DE69006350T2 - Automaten-Gruppe für Espresso-Kaffee und Verfahren zu deren Betrieb. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft einen Espresso-Automaten mit einer Druckkammer zur Zubereitung von Kaffee gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.
• Es sind Kaffeemaschinen bekannt, in welchen eine Kolben- Zylinder-Anordnung das Kaffeemehl in einer Druckkammer, die durch den Zylinder gebildet wird, komprimiert, wobei der Druck durch den Kopf des Zylinders ausgeübt wird, der durch einen Motor, einen Hebel oder dergleichen betätigt wird.
• Derartige Maschinen sind z. B. in der europäischen Patentanmeldung EP-A-0 073 739 beschrieben.
• Diese Maschinen sind deshalb nachteilhaft, weil die Druckkammer im Moment der Wasser- oder Dampfinjektion nur ein festes Volumen bietet. In diesem festen Volumen zirkuliert das Wasser oder der Dampf nur unvollständig durch das Kaffeemehl hindurch und vermag nicht das vollständige Aroma aus dem Kaffee hinauszuziehen.
• Die Veröffentlichung FR-A-2 267 073 beschreibt eine Vorrichtung gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1, die eine Volumenvergrößerung der Druckkammer durch Verschieben des Kolbens in dem Zylinder ermöglicht.
• Darüber hinaus lehrt die europäische Offenlegungsschrift EP-A-0 321 773 die Verwendung eines Spindel-Mutter-Systems zum Versetzen des Kolbens in dem Zylinder.
• Die in diesen Dokumenten beschriebenen Ausführungsformen sind einerseits wegen den unzureichenden Führungsmitteln des Kolbens bezüglich des Zylinders und andererseits wegen des erheblichen Platzbedarfs der zur Funktion der betreffenden Apparate notwendigen mechanischen Bauteile nachteilhaft.
• Für einen Espresso-Automaten gemäß Oberbegriff des Hauptanspruchs schlägt die Erfindung deshalb vor, die unerwarteten Vorteile durch die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs beschriebenen Merkmale zu erzielen.
• In an sich bekannter Art und Weise umfaßt die Druckkammer eine Zylinder-Kolben-Anordnung, wobei die Ausdehnung der Druckkammer durch das Zurückweichen der Oberseite des Kolbens, die dem Kopf des Kolbens entspricht, ermöglicht wird.
• Nach der Erfindung umfaßt der Kolben eine verbreiterte Basis, die an einer parallel zur Achse des Zylinders angeordneten Führungssäule gleitet. Die verbreiterte Basis ist über elastische Verbindungsmittel mit einem Schubstück verbunden, das an der- oder denselben Führungssäule(n) wie die verbreiterte Basis gleitet, wobei Anschlagmittel den Abstand zwischen dem Schubstück und der verbreiterten Basis begrenzen und die Position des Schubstücks durch ein System mit drehbeweglicher Schraube und drehfester Mutter bestimmt wird, die Mutter mit dem Schubstück verbunden ist und sich die Schraube parallel zur Zylinderachse erstreckt.
• In einer speziellen Ausführungsform der Erfindung werden die elastischen Verbindungsmittel durch eine oder mehrere Federn gebildet.
• In einer Ausführungsform der Erfindung sind die verbreiterte Basis und das Schubstück rechteckige Flächen gleicher Abmessungen und weisen mindestens ein Sackloch auf, das für die Aufnahme der Feder oder der Federn ausgebildet ist.
• In einer Ausbildung der Erfindung umfaßt das Schließ- und Öffnungselement einen Ansatz, der um eine zu dem Zylinder parallelen Achse drehbar ist.
• In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist die Ausgangsleitung für den flüssigen Kaffee in dem Ansatz vorgesehen, der das Schließ- und Öffnungselement bildet.
• In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung mündet die Zuleitung für heißes Wasser oder Dampf durch die Oberseite des Kolbens in die Druckkammer.
• In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist in dem Kolben und seiner verbreiterten Basis ein Sackloch vorgesehen, das einen Durchgang für die Schraube bietet, wenn der Kolben sich in seiner am weitesten zurückgefahrenen Stellung befindet.
• In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung umfassen die Antriebsmittel für das Schließ- und Öffnungselement und die Schraube nebeneinander angeordnete Motoren.
• In dieser letzten Ausführungsform der Erfindung ist der gesamte Platzbedarf der Maschine durch die Verbindung der nachfolgend beschriebenen Charakteristika reduziert:
• - Die Zugabe von heißem Wasser oder Dampf, der mit Druck durch das Kaffeemehl geführt wird, in den Kopf des Kolbens ermöglicht eine begrenzte Bauhöhe der Maschine;
• - das in dem Kolben und seiner verbreiterten Basis angeordnete Sackloch, in welches sich die Schraube des Schrauben-Mutter-Systems teilweise einfügt, ermöglicht es, einen Teil der von dem Schrauben-Mutter-System benötigten Höhe zurück zu gewinnen;
• - durch die Anordnung der Antriebselemente für die Schraube nebeneinander und im unteren Teil des Automaten einerseits und durch die Ausbildung der Schließ- und Öffnungselemente als drehbaren Ansatz andererseits erreicht man eine hervorragende Zugänglichkeit der anderen Teile des Automaten.
• Die Funktionsweise eines solchen Espresso-Automaten ist folgendermaßen:
