DE3607173A1 - Elektrische kaffeemaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Kaffee­ maschine mit einem Wasserbereich mit einem Wasserbehälter und einer an dessen unteren Bereich über ein Rückschlag­ ventil angeschlossenen, einen Steigrohrabschnitt aufweisen­ den Verbindungsleitung, die zu einem Heißwasserauslaß führt, der oberhalb eines Filteraufnahmebehälters angeordnet ist, sowie mit einer einen Abschnitt der Verbindungsleitung eng benachbarten Heizeinrichtung.

Kaffeemaschinen dieser Art sind in erheblichem Umfang im Einsatz. Es hat sich jedoch gezeigt, daß der mittels derartiger Kaffeemaschinen aufgebrühte Kaffee nicht eine so gute Geschmacksqualität hat, wie Kaffee, der durch Aufgießen des heißen Wassers auf das im Filteraufnahme­ behälter befindliche Kaffeepulver aus einem Wasserkessel erhalten wird. Untersuchungen haben ergeben, daß dies unter anderen darauf zurückzuführen ist, daß nach dem Einschalten der Kaffeemaschine und dem Erhitzen des sich im Bereich der Heizeinrichtung in der Verbindungsleitung befindenden Wassers, der entstehende Wasserdampf eine Wassersäule in Richtung auf den Heißwasserauslaß transpor­ tiert, die aus kaltem Wasser besteht. Dieses kalte Wasser gelangt als erstes auf das Kaffeepulver und bewirkt, daß sich die Poren der Teilchen des Kaffeepulvers schließen, wodurch sich die Aromastoffe mittels des nachfolgenden heißen Wassers nur relativ schlecht herausspülen bzw. herauslösen lassen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine elektrische Kaffeema­ schine dahingehend zu verbessern, daß das Kaffeepulver auch zu Beginn des Aufbrühvorganges mit heißem Wasser beaufschlagt wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Kaffeemaschine der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß derart ausgestaltet, daß das obere Ende des Steigrohrabschnittes im oberen Bereich einer mit dem Heißwasseranschluß verbundenen, kühlfallenartigen Auffangumhüllung endet und daß an den unteren Bodenbereich der Auffangumhüllung eine im wesent­ lichen nach unten verlaufende Rückführleitung angeschlossen ist, die in Fließrichtung des Wassers hinter der Heizein­ richtung mit dem Wasserbereich verbunden ist und deren lichter Durchmesser wesentlich kleiner als der lichte Durchmesser des Steigrohrabschnittes ist.

Bei der erfindungsgemäßen Kaffeemaschine ist die sonst direkt von der Heizeinrichtung zum Heißwasserauslaß führende Verbindungsleitung für die Zufuhr von Wasser unterbrochen, indem sich ein Steigrohrabschnitt der Verbindungsleitung in eine kühlfallenartige Auffangumhüllung erstreckt, die an den Heißwasserauslaß angeschlossen ist. Auf diese Weise tritt das bei in Betriebnahme zunächst geförderte kalte Wasser aus dem oberen Ende des Steigrohrabschnittes aus und gelangt in die Auffangumhüllung, in der es im wesent­ lichen zurückgehalten wird. Das nachfolgende heiße Wasser wird infolge der teilweise gefüllten Auffangumhüllung nach oben gedrückt und zum Heißwasserauslaß befördert. Das im unteren Bereich der Auffangumhüllung zurückgehaltene kalte Wasser gelangt beispielsweise nach Verbrauch des gesamten Wassers aus dem Wasserbehälter über die Rückführ­ leitung zurück in den Bereich hinter der Heizeinrichtung, so daß es dann in der Verbindungsleitung zur Heizeinrich­ tung fließt und dort verdampft wird.

Der lichte Durchmesser der Rückführleitung ist wesentlich kleiner als der lichte Durchmesser des Steigrohrabschnit­ tes, da die Rückführleitung nur eine Art Nebenschluß für das zunächst geförderte kalte Wasser darstellt. Insbeson­ dere dann, wenn die Rückführleitung zwischen Heizeinrich­ tung und Rückschlagventil an die Verbindungsleitung ange­ schlossen ist, muß jedoch auch berücksichtigt werden, daß der lichte Durchmesser der Rückführleitung deshalb wesentlich kleiner als derjenige des Steigrohrabschnittes sein muß, damit bei dem von der Heizeinrichtung in der Verbindungsleitung infolge Wasserverdampfung erzeugten Überdruckes das Wasser im wesentlichen durch den Steigrohr­ abschnitt zur Auffangumhüllung gefördert wird, während nur eine geringe Menge Wassers durch die Rückführleitung zur Auffangumhüllung gedrückt werden darf, weil sich in der Rückführleitung kaltes Wasser befindet.

