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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf elektrische Getränkemaschinen
und ist besonders aber nicht ausschließlich bei elektrischen Kaffeemaschinen
einsetzbar.
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Die
EP-A-0951853 offenbart eine Kaffeemaschine, die ein unteres Abteil
zum Erwärmen
von Wasser, ein offenes oberes Abteil und ein Aufstiegsrohr aufweist,
welches die Abteile miteinander verbindet. Der Boden des unteren
Abteils weist zwei Höhen
auf. Anspruch 1 ist gegenüber
dieser Schrift abgegrenzt.
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Der
Typ von elektrischer Getränkemaschine, mit
welchem sich die Erfindung allgemein befasst, wird in der WO 00/30514
der Anmelderin beispielhaft erläutert
und umfasst eine erste Kammer, um eine zu erwärmende Flüssigkeit aufzunehmen. Über dieser ersten
Kammer ist eine zweite Kammer angeordnet, die z.B. Kaffeepulver
aufnimmt. Ein Flüssigkeitsübertragungsrohr
erstreckt sich derart zwischen der ersten und der zweiten Kammer,
dass diese miteinander in Fluidverbindung stehen.
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Im
Betrieb wird die in der ersten Kammer angeordnete Flüssigkeit
mittels einer elektrischen Heizvorrichtung erwärmt, die mit der Basis der
Kammer verbunden ist. Wenn die Temperatur der Flüssigkeit ansteigt, steigt der
Druck in der Kammer an, bis die Flüssigkeit gezwungen wird, durch
das Flüssigkeitsübertragungsrohr
in die zweite Kammer aufzusteigen, wo sie das Pulver aufgießt.
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Nach
einer Weile fällt
der Flüssigkeitspegel in
der ersten Kammer soweit ab, dass ein Abschnitt der Basis freigelegt
wird. Wenn keine Flüssigkeit
vorhanden ist, um die Basis oder die Heizvorrichtung in diesem Bereich
zu kühlen,
steigt die Temperatur der Basis oder der Heizvorrichtung rasch an,
was eine der Basis zugeordnete, wärmeempfindliche Steuerungseinheit
dazu veranlasst, aktiv zu werden und die Leistungszufuhr zu der
Heizvorrichtung zu verringern oder zu unterbrechen.
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Dann
beginnt die Temperatur der ersten Kammer zu sinken und beginnt der
Dampf, im Inneren der Kammer zu kondensieren. In der ersten Kammer
bildet sich ein teilweiser Unterdruck aus, was dazu führt, dass
das aufgegossene Getränk
aus der zweiten Kammer durch das Flüssigkeitsübertragungsrohr hinunter in
die erste Kammer zurückgesaugt
wird.
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Obwohl
die Anordnungen der WO 00/30514 unter Verwendung von jeglichem Typ
von elektrischer Heizvorrichtung implementiert werden kann, beschreibt
die Anmeldung eine Anzahl von bestimmten Anordnungen, die für den Gebrauch
in Verbindung mit einer Dickfilmheizvorrichtung besonders geeignet
sind. Die Anmelderin hat nun gewisse weitere Abwandlungen des Geräts entwickelt,
die besonders für
den Gebrauch in Verbindung mit Heizvorrichtungen mit ummantelten
Heizelementen ausgelegt sind.
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Gemäß eines
ersten Gesichtspunkts sieht die vorliegende Erfindung deshalb eine
Getränkemaschine
vor, umfassend:
eine erste Kammer;
eine zweite Kammer,
die über
der ersten Kammer angeordnet ist; und
ein Rohr, welches sich
von der zweiten Kammer nach unten in die erste Kammer erstreckt,
um zwischen den beiden Kammern Flüssigkeit zu übertragen;
wobei die Basis der ersten Kammer einen ersten Bereich umfasst,
von welchem zumindest ein Abschnitt zum Trockenkochen angeordnet
ist, und einen zweiten Bereich, der zum Zurückhalten einer Menge von Flüssigkeit
angeordnet ist, nachdem der erste Bereich trockenkocht, wobei der
erste Bereich durch eine Wand von dem zweiten Bereich abgetrennt
ist; dadurch gekennzeichnet,
dass die Unterseite der Basis
der ersten Kammer mit elektrischen Heizmitteln versehen ist, die
ein oder mehrere ummantelte Heizelemente umfassen, die unter dem
ersten Bereich der Basis angeordnet sind, und ferner mit einem Wärmeübertragungsglied
versehen ist, welches sich zwischen dem ersten Bereich und dem zweiten
Bereich der Basis erstreckt; und ferner eine wärmeempfindliche Steuerungseinheit
umfasst, die einen Wärmesensor
umfasst, der angeordnet ist, um zu detektieren, wann der erste Bereich
der Basis trockenkocht, und um die Leistungs zufuhr zu den Heizungsmitteln
zu unterbrechen oder deren Wärmeausgabe
zu verringern.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung umfasst die Basis der ersten Kammer deshalb zwei Bereiche: einen
ersten Bereich, der zum Trockenkochen angeordnet ist, und einen
zweiten, der eine Menge von Flüssigkeit
zurückhält, nachdem
die Wärmesteuerungseinheit
das Trockenkochen des ersten Bereichs detektiert hat und die Unterbrechung
der Leistungszufuhr oder die Verringerung der Wärmeausgabe der Heizvorrichtung
bewirkt. Die beiden Bereiche sind mittels einer Wand voneinander
abgetrennt.
