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Kaffeemaschine Die Erfindung bezieht sich auf eine Kaffeemaschine
mit einem unteren, zur Bereitung des Heißwassers und zur nachfolgenden Aufnahme
des fertig gebrühten Kaffees dienenden Flüssigkeitsbehälter und einem oberen, luftdicht
auf den Flüssigkeitsbehälter aufsetzbaren Überbrühbehälter, dessen nach unten offener,
mit einem Filter versehener Bodentrichter in den Flüssigkeitsbehälter eintauchend
nahe über dem Flüssigkeitsbehälterboden mündet.
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Bei derartigen, auch unter der Bezeichnung Vakuumkaffeemaschinen bekannten
Kaffeebereitungseinrichtungen wird das in dem Flüssigkeitsbehälter bis auf Siedetemperatur
erhitzte Kaffeewasser unter der Wirkung des oberhalb des Flüssigkeitsspiegels herrschenden
Dampfdrucks durch Bodentrichter, .das Filter und das auf letzterem liegende Kaffeemehl
in den Überbrühbehälter hochgedrückt, wo das Brühen und Auslaugen des Kaffeemehls
stattfindet. Sodann tritt nach Beendigung der Beheizung durch die allmähliche Abkühlung
eine Kondensation des Dampfes irn unteren Flüssigkeitsbehälter ein, und es bildet
sich in diesem ein Unterdruck, welcher den inzwischen fertig gebrühten Kaffee aus
dem Überbrühbehälter durch das Filter und den Bodentrichter in den Flüssigkeitsbehälter
zurücksaugt, aus welchem er dann entnommen werden kann.
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Bei den bisher bekannten, nach diesem Prinzip arbeitenden Kaffeemaschinen
zeigte es sieh häufig, daß der zubereitete Kaffee, trotz anscheinend ganz ordnungsmäßiger
Funktion der Einrichtung,mangelhaft, insbesondere zu schwach und unaromatisch ausfiel.
Diesen Nachteil, der vor allem bei nur zum Teil mit Wasser gefülltem Flüssigkeitsbehälter
auftritt, hat man bislang als notwendiges Übel in Kauf genommen.
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Die Erfindung hat sich nun die Aufgabe gestellt, diesen Mangel der
in Rede stehenden Kaffeemaschinen
zu beseitigen. Im Hinblick auf
die Bedingung, daß das zum Aufbrühen des Kaffees verwendete Wasser annähernd Siedetemperatur
haben soll, wurde durch zahlreiche Versuche und Temperaturmessungen festgestellt,
daß das erhitzte Wasser bei den bekannten Kaffeemaschinen sehr häufig, namentlich
bei ungenügender Füllung des Flüssigkeitsbehälters, mit einer viel zu niedrigen
Temperatur an das Kaffeemehl. gelangt, so daß letzteres nur ganz ungenügend ausgelaugt
wird und ein qualitativ schlechter Kaffeeauszug ohne jedes Aroma und ohne richtigen
Gehalt entsteht.
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Als Ursache dieser nachteiligen Erscheinung wurde überraschenderweise
der luftdichte Abschluß des Flüssigkeitsbehälters durch den daraufsitzenden Überbrühbehälter
gefunden. Dadurch dehnt sich nämlich bei Erhitzung des Wassers die oberhalb des
Wasserspiegels im Dampfraum des Flüssigkeitsbehälters eingeschlossene Luft' aus
und drückt das Wasser schon vor Erreichen der Siedetemperatur, also viel zu früh,
in den Überbrühbehälter hoch. Die .=Nuslaugung des Kaffeemehls erfolgt somit bei
einer zu tiefen, für das ordnungsgemäße Brühen unzureichenden Wassertemperatur.
Auf diese Weise erklärt sich auch die Beobachtung, daß der Kaffee vor allem bei
geringer Füllung des Flüssigkeitsbehälters mit Wasser schlecht ausfällt, denn die
"lusdehnung der Luft macht sich um so stärker bemerkbar, je größer derLuftraum über
dein Wasserspiegel ist.
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Auf der klaren Erkenntnis dieser Ursache des geschilderten Mangels
der bekannten Kaffeemaschinen beruht die durch dievorliegende Erfindung offenbarte
Lehre zum technischen Handeln.
