-
Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Maschine zur Herstellung von
Getränken
durch Aufgießen
mit warmem Wasser.
-
Sie
eignet sich besonders für
die Realisierung von Maschinen zur Herstellung von Espresso-Kaffee.
-
Solche
Maschinen umfassen eine Aufgusskammer, die den aufzugießenden Stoff,
wie Kaffeepulver, aufnehmen kann. Diese Kammer ist mit einem Warmwasser-Verteilerkreis verbunden,
wodurch dessen Einspritzung in die Aufgusskammer und die Ablassung
des Getränks
durch einen Ausgang möglich
werden. Bei bestimmten Maschinen kann die Aufgusskammer je nach
den Herstellungsphasen geöffnet
oder geschlossen werden, insbesondere beim Zugeben des Pulvers,
Aufgießen
und Ausgeben des Pulvers. Solche Maschinen mit Aufgusskammer, die geöffnet oder
geschlossen werden können,
werden besonders auf dem Gebiet der Maschinen eingesetzt, die vorverpackte
Kaffeepulverportionen benutzen. Portionen des in dem Dokument
EP-A-0 717 603 vorgestellten
Typs können
insbesondere benutzt werden, ohne dass dieses Beispiel einschränkend sei.
-
Die Öffnungs-
und Schließphasen
der Aufgusskammer dienen in der vorliegenden Anmeldung bevorzugt
dazu, die Portion zuzugeben, die Aufgusskammer für die Extraktion zu schließen und
dann zu öffnen,
um die benutzte Portion auszustoßen.
-
Diese
Art von Maschine erfordert einen Warmwasserkreislauf für die Einspritzung
in die Aufgusskammer und eventuell die zusätzliche Lieferung von Warmwasser
oder Wasserdampf an den Benutzer durch eine zusätzliche Düse. Außerdem ist eine Schließeinrichtung
vorzusehen, um die Aufgusskammer zu öffnen oder zu schließen. Diese
Einrichtung benutzt im Allgemeinen eine hydraulische Antriebsschaltung
und weist einen Zylinder auf, dessen Kolben fähig ist, in die Schließ- und Öffnungsphasen
der Aufgusskammer überzuführen.
-
Daraus
folgt, dass mehrere hydraulische Schaltungen vorhanden sind, woraus
eine Vielzahl von Ventilen, insbesondere Elektroventile, folgt.
-
Das
Dokument
WO-A-02/058523 zeigt
einen Apparat, der diese Nachteile veranschaulicht. Insbesondere
sind zwei Elektroventile notwendig, um die Verriegelung der Aufgusskammer
und die Ausgestaltung des Wasserkreislaufs (zwischen einem Einspritzweg
in der Aufgusskammer und einem Rückgewinnungsweg
in Ruhestellung) zu steuern. In diesem Stand der Technik sind somit
zwei Elektroventile unentbehrlich, was die Kosten vervielfacht wie
auch die Erfordernisse an elektrischen Steuermitteln und ihre Automatisierung,
obwohl diese Maschine keinen Dampf- oder Warmwasserausgang umfasst,
der noch ein zusätzliches
Elektroventil erfordern würde.
-
Man
kennt aus der
DE 44
27 745 A1 ein Ventil, das fähig ist, einen Warmwasser-Verteilerkreis zu steuern.
Dieses Dokument zeigt die Verwendung eines Scheibenventils, um selektiv
warmes Wasser zu einem Kaffeepulver oder zu einer Dampfdüse zirkulieren
zu lassen.
-
Die
EP 1 106 126 A1 offenbart
eine im Wesentlichen gleiche Vorrichtung, die außerdem mit einem Zylinder zur
Verdichtung des Kaffeepulvers ausgestattet ist.
-
Diese
beiden Dokumente zeigen nur den Betrieb eines klassischen Warmwasserkreislaufs.
-
Es
gibt somit ein Bedürfnis,
die Ausgestaltung der hydraulischen Schaltungen in Kaffeemaschinen
zu rationalisieren, um die Anzahl der notwendigen Ventile für die Herstellung
der verschiedenen Kreislaufformen während des Betriebs zu begrenzen.
-
Die
vorliegende Erfindung gehört
zu diesem Bereich und schlägt
zu diesem Zweck eine verbesserte Maschine zur Herstellung von Getränken durch Aufgießen mit
warmem Wasser vor, mit einer Aufgusskammer, die mit einem Warmwasser-Verteilerkreis verbunden
ist und von einer Schließeinrichtung, die
mit einer hydraulischen Antriebsschaltung verbunden ist, geöffnet oder
geschlossen werden kann. Der Warmwasser-Verteilerkreis und die hydraulische Antriebsschaltung
werden durch dasselbe Ventil gebildet.