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Auch
wenn der Hauptheizvorgang in Folge der Tätigkeit der Steuerungseinheit
auf Grund des Trockenkochens des ersten Bereichs endet, wirkt das
Wärmeübertragungsglied
anschließend
derart, dass die Restwärme
von der Heizvorrichtung und dem ersten Bereich der Basis weg und
in Richtung der mittels des zweiten Bereichs zurückgehaltenen Flüssigkeit
gezogen wird. Dadurch ist es dem Speicher von mittels des zweiten
Bereichs zurückgehaltener
Flüssigkeit
möglich,
als "Wärmesenke" für die im ersten
Bereich der Basis gespeicherte Wärme
zu wirken, nachdem dieser trockengekocht hat. Diese Anordnung bewirkt
eine Abnahme der Wahrscheinlichkeit, dass das aufgegossene Getränk "verbrannt" wird, wenn es bei
der Rückkehr
von der zweiten Kammer mit der Basis in Kontakt tritt. Ein solches "Verbrennen" kann zu örtlichem
Kochen des Getränks
führen,
was dem Geschmack des aufgegossenen Getränks abträglich ist, und zwar insbesondere dann,
wenn es sich bei dem Getränk
um Kaffee handelt.
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Anzuerkennen
ist auch, dass die Übertragung
von Restwärme
in den zweiten Bereich die Flüssigkeit
in diesem Bereich erwärmt.
Dies führt
in gewissem Maß zur
Erzeugung von Dampf, um den Druck in der unteren Kammer für einige
Zeit nach der Tätigkeit
der Steuerungseinheit aufrechtzuerhalten, was die Gefahr verringert,
dass Flüssigkeit
durch das Übertragungsrohr
aus der zweiten Kammer hinunter zurückgezogen wird, bevor der Aufgussvorgang
genügend
lange stattgefunden hat.
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Vorzugsweise
ist die Wand zwischen den beiden Basisbereichen eine erhöhte Wand,
damit die Flüssigkeit
nicht von dem ersten Bereich zu dem zweiten Bereich strömen kann.
Dadurch wird die Herstellung erleichtert, da die Basis dann im Allgemeinen eben
gefertigt werden kann. Die Basis kann dann beispielsweise mittels
Pressen gebildet werden. Der zweite Bereich kann alternativ aber
auch als Schacht festgelegt sein.
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Die
Wand kann jegliche geeignete Konfiguration aufweisen, sofern sie
zwei verschiedenartige Bereiche vorsieht. Die Wand kann die beiden
Bereiche entweder alleine oder zusammen mit den Wänden der
Basis festlegen. Beispielsweise kann sich eine U- oder C-förmige Wand
gegen eine Seitenwand der Basis anlegen, um den zweiten Bereich festzulegen.
Vorzugsweise ist die Wand vom Rand der Basis jedoch vollständig nach
innen beabstandet. In diesem Fall liegt der erste Bereich außerhalb
des zweiten Bereichs und umschließt diesen. In einer besonders
bevorzugten Anordnung sind die beiden Bereiche mit einer ringförmigen Wand
versehen, welche den Mittelabschnitt der Basis umgibt, um den zweiten Bereich
festzulegen. Vorzugsweise legt die Wand einen kreisförmigen zweiten
Bereich fest.
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Um
eine kompakte Anordnung zu erzeugen, öffnet sich das untere Ende
des Übertragungsrohrs
in den zweiten Bereich der Basis hinein.
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Das
Wärmeübertragungsglied
erstreckt sich vorzugsweise über
einen wesentlichen Bereich der Basis und vorzugsweise über den
im Wesentlichen gesamten ersten Bereich.
