DE4425494A1 - Topfförmiger Dauerfiltereinsatz - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen topfförmigen Dauerfil­ tereinsatz zum Einsatz in einer Kaffeezubereitungsmaschine, insbesondere eine Espressomaschine, mit einer im wesentli­ chen den Topfboden formenden Filtergrundplatte, die von meh­ reren Filteröffnungen im wesentlichen in Strömungsrichtung des zu filternden Mediums durchbrochen ist, und einer im we­ sentlichen am Rand der Filtergrundplatte angeordneten und sich zum Bilden eines Kaffeeaufnahmebereichs von dieser quer wegerstreckenden Topfwandung.

Es sind topfförmige Dauerfiltereinsätze bekannt, die durch Tiefziehen von Blech hergestellt sind und deren Fil­ teröffnungen durch Einstanzen von Löcher in den Topfboden eingeformt werden. Die bei dem Durchstoßprozeß entstehenden Grate werden anschließend abgeschliffen. Der Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, daß die Filteröffnungen eines sol­ chen Dauerfiltereinsatzes stark streuende Abmessungen und sehr unregelmäßige Querschnitte aufweisen können.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen topfför­ migen Dauerfiltereinsatz der eingangsgenannten Art bereitzu­ stellen, bei dem ein genaueres Einbringen von Filteröffnun­ gen in die Filtergrundplatte des Topfes erfolgen kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Dauerfiltereinsatz mehrteilig ausgebildet ist, indem der un­ tere Randbereich der Topfwandung im wesentlichen am äußeren Rand der Filtergrundplatte befestigt ist. Die Topfwandung ist nun mit einer separat herstellbaren Filtergrundplatte verbindbar, wodurch sich die Filtergrundplatte durch einen extrem genauen Prozeß, z. B. durch elektrolytische Metallab­ scheidung, herstellen läßt. Nicht zuletzt wird die Ausbil­ dung einer guten Crema auf einem Espresso durch die Genauig­ keit der Filteröffnungen beeinflußt.

Günstig ist es, wenn der untere Randbereich der Topfwandung und die Filtergrundplatte durch eine Spritzgußverbindung miteinander verbunden sind. Eine Spritzgußverbindung bietet den Vorteil, daß die Verbindungsstelle beliebig ausgebildet sein kann und offene Spalte vermieden werden.

Eine weitere Variante besteht darin, daß der untere Randbe­ reich der Topfwandung und die Filtergrundplatte durch eine Metalldruckgußverbindung, bevorzugt aus Aluminium- oder Zinkdruckguß, miteinander verbunden sind. Auch hier kann die Verbindungsstelle beliebig ausgebildet sein.

Weitere bevorzugte Verbindungen vom unteren Randbereich der Topfwandung und der Filtergrundplatte sind Schweiß-, Klebe-, Roll-, Löt- oder Falzverbindungen.

Bevorzugt kann dann ein Rahmen durch Spritzgießen oder Druckgießen im wesentlichen um den äußeren Rand der Filter­ grundplatte umlaufend angebracht sein. Der Rahmen verbindet dann die Filtergrundplatte und die Topfwandung miteinander. Dies garantiert eine dauerhafte und dichtende Positionierung der Filtergrundplatte. Weiterhin können sich Topfwandung und Filtergrundplatte durch einen einzigen Spritzgußvorgang oder Druckgußvorgang miteinander verbinden lassen.

Besonders günstig ist es dabei, wenn der untere Randbereich mindestens ein Befestigungselement zur Aufnahme im Rahmen aufweist. Der Kunststoff umschließt dann das Befestigungs­ element bündig, wodurch die Topfwandung sehr gut von dem Rahmen festgehalten ist. Von Vorteil ist es hierbei, wenn das Befestigungselement in Form eines am unteren Randbereich der Topfwandung umlaufenden, zur Topfachse weisenden Kragen ausgebildet ist. Insbesondere bei Topfwandungen aus Metall, bevorzugt aus Edelstahl, kann ein solches Befestigungsele­ ment durch einen einfachen Tiefziehvorgang des unteren Rand­ bereichs der Topfwandung erzeugt werden.

Die Topfwandung kann auch durch einen Metalldruckgußvorgang hergestellt sein und aus Metall, bevorzugt aus Aluminium oder Zink oder deren Legierungen, bestehen.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann die Topf­ wandung aus Kunststoff bestehen. Dies kann insbesondere Vor­ teile bieten, wenn die Topfwandung und der Rahmen einteilig ausgebildet sind, wodurch sie in einem einzigen Spritzguß­ vorgang gemeinsam an die Filtergrundplatte anbringbar sind.

In einer weiteren Ausführungsform können die Filteröffnungen im Querschnitt eine dreieckige Form aufweisen. Betrachtet man das Strömungsbild durch eine solche dreieckige Öffnung, so kann festgestellt werden, daß Teilchen, die sich mehr in den Ecken der Öffnung befinden, gegen viel größere Reibungs­ kräfte ankämpfen müssen, als Strömungsteilchen, die sich mehr im mittleren Bereich der Öffnung befinden. Dies wird bei einem Dreieck insbesondere dadurch verstärkt, daß die Strömungsteilchen in den Ecken von zwei Seiten in einem re­ lativ spitzen Winkel eingeengt werden. Hierdurch entstehen bei einem Durchtritt Verwirbelungen, die zu einer besonders feinen und cremigen Schaumbildung führen, die eine bei Ken­ nern sehr beliebte, exzellente Ausbildung der Crema auf ei­ nem Espresso herbeiführt. Ein gleichseitiges Dreieck ist hierbei eine bevorzugte Form.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform können die Filteröffnungen im Querschnitt eine Kreisform aufweisen, welche besonders einfach und formgenau hergestellt werden kann. Weitere bevorzugte Ausführungsformen sind die Linsen- und Tropfenform.