-
Diese
Maschine kann sich in Form bevorzugter Ausführungsformen präsentieren,
die im Folgenden vorgestellt werden:
Die Schließeinrichtung
weist einen Hydraulikzylinder auf, der durch eine Hydraulikpumpe
betätigt
wird.
-
Das
Ventil weist Verbindungswege zum Warmwasser-Verteilerkreis, zu einem
Warmwasserablass, zum Ausgang der Hydraulikpumpe, zum Hydraulikzylinder
und zu einem Entleerungskreis des Zylinders auf.
-
Das
Ventil weist eine Verbindungseinrichtung des Verbindungsweges zum
Warmwasser-Verteilerkreis mit dem Verbindungsweg des Warmwasser-Ausgabeausgangs,
und eine Verbindungseinrichtung des Verbindungsweges des Hydraulikzylinders
entweder mit dem Verbindungsweg des Ausgangs der Hydraulikpumpe
oder mit dem Verbindungsweg des Entleerungskreises des Zylinders
auf.
-
Das
Ventil weist einen Verbindungsweg eines Warmwasserausgangs und eine
Verbindungseinrichtung des Verbindungsweges des Warmwasser-Verteilerkreises
entweder mit dem Verbindungsweg des Warmwasser-Ausgabeausgangs oder
mit dem Verbindungsweg des Warmwasserausgangs auf.
-
Das
Ventil weist einen festen Teil mit den Verbindungswegen und einen
beweglichen Teil mit der Verbindungseinrichtung auf, wobei die Relativstellung
des festen Teils und des beweglichen Teils die Konfiguration des
Warmwasser-Verteilerkreises und der hydraulischen Antriebsschaltung
definiert.
-
Der
bewegliche Teil rotiert um den festen Teil.
-
Der
bewegliche Teil wird durch einen Hebel in Drehung versetzt.
-
Die
Hydraulikpumpe steht sowohl mit der hydraulischen Antriebsschaltung
als auch mit dem Warmwasser-Verteilerkreis in Verbindung.
-
Der
Warmwasser-Verteilerkreis und die hydraulische Antriebsschaltung
werden von einer gleichen Wasserquelle gespeist.
-
Der
Entleerungskreis des Zylinders ist mit der Wasserquelle verbunden.
-
Der
Warmwasser-Verteilerkreis weist einen Heizkessel auf, der mit einem
Einspritzkreis in der Aufgusskammer verbunden ist, wobei der Einspritzkreis
eine Klappe aufweist, die auf einen vorbestimmten Druck geeicht
ist.
-
Die
beigefügten
Zeichnungen sind lediglich Beispiele und schränken die Erfindung nicht ein.
Sie stellen nur eine Ausführungsart
der Erfindung dar und erlauben es, sie leicht zu verstehen.
-
1 zeigt
ein Schema von bestimmten Bestandteilen einer erfindungsgemäßen Maschine
und Warmwasser- und Hydraulikkreisen, die in einer Ruhestellung
der Maschine dargestellt sind.
-
2 zeigt
dasselbe Schema, aber in einer Extraktionsposition zur Herstellung
des warmen Getränks.
-
3 zeigt
eine andere Ausgestaltung des Kreislaufs zur Warmwasserlieferung
durch einen Warmwasser- oder Dampfauslass.
-
4 zeigt
ein Ausführungsbeispiel
eines beweglichen Teils eines erfindungsgemäß verwendbaren Ventils in Draufsicht.
-
5 ist
eine Querschnittsansicht davon.
-
6 zeigt
eine bevorzugte Ausführungsform
eines festen Teils eines erfindungsgemäß verwendbaren Ventils in Draufsicht.
-
7 ist
eine Querschnittsansicht davon und 8 ist eine
Ansicht von unten.
-
9 ist
eine Explosionszeichnung, die verschiedene Bestandteile eines erfindungsgemäß verwendbaren
Ventils veranschaulicht.
-
10 bis 12 schematisieren
drei mögliche
Betriebspositionen für
die Aufgusskammer.
-
Die
erfindungsgemäße Maschine
zur Herstellung von Getränken
umfasst eine Aufgusskammer, die von einer Schließeinrichtung geöffnet und geschlossen
werden kann.
