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Verfahren und Vorrichtung zur Kaffeebereitung Gegenstand der Erfindung
ist ein Verfahren, um mittels des elektrischen Stromes und selbsttätig in zusammenhängendem
Arbeitsvorgang Rohkaffee zu rösten, den gerösteten Kaitee zu mahlen, Wasser zu kochen
und das heiße Kaffeemehl auszulaugen, sowie die maschinelle Vorrichtung zur Erreichung
dieses Zweckes.
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Es sind verschiedene Verfahren bekannt, durch welche aus grünen Kaffeebohnen
genußfertiger Kaffee durch mehr oder weniger schnell folgendes Rösten, -Mahlen,
@Vasserkochen und Aufbrühen bereitet wird. Es wurden dazu Vorrichtungen gl-schaffen,
bei welchen einerseits die Beheizung der entsprechenden Teile durch Verbrennung
von Spiritus oder anderen Brennstoffen erzielt oder der `Wasserkocher durch den
elektrischen Strom geheizt wird, während andererseits je nach der Art der gebrauchten
Z-orrichtuilgen die Drehung der Rösttrommel oder der Mahlvorrichtung oder die Beförderung
des gerösteten oder des gemahlenen Kaffees von Hand vorgenommen wird, oder mittels
des elektrischen Stromes Wasser gekocht und auch ein iNlotor zum Drehen der @lalilvorrielitung
betrieben wird, ohne daß aber der Röstvorgang vorgesehen ist.
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Es findet also bei den bekannten Verfahren zur Kaffeebereitung der
elektrische Strom nur eine teilweise Verwendung bei den einzelnen Teilen der Einrichtungen
oder diese werden teilweise von Hand und nur teilweise selbsttätig betrieben, während
bei dein neuen Verfahren alle entsprechenden Teile der Einrichtung ausschließlich
durch den elektrischen Strom bedient werden und ferner alle Vorgänge nur selbsttätig
nacheinander erfolgen.
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Dementsprechend ist auch die Ausführung (r maschinellen Vorrichtung
zur Durchführung des neuen Verfahrens zur Kaffeebereitung von den bekannten Bauarten
diesbezüglicher Einrichtungen durchaus verschieden.
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Ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Kaffeebereitung nach
dem neuen Verfahren ist in den Abb. i bis 8 dargestellt, Abb. 1 zeigt eine Seitenansicht,
Abb. 2 eine Stirnansicht dazu, wä hrcnd die Abb. 3 und 4. Einzelteile darstellen.
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Abb. 5 zeigt eine Seitenansicht der Vorrichtung in zum Teil anderer
Ausführung, Abb. 6 eine Stirnansicht dazu, und Abb. ;7 und 8 zeigen Einzelheiten.
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Ein Elektromotor A dreht über das Antriebszahnrad B und das Vorgelege
C die Welle 1); diese Welle ist so gelagert, daß sie leicht abgehoben werden kann.
Auf der Welle D ist eine mit zahnradförinigen Längsrillen versehene Walze E angebracht,
welche das Zahnrad F und die mit ihm starr verbundene zylindrische Rösttrommel G
dreht. Diese Trommel G und das zugehörige Zahnrad F befinden sich bei Beginn des
Röstvorganges auf der Zeichnung Abb. t in der linken, strichpunktiert angedeuteten
Stellung G', F.
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Die Metalltrommel G, welche zum Rösten des Rohkaffees dient, ist auf
bekannte Art zur
Beheizung durch elektrischen Strom eingerichtet,
welcher ihr durch Schleifkontakte 1-1 zugeleitet wird. Trommel G und Rad F haben
eine röhrenförmige, mit ihnen fest verbundene, aber elektrisch isolierte Achse T,
durch deren Hohlraum ein längerer Führungskern K läuft, um welchen sich die Hohlachse
mit Rad und Trommel leicht dreht; der runde Führungskern K kann festliegen oder
zur Verminderung der Reibung drehbar gelagert sein.