Des weiteren hat sich als besonders strömungsgünstig und da­ mit zur Unterstützung des Ausbildens einer erwünschten Crema eine Ausbildung der Filteröffnungen herausgestellt, bei der sich die Öffnungen von der Oberseite der Filtergrundplatte in Strömungsrichtung zur Unterseite der Filtergrundplatte trichterförmig erweitern. Dabei ist es von Vorteil, wenn der Austrittswinkel der Seitenflächen der Filteröffnungen an der Unterseite der Filtergrundplatte mindestens 90° beträgt. Weiterhin ist es hierbei dann besonders günstig, wenn die Seitenflächen der Filteröffnungen bogenförmig gekrümmt aus­ gebildet sind und somit einen günstigen düsenartigen Aufbau erlangen. Als bevorzugte Abmaße, bei denen eine besonders feine Cremaausbildung erreicht werden kann, hat sich heraus­ gestellt, wenn die Seitenlänge der Filteröffnungen an der Oberseite der Filtergrundplatten 50 bis 300 µm, bevorzugt ca. 200 µm beträgt. Um den Filteröffnungen eine hierzu vor­ teilhafte Länge zu geben, kann die Filtergrundplatte bevor­ zugt eine Dicke von 0,1 bis 1 mm, bevorzugt 0,4 mm aufwei­ sen.

Bei der Verwendung von kreisförmigen Filteröffnungen kann der Durchmesser der Filteröffnungen an der Oberseite der Filtergrundplatte 100 bis 300 µm, bevorzugt 200 µm, betra­ gen. Innerhalb dieses Durchmesserbereichs wird eine optimale Filterwirkung erreicht.

Das Verhältnis der Dicke der Filtergrundplatte zu dem Durch­ messer bzw. der Seitenlänge der Filteröffnungen beträgt vor­ teilhaft 1,0 bis 3,0, bevorzugt 2,0. Unter die Begriffe Durchmesser und Kantenlänge fällt in diesem Zusammenhang auch jedes für die Größe einer Filteröffnung wesentliche charakteristische Maß einer jeden Filteröffnungsform.

Um einen optimalen Geschmack des Kaffees zu erreichen, hat sich bei den zur Zeit üblichen Betriebsdrücken der Kaffeezu­ bereitungsmaschinen, insbesondere Espressomaschinen, heraus­ gestellt, daß die Summe der Fläche der Filteröffnungen vor­ teilhafterweise 3 bis 12 mm², bevorzugt 7 mm², betragen soll.

Eine gleichmäßige und regelmäßige Verteilung der Filteröff­ nungen kann insbesondere dadurch erreicht werden, daß die Filteröffnungen reihen- und/oder spaltenförmig in der Fil­ tergrundplatte zueinander angeordnet sind, wobei die Spitzen bei Verwendung von dreieckigen Filteröffnungen alternierend in einer Reihe und/oder Spalte in eine entgegengesetzte Richtung weisen können. Durch die gegengerichtete Anordnung der Filteröffnungen kann die gleichbleibende Feincremigkeit der Crema nochmals unterstrichen werden.

Damit eine bessere und dauerhaltbarere Anbringung des Rah­ mens an der Filtergrundplatte gewährleistet ist, ist im Randbereich der Filtergrundplatte mindestens eine Halteöff­ nung angeordnet, in die ein Haltebereich des Rahmens im we­ sentlichen paßgenau eingreift. Bei angespritztem Rahmen fließt dann während des Spritzgußvorganges Kunststoffmasse in die Halteöffnung, wodurch die Filtergrundplatte im Rahmen fest verankert wird. Bei einer weiteren Ausführungsform kann ebenfalls im inneren Randbereich des Kragens mindestens eine Verankerungsöffnung angeordnet sein, in die ein Veranke­ rungsbereich des Rahmens im wesentlichen paßgenau eingreift. Dadurch ist auch eine genaue Anhaftung des Rahmens am Kragen der Topfwandung gegeben. Spritzgußtechnisch lassen sich der Kragen und die Filtergrundplatte insbesondere dann miteinan­ der verbinden, wenn die Halteöffnungen der Filtergrundplatte und die Verankerungsöffnungen des Kragens im wesentlichen zueinander fluchtend angeordnet sind. Die Haltebereiche der Filtergrundplatte und die Verankerungsbereiche des Rahmens werden dann ebenfalls übereinander angeordnet und positio­ nieren gemeinsam den Kragen und die Filtergrundplatte im wesentlichen paßgenau zueinander.

