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Anwendungsbereich der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum automatischen
Mahlen, Portionieren und Andrücken
gemahlener Kaffeebohnen zur Verwendung für Kaffeegetränke. Genauer
ausgedrückt betrifft
die Erfindung eine Vorrichtung, die ganze Kaffeebohnen mahlt, Portionen
von gemahlenem Kaffee nach Volumen portioniert und dann den gemahlenen Kaffees
in einen herkömmlichen
Kaffeeausgabefilter gleichmäßig andrückt.
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Hintergrund der Erfindung
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Die
Herstellung von qualitativ hochwertigem Espressokaffee ist das Ergebnis
der Kombination von mindestens fünf
Faktoren, die so eng miteinander verbunden sind, dass das Gesamtergebnis
gefährdet
wird, wenn einer oder mehrere dieser Faktoren fehlen oder nicht
die beste Qualität
aufweisen. Diese fünf
Faktoren umfassen (1) die Mischung der Kaffeebohnen, (2) das Mahlen
der Mischung, (3) die Espressokaffeemaschine, (4) die Qualität des verwendeten
Wassers, und (5) die Erfahrung des Bedieners. Insbesondere beim
fünften
Faktor stellt die Erfahrung des Bedieners in Bezug auf das Mahlen
der ganzen Kaffeebohnen, die Portionierung der Portionen von gemahlenem
Kaffee sowie die Gleichförmigkeit
und Wiederholbarkeit der Verdichtung des gemahlenen Kaffees eine
unnötig
hohe potentielle Ineffektivität
und Qualitätsverschlechterung
dar, die bis jetzt noch nicht angemessen angesprochen wurde.
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Bei
den zur Zubereitung und Ausgabe von fein gemahlenem Kaffee zur Verwendung
zum herkömmlichen
Kochen von Espresso verwendeten aktuellen professionellen Kaffeemahlmaschinen
für Bars
sind wesentliche Einschränkungen
vorhanden. Bei diesen Mahlmaschinen ist es nicht möglich, jede Kaffeeportion
einzeln zu mahlen und sofort zu verwenden, noch drücken sie
den gemahlenen Kaffee in dem tragbaren Ausgabefilter für die Kaffeemaschine an.
Die Mehrheit der Kaffeemahlmaschinen zur Verwendung in Bars weist
eine manuelle, hebelbetätigte, segmentierte
Aufbewahrungskammer für
vorgemahlenen Kaffee auf. Durch Ziehen eines Hebels gibt der Bediener
eine kleine Menge an gemahlenem Kaffee in den tragbaren Ausgabefilter
aus. Der dieses System verwendende Bediener ist dafür verantwortlich zu
beurteilen, wann die richtige Menge an gemahlenem Kaffee in dem
tragbaren Ausgabefilter portioniert wurde.
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Mehrere
Hersteller bieten Maschinen mit einer Kammer für vorgemahlenen Kaffee zur
einzelnen Portionierung einer zuvor ausgewählten Menge an Kaffee direkt
in den Ausgabefilter hinein an, wodurch die Beurteilung durch den
Bediener entfällt.
Bei diesen Portionierungsausga bekammern nach dem Stand der Technik
wird jedoch nicht das genaue und überlegene Messverfahren der
Volumenmessung der physikalischen Menge des gemahlenen Kaffees, sondern
eher die schlechteren Messtechniken angewandt, bei denen die Portionierung
des Kaffees durch Steuerung der Zeitdauer zum Mahlen der ganzen
Bohnen, oder die Portionierung durch Steuerung der Menge an in die
Mahlkammer eintretenden ganzen Kaffeebohnen erfolgt.
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Bei
den Vorbereitungen zur Verwendung von gemahlenem und portioniertem
Kaffee beim Verfahren zum Kochen von Espresso muss ein zusätzlicher Schritt
ausgeführt
werden. Bei diesem Schritt handelt es sich um das Andrücken des
gemahlenen Kaffees in dem tragbaren Ausgabefilter, bevor der Ausgabefilter
an der Espressomaschine befestigt wird. Um bei der Anwendung von
Druck auf den gemahlenen und portionierten Kaffee Gleichförmigkeit
zu erreichen, führt
der Bediener diese Aufgabe unter Verwendung eines handbetätigten Andrückwerkzeuges
aus und übt
eine nach unten gerichtete Kraft auf die gesamte Oberfläche des
in dem Ausgabefilter gehaltenen gemahlenen, portionierten Kaffees
aus. Dieses manuelle Verfahren bringt den Nachteil mit sich, dass
es eine individuelle Beurteilung in Bezug darauf erfordert, wann
genügend
Druck ausgeübt
wurde. Weiterhin wurde dieses manuelle Verfahren zum Andrücken von
gemahlenem Kaffee in einem Ausgabefilter durch einen Bediener als
einer der Hauptgründe
für das
Wiederholungsverletzungssyndrom im Bereich des heutigen Kaffeezubereitungsgeschäftes erkannt.