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Durch die Inbetriebsetzung des Motors wird die Rösttrommel G gedreht.
Um diese Drehung zeitlich zu begrenzen bzw. ein selbsttätiges Stillstehen der Trommel
herbeizuführen, kann z. B. folgende Einrichtung getroffen werden: Auf der Achse
J sitzt ein Zahnrad L, welches ein Zahnrad 11 drehen kann. Dieses sehr langsam laufende
Rad hat in den Zähnen je eine Kerbe, welche in ihrer Gesamtheit nach einer Schraubenlinie
verlaufen, und in welche die scharfe Windungskante einer Schmecke IV greift. Diese
Schnecke ruht, nach oben und in Längsrichtung beweglich, in den Lagern t und t1,
wobei ersteres Lager einen großen Innenspielraum aufweist und letzteres Lager durch
ein Gelenk w drehbar ist. Die Schnecke IN' besitzt einen Teil O und einen
Teil P, zwischen welchen ein ungezahnter Teil 0 von kleinerem Durchmesser liegt.
Das äußerste linke Ende des Teiles 0 der anfangs rechts seitlich liegenden Schnecke
N greift in das unverschieblich gelagerte Rad i/1 ein. Infolge der Drehung
des letzteren durch das Zahnrad L wird die Schnecke 0 langsam seitlich in Richtung
des Pfeiles I bewegt, und zwar so lange, bis das Rad 111 von dem Schneckenteil 0
abgleitet. Jetzt befindet sich das äußerste linke Ende des Teiles P über dem Zahnrad
F, dessen Zähne gleichfalls nach einer Schraubenlinie verlaufende Einkerbungen haben.
Bei der Anfangsbewegung der Schnecke durch das Zahnrad 1T kann das Zahnrad F sich
frei drehen, ohne durch P gehindert zu werden, weil das Rad lla über das Rad F vorsteht.
Ein Ausweichen der Schnecke vor dein Zahnrad Jl wird verhindert durch das Lager
t und durch den beweglichen Hebel der Feder R. Diese Feder drückt jetzt auch die
Schnecke 1' an das Rad F und läßt sie in dessen Einkerbungen eingreifen. Weil die
Schnecke durch das Lager t und durch das abgeglittene Zahnrad 11,1 an jeder seitlichen
Bewegung gehindert wird, so wird nunmehr das auf dein Führungskern K leicht bewegliche
Zahnrad F mit der mit ihm verbundenen, sich drehenden Trommel G zur Seite bewegt,
und zwar in Richtung des Pfeiles II. Die Bewegung dauert so lange, bis das Zahnrad
F von der es antreibenden Walze E abgleitet: letzteres muß geschehen, weil das Schneckenstück
P etwas länger ausgeführt ist als die Walze E. Die Umdrehungszeit der Trommel ist
regelbar u. a. durch die Art der Ausführung der Schnecke und durch die Art des Eingreifens
des Teiles 0 in das Zahnrad :l1. Um dieses Eingreifen bzw. das Abheben der Schnecke
.\" - letzteres auch bei neuer Inbetriebsetzung des Automaten nach Gebrauch - leicht
vornehmen zu können, wird das Lager t1 durch Anbringung des Gelenkes w beweglich
gestaltet.
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Bei der Inbetriebsetzung des Motors wird gleichzeitig der Trommel
G durch die Schleifkontakte H Strom zur Beheizung zugeleitet. Kurz bevor die Trommel
zum Stillstand kommt, verschwenkt sie den Hebel eines Umschalters S, wodurch die
Stromzuführung nach der Trommel unterbrochen und der elektrische Strom jetzt zu
einem für diesbezügliche Beheizung eingerichteten Kochtopf T geleitet wird. Der
Hebelschalter ist mit einer Feder ausgerüstet und schließt später nach Aufhören
des Druckes selbsttätig wieder den ersten Stromkreis.