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Die Erfindung besteht zunächst darin, daß der Luftraum über dem Wasserspiegel
des Flüssigkeitsbehälters mit einem von diesem Luftraum getrennten Raum durch eine
Entlüftungsöffnung verbunden ist, welche in einer den Luftraum umgebenden Behälterwandung
derart angeordnet und ausgebildet ist, daß die sich ausdehnende Luft 'im wesentlichen
unbehindert, der sich entwickelnde Dampf dagegen nur zu einem unwesentlichen Bruchteil
oder gar nicht aus dem Luftraum entweichen kann, während das Eindringen von Luft
durch die Entlüftungsöffnung in den Luftraum beim Zurücksaugen des aufgebrühten
Kaffees verhindert wird.
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Eine besonders vorteilhafte und durch verblüffende Einfachheit iiberraschendeLösung
des in Rede stehenden Problems besteht erfindungsgemäß darin, ciaß der über dein
Wasserspiegel des Flüssigkeitsbehälters verbleibende Luftraum durch eine kleine,
in der den Luftraum umgebenden Wandung vorgesehene .Bohrung mit dem Überbrühbehälter
oberhalb odervorzugsweise unterhalb des Filters in Verbindung steht. Der Innendurchrziesser
dieser Entlüftungsbohrung . wird hierbei derart gering bemessen, daß der Durchflußwiderstand
für die sich ausdehnende Luft praktisch unbedeutend, für den sich entwickelnden
Dampf im Verhältnis zur Dampfmenge aber so groß ist, daß nur ein verschwindend kleiner
Bruchteil des erzeugten Dampfes entweichen kann. Hierzu genügt beispielsweise bei
Tischkaffeeinaschinen bereits eine Bohrung von etwa t bis 1,5 tnm Weite.
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Durch diese Erfindung wird erreicht, daß die in dem Luftraum oberhalb
des Wasserspiegels befindliche Luft während ihrer allmählichen Erwärmung und Ausdehnung
genügend Zeit hat, nm durch die hierfür völlig ausreichende Entlüftungsbohrung abzuziehen,
so daß sie den Wasserinhalt des Flüssigkeitsbehälters nicht vorzeitig hochdrücken
kann. Wenn dagegen das Wasser auf Siedetemperatur gelangt ist, geht die Dampfentwicklung
so rasch und stark vor sich, daß sich, praktisch unbeeinflußt von der ganz geringen
durch die Bohrung entweichenden Dampfmenge, der zum Hochdrücken des Wassers in den
Überbrühbehälter erforderliche Überdruck in dem Luftraum, oder jetzt besser gesagt
Dampfraum, oberhalb des Wasserspiegels bildet. Das Wasser wird also beim Erfindungsgegenstand
tatsächlich erst dann hochgedrückt, wenn es die gewünschte Siedetemperatur erreicht
hat, so daß es mit dieser oder jedenfalls annähernd mit Siedetemperatur das Auslaugen
des Kaffeemehls in dein Überbrühbehälter bewirken kann. Infolgedessen wird in der
Kaffeemaschine der eingangs geschilderte Nachteil mit Sicherheit ausgeschaltet und
erreicht, daß auch bei nur teilweise gefülltem Flüssigkeitsbehälter das Aufbrühen
des Kaffees unter den günstigsten Bedingungen vor sich geht.
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Eine Beeinträchtigung des Zurücksaugens der Kaffeebrühe in den unteren
Flüssigkeitsbchälter nach erfolgtem Aufbrühen wird bei der Verwendung der kleinen
Entlüftungsbohrung selbsttätig dadurch verhindert, daß die zurückströmende Kaffeebrühe
diese Bohrung absperrt. Die vorzugsweise in Betracht kommende Anordnung der Bohrung
dicht unterhalb des Filters hat dabei den besonderenVorteil, daß die Bohrung nicht
durch Kaffeesatz verstopft werden kann.
