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Die im folgenden beschriebene Erfindung betrifft
eine Maschine zur Herstellung eines Brühgetränks, nämlich eine „Espresso"-Kaffeemaschine.
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Die sogenannten „Espresso"-Kaffeemaschinen sind so konstruiert,
daß sie
in einer ansteigenden Zahl von Moden funktionieren, welche der Herstellung
verschiedener Getränke
oder der Aufheizung bereits zubereiteter Getränke entsprechen: So verfügen die
Mehrzahl der gegenwärtigen
Maschinen über eine
Düse zur
Abgabe von heißem
Wasser oder Dampf, die abwechselnd mit dem zur Herstellung des Kaffees
dienenden Brühblock
arbeitet. Die Kreisläufe zur
Verteilung des Wassers sind dadurch kompliziert, und zwar über die
bereits zahlreichen Schwierigkeiten hinaus, die darin bestehen,
den Kreislauf des Wassers gemäß den verschiedenen
Stufen der Herstellung der Kaffeeaufbrühung zu bewirken.
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Allgemein gesehen bezweckt die Erfindung eine
Espresso-Kaffeemaschine mit mindestens einem Element zur Abgabe
von Wasser, mindestens einem Element zur Aufnahme von Wasser, mindestens
einem Kanal zur Wasserabgabe und mindestens zwei Kanälen zur
Aufnahme von Wasser, die jeweils ein Eingangsende und ein Ausgangsende
aufweisen, und einen Wasserverteiler, der das Ausgangsende des Abgabekanals
und die Eingangsenden der Aufnahmekanäle aufnimmt und dazu dient, selektiv
den Durchtritt des Wassers vom Abgabekanal zu einem Aufnahmekanal
zu ermöglichen.
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Um den Wasserfluß von und zu den verschiedenen
Elementen der Maschine zu steuern, verwenden die Konstrukteure im
allgemeinen Elektroventile, die von einem Elektronikmodul gesteuert sind,
wobei die Anzahl der für
die Funktion der Maschine notwendigen Elektroventile rasch ansteigt
mit der Anzahl der Funktion oder der an der Maschine verfügbaren Elemente.
Die verwendeten Elektroventile sind notwendigerweise teuer im Hinblick
auf die Betriebsbedingungen, denen sie unterworfen sind, beispielsweise
Temperatur und Härte
des Wassers, und die bei einem solchen Gerät verlangte Zuverlässigkeit.
Daraus folgen unan nehmbar hohe Herstellungskosten, sobald die Konzeption
des Brühblocks eine
höhere
Komplexität
der Wasserversorgungskreise erfordert oder die Anzahl der zu bedienenden Elemente
erhöht
ist. Außerdem
bleibt trotz der Qualität
und Abmessungen der verwendeten Elektroventile die Verkalkung ein
Problem, das nicht befriedigend gelöst ist.
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Um die oben dargelegten Probleme
zu beheben, ist es beispielsweise aus dem Dokument DE-C-19503618 bekannt,
einen Verteiler mit einer drehbaren Scheibe vorzusehen, die von
einem Elektromotor so betätigt
wird, daß sie
mehrere Winkelstellungen bezüglich
Enden von Kanälen
einnehmen kann, wobei diese Scheibe eine Aushöhlung aufweist die so ausgebildet
ist, daß sie
selektiv gemäß der Winkelstellung
der Scheibe das Ausgangsende eines Abgabekanals mit dem Eingangsende
eines Aufnahmekanals verbindet.
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Jedoch ist ein solcher Verteiler
von seiner Konstruktion her begrenzt in der Steuerung von Wasserströmen sowohl
beim Eingang wie beim Ausgang und kann an eine Mehrzahl von Kanälen nicht
ohne eine größere Zerbrechlichkeit
der Scheiben angepaßt
werden, welche in Kürze
ihre Zerstörung
zur Folge hätte,
und ohne eine Erhöhung
der Risiken von Lecks in der Mehrzahl von Kanalenden und ihrer zu großen Nähe.
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Die Erfindung bezweckt daher eine
Vervollkommnung dieses Typs von Verteiler, damit er zuverlässig und
wirtschaftlich eine Mehrzahl von Wasserflüssen steuern kann, die zur
Herstellung des Brühgetränks und
der Steuerung der zahlreichen mechanischen Elemente der Maschine
erforderlich sind.
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Erfindungsgemäß weist der Verteiler eine zweite
Anordnung von zwei übereinander
angeordneten Scheiben auf, wobei die erste Scheibe drehbar und gemäß einer
auf die Bewegung der ersten Scheibe der ersten Anordnung indexierten
Bewegung drehend angetrieben ist.
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So erhält man bei Verwendung eines
einzigen Elektromotors zum Antrieb von zwei Anordnungen von übereinander
angeordneten und indexierten Scheiben nicht nur eine Verbilligung
der Herstellung sondern auch eine Garantie der Zuverlässigkeit
der Verbindungen der Kombination der Wasserflüsse beim Eingang und Ausgang
infolge der Starrheit der Indexierung zwischen den Scheiben.