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Das Getriebe der Trommel wird in der Weise ausgeführt, daß im Augenblick
des Stillstandes derselben eine an deren Schmalseite angebrachte Schiebetür U sich
senkrecht unter der Achse 1 befindet. Damit diese Lage der Tür sicher erreicht wird,
stößt die Trommel beim Freilauf des Zahnrades F an einen Ansatz, der sie festhält.
Ferner kann die Trommel durch die Scheibe T' an der Welle Tr' in die gewünschte
Lage gebracht werden. Es besteht dazu auch die :Möglichkeit, das Zahnrad F in der
später angegebenen Weise mit federnden Zähnen auszurüsten oder die Walze E zu unterteilen
und ein schmales Endstück derselben elastisch zu gestalten.
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Bei Beginn der seitlichen Bewegung des Zahnrades F mittels des Teiles
P der Schnecke N ist die leicht bewegliche Welle 1i,-durch die am äußersten (linken)
Ende angebrachte runde Federscheibe L" in Berührung mit dein Zahnrad F. Dieses schiebt
während seiner seitlichen Bewegung die Welle W in Richtung des Pfeiles III vor sich
her. Auf der Welle W sitzen die Stirnzahnräder X und Y, welche während
des Abgleitens des Zahnrades F von der Walze E in die Stirnzahnräder Z und a eingreifen.
Durch das Eingreifen von Y und Z wird die Drehung der Welle W herbeigeführt, und
zwar in der gleichen Drehrichtung wie das Zahnrad F und die Trommel G. Durch die
geringe Reibung der jetzt in Drehung befindlichen Federscheibe h an dem von der
Walze abgeglittenen Zahnrad F wird dieses und mit ihm die Trommel G mitgenommen,
wenn letztere noch nicht an dein Ansatz liegen sollte,
welcher bestimmend
für die Lage der Schiebetür ist. Die Berührung der Scheibe I' mit dein Rad F verhindert
auch ein der Stirnzahnräder 1 und I- aus den Stirnzahnrädern Z und a.
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Damit die Schiebetür der Trommel rechtzeitig zum Auslassen der gebrannten
Kaffeebohnen selbsttätig geöffnet wird, kann z. B. folgende Einrichtung getroffen
werdin: Auf der Welle I1' wird eine Schnecke b angebracht, auf der ein Laufring
c sitzt, welcher zum bequemen Abheben aus einer kreisförmig gebogenen und offenen
Feder besteht, und welcher mit einem Haken versehen ist. Mit beginnender Drehung
der Welle rf' wird auch die Schnecke b gedreht, und auch der Laufring wird mitgedreht.
Zunächst befindet sich der Ring c unter der Trommel (i. und der Halten desselben
stößt an letztere an, so daß der Ring nicht mehr der Drehung, sondern den Windungen
der Schnecke b folgt und sich seitlich verschiebt. Der Laufring kann auch durch
einen seitlichen Schlitz- einer festen, die Schnecke umschließenden Hülse geführt
werden. Wenn er unter der Trommel G hervorgekommen ist, wird er wieder mit der Schnecke
gedreht und schlägt an einen mit einem Haken versehenen Arm d der Schiebetür l'
an, dann bewegt er sich wieder seitlich, bis sein Haken den Haken des Armes d der
Schiebetür gefaßt hat. Da der Laufring jetzt wieder an einer weiteren Drehung verhindert
wird und deshalb den Windungen der Schnecke b folgen muß, bis er von dieser abläuft,
so zieht er hierdurch die Schiebetür langsam auf, und der Kaffee fällt durch einen
Trichter u in eine unter der Trommel befindliche Kaffeemühle e.
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Durch das Eingreifen des in Drehung befindlichen Stirnzahnrades I'
in das frei gelagerte Stirnzahnrad a. wird letzteres gedreht. Darauf greift das
Rad a. in das Triebrad a, der Welle j ein, bringt diese in Drehung und hierdurch
die Mahlvorrichtung e in Betrieb. Der gemahlene Kaffee fällt durch einen Trichter
v in das Sieb g.
