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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Zubereitung von Kaffee-Extrakt
gemäß dem Oberbegriff von
Anspruch 1.
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Eine
derartige Vorrichtung ist in DE-A 27 21 562 offenbart. In diesem
Typ der Vorrichtung dient das Durchflussheizelement zum Erhitzen
von Wasser, das dem gemahlenen Kaffee zugeführt werden soll, und zum Erzeugen
von Dampf, der das Wasser zu dem gemahlenen Kaffee drängt. Die
Kaffeemaschine gemäß dem Dokument
umfasst einen Sprühkopf,
der mit einem austrittsseitigen Ende des Rohres verbunden ist. Der
Sprühkopf
hat eine zentrale Auslassöffnung
und eine Vielzahl von weiteren Öffnungen,
die konzentrisch zu der zentralen Öffnung angeordnet sind. Gemäß diesem
Dokument ist das Problem von Gluckern durch Anbringen eines nach
oben offenen Überlaufbehälters zwischen
der zentralen Öffnung
und den weiteren Öffnungen
gelöst,
wobei das Rohr auf einem Niveau unterhalb der oberen Ränder des Überlaufgefäßes in dieses Überlaufgefäß mündet.
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Im
Betrieb wird der Überlaufbehälter mit
heißem
Wasser gefüllt
und nimmt Dampf auf, der aus der Wasserleitung in das Wasser entweicht,
so dass gluckernde Geräusche,
die durch entweichenden Dampf verursacht werden, reduziert werden.
Trotzdem ist die Bildung von gluckernde Geräusche verursachenden Dampfausbrüchen nicht
reduziert, so dass die damit verbundenen thermischen und mechanischen
Belastungen, denen die Vorrichtung ausgesetzt ist, und zusätzliche
Kesselsteinablagerungen nicht reduziert werden. Außerdem ist
die Lautstärke der
gluckernden Geräusche
nur gedämpft,
aber das Auftreten derartiger Geräusche ist nicht wesentlich reduziert.
Eine weitere Vorrichtung, welche einen Pufferspeicher umfasst, der
mit einem Teil des Wasserrohrs zwischen dem Durchflussheizelement
und dem Extraktionsbehälter
kommuniziert, ist in DE-A 27 15 772 offenbart.
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Es
ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Lösung zu schaffen, welche das
Auftreten von Dampfausbrüchen
reduziert, die in Kaffeemaschinen mit einem Durchflussheizelement
zum Erhitzen von Wasser und zum Treiben des Wassers zu dem gemahlenen
Kaffee ein gluckerndes Geräusch
erzeugen.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird diese Aufgabe durch Schaffen einer Vorrichtung nach Anspruch
1 gelöst.
Durch Anbringen eines Pufferreservoirs zwischen der Wasserzuführungskonstruktion
und dem Durchflussheizelement reagiert die Wasserversorgung zu dem
Durchflussheizelement schneller auf den Ausstoß von Wasser aus dem Teil der
Wasserleitung auf der Austrittsseite des Durchflussheizelements,
so dass der Aufbau von Dampfausbrüchen im Durchflussheizelement
wesentlich reduziert wird.
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Spezielle
Ausarbeitungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen dargelegt.
Weitere Merkmale, Effekte und Details der Erfindung werden im Folgenden
als Beispiel mit Bezug auf eine in der Zeichnung gezeigten Ausführungsform
beschrieben.
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Es
zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung einer Vorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung, und
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2 eine
Seitenansicht eines Pufferreservoirs für eine Vorrichtung gemäß einer
alternativen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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Die
in der Zeichnung gezeigte Vorrichtung umfasst eine Wasserzuführungskonstruktion,
die durch ein Wasserreservoir 1 und ein Einwegventil 2 gebildet
wird. Das Einwegventil ist in einer mit dem Wasserreservoir 1 kommunizierenden
Leitung 3 angeordnet. Die Leitung 3 führt zu einer
Position oberhalb eines Extraktionsbehälters 4 zur Aufnahme
von gemahlenem Kaffee 5. Der Extraktionsbehälter 4 hat einen
Auslass 6 zur Ausgabe von Kaffeeextrakt, der bei dem Durchgang
von Wasser aus der Leitung 3 durch den gemahlenen Kaffee 5 gewonnen
wurde. Der Extraktionsbehälter 4 ist
in einiger Entfernung oberhalb einer Trägerplatte 10, auf
der eine Tasse oder Kanne 13 zur Aufnahme des Kaffeeextrakt
aufgestellt werden kann, aufgehängt.