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Es
gibt manuell betätigte
Andrückwerkzeuge,
die direkt auf Kaffeemahlvorrichtungen montiert sind, bei denen
jedoch ebenfalls die Beurteilung durch den Bediener in Bezug darauf
erforderlich ist, wie viel Druck auf den gemahlenen Kaffee ausgeübt werden
muss. Zusätzlich
sind einige Vorrichtungen nach dem Stand der Technik vorhanden,
bei denen versucht wird, automatische Andrücktechniken zu verwenden. Diese
Vorrichtungen nach dem Stand der Technik sind jedoch nicht nur in
Bezug auf ihre Verwendung von unbefriedigenden Portionierungsverfahren
fehlerhaft, sondern auch aus dem Grund, dass sie ungenaue Andrücktechniken
umfassen, die keine gleichförmige
und gleichmäßige Verdichtung des
gemahlenen Kaffees mit konstanter Geschwindigkeit über eine
Portion bieten. Es bleibt im Bereich dieser Technik weiterhin ein
Bedürfnis
nach einer Vorrichtung bestehen, die ganze Kaffeebohnen auf Anforderung
für jede
einzelne Tassenportion mahlt, Portionen von gemahlenem Kaffee nach
Volumenmenge genau portioniert und dann den gemahlenen Kaffee mit
konstanter Geschwindigkeit über
die gesamte Portion in einem Standard-Kaffeeausgabefilter andrückt.
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Das
Dokument
EP-A-728664 offenbart
eine Vorrichtung zum Portionieren und Andrücken zur Verdichtung einer
zuvor ausgewählten
Menge an Kaffee, die eine Vorverdichtungskammer zur Ausgabe von
gemahlenem Kaffee in einen Behälter,
einen oberhalb des Behälters
positionierten Verdichtungsmechanismus aufweist, der so ausgestaltet
ist, dass er gleichmäßig und
schrittweise eine zuvor ausgewählte
Menge an gemahlenem Kaffee andrückt, wenn
der Kaffee ausgegeben wird, und dadurch gemahlenen Kaffee mit im
wesentlichen gleichförmiger Dichte
herstellt, sowie einen Volumenmengen-Dosierkalibrator, der so ausgestaltet
ist, dass er den Verdichtungsmechanismus abschaltet, wenn der Behälter mit
einer zuvor festgelegten Menge gefüllt wurde.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung umfasst eine Vorrichtung zum Portionieren
und Andrücken
zur Verdichtung einer zuvor ausgewählten Menge an Kaffee in einem
Ausgabefilter. Die Vorrichtung weist einen nach unten vorgespannten
Verdichtungsmechanismus auf, der so ausgestaltet ist, dass er gleichmäßig und
schrittweise eine zuvor ausgewählte
Menge an gemahlenem Kaffee in einem Ausgabefilter andrückt, um
gemahlenen Kaffee mit im Wesentlichen gleichförmiger Dichte über die
gesamte verdichtete Kaffee-„Scheibe” herzustellen.
Durch die Betätigung
des Verdichtungsmechanismus wird gemahlener Kaffee durch den Mechanismus
verarbeitet, und der gemahlene Kaffee als Ergebnis der Ausgestaltung
des Verdichtungsmechanismus und der nach unten gerichteten, auf
den Mechanismus ausgeübten
Vorspannungskraft unterhalb des Verdichtungsmechanismus schrittweise
in dem Ausgabefilter angedrückt.
Ein Volumenmengen-Dosierkalibrator ist so ausgestaltet, dass er
die Menge an in den Ausgabefilter eintretendem Kaffee volumenmäßig reguliert,
indem er erkennt, wenn der Verdichtungsmechanismus aufgrund der
Ansammlung von gemahlenem Kaffee unterhalb des Verdichtungsmechanismus
um eine zuvor ausgewählte
Distanz angehoben wurde, und dann die Betätigung des Verdichtungsmechanismus beendet
und so die Zufuhr von gemahlenem Kaffee stoppt.
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Bei
einer bevorzugten Ausführung
werden mittels der Erfindung ganze Kaffeebohnen unter Verwendung
von Mahlelementen fein gemahlen, um eine möglichst vorteilhafte und konstante
Einheitlichkeit beim Mahlen von Partikeln bereitzustellen. Die Erfindung
weist einen eingebauten Lüfter
auf, der so ausgestaltet ist, dass er die Mahlelemente kühlt und dadurch
den gemahlenen Kaffee vor Hitzeschäden schützt. Der gemahlene Kaffee wird
in eine Sammelkammer ausgegeben, wo er durch einen motorgetriebenen
Verdichtungsmechanismus hindurch in den zeitweise an der Erfindung
befestigten Ausgabefilter übergeben
wird.
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Der
gemahlene Kaffee wird mittels Drehbewegung des schraubenförmigen flügelradförmigen Verdichtungsmechanismus
durch den Verdichtungsmechanismus hindurch, und in den Ausgabefilter
hinein geleitet. Der Verdichtungsmechanismus überträgt von dem motorgetriebenen
Federspannungsmechanismus aus, an dem der Verdichtungsmechanismus
befestigt ist, eine nach unten gerichtete Kraft auf den gemahlenen
Kaffee in dem Filterbehälter. Durch
die schraubenförmige
Form des nach unten vorgespannten Verdichtungsmechanismus wird der Kaffee
schrittweise in dem Filterbehälter
angedrückt, wenn
er den Verdichtungsmechanismus durchläuft, um im Wesentlichen gleichförmig angedrückten Kaffee
herzu stellen. Dieses gleichförmige
schrittweise Andrücken
wird durch den Verdichtungsmechanismus unter Verwendung einer einzigen
ununterbrochenen Drehbewegung ausgeführt.
