DE2811497B1 - Elektrische Kaffeemaschine - Google Patents
Elektrische KaffeemaschineInfo
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- A47J31/542—Continuous-flow heaters
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Description
Die Erfindung betrifft eine elektrische Kaffemaschine, bei der das Wasser aus einem Frischwasserbehälter
über eine Kaltwasserleitung zu einem Wassererhitzer und von dort über eine Heißwasserleitung zu einem
Kaffeefilter gefördert wird und die eine auf die Heißwasserleitung einwirkende Heizvorrichtung aufweist.
Bei bekannten Kaffeemaschinen dieser Art (DE-GM 18 047) sind die Heißwasserleitung und der Kaffeefilter
sowie eine unter dem Filter angeordnete Kaffeekanne zu Beginn des Brühvorganges noch kalt und müssen
erst erwärmt werden, wobei sie dem geförderten Heißwasser einen Teil seiner Wärme entziehen.
Außerdem steht zu Beginn des Brühvorganges kaltes Wasser in der die Heißwasserleitung darstellenden
Steigleitung bis zu der Höhe der Oberfläche des Wassers im Frischwasserbehälter. Es befindet sich somit
kaltes Wasser strömungsabwärts vom Wassererhitzer und wird bei Beginn des Brühvorganges aus der
Heißwasserleitung heraus in den Filter gedrückt, von wo es in die Kaffeekanne fließt. Aus diesen Gründen
kann man eine kleinere Kaffeemenge wie etwa 1 bis 2 Tassen unmittelbar nach dem Brühende der Kaffeemaschine
nicht in wirklich heißer Form entnehmen, was insbesondere für Kaffeemaschinen zutrifft, die für eine
größere maximale Kaffeemenge ausgelegt sind. Der bereitete Kaffee muß also anschließend an den
Brühvorgang durch die Warmhalteplatte erst aufgewärmt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kaffemaschine zu schaffen, bei welcher auch kleine
Kaffeemengen in wirklich heißer Form entnommen werden können, selbst wenn die Maschine für größere
Kaffeemengen ausgelegt ist.
ίο Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
eine, die volle Wasserförderung mit Zeitverzögerung in Gang setzende Zeitsteuereinrichtung. Die Heizvorrichtung
kann dabei auf verschiedene, im folgenden näher dargestellte Art ausgebildet sein, wobei während der
Vorheizzeit keine oder nur eine minimale Wasserförderung erfolgen darf.
Vorzugsweise ist die Zeitsteuereinrichtung eine in der Kaltwasserleitung angeordnete Ventileinrichtung, die
die volle Wasserförderung solange unterbindet, bis die Heißwasserleitung ausreichend aufgeheizt ist. Dabei
kann die Ventileinrichtung ein auf vollen Durchgang offenbares Drosselventil mit einer Mindestdurchflußöffnung
aufweisen. Dies hat den Vorteil, daß anfangs das Frischwasser gedrosselt in den heißen Wassererhitzer
fließt und dort mehr oder weniger vollständig verdampft und der durch die Heißwasserleitung
ausgestoßene Dampf die Heißwasserleitung und auch den Kaffeefilter sehr schnell aufheizt. Die Mindestöffnung
des Drosselventiles kann dabei im Verhältnis zur
μ Heizleistung des Wassererhitzers so bemessen sein, daß
der Dampf auch unverdampfte Wassertropfen mitreißt. Der Dampf sowie die eventuell mitgerissenen Wassertropfen
befeuchten das Kaffeemehl und schließen dieses vor Beginn des normalen Brühvorganges auf.
