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Die Erfindung betrifft eine automatische Maschine zum
Bereiten von Espressokaffee oder ähnlichen Getränken,
wobei das Getränk dadurch erreicht wird, daß
gemahlener Kaffee oder ein anderes gemahlenes Produkt in eine
Brühkammer eingegeben wird, wobei dieses gemahlene
Produkt bzw. Pulver zusammengepreßt und dann unter
Druck stehender Dampf bzw. heißes Wasser durch
dasselbe durchgeleitet wird.
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Typischerweise ist die erfindungsgemäße Maschine als
ein automatischer Verteiler für solche Getränke,
insbesondere Kaffee, vorgesehen.
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Die EP-A-299399 zeigt eine automatische Maschine zum
Bereiten von Espressokaffee gemäß dem Oberbegriff des
Anspruchs 1, mit einem Körper mit einer zylindrischen
Brühkammer in seinem Inneren und in der Lage, sich in
der Richtung der Achse dieser Kammer zu bewegen. Mit
der Kammer sind zwei Kolben verbunden, wobei der erste
so mit der Kammer verbunden ist, daß sein Stöpsel
nicht aus der Kammer austreten kann, sondern an einer
Stoppwand an einem ersten Ende der Kammer verbleibt;
der zweite Kolben ist an einer festen Struktur
angebracht und tritt in die Kammer ein und verläßt sie
durch ihr zweites Ende. Der Körper wird abwechselnd
durch eine Bewegung nach außen und zurück bewegt.
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Der Dampf bzw. das heiße Wasser wird durch einen
axialen Kanal in der ersten Kolbenstange in die Brühkammer
eingeführt und in die erste Kolbenstange durch einen
flexiblen Schlauch, welcher die Stange mit einer
festen Dampf-/Heißwasser-Quelle verbindet.
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Während seiner Bewegung nach außen nimmt der
bewegliche Körper den ersten Kolben in Richtung des zweiten
Kolbens mit, wobei beide innerhalb der Kammer sind, um
das Pulver in der Kammer auf die gewünschte Größe
zusammenzupressen und somit das Brühen des Pulvers zu
bewirken, um das Getränk zu erhalten, und zwar durch
Dampf bzw. heißes Wasser, welches durch das
zusammengepreßte Pulver geleitet wird. Während der
Rückbewegung entfernt sich der zweite Kolben von der Kammer
bis er sich in einer bestimmten Entfernung von dem
beweglichen Körper liegend befindet. Gleichzeitig wird
der erste Kolben bewegt bis er an einem passenden
Stoppelement anschlägt, so daß er stoppt und das
verbrauchte Pulver durch Gleiten innerhalb der Kammer
ausstößt.
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Die Verbindung zwischen der Stange und der Quelle
beinhaltet einige Nachteile, welche die
Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit der Maschine begrenzen, weil
der flexible Schlauch immer wieder unter hohen
Temperaturen
deformiert wird, welche kaum sein Leben
verkürzen.
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Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, die
Einrichtungen zur Zufuhr des Dampfes bzw. heißen Wassers zu
der Brühkammer und zum Zusammenpressen des Pulvers in
der Brühkammer zu verbessern, durch vorsehen von
konstruktiv einfachen Einrichtungen mit zuverlässiger und
schneller Betriebsweise.
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Das Ziel wird erreicht durch eine Maschine zum
Bereiten von Espresso mit den in den Ansprüchen
dargestellten Merkmalen.
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Die Erfindung wird im folgenden mit Hilfe der
beigelegten Figuren, welche eine bevorzugte aber nicht
ausschließliche Ausführungsform der Erfindung darstellen,
im Detail beschrieben.
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Fig. 1 ist ein Schnitt durch die Maschine auf einer
axial-vertikalen Ebene in der Anordnung zum
Beladen des Pulvers.
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Fig. 2 ist ein Schnitt durch die Maschine auf einer
axial-horizontalen Ebene in der Anordnung, in
welcher das Pulver unter maximaler
Zusammenpressung steht.
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Fig. 3 ist ein Schnitt auf der Ebene III-III aus Fig.
1.
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Fig. 4 ist ein axialer Schnitt durch den Auslöser der
Kolben 3 und 4.
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Die Figuren zeigen im wesentlichen nur die
Maschinenteile, welche vorgesehen sind für das Brühen, das
Zusammenpressen des Pulvers und das Ausstoßen des
verbrauchten Pulvers, wobei die anderen Einrichtungen,
wie diejenigen zum Zuführen des Pulvers und zum
Zuführen des unter Druck stehenden Dampfes bzw. Wassers
irgendwelche Einrichtungen bekannter Art sind.
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Die Erfindung weist einen beweglichen Körper 10 auf,
welcher in seinem Inneren eine zylindrische Brühkammer
11 mit zwei Enden (oder Mündungen) aufweist, nämlich
einem ersten Ende 11' und einem offenen zweiten Ende
11''.