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`%L'ährend des Mahlvorganges wird Wasser in dein Kochtopf T zum Kochen
gebracht. Am Boden dieses Gefäßes befindet sich eine Abflußöffnung, welche durch
einen Schieber h l;eschlossen wird, wobei letzterer zum selbstt <-, "iti gen
Schließen lnit einer Feder ausgerüstet ist. Zu einer bestimmten Zeit kann dieser
Schieber z. B. folgendermaßen selbsttätig geö h-net werden: Auf (lc°r Welle j ist
eine Schnecke j mit einem Laufring k angebracht (Abb. -.l. An letzterem ist eine
Stange 1 mittels Gelenkes beweglich befestigt. Das äußere Ende der Stange 1 umfaßt
mittels eines Ringes einen Hebelarm na eines Doppelhebels, dessen zweiter Arin mit
dein Schieber lc verbunden ist. Durch das Wandern des Laufringes h in Richtung des
Pfeiles IV gleitet der Ring der Stange 1 an dein Hebelarm in entlang, bis der Ring
an einen Schlußknopf des letzteren stößt. Während bis dahin der sich verschiebende
Laufring dem Wasser die Zeit zum Kochen gibt, zieht nunmehr der Laufring mittels
der Stange 1 und des Doppelhebels den Schieber langsam auf und das gekochte Wasser
fließt ab. Die Schnecke j und das Gestänge sind einstellbar.
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An dem Laufring h ist ferner ein Ansatz n angebracht, welcher nach
der (Jffnung des Schiebers h einen mit Feder ausgerüsteten Hebel eines Ausschalters
o abdruckt und dadurch den Stromkreis öffnet.
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Das heiße Wasser fließt durch eine Röhre d finit Gefälle in einen
den oberen Teil des Siebes g umgebenden Kanal r. Dessen finit dem Sieb gemeinsame
Innen-,vand ist mit größeren oder kleineren Löchern versehen, durch welche das Wasser
verteilt wird und in kleinen Strahlen in das mit heißem Kaffee -mehl gefüllte Sieb
g gelangt, um darauf als genußfertiger Kaffee in den Behälter s zti tropfen.
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Nachdem das Getriebe selbsttätig zum Stillstand gekommen ist, wird
der Hauptschalter p geöffnet.
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Die Trommel, die Mühle und das Getriebe werden in einem Gehäuse untergebracht.
Die Wände desselben können für einen Teil der Lager t, t,, t= bis t" als
Auflage dienen, während an den Wänden befestigte Böcke und Streben die anderen Lager
tragen; oder es können alle Lager und sonstige Stützei an einem zweckdienlich gebauten
Gestell angebracht werden.
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Zur Inbetriebsetzung der Vorrichtung werden zunächst die beweglichen
Teile in ihre Anfangslage gebracht. Es werden nach üffnung des Gehäusedeckels die
beiden Laufringe c und k abgenommen und seitlich eingesetzt. Darauf wird die Welle
D abgehoben, die Trommel mit dem Rad F nach der linken Seite gedrückt und die Welle
D wieder eingelegt, die Schnecke 1" wird rechts seitlich eingesetzt und die Welle
TI' wird nach links zurückgeschoben. Sodann wird (las Sieb g
entleert, es
werden grüne Kaffeebohnen in die Trommel G und Wasser in das Gefäß T eingefüllt,
und es wird der Hauptschalter geschlossen.
