WO1998041131A1 - Filtriervorrichtung, filterelement und verfahren zur herstellung des filterelements, das zum herstellen von brühgetränken dient - Google Patents

Filtriervorrichtung, filterelement und verfahren zur herstellung des filterelements, das zum herstellen von brühgetränken dient Download PDF

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WO1998041131A1
WO1998041131A1 PCT/EP1997/001294 EP9701294W WO9841131A1 WO 1998041131 A1 WO1998041131 A1 WO 1998041131A1 EP 9701294 W EP9701294 W EP 9701294W WO 9841131 A1 WO9841131 A1 WO 9841131A1
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WO
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filter element
filter
folds
die
paper
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Application number
PCT/EP1997/001294
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English (en)
French (fr)
Inventor
Uwe Bielfeldt
Christof Kleemann
Reinhard STÜCHER
Bernd Trebitz
Horst Emmerich
Dieter Friedrich
Christian Ziesch
Frank Gliemroth
Helmut Franke
Original Assignee
Braun Aktiengesellschaft
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Publication date
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47J—KITCHEN EQUIPMENT; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; APPARATUS FOR MAKING BEVERAGES
    • A47J31/00—Apparatus for making beverages
    • A47J31/06—Filters or strainers for coffee or tea makers ; Holders therefor
    • A47J31/08—Paper filter inlays therefor to be disposed after use
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47J—KITCHEN EQUIPMENT; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; APPARATUS FOR MAKING BEVERAGES
    • A47J31/00—Apparatus for making beverages
    • A47J31/06—Filters or strainers for coffee or tea makers ; Holders therefor

Definitions

  • Filtering device, filter element and method for producing the filter element which is used to produce brewed beverages
  • the invention relates to a filtering device for producing brewed beverages with a filter support and a filter element made of filter paper, which in turn has a receiving space for filling with extraction goods, such as ground coffee or tea leaves, which give off extraction substances after contacting them with hot water, so that from the A brewed beverage flows out of the filter element, the filter element being seated in the filter carrier. Furthermore, a second invention relates to the filter element that can be used in the above-mentioned filtering device. Finally, a third invention relates to the method required to manufacture the filter element.
  • a filter device for a coffee machine which is used to produce brewed beverages.
  • the filtering device consists of a ring-like section of a water pipe, or ring pipe for short, on the outside of which a filter bag is freely suspended.
  • the filter bag can be filled with ground coffee, whereby hot water can be introduced through its opening for the purpose of filtration.
  • the hot water penetrating through the open end of the annular water pipe flows freely after the extraction substances have been extracted (extraction process) from the extract material on the outer wall of the filter bag and is collected in a container placed underneath.
  • the filter bag To assemble the filter bag, it is attached to the filter holder using holding means.
  • an elastic band or an elastic cord is drawn into the filter bag at its upper end, which together with the opening of the filter bag is drawn from the outside around the ring line designed as a filter carrier.
  • the elastic cord contracts such that the diameter of the filter bag above the ring line becomes smaller than the section around the ring line. In this way, the filter bag is attached to the ring line so that it cannot fall to the ground during brewing.
  • Such a fastening of a filter bag to a filter carrier of a brewing beverage preparation machine is complex and complicated, since it ultimately depends on the operator how skillfully they widen the opening of the filter element in order to then put it over the ring line and how well they subsequently attach the filter element Aligns filter carrier so that the longitudinal axis of the filter element is substantially perpendicular; because if it is improperly installed, it can easily happen that the filter paper bag hangs obliquely, tears and / or even falls off the filter holder, which can lead to unpleasant scalding for an operator.
  • a filter device which consists of a cup-shaped filter carrier and a cup-shaped filter element made of filter paper which is also inserted into the filter carrier.
  • the wall of the cup-shaped filter element is wave-shaped and consists of wave crests and wave troughs running to the bottom of the filter element. In this way, the wave crests are only predominantly on the wall of the filter element, so that the brewed beverage can flow down better between the outer wall of the filter element and the inner wall of the filter carrier.
  • a clamping ring is inserted in the upper area, which ensures that the wall can be held more easily on the wall of the filter carrier and thus the filter paper does not collapse when it gets wet.
  • DE-40 38 023 A1 discloses a method for producing a two- or multi-shell container made of cardboard or a similar material, as described in the preamble of claim 17.
  • the paper also called blank
  • the paper is drawn in from the edge side of the die on the one hand and from the blank side on the other while drawing in further material.
  • a stock of material has formed between the two dies, which is available to compensate for the shaping of the paper in the die space without the material being overstressed.
  • a container is formed by drawing in material.
  • the filter element should sit stable in the filter carrier without collapsing.
  • the object of the second invention is to design the filter element used for the filtering device in a particularly simple and handy manner, by means of which a relatively stable shape is created without additional components, which is self-supporting and which is of particularly simple and inexpensive construction.
  • the filter element made of normal filter paper is stiffened in the radial direction and can thus be supported securely via its large wing in the receiving area formed on the filter carrier.
  • the filter element can be more easily inserted into the filter carrier by the folds until the wall of the filter element is then supported on the support of the filter carrier.
  • a laborious unfolding of the filter element by hand is not necessary when inserting it into the filter carrier, since the filter element already has its final shape required for the brewing operation. Due to the stiffening, the filter element keeps its shape in the filter carrier even if the filter paper is soaked in water.
  • the folds make a decisive contribution to the stiffening of the filter paper without the need for non-part stiffening agents.
  • filter paper Conventional filter paper grades can be used for electrically operated or other domestic beverage preparation units.
  • the folds can have any shape, it is only important that the shape of the filter element is formed so that when it is formed excess filter paper is formed, which is then deformed into folds.
  • the first invention provides a particularly simple filtering device in which the filter element can be easily inserted into the filter carrier due to its simple handling until it sits freely in the filter carrier and then with its entire weight including the ground coffee, adheres to the wall of the receiving area of the filter carrier supports. No additional parts are required as holding means for the filter element.
  • a filter element which is only made of filter paper, leads to particularly good extraction results in connection with the filter carrier during the brewing process, since the hot water - starting from the center - has to travel the same long way in almost all directions in order to flow evenly on the outer surface of the filter element can.
  • a relatively rapid passage of the hot water through the extraction material, in particular with ground coffee is also achieved, so that bitter substances and other undesirable flavors are not released from the ground coffee into the hot water.
  • the filter element can not only be easier to manufacture, but also easier to handle, since the sharp edges make a considerable contribution to stiffening the filter element.
  • the sharp edge can range from 0.2 mm to 1 mm. This ensures that only the edges rest on the support surface of the filter carrier and are evenly supported there.
  • open folds Due to the formation of open folds (claim 3), a particularly large filter area is achieved on the filter element.
  • open folds here understood that in the direction of the longitudinal axis of the filter element, that is to say in the direction in which the individual filter elements are separated from one another, not a single section of the surfaces of the folds is covered, ie, in the direction of view from above perpendicular to the imaginary longitudinal axis of the filter element must be practical the entire surface of the filter element should be visible, as is the case with a flat filter element, but here the surfaces are not visible in a shortened manner due to the non-oblique course, which is the case especially with the three-dimensional course of the ring section and the wall of the receiving area is.