-
Bevorzugt
wird dies mittels einer Kammer 1, bestehend aus zwei Abschnitten,
verwirklicht, der eine fest 2 und der andere beweglich 3,
obwohl dieses Beispiel nicht einschränkend ist. Der bewegliche Abschnitt 3 ist
insbesondere dazu geeignet, von/zu dem festen Abschnitt mittels
einer Verschiebung angenähert
oder entfernt zu werden, die von der Schließeinrichtung erzeugt wird.
Vorzugsweise besteht diese Schließeinrichtung aus dem Hydraulikzylinder 4,
dessen Kolben 5 die Verschiebung des beweglichen Abschnitts 3 der
Aufgusskammer 1 bewirkt.
-
10 bis 12 veranschaulichen
nur als Anhaltspunkt Betriebsphasen der Erfindung für eine Maschine,
die Portionen 8 benutzt.
-
Zusätzlich können Führungsmittel
eines seitlichen Abschnitts der Portion 8 auf Höhe der Aufgusskammer 1 vorgesehen
sein, wie dies bei Bezugsziffer 36 in 10 bis 12 dargestellt
ist.
-
Der
Hydraulikzylinder ist mit einer hydraulischen Antriebsschaltung 10 verbunden,
die so gestaltet sein kann, dass sie je nach den Betriebsphasen
den Einlass von Fluiden in den Körper
des Zylinders oder ihre Abgabe ermöglicht. Die Unterdrucksetzung
des Fluides (hier bestehend aus Wasser) wird von einer Hydraulikpumpe 12 bewirkt,
vorteilhafterweise gemeinsam mit der Pumpe für die Warmwasser-Einspritzung in die
Aufgusskammer.
-
Die
Pumpe 12 wird von einer Quelle in Form eines Beckens mit
Wasser versorgt, dargestellt durch die Bezugsziffer 15 in 1 bis 3.
Der Pumpe 12 nachgeschaltet ist ein Heizkessel 11,
um eine Temperaturerhöhung
des Wassers vor dem Einspritzen in die Aufgusskammer 1 zu
sichern.
-
In
Ruhestellung wird das Wasser nicht in die Aufgusskammer eingelassen,
und ein eventueller Überschuss
muss mittels eines Ausgabeausgangs 17 entladen werden,
der in ein Rückgewinnungsbecken
münden
kann.
-
Außerdem kann
ein Warmwasserausgang 16 vorgesehen sein, um je nach dem
Antriebs- und Aktivierungszustand der Pumpe die Abgabe von Warmwasser
an den Benutzer oder die Dampfherstellung zu sichern.
-
Diese
verschiedenen Bestandteile von Maschinen sind durch einen Warmwasser-Verteilerkreis (für das mit
der Herstellung von Getränken
verbundene Teil, die Warmwasserversorgung und die Dampfherstellung)
und durch eine hydraulische Antriebsschaltung (für die Betätigung der Schließeinrichtung) verbunden.
Typischerweise wird die Konfiguration dieser beiden Kreisläufe durch
dasselbe Ventil gesichert.
-
Dieses
Ventil 18 ist in verschieden Zuständen in 1 bis 3 dargestellt.
-
Wie
aus 1 bis 3 und 6 bis 8 hervorgeht,
umfasst das Ventil 18 eine Vielzahl von Verbindungswegen
zu den Elementen der Kreisläufe.
-
Insbesondere
bezüglich
der hydraulischen Antriebsschaltung 10 umfasst das Ventil 18 einen Verbindungsweg 25 zu
dem Hydraulikzylinder 4 sowie einen Verbindungsweg 26 zu
einem Entleerungskreis 27. Außerdem ist ein Verbindungsweg 24 vorgesehen,
um das Ventil 18 mit einem Ausgang 13 der Pumpe 12 zu
verbinden, um Wasser unter Druck zur Steuerung des Hydraulikzylinders 4 zuzulassen.
-
Bezüglich des
Warmwasser-Verteilerkreises 9 umfasst das Ventil 18 einen
Verbindungsweg 21 mit diesem Kreislauf, der vom Heizkessel 11 ausgeht. Der
Kreislauf 9 kann mittels des Ventils 18 mittels
eines Verbindungsweges 22 in Verbindung mit einem Ausgabeausgang 17 gebracht
werden.
-
Bevorzugt
besteht das Ventil 18 aus zwei Teilen 19, 20,
die in 4, 5 und 6 bis 8 gut
dargestellt sind. Der Teil 20 ist fest und nimmt die verschiedenen
oben genannten Verbindungswege in Form von Durchgangslöchern auf.