• Das Kaffeepulver wird von der Druckkammer aufgenommen, worauf diese geschlossen wird, das Kaffeepulver ist vor der Injektion von Wasser oder Dampf und dem Auslaufen des flüssigen Kaffees durch die Oberfläche des Kolbens komprimiert. Die Steuermittel bestimmen die Stellung des Schubstücks, wobei die Stellung der Oberfläche des Kolbens einmal durch die Stellung des Schubstücks und andererseits durch den in der Druckkammer herrschenden Druck bestimmt wird, wodurch eine Ausdehnung des Volumens in der Druckkammer im Moment der Heißwasser- oder Dampfinjektion ermöglicht wird.
• Eine bevorzugte Ausführungsform des Espresso-Automaten und seiner Funktionsweise ist nachstehend mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen erläutert:
• - Die Fig. 1 stellt einen betriebsfertigen Espresso-Automaten dar;
• - die Fig. 2 stellt den Schritt der Kaffeeverdichtung vor der Injektion von heißem Wasser dar;
• - die Fig. 3 stellt den Schritt des Auswerfens des gebrauchten Kaffeekuchens dar;
• - die Fig. 4 zeigt in einer Seitenansicht des Espresso- Automaten die Lage der Heißwasser- oder Dampfzuleitung und des Kaffeeauslasses.
• Der in Fig. 1 gezeigte Espresso-Automat ist betriebsbereit. Der schwenkbare Ansatz 20 ist in der geöffneten Position, so daß der Eingang der Druckkammer 10 zur Aufnahme von gemahlenem Kaffee frei ist; der Kolben 30 befindet sich in der am weitesten zurückgefahrenen Position, wodurch die Druckkammer 10 das maximale Volumen aufweist.
• Sobald der Benutzer über ein Paneel (nicht gezeigt) ein oder zwei Tassen Kaffee anfordert, geben die Steuermittel (nicht gezeigt) eine geeignete Menge gemahlenen Kaffee frei, der durch eine Düse (nicht gezeigt), die oberhalb der Druckkammer 10 mündet, in diese eingefüllt wird. Der Ansatz 20 schwenkt in die geschlossene Position, wodurch die Druckkammer 10 erhalten wird, wie in Fig. 2 gezeigt ist.
• Die an und für sich bekannten Steuerungsmittel bestimmen den gesamten Bewegungsablauf eines Schubstücks, das als Platte 42 ausgebildet ist und auf den festen Säulen 43 gleitet. Das Versetzen der Platte 42 hängt von dem Drehwinkel einer Schraube 40 eines zwischengeschalteten Schrauben-Mutter-Systems ab, welches durch Antriebsmittel 38, die mit einem nicht gezeigten Elektromotor verbunden sind, betätigt wird. Dieser Winkel wird abhängig von diversen Parametern geregelt, insbesondere in Abhängigkeit von der Anzahl der gewählten Tassen, der Mahlung und der Art des Kaffees und der gewünschten Ausflußgeschwindigkeit; die mit der Platte 42 verbundene Mutter 41 setzt diese Drehbewegung in eine zu der Achse 34 des Zylinders und der Säulen 43 parallele Bewegung um. Ein Sackloch 36 ist in dem Kolben 30 vorgesehen und dient zur teilweisen Aufnahme der Schraube 40. Die Stellung der verbreiterten Basis des Kolbens 30, die als Platte ausgebildet ist, wird durch die Stellung der Platte 42 und durch das Zusammendrücken der in den Sacklöchern 53 der Platten 32 und 42 vorgesehenen Federn bestimmt. Der Abstand der Platten 42 und 32 zueinander wird durch Anschlagmittel begrenzt, die durch die Kragen 52 der Anschlagschrauben 51 gebildet sind. Die Stellung der beweglichen Wand 31 der Druckkammer, die durch die Oberfläche des mit der Platte 32 verbundenen Kolbens 30 gebildet wird, wird durch die Art und Weise bestimmt, wie ein definierter Druck auf den Kaffee, der zu einem Kuchen 33 zusammengepreßt ist, ausgeübt wird. Während der Injektion von heißem Wasser oder Dampf unter Druck durch die Leitung 23 und dem Ausgießen des Kaffees durch die Ausgangsleitung 22, die aus Fig. 4 ersichtlich ist, kann sich die Wand mit der Platte 32 zurückbewegen, wodurch die Federn 50 etwas zusammengedrückt werden und auf diese Art und Weise die gewünschte Ausdehnung der Druckkammer mit dem darin enthaltenen Kuchen 33 aus Kaffeemehl zu ermöglichen.
• Nach dem Auffüllen der Tassen und dem Stoppen der Injektion von heißem Dampf oder Wasser ermöglichen die Steuermittel das leichte Zurückbewegen der Platte 42 und damit indirekt der Wand 31 der Druckkammer, um den auf die Arbeitsfläche 21 des Ansatzes 20 durch den Kaffeekuchen ausgeübten Druck zu reduzieren; der Ansatz 20 schwenkt in die Öffnungsposition und, wie in Fig. 3 gezeigt, die Wand 31 der Druckkammern springt in die Position vor, die vorher von der Arbeitsfläche 21 des Ansatzes angenommen wurde, wodurch der Kuchen aus gebrauchtem Kaffeemehl ausgeworfen wird, der Ansatz 20 schwenkt in die Schließposition wodurch die Wand 31 der Druckkammer abgeschabt wird und folglich der gebrauchte Kuchen aus Kaffeemehl abgeworfen wird. Schließlich kehrt der Ansatz wieder in seine geöffnete Position zurück, die Wand 31 der Druckkammer fährt soweit wie möglich zurück und der Espresso-Automat ist wieder funktionsbereit, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist.
• Dadurch daß die Antriebsmittel 37, 38, die durch Elektromotoren (nicht gezeigt) für die Schraube 40 einerseits und den schwenkbaren Ansatz 20 andererseits betrieben werden, im unteren Teil des Automaten nebeneinander angeordnet sind, erhält man eine hervorragende Zugänglichkeit der anderen Teile des Automaten.
• Es versteht sich, daß die Erfindung nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt ist, sondern nur durch den Umfang der Ansprüche.