  • the folds make it possible to use particularly thin filter paper which is well permeable to extraction substances, which is advantageously reflected both in the low price of the filter element according to the invention and in the very good beverage quality, particularly in the case of coffee.
  • the diameter of the filter element according to the invention at the transition from the region delimiting the receiving space to the edge should always be somewhat larger than that of the opening of the filter carrier, so that the edge region of the filter element always bears against the wall of the filter carrier with pretension can.
  • the area delimiting the recording space should therefore be in its Transition area are always pressed resiliently against the filter carrier, so that this also improves the support of the filter element in the filter carrier itself and the handling when inserting the filter element. Due to the play-free position of the filter element in the filter carrier, the individual handles can be better controlled by an operator, which prevents damage to the filter element. As soon as the filter element then gets wet during the brewing process, these tensions disappear, but the filter element then also adheres to the wall of the filter carrier.
  • the area of the filter element delimiting the overlapping area has overlapping folds, so that this area is consolidated and stiffened.
  • the area delimiting the receiving space is dimensioned such that it bears against the transition area of the filter carrier. This measure is particularly advantageously achieved if the dimensions of the area of the filter element delimiting the receiving space are selected such that when the filter element is inserted into the filter carrier it is laterally limited by the transition area of the opening of the filter carrier delimiting the contact surface and thereby resiliently inwardly the filter element is pressed. As a result, the filter element in the dry state always resiliently presses against the transition area of the filter carrier, so that in this way the filter element is given additional hold by the filter carrier.
  • this can also be formed by a basket provided with openings, or a basket can be connected to the transition area.
  • the basket can, for example, be molded in one piece onto the filter carrier, but it can also be retrofitted as an individual part in the filter carrier.
  • the basket consists of individual struts, so that the smallest possible area rests on the outer surface of the filter element, so as to enable the brewed beverage to drain away almost unhindered.
  • the basket serves as a holding means for the filter element and centers the filter element in the filter carrier.
  • An ellipsoid (hemispherical shape) has proven to be particularly advantageous as the contour of the filter element, since this shape enables the hot water flowing into the filter element to be uniformly radially outward from the center is distributed. As a result, hot water penetrates all parts of the ground coffee as evenly as possible in order to achieve the optimal use of ground coffee even with small amounts of ground coffee.
  • An essentially hemispherical outer surface has proven to be an ellipsoid, the drip region of which has a larger radius than the rest of the region and whose transition region closer to the edge follows the lateral surface of a truncated cone.
  • the less rounded drainage area on the filter element leads to a shorter drainage time, while the truncated cone-shaped transition area on the filter element on the one hand enables a better contact surface on the correspondingly designed area of the filter holder and on the other hand facilitates the shaping of the filter element and filter support in this area if this area above the Runs in the middle of a hemisphere.
  • the filter carrier is composed of two or more parts.
  • the support surface for the filter element is part of an intermediate part made of isolated struts, which is supported on the actual filter carrier.
  • both the intermediate part and the filter carrier itself are easier to manufacture because of simpler shaping tools, and these parts can be cleaned more easily and better by hand, since they can be separated from one another.
  • the support surface of the filter element can be supported on the support surface of an intermediate part, which in turn supports itself on the filter carrier.
  • the intermediate part can also only be attached or clipped onto the transition region of the filter element or be fastened in some other way.
  • the intermediate part and the filter carrier form the actual filter carrier for the filter element.
  • this is necessary for injection molding considerations, to manufacture the filter carrier from more than two parts and then to assemble it into a so-called "filter complete".
  • the water in a water tank of the beverage preparation machine is fed to a water heater, heated there and preferably fed via a riser pipe to the opening of the filter element, from where it flows onto the surface of the ground coffee or tea leaves and is evenly distributed in the receiving space.
  • the extracted drink then flows through the lower drain point of the Filter element directly or via the housing of the filter carrier into a container placed underneath.
  • the second invention relates to the filter element itself, which is made of filter paper and in turn has an opening and a receiving space for filling with extraction goods such as ground coffee or tea leaves.
  • the filter element is reinforced by folding. As a result of the folds according to the invention, the filter element is not only stiffened, but it also becomes more tear-resistant and more rigid due to the material reinforcement.
  • Such a filter element is easy to handle and is elastic enough when inserted into a filter carrier adapted to the shape of the filter element. The fact that the filter element has its final shape before insertion results in simple handling. Filter elements of this type can be stacked one inside the other and can thus be stored in a confined space in the household. In this way, several filter papers can be made one on top of the other to produce several filter elements.
  • the open folds can either be formed only at the transition area or over the entire outer area.
  • the use of only open pleats results in a particularly flexible filter element that still returns to its original position even with larger deformations from the outside.
  • a very elastic, yet dimensionally stable filter element is created, especially in the dry state, which can be radially compressed due to the open folds in diameter.
  • the filter element In brewing mode, the filter element, despite its change in stability from dry to wet, still rests securely in the filter holder and lies against the wall.
  • the filter element can, however, also be provided with closed, ie overlapping folds according to claim 1 1, which can then additionally be pressed tightly against one another in their overlapping areas (claim 1 2).
  • the deformability of the filter element is more resistant or stable.
  • the insertion of the filter element into the filter carrier before the brewing process is somewhat more complex to handle than in the case of Filter element with open folds, because due to the relatively rigid filter element, this can only be inserted into the opening of the filter carrier with a little more pressure.
  • the filter element is also less resistant to kinking since its diameter, unlike the open folds, cannot be reduced.
  • the folds run in the longitudinal direction of the filter element according to the features of claim 1 3, the highest tensile strength is achieved in the transition region and at the edge of the filter element. With this course, the folds remain almost unchanged.
  • the most favorable course of the pleats is achieved if they run radially outwards (claim 14) and only begin at a certain distance from the drip area on the circumferential surface of the filter element.
  • the depth of the folds increases radially outwards so that it is greatest in the edge region. The increase in the depth of the folds can be gradual or gradual.
  • the filter element is made in one piece from filter paper and has 20 to 60 g, preferably 35 g per m 2 basis weight. Thinner types of filter paper are hardly possible, since then the load on the filter paper becomes too high at the maximum fill level in the brewing operation and therefore it could easily lead to tears in the filter paper.
  • patent claim 1 6 determine the shape of the area of the filter element that delimits the receiving space. Such an ellipsoidal shape has proven to be the best shape when filtering coffee, since all areas of the ground coffee are almost uniformly infused with hot water. Therefore, the inflow of hot water must then be adjusted due to the increased flow rate.
  • a mountain fold connects to a valley fold in the circumferential direction of the filter element.
  • the paper cross-section increases towards the edge, preferably essentially constant. This is achieved in that the number of folds on the circumference of the filter element increases towards the edge (features of claim 1 8). This increase in resilience towards the edge can be further improved by the features of claim 1 9 by now also increasing the depth of the folds towards the edge of the filter element.
  • a method for producing a molded part to be formed from paper in which the molded part is a filter element made of thin filter paper, which in turn has an opening and a receiving space for filling with extraction goods, such as ground coffee or tea leaves.
  • This filter element is formed by folding the filter paper when it is inserted into the hollow mold, so that here too there is no excessive stress on the filter material.
  • the shape of the filter element is thus designed such that the surface of the filter element is reduced during the deformation and the resulting excess material is distributed into spatial layers which are formed by folds.