Es ist zwar auch bereits bekannt (GB-OS 21 03 469), das heiße Wasser erst dann zum Kaffeepulver zu befördern, wenn sichergestellt ist, daß tatsächlich nur heißes Wasser gefördert wird. Zu diesem Zweck verhindert ein Ventil die Wasserförderung, bis infolge der Erwärmung ein entspre­ chender Überdruck aufgebaut ist. Hierbei handelt es sich jedoch um eine Art Espresso-Maschine, die insgesamt für Überdrücke ausgelegt ist. In einer Kaffeemaschine der interessierenden Art treten jedoch im Normalbetrieb keine die Bauteile belastenden Überdrücke auf, so daß der Einbau eines entsprechenden Ventils die Anpassung des gesamten Aufbaus an Überdrücke erfordern würde.

Vorzugsweise liegt bei der erfindungsgemäßen Kaffeemaschine der Bodenbereich der Auffangeinrichtung höher als die maximale Füllhöhe des Wasserbehälters, so daß das Wasser nach Befüllen des Wasserbehälters lediglich bis unter die Auffangumhüllung im Steigrohrabschnitt und auch in der Rückführleitung ansteigt, so daß ausreichender Platz zwischen dem Bodenbereich der Auffangumhüllung und dem oberen Ende des Steigrohrabschnittes verbleibt, in den das kalte Wasser bei Betriebsbeginn gefördert werden kann.

Ein besonders kompakter Aufbau der erfindungsgemäßen Kaffee­ maschine ergibt sich, wenn die Verbindungsleitung vom Rückschlagventil senkrecht nach unten verläuft und dann in einen horizontalen Abschnitt übergeht, die Heizeinrich­ tung zumindest mit einem Teil des horizontalen Abschnittes gekoppelt ist und die Rückführleitung mit dem senkrecht nach unten verlaufenden Abschnitt der Verbindungsleitung verbunden ist.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der teilweise als Ansicht und teilweise aufgebrochen eine elektrische Kaffee­ maschine zeigenden Figur näher erläutert.

Die dargestellte Kaffeemaschine hat ein im wesentlichen kastenförmiges Gehäuse 1 mit einem abnehmbaren Deckel 1′. Das kastenförmige Gehäuse ist an der Ansichtsseite teilweise geöffnet, so daß einerseits der oben offene in das Gehäuse eingebaute Wasserbehälter 6 erkennbar ist und andererseits ein Filteraufnahmebehälter 7 mit seitlichen Nuten in haltenden Eingriff mit Vorsprüngen 8 des Gehäuses gebracht werden und unterhalb des Filteraufnahmebehälters 7 ein Kaffeeaufnahmebehälter 4 auf eine im Gehäuse 1 vorge­ sehene Warmhalteplatte 3 gesetzt werden kann, so daß er sich mit einer in seinem Deckel 5 vorgesehenen Öffnung unterhalb der Kaffeeaustrittsöffnung des Filteraufnahmebe­ hälters 7 befindet. In diesen Filteraufnahmebehälter 7 wird, wie üblich, ein gestrichelt angedeuteter, tütenförmi­ ger Papierfilter 9 eingesetzt, in den das Kaffeepulver 10 eingefüllt wird.

Im Boden des Wasserbehälters 6 befindet sich eine Öffnung, an die ein Rückschlagventil 12 anschließt, das eine Kugel enthält, die infolge ihres Gewichtes üblicherweise die Öffnung freigibt, jedoch bei Auftreten eines Überdrucks unterhalb der Kugel nach oben gepreßt wird und die Öffnung verschließt. Vom Rückschlagventil 12, verläuft ein senk­ rechter Abschnitt einer Verbindungsleitung 13 nach unten, die dann in einen horizontalen Abschnitt übergeht, der in Berührung mit einer üblichen, elektrisch zu betreibenden Heizeinrichtung 11 steht, so daß er mit dieser in unmittel­ barer Berührung steht. Von dieser Heizeinrichtung 11 führt die Rückführleitung etwas nach unten, dann wieder in hori­ zontaler Ausrichtung zurück und geht in einen senkrechten Steigrohrabschnitt 14 über. Der Steigrohrabschnitt 14 ist am oberen Ende offen, und dieses Ende erstreckt sich in eine in ihrer Funktion noch zu beschreibende, kühlfal­ lenartige Auffangumhüllung 15, innerhalb der sich das offene Ende des Steigrohrabschnittes 14 im oberen Drittel befindet. Vom oberen Ende der Auffangumhüllung 15 geht eine im wesentlichen horizontale Anschlußleitung 16 aus, die in einem schematisch angedeuteten Heißwasserauslaß 17 endet, der sich oberhalb der trichterförmigen Aussparung des eingesetzten Filteraufnahmebehälters 7 befindet, so daß aus ihm heißes Wasser auf das Kaffeepulver 10 tropfen kann.