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Durch
die fortlaufende Ansammlung von verdichtetem gemahlenem Kaffee unterhalb
des Verdichtungsmechanismus wird ein nach oben gerichteter Druck
gegen die Federspannung des motorgetriebenen Verdichtungsmechanismus
ausgeübt.
Wenn sich das Volumen des verdichteten gemahlenen Kaffees in dem
Ausgabefilter erhöht,
wird die Drehbewegung des Verdichtungsmechanismus zu einer nach oben
gerichteten Drehbewegung, wenn der Mechanismus gegen den Federwiderstand
zu einem zuvor festgelegten Ausschalter eines Dosierkalibrators
gedrückt
wird und so sicherstellt, dass eine einheitliche Menge an gemahlenem
Kaffee portioniert, und mit konstantem Druck in dem Ausgabefilter
angedrückt wurde.
Die Menge an in dem Ausgabefilter verdichtetem Kaffee kann durch
Veränderung
der Aktivierungsposition des zuvor festgelegten Ausschalters eingestellt
werden, wobei der Verdichtungsmechanismus an diesem Punkt den Dosierkalibrator
dahingehend steuert, dass er die Einleitung von gemahlenem Kaffee
stoppt.
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Durch
die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung zum Mahlen, Portionieren
und Andrücken von
Kaffee werden die bei bekannten Kaffeemahlmaschinen und handbetätigten Andrückwerkzeugen
aktuellen Probleme beseitigt oder bedeutend verringert.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Die
vorangegangenen Aspekte und viele der begleitenden Vorteile dieser
Erfindung werden schneller erkannt werden, wenn dieselben durch
Bezugnahme auf die nachfolgende detaillierte Beschreibung verständlicher
werden, wenn diese zusammen mit den Zeichnungen betrachtet wird,
wobei:
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1 eine
Querschnitts-Seitenansicht der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung
zum Mahlen, Portionieren und Andrücken von Kaffee veranschaulicht;
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2 eine
Bereichsvergrößerung der
in 1 dargestellten Querschnitts-Seitenansicht der Erfindung
veranschaulicht, wobei mit breiten Pfeilen der Weg dargestellt wird,
den der Kaffee nimmt, und mit schmalen Phantompfeilen der Weg dargestellt wird,
an welchem das Andrückwerkzeug
und die federvorgespannte Andrückbaugruppe
durch den sich ansammelnden verdichteten, gemahlenen Kaffee entlang
gezwungen werden, wobei mit Phantomlinien die Abnehmbarkeit des
Kaffeeausgabefilters veranschaulicht ist;
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3 eine
perspektivische Ansicht des flügelradförmigen Andrückwerkzeuges
der vorliegenden Erfindung veranschaulicht, wobei mit einer Volllinie
die Drehung des Andrückwerkzeuges
dargestellt wird, und mit gestrichelten Linien der Weg des gemahlenen
Kaffees durch das Andrückwerkzeug
dargestellt wird, während
sich das Werkzeug dreht;
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4 eine
Bereichsvergrößerung der
in 1 dargestellten Querschnitts-Seitenansicht der Erfindung
veranschaulicht, wobei dargestellt wird, wie gemahlener Kaffee das
Andrückwerkzeug
durchläuft
und gleichmäßig und
schrittweise von demselben verdichtet wird, wobei das Andrückwerkzeug nach
unten in Richtung des Ausgabefilters gerichtet ist;
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5 eine
Bereichsvergrößerung der
in 1 dargestellten Querschnitts-Seitenansicht der Erfindung
veranschaulicht, wobei dargestellt wird, wie gemahlener Kaffee das
Andrückwerkzeug
durchläuft
und gleichmäßig und
schrittweise von demselben verdichtet wird, wobei das Andrückwerkzeug
bis in die Nähe
der Mitte des Ausgabefilters nach oben gedreht ist;
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6 eine
Bereichsvergrößerung der
in 1 dargestellten Querschnitts-Seitenansicht der Erfindung
veranschaulicht, wobei die Vollendung der gleichmäßigen und
schrittweisen Verdichtung des gemahlenen Kaffees durch das Andrückwerkzeug dargestellt
wird, wobei das Andrückwerkzeug
vollständig
nach oben zur Spitze des Ausgabefilters gedreht ist; und
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7 eine
perspektivische Ansicht des an der vorliegenden Erfindung befestigbaren
Ausgabefilters veranschaulicht, in dem der gemahlene Kaffee verdichtet
wird.