Die Ventileinrichtung kann auch ein Absperrventil aufweisen. Wird dieses allein verwendet, so wird vor
Beginn des normalen Brühvorganges, sobald das Absperrventil öffnet und das Wasser in den heißen
Durchlauferhitzer eindringt, ein kürzerer Dampfstoß durch die Heißwasserleitung geschickt. Wird das
Absperrventil in Reihe mit dem eine Mindestdurchflußöffnung aufweisenden Drosselventil angeordnet, so
ergibt sich der Vorteil, daß die Einschaltung der Kaffeemaschine, die im allgemeinen die Einschaltung
des fördernden Wassererhitzers bedeutet, nicht sofort nach Einfüllen des Frischwassers in den Frischwasserbehälter
stattfinden muß. Das Frischwasser kann Stunden vorher eingefüllt sein, und die Ingangsetzung des
Gerätes erfolgt über eine z. B. auf die morgentliche Weckzeit eingestellte Zeituhr, ohne daß der Wassererhitzer
mit Wasser volläuft. Jedoch kann es auch nützlich sein, bei auf seine Mindestöffnung geschlossenem
Drosselventil den Wassererhitzer und eventuell die Heißwasserleitung ganz oder zum Teil vollaufen zu
lassen und dann die Wassererhitzerheizung einzuschalten, so daß das eingelaufene Wasser in den Filter
gedrückt wird, wo es das Kaffeemehl benetzt. Da das Frischwasser nur gedrosselt in den Wassererhitzer
nachfließt, wird anschließend während der Vorheizzeit überwiegend Dampf erzeugt, der, wie vorstehend
beschrieben, der Aufheizung der Wasserwege dient und das Kaffeemehl weiter befeuchtet und aufheizt.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform dient als Zeitsteuereinrichtung eine Temperatursteuereinrich-
b5 tung mit mindestens einem Temperaturfühler, vorzugsweise
aus Bimetall. Die Zeitverzögerung wird dadurch erreicht, daß die Aufheizung der Umgebung des
Temperaturfühlers oder die Aufheizung des Tempera-
ORlGINAL INSPECTED
turfühlers unmittelbar Zeit beansprucht. Eine derartige Zeitsteuereinrichtung weist einen geringen Fertigungsaufwand auf und bietet beachtliche Stellkräfte. Vorzugsweise
ist der Temperaturfühler in einem die Wassererhitzerheizung enthaltenden Gehäusehohlraum angeordnet.
Der Temperaturfühler kann ferner an der Heißwasserleitung oder dieser benachbart angeordnet
sein, um die volle Wasserförderung in Gang zu setzen, sobald die Heißwasserleitung ausreichend aufgeheizt <st.
Alternativ kann der Temperaturfühler jedoch auch in der Kaltwasserleitung angeordnet sein, wobei die Kühle
des Frischwassers auf den Temperaturfühler einwirkt und dieser die Wasserförderung in Gang setzt.
Diese Konstruktion kann auch die unnötige übermäßige Verdampfung verhindern, die bei sofortiger
erneuter Benutzung der Kaffeemaschine bei noch heißem Wassererhitzer auftritt, da beim Trockengehen
der Kaltwasserleitung der Temperaturfühler die Durchflußmöglichkeit in der Frischwasserleitung drosselt.
Diese Wirkung des in der Frischwasserleitung angeordneten Temperaturfühlers wird durch die vorhandene
Wärme im Gehäusehohlraum, durch den die Kaltwasserleitung sich erstreckt, stark gefördert.
Im folgenden wird die Erfindung anhand schematischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher
erläutert. Es zeigt
F i g. 1 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kaffeemaschine teilweise entlang einer
vertikalen Ebene aufgeschnitten;
Fig.2 auszugsweise einen Schnitt im wesentlichen
entlang der Linie H-II in F i g. 1;
Fig.3 auszugsweise einen Schnitt im wesentlichen entlang der Linie III-III in F i g. 1;
F i g. 4 in einer Seitenansicht teilweise im Schnitt eine Einzelheit gemäß einer abgewandelten Ausführungsform;
F i g. 5 teilweise im Schnitt eine Seitenansicht einer abgewandelten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Kaffeemaschine und
F i g. 6 einen Querschnitt durch die Frischwasserlei- -to
tung in Verbindung mit einer weiteren abgewandelten Ventileinrichtung.
Die in den F i g. 1 bis 3 dargestellte elektrische Kaffeemaschine weist auf einem Gehäusesockel 2,
dessen Gehäusehohlraum 4 nach unten durch einen ·*-ι
Boden 6 verschlossen ist, einen Frischwasserbehälter 8 auf. Eine obere öffnung 10 des Gehäusesockels 2 ist
durch eine als Abstellplatte für eine Kaffeekanne 12 dienende Warmhalteplatte 14 verschlossen, wobei an
der Unterseite der Warmhalteplatte ein Wassererhitzer in Form eines Durchlauferhitzers 16 anliegt. Der
Durchlauferhitzer 16 weist einen an der Warmhalteplatte 14 anliegenden Rohrheizkörper 18 auf, der über einen
Steg 20 mit einem darunterliegenden Wasserrohr 22 wärmeleitend verbunden ist. Das Wasserrohr 22 ist
einerseits über eine Kaltwasserleitung 24 und ein Rückschlagventil 26 mit dem Frischwasserbehälter 8
verbunden, und an sein anderes Ende schließt eine Heißwasserleitung 28 an, die aus einer Steigleitung 30
und einem Überlaufrohr 32 besteht und über einem auf e>o
die Kaffeekanne 12 aufgesetzten Kaffeefilter 34 mit einer nach unten gerichteten Auslauföffnung 36 endet.