Es sei erwähnt, daß sich die Heizeinrichtung 11 nahe unter der Warmhalteplatte 13 befindet, auf der der Kaffeeaufnahme­ behälter 4 steht, so daß die Heizeinrichtung 11 auch zum Warmhalten des hergestellten Kaffees verwendet wird.

Vom Bodenbereich der Auffangumhüllung 15 führt eine Rück­ führleitung 18 zum vom Ventil 12 senkrecht nach unten verlaufenden Abschnitt der Verbindungsleitung 13. Der lichte Durchmesser der Rückführleitung 18 ist, wie darge­ stellt, wesentlich kleiner als der lichte Durchmesser der Verbindungleitung 13 einschließlich des Steigrohrab­ schnittes 14.

Im Gebrauch wird der Wasserbehälter 6 nur soweit mit Wasser gefüllt, daß sich die Wasseroberfläche möglichst eben unterhalb der Auffangumhüllung 15 befindet, auf jeden Fall aber deutlich unterhalb des offenen Endes des Steig­ rohrabschnittes 14 liegt. Dies kann durch eine entsprechende Markierung im Wasserbehälter 6 erreicht werden. Infolge des so befüllten Wasserbehälters 6 füllt sich auch die gesamte Verbindungsleitung 13 mit Wasser aus dem Wasserbe­ hälter, und das Wasser steigt nach dem Prinzip der kommuni­ zierenden Röhren im Steigrohrabschnitt 14, in der Rückführ­ leitung 18 und gegebenenfalls auch in der Auffangumhüllung 15 auf die Höhe des Wasserstandes im Wasserbehälter 6 an. Wird dann mittels des Schalters 12 die Heizeinrichtung 11 eingeschaltet, so wird das im mit der Heizeinrichtung in Berührung stehende Teil der Verbindungsleitung 13 befind­ liche Wasser erwärmt, bis sich Dampfblasen ausbilden. Dadurch entsteht ein Überdruck, der sich in allen Richtun­ gen gleichmäßig ausbreitet, wodurch einerseits das Rück­ schlagventil 12 geschlossen und die Rückführung von Wasser aus der Verbindungsleitung 13 in den Wasserbehälter 6 verhindert wird und andererseits das im Steigrohrabschnitt 14 befindliche kalte Wasser in die Auffangumhüllung 15 gedrückt wird.

Es sei erwähnt, daß das Volumen der Auffangumhüllung 15 unterhalb der Öffnung des Steigrohrabschnittes 14 zumindest so groß sein muß, daß es dem Wasservolumen im Steigrohrab­ schnitt 14 und im an diesen anschließenden, bis zur Heizein­ richtung 11 führenden Abschnitt der Verbindungsleitung 13 entspricht, d.h. das gesamte kalte Wasser, das sich zwischen Heizeinrichtung 11 und oberem Ende des Steigrohrab­ schnittes 14 befindet, muß beim Beginn des Betriebes der Heizeinrichtung 11 von der Auffangumhüllung 15 aufgenommen werden.

Sobald nach dem ersten Aufheizen des Wassers in der Ver­ bindungsleitung 13 die Dampfblasen Wasser aus der oberen Öffnung des Steigrohrabschnittes 14 herausgedrückt und in die Auffangumhüllung 15 transportiert haben sowie entwe­ der durch Berührung mit kaltem Wasser wieder kondensiert wurden oder ebenfalls aus dem oberen Ende des Steigrohr­ abschnittes 14 ausgetreten sind, herrscht in der Verbindungs­ leitung 13 kein Überdruck mehr, so daß das Rückschlagven­ til 12 öffnet und die Verbindungsleitung 13 in der vor­ stehend beschriebenen Weise wieder mit Wasser aus dem Wasserbehälter 6 gefüllt wird. Die Erwärmung durch die Heizeinrichtung 11 führt dann wiederum zur Erzeugung von Dampfblasen, die Wasser in Richtung auf die Auffangumhül­ lung 15 transportieren. Da sich inzwischen das kalte Wasser im Auffangbehälter 15 befindet, und der Steigrohrabschnitt 14 mit zuvor erhitztem heißen Wasser gefüllt ist, wird nunmehr heißes Wasser aus der Öffnung des Steigrohrab­ schnittes 14 herausgedrückt. Dieses heiße Wasser gelangt zusätzlich zum bereits in der Auffangumhüllung 15 befind­ lichen kalten Wasser in diese und wird über die Anschluß­ leitung 16 zum Heißwasserauslaß 17 und von dort auf das Kaffeepulver 10 befördert. Hierzu ist es selbstverständlich erforderlich, daß das Volumen des Raums der Auffangumhül­ lung 15 oberhalb der Öffnung des Steigrohrabschnittes 14 deutlich kleiner ist als das Wasservolumen, das infolge Erwärmung und Dampferzeugung durch die Heizeinrichtung 11 aus dem Steigrohrabschnitt 14 herausgedrückt wird.

