DE2214227A1 - Vorrichtung zur Herstellung heißer Aufgußgetränke sowie zur Erzeugung und Abgabe von Dampf - Google Patents
Vorrichtung zur Herstellung heißer Aufgußgetränke sowie zur Erzeugung und Abgabe von DampfInfo
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Description
8000 München 9O
ch Iotthauer straße 3
ch Iotthauer straße 3
OMRE CQstruzioni Elettromeccaniche S.a.s., Monza (Mailand), Via Borgazzi I87 (Italien) .
Vorrichtung zur Herstellung heißer Aufgußgetränke sowie zur Erzeugung
und Abgabe von Dampf
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung
heißer Aufgußgetränke sowie zur Erzeugung und Abgabe von Dampf, bei welcher eine Druckwasserquelle eine Leitung
speist, von der ein Teil aus einem Wärmeaustauscher besteht, von dem bedarfsweise Heißwasser oder Dampf abgegeben wird.
Bei einer solchen.Gattung von Vorrichtungen ist es bekannt,
einen Wärmeaustauscher anzuordnen, welcher mittels mindestens eines Thermostat-Schalters auf einer konstanten Temperatur
gehalten wird; man läßt Kaltwasser durch die Vorrichtung fließen und erhält eine Temperatur, die mehr oder weniger
jener des Wärmeaustauschers nahekommt, entsprechend dem längeren oder kürzeren Verbleib des Wassers in diesem
Wärmeaustauscher.
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Sofern der Wärmeaustauscher auf einer Temperatur oberhalb 1000C gehalten wird, wandelt sich das Wasser, naturgemäß in
Dampf um, wenn es in dem Wärmeaustauscher für ausreichend lange Zeit verbleibt; wenn hingegen das Wasser durch den
Wärmeaustauscher mit einer entsprechenden Geschwindigkeit durchfließt, wird es auf eine Temperatur erhitzt, die sich
für die Herstellung eines heißen Aufgußgetränkes eignet, beispielsweise indem man das Wasser durch gemahlenen Kaffee
fließen läßt, mit dem ein entsprechendes Aufgußgetränk erzeugt wird.
Bedarfsweise kann der Wärmeaustauscher auch mit zwei Thermostat-Schaltern ausgestattet werden, von denen jeder
auf einen anderen Temperatur-Schwellwert anspricht und die Erhitzung regelt, wenn jeweils Heißwasser oder Dampf erzeugt
werden soll.
Die Druckwasserquelle kann entweder eine Pumpe oder die normale, mit einem Druckregler ausgestattete Wasser=
leitung sein, um mit einem solchen Druckregler - soweit möglich - den Wasserdruck konstant und unabhängig von
Druckschwankungen in der Leitung zu halten.
Gleichwohl entsteht ein spezielles Problem durch die Unterschiedlichkeit der Durchflußmenge des zugeführten,
durch den Wärmeaustauscher strömenden Wassers; vor allem soll diese Durchflußmenge auf einen ersten Wert einstellbar
sein, bei dem das Wasser durch den Wärmeaustauscher mit einer entsprechend derart verringerten Geschwindigkeit
fließt, das die Erzeugung von Dampf ermöglicht wird,
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anderseits aber auf einen zweiten Wert, bei dem das'
Wasser mit einer so hohen Geschwindigkeit durch den Wärmeaustauscher fließen muß, daß es bloß auf die
jeweils benötigte Temperatur erhitzt wird. .
Es wurde erkannt, daß eine solche Änderung der Durch=
flußmenge durch eine entsprechende Änderung des hydraulischen Widerstandes im System des Wasserkreislaufes erzeugt werden
kann, aber eine Lösung des Problems auf diesem Weg führt zu keinem Erfolg, wenn die Druckwasserquelle,beispielsweise
eine Pumpe, zu einer volumetrisehen Gattung gehört. Ander=
seits ist eine Regelung an der Pumpe selbst oder am Druck=
regler, wenn die Druckwasserquelle eine Wasserleitung als solche ist, technisch schlecht durchführbar und Vergleichs=
weise unverläßlich.
