablauföffnung durch einen leicht nach unten geneigten Ablaufkanal mit einer Mündung über einen mit Kaffeepulver zu füllenden Filtertrichter und der Kaltwasserzweig mit einem Niveauschalter verbunden ist, der die Stromzufuhr zum Durchlauferhitzer unter- ω) bricht, wenn der Kaltwasserspiegel im Kaltwasserzweig unter ein bestimmtes Niveau fällt, und die Mündung des Ablaufkanales aus mindestens zwei gegenüberliegend angeordneten, abwärts gerichteten Auslauföffnungen besteht. *">

Eine derartige Haushaltsmaschine ist im wesentlichen aus der DE-GM 70 15 047 bekannt, wobei aber bei der dort beschriebenen Maschine wegen der Ausbildung des Rohrkörpers im Ablaufkanal die Gefahr besteht, daß das Wasser beim Aufbrühvorgang nicht die letzten Auslaßöffnungen erreicht

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Haushaltsmaschine der in Rede stehenden Art so auszubilden, daß das durch den Ablaufkanal fließende heiße Wasser jeder Auslauföffnung möglichst gleichmäßig zugeführt wird, auch wenn der Ablaufkanal nicht vollständig mit Wasser gefüllt ist

Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß rechtwinklig auf dem Boden des Ablaufkanals wenigstens eine Leitwand vorgesehen ist, die sich vom Bereich der Ablauföffnung des Steigrohres bis in den Bereich der Auslauföffnungen erstreckt und diese in wenigstens zwei Gruppen unterteilt, und daß über der Ablauföffnung eine nach unten hohle, die Ablauföffnung überragende Ablenkschale angeordnet ist

In weiterer Ausbildung der Erfindung weisen der Boden, die Wände und die Seiten des Ablaufkanals und die Auslaßöffnungen eine wasserabstoßende Oberfläche auf.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die wasserabstoßende Oberfläche aus Polytetraäthylen oder einer Silikonverbindung besteht

Zweckmäßigerweise nimmt der Strömungsquerschnitt des Steigrohres im Bereich des Durchlauferhitzers h Sirömungsrichtung gleichmäßig von einem größten unteren Querschnitt zu einem kleinsten oberen Queischnitt von der Größe der Ablauföffnung des Steigrohres ab.

Mit der erfindungsgemäßen Maschine wird erreicht, daß das Kaffeepulver weitaus besser als bei den bisher bekannten Maschinen ausgenützt wird. Versuche haben ergeben, daß eine Ausnützung bis zu 97% erreicht werden kann. Dieser Effekt ändert sich auch nach häufigem Gebrauch der Maschine nicht wesentlich, was vermutlich darauf zurückzuführen sein dürfte, daß das aus den Auslaßöffnungen der Mündung ausströmende Wasser eine hohe, gleichmäßige Temperatur aufweist und besonders gleichmäßig über das Kaffeepulver verteilt wird.

Bei der erfindungsgemäßen Haushaltsmaschine wird durch die Anordnung der nach unten hohlen Ablenkschale im Ablaufkanal über der Ablauföffnung des Heißwasserzweiges des U-Rohres, deren Rand einen größeren Durchmesser als die Ablauföffnung besitzt, ein günstiges Ausbreiten der aus der Ablauföffnung ausströmenden Wassermenge über die gesamte Breite des Ablaufkanals erreicht, so daß der Wasserstrom auf dem ebenen Boden des Ablaufkanales entlangströmt, so daß sich Tropfenbildungen und damit Ablagerungen an der Decke des Ablaufkanals vermeiden lassen. Zwar kann es durch Tropfenbildung an der Decke verhältnismäßig schnell zu einer totalen Verkalkung des Ablaufkanals kommen, so daß sich die Verteilung des Wassers in die Auslauföffnung ungünstig verändert Es hat sich aber gezeigt, daß bei der erfindungsgemäßen Maschine beispielsweise Kalkablagerungen am Boden des Ablaufkanales sowie an der Decke wegen der möglicherweise größeren Strömungsgeschwindigkeiten nur vergleichsweise langsam aufgebaut werden.