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Detaillierte Beschreibung der bevorzugten
Ausführung
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1 veranschaulicht
eine bevorzugte Ausführung
einer in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung konstruierten Vorrichtung 10 zum Mahlen,
Portionieren und Andrücken
von Kaffee mit einem abnehmbaren Ausgabefilter 14. Kurz
beschrieben umfasst die Vorrichtung 10 zum Mahlen, Portionieren
und Andrücken
einen Kaffeeaufbewahrungsbehälter 20 zur
Aufbewahrung von ganzen Kaffeebohnen 22. Unter dem Aufbewahrungsbehälter 20 sind
Kaffeemahlelemente 24 angeordnet. Die Kaffeebohnen 22 werden
in den Mahlelementen gemahlen und von den Mahlelementen 24 in
eine Sammelkammer 40 für
gemahlenen Kaffee ausgegeben. Der gemahlene Kaffee 38 läuft von
der Sammelkammer 40 durch ein motorgetriebenes, sich drehendes
Andrückwerkzeug 50 direkt
in den zeitweilig an der Vorrichtung 10 befestigten abnehmbaren
Ausgabefilter 14. Insbesondere durch die Form und die Drehbewegung
des Andrückwerkzeuges 50 wird
veranlasst, dass der Kaffee durch das Werkzeug 50 in den
Ausgabefilter 14 hinein geleitet wird.
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Das
motorisierte Andrückwerkzeug 50 ist mittels
eines Federspannungsmechanismus 70 nach unten vorgespannt,
der über
eine Spannungsantriebsachse 74 Kraft auf das Andrückwerkzeug 50 überträgt. Das
Andrückwerkzeug 50 überträgt die nach
unten gerichtete Kraft auf den gemahlenen Kaffee 38, wenn
sich das Werkzeug 50 dreht, und drückt den Kaffee schrittweise
und gleichmäßig in dem
Ausgabefilter 14 an. Durch diese fortdauernde Ansammlung
von verdichtetem gemahlenem Kaffee 56 unterhalb des Andrückwerkzeuges 50 baut
sich ein nach oben gerichteter Druck gegen den Federspannungsmechanismus 70 auf
und veranlasst das Andrückwerkzeug 50,
sich anzuheben, wenn sich das Werkzeug bewegt. Wenn sich das Andrückwerkzeug 50 um
eine bestimmte Distanz nach oben bewegt hat, wird ein Abschalter 78 eines
Portionierungs-Steuermechanismus 80 aktiviert, der den
Portionierungsvorgang vollendet und die weitere Einleitung von gemahlenem
Kaffee 38 stoppt. Die Menge an in dem Ausgabefilter 14 verdichtetem,
gemahlenem Kaffee 38 kann unter Verwendung eines Volumenportionierungs-Einstellmechanismus 84 verändert werden, der
die Aktivierungsposition des zuvor festgelegten Abschalters in dem
Portionierungs-Steuermechanismus 80 verändert.
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Die
Vorrichtung 10 zum Mahlen, Portionieren und Andrücken von
Kaffee wird nun detailliert beschrieben. Wie in 1 dargestellt,
ist der Kaffeebohnenaufbewahrungsbehälter 20 in der oberen rechten
Ecke der Vorrichtung 10 zum Mahlen, Portionieren und Andrücken von
Kaffee angeordnet. Der Aufbewahrungsbehälter 20 funktioniert
im Allgemeinen als ein Trichter, um die Kaffeebohnen 22 in
die Kaffeemahlelemente 24 zu lenken. Die Größe und Form
des Aufbewahrungsbehälters 20 kann
auf viele Arten abgeändert
werden, ohne die Funktionalität des
Behälters 20 zu
beeinträchtigen
oder von dem Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Vorzugsweise
kann der Aufbewahrungsbehälter 20 jedoch
eine bedeutende Menge an Kaffeebohnen 22 aufnehmen, so
dass ein oftmaliges Nachfüllen
der Vorrichtung 10 während
langer Zeitdauern mit ununterbrochenem oder nahezu ununterbrochenem
Mahlen und Kochen von Kaffee nicht erforderlich ist. Weiterhin ist
der Aufbewahrungsbehälter 20 vorzugsweise
so ausgestaltet, dass die Schwerkraft alleine ausreicht, um die
Kaffeebohnen 22 zu den Mahlelementen 24 zu leiten.
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Wie
in 2 mit breiten Pfeilen dargestellt, treten Kaffeebohnen 22 von
oben in die Mahlelemente 24 ein (in der Mitte auf der rechten
Seite von 2 angeordnet), wo der Kaffee
fein gemahlen und dann nach links in die Sammelkammer 40 für gemahlenen Kaffee
entladen wird. Bei einer Ausführung
der vorliegenden Erfindung werden alle parallelen und konischen
(flachen) Mahlelemente 24 (nicht dargestellt, aber in diesem
Bereich bekannt) verwendet. Bei einer weiteren Ausführung werden
bei den Mahlelementen 24 zwei Sets von Mahlelementen verwendet, wovon
eines konisch, und eines parallel (ebenfalls nicht dargestellt)
ist. Diese Kombination konischer und paralleler Sets von Mahlelementen
bringt eine sehr nützliche
und gleichbleibende Einheitlichkeit der gemahlenen Partikel zur
optimalen Freisetzung des Aromas hervor. Zusätzlich ermöglicht diese Kombination konischer
und paralleler Mahlelemente 24, dass die Vorrichtung 10 mit
einer langsamen gleichförmigen
Geschwindigkeit mahlt, die eine Überhitzung
der Mahlelemente verhindert, die dem Kaffee schaden, und sein Aroma
schädigen
kann. Weiterhin wird durch das Mahlen mit dieser geringeren Geschwindigkeit
Energie eingespart und die Bohrerlebensdauer (Zeitdauer, über welche
die Mahlelementklingen scharf bleiben) im Vergleich zu herkömmlichen
parallelen Mahlelementen um den Faktor drei verlängert.