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Der Körper 10 ist an eine feste Struktur 20 gebunden,
so daß er sich in der Richtung der Achse der Kammer 11
bewegen kann. Insbesondere hat der Körper 10 die
äußere Gesamtform eines senkrechten Kreiszylinders mit
zwei gegenüberliegenden prismatischen Vorsprüngen 12
auf beiden Seiten und einem im wesentlichen
zylindrischen oberen Vorsprung 13. Die Struktur 20 hat
ungefähr die äußere Form eines Parallel-Epipeds und
besitzt in seinem Inneren axiale Ausnehmungen von
konstantem Querschnitt, in welchem der Körper 10 maßgenau
gleitet. Insbesondere besitzt sie eine zentrale
Ausnehmung 21, in welcher der zylindrische Teil des
Körpers 10 gleitet und von welcher ein oberer Korridor 23
fortführt, in welchem der obere Vorsprung 13 maßgenau
gleitet, und zwei seitliche Rillen 22 fortführen, in
welchen die prismatischen Vorsprünge 12 maßgenau
gleiten.
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Die Korridore 21 und 23 und die Rillen 22 haben eine
Länge, die sehr viel größer (z.B. 2-4 mal) ist als die
Länge des Körpers 10, wobei der Körper 10 sich nur an
ihnen entlang bewegen kann.
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Mit dem Körper 10 sind Einrichtungen verbunden, um ihn
in einer axialen Richtung innerhalb der Struktur 20
mit abwechselnder Bewegung nach außen und zurück zu
bewegen. Insbesondere ist eine Gewindestange 24
vorgesehen, welche sich entlang der gesamten Länge der
Struktur 20 erstreckt, und welche an den zwei
vertikalen Endwänden 25' und 25'' der Struktur 20 ohne
Eingriff angebracht ist. Eine an dem oberen Vorsprung 13
angebrachte Mutter 26 steht in Eingriff mit der
Gewindestange 24. Die Gewindestange wird durch eine
Motoreinrichtung (nicht dargestellt) wechselweise in
einer oder der anderen Richtung angetrieben.
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Ein erster Kolben 3 ist vorgesehen, wobei dessen
Stöpsel 31 unter abgedichteten Bedingungen axial innerhalb
der Kammer 11 verschiebbar ist. Die Stange des Kolbens
3 tritt aus der Kammer 11 durch das erste Ende 11'
aus. Der Stöpsel 31 ist relativ zu dem Körper 10 axial
frei, ist jedoch gezwungen, in der Kammer 11 in der
Nähe des ersten Endes 11' zu bleiben, und zwar durch
eine Stoppwand 14, welche sich nahe an dem Ende 11'
befindet.
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Die Stange des Kolbens 3 ist teleskopförmig und ist
aus einem an der Wand 25' angebrachten Abschnitt 33
und einem fest mit dem Stöpsel 31 verbunden Abschnitt
34 gebildet. Der Stöpsel 31 und der benachbarte
Stangenabschnitt 34 sind relativ zu der Struktur 20 axial
frei. Eine zylindrische Feder 35, welche durch die
Wand 14 und das Ende des Abschnitts 34 vorgespannt ist
drückt rückwärts auf den Abschnitt 34, so daß der
Stöpsel 31 im Normalfall an der Wand 14 in der Nähe
des Endes 11' gehalten wird.
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Mit dem Kolben 3 ist ein Anschlagelement verbunden,
welches dafür vorgesehen ist, die rückwärtige Bewegung
des Kolbens während seiner Rückwärtsbewegung
anzuhalten. Das Anschlagelement ist durch die Wand 25'
festgelegt, an welcher das freie Ende des
Stangenabschnitts 34 anschlägt.
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Weiterhin ist ein zweiter Kolben 4 vorgesehen, welcher
dem Kolben 3 gegenüberliegt und symetrisch zu diesem
angeordnet ist, wobei sein Stöpsel 41, welcher unter
abgedichteten Bedingungen innerhalb der Kammer 11
beweglich ist, im wesentlichen axial relativ zu der
Struktur 20 angebracht und durch das zweite Ende 11''
der Kammer 11 durchgeführt ist.
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Die Stange 42 des Kolbens 4 ist axial an der
vertikalen Wand 25'' angebunden.
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Die Kolben 3 und 4 weisen interne Leitungen auf,
welche die aktiven Seiten des entsprechenden Stöpsels mit
der Dampf-/Heißwasser-Quelle und mit dem jeweiligen
entsprechenden Getränkeauslaß verbinden.
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Typischerweise weist jeder Kolben 3 und 4 eine dünne
runde Platte 39, 49 auf, welche mit zahlreichen
winzigen Löchern versehen ist, welche den Durchgang der
Körner des Pulvers verhindern, und die aktive Seite
des jeweiligen Stöpsels festlegt.
