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Kaffeemaschine
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Die Erfindung betrifft eine Kaffeemaschine mit Steigrohr und Mengendosierung,
bei welcher heißes Wasser unter Druck durch einen Filter geleitet wird.
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In der Gastronomie, in Großküchen und Kantinen sind Kaffeemaschinen
bekannt, bei denen in einem geschlossenen-Wasserkessel eine bestimmte Wassermenge
erhitzt und anachließend durch ein Steigrohr infolge des im Kessel entstehenden
Dampfdruckes über einen Druckfilter und das Kaffeemehl geleitet wird. Diese Kaffeemaschinen
haben den Vorteil, daß gegenüber den bekannten Durchlauferhitzern größere elektrische
Anschlußwerte für den Wassererhitzer möglich sind und dadurch schnell eine große
Menge eines Brühgetränkes hergestellt werden kann. Weiterhin entsteht durch die
gleichzeitige Einwirkung des Druckes und der Brühtemperatur auf das Kaffeemehl ein
besonders bevorzugter, aromatischer Kaffee.
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Die Dosierung der gewünschten Frischwassermenge erfolgt manuell über
ein Handventil, welches den Wasserkessel der Kaffeemaschine von der Trinkwasserleitung
trennt. Die Kontrolle der Wassermenge erfolgt ueber ein Schauglas, an dem Markierungsstriche
angebracht sind, die jeweils einer Kaffeeportion entsprechen.
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Diese Handhabungen zur Vorbereitung einer Kaffeebrühung sind umstandlich
und nehmen viel Zeit in Anspruch. Nachteilig ist weiterhin, daß durch einen unterschiedlichen
Blickwinkel und den Meniskus Ablesefehler entstehen, die eine schlechte Mengendosierung
zur Polge haben.
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Zur Beseitigung dieser Nachteile wurden Kaffeemaschinen bekannt, welche
eine automatische Mengendosierung besitzen. Bekannt ist die Mengendosierung mit
Uauchelektroden im Frischwasserbehälter. Die Wirkungsweise der Tauchelektroden ist
bekannt. nachteilig ist, daß die Anzahl der Tauchelektroden in der -Regel begrenzt
ist- und dadurch nur wenige Mengen dosiert werden können. Die kleinste bekannte
Menge beträgt einen halben Liter.
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Um bei üblichen Kaffeemaschinen bis zu 12 Portionen brühen zu können,
wäre der Einbau von 12 Einzelelektroden erforderlich, was einen nicht vertretbaren
steuerungstechnischen Aufwand darstellen würde.
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Bekannt wurde gemäß DT-OS 2647342 eine Kaffeemaschine mit nur zwei
Elektroden in einem Dosiergefäß. In dem Dosiergefäß werden zwei Niveauelektroden
verwendet, die in bekannter Weise zur Steuerung der Wasserstände dienen.
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Nachteilig ist auch bei dieser Ausführung, daß bei Elektroden durch
die Kalkablagerungen besonders im heißen Wasse:r die elektrische Stromleitung und
damit die Zuverlässigkit der automatilfxchen Steuerung erheblich beeinträchtigt
wird.
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Bekannt sind weiterhin Kaffeemaschinen, bei denen eine Mengendosierung
mittels einer Zeitschaltuhr vorgenommen wird. In der DU-OS 2410890 wird mit einem
Wahlschalter eine bestimmte Menge vorgegeben. Eine Zeit schaltuhr ist zusammen mit
einem Impulszähler steuerungstechnisch derart mit einem Elektromagnetventil im Zulauf
des Wassererhitzers verbunden, daß jeweils gleich große Teilwassermengen durch den
zeitgesteuerten Zulauf fließen können, Der steuerungstechnische Aufwand für eine
Mengendosierung auf der Grundlage einer Zeit schaltuhr ist relativ hoch. Um tatsiichlich
eine gleichbleibende Menge dosieren zu können, ist ein gleichbleibender Wasserdruck
oder eine aufwendige Druckregelung und Mengenbegrenzung im Zulauf erforderlich.
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In der DT-OS 2410890 ist ein Druckbegrenzungsventil und eine Lochblende
vorgesehen. Nachteilig ist, daß durch schwankenden Wasserdruck und Ablagerungen
an der Lochblende eine gleichbleibende Mengendosierung auf Dauer nicht gewährleistet
werden kann.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kaffeemaschine zu enterickeln,
welche mit wenigen Bauteilen eine zuverlässige Mengendosierung einzelner Kaffeeportionen
gewährleistet.
Die Dosierelemente sind außerhalb des Wasserkessens
anzuordnen und sollen vor störenden Ablagerungen geschützt werden. Die Dosierung
der Bnihwassermenge soll anhand der tatsachlich im Wasserkessel vorhandenen Wassermenge
vorgenommen werden.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß eine Mengendosierung
durch eine Niveauregelung mittels eines r.Iagnetschwimmers und mindestens zwei oder
mehreren Schutzrohrkontaktschaltern vorgenommen wird. Dabei wird jeder beliebigen
Kaffeeportion ein bestimmtes Flüssigkeitsniveau im Wassererhitzungskessel zugeordnet
und durch einen Magnetschwimmer angezeigt. Gleichzeitig überträgt der Magnetschwimmer
einen Schaltvorgang auf ein dem äeweiligen Fliissigkeitsniveau zugeordneten Schutzrohrkontaktschalter.