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Es
kann jegliches geeignete wärmeleitende Material,
wie beispielsweise Aluminium oder Kupfer, umfassen und ist am bevorzugtesten
eine im Wesentlichen flache Platte, die geeigneterweise zum Beispiel
mittels Hartlöten
an der Basis befestigt ist.
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Das
ummantelte Heizelement ist vorzugsweise zum Beispiel mittels Weichlöten oder
Hartlöten an
dem Wärmeübertragungsglied
montiert und erstreckt sich am bevorzugtesten um den Umfang des Wärmeübertragungsglieds
herum. Das Heizelement kann auch als ein Gusswärmeleitglied, wie beispielsweise
ein Aluminium-Druckgussglied, gegossen werden.
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In
gewissen Ausführungsformen
der Erfindung können
die Basis und das Wärmeübertragungsglied
zusammengefasst sein, indem sie beispielsweise mit einem Gussglied
aus Aluminium oder einen ähnlichen,
wärmeleitenden
Material versehen sind. In solchen Fällen kann das ummantelte Heizelement
geeigneterweise auch im zusammengefassten Glied eingebettet oder
in dieses eingegossen sein.
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Der
Wärmesensor
der Steuerungseinheit ist vorzugsweise ein bimetallischer Aktuator,
der mit dem Wärmeübertragungsglied
in gutem Wärmekontakt
angeordnet ist. In der bevorzugten Ausführungsform wird ein Paar von
voneinander beabstandeten Aktuatoren verwendet. Eine solche Aktuatoren
verwendende Steuerungseinheit, die für den Gebrauch in der vorliegenden
Erfindung geeignet ist, wäre
eine der U18-Reihe
von Steuerungseinheiten der Anmelderin, deren Betriebsprinzipien
in der WO 95/34187 der Anmelderin beschrieben sind.
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Um
ein rasches Ausschalten zu erreichen, wenn der erste Bereich trockenkocht,
und um dadurch zu vermeiden, dass unnötige überschüssige Wärme in die Basis eintritt,
ist der Wärmesensor
vorzugsweise so angeordnet ist, dass er sich in der Nähe des Heizelements
befindet. In der bevorzugten Anordnung ist das Wärmeübertragungsglied um die Montagestelle
für den
Sensor herum mit Wärmeströmungs-Steuerungsmitteln
versehen ist, so dass vorzugsweise der Sensor mittels der Heizvorrichtung
erwärmt
wird. Solche Mittel können
eine oder mehrere Rillen oder Schlitze umfassen, die von der Heizvorrichtung
weg um ausgewählte
Abschnitte der Montagestelle herum vorgesehen sind.
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Das
Gerät umfasst
vorzugsweise ferner Mittel, um das aufgegossene Getränk warm
zu halten, sobald es in die erste Kammer zurückgekehrt ist. Dies kann beispielsweise
mittels eines vom Hauptheizelement getrennten Warmhalteelements erreicht
werden. Der Widerstand des Warmhalteelements würde typischerweise ungefähr im Bereich
einer Größenordnung
höher als
jener des Hauptelements liegen, und sollte in einem Bereich liegen,
in welchem das aufgegossene Getränk
nicht zum Kochen gebracht wird. Vorzugsweise sind die Warmhalte-Heizmittel
am Wärmeübertragungsglied
montiert.
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In
einer bevorzugten Anordnung umfassen die Warmhalte-Heizmittel ein
zusätzliches
ummanteltes Element, welches einen geeigneten Leistungswert aufweist.
In dem Fall, in welchem das Hauptheizelement am Umfang der Basis
montiert ist, kann das Warmhalteelement einfach mittels eines zweiten
Elements vorgesehen sein, welches zu dem Hauptheizelement konzentrisch
angeordnet ist.
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Alternativ
können
die Warmhalte-Heizmittel eine Heizvorrichtung des Dickfilmtyps,
wie beispielsweise eine keramische Heizvorrichtung, umfassen. In
einer Ausführungsform
kann eine Mehrzahl von Heizvorrichtungen an voneinander beabstandeten Stellen über die
Basis der ersten Kammer vorgesehen sein, um eine gleichmäßigere Heizwirkung
vorzusehen und um ferner die Gefahr des örtlichen Kochens des aufgegossenen
Getränks
zu verringern.
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Das
Warmhalteelement bleibt nach der Tätigkeit der Steuerungseinheit
vorzugsweise kontinuierlich eingeschaltet, wodurch der Bedarf nach
einer gesonderten thermostatischen Steuerungseinheit vermieden wird,
obgleich eine solche Steuerungseinheit, falls gewünscht, vorgesehen
werden kann.