Da bei der erfindungsgemäßen Maschine wenigstens eine Leitwand vorgesehen ist, welche die Auslauföffnungen in wenigstens zwei Gruppen unterteilt, wird das von der Ablauföffnung kommende Wasser sofort in mindestens zwei Ströme an der Ablauföffnung aufgeteilt, wobei diese Ströme sich nicht vereinigen können, bis sie die Ausiäufuffnungen erreicht haben. Auf diese

Weise wird eine gleichmäßige Verteilung des zugeführten Wassers unter den Auslauföffnungen gewährleistet.

Wenn der Strömungsquerschnitt des Steigrohres im Durchlauferhitzer in Strömungsrichtung üich gleichmäßig von unten nach oben verjüngt, s^ wird durch diese Ausbildung des Durchlauferhitzers erreicht, daß das durchströmende Wasser dort am stärksten erhitzt wird, wo es am kältesten ist, und dort am schwächsten, wo es am wärmsten ist, was zu einem gleichmäßigen Aufstieg des Wasser ohne Neigung zu einem stoßweisen Sieden führt. Auf diese Weise wird das gleichmäßige Ausströmen des heißen Wassers durch die Auslauföffnungen über das Kaffeepulver und damit eine noch bessere Ausnützung des Kaffeepulvers unterstützt

Aufgrund der Tatsache, daß die in dem Ablaufkanal mit dem heißen Wasser in Berührung kommenden Oberflächen und die Auslauföffnungen eine wasserabstoßende Oberfläche aufweisen, die vorteilhafterweise aus Polytetraäthylen oder einer Silikonverbindung bestehen kann, wird die Neigung zu Ablagerungen im Strömungsweg des Wassers beseitigt.

Die Erfindung soll im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert werden. Die Zeichnung zeigt in

F i g. 1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Haushaltsmaschine;

F i g. 2 eine schematische Darstellung des Aufbaues der wichtigsten Teile der Maschine nach Fig. 1;

F i g. 3 einen Längsschnitt durch den Ablauf kanal: jo F i g. 4 einen Schnitt längs der Linie I-I der F i g. 3;

Fig.5 den Niveauschalter der erfindungsgemäßen Maschine;

Fig.6 eine andere Ausführungsform der Maschine und in

F i g. 7 eine weitere, abgeänderte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Maschine.

Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht einer Haushaltsmaschine 1 zur Zubereitung von Kaffee mit einem oberen Behälterteil und einem unteren Beheizungsteii. Das Behälterteil dient zur Aufnahme einer bestimmten Wassermenge, die nach F i g. 2 aus dem Behälterteil in ein U-Rohr 2 durch eine Eingangsöffnung 3 laufen kann. Das Wasser strömt erst durch einen Kaltwasserzweig 4 des U-Rohres 2 und dann nach oben durch ein Steigrohr 5 des U-Rohres 2, von wo das Wasser durch eine Ablauföffnung 6 ausströmt (vgl. F i g. 3). Die angegebene Strömung wird durch thermischen Auftrieb mittels eines unter der Ablauföffnung 6 unter dem Niveau der Eingangsöffnung 3 am Behälterteil zum U-Rohr 2 angeordneten Durchlauferhitzer 7 erzwungen.