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Diese maschinelle Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens zur Kaffeebereiti1ng
bedingt eine etwas verwickelte Bauart und einen umständlichen Betrieb; sie gibt
aber die Möglichkeit, das Rösten der grünen Kaffeebohnen nötigenfalls sehr lange
Zeit im Verhältnis zu den anderen Vorgängen dauern zti lassen. Wenn keine verhältnismäßig
l@es-@ilders
lange Röstdauer für die Bohnen in Frage kommt, dann
wird die Einrichtung für den Röstvorgang vereinfacht, indem in die Antriebsmittel
für die Rösttrommel ein Zahnrad mit federnden nachgiebigen Zähnen eingeschaltet
ist, die Rösttrommel ortsfest gelagert ist, also nicht seitlich verschoben wird,
uns ferner eine Schneckenwelle mit zwei verschiedenen Schneckenteilen und ein Laufring
Verwendung finden, welche das Stillsetzen der Rösttrommel und das- öffnen derselben
zur richtigen Zeit und wirksam vornehmen.
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Die mit dieser vereinfachtenRösteinrichtung hergestellte Vorrichtung
kann durch einen oder durch zwei Motoren betrieben werden. Eine Vorrichtung mit
zwei Antriebsmotoren ist in folgendem gemäß Abb.5 bis C beschrieben.
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Ein Elektromotor A, bringt durch das Antriebszahnrad B, und das Vorgelege
C, die Welle D, in langsame Drehung. An deren linker Seite befindet sich ein Zahnrad
E,, welches ein Zahnrad F, und eine mit diesem starr verbundene Rösttrommel G, in
Drehung versetzt. Das Zahnrad E, oder das Rad F, wird erfindungsgemäß mit federnden
Zähnen ausgebildet, z. B. wie folgt (Abb. 7 und 8) Die Zähne a, lagern zwischen
zwei gleichen gleichlaufenden Ringen oder Rundscheiben b" die ihrerseits auf einer
Achse c, sitzen. Ein durch die Rundscheiben b, und durch den Zahn a, hindurchgehender
Bolzen c1, hält den Zahn a, drehbeweglich fest; die Beweglichkeit wird durch einen
in den Scheiben ruhenden, vorgelagerten Riegel nach der der Drehrichtung entgegengesetzten
Seite hin beschränkt. An dieser Seite oben und an der anderen Seite unten erhält
jeder Zahn einen winkligen Ausschnitte, und ei'. In diesen Ausschnitten ist
eine Schraubenfeder f, derart angebracht, daß ihr oberes Ende in dem oberen Ausschnitt
des Zahnes und ihr unteres Ende in dem unteren Ausschnitt des nächstfolgenden Zahnes
ruht, und zwar ist genug Spielraum dafür vorhanden, daß die Ausschnitte die zusammengedrückte
Feder f, aufnehmen können. Die Stärke der Feder ist der jeweils zu übertragenden
Kraft angepaßt und nur so groß, daß die Feder und durch sie der Zahn diejenige Kraft
ausübt, die nötig ist, um ein bel_astetes Zahnrad zu drehen.
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Wird nun durch eine gewollte Behinderung die Drehung des letzteren
Rades plötzlich unterbrochen, dann wird durch den festen Widerstand ein Gegendruck
auf den jeweiligen Zahn des Antriebsrades ausgeübt, welcher die Kraft von dessen
Feder überwindet, diese und gegebenenfalls auch die benachbarte Feder zusammendrückt
und den Zahn umlegt, so daß jetzt jeder Zahn des in Drehung befindlichen Antriebszahnrades
an den jetzt feststehenden Zähnen des zuerst angetriebenen Rades entlang gleitet.
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Durch diese Einrichtung eines der Räder E, oder F, mit federnden Zähnen
wird es ermöglicht, die sich drehende Trommel G, plötzlich still zu stellen, ohne
daß das Getriebe beeinflußtwird.
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Die MetallAmmel G" welche zum Rösten des Rohkaffees dient, ist, wie
vorher auf bekannte Art, zur Beheizung durch elektrischen Strom eingerichtet, welcher
ihr durch Schleifkontakte Hl zugeleitet wird. Trommel G, und Rad F, haben eine röhrenförmige,
mit ihnen fest verbundene, aber elektrisch isolierte Achse h, durch deren Hohlraum
eine innere Achse k, läuft, um welche sich die Hohlachse mit Rad und Trommel leicht
dreht; die innere Achse k, kann festliegen oder zur Verminderung der Reibung drehbar
gelagert sein.
