NL2019777B1

NL2019777B1 - Zetinrichting en extractie-inrichting.

Info

Publication number: NL2019777B1
Application number: NL2019777A
Authority: NL
Inventors: De Groen Cornelis; Adri Brijder Eduard
Original assignee: J M De Jong Duke Automatenfabriek B V
Priority date: 2017-10-20
Filing date: 2017-10-20
Publication date: 2019-04-29
Also published as: EP3473146A3; EP3473146A2; KR102605380B1; US11297973B2; JP2019076708A; KR20190044539A; EP3473146B1; US20190117007A1; JP7270950B2

Abstract

Een zetinrichting voor een extractie-inrichting, in het bijzonder voor het bereiden van espresso, omvat een door een kamerwand (5) omsloten zetkamer (7) om daarin een hoeveelheid poeder te ontvangen. De zetkamer bevindt zich tussen een eerste kamerbodem (20) en een tweede kamerbodem (30). De eerste kamerbodem (20) is aan een lineaire actuator is gekoppeld en in de zetkamer axiaal gangbaar om het poeder tot een bed samen te persen. Een aandrijving is voorzien om tussen één van de kamerbodems en de kamerwand een onderlinge rotatie op te leggen bij een onderlinge nadering van de kamerbodems (20,30). Hiertoe is de betreffende kamerbodem (30) binnen de kamerwand (5) roteerbaar en de aandrijving in staat en ingericht is om daaraan een rotatie op te leggen bij een naderende verplaatsing van de eerste kamerbodem (20). In de overbrenging is een slipkoppeling (60) voorzien.

Description

Zetinrichting en extractie-inrichting

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een zetinrichting voor een extractie-inrichting, in het bijzonder voor het bereiden van espresso, omvattende een door een kamerwand omsloten zetkamer om daarin een hoeveelheid poeder te ontvangen, welke zetkamer zich longitudinaal uitstrekt tussen een eerste kamerbodem en een tweede kamerbodem, waarbij ten minste de eerste kamerbodem aan een lineaire actuator is gekoppeld en in de zetkamer axiaal gangbaar om het poeder in de zetkamer tot een bed samen te persen, en waarbij een aandrijving is voorzien om tussen ten minste één van de kamerbodems en de kamerwand een onderlinge rotatie op te leggen bij een onderlinge nadering van de kamerbodems.

Een dergelijke zetinrichting is bekend uit Europees octrooi EP 2.474.253. Hierin wordt een koffiemachine beschreven met een zetinrichting die daarin schuin is geplaatst. De zetinrichting omvat een zetkamer binnen een cilindrische kamerwand die circa halverwege is voorzien van een toevoeropening voor de toevoer van een hoeveelheid koffiepoeder. Aan weerszijden is de zetkamer begrenst door respectievelijk een eerste en een tweede kamerbodem. De eerste kamerbodem omvat daarbij een zuiger aan een uiteinde van een zuigerstang die voorafgaand aan een inlaat van heetwater een axiale binnenwaartse slag maakt om het koffiepoeder tot een compact bed tegen de tweede zuigerbodem aan de persen. Deze laatste is voorzien van een filter en een uitstroompoort waaraan een koffie-extract, gewoonlijk aangeduid als espresso, kan ontwijken nadat heetwater onder verhoogde druk vanaf een overstaande zijde door het koffiebed werd gevoerd.

Van belang is daarbij dat het koffiepoeder in het bed gelijkmatig is verdeeld en homogeen is samengeperst om aldus een gelijkmatige verdeling van het hete water over het koffiebed te bevorderen. Niet alleen bespaart dit koffie, maar bovendien komt dit de smaak, kwaliteit en uniformiteit van het bereidde extract ten goede. Hiertoe is in de bekende inrichting de zuigerstang voorzien van een helische groef waarmee een nok in aangrijping verkeert die van de kamerwand uitgaat. Bij een axiale gang van de zuigerstang wordt aldus daarop een rotatie gesuperponeerd die leidt tot een overeenkomstige rotatie van de eerste kamerbodem bij het compacteren van het koffie bed. Het koffiepoeder wordt daardoor meegevoerd en verspreidt zich aldus beter over het oppervlak van de kamerbodem.