An der Seitenwandung des Gehäusesockels 2 ist unter dem Frischwasserbehälter ein im übrigen frei auskragender
Bimetallarm 40 verrastet, welcher in seinem br>
Endbereich einen Quetschkopf 42 trägt, der wie aus Fig.3 zu sehen ist, mit einem vom Boden des
Frischwasserbehälters 8 im Gehäusehohlraum 4 nach unten ragenden Gegenlager 44 zusammen um die
Kaltwasserleitung 24 zusammenquetscht. Das Gegenlager 44 weist in seinem unteren Endabschnitt einen
rechteckigen Randausschnitt 46 auf, an dessen Oberkante die Kaltwasserleitung 24 anliegt und in dessen
unteren Bereich der Quetschkopf 42 geführt ist. Die mit dem Schlauch 24 zusammenwirkende Oberkante 48 des
Quetschkopfes weist eine geringere Breite auf als der zusammengequetschte Schlauch, so daß der Schlauch
auch im völlig zusammengequetschten Zustand in seinen Randbereichen nicht zusammengequetschte
Durchflußöffnungen aufweist. Der Kaltwasserschlauch 24 bildet zusammen mit dem Quetschkopf 42 und dem
Gegenlager 44 ein Drosselventil 41 mit einem ständig offenen Mindestdurchflußquerschnitt. Der Bimetallarm
40 bildet zusammen mit dem Rohrheizkörper 18 des Durchlauferhitzers 16, der den Gehäusehohlraum 4
aufheizt, eine Zeitsteuereinrichtung.
Zusätzlich ist in Reihe mit dem Drosselventil 41 ein Absperrventil 51 vorhanden. Die Warmhalteplatte 14
weist einen nach unten abgewinkelten und an seinem unteren Ende horizontal abgewinkelten Randlappen 50
auf, an dem gut wärmeleitend ein zweiter Bimetallarm 52 befestigt ist, der an seinem freien Ende einen
Quetschkopf 54 trägt. Der Quetschkopf 54 wirkt mit einem von der Oberseite des Gehäusesockels 2 nach
unten ragenden Gegenlager 56 zusammen, dessen unterer Endabschnitt in gleicher Weise wie der untere
Endabschnitt des Gegenlagers 44 ausgebildet ist. Der Quetschkopf 54 weist eine mit dem Schlauch zusammenwirkende
und im wesentlichen gerade Oberkante 58 auf, deren Breite mindestens der Breite des Kaltwasserschlauches
24 im zusammengequetschten Zustand entspricht, damit er den Schlauch völlig zuquetschen
kann.
Die Funktion dieser Kaffeemaschine gemäß den Fig. 1 bis 3 ist die folgende: Zuerst wird eine der
gewünschten Kaffeemenge entsprechende Frischwassermenge in den Frischwasserbehälter 8 eingefüllt und
dann ein nicht dargestellter Ein- und Ausschalter eingeschaltet, der den Heizstromkreis schließt, in dem
der Rohrheizkörper 18 liegt. Damit erhitzt sich der Durchlauferhitzer 16 und heizt neben der Warmhalteplatte
14 mit der daraufstehenden Kaffeekanne 12 und dem darüber angeordneten Filter 34 auch über dem
Randlappen 50 der Warmhalteplatte 14 den Bimetallarm 52 des Absperrventiles 51.