' In der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung
heißer Aufgußgetränke sowie zur Erzeugung und Abgabe von Dampf speist eine Druckwasserquelle eine Leitung, die
zu einem Teil aus einem Wärmeaustauscher besteht, von dem bedarfsweise Heißwasser oder Dampf abgegeben wird und
dem wesentlichsten Merkmal der Erfindung zufolge verbindet
ein verschließbarer Durchlaß mit kalibriertem Querschnitt diese Leitung oberstrom des Wärmeaustauschers' mit einer
Auslaßleitung derart, daß bei offenem Durchlaß ein Teil des von der Druckwasserquelle der Leitung zugeführten
Wassers durch den Durchlaß ausfließt und der andere Anteil mit einer Geschwindigkeit, die gering genug ist,
um die Erzeugung von Dampf zu ermöglichen, durch den Wärmeaustauscher strömt, während bei geschlossenem Durchlaß
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das gesamte von der Druckwasserquelle zur Leitung gespeiste Wasser mit einer so hohen Geschwindigkeit durch den Wärme=
austauscher fließt, daß keine Verdampfungstemperatür
eintreten kann.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform des Er'findungs=
gegenstandes ist der Durchlaß durch Abschlußmittel, z.B. ein Ventil, verschließbar, die mit mit Mitteln zur Änderung
der Temperatur im Wärmeaustauscher gekoppelt sind, so daß sich die Temperatur bei offenem Durchlaß erhöht.
Ferner kann im Rahmen der Erfindung der Durchlaß mittels Abschlußmitteln, z.B. einem Ventil, abschließbar sein,
die mit Antriebsmitteln für die Pumpe derart gekoppelt sind, daß bei Stillstand der Pumpe der Durchlaß geöffnet wird.
Zur besseren Verständlichkeit dieser und weiterer Merkmale sowie Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstel=
lung heißer Aufgußgetränke sowie zur Erzeugung und Abgabe von Dampf werden nun zwei beispielsweise Ausführungsformen einer
solchen Vorrichtung an Hand der Zeichnungen beschrieben, in denen die Fig. 1 und 2 schematische Gesamtansichten
dieser Vorrichtung darstellen.
Wie in Fig.1 dargestellt, taucht in einen offenen Behälter
1 das Saugrohr 2 ein, das zu einer Pumpe 3 gehört, die von einem Elektromotor 4 angetrieben wird und über eine Ausgangs=
leitung 5 die Rohrschlange 6 eines Wärmeaustauschers 7 speist. Das Wasser tritt, sobald es erhitzt ist, durch Auslässe 8
eines abnehmbaren Teiles 9 der Vorrichtung aus. Gemäß der bei Vorrichtungen zur Herstellung von Aufgußgetränken,
insbesondere Espresso-Maschinen, üblichen Anordnung ist im
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abnehmbaren Teil 9 ein - nicht dargestellter - Filter zur Aufnahme gemahlenen Kaffees enthalten und die Auslässe 8
entleeren in eine unterhalb dieses Teiles 9 anzuordnende Kaffeeschale od.dgl. Von der Leitung 6 zweigt eine Auslaß=
leitung Io ab, die in den Behälter 1 taucht und in der eine elektromagnetisches Ventil 11 angeordnet ist. Dieses
Ventil 11 ist völlig handelsüblich gestaltet, es ist in nicht erregtem Zustand offen und kann bei Erregung gegen
die Wirkung einer Feder die Leitung 1o verschließen. Zu=
sätzlich ist in dieser Leitung 1o ein Durchlaß 15 mit
kalbriertem Querschnitt angeordnet, der änderbar,ist, um die nachstehend noch deutlich erläuterten Wirkungen zu
erzielen.
Das Heizelement des Wärmeaustauschers 7 ist ein in dessen Körper eingebetteter Widerstand 33 mit den Thermostat-Schaltern
16, 17 und .18. Der elektrische.Stromkreis der
dargestellten, als Kaffeemaschine ausgebildeten Vorrichtung umfaßt einen Hauptschalter 19,. der die Stränge 21 und 22
der elektrischen Zuleitung mit den Polen 22 bzw. 23 verbindet.
Ein zweiter Schalter 24 ist zur'Verbindung der Pole 25
und 26 mit den Polen 27 bzw. 28 vorgesehen und ein Wechsel= schalter 29 verbindet den Pol 3o wechselweise mit den Polen
31 oder 32. . ' '
Die Thermostat-Schalter 16, 17 und .18 sind für verschiedene
obere Temperatur-Schwellwerte ausgelegt, und zwar.öffnen sie
beispielsweise bei 95, 14o und 16O°C. Selbstverständlich können auch andere Schwellwerte in der Näh.e der oben
angegebenen gewählt werden.