Der Teil 19 ist beweglich rotierend montiert, um mehrere
Kreislaufformen zu sichern, je nach der relativen Winkellage, die er
im Vergleich zu dem festen Teil 20 einnimmt. Die Verbindung
von verschiedenen Verbindungswegen 21 bis 26,
die auf dem festen Teil 20 vorhanden sind, erfolgt durch
Verbindungsmittel, hier in Form von länglichen Sacklöchern 28a,
b, c, die besonders aus 4 und 5 hervorgehen.
Das Langloch 28 sichert eine Verbindung mit den Verbindungswegen 25, 26,
oder 26 und 23, je nach den Relativpositionen des
beweglichen Teils 19 und des festen Teils 20. Das
Langloch 28b sichert die Verbindung des Verbindungsweges 24 (Ausgang
der Pumpe 12) und des Verbindungsweges 25 (zu
dem Hydraulikzylinder 4).
-
Schließlich gestattet
das Langloch 28a die Verbindung des Verbindungsweges 21 und
des Verbindungsweges 22, um den Ausgabekreis 17 zu öffnen oder
des Weges 21 mit dem Weg 23, um warmes Wasser
oder Dampf zu erzeugen. Die Verbindungssteuerung des Ventils 18 kann
auf verschiedene Art erfolgen, vor allem durch eine motorisierte
Betätigung,
oder einfacher mittels eines manuell betätigbaren Hebels 35,
von dem ein Beispiel in 9 dargestellt ist. In dieser
Figur ist auch ein Beispiel für
eine Montage des Ventils 18 dargestellt. In diesem Rahmen
ist das feste Teil 20 auf ein Gehäuse 33 zur Verbindung
der Verbindungswege 21 bis 26 bezogen. Die Dichtigkeit
wird von einer Dichtung 32, zum Beispiel aus Silikon, gesichert.
-
Auf
der Arbeitsphase des festen Teils 20 wird die Arbeitsseite
des beweglichen Teils 19 angebracht (die die Langlöcher 28a,
b, c umfasst). Eine Platte 38 auf dem Umfang des beweglichen
Teils 19, hier in Form eines Scheibenteils, wie auch das
feste Teil 20, sichert den rotierenden Antrieb unter der
Wirkung des Hebels 35. Die Leistungsübertragung zwischen dem Hebel 35 und
dem beweglichen Teil 19 wird von einem Anschluss 31 durchgeführt, wodurch
auch die Montage des Ganzen auf einer Stütze 30 möglich wird.
-
Man
erkennt, dass diese Ausgestaltung den Vorteil hat, keine elektrische
Fernsteuerung zu erfordern, um die Auswahl der Betriebskonfigurationen des
Ventils 18 zu sichern.
-
Im
Folgenden wird in drei aufeinander folgenden Positionen des Ventils 18 genauer
die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Maschine dargestellt.
-
HALTSTELLUNG
-
Diese
Konfiguration ist in 1 veranschaulicht. In diesem
Fall ist die Maschine nicht in Herstellungsposition, insbesondere
wird hier eine Portionspackung 8 gerade eingeführt, aber
ist noch nicht in der Aufgusskammer 1. Die Schließeinrichtung
der Aufgusskammer 1 ist deaktiviert, was durch eine Rückzugsposition
des Kolbens 5 des Zylinders 4 dargestellt wird.
Die Pumpe 12 ist ebenfalls inaktiv, und das Ventil ist
derart, dass die Verbindungswege 24 und 25 nicht
verbunden sind, um die Betätigung
des Zylinders 4 zu vermeiden. Andererseits steht der Weg 24 in
Verbindung mit dem Verbindungsweg 26, der den Entleerungskreis 27 des
Hydraulikzylinders 4 durch Rückkehr zur Wasserquelle 15 sichert.
-
Was
den Warmwasser-Verteilerkreis 9 betrifft, so stehen der
Heizkessel 11 und der Ausgabeausgang 17 durch
das Langloch 28a mittels einer Verbindung mit den Verbindungswegen 21 und 22 in Verbindung,
um jeden Überdruck
in dem Heizkessel 11 zu vermeiden.
-
GETRÄNKEHERSTELLUNGSPOSITION
-
In
diesem Fall ist eine Portion 8 eingeführt worden und ist in der Aufgusskammer 1 vorhanden. Der
bewegliche Teil 19 des Ventils 18 wurde in der Richtung
gedreht, die durch den Pfeil in 2 angegeben
ist. Diese Drehung sichert mittels des Langlochs 28b die
Verbindung mit den Verbindungswegen 24 und 25,
um den Hydraulikzylinder 4 mit Wasser zu versorgen, das
unter Druck aus der Pumpe 12 strömt. Diese Versorgung des Eintritts 6 des
Zylinders hat die Wirkung, die Verschiebung des Kolbens 5 zu
bewirken, der den Verschluss der Aufgusskammer 1 durch
die Bewegung des beweglichen Teils 3 der Kammer 1 sicherstellt.