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Innerhalb des Stöpsels 31, 41 ist hinter jeder Platte
39, 49, eine enge, kreisförmige Kammer 53 gebildet,
welche auf einer Seite durch die jeweilige perforierte
Platte 39, 49 verschlossen ist (Fig. 4).
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Die Kammer 53 des Stöpsels 31 steht durch einen
axialen Kanal intern mit dem Stangenabschnitt 34 in
Verbindung, in welchem der andere Stangenabschnitt 33
unter abtgedichteten Bedingungen gleitet. Der Kanal 37
steht mit einem weiteren, dünnen, axialen Kanal 36
innerhalb des Abschnitts 33 in Verbindung. Der Kanal
36 endet am hinteren Ende des Abschnitts 33, mit
welchem ein Kanal 9 verbunden ist, der mit einer unter
Druck stehenden Dampf-/Heißwasser-Quelle (nicht
dargestellt) in Verbindung steht.
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Die Kammer 53 des Stöpsels 41 steht in Verbindung mit
einem axialen Kanal 47 innerhalb der Stange 42,
welcher sich am freien Ende derselben öffnet. Dieses Ende
ist mit einem Getränkeauslaßkanal 7 verbunden, welcher
das in der Brühkammer 11 produzierte Getränk zum
Benutzer transportiert.
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In der seitlichen Wand des Körpers 10 in Verbindung
mit einem prismatischen Vorsprung 12 ist eine Öffnung
15 vorgesehen, durch welche das Pulver in die Kammer
11 gelangt. Die Öffnung 15 ist in einer Position axial
zu der Kammer 11, um mit dem Kammerabschnitt in
Verbindung zu stehen, welcher zwischen den zwei Stöpseln
31 und 41 liegt, wenn der Stöpsel 41 sich am zweiten
Ende 11'' befindet (Fig. 1).
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Wenn der Körper 10 seine Endposition der
Auswärtsbewegung erreicht, tritt der Stöpsel 41 durch die Öffnung
15 und somit steht der Kammerabschnitt, welcher
zwischen den zwei Stöpseln 31 und 41 liegt, nicht in
Verbindung mit der Öffnung 15. Die Öffnung 15 ist in
einem kleinen Abstand von dem Ende 11'' positioniert.
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In einer Seitenwand der Struktur 20, an welcher die
äußere Seitenfläche des Körpers 10 haftend gleitet,
nämlich in der Wand 27 gegenüber dem prismatischen
Vorsprung, ist eine Öffnung zum Durchführen des
Pulvers vorgesehen, wobei die Größe der Durchführöffnung
gleich der der Öffnung 15 ist. In die Öffnung 28 führt
ein Pulverförderkanal 81, welcher von einer geeigneten
Maschine zur Verfügungstellung von Pulver ausgeht (die
Maschine ist von bekannter Art und in Fig. 3 nur
schematisch dargestellt). Die Öffnung 28 ist in einer
derartigen axialen Position, um mit der Öffnung 15
zusammenzutreffen, wenn der Körper 10 in einer solchen
axialen Position ist, daß die Öffnung 15 mit dem
Kammerabschnitt in Verbindung ist, welcher zwischen den
zwei Stöpseln 31 und 41 liegt. Die Öffnung 28 ist
bezüglich des Stöpsels 41 auf das Zentrum zu
positioniert, entweder in einer Linie mit diesem oder mit
einem kurzen Abstand von diesem. Die Öffnung 28 ist
durch die äußere Seitenfläche des Körpers 10
verschlossen, genauer von der äußeren Seite des
Vorsprungs 12, wenn der Körper 10 seine Bewegung
fortsetzt und nahe der Position des Endes der
Auswärtsbewegung ist.
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Der Betrieb der dargestellten Einrichtungen erfolgt
periodisch wie folgt.
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Es wird vorausgesetzt, daß der Körper 10 am Anfang in
einer Ruhestellung zum Beladen des Pulvers ist (Fig.
1). In dieser Position liegen die beiden Stöpsel 31
und 41 innerhalb der Kammer 11 an ihren entsprechenden
Enden 11' und 11'', wobei dann der Kammerabschnitt
zwischen ihnen im wesentlichen seine maximale Länge
aufweist. Zusätzlich liegen die zwei Öffnungen 15 und
28 im wesentlichen aufeinander und stehen in
Verbindung mit dem Kammerabschnitt. Der Körper 10 bleibt in
dieser Position in der Ruhelage, während die Maschine
8 das Pulver verteilt, welches durch einen
schwerkraftbedingten Fall oder durch mechanischen Druck die
Kammer 11 durch die Öffnungen 15 und 28 betritt.