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Wie
in 1 dargestellt, ist der Mahlelementantriebsmotor 30 in
der unteren rechten Ecke der Vorrichtung 10 zum Mahlen,
Portionieren und Andrücken
von Kaffee angeordnet. Die Motorenantriebswelle 31 erstreckt
sich von der Spitze des Mahlelementantriebsmotors 30 nach
oben. Eine Mahlwelle 32 erstreckt sich parallel zu der
Motorenantriebswelle 31 und von dem Boden der Mahlelemente 24 nach unten.
Die Motorenantriebswelle 31 ist mittels eines Mahlelementantriebsriemens 33 mit
der Mahlelementwelle 32 verbunden, wodurch der Mahlelementantriebsmotor 30 mit
den Mahlelementen 24 verbunden ist.
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Ein
eingebauter Lüfter 34 kurz
oberhalb des Mahlelementantriebsriemens 33 ist ebenfalls
mit der Motorenantriebswelle 31 verbunden. Dieselbe, von dem
Mahlelementantriebsmotor 30 erzeugte Bewegung, die die
Mahlelemente 24 antreibt, treibt auch die Drehung des eingebauten
Lüfters 34 an,
da der Lüfter
mit der Motorenantriebswelle 31 verbunden ist. Die gleichzeitige
Aktivierung des eingebauten Lüfters 34 zusammen
mit der Verwendung der Mahlelemente 24 bewirkt die Kühlung und
verhindert eine Überhitzung
der in den Mahlelementen 24 enthaltenen und damit verbundenen
Innenteile. Die Überhitzung der
Innenteile kann eine Schädigung
des Aromas des Kaffees, und den vorzeitigen Ausfall der Mahlelemente 24 und
der dazugehörigen
Komponenten zum Ergebnis haben. Der eingebaute Lüfter 34 zieht aus einem
direkt über
dem Lüfter
angeordneten Lufteinlaufkanal 36 Luft an.
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Wie
am klarsten in 2 dargestellt ist, wird der
gemahlene Kaffee 38 nach dem Mahlen in die Sammelkammer 40 für gemahlenen
Kaffee ausgegeben. Die Sammelkammer 40 für gemahlenen
Kaffee weist eine Kegelstumpfform auf und verjüngt sich nach unten in Richtung
des in einer unteren Öffnung angeordneten
schraubenförmigen
Andrückwerkzeuges 50.
Unterhalb des Andrückwerkzeuges 50 ist
ein abnehmbarer Ausgabefilter 14 vorhanden, der mittels
Ausgabefilter-Befestigungselementen 64 zeitweilig an dem
Ausgabefilter 14 angebracht ist. Die Innenseite des Ausgabefilters 14 ist
mit einem Filterbehälter 66 ausgekleidet.
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3 veranschaulicht
eine Nahansicht des in seiner Konfiguration einem Flügelrad ähnlichen Andrückwerkzeuges 50 für sich.
Das Andrückwerkzeug 50 durchläuft bei
Aktivierung eine Drehbewegung, wie durch den Volllinienpfeil 52 dargestellt.
Bei Drehung stellt die schraubenförmige Form des Andrückwerkzeuges 50 einen
Weg für
den gemahlenen Kaffee 38 bereit, so dass er durch das Andrückwerkzeug
hindurch, und in den unten angebrachten Ausgabefilter 14 gelangen
kann (siehe 4). Der von dem gemahlenen Kaffee 38 während der
Drehung des Andrückwerkzeuges 50 zurückgelegte
Weg ist in 3 und 4 mit den
gestrichelten Pfeilen 51, 53 dargestellt.
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Das
schraubenförmige
Andrückwerkzeug 50 weist
zwei ansteigende Flügel 54 und 56 (3)
auf. Unter Bezugnahme auf die vierteilige Numerierung in 3 be ginnt
der erste ansteigende Flügel 54 mit seinem
höchsten
Punkt an der Position A und neigt sich nach unten durch Position
B hindurch zu seinem niedrigsten Punkt und anderen Ende an Position
C. Der zweite ansteigende Flügel 56 beginnt
dann mit seinem höchsten
Punkt an Position C und neigt sich nach unten durch Position D hindurch
zu seinem niedrigsten Punkt und anderen Ende an Position A, wo das
untere Ende des zweiten Flügels 56 in
die Nähe
derselben Polarkoordinatenposition kommt wie das obere Ende des
ersten ansteigenden Flügels 54.