-
Während dieser
Antriebsphase des Zylinders 4 und obwohl die Pumpe 12 aktiviert
ist, ist der Warmwasserdurchgang in die Aufgusskammer noch nicht
hergestellt. In der Tat vermeidet eine auf einen vorgegebenen Druck
geeichte Klappe 37 am Ausgang des Heizkessels 11,
der Aufgusskammer 1 vorgeschaltet, den Wasserumlauf zur
Aufgusskammer 1, bevor ein vorgegebener Druck erreicht
ist, der gewählt
wurde, damit die Klappe sich nicht vor dem Verschluss der Aufgusskammer
unter der Betätigung des
Zylinders 4 öffnet.
-
Sobald
der vorgegebene Druck erreicht ist, öffnet sich die Klappe 37 und
sichert den Wasserumlauf zwischen dem Heizkessel 11 und
der Aufgusskammer 1, um das warme Getränk herzustellen, das über den
Ausgang 7 abläuft.
-
Während dieser
Betriebsphase sind die Verbindungswege 21, 22 und 23 nicht
mit dem Ausgang des Heizkessels 11 verbunden.
-
POSITION WARMWASSER- ODER DAMPFERZEUGUNG
-
Vorteilhafterweise,
aber nicht einschränkend,
ist die erfindungsgemäße Maschine
mit einem Ausgang 16 zur Bereitstellung von Warmwasser
oder Dampf an den Benutzer ausgestattet. Die Warmwasserbereitstellung
wird mit einer vollständigen
Betätigung
der Pumpe 12 ausgeführt.
Zur Dampferzeugung ist die Pumpe 12 inaktiv oder zeitweise
aktiv.
-
Diese
Durchführungsphase
ist in 3 veranschaulicht. Man erhält sie durch Drehung des beweglichen
Teils 19 des Ventils 18 in trigonometrischer Richtung
von der Ruhestellung aus, die in 1 dargestellt
und oben beschrieben ist.
-
Mit
Bezug auf 3 ist das Ventil 18 hier ausgebildet,
um die Verbindungswege 21 und 23 in Verbindung
zu setzen, die den Abfluss des warmen Wassers vom Heizkessel 11 bis
zu dem Ausgang 16 sichern. Andererseits sind die anderen
Wege nicht in Verbindung. Insbesondere bleibt der Zylinder 4 inaktiv,
da der Verbindungsweg 24 gesperrt ist. In diesem Fall bleibt
die Aufgusskammer 1 geöffnet
und in Erwartung der Einführung
einer Portion 8.
-
Wenn
der Benutzer die Warmwasser- oder Dampfzufuhr anhalten möchte, braucht
er nur den Hebel 35 in der umgekehrten Richtung zu drehen,
um das Ventil 18 in die in 1 dargestellte
Ruhestellung zurückzusetzen.
-
- 1
- Aufgusskammer
- 2
- fester
Teil
- 3
- beweglicher
Teil
- 4
- Zylinder
- 5
- Kolben
- 6
- Fluideintritt
- 7
- Getränkeausgang
- 8
- Portion
- 9
- Warmwasser-Verteilerkreis
- 10
- Hydraulische
Antriebsschaltung
- 11
- Heizkessel
- 12
- Hydraulikpumpe
- 13
- Pumpenausgang
- 14
- Pumpenausgang
- 15
- Wasserquelle
- 16
- Warmwasserausgang
- 17
- Ausgabeausgang
- 18
- Ventil
- 19
- beweglicher
Teil
- 20
- fester
Teil
- 21
- Verbindungsweg
zum Verteilerkreis
- 22
- Verbindungsweg
zum Ausgabeausgang
- 23
- Verbindungsweg
zum Warmwasserausgang
- 24
- Verbindungsweg
zum Ausgang der Hydraulikpumpe
- 25
- Verbindungsweg
zum Hydraulikzylinder
- 26
- Verbindungsweg
zum Entleerungskreis
- 27
- Entleerungskreis
- 28a,
b, c
- längliches
Sackloch
- 30
- Stütze
- 31
- Anschluss
- 32
- Dichtung
- 33
- Verbindungsgehäuse
- 35
- Hebel
- 36
- Führungsmittel
- 37
- geeichte
Klappe
- 38
- Platte