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Die Wirkungsweise der in Fig.1 dargestellten Vorrichtung wird nun wie folgt beschrieben: ■ . .
Bei geschlossenem Hauptschalter .19 ist gemäß dem darge=
stellten Schaltschema der Widerstand 33 des Wärmeaustauschers 7 über die Pole 22 und 23 und die Thermostat-Schalter 16, 17 '
und 18 mit einem Ende an die Leitung 2o und mit dem anderen Ende an die Leitung 21 angeschlossen. Da die Thermostat-Schalter
16 - 18 in Serie angeordnet sind, genügt es, daß jener, der den niedrigesten Schwellwert hat, offen ist,
nämlich der Schalter 16, um die Stromzufuhr zum Widerstand
33 zu unterbrechen.
Sofern der Schalter 24 geschlossen ist, wird die Pumpe angetrieben, der Wechselschalter 29 verbindet die Pole 3o
und 31 und versorgt das elektromagnetische Ventil 11 mit Strom; diese Ventil 11 schließt die Anschlußleitung 1o.
Unter dieser Bedingung strömt das gesamte von der Pumpe 3 geförderte Wasser durch den Wärmeaustauscher 7, wird erhitzt
und erzeugt, indem es durch die Auslässe 8 des abnehmbaren Teiles 9 abgegeben wird, den Aufguß in einer unterhalb dieses
Teiles befindlichen Schale.
Benötigt man die Erzeugung von Dampf, wird der Wechsel= Schalter 29 so gestellt, daß er die Pole 3o und 32 ver=
bindet; dadurch wird die Stromzufuhr zum elektromagnetischen Ventil 11 beendet und dieses öffnet die Auslaßleitung 1o.
Außerdem wird der Thermostat-Schalter 16 kurzgeschlossen, so daß der Wärmeaustauscher 7 jene Temperatur erhält, bei
welcher bei geschlossenem Hauptschalter 19 der Thermostat-Schalter
17 für die Versorgung des Widerstandes 33 benötigt
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Demnach wird durch die Schließung des Schalters 24 die elektrische Pumpe 3 in Antrieb versetzt und der Widerstand
33 wird mit Strom versorgt, wobei bloß der Thermostat-Schalter 18 eingesetzt ist. Unter diesen Bedingungen wird
der Ausgang der Pumpe 3 teilweise durch die Leitung 1o
abgegeben, und teilweise dem Wärmeaustauscher 7 übermittelt. Bei geeigneter Bemessung des drosselnden Durchlasses 15
ist die durch den Wärmeaustauscher 7 strömende Flüssigkeits= menge in bezug zur Leistung des Wärmeaustauschers so gering,
daß das Wasser zur Gänze in Dampf umgewandelt wird. Bei der Erzeugung und Abgabe von Dampf ist bekanntlich der
Teil 9 durch einen ähnlichen - gestrichelt dargestellten Bestandteil
34 zu ersetzen, der ein Rohrstück 35 zur Abgabe des Dampfes in eine zu erhitzende Flüssigkeit trägt.
Die Anordnung des Thermostat-Schalters 18 ist lediglich
eine zusätzliche Maßnahme mit dem einzigen Zweck, ein allfälliges Überhitzen zu verhindern und ist demnach nicht
unbedingt erforderlich. Allenfalls kan ein einziger Thermo= stat-Schalter zur Aufrechterhaltung einer Temperatur von
über 100°C im Wärmeaustauscher vorgesehen sein, wenn nämlich
der Flüssigkeitsausstoß der Pumpe 3 in bezug zur Leistung des Wärmeaustauschers 7 so bemessen ist, daß bei geschlossener
Auslaßleitung 1o das Wasser durch den Wärmeaustauscher 7
mit- einer Geschwindigkeit strömt, die ausreichend ist,
um das Wasser unterhalb der Verdampfungstemperatur zu
erhalten. Die vom Ventil 11 verschließbare Auslaßleitung Io ist solcherart ein Mittel zur Regelung der Menge des dem
Wärmeaustauscher 7 zugeführten Wassers. Gleichwohl erfüllt
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diese Auslaßleitung aber auch andere Funktionen, die außer=
ordentlich wichtig für die erfindungsgemäße Vorrichtung,
z.B. eine Kaffeemaschine, sind.