In einer weiteren Ausführungsform sind die Halteöffnungen der Filtergrundplatte im wesentlichen innerhalb des vom in­ neren Randbereich des Kragens umschlossenen Öffnungsbereichs angeordnet. Hierdurch kann die Filtergrundplatte kleiner ausgebildet werden, da sich Halteöffnungen und Verankerungs­ öffnungen nicht überdecken müssen. Hierdurch verringern sich die Kosten für die Filtergrundplatte. Eine im wesentlichen gleichmäßige Befestigung der Filtergrundplatte und des Kra­ gens im Rahmen wird dadurch erreicht, daß die Halteöffnungen und/oder die Verankerungsöffnungen im wesentlichen in Form eines umlaufenden Lochkranzes entsprechend im Randbereich der Filtergrundplatte und/oder inneren Randbereich des Kra­ gens eingebracht sind. Damit sich in einer weiteren Ausfüh­ rungsform die Filtergrundplatte und der Kragen regelrecht im Rahmen verhaken können, sind die Halteöffnungen und/oder die Verankerungsöffnungen entsprechend zum Rand der Filter­ grundplatte und/oder dem inneren Rand des Kragens hin zu­ mindest teilweise offen ausgebildet.

Um einen im wesentlichen glatten Übergang vom Rahmen zur Topfwandung zu erreichen, kann der Rahmen im wesentlichen vollständig den Kragen umschließen und zumindest bereichs­ weise formschlüssig an der Topfwandung anliegen. Hinter­ schneidungen, die zu ungewolltem Ansammeln von Kaffeepulver­ resten führen könnten, werden durch diese Maßnahme vermie­ den. Des weiteren ist das Befestigungselement an der Topf­ wandung vollständig im Rahmen integriert und somit von außen nicht sichtbar, was ein ästhetisch schöneren Eindruck hin­ terläßt.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der Kra­ gen eine umlaufende Stufe auf, in die der Rahmen zumindest teilweise im wesentlichen stramm eingepaßt ist. Somit be­ steht auch die Möglichkeit, daß auch kompliziert aufgebaute Rahmen und Filterplatten vorab in einem Spritzgußvorgang miteinander verbunden werden und anschließend, ohne daß ein weiterer Spritzgußvorgang erforderlich wäre, in die Stufe am Kragen eingepreßt werden.

Um dem auf die Filtergrundplatte wirkenden Druck besser standhalten zu können, kann die Filtergrundplatte entgegen der Strömungsrichtung leicht konvex gewölbt im Rahmen ange­ ordnet sein. Hierdurch wird der Filtergrundplatte eine höhe­ re Stabilität verliehen. Des weiteren besteht darin der Vor­ teil, daß bei in eine umlaufende Stufe am Kragen eingepreß­ ten Rahmen die Verbindung zwischen Rahmen und Kragen noch­ mals verstärkt wird, wenn die Filtergrundplatte mit Druck beaufschlagt wird. Nicht zuletzt wird auch die Dichtungswir­ kung an der umlaurenden Stufe hierdurch erhöht.

Eine weitere Erhöhung der Dichtwirkung bei eingepreßten Rah­ men kann dadurch erreicht werden, daß zumindest im vertika­ len Bereich der Stufe mindestens eine umlaufende Dichtungs­ rille angeordnet ist, in die umfangsbereiche des Rahmens im wesentlichen formschlüssig eingreifen. Durch das Einpressen des Rahmens und aufgrund der an den Oberflächen der Stufe und des Rahmens daraus resultierenden Kräfte, kann ein Teil des Rahmenmaterials in die Dichtungsrillen eindringen und dadurch für eine bessere Abdichtung sorgen.

Als besonders einfaches Verfahren zur Herstellung von fein­ porigen Dauerfiltereinsätzen hat sich herausgestellt, wenn die Filtergrundplatte aus Metall besteht und durch elektro­ lytische Metallabscheidung oder Stanzen oder Ätzen herge­ stellt wird. Entsprechend der geforderten Genauigkeit, kann dann das entsprechende Verfahren gewählt werden, durch das sich z. B. auch die dreieckigen Filteröffnungen mit relativ geringem Aufwand und mit ziemlich genauen Abmaßen herstellen lassen. Um der Filtergrundplatte eine besonders große Stabi­ lität zu verleihen, kann auch eine Ausführungsform gewählt werden, bei der der Rahmen Verstärkungsstreben umfaßt, die sich entlang der Unterseite der Filtergrundplatte erstrecken und mit dieser in Berührung stehen. Der Rahmen kann auch Verstärkungsstreben umfassen, die sich entlang der Oberseite der Filtergrundplatte erstrecken und mit dieser in Berührung stehen. Wird der Dauerfiltereinsatz nun mit Druck beauf­ schlagt, stützen diese Verstärkungsstreben die relativ dünne Filtergrundplatte ab und verhindern deren übermäßiges Durchbiegen.