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Der Magnet schwimmer und die Schutzrohrkontaktschalter sind Teil einer
elektrischen oder elektronischen Steuerung, welche einen Vorwahlschalter zur Einstellung
der gewünschten Menge besitzt und den automatischen Ablauf der KaffeebrSihung gewährleistet.
Mit der Steuerung ist ein Elektromagnetventil im Zulauf des Wasserkessels verbunden,
welches die Wasserzufuhr zum Kessel nach dem Erreichen des vorgegebenen Niveaus
sperrt.
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Die Erfindung soll nachstehend an zwei Ausführungsbeispielen näher
erls.utert werden. Es zeigen in den dazugehörigen Zeichnungen Fig. 1 die erfindungsgemäße
Kaffeemaschine in schematischer Darstellung Fig. 2 ein Schaltschema der Kaffeemaschine
nach Fig. 1 Fig. 3 eine besondere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kaffeemaschine
Fig. 4 ein Schaltschema der Kaffeemaschine nach Fig. 3 Die in Fig. 1 dargestellte
Kaffeemaschine besteht aus einem druckfesten Wasserkessel 1, einem Steigrohr, welches
aus
dem Hiillrohr 2 und dem überlaufrohr 3 gebildet wird, einem druckfesten Filter 4
und der im Inneren des Wasserkessels 1 angeordneten Heizung 5. Der Wasserkessel
1 ist mit einer Zulaufleitung 6 an das Wasserleitungsnetz angeschlossen, wobei vor
dem Einritt der Zulaufleitung 6 in den Wasæerkessel ein Schmutzfänger 7, ein Druckminderventil
8 und ein Elektromagnetventil 9 in der Zulaufleitung 6 angeordnet sind. Kommunizierend
mit dem Wasserkessel 1 verbunden ist eine Schauglasröhre 10 mit einem Magnetschwimmer
11. der Magnetschwimmer 11 wird aus einem Material hergestellt, welches gegenüber
Kalkablagerungen unempfindlich ist oder mit einem entsprechenden Überzug versehen.
Im Falle, daß der Magnetschwimmer in einem Schauglas visuell kontrolliert werden
soll, kann der Schwimmer oder der Überzug aus einem optisch markanten Material hergestellt
sein.
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Weiterhin kann der Magnetschwimmer 11 auch innerhalb des Wasserkessels
1 angeordnet werden, wodurch auf eine Schauglasröhre verzichtet werden kann.
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In unmittelbarer Nähe des Schauglases 10 bzw. im Bereich des }.Tagnetfeldes
des Magnetschwimmers 11 sind in senkrechten Abste.nden Sehutzrohrkontaktsch.alter
12 angeordnet, wobei der gegenseitige Abstand bezogen auf den TTiveauunterschied
des Inhaltes des Wasserkessels 1 einer Kaffeeportion entspricht.
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Mit einem Netzschalter 13 wird die Kaffeemaschine in Betrieb genommen
und durch einen Torwä.hlschalter 14 die gevriinschte Anzahl der Kaffeeportionen
eingestellt.
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Bis zu diesem Zeitpunkt wird der unterste Schutzrohrkontaktschalter
12 ; 17 durch das Magnetfeld des Dauermagneten im Schwimmer 11 geschlossen gehalten.
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Mit dem Drücken einer Starttaste 15 beginnt der Füllvorgang des Wasserkessels
1 über das Magnetventil 9, das lurch das Relais 16 geöffnet wird. Kurz nach Beginn
des Füllvorganges hebt der Magnetschwimmer 11 vom Boden der
Schauglasröhre
10 ab, wodurch der Schutzrohrkontaktschalter 12 ; 17 geöffnet wird. Mit der Öffnung
des Schutzrohrkontaktschalters 17 betätigt das Relais 18 den Kontakt 19 mit einem
Thyristerschalter 20, wodurch die Heizung 5 in Betrieb genommen wird. Der Füllvorgang
des Wasserkessels 1 wird beendet, wenn der Schwimmer 11 den, der gewünschten Kaffeeportion
entsprechenden, vorgewählten Schutzrohrkontaktschalter 12 ; 22 erreicht hat. In
dem in Fig. 2 dargestellten Beispiel wird der Schutzrohrkontaktschalter 22 geschlossen
und damit das Relais 16 überbrückt, wodurch der Selbstbaltekontakt 23 abfällt und
das Elektromagnet ventil 9 die Wasserzufuhr zum Wasserkessel 1 stoppt.
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mach dem Erreichen der Siedetemperatur entsteht im Wasserkessel 1
ein Dampfdruck, wodurch das Brühwasser über das Steigrohr 2 ; 3 und den Filter 4
ausgetrieben wird.
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Im gleichen Maße wie der Wasserstand im Wasrjerkessel 1, sinkt der
Schwimmer 11 im Schauglas 10.