Bei der dargestellten Ausführungsform strömt das erhitzte Wasser, wie aus Fig.3 erkennbar, aus der Ablauföffnung 6 durch einen Ablaufkanal 8, der nach F i g. 1 mit seiner Mündung 10 über einem Filtertrichter 9 bekannter Art sitzt, in dem sich das in eine Filtertüte eingefüllte Kaffeepulver befindet, durch das das von der Mündung 10 kommende Wasser zwangsläufig auf seinem Weg zu einer untergestellten Kaffeekanne fließen muß. wi

F i g. 3 zeigt im Schnitt den Ablaufkanal 8 vergrößert und läßt erkennen, daß das Wasser aus fünf Auslauföffnungen 11 (vgl. Fig.4) ausströmt und aus dem Durchlauferhitzer 7 mit seinem Steigrohr 5 kommend zuerst auf eine über der Ablauföffnung 6 angeordnete ( , Ablenkschale 13 trifft, die nach unten hohl ist und dadurch den Wasserstrahl von der Ablauföffnung 6 nach unten gegen den ebenen Boden des Ablaufksnales 8 leitet, auf dem das Wasser weiter durch den von zwei Leitwänden 14 dreiteilig gestalteten Ablaufkanal in drei Wasserströmen weiterfließt, deren Strömungsmenge dem vereinigten Durchströmungsbereich der Auslauföffnungen 11 entspricht, zu denen die jeweiligen Teilwasserströme geleitet werden. Dadurch wird ein gleichmäßigerer Wasseraustritt durch alle Auslauföffnungen 11 sichergestellt, und man erhält eine besonders gute Ausnützung des Kaffeepulvers im Filtertrichter 9, dessen Größe und Bodenablauf natürlich auf die abgegebene Wassermenge und die Wassergeschwindigkeit der Maschine abgestimmt sein muß.

Ferner ist in der Maschine ein Niveauschalter 12 vorgesehen, der die Stromzufuhr zum Durchlauferhitzer 7 unterbricht, bevor der Wasserspiegel im Kaltwasserzweig 4 unter das Niveau der oberen Erstreckung des Durchlauferhitzers 7 fällt Ein bevorzugter Niveauschalter 12 weist nach F i g. 5 eine senkrecht angeordnete, druckempfindliche, biegsame und/oder elastische Membran 15 auf, die durch das Gewicht oder das Moment einer um eine waagerechte Achse drehbar aufgehängten Kippvorrichtung 16 in die Ruhestellung zurückgeführt wird.

Das Kontaktorgan im Niveauschalter 12 ist ein , Quecksilberschalter 20, der an der Kippvorrichtung 16 derart angebracht ist, daß im geschlossenen Zustand der Schwerpunkt des Quecksilbers der Achse der Kippvorrichtung am nächsten und im unterbrochenen Zustand von dieser Achse am weitesten entfernt ist. Bei einem Quecksilberschalter bedeutet das, daß der Schwerpunkt des Quecksilbers sich im geschlossenen Zustand des Kontaktorganes dicht an einer vertikalen Ebene durch die Achse 19 und dem unterbrochenen Zustand des Kontaktorgans am weitesten weg von dieser Vertikalebene befindet Der Niveauschalter 12 kann nach F i g. 2 an dem Kaltwasserzweig 4 unten im U-Rohr 2 angeschlossen sein, und die biegsame und/oder elastische Membran 15 kann so im Verhältnis zum Einlaßrohr des Niveauschalters 12 angeordnet sein, daß kein Wasser vom U-Rohr 2 in die Membrankammer selber eindringen kann, sondern daß eine hier eingesperrte Luftmenge vom Flüssigkeitsstand im U-Rohr 2 mehr oder weniger komprimiert wird. Der dadurch entstehende Luftdruck ist dann ebenfalls ein Maß für das Flüssigkeitsniveau. Auf der Kippvorrichtung 16 ist ferner ein Druckfuß 17 angeordnet, der gegen einen zentral an der Membran befestigten Zapfen 18 anliegt.