Als besonders zweckmäßige Form für solche Dauerfilterein­ sätze, insbesondere zum Einsatz in einer Espressomaschine, haben sich kreisförmige Filtereinsätze herausgestellt, bei denen entsprechend die Filtergrundplatte und der Rahmen im wesentlichen eine Kreisform aufweisen. Bei bestimmten Formen von Dauerfiltereinsätzen kann es jedoch von Vorteil sein, wenn die Filtergrundplatte die Form eines Polygons, bevor­ zugt eines Sechsecks oder Achtecks, aufweist, weil dadurch eine bessere Flächenausnutzung erreichbar ist.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfin­ dung im Halbschnitt,

Fig. 2 eine erste Variante einer Verbindungsstelle zwi­ schen Topfwandung und Filtergrundplatte,

Fig. 2a eine zweite Variante einer Verbindungsstelle zwi­ schen Topfwandung und Filtergrundplatte,

Fig. 2b eine dritte Variante einer Verbindungsstelle zwi­ schen Topfwandung und Filtergrundplatte,

Fig. 3 eine erste Ausführungsform einer Filtergrundplatte in einer schematischen Drauf- und teilweise ge­ schnittenen Seitenansicht,

Fig. 3a Draufsicht einer ersten Ausbildungsform einer Fil­ teröffnung in vergrößerter Darstellung,

Fig. 4 eine Topfwandung ähnlich der in Fig. 1 in einer Unteransicht und im Vollschnitt,

Fig. 5 ein Anordnungsbeispiel einer ersten Variante von Halte- und Verankerungsöffnungen in vergrößerter Darstellung,

Fig. 6 eine zweite Variante von Verankerungsöffnungen,

Fig. 7 eine dritte Variante von Verankerungsöffnungen,

Fig. 8a eine Unteransicht einer Filtergrundplatten-Varian­ te mit Rahmen,

Fig. 8b eine Unteransicht einer weiteren Filtergrundplat­ ten-Variante mit Rahmen,

Fig. 9 eine zweite Ausführungsform eines erfindungsge­ mäßen Dauerfiltereinsatzes,

Fig. 10 eine Unteransicht einer dritten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Dauerfiltereinsatzes,

Fig. 11 einen schematischen Halbschnitt einer vierten Aus­ führungsform der vorliegenden Erfindung,

Fig. 11a eine Ausführungsform eines unteren Endbereichs der Topfwandung in einer vergrößerten schematischen Darstellung und

Fig. 12 eine vierte Variante einer Verbindungsstelle zwi­ schen Topfwandung und Filtergrundplatte.

Gemäß der Ausführungsform nach Fig. 1, besteht der erfin­ dungsgemäße topfförmige Dauerfiltereinsatz im wesentlichen aus einer Topfwandung 1 und einer im wesentlichen den Topf­ boden formenden Filtergrundplatte 2. Der erfindungsgemäße Dauerfiltereinsatz weist in den Figuren eine Kreisform auf, die jedoch nur als eine vorteilhafte Ausführungsform anzu­ sehen ist. Die Filtergrundplatte 2 wird von einer Vielzahl von Filteröffnungen 3 durchdrungen. Die Filtergrundplatte 2 besteht bevorzugt aus einem Metall, wohingegen ein ringför­ miger Rahmen 4, der die Filtergrundplatte 2 umfaßt, aus ei­ nem an die Filtergrundplatte 2 gespritzten Kunststoff be­ steht. Die Topfwandung 1 aus Fig. 1 ist aus Metall, bevor­ zugt einem Edelstahl, hergestellt und weist an ihrem unteren Randbereich einen umlaufenden, zur Topfachse weisenden Kra­ gen 5 auf. Der Kragen 5 greift in den aus Kunststoff beste­ henden Rahmen 4 ein und dient dort als Befestigungselement zur Befestigung an diesem.

Insbesondere in den Fig. 2 bis 7 ist zu sehen, daß im Randbereich der Filtergrundplatte 2 Halteöffnungen 11 ange­ ordnet sind, in die Haltebereiche 12 des Rahmens paßgenau eingreifen. Die Halteöffnungen 11 und Verankerungsöffnungen 13 sind in Form eines umlaufenden Lochkranzes entsprechend in den Randbereich der Filtergrundplatte 2 und des inneren Randbereichs des Kragens 5 eingebracht. In den Fig. 2, 2b und 5 ist zu erkennen, daß die Halteöffnungen 11 der Filter­ grundplatte 2 und die Verankerungsöffnungen 13 des Kragens 5 zumindest teilweise im wesentlichen zueinander fluchtend an­ geordnet sind. Selbst wenn durch eine ungleiche Teilung nur bestimmte Halteöffnungen 11 und Verankerungsöffnungen 13 übereinanderliegen, reicht dies zu einer guten Befestigung der Filtergrundplatte 2 und des Kragens 5 im Rahmen 4 aus. Gemäß Fig. 2a ist es aber auch möglich, die Halteöffnungen 11 der Filtergrundplatte 2 im wesentlichen innerhalb des vom inneren Randbereich des Kragens 5 umschlossenen Öffnungsbe­ reichs anzuordnen. Die Filtergrundplatte 2 liegt dann nur mit einem Teil des Randbereiches auf dem Kragen 5 auf und der Haltebereich 12 ist im wesentlichen angrenzend an dem freien Ende des Kragens 5 angeordnet. Dadurch, daß der Teil­ kreis des Lochkranzes der Halteöffnungen 11 kleiner ist als der Teilkreis des Lochkranzes der Verankerungsöffnungen 13, kann die Filtergrundplatte 2 mit verringertem Durchmesser hergestellt werden, wodurch sich Materialkosten einsparen lassen.

In der Fig. 12 ist eine weitere Variante einer Verbindungs­ stelle zwischen Topfwandung 1 und Filtergrundplatte 2 darge­ stellt. Der Kragen 5 und die Filtergrundplatte 2 sind inner­ halb des Rahmens 4 auf gleicher Höhe angeordnet, so daß die Filtergrundplatte 2 in dem von dem inneren Randbereich des Kragens 5 umschlossenen Öffnungsbereich angeordnet ist. Der erforderliche Durchmesser der Filtergrundplatte 2 verringert sich durch diese Anordnung nochmals.