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Obwohl
das flügelradförmige Andrückwerkzeug 50 dieser
Ausführung
zwei ansteigende Flügel 54 und 56 aufweist,
könnten
alternative Ausführungen
dieser Erfindung einen ununterbrochenen ansteigenden Flügel oder
mehr als zwei ansteigende Flügel
aufweisen, ohne von dem Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Weitere alternative Ausführungen
der vorliegenden Erfindung könnten ebenfalls
Flügel
mit größeren oder
niedrigeren Anstiegsraten als bei den in der vorliegenden Erfindung enthaltenen
aufweisen. Weiterhin könnten
bei weiteren alternativen Ausführungen
der vorliegenden Erfindung ansteigende Flügel verwendet werden, die so
ausgestaltet sind, dass sie einander in einem gewissen Grad überlappen,
wobei dies im Gegensatz zu der in 3 dargestellten
Ausführung
der vorliegenden Erfindung steht, bei der der erste ansteigende
Flügel 54 da
endet, wo der zweite ansteigende Flügel 56 beginnt, und
umgekehrt. Schließlich
könnte sich
das schraubenförmige
Andrückwerkzeug 50 bei einer
weiteren alternativen Ausführung
in der entgegengesetzten Richtung drehen und ansteigende Flügel mit
Neigungen aufweisen, die zu denjenigen der in 3 dargestellten
Ausführung
entgegengesetzt verlaufen.
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Unter
erneuter Bezugnahme auf 1 ist der Antriebsmotor 76 des
Andrückwerkzeuges
in der oberen linken Ecke der Vorrichtung 10 zum Mahlen, Portionieren
und Andrücken
von Kaffee angeordnet. Der Antriebsmotor 76 ist über eine
Antriebsachse 74 mit dem Andrückwerkzeug 50 verbunden
und ist verantwortlich für
den Antrieb der Drehbewegung des Andrückwerkzeuges 50. Durch
die schraubenförmige Ausgestaltung
und Drehbewegung des Andrückwerkzeuges 50 wird
der gemahlene Kaffee 38 von der Sammelkammer 40 durch
das Andrückwerkzeug 50 und
in den Ausgabefilter 14 geleitet, wie in 4–6 dargestellt.
Ein Federspannungsmechanismus 70 ist mit der Antriebsachse 74 verbunden
und überträgt durch
die Antriebsachse 74 eine nach unten gerichtete Kraft auf
das Andrückwerkzeug 50.
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Die
Antriebsachse 74 ist insbesondere mit einem oberhalb des
Federmechanismus 70 angeordneten Rotor 71 gleitend
aufgenommen. Das obere Ende des Federspannungsmechanismus 70 ist
an der Unterseite des Rotors 71 befestigt, wie am klarsten
in 2 dargestellt ist. Das untere Ende des Federspannungsmechanismus 70 ist
an einer wiederum an der Antriebsachse 74 befestigten konzentrischen
Scheibe 72 befestigt. Auf diese Weise bewirkt der Federspannungsmechanismus 70 die
Vorspannung der Antriebsachse 74 und somit das Herun terdrücken des
Andrückwerkzeuges 50 über die
daran befestigte konzentrische Scheibe 72, während er
die durch den Rotor 71 auszugleichende Drehung der Antriebsachse 74 ermöglicht.
Obwohl bei der bevorzugten Ausführung
eine Feder zur Bereitstellung der Spannkraft in dem Spannungsmechanismus 70 verwendet
wird, könnte
jede beliebige Anzahl bekannter Vorspannungsmechanismen in der Vorrichtung
verwendet werden.
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Es
ist ebenfalls eine erweiterte Scheibe 75 mit der Antriebswelle 74 oberhalb
des Rotors 72 verbunden. Die Scheibe 75 weist
eine im Wesentlichen flache kreisförmige Fläche auf, die den Rollkontakt mit
dem Rollenabschalter 78 herstellt, wenn die erweiterte
Scheibe 75 über
die Antriebswelle 74 durch den Antriebsmotor 76 gedreht
wird. Der Rollenabschalter 78 wird aktiviert, wenn der
Schalter (durch die erweiterte Scheibe 75) um eine zuvor
festgelegte Distanz angehoben wurde.
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7 veranschaulicht
eine perspektivische Nahansicht des von der Vorrichtung 10 zum
Mahlen, Portionieren und Andrücken
von Kaffee abgenommenen Ausgabefilters 14 selbst. Der Ausgabefilter 14 wird
durch Positionierung des Filters über dem davon abhängigen Andrückwerkzeug 50 zeitweilig
an der Vorrichtung 10, und in einem verbindbaren Kontakt mit
dem Befestigungselement 64 arretiert, wie in 2 dargestellt.
Der Ausgabefilter 14 wird dann (aus 2 heraus)
um 90 Grad gedreht, wodurch der Filter 14 in einem gesicherten
Eingriff mit dem Befestigungselement 64 arretiert wird.
Der Filter 14 wird dann durch Drehen des Filters 14 um 90
Grad in der entgegengesetzten Richtung entfernt, nachdem er mit
einer portionierten und verdichteten Menge an gemahlenem Kaffee 56 gefüllt wurde.
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Um
unter Verwendung der Vorrichtung 10 gemahlenen, portionierten
und verdichteten Kaffee herzustellen, positioniert der Bediener
Kaffeebohnen 22 in dem Aufbewahrungsbehälter 20, befestigt
einen tragbaren Ausgabefilter 14 an dem Befestigungselement 64 und
schaltet die Maschine 10 an. Durch das Anschalten der Maschine 10 werden
die Mahlelemente 24 und das Andrückwerkzeug 50 aktiviert.