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Wie
vorstehend dargelegt, verwendet die Steuerungseinheit in der bevorzugten
Ausführungsform
zwei wärmeempfindliche
Aktuatoren, die beispielsweise in einer in der WO 95/34187 offenbarten Steuerungseinheit
angeordnet sind. In Anordnungen mit Warmhalteelementen ist ein Aktuator
vorzugsweise so angeordnet, dass er das Trockenkochen des ersten
Bereichs erfasst, um das Hauptheizelement aus- oder herunterzuschalten,
wohingegen der andere so angeordnet ist, dass er ein starkes Überhitzen der
Basis erfasst und die Warmhalte-Heizmittel sodann abschaltet. Dies
kann beispielsweise erreicht werden, indem ein Aktuator näher beim
Heizelement angeordnet ist, so dass er das Trockenkochen immer zuerst
erfasst, und indem der andere weiter entfernt angeordnet ist, so
dass er außer
in einer Situation einer starken Überhitzung keine derart hohe
Temperatur erfährt.
Eine alternative Anordnung wäre
die Verwendung von Aktuatoren mit verschiedenen Betriebstemperaturen.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
weist die Getränkemaschine
Hauptheizmittel und Warmhalte-Heizmittel auf, die eine Steuerungseinheit
umfassen, die einen ersten Aktuator aufweist, um das Trockenkochen
eines Bereichs der Getränkemaschine
zu erfassen und alsdann die Leistungszufuhr zu den Hauptheizmitteln
einzustellen oder zu verringern, und einen zweiten Aktuator, der
dazu angeordnet ist, ein starkes Überhitzen der Getränkemaschine zu
erfassen und alsdann die Leistungszufuhr zu den Hauptheizmitteln
ebenfalls einzustellen oder zu verringern.
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Die
Aufgusszeit wird hauptsächlich
von der Zeit bestimmt, die der erste Bereich der Basis für das Trockenkochen
und die Steuerungseinheit für
ihre Tätigkeit
benötigen.
Diese Zeit hängt
von der im ersten Bereich vorhandenen Flüssigkeit ab und somit von den
relativen Proportionen der Basis, die vom ersten bzw. zweiten Bereich
bedeckt ist, und von der Höhe
der Wand, welche die beiden festlegt. Die Fläche und die Tiefe des zweiten
Bereichs können
deshalb empirisch bestimmt werden, um zu einer gewünschten
Aufgusszeit zu gelangen.
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Eine
Art und Weise, in welcher die Aufgusszeit variiert werden könnte, bestünde darin,
selektiv ein variables Volumen von Wasser aus dem ersten Bereich
zu verdrängen.
Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass ein Verdrängungsglied vorgesehen
ist, welches in den ersten Bereich verschieden weit hinein bewegbar
ist, um verschiedene Mengen von Wasser zu verdrängen.
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Die
Verdrängungsvorrichtung
kann an jeder zweckdienlichen Stelle montiert sein. In einer bevorzugten
Anordnung ist das verlagerbare Glied jedoch an dem Übertragungsrohr
montiert. Vorzugsweise umfasst es eine Manschette, die um das Übertragungsrohr
herum montiert ist.
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An
dem Rohr und/oder der Manschette können geeignete Mittel vorgesehen
sein, um die Manschette in einer oder mehreren gewünschten
Stellungen zu halten. Die Manschette kann beispielsweise in ausgewählten Stellungen
auf das Rohr geklemmt sein. Alternativ können das Rohr und die Manschette beispielsweise
miteinander verschraubt sein.
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Zusätzlich oder
als Alternative zu den vorstehenden Anordnungen, bestünde eine
weitere Art und Weise, in welcher die Aufgusszeit variiert werden könnte, darin,
eine zusätzliche
Heizvorrichtung mit niedriger Leistung vorzusehen, die den zweiten
Bereich der Basis erwärmt,
nachdem der erste Bereich trockengekocht hat. Eine solche Heizvorrichtung würde bewirken,
dass die Wirkung des Wärmeübertragungsglieds
ergänzt
wird, um die zurückgehaltene Flüssigkeit
zu erwärmen
und um genügend
Dampf zu erzeugen, um den Druck in der ersten Kammer aufrechtzuerhalten,
um die Rückkehr
des Getränks
aus der zweiten Kammer zu verhindern. Die Aufgusszeit würde danach
beendet, indem die zusätzliche
Heizvorrichtung nach einer vorbestimmten Zeit, jedoch bevor der
Bereich trockenkocht, ausgeschaltet wird.