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In der Zeichnung ist die Erfindung in verschiedenen Ausführungsformen
beispielsweise veranschaulicht, und zwar zeigt Fig. r in schematischem Vertikalschnitt
eine Kaffeemaschine gemäß der Erfindung; Fig. 2 zeigt in vergrößertem Schnitt die
Anordnung einer Entlüftungsbohrung unter dein Filter; Fig. 3 veranschaulicht die
Anordnung einer Entlüftungsbohrung dicht über dem Filter; Fig.4 zeigt eine Ausführung
ähnlich Fig. 3, und Fig. ä schließlich stellt die Anordnung einer nach außen führenden
Entlüftungsöft-ntiitg mit Ventil oder Hahn dar.
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Eine Kaffeemaschine der in Rede stehenden Art besitzt gemäß der Zeichnung
einen unteren Flüssigkeitsbehälter a, welcher zur Aufnahme des zu erhitzenden Wassers
und später der fertigen Kaffeebrühe dient. Dieser Behälter a kann gegebenenfalls,
mit einem zur Entnahme der Kaffeebrühe geeigneten Auslaufbahn b versehen sein. Oberhall)
des Flüssigkeitsbehälters a ist al>itehinbar ein L`berbrühbehälter c angeordnet,
dessen Boden offen und nach unten mit einem roter- oder trichterförmigen Ansatz
d, im folgenden als Bodentrichter bezeichnet, versehen ist. Das untere, offene Ende
des Bodentrichters
d reicht, wenn der Überbrühbehälter c auf den
Flüssigkeitsbehälter a aufgesetzt ist, bis dicht oder ziemlich dicht über den Boden
des Behälters a. Die Behälter a und c können aus beliebigen Werkstoffen, z. B. aus
Glas, Keramik, Metall, Kunststoff o. dgl., hergestellt sein. Der Überbrühbehälter
c wird unter Einfügung einer z. B. aus Gummi, Kork o. dgl. bestehenden Dichtung
e luftdicht auf den Flüssigkeitsbehälter a aufgesetzt, nachdem letzterer mit der
gewünschten Menge `'Wasser, z. B. bis zu einer Spiegelhöhe f, angefüllt worden ist.
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Am Boden des Behälters c, zweckmäßig am übergang des eigentlichen
Überbrühbehälters zum Bodentrichter d, ist ein Sieb oder Filter g aus Metall, Glas,
Keramik, gesintertem Material o. dgl. ortsfest oder herausnehmbar angeordnet. Auf
dieses Filter g wird die erforderliche Menge Kaffeemehl h gegeben, worauf der Flüssigkeitsbehälter
a durch eine beliebige Heizquelle, beispielsweise mittels einer elektrischen Heizplatte
i, erhitzt wird.
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Mit zunehmender Wassertemperatur steigt nun auch die Temperatur der
über dem Wasserspiegel f in dem Luftraum Leingeschlossenen Luft, die sich dadurch
entsprechend ausdehnt. Diese Ausdehnung wird um so stärker sein, je größer der Luftraum,
d. h. je kleiner die Wasserfüllung des Behälters a ist. Wurde nun, wie dies bei
den bisher bekannten Kaffeemaschinen dieser Art der Fall ist, der Luftraum
l oberhalb des Wasserspiegels f vollkommen luftdicht nach außen abgeschlossen
sein, so wurde die sich ausdehnende Luft den Wasserinhalt des Behälters a schon
vor Erreichung der Siedetemperatur durch den Bodentrichter d, das Filter g und das
Kaffeemehl lt in den oberen Überbrühbehälter c hochdrücken, wodurch die Auslaugung
des Kaffeemehls bei zu niedriger Temperatur stattfinden würde.