Fig. 6 und 7 zeigen weiterhin eine Variante von Veranke­ rungsöffnungen 13, die aber auch ohne weiteres auf die Hal­ teöffnungen 11 der Filtergrundplatte 2 übertragbar sind. Die Verankerungsöffnungen 13 sind entsprechend zum inneren Rand des Kragens 5 hin offen ausgebildet. Die Halteöffnungen 11 wären dann entsprechend zum Rand der Filtergrundplatte 2 hin offen ausgebildet. Mit dieser Ausgestaltung können sich Kra­ gen 5 und Filtergrundplatte 2 noch besser im Kunststoffrah­ men 4 verhaken. Eine bevorzugte Länge von Halte- und Veran­ kerungsöffnungen 11, 13 kann 2 bis 4 mm, bei einem jeweili­ gen Abstand zum Rand und zueinander von 1,5 bis 2 mm, be­ tragen. Die Breite des Schlitzes kann bevorzugt 1,5 bis 2 mm bemessen.

Bei diesen Ausgestaltungen ist es möglich, die Filtergrund­ platte 2 und Topfwandung 1 mittels eines Spritzgußverfah­ rens, bei dem der Rahmen 4 angespritzt wird, miteinander zu verbinden. Die Topfwandung weist ebenfalls an ihrem oberen Randbereich einen umlaufenden, nach außen weisenden Flansch 6 auf, der zur besseren Halterung in der Kaffeezubereitungs­ maschine dient.

Bei diesen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung ist es darüber hinaus möglich, einen topfförmigen Dauerfil­ tereinsatz herzustellen, dessen Filtergrundplatte 2 beliebig ausgestaltet sein kann, sofern der Rahmen 4 eine Verbindung zwischen Topfwandung 1 und Filtergrundplatte 2 herstellen kann.

Im folgenden wird eine vorteilhafte Ausführungsform einer Filtergrundplatte 2 insbesondere anhand der Fig. 3, 3a, 8a und 8b näher erläutert. Die Filtergrundplatte 2 besteht bevorzugt aus einem Metall, wohingegen der Rahmen 4 aus ei­ nem an die Filtergrundplatte 2 gespritzten Kunststoff be­ steht. Der Rahmen 4 umfaßt weiterhin sich entlang der Unter­ seite 7 der Filtergrundplatte 2 erstreckende Verstärkungs­ streben 9, die, wie in Fig. 8a gezeigt, so angeordnet sind, daß die Filtergrundplatte 2 zwei Durchtrittssektoren auf­ weist oder wie in Fig. 8b gezeigt, so angeordnet sind, daß die Filtergrundplatte 2 drei Durchtrittssektoren aufweist. Die Verstärkungsstreben 9 sind ebenfalls an die Filtergrund­ platte 2 angespritzt, so daß sie sich teilweise in den von ihnen abgedeckten Filteröffnungen 3 verhaken. Möglich ist auch eine Anordnung von Verstärkungsstreben 9 entlang der Oberseite 8 der Filtergrundplatte 2. Des weiteren sorgen, wie bereits oben schon erwähnt, die Halteöffnungen 11 für eine positionsgenaue, verdreh- und verwindungssichere Befe­ stigung der Filtergrundplatte 2 im Rahmen 4. Die Filteröff­ nungen 3 können im Querschnitt, wie in Fig. 8a gezeigt, eine Kreisform oder wie in Fig. 8b gezeigt, eine dreieckige Form aufweisen. Die Filteröffnungen 3 erweitern sich von der Oberseite 8 der Filtergrundplatte 2 in Strömungsrichtung A zur Unterseite 7 trichterförmig. Dabei sind die Seitenflä­ chen 10 der Filteröffnungen 3 bogenförmig gekrümmt ausge­ führt, so daß eine Art Diffusorform gebildet wird. Der Aus­ trittswinkel der Seitenflächen 10 der Filteröffnungen 3 be­ trägt an der Unterseite 7 der Filtergrundplatte 2 mindestens 90°.

Wie insbesondere in Fig. 3 zu sehen ist, sind die Filteröff­ nungen 3 reihen- und spaltenförmig in der Filtergrundplatte 2 zueinander angeordnet. Bei dreieckigem Querschnitt weisen die Spitzen der dreieckigen Filteröffnungen 3 alternierend in einer Spalte in eine entgegengesetzte Richtung. Die Spit­ zen der Filteröffnungen 3 können auch in einer Reihe alter­ nierend in entgegengesetzter Richtung weisen. Weitere Formen für die Filteröffnungen 3 sind die Linsen- und Tropfenform.