Wenn der Druck in der Membrankammer nach F i g. 5 ansteigt, wird die biegsame und/oder elastische Membran 15 nach rechts bewegt und dreht dadurch gleichzeitig den Zapfen 18 nach rechts, wodurch die Kippvorrichtung 16 nach links um die Achse 19 kippt. Hat sich die Membran 15 ein bestimmtes Stück nach rechts bewegt, passiert die Kippvorrichtung 16 die Stellung, in der der im Niveauschalter 12 eingeschlossene Quecksilbertropfen sich von einer äußersten Stellung zur anderen im Glasrohr in Bewegung setzt, wodurch gleichzeitig einerseits die Stromzufuhr zum Durchlauferhitzer 7 geschlossen wird und andererseits das Drehmoment der Kippvorrichtung 16 um die Achse 19 in der Richtung nach rechts vermindert wird. Wenn danach die Höhe des Kaltwasserspiegels auf das der unteren Erstreckung des Durchlauferhitzers 7 entsprechende Niveau absinkt, fällt der Druck in der Membrankammer hinter der Membran 15 gleichzeitig derart, daß der Quecksilbertropfen sich auf Neue zur ersten äußeren Stellung in Bewegung setzt, wodurch gleichzeitig sowohl eine sofortige Unterbrechun·* der

Stromzufuhr zum Durchlauferhitzer 7 als auch eine Vergrößerung des Drehmoments um die Achse 19 in der Richtung nach rechts der Kippvorrichtung 16 stattfindet. Dies führt dazu, daß die Kippvorrichtung 16 die letzte Stellung beibehält, und zwar von kleinen Druckänderungen im U-Rohr 2, die davon herrühren können, daß eine Wassermenge in den Heißwasserzweig 5 zurückströmt, wenn der Durchlauferhitzer 7 unterbrochen wird.

Der Durchlauferhitzer 7 kann zweckmäßig für eine nach oben an dem Heißwasserzweig 5 längs des U-Rohres 2 abnehmende Wärmeabgabe eingerichtet sein. Falls der Durchlauferhitzer 7 aus einem mit Heizdrähten bewickelten Rohr besteht, erreicht man dies dadurch, daß die Anzahl der Wicklungen um das U-Rohr 2 nach oben hin abnimmt. Dadurch wird eine Überhitzung des oberen Endes des Durchlauferhitzers 7 und Dampfbildung des durchströmenden Wassers vermieden. Dies ist für den Geschmack des zuzubereitenden Kaffees von Bedeutung und trägt auch zu weniger Kalkablagerungen im Durchlauferhitzer bei.

Nach F i g. 6 kann bei einer anderen Ausführungsform das eingefüllte Wasser vom Behälterteil durch die Einlaßöffnung 3 zum U-Rohr 2 strömen, und zwar erst durch dessen Kaltwasserzweig 4 und dann durch dessen Steigrohr 5, aus dem das Wasser durch eine Ablauföffnung nach Erwärmung und Auftrieb durch den im Steigrohr 5 des U-Rohres 2 eingeschalteten Durchlauferhitzers 7 austritt Der Niveauschalter 12, der den Stromkreis zum Durchlauferhitzer 7 schließt, wenn 3d das Flüssigkeitsniveau in der Maschine über der Einlaßöffnung 3 liegt, und bei niedrigerem Flüssigkeitsniveau unterbricht, ist durch ein an seiner Unterseite ausmündendes Verbindungsrohr mit dem Kaltwasserzweig 4 verbunden. Die Einmündung des Verbindungs- ^Ji rohres in den Kaltwasserzweig 4 befindet sich unter dem betriebsmäßig niedrigsten Wasserspiegel der Haushaltsmaschine 1 und weist eine zum Kaltwasserzweig 4 abwärts geneigte Übergangsfläche 22 auf. Dadurch wird erreicht, daß die Membrankammer des ^4fl Niveauschalters 12 bei normaler Zubereitung nur mit dem kalten Wasser in Berührung kommt und daß dieses kalte Wasser am Schluß jeder Zubereitung leicht in den Kaltwasserzweig 4 zurückströmt, wenn der Niveauschalter 12 in seine Unterbrechungsstellung kippt und ⁴"' dadurch die Membran 15 in ihre Ausgangsstellung zurückpreßt. Die Übergangsfläche 22 bewirkt, daß sich hier keine Tasche bilden kann, in der sich etwa Mikroorganismen ablagern könnten.