  • This method makes it possible to form a filter element made of thin filter paper in one piece and without cuts. Such a method enables any shape of a filter element.
  • This method can be used in particular for filter elements with an ellipsoidal outer contour. This process is extremely simple, inexpensive and time-saving for producing filter elements.
  • the fixing means consist of a counter-holder that can be moved out and in of the die.
  • the fixing means can be generated by suction or pressure forces.
  • other fixing means to be formed on the filter element for example projections or depressions, are also conceivable, which engage in centering devices of the tool.
  • the surfaces of the tool parts are designed so that they ultimately bring the filter element into the desired final shape.
  • the surfaces of the tools run in such a way that folds occur during the manufacturing process of a filter element, which are undercut-free, that is to say as open Wrinkles run. This makes it possible for several layers of filter paper to be placed in the tool, so that a larger number of filter elements can be produced in a single operation. How many layers of filter paper can be loaded depends on the thickness of the paper and the shape of the tool.
  • the features of claim 27 ensure that the flank areas of the up and down folds of the filter element are pulled as far as possible through the tool shape that forms the filter element, so that the flank areas do not rest against the shaping tool walls during the pressing process. In this way, an undesired additional wrinkle formation during the pressing process is avoided within the desired folds itself, which makes it possible to remove the individual filter elements from the filter package in the first place.
  • the formation of folds is predetermined by prior introduction of press edges into the filter paper disk and thus also particularly facilitated.
  • filter elements with closed folds can be produced by the smooth design of the die, punch and hold-down device, however, the filter elements must then be manufactured individually.
  • the folds are created automatically and are then pressed into overlapping folds. Because of the closed folds, this method only allows the production of a single filter element.
  • the closed folds are then solidified in accordance with the features of patent claim 30 by pressing the die, punch and hold-down device firmly against one another and thus pressing the filter element between these parts. This gives a filter element that is particularly stable but still elastic.
  • FIG. 1 is a perspective side view of a household coffee machine with the filter holder shown in longitudinal section in FIG. 2 in the closed position, but on a smaller scale,
  • FIG. 2 shows a longitudinal section of a filter carrier with a basket and with an inserted filter element provided with open folds
  • a filter carrier 1 can be seen, which can be used in a housing 2 of a coffee machine 3 for domestic needs and is carried by this.
  • a brewing head 4 is formed above the filter carrier 1 and is fixedly connected to the housing 2 via a web 5.
  • a water tank 6 is formed on the side next to the web 5 and is seated on a base 7 of the housing 2. From the base 7 extends to the front a plate-shaped support foot 9, on the front of which a rocker switch or a slide switch 10 is arranged, which is connected to an electrical switch fixed in the support foot 9 but not shown here.
  • the top of the stand 9 is delimited by a warming plate 11 on which a vessel 12, preferably a glass jug, is placed.
  • the top of the glass jug 1 2 ends with a lid 1 3 seated on the glass jug 1 2.
  • a handle 14 is attached to the outer periphery of the glass jug 1 2, preferably by gluing.
  • the inlet pipe is connected via a line, not shown, to the water tank 6.
  • the outlet of the instantaneous water heater is connected to the brewing head 4 via a riser pipe, not shown, which also runs in the web 5.
  • the water tank 6 can be closed with a lid 15.
  • the filter carrier 1 consists of a filter housing 16, which is preferably injection-molded from plastic, and which essentially has a hemispherical or ellipsoidal cross section.
  • a tubular apron 17 is attached, which ends with its end face 18 slightly above the surface of the cover 1 3.
  • a central outlet opening 1 9 is formed according to FIG.
  • the apron 1 7 is used for better thermal insulation of the brewing beverage emerging from the outlet opening 1 9.
  • the brewing head 4 completely closes the opening 21 of the filter carrier 1 in order to avoid heat losses during the brewing process.
  • a basket 23 lies on the edge 22 of the filter housing 16, which together with the filter housing 16 forms the actual filter carrier 1.
  • the basket 23 can also be formed in one piece with the filter housing 1 6. However, for better cleaning, it makes sense to form filter housing 1 6 and basket 23 in two parts.
  • the basket 23 has an annular part 36 which is supported on the edge 22.
  • a transition region 26 adjoins the ring part 36 at the bottom.
  • the wall 20 of the transition region 26 is adapted to the outer envelope curve 29 of the outer wall 27 of the transition region 30 of the filter element 28.
  • the wall 20 of the transition region 26, 30 therefore has a zigzag-shaped structure.
  • the basket 23 consists of a single molded part, to which adjoin the lower transition region 26 at a distance from each other downwardly extending lattice-like struts 34 which are all connected to one another.
  • the struts 34 essentially follow the envelope curve 29 of the ellipsoidal section 32 of the filter element 28, ie, within the region of the struts 34, the filter element 28 according to FIG. 2 is supported completely in both radial and vertical directions.
  • the Basket 23 also gives filter element 1 a secure lateral position in filter carrier 1.
  • the openings 25 formed by the struts 34 are only dimensioned so large that the filter element 28 cannot fall down through the openings 25.
  • the transition region 30 has grooves 79 and elevations 11 5 adapted to the filter element, into which the mountain folds 52 or valley folds 51 engage when the filter element 28 is in the correct end position, so that the filter element 28 is seated in the basket 23 in a rotationally fixed manner.
  • the wall 20 of the transition region 30 can be frustoconical, that is to say smooth.
  • the filter housing 16 and the ring part 36 can be glued to one another at the edge 22, welded, connected via a thread, by clipping or similar connecting means.
  • the ellipsoidal filter housing 1 6 is formed according to FIG. 2 by a closed wall 37 which runs at a distance from the basket 23.
  • the double-walled design of basket 23 and wall 37 of filter carrier 1 creates a particularly thermally protected filter carrier unit 1.
  • the ring part 36 enables the basket 23 to be removed without removing the filter support 1 from the coffee machine 3 (FIG. 1).
  • the filter element 28 is made of thin filter paper, which essentially follows the contour of an ellipsoid.
  • the edge 39 delimits the opening 21 of the filter element 28.
  • the filter element 28 consists of overlapping folds 42 which run parallel to the longitudinal direction of the central axis 43, that is to say radially to the lowest point 63, which lies on the central axis 43 of the filter element 28, of the outer wall 27 of the filter element 28.
  • the folds 42 extend essentially Z-shaped in cross section. The folds 42 are not too tight to one another, so that they still form a very small gap, which in extreme cases can even be closed in the dry state when pressed very tightly, so that only, as shown in FIG. 4, the overlap as one Line (overlapping fold 42) can be seen.
  • the filter element 28 runs in the shape of a truncated cone in the transition region 30, while at the transition from the dividing line 44 it runs downward in a substantially hemispherical manner.
  • the truncated cone angle 45 at the transition area 30 is approximately 15 ° with a diameter D in the region of the opening 21 of approximately 15 mm.
  • the angle 45 can also be less than 15 °. However, it must always be greater than 0 ° in order to obtain a bevel through which the filter element 28 can be removed from the molding tool in the first place. The same applies to removal from a stack.
  • the height H of the filter element 28 is approximately 75 mm.
  • the filter element 28 is always flush with the transition region 26 - this is then smooth and not zigzag-shaped (as in FIG. 2) - the diameter D is preferably chosen to be a few millimeters larger.