Claims (8)

1. Espressoautomat, der folgendes umfaßt:

- eine Druckkammer (10) zur Kaffeezubereitung, die aus einer Zylinder-und-Kolben-Anordnung besteht und auf der einen Seite durch ein Schließ- und Öffnungselement (20), das dem Ein- und Ausbringen von Kaffeepulver dient, und auf der anderen Seite durch die Stellung der Oberseite (31) des Kolbens (30) begrenzt wird, wobei der in dieser Kammer (10) herrschende Druck durch Zwischenschaltung von elastischen, parallel zur Achse (34) des Zylinders wirkenden Verbindungsvorrichtungen (50) begrenzt wird,

- eine Leitung (23) zur Zufuhr von heißem Wasser oder Wasserdampf und eine Ausgangsleitung (22) für den Kaffee, sowie

- Steuermittel, die eine Stellung der Oberseite (31) des Kolbens und eine Wasser- und Kaffeemenge bestimmen,

dadurch gekennzeichnet, daß

- der das Volumen der Kammer (10) definierende Hub des Kolbens (30) durch eine Anordnung aus drehbeweglicher Schraube (40) und drehfester Mutter (41) bestimmt wird,

- der Kolben (30) eine verbreiterte Basis (32) umfaßt, die an mindestens einer parallel zur Achse (34) des Zylinders angeordneten Führungssäule (43) gleitet,

- die verbreiterte Basis (32) über die elastischen Verbindungsvorrichtungen (50) mit einem Schubstück (42) verbunden ist, das an der- oder denselben Führungssäule(n) (43) wie die verbreiterte Basis (32) gleitet,

- Anschlagmittel (51, 52) den Abstand zwischen dem Schubstück (42) und der verbreiterten Basis (32) begrenzen, und

- die Stellung jenes Schubstückes (42) durch die Anordnung aus drehbeweglicher Schraube (40) und drehfester Mutter (41) bestimmt wird, wobei die Mutter (41) einstückig mit dem Schubstück (42) ausgelegt ist und die Schraube (40) parallel zur Achse (34) des Zylinders liegt.

2. Automat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den elastischen Verbindungsvorrichtungen (50) um Federn handelt.

3. Automat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der verbreiterten Basis (32) und dem Schubstück (42) um rechteckige Flächen gleicher Abmessung handelt, die mindestens drei Sacklöcher (53) für die Aufnahme der Federn aufweisen.

4. Automat nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Schließ- und Öffnungselement (20) einen Ansatz umfaßt, der sich um eine zur Achse (34) des Zylinders parallele Achse (35) dreht.

5. Automat nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsleitung (22) für den Kaffee im Schließ- und Öffnungselement (20) angeordnet ist.

6. Automat nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung (23) zur Zufuhr von heißem Wasser in der Oberseite (31) der Druckkammer mündet.

7. Automat nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Kolben (30) und seiner verbreiterten Basis (32) ein Sackloch (36) angeordnet ist, in das die Schraube (40) hineingehen soll, wenn sich der Kolben (30) in seiner am weitesten zurückgefahrenen Stellung befindet.

8. Automat nach Ansprüchen 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsvorrichtungen des Schließ- und Öffnungselementes (20) und der Schraube (40) nebeneinander gruppierte Motoren umfassen.