Der Quetschkopf 54 wird dadurch nach unten bewegt und bleibt dann während des ganzen Betriebes der
Kaffeemaschine in seiner unteren Stellung, mit der das Absperrventil 51 geöffnet ist. Das Frischwasser kann
nun aus dem Frischwasserbehälter 8 durch die Kaltwasserleitung 24 und durch das noch geschlossene
Drosselventil 41 gedrosselt in das Wasserrohr 22 des heißen Durchlauferhitzers 16 sickern, wo es sofort
verdampft wird. Der Dampf tritt durch die Heißwasserleitung 28 aus, wobei er aus der nach unten gerichteten
öffnung 36 nach unten in den Kaffeefilter 34 geblasen wird. Aufgrund der anfangs noch kalten Heißwasserleitung
28 kondensiert ein Teil des Dampfes, und die mitgerissenen Wassertropfen, die zum Teil auch schon
aus dem Durchlauferhitzer stammen können, wenn die Drosselstelle entsprechend bemessen ist, tropfen in den
Kaffeefilter und benetzen das Kaffeemehl. Jedoch kondensiert auch Dampf im Kaffeefilter. Im übrigen ist
über dem Kaffeefilter 34 am Überlaufrohr 32 der Heißwasserleitung ein Frilterdeckel 60 befestigt mit von
seiner Unterseite nach unten ragenden Ringrippen 62,
von denen Kondenswasser in das Kaffeemehl tropft. Nach einer gewissen Zeit hat sich der Gehäusehohlraum
4 im Gehäusesockel 2 soweit aufgeheizt, daß der Bimetallarm 40 mit dem Quetschkopf 42 des Drosselventils
41 sich nach unten biegt und das Drosselventil auf vollen Durchfluß öffnet, wodurch jetzt die normale
ununterbrochene Wasserförderung in Gang gesetzt wird. Anstelle des Bimetallarmes 40 kann auch ein
Bimetallschnappelement vorgesehen sein, um Förderschwierigkeiten bei noch nicht voll geöffneten Drosselventil
zu vermeiden.
In F i g. 4 ist in einer abgewandelten Ausführungsform ein Drosselventil 441 dargestellt, das eine an der
Heißwasserleitung 428 festgeklammerte U-förmige Bimetallgabel 440 aufweist. An den freien Enden der
Gabel 440 sind einanderzugewandte Quetschköpfe 442 und 444 angebracht, die die Kaltwasserleitung 424
zwischen sich aufnehmen. In diesem Fall wird eine Mindestöffnung des Drosselventiles durch eine Anschlagstelle
445 zwischen den Quetschköpfen sichergestellt.
Diese Lösung hat den Vorteil, daß die Kaltwasserzufuhr zum Durchlauferhitzer von der tatsächlichen
Erwärmung der Heißwasserleitung abhängt.
Die in Fig.5 dargestellte abgewandelte Kaffeemaschine
501 weist einen Gehäusesockel 502 mit einem Gehäusehohlraum 504 sowie einen Frischwasserbehälter
508 auf, wobei entlang dem letzteren ein mit dem Gehäusehohlraum 504 in Verbindung stehender Kanal
507 für die Heißwasserleitung 528 nach oben führt. Ein den Kanal 507 nach oben abschließendes Überlaufstück
532 endet in einem horizontalen Ausstoßkanal 533, und die austretende Flüssigkeit bzw. der Dampf werden von
einem einen Kaffeefilter 534 abdeckenden Deckel nach unten in den Filter umgelenkt. Eine Kaffeekanne 512
steht auf einer Warmhalteplatte 514, unter der ein separates Heizelement 515 für die Warmhalteheizung
zugeführt ist. Das Frischwasser fließt aus dem Frischwasserbehälter 508 über eine Kaltwasserleitung
524 zu einem senkrechten, von der Warmhalteheizung unabhängigen Durchlauferhitzer 516 mit einer außen
aufgewickelten Heizleitung und von dort durch die Heißwasserleitung 528 nach oben zum Kaffeefilter 534.
Am Boden des Frischwasserbehälters ist nach unten ragend ein Bimetallarm 540 befestigt, der mit einem an
seinem freien Ende befestigten Quetschkopf 542 den Kaltwasserschlauch 524 gegen ein an der Seitenwandung
des Gehäusesockels 502 ausgebildetes Gegenlager 544 drückt und zusammen mit dem letztgenannten
Teilen ein Drosselventil 541 bildet.
Benachbart der Warmhalteheizung 515 ist ein temperaturempfindliches Relais 570 angeordnet, das bei
Erwärmung Kontakte schließt, über die die Stromzufuhr zu dem Durchlauferhitzer 516 läuft.