Tatsächlich kann das Wasser bei Stillsetzung der Pumpe durch die Auslaßleitung 10 frei ausfließen und der Wärme=
austauscher 7 wird dadurch entleert, um der Bildung von Kesselstein im Inneren der Rohrschlange 6 vorzubeugen.
Außerdem verursacht aber bei der Erzeugung von Dampf das Vorhandensein der.,Leitung io nach der Stillsetzung der
Pumpe 3 eine rasche Unterbrechung der Dampfabgabe nach außen;
der Druckfall im Wärmeaustauscher 7 wird beschleunigt und es wird dadurch jedenfalls verhindert, daß der Wärmeaus=
tauscher unter Druck verbleibt oder auch weiterhin Dampf abgibt', wodurch die Wegnahme der Tasse mit der Flüssigkeit,
in die der Dampf abgegeben wird, erschwert würde.
Letztlich ist die Selbstregelung der Flüssigkeitsmenge,
wie man sie mittels des als ein Bestandteil des Ventiles einfügbaren Durchlasses 15 erhält, nicht minder wichtig.
Tatsächlich hat nämlich die Pumpe 3, wenn Dampf erzeugt
werden soll, eine Ausgangsmenge, die zwischen dem Wärme= austauscher 7 und der Auslaßleitung 1o aufgeteilt wird.
Wenn das Wasser zu Beginn des Betriebes den Wärmeaustauscher 7 erreicht und in Dampf verwandelt wird, entsteht innerhalb
des Wärmeaustuaschers ein Rückstau, der sich auf die Leitung 5 überträgt; notwendigerweise steigt dadurch die durch die
Leitung 1o abgegebene Flüssigkeitsmenge an, während die zum Wärmeaustauscher 7 geleitete Flüssigkeitsmenge gleicher=
maßen abnimmt. c
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Umgekehrt steigt die von der Pumpe 3 zum Wärmeaustauscher 7 übermittelte Flüssigkeitsmenge an, -wenn, der Dampfdruck im
Wärmeaustauscher abnimmt. Solcherart ergibt das hydraulische Leitungssystem eine gewisse Möglichkeit des Druckausgleiches
und des Ausgleiches der Dampfströme, die auf solche Weise
in ganz normaler Weise erzeugt werden.
Bemerkenswert ist, daß das Ventil 11 niemals zur Verkalkung
neigt, insbesondere nicht zu jener, die bei Stillsetzung der Pumpe 3 durch den Rückfluß von Wasser aus dem zum
Aufguß dienenden Teil 9 verursacht wird. Tatsächlich strömt nämlich, wenn die Vorrichtung Dampf erzeugt, durch das
Ventil 11 ein kräftiger Wasserstrom» der allfällige Absetzungen mitreißt.
Die obenerwähnten Wirkungen der zusätzlichen, verschließ= 'baren Auslaßleitung io der Vorrichtung ermöglichen somit die
Lösung einer ganzen Anzahl von Problemen, die sich bei solchen für die bedarfsweise Erzeugung von Dampf geeigneten Kaffee=
maschinen ergeben. ' .
Die Fig.2 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform der
in Fig.1 .dargestellten Vorrichtung und die Bestandteile, die jenen der Fig.1 ähnlich sind, wurden deshalb in der
Fig.2 mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet.
Bei dieser abgewandelten Ausführungsform der in Fig,1 dargestellten Vorrichtung ist der Aufbau der Vorrichtung
für jenen Fall dargestellt, daß der Wärmeaustauscher 7 in e einer Höhe angeordnet ist, die nicht ausreicht, um den
Rückfluß des Wassers in den Behälter 1, wie vorher
beschrieben, durch Schwerkraft zu ermöglichen.
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- 1ο -
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In diesem Fall ist die Auslaßleitung 1ο mittels eines
Zweiwege-Ventiles 38 einerseits mit einer Leitung 36, die in den Behälter 1 mündet, anderseits mit einer Leitung 37,
die in einer geringeren Höhe ins Freie mündet, verbindbar.
Das Zweiwege-Ventil 38 ist so beschaffen, daß es - bei der Erzeugung von Dampf - die Leitungen 1o und 36 und
- bei der Herstellung von Aufguß-Getränken - die Leitungen 1o und 37 miteinander verbindet. Jedenfalls erfolgt das
Erhitzen des Wärmeaustauschers 7» die Steuerung,der Pumpe
und die Betätigung des elektromagnetischen Ventiles 11 auf gleiche Weise, wie es in bezug auf die Ausführungsform
gemäß Fig.1 beschrieben wurde.