Hoewel aldus een verbeterde homogeniteit in het koffiebed wordt verkregen, heeft de bekende inrichting als bezwaar dat aldus door de zuigerstang gelijktijdig twee bewegingen worden uitgevoerd, te weten een translatie en een rotatie. Bij het naderen van de tweede kamerbodem en het samenpersen van het koffiebed zal met name deze laatste een grote weerstand ondervinden die zich vertaalt naar een sterke torsie en dus hoge belasting van de zuigerstang. Deze dient daarom relatief zwaar te worden uitgevoerd om niet op enig moment daaronder te bezwijken. Bovendien zijn beide bewegingen bij de bekende inrichting onvermijdelijk direct aan elkaar gekoppeld en beïnvloeden zij elkaar wat eveneens een ontwerpvrijheid van de machine beperkt.

Met de onderhavige uitvinding wordt daarom onder meer beoogd in een zetinrichting te voorzien die aan deze en andere bezwaren althans in belangrijke mate tegemoet komt.

Om het beoogde doel te bereiken, heeft een zetinrichting van de in de aanhef beschreven soort volgens een eerste aspect van de uitvinding als kenmerk dat de tweede kamerbodem binnen de kamerwand roteerbaar is, en dat de aandrijving in staat en ingericht is om tussen de tweede kamerbodem en de kamerwand een onderlinge rotatie op te leggen bij een naderende verplaatsing van de eerste kamerbodem. Aldus wordt conform de uitvinding niet zozeer de eerste kamerbodem, die een axiale translatie uitvoert om het poeder tot een compact bed samen te drukken, in rotatie gebracht, maar wordt een rotatie aan de tweede kamerbodem opgelegd ten opzichte van de kamerwand. Door bij het vormen van het koffiebed hetzij de tweede kamerbodem, hetzij de kamerwand, in rotatie te brengen, wordt bereikt dat het poeder daardoor wordt meegevoerd en zich beter over het oppervlak van de kamerbodems zal verspreiden zonder dat dit een extra belasting voor de eerste kamerbodem en de daaraan gekoppelde actuator behoeft te leiden. Beide bewegingen zijn aldus in beginsel van elkaar los gekoppeld en kunnen daardoor bovendien, althans in grotere mate, onafhankelijk van elkaar worden opgelegd.

De zetinrichting kan daarbij zijn voorzien van een aandrijving die volledig onafhankelijk van de aandrijving van de eerste kamerbodem is. Uit oogpunt van een besparing aan materialen, onderdelen, dimensies en kosten heeft een voorkeursuitvoeringsvorm van de zetinrichting volgens de uitvinding evenwel als kenmerk dat de aandrijving een overbrenging naar de actuator van de eerste kamerbodem omvat. Aldus is de rotatie van de tweede kamerbodem ten opzichte van de kamerwand weliswaar gekoppeld aan de actuator die in de aandrijving van de eerste kamerbodem voorziet, maar biedt de daartussen geplaatste overbrenging niettemin voldoende ontwerpvrijheid voor een optimale rotatie(snelheid) ten opzichte van de lineaire verplaatsing van de eerste kamerbodem met het oog op een ideale poederverspreiding.

Een bijzondere uitvoeringsvorm van de zetinrichting volgens de uitvinding heeft daarbij als kenmerk dat de overbrenging een tandwieloverbrenging omvat en dat de actuator een schroefspindel omvat. Hierbij is de rotatie van de tweede kamerbodem weliswaar afgeleid van die van de schroefspindel maar kan deze, door een geschikte tandwielkeuze en tandwielverhouding, niettemin met meer vrijheid worden ingesteld en afgestemd op een optimale poederverdeling over het oppervlak tussen beide kamerbodems. Bovendien kan een dergelijke instelling van de overbrengingsverhouding desgewenst eventueel ook dynamisch worden geregeld, bijvoorbeeld door middel van conische overbrengorganen die axiaal uitstuurbaar zijn.