Vom Boden des U-Rohres 2 zum Durchlaufer- >» hitzer 7 erweitert sich das U-Rohr 2 von einem verhältnismäßig kleinen Durchmesser zu einem großen Innendurchmesser. Diese Erweiterung kann zweckmäßig stromlinienförmig durch eine schräge Übergangsfläche 215 erfolgen. Hierdurch wird die bei den bekannten Kaffeemaschinen übliche, waagerechte Übergangsfläche vermieden, an der sich Ablagerungen anhäufen können. Bei der neuartigen Haushaltsmaschine 1 bewirkt die Übergangsfläche 21B, daß die Ablagerungen in den Boden des U-Rohres 2 hinabrutschen, wo das ^w U-Rohr 2 einen kleineren Durchmesser aufweist und wo das durchströmende Wasser während der nächsten Zubereitung dann die lose abgelagerten Partikel mit sich reißt und diese aufwärts durch den Heißwasserzweig 5 und die Ablauföffnung 6, den Ablaufkanal 8 und ^ol die Mündung 10 fördert, wo die Teilchen in den Filtertrichter fallen und nach der Zubereitung mit dem verbrauchten Kaffeepulver weggeworfen werden.

Nach dem Durchlauferhitzer 7 mit dem großen Durchströmungsquerschnitt verjüngt sich der Heißwasserzweig 5 über eine Übergangsfläche 21/4 wieder zu einem kleineren Durchströmungsquerschnitt. Dadurch wird zum Schluß der Zubereitung erzielt, daß das in das Steigrohr 5 zurücklaufende Wasser nicht in Form von Tropfen auf der Übergangsfläche 21A hängen bleiben kann, wie es bei Maschinen mit waagerechter Übergangsfläche der Fall ist, wo diese Tropfenbildung zusammen mit der Nachwärme vom Durchlauferhitzer 7 Kalkablagerungen bewirkt, die erstens den Strömungsquerschnitt vermindern und zweitens eine isolierende Schicht zwischen dem oberen Ende des Durchlauferhitzers 7 und dem dort befindlichen Wasser bilden, was eine Überhitzung an dieser Stelle des Durchlauferhitzers 7 zur Folge haben kann, da er die Wärme nicht schnell genug abgibt. Diese Überhitzung bewirkt, daß eine Überhitzungssicherung die weitere Wassererhitzung unterbricht. Die übliche Öberhitzungssicherung ist eine Schmelzsicherung, die durch Schmelzen die Stromzufuhr unterbricht. Die Maschine wird also gebrauchsunfähig, bis sowohl eine Entkalkung als auch das Einsetzen einer neuen Schmelzsicherung oder Einlöten der alten Schmelzsicherung stattgefunden haben, was zeitraubend und kostspielig ist. Die Übergangsflächen 2\A und 2\B können kegelförmig ausgebildet sein (vgl. F i g. 6), wodurch Kalkablagerungen auf diesen Übergangsflächen und damit auch die Neigung zur Überhitzung vermieden werden.

Die Übergangsfläche zwischen zwei Rohrabschnitten kann beispielsweise kegelförmig ausgestaltet sein und bildet einen Winkel von weniger als 60° oder vorteilhafterweise 45° mit der Senkrechten. Statt einer Lötsicherung oder Schmelzsicherung kann auch zweckmäßigerweise ein Überhitzungsthermostat verwendet werden, der bei Überhitzung unterbricht und den Durchlauferhitzer 7 wieder anschließt, wenn die Temperatur auf einen annehmbaren Wert gefallen ist.