• Mit der in Fig.2 dargestellten Vorrichtung gewinnt man
den Vorteil, daß man das während der Erzeugung von Dampf überschüssige Wasser in den Behälter 1 zurückführen kann,
während der Wärmeaustauscher bei Beendigung der Ausgabe für das Verdampfen der darin zurückgelassenen Flüssigkeit
entleert wird. Wenn umgekehrt das Ventil 11 bei Beendigung der Ausgabe eines Aufgußgetränkes öffnet, wird der Wärme=
austauscher 7 durch einen Siphon-Effekt über die Leitungen 1o und 37 entleert und sein Inhalt wird nach außen abgegeben
ohne das im Behälter 1 befindliche Wasser zu verschmutzen.
Wie oben dargelegt, ist die beschriebene Vorrichtung lediglich ein Beispiel und das Abschlußventil 11, der
Wärmeaustauscher 7, die Pumpe 3 (mag sie volumetrisch sein oder nicht) und alle anderen Bestandteile können verschie=
denerlei Ausführungsformen haben; dasselb'e gilt für die Anordnung der Bestandteile, die mannigfach abwandelbar ist.
•2098ΑΊ/0 796
Claims (7)
1. Vorrichtung zur Herstellung heißer Aufgußgetränke
sowie zur Erzeugung und Abgabe von Dampf, bei welcher eine Druckwasserquelle eine Leitung speist, von der
ein Teil aus einem Wärmeaustauscher besteht, von.dem bedarfsweise Heißwasser oder Dampf abgegeben wird,
dadurch gekennzeichnet, daß ein verschließbarer Durchlaß mit kalibriertem Querschnitt diese Leitung
oberstrom des Wärmeaustauschers mit einer Auslaßleitung derart verbindet, daß bei offenem Durchlaß ein Teil des
von der Druckwasserquelle der Leitung zugeführten
Wassers durch den Durchlaß ausfließt und der andere
Anteil mit einer Geschwindigkeit, die gering genug ist, um die Erzeugung von Dampf zu ermöglichen, durch den
Wärmeaustauscher strömt, während bei geschlossenem Durchlaß das gesamte von der Druckwasserquelle zur
Leitung gespeiste Wasser*mit einer so hohen Geschwindig=
keit durch den Wärmeaustauscher fließt, daß keine Verdampfungstemperatur eintreten kann.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Durchlaß durch Abschlußmittel, z.B. ein Ventil, verschließbar ist, die mit Mitteln zur Änderung der
Temperatur im Wärmeaustauscher derart gekoppelt sind, daß sich die Temperatur bei offenem Durchlaß erhöht.·
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Druckwasserquelle eine Pumpe ist.'
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4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß diese Pumpe Wasser aus einem Behälter bezieht.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der dem Durchlaß angeschlossenen Auslaßleitung ein
Zweiwegehahn vorgesehen ist, mittels dessen Wasser bedarfs*
weise entweder in den Behälter oder nach außen ableitbar
ist.
ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchlaß mittels Abschlußmitteln, z.B. mit einem
Ventil, abschließbar ist; die mit Antriebsmitteln für die Pumpe derart, gekoppelt sind, daß bei Stillstand de*4 Pumpe der Durchlaß geöffnet wird.
Ventil, abschließbar ist; die mit Antriebsmitteln für die Pumpe derart, gekoppelt sind, daß bei Stillstand de*4 Pumpe der Durchlaß geöffnet wird.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß diese Abschlußmittel aus einem elektromagnetischen
Ventil bestehen und daß die Pumpe von einem über eine
eMctrische Leitung gespeisten Elektromotor angetrieben
ist, wobei Schalter diese Leitung mit dem Ventil derart
verbinden, daß dieses entgegen der Wirkung Von Federn
Ventil bestehen und daß die Pumpe von einem über eine
eMctrische Leitung gespeisten Elektromotor angetrieben
ist, wobei Schalter diese Leitung mit dem Ventil derart
verbinden, daß dieses entgegen der Wirkung Von Federn
bei -Erregung geschlossen wird, wenn der Schalter geschlossen
und der Motor angetrieben ist.
20984 1/0796
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