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In
diesem Fall könnte
die Aufgusszeit dadurch eingestellt werden, dass die Zeit, während welcher
die Heizvorrichtung eingeschaltet ist, variiert wird.
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Einige
bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung werden nun lediglich beispielhaft und mit Bezug auf
die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in welchen:
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1 ein
schematisches Diagramm ist, welches einen Querschnitt durch eine
elektrische Getränkemaschine
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 eine
Querschnittsansicht durch eine erste Ausführungsform der Erfindung ist;
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3 eine
Explosionsansicht von Komponenten von 2 ist, wobei
die Steuerungseinheit der Übersichtlichkeit
halber jedoch weggelassen worden ist;
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4 eine
Ansicht der zusammengebauten Komponenten ist, die in 3 von
der Unterseite der Basis aus gezeigt werden;
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5 eine
Ansicht einer alternativen Ausführungsform
der Erfindung ist;
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6 eine
Basis gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung zeigt;
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7 eine
Verdrahtungsanordnung für
die Ausführungsform
der 1 bis 4 zeigt; und
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8 eine
weitere Anordnung gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung zeigt.
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Mit
Bezug auf 1 umfasst ein Kaffeeherstellungsgerät 2 im
Allgemeinen eine erste, untere Wasseraufnahmekammer 4 und
eine zweite, obere Kaffeeaufnahmekammer 6. Ein Flüssigkeitsübertragungsrohr 8 erstreckt
sich derart zwischen der oberen Kammer 6 und der unteren
Kammer 4, dass diese miteinander in Fluidverbindung stehen.
Die obere Kammer 6 ist auf der unteren Kammer 4 gehaltert, und
zwar mittels eines Dichtungsspunds 10, der in einem Ausguss 12 der
unteren Kammer 4 montiert ist. Der Spund 10 ist
mit einer zentralen Bohrung versehen, um das Rohr 8 aufzunehmen.
Im unteren Teil der oberen Kammer 6 ist ein Filter 16 gehaltert,
der es erwärmtem
Wasser erlaubt, von der unteren Kammer 4 in die obere Kammer 6 einzutreten,
und es anschließend
dem aufgegossenen Getränk
ermöglicht, von
der oberen Kammer in die untere Kammer 4 einzutreten, während er
das Kaffeepulver zurückhält.
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Wie
in 1 schematisch gezeigt, weist die untere Kammer 4 eine
Basis 18 auf. Die Basis 18 ist aus einem relativ
schwach leitfähigen
Material, wie beispielsweise rostfreiem Stahl, gebildet und ist
in dieser Ausführungsform
als Pressplatte aus rostfreiem Stahl mit einer Dicke ungefähr 0,5°mm bis 1
mm gebildet.
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An
der Unterseite der Basis 18 ist ein Wärmeübertragungsglied 20 in
Form einer Platte aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung befestigt.
Das Wärmeübertragungsglied 20 weist
eine höhere
Wärmeleitfähigkeit
auf als die Basis 18. Auf dem Wärmeübertragungsglied 20 ist
geeigneterweise ein ummanteltes Heizelement 22 montiert,
und am Mittelabschnitt der Wärmeübertragungsplatte 20 ist
eine wärmeempfindliche
Steuerungseinheit 24 montiert. Es ist eine Abdeckung 32 vorgesehen,
um das Heizelement 22 und die Steuerungseinheit 24 zu
umschließen.
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Wie
in den 2 bis 4 ausführlicher gezeigt, ist die Basis 18 im
Allgemeinen eben und umfasst einen ersten Bereich 26, der
einen zentralen zweiten Bereich 28 umschließt. Die
beiden Bereiche sind durch eine kreisförmige, erhöhte Wand 30 getrennt,
die in die Basisplatte 18 gedrückt ist. Die Mündung des
Flüssigkeitsübertragungsrohrs 8 öffnet sich in
den zweiten Bereich 28 der Basis.
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Mittels
Hart- oder Weichlöten
ist an der Unterseite der Basis eine im Wesentlichen ebene Wärmeübertragungsplatte 20 befestigt,
die sich genau von der Mitte der Basis 18 weg im Wesentlichen über die
gesamte Fläche
der Basis 18 erstreckt. Das ummantelte Heizelement 22 ist
im Allgemeinen hufeisenförmig
und erstreckt sich um den Umfang der Wärmeübertragungsplatte 20 herum.
Die Steuerungseinheit 24 ist derart am Mittelabschnitt
der Wärmeübertragungsplatte 20 montiert,
dass sie von der Heizvorrichtung 22 umgeben ist.