  • FIGS. 2 and 3 show a filter element 28 which, in contrast to the filter element 28 according to FIG. 4, has open folds 48.
  • open folds 48 is to be understood that - in contrast to the overlapping folds 42 according to FIG. 4 - they do not undercut, that is, if one looks vertically into the receiving space 76 of the filter element 28 from above, the surface of the visible from above Filter paper can be seen without undercuts.
  • the open folds 48 are formed by valley folds 51 and mountain folds 52.
  • the valley and mountain folds 51, 52 are oriented towards the lowest point 63.
  • two adjacent mountain folds 52 form an open fold 48 with a valley fold 51, which is designed to widen in a V-shape in cross-section in the direction of the central axis 43 from the beginning and which is delimited by the side walls 53, 54.
  • Valley folds 51 are to be understood as the folds which, when viewed from above in the receiving space 76, can be seen as depressions or incisions 71 when one looks at the outer wall 27 from the outside. However, if one considers these incisions 71 according to FIG.
  • this incision 71 presents itself exactly the other way round, that is, as a mountain fold 52 in the form of a gable roof-like elevation 72.
  • This also applies analogously to the gable roof-like elevations 72, if one of looks on the outside of the filter element 28. So it always depends on where you look at the filter element 28, namely either in the receiving space 76 or from the outside on the outer wall 27. So if the object of the application speaks of a valley fold 51 or a mountain fold 52, then these are always Wrinkles meant that either look in the Represent the receiving space 76 or on the outer wall 27.
  • the valley folds 51 start from the edge 39 in points 24 as a line and end in points 81 and 33, ie the folds 51 go into the outer wall 27 of the ellipsoid in this area Section 32 above.
  • the folds 48 ending at the edge 39 all have the same geometry, ie all outer tips 67 of the valley folds 51 lie on a common horizontal plane when the tips 67 are connected to one another in a circle .
  • the outer diameter D2 of the edge 39 of the shaped, that is to say finished, filter element is approximately 1 1 5 mm with a diameter D5 of the semi-hollow sphere (ellipsoidal section 32), which is delimited by the envelope curve 29, of approximately 105 mm.
  • the envelope curve 29 is defined as an imaginary surface that results when a very thin skin is stretched over the mountain folds 52 and around the deepest point 63.
  • a transitional region 30 adjoins the hemispherical region of the outer wall 27 of the filter element 28 at the dividing line 44.
  • both the valley folds 51 and the mountain folds 52 run slightly conically outwards from the dividing line 44 at an angle 45 of approximately 8 °.
  • This bevel 68 serves for better shaping of the filter element 28 after its shaping.
  • longer 56 and shorter folds 57 are arranged on the filter element 28, evenly distributed on the circumference, all of which are directed towards the lowest point 63.
  • Two shorter folds 57 are arranged between the longer folds 56.
  • the tips 33 of the longer folds 56 lie on a common diameter D3 of approximately 35 mm.
  • the tips 59 of the shorter folds 57 also lie on a common diameter D4, which is approximately 75 mm.
  • the shorter and longer folds 57, 56 do not grow linearly both in their fold depth 74 and in their fold width 75 (FIG. 5).
  • Linearly increasing pleats are known from the prior art from cup-shaped filter elements, in which the side wall rising from the circular base forms a truncated cone. If an ellipsoidal or hemispherical shape of the filter element 28 is to be produced, as is the case according to the invention, the folds 48 must increasingly fold away the filter material in such a way that on the one hand there is a surface in the development and on the other hand in the filter shape an ellipsoidal or hemispherical shape is created.
  • the mode of operation of the filter unit according to the invention which consists of a filter element 28 inserted in a filter carrier 1, is as follows according to FIGS. 1 and 2:
  • a single filter element 28 is removed from a stack of filter elements 28 or filter bags - a stack means a plurality of filter elements 28 which are plugged into one another, but which are not shown in the drawings as a stack - and inserted into the filter carrier 1.
  • the filter holder 1 is previously pulled out of the housing 2 of the coffee machine 3 to the front or swung away to the side, so that the opening 21 of the basket 23 or the filter holder 1 is freely accessible from above.
  • the filter element 28 is then inserted through the opening 21 into the basket 23 or into the filter housing 1 until its bottom 62 lies flush against the inner surfaces of the struts 34.
  • the outer wall 27 of the filter element 28 is elastically compressed radially inward by the transition region 26 of the basket 23, that is to say the valley folds 52 are always in contact with the transition surface 26 of the filter carrier 1 or the basket 23 with a slight pretension, so that the filter element 28 are slowly brought into its end position when inserted can.
  • the radial constriction when the filter element 28 is inserted is absorbed particularly elastically by the upward and radially outward-extending, V-shaped valley and mountain folds 51, 52, so that the filter element 28 is very easily inserted into the filter carrier 1 with very little force can be used.
  • the elastic behavior of the filter element 28 according to FIG. 4 is not as good as that of the filter element 28 according to FIGS. 2 and 3, because folds 42 and non-open folds 48 are present on the filter element.
  • the rigidity is higher.
  • ground coffee (not shown) is entered. 1, the filter carrier 1 is then brought into the closed position shown there, so that the brewing head 4 closes the opening 21 from above and the line (not shown) coming from the water heater is located above the opening 21 of the filter element 28. If hot water is now poured onto the ground coffee by hand or, according to FIG. 1, by putting the instantaneous heater (not shown) into operation, hot water is introduced into the opening 21 via the web 5 and the brewing head 4 into the opening 21, this penetrates into the ground coffee and extracts extraction substances from the extraction material.
  • the brewed beverage produced in this way flows due to the almost equal distance from the center M (this is the area on the one hand that results when water runs in and a medium liquid level with a medium to full filling level of ground coffee and on the other hand the area of the filter element 28, from which the radial distance to the wall of the filter element 28 is approximately the same) to the outer wall 27 of the filter element 28, the brewed beverage is evenly removed from the outer wall 27 without being significantly prevented from flowing out by the basket 23. Due to the capillary action, moisture also migrates to the edge 39 of the filter element 28, which forms a liquid layer between the transition regions 26 and 30.
  • the brewed beverage flows out almost uniformly on the outer wall 27 of the filter element 28 after the extraction substances have been extracted uniformly from the extraction material.
  • the brewed beverage has reached the lowest point 63 of the filter element 28, it separates from the filter element 28 and flows into the receiving space 77, from where it leaves the filter carrier 1 via the opening 1 9 and flows into a glass jar 1 2 placed underneath.
  • the brewing process is ended.
  • the ellipsoidal shape of the filter element 28 also prevents long dripping.
  • the filter carrier 1 according to FIGS. 1 and 2 can now be taken out of the housing 2 again and by tipping over the filter carrier 1 the filter element 28 together with the coffee cake (not shown) can be ejected.
  • the filter element 28 which consists of very thin filter paper, preferably with a paper thickness of only 0.1 mm, for the first time creates a very stable filter paper shape even in the wet state, in which the filter element 28 itself in the filter carrier 1 is secure without the need for expensive holding means sits.
  • the stable filter paper shape enables easy handling and, thanks to the ellipsoidal shape, allows excellent brewing results.
  • the brewed beverage can flow almost unhindered past the outer surface and past the basket 23, which reduces the length of time the hot water stays in the filter element 28 and thus introduces undesirable flavors and aromas on the one hand and on the other hand prevents the brewing beverage from cooling too quickly.