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Wenn die vorher festgelegte Menge von Pulver geladen
worden ist, wird die Gewindestange 24 rotiert, so daß
der Körper 10 dazu veranlaßt wird, in seiner
Vorwärtsbewegung vorzurücken, d.h. in Richtung des Kolbens 4.
Während der Bewegung nimmt der Körper 10 den Stöpsel
31 mit, welcher sich dem Stöpsel 41 nähert, um das
Pulver innerhalb der Kammer 11 zusammenzupressen. Wenn
dies den gewünschten maximalen Grad der
Zusammenpressung erreicht (minimaler Abstand zwischen den zwei
Stöpseln), wird der Körper 10 angehalten (durch
Vollinien in Fig. 2 gezeigte Position) und das Produkt
wird durch Zugabe einer vorbestimmten Menge von unter
Druck stehendem Dampf bzw. heißem Wasser durch den
Kanal 36, 37 gebrüht. Dieser Dampf bzw. heißes Wasser
geht von dem Stöpsel 31 durch die entsprechende Platte
39 aus und gelangt durch das zusammengepreßte Pulver
zwischen den zwei Stöpseln, wo es das Pulver brüht, um
ein Getränk zu bilden, welches den Stöpsel 41 über die
Platte 49 erreicht. Von hier wird es durch den Kanal
47 zu der Leitung 7 geleitet, welche es zu dem
Benutzer weiterführt. Während diesem Zustand hat der
Kammerabschnitt zwischen den zwei Stöpseln sich auf die
Seite der Öffnung 15 bewegt, wobei die Öffnung 28
durch die Wand 27 geschlossen wird.
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Wenn der Brühvorgang (und somit auch die Weitergabe
des Getränks an den Benutzer) komplett ist, wird der
Körper 10 dazu veranlaßt, seine Rückbewegung zu
machen, und zwar dadurch, daß die Gewindestange in der
entgegengesetzten Richtung rotiert wird.
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Zuerst ziehen sich der Körper 10 und der Stöpsel 31
von dem Kolben 4 zurück, während der Stangenabschnitt
33 in den Abschnitt 34 eintritt. Der Stangenabschnitt
34 hält dann an der Wand 25' an, während der Körper 10
seine Rückbewegung weiterführt. Somit gleitet der
Stöpsel 31, den Druck der Feder 35 überwindend,
entlang der ganzen Länge der Kammer 11, um somit das
verbrauchte Pulver aus der Kammer auszustoßen (durch
gestrichelte Linien in Fig. 2 dargestellte Position).
Danach beginnt die Bewegung nach außen, wobei der von
der Feder 35 beaufschlagte Stöpsel 31 in Richtung dem
Ende 11' und gegen die Wand 14 umkehrt. Wenn der
Körper 10 die Pulverbeladeposition erreicht, hält er an
und der oben beschriebenen Zyklus wird in der selben
Weise wiederholt. Alle beschriebenen Vorgänge werden
durch ein Kontrollsystem, welches normale
Einrichtungen und Verfahren benutzt, der Reihe nach automatisch
kontrolliert.
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Vorteilhafterweise kann der Kolben 4 in der Lage sein,
eine kurze axiale Bewegung auszuführen und kann
normalerweise durch eine vorgespannte Feder 43 gegen den
Kolben 3 gedrückt sein. Dann findet der
zusammengedrückte Zustand gegen den durch diese Feder
vorgesehenen Druck statt, welche das Ende der Bewegung nach
außen festlegt, sobald eine bestimmte Zusammenpressung
erreicht worden ist. Auf diese Weise kann ein
Zusammenpressen mit einem konstanten voreingestellten Wert
erreicht werden, auch wenn die Menge des in der Kammer
vorhandenen Pulvers variiert.
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Zusätzlich sind erfindungsgemäß die Körper der Kolben
3 und 4 aus Kunstharz hergestellt. Die kreisförmigen
Platten 39 und 49 sind aus Metall und ihr Rand ist in
einem peripherischen Ring 51 gelagert, welcher radiale
Verstärkungselemente 55 aufweist, um Biegung der
Platten 39, 49 entgegenzutreten.
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In der Kammer 53 sind Rippen 54 vorgesehen, an welchen
die radialen Elemente 55 anliegen.
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Der Ring 51 wird durch Thermoschweißen an der
Vorderseite des Kolbens befestigt, genauer gesagt an einem
ringförmigen Rand 52, welcher sich in der Umgebung der
Kammer 53 befindet. Aufgrund dieser Merkmale ist der
Kolben besonders einfach und ökonomisch herzustellen,
und zwar soweit, daß wenn die Filterplatten 36, 49
oder die Kanäle 37, 47 verstopft sind, es bequemer und
einfacher ist, den ganzen Kolben durch das Ersetzen
mit einem neuen zu wechseln.