Bei einer weiteren Ausführungsform nimmt der Strömungsquerschnitt des Durchlauferhitzers 7 gleichmäßig in Strömungsrichtung von einem größeren Querschnitt unten auf einen kleineren Querschnitt von der Größe der Ablauföffnung 6 oben ab. Dadurch besteht der größte Teil der Innenfläche des Durchlauferhitzers 7 aus einer kegelförmigen Übergangsfläche 21B, wodurch nicht nur Tropfen an der oberer Innenwand des Durchlauferhitzers 7 vermieden werden sondern auch die Außenseite des Durchlauferhitzers 1 einen nach oben gleichmäßig abnehmenden Querschniti aufweist, was zur Folge hat, daß ein einlagig gewickelt« Heizdraht an der Außenseite des Durchlauferhitzers 7 in diesen eine Wärmemenge abgibt, die nach ober ebenfalls gleichmäßig abnimmt Dadurch wird das durchströmende Wasser dort am kräftigsten erhitzt, wc es am kältesten ist, und dort am wenigsten, wo es anwärmsten ist, was einen gleichmäßigeren Aufstieg de! Wassers mit weniger stoßweisem Sieden und dadurcr auch ein gleichmäßigeres Ausströmen durch die Ablauföffnung 6 zur Folge hat Außerdem bewirkt di« Kegelform des Durchlauferhitzers 7, daß die einzelner Wicklungen des Heizdrahtes nicht nach unten rutscher können.

Um feste Ablagerungen am Boden, an den Leitwän den 14 und den Seiten des Ablaufkanals 8 sowie dei Auslauföffnungen 11 zu vermeiden, sind diese Oberflä chen in vorteilhafter Weise mit einer wasserabstoßen den Schicht belegt, z. B. aus Polytetraäthylen oder einei Silikonverbindung. Auch andere Teile im Strömung»

weg des Wassers können mit einer derartigen wasserabstoßenden Schicht versehen werden. Gegebenenfalls kann auch das Teil, in dem der Ablaufkanal 8 mit den Auslauföffnungen 11 vorgesehen ist, aus einem wasserabstoßenden Material hergestellt sein.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Haushaltsmaschine zur Zubereitung von Kaffee, vorzugsweise aus kalkreichem Wasser, mit einem U-Rohr mit einer Einlaßöffnung für kaltes Wasser in einem Zweig und mit einer Ablauföffnung für heißes Wasser durch einen Durchlauferhitzer in dem anderen Zweig des U-Rohres, wobei die Ablauföffnung durch einen leicht nach unten geneigten Ablaufkanal mit einer Mündung über einen mit Kaffeepulver zu füllenden Filtertrichter und der Kaltwasserzweig mit einem Niveauschalter verbunden ist, der die Stromzufuhr zum Durchlauferhitzer unterbricht, wenn der Kaltwasserspiegel im Kaltwasserzweig unter ein bestimmtes Niveau fällt, und die- Mündung des Ablaufkanales aus mindestens zwei gegenüberliegend angeordneten, abwärts gerichteten Auslauföffnungen besteht, dadurch gekennzeichnet, daß rechtwinklig auf dem Boden des Ablaufkanales (8) wenigstens eine Leitwand (14) vorgesehen ist, die sich vom Bereich der Ablauföffnung (6) des Steigrohres (5) bis in den Bereich der Auslauföffnungen (11) erstreckt und diese in wenigstens zwei Gruppen unterteilt, und daß über der Ablauföffnung (6) eine nach unten hohle, die Ablauföffnung überragende Ablenkschale (13) angeordnet ist

2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden die Wände und die Seiten des Ablaufkanals (8) und die Auslauföffnungen (11) eine wasserabstoßende Oberfläche aufweisen.

3. Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die wasserabstoßende Oberfläche aus Polytetraäthylen oder einer Silikonverbindung besteht

4. Maschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungsquerschnitt des Steigrohres (5) im Bereich des Durchlauferhitzers (7) in Strömungsrichtung gleichmäßig von einem größten unteren Querschnitt zu einem kleinsten oberen Querschnitt mit der Größe der Ablauföffnung (6) des Steigrohres (5) abnimmt.

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