  • FIGS. 6 to 10 show the individual method steps for producing one or more filter elements 28 corresponding to FIGS. 2 to 4) with the aid of a tool 92.
  • the tool 92 consists of a punch 82, a die 83, a hold-down 84 and a counter-holder 89 as a fixing means.
  • the die 83 has an ellipsoidal cavity 97, the inner wall of which is either smooth or provided with wedge-shaped incisions 96. In the smooth design of the inner wall 98 (not shown), a filter element 28 according to FIG. 4 is produced and in the case of the inner wall 98 provided with wedge-shaped incisions 96, a filter element 28 shown in FIGS. 2 and 3 is produced.
  • the surface of the stamp 82 must then either be smooth (filter element 28 according to FIGS. 2 and 3) or be provided with wedge-shaped elevations 95 (filter element 28 according to FIGS. 8 to 11), which then fit into the corresponding wedge-shaped incisions 96 in the matrix 83 can intervene.
  • a bore 100 is formed on the die 83 in the center, which is penetrated by the counter-holder 89 designed as a fixing means.
  • the inner surface 101 forms on the counter-holder 89 with the inner wall 98 of the die 83 in that position the ellipsoidally closed hollow form 97 when the counter-holder 89 presses against the punch 82 or the die 83 then moves up again together with the counter-holder 89 (FIG. 9).
  • the inner surface 1 01 of the counter-holder 89 is either smooth or provided with wedge-shaped incisions 96 which engage in the elevations 95 in the stamp 82.
  • the die 83 can be displaced relative to the counter-holder 89 in the longitudinal direction of the central axis 102.
  • the counter-holder 89 can be displaced in height in relation to the die 83 in the direction of the central axis 102. Both the counter-holder 89 and the die 83 can also be moved up and down at the same time.
  • the punch 82 is formed perpendicularly below the die 83 and the counter-holder 89, which essentially consists of an ellipsoidal hemisphere 104 which runs centrally to the central axis 1 02.
  • wedge-shaped elevations 95 are formed, which run in such a way that, when the punch 82 and die 83 are moved together, the incisions 71 of the filter element 28 on one side or the incisions 96 of the die 83 on the one side fill in the other side.
  • the tool 92 is extended, that is, the die 83 with the counter-holder 89 extend at a distance above the punch 82, so that a space 106 is created between the punch 82 and die 83 with the counter-holder 89, which enables a paper blank 93 or to lay a stack 1 1 2 of several paper blanks 93 from the side onto the top 103 of the hold-down device 84 by means of a gripping device (not shown).
  • the thickness d is intended to represent a plurality of paper blanks 93 lying one above the other.
  • the die 83 and the counter-holder 89 approach the punch 82 and the hold-down 84, it being immaterial whether only the die 83 with the counter-holder 89 or only the punch 82 or all parts move towards one another.
  • the die 83 moves against the hold-down device 84 until the wedge-shaped elevations 95 slightly engage in the wedge-shaped incisions 96 on the die 83.
  • the outer area of the paper blanks 93 is preformed into slightly V-shaped incisions 71 and roof-shaped elevations 72.
  • the counter-holder 89 moves against the surface of the filter paper packet 1 1 2 and thereby presses the underside 1 09 of the last lower paper disc 93, that is to say the entire filter paper packet 1 1 2, with prestress against the surface 99 of the stamp 82.
  • the paper discs are 93 relative to the tool 92, as can be seen in FIG. 1 4, fixed and centered.
  • the filter paper packet 1 1 2 rests on the surface 99 of the stamp 82 by the area of the filter paper packet 1 1 pressed lightly by the hold-down device 84 against the ring surface 1 10 of the die 83 2 slides radially inwards and the valley folds 51 and mountain folds 52 according to FIGS. 2 and 3 are introduced into the filter element 28 through the die 83 and the hold-down device 84.
  • the hold-down device 84 presses against the filter paper packet 1 1 2 just so firmly that it always has sufficient tension in its central region and at the same time the radially outer edge of the filter paper packet 1 1 2 slides out of the gap 85 inwards.
  • the filter paper packet 1 1 2 is thus drawn according to the invention formally over the corner region 1 14, the valley folds 51 and mountain folds 52 according to FIGS. 2 and 3 being simultaneously formed by the die 83 and the hold-down device 84. This process continues until the punch 82 has now completely moved into the cavity 97. While the wedge-shaped elevations 95 engage in the wedge-shaped incisions 96, the filter paper packet 1 1 2 is pressed into its final shape, also on the inner area which does not slide over the corner area 1 14.
  • the stamp 82 is pressed so firmly against the die 83 and the counter-holder 89 that the filter paper packet 1 1 2 receives its final shape according to FIGS. 2 and 3.
  • the inner ring 86 now presses against the edge 39 of the filter paper packet 1 1 2, that on the one hand the gap 85 disappears and on the other hand the edges 39 of the filter paper packet 1 1 2 are pressed firmly against each other in order to achieve a stable shape of many filter elements 28 in the filter paper packet 1 1 2.
  • the molding process is finished.
  • the die 83 with the counter-holder 89 now moves out of the punch 82 and the hold-down 84.
  • the filter paper packet 1 1 2 is thus held in the die 83 only by its radial prestress, which acts against the inner wall 89 of the die 83. But it is also possible if the preload is too low and falling out of the filter paper packet 1 1 2 from the cavity would be possible to attach a suction device (not shown) to the counter-holder 89, through which the filter paper packet 1 1 2 lies firmly against the counter-holder 89.
  • the finished filter paper stack consisting of a plurality of finished filter elements 28, can be removed from the tool 92.
  • the finished filter paper package 1 1 2 can then be used in a packaging adapted to the filter paper package 1 1 2. The very simple manufacturing process of one or more filter elements 28 is thus ended.
  • a tab 1 1 7 is formed on the edge 39, which improves the handling of a filter element 28.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Filtriervorrichtung zum Herstellen von Brühgetränken mit einem Filterträger (1) und einem Filterelement (28) aus Filterpapier. Das Filterelement (28) weist seinerseits einen Aufnahmeraum (76) zur Befüllung mit Extraktionsgütern, wie Kaffeemehl oder Teeblätter auf. Die Extraktionsgüter geben nach ihrer Kontaktierung mit heißem Wasser an dieses Extraktionsstoffe ab, so daß aus dem Filterelement (28) ein Brühgetränk abfließt. Dabei sitzt das Filterelement (28) im Filterträger (1) ein. Die Außenkontur (29) des Aufnahmebereichs (76) des Filterelements (28) folgt der Kontur eines Ellipsoids. Das Filterelement (28) ist durch Falten (42, 48, 51, 52) des Filterpapiers mechanisch verstärkt. Durch eine derartige Filtriervorrichtung nach der Erfindung läßt sich ihre Handhabung wesentlich vereinfachen und gleichzeitig werden die Brühergebnisse verbessert. Gleichzeitig wird das Einsetzen eines derartigen Filterelements (28) in ein Filtergehäuse (16) sowie das Einfüllen von beispielsweise Kaffeepulver verbessert. Die Herstellung eines derartigen Filterelements (28) ist einfach und erfordert keine zusätzlichen Befestigungsmittel.