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Hat der Schwimmer 11 den Boden des Schauglases erreicht, wird -der
Schutzrohrkontaktschalter 12 ; 17 geschlossen und damit die Heizung 5 abgeschaltet.
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Die Kaffeemaschine kann danach für einen weiteren Brühvorgang vorbereitet
werden.
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In einer besonderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kaffeemaschine
nach Fig. 3 weist die Kaffeemaschine einen in seiner Grundfläche kleinen und in
seiner Höhe relativ großen Wassererhitzungekessel 1 auf und besitzt lediglich zwei
Schutzrohrkontaktschalter 12, wobei der gegenseitige Abstand bezogen auf den Niveauunterschied
des Inhaltes des Wasserkessels 1 einer Kaffeeportion entspricht.
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Durch die relativ kleine Grundfläche des Wassexerhitzungskessels 1
und durch die Wasserverdrängung der Heizung 5 wird die Höhe des Wassererhitzungskessels
derart bemessen, daß eine gegenseitige oder gleichzeitige Beeinflussung der SchutzrohrEontaktschalter
12 ausgeschlossen wird.
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Nach Fig. 4 wird mit dem Netzschalter 13 die Kaffeemaschine in Betrieb
genommen und durch einen, mit einem Impulszählwerk kombinierten Wahlschalter 14
wird die gewünscht Tassenzahl eingestellt. Mit dem Drücken der Starttaste 15 wird
das Relais 24 betätigt und dadurch der Kontakt 25 geschlossen, wonach über das Relais
26 und den Schalter 27 das Magnetventil 9 geöffnet wird.
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Nach dem Loslassen der Starttaste 15 zieht sogleich das Relais 2R
an. TXit dem Öffnen des Magnetventils 9 und kurz nach Beginn des Füllvorganges hebt
der Magnetschwimmer 11 vom Boden der Schauglasröhre 10 ab. Der Füllvorgang wird
beendet, wenn der Magnetschwimmer 11 den oberen Schutzrohrkontaktschalter 12 erreicht
hat. Dadurch, daß der obere Schutzrohrkontaktschalter 12 (29) geschlossen wird,
fällt das Relais 24 ab und schaltet das Magnetventil 9 aus.
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Gleichzeitig wird die Heizung 5 über das Relais 30 und den Kontakt
31 eingeschaltet. Das Wasser im Kessel 1 wird erhitzt, durch das Steigrohr gedrückt
und über das Kaffeemehl im Filter 4 geleitet, Mit dem Rückgang des Wasserspiegels
sinkt der Magnetschwimmer 11, bis der untere Schutzrohrkontaktschelter 12 (32) erreicht
wird. Dieser, der Starttaste 15 parallel angeordnete Schalter 32, löst erneut den
Zyklus aus, wie er vorangehend ab dem Drticken der .Starttaste 15 beschrieben wurde.
Die Anzahl der Kesselfiillungen wird lurch ein Zählwerk im Wahlschalter 14 registriert.
Sind die vorgewählten Kaffeeportionen gebriiht, wird ebenfalls durch das Zählwerk
über den Schalter 33 der automatische Briihprozeß beendet.
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Gegenüber bekannten Vorrichtungen ergeben sich bei der erfindungsgemäßen
Kaffeemaschine erhebliche Vorteile, die vor allem in einem geringen steuerungstechnischen
Bauaufwand liegen. Es entfällt eine zusätzliche Wassemnangelsicherung und eine Sicherung
gegen die Überhitzung des Heizkörpers sowie ein Durchflußmengenregler in der Zulaufleit
-ang.
Der wesentlichste Vorteil liegt jedoch darin, daß ständig eine exakte Dosierung
der BrUhwassermengen für die Kaffeeportionen gewährleistet wird.
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Die im Schauglas enthaltene Wassermenge wird gegenüber dem Brühwasser
im Wasserkessel nur unwesentlich erhitzt,.
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wodurch der Schwimmer als einzigstes Steuerorgan innerhalb des Wassers
einer Verkalkung nicht ausgesetzt ist.
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Darüber hinaus gewährleistet der Schwimmer eine gute Sichtkontrolle
des automatischen Ablaufes des Brühvorganges
Aufstellung der verwendeten
Bezugszeichen 1 - Wasserkessel 2 - Hüllrohr 3 - Überlaufrohr 4 - Filter 5 - Heizung
c - Zulaufleitung 7 - Schmutzfänger 8 - Druckminderventil 9 - Elektromagnetventil
10 - Schauglasröhre 11 - Magnetschwimmer 12 - Schutzrohrkontaktschalter 13 - Netzschalter
14 - Vorwshlschalter 15 - Starttaste - 16 - Relais 17 - Schutzrohrkontaktschalter
18 - Relais 19 - Kontakt 20 - Thyristorschalter 22 - Schutzrohrkontaktschalter 23
- Selbsthaltekontakt 24 - Relais 25 - Kontakt 26 - Relais 27 - Schalter 28 - Relais
29 - oberes Schutzrohrkontaktschalter 30 - Relais 31 - Kontakt 32 - unterer Schutzrohrkontaktschalter
33 - Schalter
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