Vanuit praktisch oogpunt geniet het een voorkeur om de rotatie van de roterende kamerbodem te koppelen aan de actuator. De zetinrichting vereist aldus slechts een enkele koppeling met een motor en slechts één motor voor de bekrachtiging van beide bewegingen die door de kamerbodems dienen te worden uitgevoerd. Bovendien leidt dit tot plaatsbesparing en een besparing op onderdelen. Om daarbij een overbelasting van de actuator tegen te gaan als gevolg van een overmatige frictie van de roterende kamerbodem op het koffiebed als dat tussen beide kamerbodems wordt samengeperst, heeft een zetinrichting van de in de aanhef beschreven soort volgens een tweede aspect van de uitvinding als kenmerk dat de aandrijving een overbrenging naar de actuator omvat en dat in de aandrijving een slipkoppeling is opgenomen. Een dergelijke slipkoppeling beperkt de kracht die door de overbrenging zal worden overgebracht en biedt daarmee een veiligheid tegen een overbelasting van deze overbrenging, de actuator en/of een daaraan gekoppelde motor. Tot dat moment heeft de daarmee opgebrachte rotatie niettemin voor een homogene verspreiding van het poeder over het oppervlak van het poederbed gezorgd.

In een bijzondere uitvoeringsvorm heeft de zetinrichting volgens de uitvinding als kenmerk dat in de aandrijving een slipkoppeling is opgenomen, en dat de slipkoppeling een stel frictielichamen omvat die dwars op een aandrijflijn onder druk onderling aanliggen, in het bijzonder onder een veerdruk van veermiddelen. Een maximaal aandrijfmoment wordt aldus bepaald door een onderlinge frictie tussen beide frictielichamen in combinatie met een voorspanning van de veermiddelen. Deze laatste kan daarbij eventueel mechanisch en/of elektronisch instelbaar zijn.

De uitvinding heeft tevens betrekking op een extractie-inrichting, in het bijzonder een koffiemachine, die is voorzien van een dergelijke zetinrichting en zal navolgend nader worden toegelicht aan de hand van een uitvoeringsvoorbeeld en een bijbehorende tekening. In de tekening toont:

Figuur 1 een langsdoorsnede van een uitvoeringsvoorbeeld van een zetinrichting volgens uitvinding;

Figuur 2 een dwarsdoorsnede van een (overbrenging)deel van de zetinrichting van figuur 1; en figuur 3 het deel van figuur 2 in perspectivisch aanzicht.

Overigens zij daarbij opgemerkt dat de figuren zuiver schematisch en niet steeds op (eenzelfde) schaal zijn getekend. Met name kunnen terwille van de duidelijkheid sommige dimensies in meer of mindere mate overdreven zijn weergegeven. Overeenkomstige delen zijn in de figuren met eenzelfde verwijzingscijfer aangeduid.

Figuur 1 toont in zij aanzicht een dwarsdoorsnede van een uitvoeringsvoorbeeld van een zetinrichting volgens de uitvinding. Deze zetinrichting wordt in hoofdzaak in een horizontale ligging toegepast in een extractiemachine; in dit voorbeeld een koffiemachine voor het bereiden van espresso-koffie en eventueel daarvan afgeleide koffiespecialiteiten, zoals bijvoorbeeld lungo en cappuccino. De zetinrichting omvat een kunststof behuizing 3 die plaats biedt aan een cilindrische, door een kamerwand 5 omsloten zetkamer 7. Met het oog op een toevoer van koffiepoeder in de zetkamer 7 is in de kamerwand 5 een toevoeropening 9 voorzien waardoorheen een afgemeten hoeveelheid gemalen koffie in de zetkamer kan worden geïntroduceerd. Door de horizontale ligging van de zetinrichting leidt dit tot een vorming van een kenmerkende poederbult 11 die ter illustratie in de figuur is weergegeven.