Die Filtergrundplatte 2 besteht aus Metall, das entweder elektrolytisch auf eine entsprechende Form abgeschieden wur­ de oder durch Stanzen oder Ätzen hergestellt wurde. Durch diese Verfahren wird eine extrem hohe Formgenauigkeit der Filtergrundplatte 2 und der Filteröffnungen 3 gewährleistet. Die Ecken der Filteröffnungen 3 sind insbesondere durch elektrolytisches Abscheiden und Ätzen besonders scharfkantig und spitz ausführbar. Bevorzugt haben die Filteröffnungen 3 die Form eines gleichseitigen Dreiecks, wobei die Seiten­ länge a 50 bis 300 µm, bevorzugt ca. 200 µm, beträgt. Die Dicke b der Filtergrundplatte 2 beträgt 0,1 bis 1 mm, bevor­ zugt 0,4 mm. Bei kreisförmigen Filteröffnungen 3 mißt der Durchmesser an der Oberseite 8 der Filtergrundplatte 2 100 bis 300 µm, bevorzugt 200 µm. Das Verhältnis der Dicke b der Filtergrundplatte 2 zu dem Durchmesser bzw. der Seitenlänge a der Filteröffnungen 3 beträgt 1,0 bis 3,0, bevorzugt 2,0. Die Summe der Flächen der Filteröffnungen 3 der Filtergrund­ platte beträgt 3 bis 12 mm², bevorzugt 7 mm².

Gemäß der Variante aus Fig. 2b kann der Rahmen 4 im wesent­ lichen vollständig den Kragen 5 umschließen und zumindest bereichsweise formschlüssig an der Topfwandung 1 anliegen. Hierdurch werden Hinterschneidungen vermieden, die zur An­ sammlung von Kaffeepulver, insbesondere im Topfinneren, füh­ ren könnten. An der Außenwand entsteht dadurch weiterhin ein glatter Übergang zwischen Topfwandung 1 und Rahmen 4.

Die in den Figuren dargestellte Filtergrundplatten 2 sind lediglich als Ausführungsbeispiele zu verstehen, da erfin­ dungsgemäß jegliche Arten von Filtergrundplattenanordnungen verwendbar sind. So ist z. B. in Fig. 10 eine Filtergrundplat­ te 2 gezeigt, die eine achteckige Form aufweist. Der Rahmen 4 ist dann ebenfalls achteckig ausgebildet. Eine solche Aus­ gestaltung kann von Vorteil sein, wenn gegenüber einer kreisförmigen Filterplatte, deren Durchmesser der Breite der achteckigen Filtergrundplatte 2 entspricht, vergrößert wer­ den soll. Die Fläche läßt sich hierdurch wesentlich stei­ gern. Auch sämtliche anderen Polygonformen, wie z. B. Sechs­ eck, sind möglich.

An dieser Stelle sei erwähnt, daß der untere Randbereich der Topfwandung 1 und die Filtergrundplatte 2 durch eine Me­ talldruckgußverbindung, bevorzugt aus Aluminium- oder Zink­ druckguß, miteinander verbunden sein können. Die Topfwandung 1 kann ebenfalls durch einen Metalldruckgußvorgang herge­ stellt sein und aus Metall, bevorzugt aus Aluminium oder Zink oder deren Legierungen bestehen. Weitere mögliche Ver­ bindungen von unterem Randbereich der Topfwandung 1 und der Filtergrundplatte 2 sind Schweiß-, Klebe-, Roll-, Löt- oder Falzverbindungen.

Im folgenden wird die Funktionsweise der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Dauerfiltereinsatzes kurz erläutert. Der topfförmige Dauerfiltereinsatz wird in die dafür vorgesehene Stelle einer Kaffeezubereitungsma­ schine eingesetzt, wobei der Flansch 6 mit einer Auflage­ fläche der Maschine in Anlage kommt. Das Kaffeepulver wird in den Kaffeeaufnahmebereich K eingefüllt, so daß es sich auf der Oberseite 8 der Filtergrundplatte 2 befindet. Nach­ dem Wasser auf die Solltemperatur gebracht worden ist, wird es durch die Kaffeepulverschicht und anschließend durch die Filtergrundplatte 2 gepreßt. Die Filteröffnungen 3 sind da­ bei so klein gewählt, daß keine störenden Pulverpartikel durch sie hindurchdringen können. Durch die Diffusorwirkung der Filteröffnungen 3 entstehen Verwirbelungen, die zu einer feinschaumigen Crema führen, die sich nach Fertigstellung z. B. eines Espressos an dessen Oberfläche befindet. Durch die sich in Strömungsrichtung A erweiternde Form der Fil­ teröffnungen 3 besteht außerdem keine Verstopfungsgefahr.

Im folgenden wird auf das zweite Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 9 Bezug genommen. Es werden nur die Unterschiede zur erstgenannten Ausführungsform beschrieben. Für gleiche und ähnliche Bauteile werden identische Bezugsziffern verwendet.

Bei dieser Ausführungsform wird der Rahmen 4 einteilig mit dem unteren Endbereich der Topfwandung 1 aus Kunststoff her­ gestellt. Dabei wird die Filtergrundplatte 2 dann lediglich in einem einzigen Spritzgußvorgang mit einem Rahmen 4 und einer einteilig damit verbundenen Topfwandung 1 versehen. Bei einem Spritzgußvorgang dringt dann, wie auch im ersten Ausführungsbeispiel, Kunststoffmasse in die Halteöffnung 11 und Verankerungsöffnung 13 ein, die jeweils den Halte- und Verankerungsbereich 12, 14 formen. Der Kragen 5 und die Fil­ tergrundplatte 2 sind dann regelrecht im Rahmen 4 der Topf­ wandung 1 verankert. Eine separate Fertigung der Topfwandung 1 kann bei dieser Ausführungsform entfallen.