Die Funktion dieser Kaffeemaschine gemäß F i g. 5 ist die folgende: Beim Einschalten der elektrischen
Kaffeemaschine wird unmittelbar die Warmhalteheizung 515 eingeschaltet und heizt den Gehäusehohlraum
504 mit dem daran anschließender Kanal 507 für die Heißwasserleitung 528 auf. Die Heißwasserleitung wird
also von außen durch heiße Luft beheizt. Auch während dieser Zeit durch das Drosselventil 541 in den
Durchlauferhitzer 516 und eventuell auch in die Heiß wasserleitung 528 sickerndes Frischwasser wird
leicht vorgewärmt. Gleichzeitig wird auch das Relais 570 erwärmt und schließt mit einer Zeitverzögerung den
Heizstromkreis für den Durchlauferhitzer 516. Sobald der Durchlauferhitzer 516 beheizt wird, verdampft er
das in ihm befindliche Wasser und fördert Dampf oder ein Dampfwassergemisch über die Heißwasserleitung
528 in den mit Kaffeemehl gefüllten Kaffeefilter 534, wodurch das Kaffeemehl benetzt wird und aufzuquellen
beginnt. Da der Frischwasserzufluß durch das Drosselventil 541 noch gedrosselt ist, wird für einige Zeit Dampf
erzeugt, bis der vor allem vom Durchlauferhitzer beheizte Bimetallarm 540 den Schlauch voll freigibt,
wodurch die normale Wasserförderung beginnt.
Die Aufheizung der Leistung durch Dampf ist zwar sehr wirksam und schnell, jedoch besitzt die Kaffeemaschine
gemäß F i g. 5, auch wenn man das Drosselventil 541 wegläßt, eine Vorheizung für die Heißwasserleitung,
nämlich durch die Erwärmung der Luft in dem Gehäusehohlraum 504 und dem daran anschließenden
Kanal 507 mittels der Warmhalteheizung 515, die im übrigen die Kaffeekanne 512 und den Kaffeefilter 534
von außen beheizt.
In F i g. 6 ist eine weitere Möglichkeit dargestellt, ein Drosselventil 641 in der Kaltwasserleitung zeitlich zu
steuern. Die Kaltwasserleitung 624 wird von einer sie zusammendrückenden Federklammer 680 an zwei
Seiten umschlossen. In die Leitung ist an der Stelle der Federklammer 680 eine zweischenklige Bimetallklammer
640 eingesetzt, die bei Umgebungstemperatur aus zwei aneinanderliegenden Schenkeln besteht und bei
Berührung mit kaltem Wasser sich auseinanderbiegen, sobald sie dessen Temperatur angenommen haben und
damit einen ausreichenden Durchtrittsquerschnitt für einen unbehinderten Zufluß zum Durchlauferhitzer
freigeben. Diese besondere einfache Ausführungsform hat zwar den Nachteil, daß die Öffnung des Drosselventiles
nicht zeitabhängig nach dem Einschalten der Heizung der Kaffeemaschine geschieht, sondern nur
zeitabhängig vom Eingießen des Frischwassers. Da jedoch das Eingießen von Frischwasser und das
Einschalten der Kaffeemaschine meistens gleichzeitig ausgeführt werden, kann dieses Drosselventil auch
ausreichend sein.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
Claims (8)
1. Elektrische Kaffeemaschine, bei der das Wasser aus einem Frischwasserbehälter über eine Kaltwasserleitung
zu einem Wassererhitzer und von dort über eine Heißwasserleitung zu einem Kaffeefilter
gefördert wird und die eine auf die Heißwasserleitung einwirkende Heizvorrichtung aufweist, dadurch gekennzeichnet, eine die volle
Wasserförderung mit Zeitverzögerung in Gang setzende Zeitsteuereinrichtung.
2. Kaffeemaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitsteuereinrichtung eine
in der Kaltwasserleitung (24; 424; 624) angeordnete Ventileinrichtung (41,51; 441; 641) ist.
3. Kaffeemaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinrichtung ein auf
vollen Durchgang offenbares Drosselventil (41; 441; 641; 541) mit einer Mindestdurchflußöffnung aufweist.
4. Kaffeemaschine nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinrichtung
ein Absperrventil (51) aufweist.
5. Kaffeemaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitsteuereinrichtung
eine Temperatursteuereinrichtung (40, 42; 440; 540; 570; 640) mit einem Temperaturfühler,
vorzugsweise aus Bimetall, aufweist.
6. Kaffeemaschine nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturfühler (40, 52;
540) in einem Gehäusehohlraum (4; 504) angeordnet ist.
7. Kaffeemaschine nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturfühler
(440) an der Heißwasserleitung (428) oder dieser benachbart angeordnet ist.
8. Kaffeemaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturfühler (640) in
der Kaltwasserleitung (624) angeordnet ist.
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