De zetkamer is aan weerszijden begrenst door een eerste kamerbodem 20 en een tweede kamerbodem 30. De eerste kamerbodem 20 is axiaal gangbaar en is aan een lineaire actuator 40 gekoppeld in de vorm van een stel schroefspindels, waarvan er één in de figuur zichtbaar is. De schroefspindels worden aangedreven door een buiten de zetinrichting gelegen, en daarom niet nader weergegeven, motor van de extractie-inrichting waarin de zetinrichting zal worden geplaatst. Hiertoe omvat de zetinrichting aan een uiteinde van de schroefspindels 40 een motorkoppeling 45. De eerste kamerbodem is bovendien voorzien van toevoermiddelen voor de aanvoer en doorvoer van heetwater. De toevoermiddelen omvatten een heetwater-koppeling 25 waaraan een waterleiding van de extractie-inrichting koppelbaar is die tijdens bedrijf wordt gevoed door een heetwatervoorziening en een pomp van de extractieinrichting. Hiermee wordt heetwater onder verhoogde druk geleverd, welke via een daartoe in de eerste kamerbodem voorziene doorstroomopening de zetkamer 7 wordt binnen geleid.

De tweede kamerbodem 30 omvat een koffiefilter 33 en een uitstroomopening 35 waardoor het te bereiden extract kan ontwijken, terwijl het poeder 11 in de zetkamer achterblijft. Hieraan is buiten het vlak van tekening een slangkoppeling voorzien voor een afgaande leiding die naar een uitloop van de inrichting leidt waar het product door de gebruiker kan worden afgenomen.

Het poeder 11 werd tevoren, dat wil zeggen voor de extractie, tot een samenhangend bed samengeperst doordat de eerste kamerbodem 20 door de actuator 40 axiaal werd uitgestuurd, het koffiepoeder 11 met zich meevoerend. Het aldus samengeperste koffiebed staat, in combinatie met een toereikende pompcapaciteit, een drukopbouw toe die voldoende is om een zogenaamde espressokoffie te extraheren. Daarbij is het wenselijk dat het poeder 11 gelijkmatig over het bed is verdeeld zodat het hete water gelijkmatig daar doorheen wordt geleid.

Hiertoe is een aandrijving voorzien die in dit voorbeeld, zie ook figuur 2 en 3, aan de tweede kamerbodem 30 is gekoppeld teneinde daaraan een rotatie op te leggen bij het naderen van de eerste kamerbodem 20. Het roterende filter wordt aangedreven door deze te koppelen aan één van de twee spindels 40 die al gebruikt worden om het basismechanisme van de zetinrichting aan te drijven. Tijdens de beweging van de tegenover liggende kamerbodem 20 zal de roterende kamerbodem 30 ervoor zorgen dat er een gelijkmatig verdeeld koffiebed ontstaat.

In dit voorbeeld omvat deze aandrijving een tandwiel-overbrenging 51..53 naar één van de schroefspindels 40. Door een geschikte overbrengverhouding van de tandwielen 51.. 53 kan daarbij een geschikt toerental aan de tweede kamerbodem 30 worden opgelegd met het oog op een optimale verspreiding van het koffiepoeder 11 in het koffiebed. Hieraan wordt verder bijgedragen door een relief dat aan het naar de eerste kamerbodem 20 gericht hoofdoppervlak van de tweede kamerbodem kan worden voorzien.

Teneinde een overbelasting van de motor, de spindels 40 en de tandwiel-overbrenging 51.. 53 tussen de spindels 40 naar de roterende kamerbodem 30 te vermijden, is een slipkoppeling 60 voorzien. Deze zorgt ervoor dat het koffiebed verder aangedrukt kan worden nadat deze gelijkmatig is verdeeld. Door deze koppeling stopt de roterende kamerbodem 30 met draaien als de weerstand van het koffiebed te hoog wordt. Dit mechanisme is gemonteerd in het frontframe van het zetsysteem, dat in figuur 2 en 3 nader is weergegeven.

De slipkoppeling 60 is rechtstreeks op de spindel 40 gemonteerd. De slipkoppeling bestaat uit bus (61), een tandwiel (51), een glijplaat (62) en een veer (63). Via een tussentandwiel (52) wordt de rotatie van de spindel 40 overgebracht op een centraal tandwiel (53), dat op de te roteren kamerbodem 30 is gemonteerd. Deze kamerbodem 30 omvat een filterdrager (31) en een filter(33) en wordt daarom ook wel kortweg aangeduid als filter.