Description

Filtriervorrichtung, Filterelement und Verfahren zur Herstellung des Filterelements, das zum Herstellen von Brühαetränken dient
Die Erfindung betrifft eine Filtriervorrichtung zum Herstellen von Brühgetränken mit einem Filterträger und einem Filterelement aus Filterpapier, welches seinerseits einen Aufnahmeraum zur Befüllung mit Extraktionsgütern, wie Kaffeemehl oder Teeblätter, aufweist, die nach ihrer Kontaktierung mit heißem Wasser an dieses Extraktionsstoffe abgeben, so daß aus dem Filterelement ein Brühgetränk abfließt, wobei das Filterelement im Filterträger einsitzt. Weiterhin betrifft eine zweite Erfindung das in die obengenannte Filtriervorrichtung einsetzbare Filterelement. Schließlich betrifft eine dritte Erfindung das zur Herstellung des Filterelements erforderliche Verfahren.
Aus der US-C-3,089,405 ist bereits eine Filtriervorrichtung für eine Kaffeemaschine bekannt, die zum Herstellen von Brühgetränken dient. Die Filtriervorrichtung besteht aus einem ringähnlichen Abschnitt eines Wasserrohres, kurz Ringleitung genannt, an dessen Außenseite eine Filtertüte frei eingehängt ist. Die Filtertüte ist mit Kaffeemehl befüllbar, wobei zum Zwecke der Filtration heißes Wasser über deren Öffnung einleitbar ist. Das über das offene Ende des ringförmigen Wasserrohrs eindringende heiße Wasser fließt nach Aufnahme von Extraktionsstoffen (Extraktionsvorgang) aus dem Extrahiergut an der Außenwand der Filtertüte frei ab und wird in einem darunter abgestellten Gefäß aufgefangen.
Zur Montage der Filtertüte wird diese über Haltemittel am Filterträger befestigt. Dazu ist in die Filtertüte an ihrem oberen Ende ein elastisches Band oder eine elastische Schnur eingezogen, die zusammen mit der Öffnung der Filtertüte von außen um die als Filterträger ausgebildete Ringleitung gezogen wird. Nach Loslassen der aufgeweiteten Öffnung der Filtertüte oberhalb der Ringleitung zieht sich die elastische Schnur derart zusammen, daß der Durchmesser der Filtertüte oberhalb der Ringleitung kleiner wird als der Abschnitt um die Ringleitung herum. Auf diese Weise ist die Filtertüte an der Ringleitung befestigt, damit sie während des Brühbetriebs nicht zu Boden fallen kann.
Abgesehen von der verhältnismäßig aufwendigen Montage der Filtertüte an der Ringleitung - denn die Öffnung der Filtertüte muß durch Auseinanderziehen der elastischen Schnur so weit geöffnet werden, bis sie von unten her über die Außenfläche der Rin- gleitung gezogen werden kann - muß in sehr aufwendiger Weise in den oberen Endabschnitt der Filtertüte ein elastisches Band oder eine elastische Schnur eingezogen sein, wenn das Filterelement durch die elastische Schnur am Filterträger gehalten werden soll.
Eine derartige Befestigung einer Filtertüte an einem Filterträger einer Brühgetränke- zubereitungsmaschine ist aufwendig und kompliziert, da es letztendlich von der Bedienungsperson abhängt, wie geschickt sie die Öffnung des Filterelements aufweitet, um sie dann über die Ringleitung zu stülpen und wie gut sie anschließend das Filterelement am Filterträger ausrichtet, damit die Längsachse des Filterelements im wesentlichen senkrecht verläuft; denn bei einer unsachgemäßen Montage kann es nämlich leicht vorkommen, daß die Filterpapiertüte schräg hängt, reißt und/oder vom Filterträger gar wieder herunterfällt, was zu unangenehmen Verbrühungen einer Bedienungsperson führen kann.
Die Notwendigkeit der Benutzung einer extra am Filterelement angebrachten elastischen Schnur oder Gummirings und die aufwendige Montage dieses Gummirings an der Filtertüte ist weniger komfortabel und erhöht den Preis der einzelnen Filtertüte, was sich insbesondere dann deutlich bemerkbar macht, wenn täglich mehrmals Kaffee gebrüht wird. Eine derartige Filtertütenbefestigung ist wohl daher nur dort einsetzbar, wo die Tüte selbst aus stabilem Filtermaterial besteht.
Aus der US-A-4,656,932 ist weiterhin eine Filtriervorrichtung bekannt, die aus einem topfförmigen Filterträger und einem in den Filterträger eingesetzten, ebenfalls topfförmi- gen Filterelement aus Filterpapier besteht. Die Wandung des topfförmigen Filterelements ist wellenförmig ausgebildet und besteht aus zum Boden des Filterelements verlaufenden Wellenbergen und Wellentälern. Auf diese Weise liegen nur überwiegend die Wellenberge an der Wandung des Filterelements an, so daß das Brühgetränk besser zwischen der Außenwand des Filterelements und der Innenwand des Filterträgers nach unten abfließen kann. Im Aufnahmeraum des Filterelements ist im oberen Bereich ein Spannring eingelegt, der dafür sorgt, daß die Wandung leichter an der Wandung des Filterträgers gehalten werden kann und somit nicht das Filterpapier, wenn es naß wird, in sich zusammenfällt. Aus der DE-40 38 023 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Zwei- oder Mehrschalenbehälters aus Pappe oder einem ähnlichen Werkstoff bekannt, wie er im Oberbegriff des Patentanspruchs 17 beschrieben ist. Bei diesem Verfahren wird das Papier, auch Zuschnitt genannt, unter Einziehen von weiterem Material einerseits aus der Randseite der Matrize und andererseits aus der Zuschnittseite gezogen. Dabei hat sich zwischen den beiden Matrizen ein Materialvorrat gebildet, der als Ausgleich für die Formgebung des Papiers im Matrizenraum zur Verfügung steht, ohne daß Überbeanspruchungen des Materials erfolgen. Bei diesem Verfahren wird also durch Einziehen von Materialvorrat ein Behälter ausgeformt.
Aufgabe der ersten Erfindung ist es daher, eine Filtriervorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der sehr gute Brühergebnisse bei kurzer Brühzeit und günstigen Herstellkosten erzielt werden und dessen Handhabung besonders einfach ist. Dabei soll das Filterelement stabil im Filterträger einsitzen, ohne daß es in sich zusammenfällt. Die Aufgabe der zweiten Erfindung ist es, das für die Filtriervorrichtung benutzte Filterelement besonders einfach und handlich auszugestalten, durch das ohne zusätzliche Bauteile eine verhältnismäßig stabile Form entsteht, die sich selbst trägt und die besonders einfach und kostengünstig aufgebaut ist. Aufgabe der dritten Erfindung ist es schließlich, ein Verfahren zur Herstellung dieses erfindungsgemäßen Filterelements zu schaffen, mit dem auch ein dünnes Filterelement ohne Überbeanspruchung des Materials auf einfache Weise kostengünstig und in großen Stückzahlen hergestellt werden kann.