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Die Erfindung wird mit weiteren Einzelheiten und
Vorteilen erläutert
durch die folgende Beschreibung eines nicht begrenzenden Ausführungsbeispiels
mit Bezug auf die beigelegten Zeichnungen. Hierin sind:
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1 eine
perspektivische Ansicht des Verteilers einer erfindungsgemäßen Kaffeemaschine;
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2 ein
Schnitt längs
der Linie A-A des Verteilers der 1;
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3a, 3b und 3c jeweils Ansichten von oben, von vorn
und von unten einer festen Scheibe, die im Verteiler der 1 verwendet wird;
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4a, 4b und 4c jeweils Ansichten von oben, von vorn
und von unten einer festen Scheibe, die im Verteiler gemäß 1 verwendet wird;
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5 eine
perspektivische Ansicht des Verteilers der 1.
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In 1 ist
der Wasserverteiler 1 einer Espresso-Kaffeemaschine dargestellt.
Eine Kaffeemaschine dieses Typs weist in üblicher Form eine Wasserabgabeelement 20 und
mindestens ein Wasseraufnahmeelement 30 auf. Das Wasserabgabeelement 20 kann
je nach Typ der Maschine und der laufenden Phase der Kaffeeherstellung
ein Kaltwasserbehälter,
ein Wasserheizelement, wie ein Wärmeblock
oder anderes sein. Beim Wasseraufnahmelement 30 kann es
sich ebenfalls je nach Typ der Maschine und der laufenden Phase
der Kaffeeherstellung um das Wassererwärmungselement, einen Druckzylinder,
die das Kaffeemehl und das heiße Wasser
aufnehmende Brühkammer
oder auch um einen Entleerungsbehälter handeln. Die Mehrzahl
der gegenwärtigen
Maschinen verfügen über eine
Düse zur
Abgabe von Dampf oder heißem
Wasser, die in gleicher Weise eines der Aufnahmeelemente bildet. Um
den Kreislauf des Wassers zwischen einem Abgabeelement 20 einerseits
und einem Aufnahmeelement 30 andererseits zu ermöglichen,
ist mindestens ein sogenannter „Abgabe"-Kanal 21 vorgesehen, der vom
Wasserabgabeelement 20 ausgeht, und mindestens ein sogenannter „Aufnahme"-Kanal" 31, der zum
Aufnahmeelement 30 führt.
Jeder der Kanäle 21, 31 weist
ein Eingangsende und ein Ausgangsende auf, wobei der Verteiler 1 das
Ausgangsende 22 der Abgabekanäle 21 und das Eingangsende 32 der Aufnahmekanäle 31 aufnimmt.
Der Verteiler 1 dient dazu, selektiv den Durchtritt des
Wassers von einem Abgabekanal 21 zu einem Aufnahmekanal 31 zu
ermöglichen.
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Es ist leicht verständlich,
daß die
Herstellung von Kaffee in einer solchen Maschine umso mehr, wenn
die Maschine vom Typ automatische Maschine ist, und die Bereitstellung
einer Dampf- oder Heißwasserabgabedüse für den Benutzer
eine erhebliche Zahl von Abgabe- und Aufnahmekanälen ins Spiel bringt und infolgedessen
eine erhebliche Zahl von Verbindungen zwischen diesen Kanälen erfordert. Daraus
folgen im allgemeinen eine große
Komplexität
der Konstruktion des Verteilers und hohe Herstellungs- und Montagekosten,
wobei die Verteiler vom bekannten Typ eine Anordnung von elektronisch
gesteuerten Elektroventilen verwenden. Die Anzahl der Elektroventile
steigt sehr rasch mit der Anzahl der Kombinationen von Verbindung
zwischen Kanälen.
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Wie 2 besser
zeigt, schlägt
die Erfindung vor, einen Verteiler vom bekannten Typ, der eine Anordnung
von Elektroventilen verwendet, durch einen Verteiler 1 zu
ersetzen, der mindestens eine drehbare Scheibe 2 aufweist,
die durch einen Elektromotor betätigbar
ist, um mehrere Winkelstellungen bezüglich der Enden 22, 32 von
Kanälen 21, 31 einnehmen
zu können,
wobei die Scheibe 2 eine Aushöhlung oder Vertiefung 3 aufweist,
die so ausgebildet ist, daß sie
selektiv je nach der Winkelstellung der Scheibe 2 das Ende
des Ausgangs 22 eines Abgabekanals 21 mit dem
Eingangsende 32 eines Aufnahmekanals 31 verbinden
kann.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung weist der Verteiler 1 um die Anzahl der möglichen
Verbindungen zwischen den verschiedenen Kanälen zu erhöhen, eine erste Anordnung 11 von
zwei übereinander
angeordneten Scheiben 2, 4 auf. Die erste Scheibe 2,
die in den 3a bis 3c dargestellt ist, ist drehbar
und von einem Elektromotor betätigt,
so daß sie
mehrere Winkelstellungen bezüglich
der Enden 22, 32 der Kanäle 21, 31 einnehmen kann;
die zweite Scheibe 4, die allein in den 4a bis 4c gezeigt
ist, ist bezüglich
der Enden 22, 32 der Kanäle 21, 31 feststehend.