Anstelle eines einzelnen Auslasses kann alternativ eine Vielzahl
von Auslässen
angebracht werden, um Kaffee in eine Vielzahl von Tassen oder Kannen,
die unterhalb des Extraktionsbehälters 4 aufgestellt
werden, auszugeben.
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Die
Wasserleitung 3 ist auf der Austrittsseite des Einwegventils 2 mit
einem Durchflussheizelement 7 versehen. Das Durchflussheizelement 7 ist konstruiert,
um Wasser zu erhitzen und Dampf zu erzeugen, um so das Wasser auf
der Austritsseite des Durchflussheizelements 7 durch die
Leitung 3 in die Richtung des Extraktionsbehälters 4 zu
zwingen. In diesem Beispiel ist das Durchflussheizelement 7 in die
Platte 10 eingebaut, und die Leitung 3 erstreckt sich
durch das Durchflussheizelement längs eines Bogens von etwa 270° bis fast
360°.
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Im
Betrieb fließt
nach Füllen
des Wasserreservoirs 1 bis zu einem vorgegebene Niveau 12 etwas
von dem Wasser durch das Einwegventil 2 und erreicht im
Prinzip in der Leitung 3 das gleiche Niveau 12.
Wenn das Durchflussheizelement aktiviert ist wird Wasser in der
Leitung 3 am Durchflussheizelement 7 erhitzt,
bis Dampf erzeugt ist. Dieser Dampf verursacht eine Druck- und Volumenerhöhung des Wassers
in der Leitung 3. Die Anwesenheit des Einwegventils 2 auf
der Eintrittsseite des Durchflussheizelements 7 verhindert
im Prinzip, dass Wasser in Richtung des Wasserreservoirs 1 verdrängt wird. Deshalb
bewegt sich Wasser, das durch die von der Dampferzeugung verursachte
Volumenerhöhung verdrängt wird,
nur in die Richtung des Extraktionsbehälters 4.
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Der
Wasserausstoß aus
der Leitung 3 bringt das Wasserniveau in der Leitung 3 aus
dem Gleichgewicht. Um dieses Gleichgewicht wiederherzustellen, verursacht
der hydrostatische Druck des Wassers in dem Reservoir 1,
der über
das Einwegventil 2 wirksam ist, einen Wasserfluss durch
die Leitung 3 in eine Richtung von dem Wasserreservoir 1 zu
dem Durchflussheizelement 7. Es wird wieder frisch geliefertes
Wasser, welches das Durchflussheizelement 7 erreicht, erhitzt
und wieder Dampf erzeugt, so dass das Wasser in dem Teil 9 der
Leitung 3 auf der Austrittsseite des Durchflussheizelements 7 weiter
in die Richtung des Extraktionsbehälters 4 gedrängt wird.
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Ein
Pufferspeicher, der durch ein Luftreservoir 8 und einem
Kanal 11, der das Luftreservoir 8 mit einem Teil 9 der
Leitung 3 zwischen dem Einwegventil 2 und dem
Durchflussheizelement 7 verbindet, ist bereitgestellt.
Der Pufferspeicher ist angepasst, ein Wasservolumen aufzunehmen,
das auf Druckschwankungen in dem Teil 9 der Wasserleitung 3 zwischen
dem Einwegventil 2 und dem Durchflussheizelement 7 hin
variabel ist. Wasser, das unter dem Einfluss von Druck in dem Teil
der Leitung 3 zwischen dem Einwegventil 2 und
dem Durchflussheizelement 7 zwischengespeichert ist, wird
auf eine Reduzierung des Drucks in der Leitung 3, die aus
einem Ausstoß von
Wasser aus der Leitung 3 resultiert, hin sehr schnell von
dem Pufferspeicher in die Leitung 3 zurückgegeben. Das verhindert die
periodisch auftretende Erzeugung von großen Dampfmengen und damit zusammenhängenden
Gluckergeräuschemissionen.
So wird Wasser von einem eintrittsseitigen Teil des Durchflussheizelements 7 verdrängt, bevor
wesentliche Dampfmengen erzeugt sind, so dass Dampf fast nur in
einem austrittsseitigen Teil des Durchflussheizelements 7 mit
einer relativ konstanten Rate erzeugt wird.