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Im
Einzelnen umfasst das ummantelte Heizelement 22 ein Hauptheizelement 40 und
ein zweites Warmhalteelement 42, welches außerhalb
des Hauptheizelements 40 angeordnet ist. Dieses Warmhalteelement
weist vorzugsweise eine Leistung von ungefähr 50 Watt auf und bleibt nach
der Tätigkeit
der Steuerungseinheit 24 vorzugsweise kontinuierlich eingeschaltet,
wodurch die Notwendigkeit einer thermostatischen Steuerungseinheit
vermieden wird. Diese niedrige Wattzahl kann mit einer Hochspannungszufuhr
(220V bis 240V) leicht erreicht werden, indem eine Diode (nicht
gezeigt) mit dem Heizelement in Reihe angeordnet wird.
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Wie
in 7 gezeigt, sind die Heizelemente 40, 42 derart
elektrisch parallel angeordnet, dass dann, wenn das Gerät zuerst
eingeschaltet wird, beide Elemente 40, 42 dem
Gerät Wärme zuführen. Wie gezeigt,
benutzen die Elemente 40, 42 eine gemeinsame Zufuhrleitung
durch die Steuerungseinheit 24 und eine geteilte, neutrale
Nebenzufuhr.
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Fachleute
werden erkennen, dass es sich bei der Steuerungseinheit 24 im
Wesentlichen um eine aus der U18-Reihe von Steuerungseinheiten der
Anmelderin handelt, die in der WO 95/34187 beschrieben sind.
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Die
Steuerungseinheit umfasst ein Paar von umschnappenden, bimetallischen
Aktuatoren 44 und 46, die mit Bereichen 48 und 50 der
Wärmeübertragungsplatte 20 in
Eingriff treten, wenn die Steuerungseinheit 24 an Ort und
Stelle montiert ist. Im Unterschied zu einer standardmäßigen U18,
arbeiten die beiden Aktuatoren jedoch bei verschiedenen Nominaltemperaturen.
Aus Gründen,
die weiter unten beschrieben werden, arbeitet insbesondere der Aktuator 44 nominal
bei ungefähr
135°C, wohingegen
der Aktuator 46 nominal bei ungefähr 160°C arbeitet. Während jeder
Aktuator bei einem normalen U18-Betrieb derart arbeitet, dass er
einen Hebel auslöst,
der Sätze
von Schaltkontakten in beiden Polen der Zufuhr zur Geräteheizvorrichtung öffnet, ist
der Auslösehebel
in dieser Ausführungsform
außerdem
derart abgewandelt, dass dann, wenn der Aktuator 44 mit der
niedrigeren Temperatur arbeitet, der Auslösehebel lediglich auf einer
Seite der Zufuhr zu den Heizelementen 40, 42 einen
Satz von Schaltkontakten 70 öffnet.
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Der
Betrieb des oben beschriebenen Geräts wird nun beschrieben.
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In
der oberen Kammer 6 wird ein Aufgussmittel, wie beispielsweise
Kaffee, angeordnet, und der unteren Kammer 4 wird Wasser
beigefügt.
Die Leistungszufuhr zur Heizvorrichtung 22 wird eingeschaltet,
und das Erwärmen
des Wassers in der unteren Kammer 4 beginnt. Sobald die
Temperatur des Wassers im unteren Behälter ungefähr 60°C erreicht, steigt der Druck
in der unteren Kammer 4 ausreichend an, um damit zu beginnen,
das Wasser das Rohr 8 hinauf, durch den Filter 16 und
in die obere Kammer 6 hineinzutreiben. Nach einer Weile
beginnt das Wasser in der unteren Kammer 4 zu kochen, und steigt
die Übertragungsrate
zum oberen Behälter 6 rasch
an. Danach fällt
der Wasserpegel in der unteren Kammer 4, bis der erste
Bereich 26 der Basis freiliegt. Sobald dieser Bereich der
Basis trockenkocht, steigt die Temperatur der Heizvorrichtung 22 sehr rasch
an, wobei es sich um einen Zustand handelt, der vom Aktuator 44 der
Steuerungseinheit 24 detektiert wird. Der Aktuator 44 löst den Auslösehebel
der Steuerungseinheit 24 aus, der den Satz von Kontakten 70 auf
einer Seite der Leistungszufuhr zu den Heizelementen 40, 42 öffnet, um
dadurch das Hauptheizelement 40 auszuschalten. Das Warmhalteelement 42 bleibt
eingeschaltet.
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Im
zweiten Bereich der Basis 28, der mittels der erhöhten Wand 30 festgelegt
ist, wird eine kleine Menge von Flüssigkeit zurückgehalten.