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Um die Drehung der Metalltrommel G, zeitlich zu begrenzen und ein
selbsttätiges Stillstellen derselben herbeizuführen, kann z. B. folgende Einrichtung
getroffen «-erden: Auf der Welle D, ist eine Schnecke L, angebracht, deren unter
der Trommel befindlicher linker Teil mit vielen engen und deren übriger rechter
Teil mit wenigen weiten Windungen versehen ist. Auf der Schnecke L, sitzt ein Laufring
c', welcher zum bequemen Abheben aus einer kreisförmig gebogenen und offenen Feder
besteht, und welcher mit einem Ansatz mit oder ohne Haken versehen ist. Die Schnecke
kann in dem linken Teil unter der Trommel durch eine Hülse geschützt sein, welche
seitlich oder unten einen Schlitz hat, der dem Ansatz. des Laufringes als Führung
dient. Bei Inbetriebsetzung der Vorrichtung befindet sich der Laufring auf der linken
Seite der Schnecke L, und wird durch die Drehung derselben nach rechts geschoben,
bis er aus der Hülse heraustritt und unter der Trommel hervorkommt. Sodann wird
der Laufring von der Schnecke mit herumgedreht und schlägt an eine Leiste Jl" welche
ihn wieder an der Drehung hindert und ihn zu weiterer seitlicher Bewegung zwingt.
Hier trifft auf den Ansatz des Laufringes ein mit Haken versehener Arm N,' der Schiebetür
N, an der sich drehenden Trommel G" und zwar dann, wenn die Tür 1", sich senkrecht
unter der Trommelachse befindet. Es wird hierdurch die Trommel G, mit Rad F, plötzlich
in der Drehung angehalten, während der Betrieb infolge der federnden Zähne in dem
Rad F, oder E, weitergeht. Der Laufring gleitet nun an der Leiste 31, entlang weiter
nach rechts, faßt den Haken des Armes N,' der Schiebetür N, und zieht diese auf.
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Die Zeitdauer für das Brennen des Kaffees
wird an
erster Stelle durch die Art der Ausführung der Schnecke L, bestimmt. da sowohl deren
Länge als auch deren Steigung für die Zeit bestimmend sind. Deshalb wird die Schnecke
L, an ihrem linken Teil zur langsamen seitlichen Bewegung des Laufringes mit einer
großen Anzahl von flachen Windungen und an ihrem rechten Teil zur schnellen Öffnung
der Schiebetür mit wenigen Windungen von größerer Steigung ausgebildet.
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Sobald die Schiebetür 1", geöffnet ist, stößt der Ansatz des Laufringes
c' oder ein besonderer Stutzen an diesem an den Hebel eines mit Feder ausgestatteten
Hebelumschalters 0l, schaltet den Strom zum Motor A, und zur Trommel G, aus und
schaltet den Strom zum Motor A,' mit dem Vorgelege und mit Welle f, sowie
zum Wasserkochgefäß T, ein. Durch den Motor A; und die Welle f, kommt die
Kaffeemühle e, in Betrieb.
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Alle anderen Vorgänge erfolgen genau in der gleichen Art und auf Grund
der entsprechenden Einrichtungen, wie sie zur Ausführung des Verfahrens oben zuerst
dargestellt sind. Ebenso werden die Einzelteile innerhalb eines Gehäuses untergebracht,
in welchem die Lager t-,_, t,. bis t." entsprechend angebracht «-erden.
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Zur nächsten Inbetriebsetzung der Vorrichtung sind die beiden Laufringe
an den rechten Seiten der Schnecken abzuheben und an den linken Seiten der letzteren
wieder-einzusetzen. Darauf wird das Sieb geleert, Rohkaffee und Wasser werden eingefüllt,
und der Hauptschalter wird geschlossen.