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Gemäß der in Fig. i und 2 der Zeichnung veranschaulichten, besonders
vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird dies dadurch verhindert, daß in
der Wandung des Bodentrichters d vorzugsweise dicht unterhalb des Filters g eine
kleine Bohrung k angeordnet ist, durch welche der Luftraum l über das Filter g mit
dem Innern des Überbrühbehälters c verbunden ist. Dehnt sich nun die Luft in dem
Luftraum laus, so kann sie durch diese Bohrung k in den oberen Behälter c entweichen,
aber den Wasserinhalt aus dem Behälter a nicht mehr hochdrücken. Kommt nun bei fortschreitender
Erhitzung der Wasserinhalt auf Siedetemperatur, so entwickelt sich in dem Luftraum
l Dampf. Die liolirung k wird jedoch so klein gehalten, bei Tischkaffeemaschinen
genügt z. B. schon eine Bohrung \-on i bis t,5 min lichter Weite, daß der Durchflußwiderstand
für den sich stark entwickelndenDampf verhältnismäßig sehr groß ist und nur ein
verschwindend kleiner Teil der erzeugten Dampfmenge durch die Bohrung k entweichen
kann. In dem Raum 1, der jetzt von Luft vollkommen frei und dafür mit Dampf ausgefüllt
ist, entsteht daher unbeschadet der kleinen Bohrung ein Überdruck, unter dessen
Wirkung das Wasser aus dem Flüssigkeitsbehälter d in den Überbrühbehälter c hochgedrückt
wird, wo nunmehr mit tatsächlicher Siedetemperatur oder jedenfalls unter Berücksichtigung
einer geringfügigen Abkühlung auf dem Wege nach oben mit annähernder Siedetemperatur
das Überbrühen und Auslaugen des Kaffeemehls stattfindet.
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In diesem Zeitpunkt wird die Heizung ausgeschaltet bzw. die Kaffeemaschine
von der Heizquelle entfernt, so daß sich der untere Flüssigkeitsbehälter a allmählich
abkühlt. Dadurch kondensiert der Dampf in diesem Behälter und es entsteht ein Unterdruck,
durch den der inzwischen fertig gebrühte Kaffee aus dem Überbrühbehälter c durch
das Filter g und den Bodentrichter d wieder in den unteren Flüssigkeitsbehälter
a zurückgesaugt wird, aus welchem er dann z. B. durch den Hahn b entnommen werden
kann. Die Entlüftungsbohrung k wird während dieses Vorgangs von dem zurückströmenden
Kaffee abgeschlossen, so daß die Saugwirkung desUnterdrucks nicht durchdasEindringen
falscher Luft durch die Bohrung k in den Luftraum L
beeinträchtigt
werden kann.
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Gemäß Fig. 3 der Zeichnung kann die Entlüftungsbohrung k auch dicht
oberhalb des Filters g in das Innere des Überbrühbehälters c münden. Diese Ausführung
hat die gleiche Wirkung wie diejenige nach Fig. i und 2, ist jedoch unter Umständen
nicht so zweckmäßig, weil die Bohrung k hier im Bereich des Kaffeemehls liegt und
daher eher der Gefahr einer Verstopfung unterliegt.
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Bei der weiteren Ausführungsform gemäß Fig.4 liegt die Bohrung k noch
etwas höher, etwa im Bereich der Dichtung e. Die Verbindung des Luftraums
L mit der Bohrung k kann hierbei durch eine in die Wandung des Behälters
c eingepreßte oder eingeschliffene kleine Rille m geschehen.
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Schließlich sei noch als Beispiel für weitere, möglicheAusführungsformen
der Erfindung dieAnordnung einer Entlüftungsöffnung in der Außenwandung des Flüseigkeitsbfhälters
a gezeigt. Die Entlüftungsöffnung stellt hierbei eine Verbindung des Luftraums 1
mit der Außenluft her, wobei gemäß Fig.5 ein kleines, handbetätigtes Ventil oder
ein selbsttätiges, gewichts- oder federbelastetes Klappen-, Kegel- oder Kugelventil,
gemäß Fig. 5 ein einfaches Hahnventil n vorgesehen ist, welches von Hand oder vorzugsweise
automatisch durch Rückschlagwirkung abgeschlossen wird, wenn im Behälter a ein Unterdruck
entsteht. Hierbei kann ebenfalls die sich ausdehnende Luft praktisch unbehindert,
der sich entwickernde Dampf jedoch nur zu einem geringen Bruchteil nach außen entweichen,
während ein Eindringen von Luft nach innen verhindert wird.
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Es versteht sich, daß der oben angegebene Bohrungsdurchmesser von
i bis 1,5 mm lediglich ein praktisches Beispiel für Tischkaffeemaschinen oder ähnliche
Größen darstellt. Bei größeren Kaffeemaschinen kann gegebenenfalls eine entsprechend
größere Bohrung gewählt werden.