Sobald sich die Steuerungseinheit betätigt hat, wird von der Heizvorrichtung 22 und
dem ersten Bereich 26 der Basis 12 mittels der
Wärmeübertragungsplatte 20 Wärme in Richtung
des zweiten Bereichs 28 der Basis 12 übertragen,
da der zweite Bereich 28 aufgrund des Vorhandenseins der
zurückgehaltenen
Flüssigkeit eine
niedrigere Temperatur aufweist als der erste Bereich 26 und
die Heizvorrichtung 22. Das kontinuierliche Erwärmen des
zurückgehaltenen
Wassers im zweiten Bereich führt
zu einer kontinuierlichen Erzeugung von Dampf, um den Druck in der
unteren Kammer 4 aufrechtzuerhalten, was für eine kurze
Zeitdauer nach Unterbrechung des Hauptheizvorgangs durch die Tätigkeit
der Steuerungseinheit 24 verhindert, dass die aufgegossene
Flüssigkeit
aus der oberen Kammer 6 wieder zurückkehrt.
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Sobald
die Temperatur und somit der Druck in der unteren Kammer 4 in
einem gewissen Maß gefallen
sind, beginnt der Dampf in der unteren Kammer 4 nach einer
Weile zu kondensieren, was die Bildung eines Unterdrucks in der
unteren Kammer 4 verursacht. Das aufgegossene Getränk wird
dann von der oberen Kammer 6 über das Rohr 8 durch
den Filter 16 und zurück
in die untere Kammer 4 gesaugt. Die obere Kammer kann danach
entfernt und Kaffee aus der unteren Kammer ausgegeben werden. Da
die Wärme
aus dem ersten Bereich 26 der Basis wirksam in den zweiten
Bereich 28 hineingesaugt worden ist, fällt die Temperatur des ersten
Bereichs 26 derart ab, dass das Getränk nicht kocht, wenn es wieder
in den ersten Bereich eintritt, wodurch jegliche Geschmacksbeeinträchtigung
vermieden wird.
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Das
Warmhalteelement 42 hält
das aufgegossene Getränk
warm. Falls das Getränk
verdampfen sollte, kann sich die Basis 12 überhitzen.
Ein solcher Zustand würde
vom Aktuator 46 mit der höheren Temperatur sensiert werden,
der dann einen zweiten Satz von Kontakten 72 öffnen würde, um
die Leistungszufuhr zum Warmhalteelement 42 auszuschalten.
Dieser Satz von Kontakten 72 öffnet und schließt sich
zyklisch, wenn sich die Basis erwärmt und wieder abkühlt.
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Mit
einer alternativen Verdrahtungsanordnung für die Elemente 40, 42 könnte selbstverständlich auch
eine Steuerungseinheit des standardmäßigen U18-Typs verwendet werden.
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Mit
Bezug auf 5 kann die Wärmeübertragungsplatte 20 mit
einer Mehrzahl von in 5 gezeigten Schlitzen 58, 60 versehen
sein, die eine oder mehrere Montagestellen 48, 50 der
Aktuatoren 44 und 46 umschließen. Diese Schlitze wirken
darauf hin, die Wärme
vom Element 22 in den Stellen 48, 50 zu
konzentrieren, so dass die Aktuatoren hauptsächlich in einem Überhitzungszustand
auf die Temperatur der Heizvorrichtung 22 ansprechen, wodurch
ein rasches Ausschalten der Leistungszufuhr erreicht wird, um zu
verhindern, dass der Basis 18 zusätzliche Wärme zugeführt wird.
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5 zeigt
auch eine Anordnung, bei welcher die Warmhalte-Heizmittel eine Mehrzahl
von keramischen Heizvorrichtungen 52, 54 und 56 umfassen,
die gegen die Wärmeübertragungsplatte 20 montiert
sind. Dies erlaubt eine gleichmäßigere Wärmeverteilung über die
Basis und verringert die Wahrscheinlichkeit von örtlichem Kochen des aufgegossenen
Getränks.
An einer oder mehreren der angezeigten Positionen können Heizvorrichtungen
vorgesehen sein.
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6 zeigt
eine alternative Ausführungsform
einer Basis gemäß der vorliegenden
Erfindung, bei welcher die erhöhte
Wand 30 im Allgemeinen U-förmig ist und sich gegen die
Wand 62 der Basis 18 anlegt, um die beiden Bereiche 26 und 28 der
Basis festzulegen.