Jeder der Scheiben 2, 4 weist mindestens eine
Vertiefung (Aushöhlung) 3 auf, die
so geformt ist, daß je
nach der Winkelstellung der ersten Scheibe 2 das Ende des
Ausgangs 22 eines Abgabekanals 21 mit dem Eingangsende 32 eines Aufnahmekanals 31 selektiv
verbunden ist.
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Weiterhin bevorzugt weist der Verteiler 1 eine
zweite Anordnung 12 von zwei übereinander angeordneten Scheiben 2, 4 auf,
wobei die erste Scheibe 2 drehbar und gemäß einer
auf die Bewegung der ersten Scheibe 2 der ersten Anordnung 11 indexierten
Bewegung drehbar angetrieben ist.
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Die Scheiben 2, 4 sind
aus einem Keramikmaterial hergestellt, das nicht nur eine gute mechanische
und thermische Beständigkeit
sondern auch eine große
Dimensionsstabilität
beim Altern der Teile unter schweren Betriebsbedingungen bietet.
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Außerdem gewährleistet ein solches Material
eine gute Dichtheit und eine verringerte Verkalkung.
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Die gleichzeitige und proportionale
Bewegung der zwei drehbaren Scheiben 2 wird auf folgende
Weise erreicht: Der Motor weist eine Abtriebswelle 6 auf,
deren Bewegung entweder über
ein Reduktionssystem oder direkt auf ein Antriebszahnrad 7 übertragen
wird, während
jede der beweglichen Scheiben 2 von einer gezahnten Scheibe 5 getragen ist,
wobei das Antriebsrad 7 und jede der Scheiben 5 durch
Verzahnung verbunden sind.
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Gemäß einer besonderen Ausführungsform weist
die Espresso-Kaffeemaschine mindestens ein vom Benutzer betätigtes Auswahlelement
auf, und die Winkelstellung des Antriebsrades 7 hängt von
der Position des Wahlelements ab. Ein Wahlelement besteht beispielsweise
aus einem Schalter mit zwei Stellungen „Ein" und „Aus", wobei eine spezifische Stellung der
Scheiben 2, 4 im Modus „Aus" bewirkt wird. Ein anderes Wahlelement
kann aus einem drehbaren Steuerknopf bestehen, um zwischen einem
Modus Kaffee aufbrühen,
einem Modus Heißwasserabgabe
oder auch einem Modus Dampfabgabe zu wählen.
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In einem Modus Kaffeeherstellung
nehmen die Scheiben 2, 4 Winkelstellungen ein,
die mit dem Aufbrühphasen
veränderlich
sind, beispielsweise eine erste Stellung, welche den Durchtritt
des Wassers zwischen dem Kaltwasserbehälter und dem Wärmeblock
ermöglicht,
eine zweite Stellung, welche das Ausfließen des zuvor im Wärmeblock
erwärmten Wassers
zur Brühkammer,
wo die Aufbrühphase stattfindet,
ermöglicht,
eine dritte Position, in der das im Wärmeblock enthaltene Restwasser
in einen Entleerungsbehälter
ausgetrieben wird.
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In einem Modus der Abgäbe von Heißwasser läßt eine
vierte Position der Scheiben 2, 4 den Durchtritt
von Wasser vom Wärmeblock
zur Heißwasserabgabedüse zu, wobei
diese Möglichkeit
des Strömens von
Wasser zum Brühkolben
verhindert wird.
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Um eine sehr hohe Präzision bei
der Winkelpositionierung der Scheiben zu erreichen, kann man vorsehen,
daß der
Elektromotor ein Schrittmotor ist.
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Stattdessen kann der Motor einfacher
konzipiert sein, beispielsweise vom Typ Synchron- oder Universalmotor
mit mindestens einem Schalter 10 für die Stromversorgung des Elektromotors.
Wie 5 besser zeigt,
ist dann eine drehbare Scheibe fest mit einer Welle 8 verbunden, die
einstückig
mit der Scheibe 5 ausgebildet ist, an deren Peripherie
mindestens ein Nocken 9 zur Betätigung des Schalters 10 ausgebildet
ist, so daß die
Stromversorgung des Motors unterbrochen wird, sobald der Nocken 9 eine Winkelstellung
erreicht, die einer Soll-Winkelstellung der
drehbaren Scheibe 2 entspricht, die durch die Stellung
des Wählelements
bestimmt ist.
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Diese Maßnahme sichert eine große Einfachheit
der Steuerung des Motors für
eine verhältnismäßig genaue
Winkelpositionierung.
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Wie ersichtlich bringt die Erfindung
eine erhebliche Vereinfachung der Funktion der Wasserverteilung
in einer Kaffeemaschine, wobei sich diese Vereinfachung als unbedingt
erforderlich erweist bei der Konzeption von aktuellen Maschinen
unter Berücksichtigung
der Anzahl von geforderten Funktionsmodi und dem immer höher steigenden
Automatisierungsgrad von Verfahren zur Kaffeebereitung.