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Die
Bereitstellung eines Pufferspeichers zwischen der Wasserversorgungskonstruktion
und dem Durchflussheizelement ist zur Vermeidung der Emission von
gluckernden Geräuschen
besonders in einer Vorrichtung wirksam, in welcher die Wasserzuführungskonstruktion
ein Wasserreservoir 1 und ein Einwegventil 2 wie
in der Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung umfasst. Aber ein Pufferspeicher kann in anderen Vorrichtung
genauso Gluckern verhindern. Wenn beispielsweise das Wasser unter der
Kontrolle eines Steuerventils auf eine Druckreduktion in der Leitung 3 hin
aus der (Haupt-) Wasserleitung geliefert wird, kann der Pufferspeicher 8, 11 Gluckern
verhindern oder reduzieren, in dem Wasser auf durch Ausstoß von Wasser
aus der Leitung 3 verursachte Druckreduktionen in der Leitung 3 hin schneller
und sanfter in den Durchflussheizelement 7 eingespeist
wird, als wenn das Wasser unter der Kontrolle des Steuerventils
aus der Wasserleitung geliefert wird.
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Gemäß dem vorliegenden
Beispiel ist der Pufferspeicher angepasst, ein Medium, in Form von Luft,
aufzunehmen, das auf Druckschwankungen in der Leitung 3 hin
komprimierbar ist. Wenn der hydrostatische Druck in der Leitung 3 anwächst, weil
das Wasserreservoir 1 gefüllt wird, wird die Luft in
dem Luftreservoir 8 eingeschlossen und komprimiert, so dass
das Wasser in den Kanal 11, welcher das Luftreservoir 8 und
die Leitung 3 miteinander verbindet, fließen kann.
Wenn der Druck in der Leitung 3 wegen des Ausstoßes von
Wasser aus der Leitung 3 und einer Verzögerung in der Versorgung von
Wasser aus dem Reservoir 1 sinkt, wird Wasser schnell und
sanft aus dem Kanal 11 und in die Leitung 3 getrieben.
Ein besonderer Vorteil der Bereitstellung eines komprimierbaren
Mediums in dem Pufferspeicher ist, dass der Pufferspeicher selbst
kein variables internes Volumen haben muss und deshalb eine einfache,
im Wesentlichen starre Konstruktion, die sich im Betrieb nicht bewegen
oder verändern
muss, haben kann.
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Das
Luftreservoir ist angepasst, Luft als komprimierbares Medium aufzunehmen.
Die Verwendung von Luft als komprimierbares Medium ist vorteilhaft,
weil keine speziellen komprimierbaren Maßnahmen bereitgestellt werden
müssen.
Gemäß des vorliegenden
Beispiels wird Luft zur Verwendung als kompressibles Medium dadurch
eingeschlossen, dass das Luftreservoir 8 so ausgeführt ist,
dass es mit der Leitung 3 auf einer Höhe unterhalb eines hermetisch
abgeschlossenen Kopfraums 14 in dem Luftreservoirs 8 kommuniziert.
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Das
Luftreservoir 8 wird in einer konstruktionsmäßig effektiven
Art erreicht, in dem ein Wandteil des Luftreservoirs durch ein Wandteil
des Wasserreservoirs 1 gebildet wird und, genauer, in dem
der Kopfraum 14 in dem Luftreservoir 8 durch ein
aufwärts
vorstehendes Teil eines unteren Teils des Wasserreservoirs 1 begrenzt
wird.
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Im
Rahmen der vorliegenden Erfindung sind viele Ausführungsformen,
die anders sind als die oben beispielhaft beschriebene Vorrichtung,
vorstellbar. Zum Beispiel zeigt 2 eine alternative
Pufferspeicherkonstruktion, die eine Pufferkammer 58 in Form
eines ersten Balgteils der Wand der Leitung 53 und eines
zweiten Balgteils 64 der Wand der Leitung 53 umfasst.
Das erste Balgteil 58 hat einen größeren durchschnittlichen Querschnitt
als das zweite Balgteil 64. Auf eine Druckerhöhung in
dem Teil 59 der Leitung 53 zwischen der Wasserzuführungskonstruktion und
dem Durchflussheizelement hin dehnt sich das erste Balgteil 58 aus
und das zweite Balgteil 64 passt sich selbst an die Ausdehnung
des ersten Balgteils 58 dadurch an, dass es zusammengedrückt wird. Das
erhöht
das totale interne Volumen der Pufferspeicherkonstruktion 58, 64.
Wenn der Druck in der Leitung 53 sinkt, wird das erste
Balgteil 58 wieder zusammengedrückt und das zweite Balgteil 64 dehnt sich
wieder aus, so dass Wasser aus der Wasserspeicherkonstruktion ausgestoßen und
zum Durchflussheizelement getrieben wird.
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Noch
eine andere Option ist es beispielsweise, ein gasförmiges Medium
in einem flexiblen Reservoir wie einem Ballon oder einem Balg, das
in der Leitung positioniert ist, zu speichern, oder in einem festen
oder flexiblem Pufferreservoir innerhalb der Leitung oder mit dieser
kommunizierend, um so auf die Druckveränderungen in der Leitung zu
reagieren.