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Wie
zuvor beschrieben, ist anzuerkennen, dass die Höhe der Wand 30 und
die relativen Proportionen der Basis, die vom ersten bzw. zweiten
Bereich bedeckt sind, die Menge von Flüssigkeit festlegen, die wegkochen
muss, bevor die Steuerungseinheit das Trockenkochen des ersten Bereichs
sensiert und das Ausschalten der Heizvorrichtung bewirkt. Die geeignetsten
Werte für
die Höhe
der Wand und die Größe der Bereiche
zum Vorsehen einer gewünschten
Aufgusszeit können
empirisch bestimmt werden.
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Falls
gewünscht,
kann unter dem zweiten Bereich der Basis eine weitere Niederleistungs-Heizvorrichtung,
wie beispielsweise eine keramische Heizvorrichtung, etwa die in 5 gezeigte
Heizvorrichtung 54, angeordnet sein und eingeschaltet werden,
sobald die Steuerungseinheit das Ausschalten der Hauptheizvorrichtung
bewirkt hat. Die Zeitdauer, während
welcher die Heizvorrichtung eingeschaltet ist, bestimmt die Zeit,
während
welcher der Dampfdruck im unteren Behälter aufrechterhalten wird,
und demzufolge die Aufgusszeit des Getränks. Daher kann eine variable
Aufgusszeit dadurch vorgesehen werden, dass die Zeit, während welcher
die Heizvorrichtung eingeschaltet ist, variiert wird.
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In 8 ist
eine alternative Anordnung zum Variieren der Aufgusszeit gezeigt.
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Bei
dieser Anordnung ist um den Fuß 82 des Übertragungsrohrs 8 herum
eine Manschette 80 montiert. Die Manschette 80 weist
eine herunterhängende
Wand 84 auf, die sich nach unten in den ersten Bereich 26 der
Basis 12 hineinerstreckt. Die obere Wand 86 der
Manschette 80 schließt
eine oder mehrere nach innen zeigende Vorsprünge 88 ein, die sich in
entsprechende Gebilde, z.B. Rillen 90, erstrecken, die
an dem Rohr 8 vorgesehen sind. Der Vorsprung 88 kann
beispielsweise ein kontinuierlicher Ring oder eine Mehrzahl von
Zähnen
sein. Das Rohr 8 kann in Nachbarschaft der Gebilde 90 mit
Markierungen versehen sein, welche die Stärke des Aufgusses anzeigen.
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Je
weiter die Manschette 80 längs des Rohrs 8 hinunter
bewegt wird, desto mehr Flüssigkeit
wird aus dem Bereich 26 verdrängt. Auf diese Weise bleibt
dann, wenn der Flüssigkeitspegel
auf die Höhe des
oberen Teils der Wand 30 abfällt, desto weniger Flüssigkeit
zum Verdampfen übrig
und desto schneller kocht der Bereich 26 deshalb trocken.
Im Gegenzug dazu arbeitet die Steuerungseinheit 24 rascher, um
das Hauptheizelement 40 auszuschalten, und endet der Aufgussvorgang
mangels weiterem wesentlichen Erwärmen schneller.
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Anzuerkennen
ist, dass an den oben beschriebenen Ausführungsformen verschiedene Abwandlungen
vorgenommen werden können,
ohne vom Schutzbereich der Erfindung abzuweichen. Anstelle von Aktuatoren,
die bei verschiedenen Tempera turen arbeiten, könnte die Steuerungseinheit
beispielsweise auch Aktuatoren aufweisen, die bei im Wesentlichen
der gleichen Temperatur arbeiten. Bei einer solchen Anordnung könnte die
Steuerungseinheit 24 derart angeordnet sein, dass einer
der Aktuatoren in der Nähe
der Heizelemente und der andere weiter entfernt angeordnet ist.
Die Steuerungseinheit könnte
von der gezeigten Stellung beispielsweise um 90° gedreht sein, so dass einer
der Aktuatoren in Nachbarschaft der Elemente liegt und der andere zwischen
den kalten Enden der Elemente, wo er nicht soviel Wärme aufnimmt.
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Eine
andere Anordnung kann eine vollständig gesonderte Steuerungseinheit
für das
Warmhalteelement 42 aufweisen.
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Die
Basis 18 und das Wärmeübertragungsglied 20 müssen auch
nicht zwingend gesonderte Glieder sein, sondern können in
einer einzigen Komponente, wie beispielsweise einer Gusskomponente, zusammengefasst
sein. Das ummantelte Heizelement 22 kann auch in einem
Gusswärmeübertragungsglied 20 eingegossen
sein, welches seinerseits in der Basis 18 integriert oder
mit dieser in geeigneter Weise verbunden ist.