Die Aufgabe der ersten Erfindung wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Durch die Ausbildung der Falten wird das aus normalem Filterpapier hergestellte Filterelement in radialer Richtung versteift und kann sich so sicher über seine große Tragfläche in dem am Filterträger ausgebildeten Aufnahmebereich abstützen. Das Filterelement läßt sich durch die Falten einfacher in den Filterträger einlegen, bis sich anschließend die Wandung des Filterelements an der Auflage des Filterträgers abstützt. Ein umständliches Auffalten des Filterelements von Hand ist beim Einsetzen in den Filterträger nicht erforderlich, da das Filterelement bereits seine für den Brühbetrieb erforderliche Endform aufweist. Durch die Versteifung hält das Filterelement auch dann im Filterträger seine Form, wenn das Filterpapier von Wasser durchnäßt wird. Dabei tragen die Falten zur Versteifung des Filterpapiers entscheidend bei, ohne daß teilefremde Versteifungsmittel benötigt werden müssen. Als Filterpapier können her- kömmliche Filterpapierqualitäten für elektrisch betriebene oder sonstige Getränkezubereitungseinheiten des häuslichen Bedarfs verwendet werden. Die Falten können dabei eine beliebige Form aufweisen, wichtig ist dabei nur, daß die Form des Filterelements so ausgebildet wird, daß bei dessen Ausformung überschüssiges Filterpapier gebildet wird, welches dann zu Falten verformt wird.
Durch die erste Erfindung wird eine besonders einfache Filtriervorrichtung geschaffen, bei der das Filterelement durch sein einfaches Handling problemlos in den Filterträger eingesetzt werden kann, bis es frei im Filterträger sitzt und sich dann mit seinem gesamten Gewicht inklusive des Kaffeemehls an der Wandung des Aufnahmebereichs des Filterträgers abstützt. Dabei werden keine zusätzlichen Teile als Haltemittel für das Filterelement benötigt. Ein derartiges nur aus Filterpapier hergestelltes Filterelement führt in Verbindung mit dem Filterträger beim Brühvorgang zu besonders guten Extraktionsergebnissen, da das heiße Wasser - von der Mitte ausgehend - nahezu in allen Richtungen den gleich langen Weg zurücklegen muß, um gleichmäßig an der Außenfläche des Filterelements abfließen zu können. Dabei wird auch ein verhältnismäßig schnelles Durchlaufen des heißen Wassers durch das Extraktionsgut, insbesondere bei Kaffeemehl, erreicht, so daß Bitterstoffe und sonstig unerwünschte Geschmacksstoffe nicht aus dem Kaffeemehl in das heiße Wasser gelöst werden. Dies führt zu einem besonders aromatischen und wohlschmeckenden Kaffeegetränk. Durch das verhältnismäßig schnelle und gleichmäßige Durchströmen des heißen Wassers durch das Kaffeemehl in ein unterhalb der Filtriervorrichtung ausgebildetes Gefäß kühlt sich die Flüssigkeit von der Zeit des Einlaufs bis zur Zeit des Auslaufs durch die Filtriervorrichtung kaum merkbar ab, so daß das Brühgetränk auch nach dem Extrahiervorgang ohne Fremdbeheizung eine optimale Temperatur aufweist.
Durch die Merkmale des Patentanspruchs 2 läßt sich das Filterelement neben der einfacheren Herstellung auch einfacher Handhaben, da die scharfen Kanten erheblich zur Versteifung des Filterelemenets beitragen. Die scharfe Kante kann im Bereich von 0,2 mm bis 1 mm liegen. Hierdurch wird sichergestellt, daß nur die Kanten an der Auflagefläche des Filterträgers aufliegen und sich gleichmäßig dort abstützen.
Durch die Bildung von offenen Falten (Anspruch 3) wird erfindungsgemäß eine besonders große Filterfläche am Filterelement erreicht. Unter offenen Falten wird hier verstanden, daß in der Richtung der Längsachse des Filterelements, also in der Richtung, in der die einzelnen Filterelemente voneinander getrennt werden, kein einziger Abschnitt der Oberflächen der Falten verdeckt ist, d.h., in Blickrichtung von oben senkrecht auf die gedachte Längsachse des Filterelements muß praktisch die gesamte Oberfläche des Filterelements sichtbar sein, so wie dies entsprechend bei einem ebenen Filterelement der Fall ist, allerdings sind hier die Flächen aufgrund des nicht schrägen Verlaufs nicht verkürzt sichtbar, was aber gerade bei dem dreidimensionalen Verlauf des Ringabschnittes und der Wand des Aufnahmebereichs der Fall ist.
Durch die Falten ist es möglich, besonders dünnes und gut für Extraktionsstoffe durchlässiges Filterpapier zu verwenden, was sich sowohl im günstigen Preis des erfindungsgemäßen Filterelements wie in der sehr guten Getränkequalität, insbesondere bei Kaffee, vorteilhaft niederschlägt.
Gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 4 ist es auch möglich, anstelle der oben beschriebenen offenen Falten auch am Filterelement sich überlappende Falten anzuordnen. Diese Anordnung hat zwar den Nachteil, daß die Filterelemente nicht stapelfähig sind, d.h., sie müssen einzeln in einem Formwerkzeug ausgeformt werden und können dann erst zu einem Paket gestapelt werden, ein Vorteil dieser Lösung liegt aber darin, daß durch sie die Wandung des Filterelements besonders steif ausgebildet ist. Während hingegen bei den offenen Falten die Flexibilität und die Elastizität des Filterelements größer ist - denn diese Flexibilität führt insbesondere dazu, daß das Filterelement sehr gut elastisch federnd in die die Auflagefläche des Filterträgers umgebende Öffnung eingesetzt werden kann - ist das Filterelement bei Ausbildung von sich überlappenden Falten verhältnismäßig steif ausgebildet, so daß erheblich mehr Kraft aufgewendet werden muß, um das Filterelement in die die Auflagefläche des Filterträgers umgebende Öffnung einzusetzen.
An dieser Stelle sei noch bemerkt, daß bei dem erfindungsgemäßen Filterelement der Durchmesser am Übergang von dem den Aufnahmeraum begrenzenden Bereich zum Rand immer etwas größer sein sollte als die die Öffnung des Filterträgers, damit der Randbereich des Filterelements stets mit Vorspannung an der Wand des Filterträgers anliegen kann. Hierdurch bleibt das Filterelement stets spielfrei an der Wand des Filterträgers liegen. Der den Aufnahmeraum begrenzende Bereich sollte also in seinem Übergangsbereich immer federnd gegen den Filterträger gedrückt werden, so daß auch hierdurch die Abstützung des Filterelements im Filterträger selbst sowie die Handhabung beim Einsetzen des Filterelements verbessert wird. Durch die spielfreie Lage des Filterelements im Filterträger können die einzelnen Handgriffe von einer Bedienungsperson besser kontrolliert werden, was Beschädigungen am Filterelement vermeidet. Sobald das Filterelement dann im Brühvorgang naß wird, verschwinden diese Spannungen, allerdings bleibt dann auch das Filterelement an der Wand des Filterträgers haften.
Gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 4 weist der den Auf nahmeraum begrenzende Bereich des Filterelements sich überlappende Falten auf, so daß dieser Bereich verfestigt und versteift wird. Bei den Merkmalen des Patentanspruchs 6 ist der den Aufnahmeraum begrenzende Bereich so dimensioniert, daß er am Übergangsbereich des Filterträgers anliegt. Diese Maßnahme wird insbesondere dann vorteilhaft erreicht, wenn die Abmessungen des den Aufnahmeraum begrenzenden Bereichs des Filterelements so gewählt sind, daß sie beim Einsetzen des Filterelements in den Filterträger von dem die Auflagefläche begrenzenden Übergangsbereich der Öffnung des Filterträgers seitlich begrenzt und dadurch das Filterelement federnd nach innen gedrückt wird. Hierdurch drückt das Filterelement im trockenen Zustand stets federnd gegen den Übergangsbereich des Filterträger, so daß auf diese Weise das Filterelement zusätzlichen Halt durch den Filterträger bekommt.