Im folgenden wird auf das vierte Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 11 und 11a Bezug genommen. Es werden nur die Un­ terschiede zur erstgenannten Ausführungsform beschrieben. Für gleiche und ähnliche Bauteile werden identische Bezugs­ ziffern verwendet.

Der Kragen 5 dieser Ausführungsform weist eine umlaufende Stufe 15 auf, die einen Paßsitz für den Rahmen 4 bereit­ stellt, in den dieser im wesentlich stramm eingepaßt ist. Diese Fügetechnik bietet den Vorteil, daß das positions­ richtige Anordnen der Topfwandung 1 innerhalb einer Spritz­ gußform zum Verbinden von Filtergrundplatte 2 und Topfwan­ dung 1 verzichtet werden kann. Des weiteren ist die Filter­ grundplatte 2 entgegen der Strömungsrichtung A leicht konvex gewölbt im Rahmen 4 angeordnet. Das hat zur Folge, daß die Filtergrundplatte 2 eine gegenüber Druckbeaufschlagung in Strömungsrichtung A größere Stabilität aufweist. Des weite­ ren wird durch Druckausübung auf die Filtergrundplatte 2 der Rahmen 4 nach außen gegen den vertikalen Teil der Stufe 15 gepreßt. Hierdurch wird der Sitz des Rahmens 4 in der Stufe 15 verstärkt und eine bessere Abdichtung erreicht. Damit die Abdichtung nochmals verbessert wird, sind im vertikalen Be­ reich der Stufe 15 umlaufende Dichtungsrillen 16 angeordnet, in die ein Teil des Umfangsbereichs des Rahmens 4 im wesent­ lichen formschlüssig eingreift. Dies geschieht insbesondere bei Kunststoffrahmen 4 ganz automatisch durch den vorherr­ schenden Preßdruck, indem ein Teil des Kunststoffes in die Dichtungsrillen 16 gedrückt wird.

In einzelnen Figuren sind zur Vereinfachung nur ein Teil der Filteröffnungen 3 angedeutet. Es versteht sich von selbst, daß auch die übrige Fläche der Filtergrundplatte 2 von Fil­ teröffnungen 3 durchdrungen sein kann.

Claims (40)

1. Topfförmiger Dauerfiltereinsatz zum Einsatz in einer Kaffeezubereitungsmaschine, insbesondere eine Espresso­ maschine, mit einer im wesentlichen den Topfboden for­ menden Filtergrundplatte (2), die von mehreren Filter­ öffnungen (3) im wesentlichen in Strömungsrichtung (A) des zu filternden Mediums durchbrochen ist, und einer im wesentlichen am Rand der Filtergrundplatte (2) an­ geordneten und sich zum Bilden eines Kaffeeaufnahmebe­ reichs (K) von dieser quer wegerstreckenden Topfwandung (1), dadurch gekennzeichnet, daß der Dauerfiltereinsatz mehrteilig ausgebildet ist, indem der untere Randbe­ reich der Topfwandung (1) im wesentlichen am äußeren Rand der Filtergrundplatte (2) befestigt ist.

2. Dauerfiltereinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der untere Randbereich der Topfwandung (1) und die Filtergrundplatte (2) durch eine Spritzguß­ verbindung miteinander verbunden sind.

3. Dauerfiltereinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der untere Randbereich der Topfwandung (1) und die Filtergrundplatte (2) durch eine Metall­ druckgußverbindung, bevorzugt aus Aluminium- oder Zink­ druckguß, miteinander verbunden sind.

4. Dauerfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Randbereich der Topfwandung (1) und die Filtergrundplatte (2) durch eine Schweiß-, Klebe-, Roll-, Löt- oder Falzverbindung miteinander verbunden sind.

5. Dauerfiltereinsatz nach Anspruch 2 oder 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß ein Rahmen (4) durch Spritzgießen oder Druckgießen im wesentlichen um den äußeren Rand der Filtergrundplatte (2) umlaufend angebracht ist und daß der Rahmen (4) die Filtergrundplatte (2) und die Topfwandung (1) miteinander verbindet.

6. Dauerfiltereinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Randbereich min­ destens ein Befestigungselement zur Aufnahme im Rahmen (4) aufweist.

7. Dauerfiltereinsatz nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Befestigungselement in Form eines am unteren Randbereich der Topfwandung (1) umlaufenden, zur Topfachse weisenden Kragen (5) ausgebildet ist.

8. Dauerfiltereinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Topfwandung (1) aus Me­ tall, bevorzugt aus Edelstahl, besteht.

9. Dauerfiltereinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Topfwandung (1) durch einen Metalldruckgußvorgang hergestellt ist und aus Me­ tall, bevorzugt aus Aluminium oder Zink oder deren Legierungen, besteht.

10. Dauerfiltereinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Topfwandung (1) aus Kunststoff besteht.

11. Dauerfiltereinsatz nach Anspruch 9 oder 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Topfwandung (1) und der Rahmen (4) einteilig ausgebildet sind.

12. Dauerfiltereinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Filteröffnungen (3) im Querschnitt eine dreieckige Form aufweisen.

13. Dauerfiltereinsatz nach Anspruch 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Filteröffnungen (3) die Form eines gleichseitigen Dreiecks aufweisen.

14. Dauerfiltereinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Filteröffnungen (3) im Querschnitt eine Kreisform aufweisen.

15. Dauerfiltereinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Filteröffnungen (3) im wesentlichen eine Linsen- oder Tropfenform aufweisen.

16. Dauerfiltereinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Filteröffnungen (3) von der Oberseite (8) der Filtergrundplatte (2) in Strömungsrichtung (A) zur Unterseite (7) der Filter­ grundplatte (2) trichterförmig erweitern.

17. Dauerfiltereinsatz nach Anspruch 16, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Austrittswinkel der Seitenflächen (10) der Filteröffnungen (3) an der Unterseite (7) der Filtergrundplatte (2) mindestens 90° beträgt.

18. Dauerfiltereinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenflächen (10) der Filteröffnungen (3) bogenförmig gekrümmt ausgebildet sind.

19. Dauerfiltereinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenlänge (a) der Filteröffnungen (3) an der Oberseite (8) der Filter­ grundplatte (2) 50 bis 300 µm, bevorzugt ca. 200 µm, beträgt.

20. Dauerfiltereinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Filter­ öffnungen (3) an der Oberseite (8) der Filtergrund­ platte (2) 100 bis 300 µm, bevorzugt 200 µm, beträgt.

21. Dauerfiltereinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtergrundplatte (2) eine Dicke von 0,1 bis 1 mm, bevorzugt 0,4 mm, auf­ weist.

22. Dauerfiltereinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Dicke (b) der Filtergrundplatte (2) zu dem Durchmesser bzw. der Seitenlänge (a) der Filteröffnungen (3) 1,0 bis 3,0, bevorzugt 2,0, beträgt.

23. Dauerfiltereinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Summe der Flächen der Filteröffnungen (3) der Filtergrundplatte (2) 3 bis 12 mm², bevorzugt 7 mm², beträgt.

24. Dauerfiltereinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Filteröffnungen (3) reihen- und/oder spaltenförmig in der Filtergrundplatte (2) zueinander angeordnet sind.

25. Dauerfiltereinsatz nach Anspruch 24, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Spitzen der dreieckigen Filteröff­ nungen (3) alternierend in einer Reihe und/oder Spalte jeweils in eine entgegengesetzte Richtung weisen.

26. Dauerfiltereinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß im Randbereich der Filter­ grundplatte (2) mindestens eine Halteöffnung (11) ange­ ordnet ist, in die ein Haltebereich (12) des Rahmens (4) im wesentlichen paßgenau eingreift.

27. Dauerfiltereinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß im inneren Randbereich des Kragens (5) mindestens eine Verankerungsöffnung (13) angeordnet ist, in die ein Verankerungsbereich (14) des Rahmens (4) im wesentlichen paßgenau eingreift.

28. Dauerfiltereinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteöffnungen (11) der Filtergrundplatte (2) und die Verankerungsöffnungen (13) des Kragens (5) zumindest teilweise im wesentli­ chen zueinander fluchtend angeordnet sind.

29. Dauerfiltereinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteöffnungen (11) der Filtergrundplatte (2) im wesentlichen innerhalb des vom inneren Randbereich des Kragens (5) umschlossenen Öff­ nungsbereichs angeordnet sind.

30. Dauerfiltereinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteöffnungen (11) und/oder die Verankerungsöffnungen (13) im wesentlichen in Form eines umlaufenden Lochkranzes entsprechend in den Randbereich der Filtergrundplatte (2) und/oder in­ neren Randbereich des Kragens (5) eingebracht sind.

31. Dauerfiltereinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteöffnungen (11) und/oder die Verankerungsöffnungen (13) entsprechend zum Rand der Filtergrundplatte (2) und/oder dem inneren Rand des Kragens (5) hin zumindest teilweise offen aus­ gebildet sind.

32. Dauerfiltereinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen (4) im wesentli­ chen vollständig den Kragen (5) umschließt und zumin­ dest bereichsweise formschlüssig an der Topfwandung (1) anliegt.

33. Dauerfiltereinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß der Kragen (5) eine umlau­ fende Stufe (15) aufweist, in die der Rahmen (4) zu­ mindest teilweise im wesentlichen stramm eingepaßt ist.

34. Dauerfiltereinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 33, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtergrundplatte (2) entgegen der Strömungsrichtung (A) leicht konvex ge­ wölbt im Rahmen (4) angeordnet ist.

35. Dauerfiltereinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 34, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest im vertikalen Bereich der Stufe (15) mindestens eine umlaufende Dich­ tungsrille (16) angeordnet ist, in die Umfangsbereiche des Rahmens (4) im wesentlichen formschlüssig eingrei­ fen.

36. Dauerfiltereinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 35, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtergrundplatte (2) aus Metall besteht und durch elektrolytische Metallab­ scheidung oder Stanzen oder Ätzen hergestellt ist.

37. Dauerfiltereinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 36, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen (4) Verstär­ kungsstreben (9) umfaßt, die sich entlang der Untersei­ te (7) der Filtergrundplatte (2) erstrecken und mit dieser in Berührung stehen.

38. Dauerfiltereinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 37, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen (4) Verstär­ kungsstreben (9) umfaßt, die sich entlang der Oberseite (8) der Filtergrundplatte (2) erstrecken und mit dieser in Berührung stehen.

39. Dauerfiltereinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 38, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtergrundplatte (2) und der Rahmen (4) im wesentlichen eine Kreisform auf­ weisen.

40. Dauerfiltereinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 39, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtergrundplatte (2) die Form eines Polygons, bevorzugt eines Sechsecks oder Achtecks, aufweist.