Die Mahlelemente 24 mahlen die ganzen Bohnen zu gemahlenem
Kaffee 38, der in die Sammelkammer 40, das Andrückwerkzeug 50 am
Boden der Kammer 40 und in den Ausgabefilter 14 geleitet
wird. Unter nun folgender Bezugnahme auf 4 überträgt das Andrückwerkzeug 50 eine
nach unten gerichtete Kraft von dem Federspannungsmechanismus 70 auf
den gemahlenen Kaffee 38 in dem Ausgabefilter 14,
wenn gemahlener Kaffee 38 unter dem sich drehenden Andrückwerkzeug 50 hindurchläuft. Die
Kombination aus der schraubenförmigen
Konfiguration des Andrückwerkzeuges 50,
der Drehbewegung des Andrückwerkzeuges 50 und
der durch das Andrückwerkzeug 50 auf
den gemahlenen Kaffee 38 ausgeübten, nach unten gerichteten
Kraft wirken synergistisch so zusammen, dass der gemahlene Kaffee
schrittweise und im Wesentlichen gleichmäßig in dem innerhalb des Ausgabefilters 14 befindlichen Sammelfilter 66 angedrückt wird.
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Dieser
gleichmäßige, schrittweise
Andrückvorgang
wird durch das schraubenförmige
Andrückwerkzeug 50 mit
einer einzelnen ununterbrochenen Bewegung und mit im Wesentlichen
nach unten gerichteter Kraft bewirkt. Auf diese Weise wird das schrittweise
Andrücken
des Kaffees ausgeführt, wenn
der Sammelfilter 66 von unten nach oben gefüllt wird,
wodurch eine verdichtete Kaffee-„Scheibe” 56 mit im Wesentlichen
einheitlicher Dichte hergestellt wird. Durch die fortlaufende schrittweise
Verdichtung durch das Andrückwerkzeug 50 werden Dichtegradvariationen
vermieden, die typischerweise bei unter Verwendung herkömmlicher
Andrücktechniken
hergestellten Kaffeescheiben gefunden werden und die die Erzeugung
eines optimalen Kaffeearomas beeinträchtigen. Zusätzlich kann
die Dichte des mit dieser Vorrichtung hergestellten verdichteten
Kaffees 56 durch Veränderung
der Stärke
der Feder oder anderer, in dem Spannungsmechanismus 70 verwendeter
Vorspannungsvorrichtungen verändert werden.
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Wie
am leichtesten durch die aufeinanderfolgende Betrachtung von 4, 5 und 6 verständlich wird,
wird durch die fortlaufende Ansammlung von verdichtetem gemahlenem
Kaffee 56 unterhalb des schraubenförmigen Andrückwerkzeuges 50 über das
Andrückwerkzeug 50 ein
nach oben gerichteter Druck gegen den Spannungsmechanismus 70 ausgeübt, der
das Andrückwerkzeug
und die Achse 74 zu einer Anhebungsbewegung als Reaktion
auf den sich erhöhenden
Druck veranlasst (der die Kraft der Federspannungsvorrichtung 70 überwindet
und sie zum Biegen nach außen
veranlasst), wenn sich das An drückwerkzeug
dreht. Der Ausgleich der durch den verdichteten Kaffee 56 gegen
die durch das Andrückwerkzeug 50 von
dem Federspannungsmechanismus 70 nach unten gerichtete übertragene Kraft
bringt ein fortlaufendes Andrücken
mit gleichmäßigem Druck
hervor, wenn das Andrückwerkzeug 50 aufgrund
des sich darunter ansammelnden Kaffees durch seine Drehbewegung
schrittweise angehoben wird.
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Wenn
der Sammelfilter 66 mit der zuvor ausgewählten Menge
an verdichtetem Kaffee 56 gefüllt ist und somit das Andrückwerkzeug 50 um
eine zuvor ausgewählte
Distanz (wie in 6 dargestellt) angehoben wurde,
aktiviert eine auf der Antriebsachse 74 angeordnete erweiterte
Scheibe 75 den Rollenabschalter 78 des Portionierungs-Steuermechanismus 80.
Der Portionierungs-Steuermechanismus 80 stoppt
dann die Drehung des Andrückwerkzeuges 50,
das seinerseits die weitere Zufuhr von gemahlenem Kaffee 38 in
den Sammelfilter 66 beendet. Durch die Aktivierung des
Portionierungs-Steuermechanismus 80 werden auch die Mahlelemente 24 abgeschaltet.
Somit wird die Sammelkammer 40 in der Tat nie bis zu einem
bedeutenden Grad mit Kaffee gefüllt,
sondern funktioniert eher als ein Trichter, der den gemahlenen Kaffee 38 zu
dem Andrückwerkzeug 50 und
dem Ausgabefilter 14 leitet. Diese Konstruktion mit gleichzeitiger
Abschaltung des Mahlens und der Verdichtung hat zum Ergebnis, dass
bei gleichzeitiger Minimierung der Verschwendung von Kaffee 38 gerade
so viele ganze Bohnen 22 gemahlen werden, wie für jede verdichtete
Kaffeescheibe 56 benötigt
werden, wodurch eine optimale Frische erreicht wird.