Somit findet sich nach dem Befüllen des unteren Teils der Auffangumhüllung 15 mit dem zuerst geförderten kalten Wasser im wesentlichen während des gesamten Aufbrühvorganges Wasser im unteren Teil der Auffangumhüllung 15, und das nachfolgende heiße Wasser wird direkt in die Anschluß­ leitung 16 und zum Heißwasserauslaß 17 transportiert. Die an den Bodenbereich der Auffangumhüllung 15 angeschlos­ sene Rückführleitung 18 hat, wie vorstehend bereits erwähnt, einen wesentlichen kleineren lichten Durchmesser als der Steigrohrabschnitt 14. Dadurch wird beim Auftreten des Überdrucks infolge der Dampferzeugung praktisch nur Wasser durch den Steigrohrabschnitt 14 nach oben gedrückt, während der auf das untere Ende der Rückführleitung 18 wirkende gleich große Druck nur eine sehr geringe Förderung von kaltem Wasser aus der Rückführleitung 18 in die Auffangum­ hüllung 15 zur Folge hat.

Wenn der Wasserspiegel im Wasserbehälter 6 allmählich absinkt, sinkt auch der Wasserstand in der Auffangumhüllung 15 ab, da der Auffangbehälter 15 über die Rückführleitung 18 mit dem Wasserbehälter 6 ein System von kommunizierenden Röhren bildet. Dieses Absinken erfolgt wegen des geringen lichten Querschnittes der Rückführleitung 18 jedoch sehr langsam, und infolge der verhältnismäßig schnell aufeinan­ derfolgenden, durch die Dampfblasen erzeugten Wasserförde­ rungen aus der Öffnung des Steigrohrabschnittes 14 wird das Absinken des Wasserstandes im Auffangbehälter 14 immer wieder durch nachgefördertes heißes Wasser ausgeglichen.

Ist der Wasserbehälter 6 geleert und damit im wesentlichen das gesamte für das Aufbrühen des Kaffees vorgesehene Wasser verbraucht, so fließt das noch in der Auffangumhül­ lung 15 befindliche Wasser allmählich durch die Rückführ­ leitung 18 ab und gelangt in den die Heizeinrichtung umgebenden Teil der Verbindungsleitung 13, wo es durch Erwärmung verdampft.

Claims (4)

1. Elektrische Kaffeemaschine mit einem Wasserbereich mit einem Wasserbehälter (6) und einer an dessen unteren Bereich über ein Rückschlagventil (12) angeschlossenen, einen Steigrohrabschnitt (14) aufweisenden Verbindungs­ leitung (13), die zu einem Heißwasserauslaß (17) führt, der oberhalb eines Filteraufnahmebehälters (7) ange­ ordnet ist, sowie mit einer einem Abschnitt der Verbin­ dungsleitung (13) eng benachbarten Heizeinrichtung (11), dadurch gekennzeichnet, daß das obere Ende des Steigrohrabschnittes (14) im oberen Bereich einer mit dem Heißwasserauslaß (17) verbundenen, kühlfallenar­ tigen Auffangumhüllung (15) endet und daß an den unteren Bodenbereich der Auffangumhüllung (15) eine im wesent­ lichen nach unten verlaufende Rückführleitung (18) angeschlossen ist, die in Fließrichtung des Wassers hinter der Heizeinrichtung (11) mit dem Wasserbereich verbunden ist und deren lichter Durchmesser wesentlich kleiner als der lichte Durchmesser des Steigrohrab­ schnittes (14) ist.

2. Kaffeemaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Bodenbereich der Auffangumhüllung (15) höher als die maximale Füllhöhe des Wasserbehälters (6) liegt.

3. Kaffeemaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Rückführleitung (18) zwischen Heizein­ richtung (11) und Rückschlagventil (12) an die Verbin­ dungsleitung (13) angeschlossen ist.

4. Kaffeemaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsleitung (13) vom Rückschlagventil (12) senkrecht nach unten verläuft und dann in einen horizontalen Abschnitt übergeht, daß die Heizeinrichtung (11) zumindest mit einem Teil des horizontalen Abschnit­ tes gekoppelt ist und daß die Rückführleitung (18) mit dem senkrecht nach unten verlaufenden Abschnitt der Verbindungsleitung (13) verbunden ist.