Al met al wordt hiermee een bijzonder doeltreffende en betrouwbare zetinrichting verschaft, in het bijzonder voor een koffiemachine, waarmee een betere koffiekwaliteit en uniformiteit kan worden bereikt.

Hoewel de uitvinding hiervoor aan de hand van louter een enkele uitvoeringsvoorbeeld nader werd toegelicht, moge het duidelijk zijn dat de uitvinding daartoe geenszins is beperkt. Integendeel zijn binnen het kader van de uitvinding voor een gemiddelde vakman nog vele variaties en verschijningsvormen mogelijk.

Claims

1. Zetinrichting voor een extractieinrichting, in het bijzonder voor het bereiden van espresso, omvattende een door een kamerwand omsloten zetkamer om daarin een hoeveelheid poeder te ontvangen, welke zetkamer zich longitudinaal uitstrekt tussen een eerste kamerbodem en een tweede kamerbodem, waarbij ten minste de eerste kamerbodem aan een lineaire actuator is gekoppeld en in de zetkamer axiaal gangbaar om het poeder in de zetkamer tot een bed samen te persen, en waarbij een aandrijving is voorzien om tussen ten minste één van de kamerbodems en de kamerwand een onderlinge rotatie op te leggen bij een onderlinge nadering van de kamerbodems, met het kenmerk dat de tweede kamerbodem binnen de kamerwand roteerbaar is, en dat de aandrijving in staat en ingericht is om tussen de tweede kamerbodem en de kamerwand een onderlinge rotatie op te leggen bij een naderende verplaatsing van de eerste kamerbodem.

2. Zetinrichting volgens conclusie 1 met het kenmerk dat de aandrijving een overbrenging naar de actuator van de eerste kamerbodem omvat.

3. Zetinrichting volgens conclusie 2 met het kenmerk dat de overbrenging een tandwieloverbrenging omvat en dat de actuator een schroefspindel omvat.

4. Zetinrichting volgens een of meer der voorgaande conclusies met het kenmerk dat de tweede kamerbodem door tussenkomst van een slipkoppeling met de aandrijving is gekoppeld.

5. Zetinrichting volgens conclusie 4 met het kenmerk dat de slipkoppeling een stel frictielichamen omvat die dwars op een aandrijflijn onder druk onderling aanliggen, in het bijzonder onder een veerdruk van veermiddelen.

6. Zetinrichting voor een extractieinrichting, in het bijzonder voor het bereiden van espresso, omvattende een door een kamerwand omsloten zetkamer om daarin een hoeveelheid poeder te ontvangen, welke zetkamer zich longitudinaal uitstrekt tussen een eerste kamerbodem en een tweede kamerbodem, waarbij ten minste de eerste kamerbodem aan een lineaire actuator is gekoppeld en in de zetkamer axiaal gangbaar om het poeder in de zetkamer tot een bed samen te persen, en waarbij een aandrijving is voorzien om tussen ten minste één van de kamerbodems en de kamerwand een onderlinge rotatie op te leggen bij een onderlinge nadering van de kamerbodems, met het kenmerk dat de aandrijving een overbrenging naar de actuator omvat en dat in de aandrijving een slipkoppeling is opgenomen.

7. Zetinrichting volgens conclusie 6 met het kenmerk dat de slipkoppeling een stel frictielichamen omvat die dwars op een aandrijflijn onder druk onderling aanliggen, in het bijzonder onder een veerdruk van veermiddelen.

8. Zetinrichting volgens conclusie 6 of 7 met het kenmerk dat de overbrenging een tandwieloverbrenging naar een daardoor aangedreven kamerbodem omvat en dat de actuator een schroefspindel omvat.

9. Zetinrichting volgens één of meer der voorgaande conclusies met het kenmerk dat ten minste één van kamerbodems aan een naar de andere kamerbodem gewend hoofoppervlak een relief draagt.

10. Extractie-inrichting, in het bijzonder een koffiemachine, omvattende een zetinrichting volgens één of meer der voorgaande conclusies.