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Der
Rollenabschalter 78 muss nicht so konfiguriert sein, dass
er durch eine erweiterte Scheibe 75 auf der Antriebsachse 74 aktiviert
wird, sondern könnte
auch eher so konstruiert sein, dass er durch eine beliebige Anzahl
verschiedener mechanischer Konfigurationen aktivierbar wäre, die
den Portionierungs-Steuermechanismus 80 auslösen würden, wenn
das Andrückwerkzeug 50 um
eine zuvor ausgewählte
Distanz angehoben wurde. Dadurch, dass der Portionierungs-Steuermechanismus 80 so
konstruiert ist, dass er die Vollendung der Portionierung und des
Andrückens
von Kaffee bestimmt, wenn das Andrückwerkzeug 50 um eine
zuvor ausgewählte Distanz
nach oben gezwungen wurde (gegen den Federspannungsmechanismus 70 durch
die Ansammlung von verdichtetem Kaffee 56 unter dem Andrückwerkzeug 50),
wird sichergestellt, dass ein einheitliches Volumen an gemahlenem
Kaffee 38 mit einheitlichem Druck in dem Ausgabefilter 14 portioniert
und angedrückt
wurde.
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Unter
erneuter Bezugnahme auf 2 umfasst die Vorrichtung 10 zum
Mahlen, Portionieren und Andrücken
von Kaffee weiterhin einen Volumenportionierungs-Einstellmechanismus 84,
der die Aktivierungsposition des zuvor festgelegten Abschalters 78 auf
dem Portionierungs-Steuermechanismus 80 verändert und
daher zur Veränderung
der in dem Ausgabefilter 14 verdichteten Menge an gemahlenem
Kaffee 38 verwendet werden kann. Bei dem Volumenportionierungs-Einstellmechanismus 84 wird ein Paar
von Muttern 86, 87 auf einander gegenüberliegenden
Seiten der Scheibe 75 verwendet. Die Muttern 86, 87 sind
auf der Antriebsachse 74 aufgeschraubt und können zur
Verstellung der Position der Scheibe 75 nach oben oder
unten verwendet werden. Auf diese Weise kann das in dem Ausgabefilter 14 verdichtete
Volumen an gemahlenem Kaffee verändert
werden.
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Zur
Durchführung
des Vorgangs des Mahlens, Dosierens und Andrückens von Kaffee 56 in
jedem Ausgabefilter 14 werden nur etwa fünf bis zehn Sekunden
benötigt.
Der Ausgabefilter 14 kann von seinem Befestigungselement 64 auf
der Vorrichtung 10 abgenommen, und an einer Espressokaffeemaschine
befestigt werden, wo er von unter Druck stehendem heißem Wasser
durchströmt
wird, um Espressoportionen herzustellen. Mit dieser Vorrichtung 10 können sofort
Mahlanpassungen vorgenommen werden, wobei nach der Durchführung der
versuchsweisen Einstellungen keine Mahlreste aus dem Dosierungsvorratsbehälter entsorgt
werden müssen. Weiterhin
mahlt die Vorrichtung 10 nach Volumen, wobei es sich um
die genaueste Möglichkeit
zum Messen von Kaffee zum Kochen von Espresso handelt, und nicht
nach Zeit. Außerdem
mahlt die Vorrichtung 10 pro einzelner Portion, wodurch
Abfall aufgrund von Bedienerschichtwechseln oder durch Dienstschlussvorgänge verringert
wird, da kein zusätzlicher
gemahlener Kaffee 38 hergestellt wird, der in der Sammelkammer 40 verbleibt.
Einfach ausgedrückt
wird mit dieser Vorrichtung gemahlener und angedrückter Kaffee 56 mit
gleichbleibendem Volumen und mit gleichbleibendem Druck, und mit
einem hohen Grad an Wiederholbarkeit hergestellt. Diese Vorrichtung 10 vereinfacht
in hohem Maße
den Mahl-, Portionierungs- und
Andrückvorgang,
und verringert durch ihre qualitativ hochwertige Automatisierung
den nicht notwendigen Verlass auf hochqualifizierte und geübte Bediener
zur Herstellung von Qualitätskaffeegetränken.
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Die
vorliegende Erfindung wurde im Zusammenhang mit einer bevorzugten
Ausführung,
mehreren alternativen bevorzugten Ausführungen, und einer bevorzugten
Ausführung
eines Verfahrens beschrieben. Ein gewöhnlicher Fachmann wird nach dem
Lesen der vorangegangenen Spezifikation in der Lage sein, verschiedene
weitere Änderungen, Abänderungen
und Ersetzungen oder deren Entsprechungen zu bewirken, ohne von
den offenbarten Konzepten abzuweichen. Daher wird beabsichtigt, dass
der Umfang des hierauf erteilten Patentes nur durch die in den beigefügten Ansprüchen und
deren Entsprechungen enthaltenen Definitionen begrenzt ist.