Anstelle des aus einer im wesentlichen breiteren Fläche gebildeten Übergangsbereiches kann dieser auch gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 5 von einem mit Öffnungen versehenen Korb gebildet werden oder es kann sich an den Übergangsbereich ein Korb anschließen. Der Korb kann dabei beispielsweise an den Filterträger einteilig angespritzt sein, er kann aber auch als Einzelteil in den Filterträger nachträglich eingesetzt werden. Der Korb besteht aus einzelnen Verstrebungen, damit eine möglichst geringe Fläche an der Außenfläche des Filterelements anliegt, um so einen nahezu ungehinderten Abfluß des Brühgetränks zu ermöglichen. Der Korb dient als Haltemittel für das Filterelement und zentriert das Filterelement im Filterträger.
Als besonders vorteilhaft hat sich nach Anspruch 5 als Kontur des Filterelements ein Ellipsoid (Halbkugelform) erwiesen, da diese Form ermöglicht, daß das in das Filterelement einfließende heiße Wasser von der Mitte aus radial nach außen gleichmäßig verteilt wird. Hierdurch werden alle Stellen des Kaffeemehls von heißem Wasser möglichst gleichmäßig durchdrungen, um so auch bei geringen Kaffeemehlmengen die optimale Ausnutzung des Kaffeemehls zu erreichen. Als Ellipsoid hat sich eine im wesentlichen halbkugelförmige Außenfläche erwiesen, deren Abtropfbereich einen größeren Radius als der übrige Bereich aufweist und dessen dem Rand näherer Übergangsbereich der Mantelfläche eines Kegelstumpfs folgt. Der weniger stärker abgerundete Abtropfbereich am Filterelement führt zu einer Verkürzung der Abtropfzeit, während der kegelstumpfförmige Übergangsbereich am Filterelement einerseits eine bessere Anlagefläche an dem entsprechend ausgebildeten Bereich des Filterträgers ermöglicht und andererseits die Ausformung von Filterelement und Filterträger in diesem Bereich erleichtert, wenn dieser bereich oberhalb der Mitte einer Halbkugel verläuft.
Gemäß Anspruch 7 ist der Filterträger aus zwei oder mehreren Teilen zusammengesetzt. Eine derartige Lösung ist dann sinnvoll, wenn die Auflagefläche für das Filterelement Teil eines aus vereinzelten Verstrebungen hergestellten Zwischenteils ist, das sich an dem eigentlichen Filterträger abstützt. Hierdurch ist sowohl das Zwischenteil wie der Filterträger wegen einfacherer Ausformwerkzeuge selbst leichter herstellbar und diese Teile können von Hand leichter und besser gereinigt werden, da sie voneinander trennbar sind. Bei dieser Ausführungsform kann sich die Tragefläche des Filterelements an der Auflagefläche eines Zwischenteils abstützen, das sich wiederum selbst an dem Filterträger abstützt. Das Zwischenteil kann aber auch erst an den Übergangsbereich des Filterelements angehängt oder angeklipst oder sonst wie befestigt werden. Auf alle Fälle bilden bei dieser Anordnung das Zwischenteil und der Filterträger den eigentlichen Filterträger für das Filterelement. Es ist aber auch durchaus denkbar, falls dies aus spritztechnischen Überlegungen heraus notwendig ist, den Filterträger auch aus mehr als zwei Teilen herzustellen und ihn dann zu einem sogenannten "Filter komplett" zusammenzusetzen.
Durch die Merkmale des Patentanspruchs 8 wird in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Filtriereinrichtung eine im Haushalt verwendbare Getränkezubereitungsmaschine geschaffen. Dabei wird das in einem Wassertank der Getränkezubereitungsmaschine befindliche Wasser einem Wasserdurchlauferhitzer zugeführt, dort erhitzt und vorzugsweise über ein Steigrohr der Öffnung des Filterelements zugeführt, von wo es auf die Oberfläche des Kaffeemehls oder der Teeblätter fließt und sich im Aufnahmeraum gleichmäßig verteilt. Das extrahierte Getränk fließt dann über die untere Ablaufstelle des Filterelements direkt oder über das Gehäuse des Filterträgers in ein darunter abgestelltes Gefäß. Es ist aber auch durchaus denkbar, die gemäß Patentanspruch 1 definierte Filtriereinrichtung lediglich auf ein Gefäß aufzusetzen, und dann von Hand zu filtrieren.
Nach Anspruch 9 bezieht sich die zweite Erfindung auf das Filterelement selbst, das aus Filterpapier hergestellt ist und seinerseits eine Öffnung und einen Aufnahmeraum zur Befüllung mit Extraktionsgütern wie Kaffeemehl oder Teeblätter aufweist. Dabei ist das Filterelement durch Faltung verstärkt. Durch die erfindungsgemäßen Falten wird das Filterelement nicht nur versteift, sondern es wird durch die Materialverstärkung auch reißfester und biegesteifer. Ein derartiges Filterelement läßt sich gut handhaben und ist beim Einsetzen in einen der Form des Filterelements angepaßten Filterträger elastisch genug. Dadurch, daß das Filterelement bereits vor dem Einsetzen seine endgültige Form aufweist, ergibt sich eine einfache Handhabung. Derartige Filterelemente können ineinander gestapelt werden und sind so auf engstem Raum im Haushalt lagerfähig. Auf diese Weise können auch mehrere Filterpapiere aufeinandergelegt in einem Arbeitsgang zu mehreren Filterelementen hergestellt werden.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Falten als offene Falten ausgebildet sind (Anspruch 1 0) . Dabei können die offenen Falten entweder nur am Übergangsbereich oder über den ganzen Außenbereich ausgebildet sein. Bei der Verwendung von nur offenen Falten ergibt sich ein besonders flexibles Filterelement, das auch bei größeren Verformungen von außen immer noch in seine Ausgangslage zurückkehrt. Bei dieser Ausführungsform wird ein sehr elastisches und dennoch formstabiles Filterelement insbesondere im trockenen Zustand geschaffen, das aufgrund der offenen Falten im Durchmesser radial zusammendrückbar ist. Im Brühbetrieb stützt sich das Filterelement trotz seiner Stabilitätsveränderung von trocken auf naß dennoch sicher im Filterträger ab und liegt an der Wand an.
Anstelle der offenen Falten kann das Filterelement aber auch mit geschlossenen, also sich überlappenden Falten gemäß Anspruch 1 1 versehen sein, die dann zusätzlich noch in ihren Überlappungsbereichen vorzugsweise fest gepreßt aneinanderliegen können (Anspruch 1 2) . Bei dieser Ausführungsform ist das Filterelement in seiner Verformbarkeit widerstandsfähiger bzw. stabiler. Das Einsetzen des Filterelements in den Filterträger vor dem Brühvorgang ist von der Handhabung her etwas aufwendiger als beim Filterelement mit offenen Falten, da aufgrund des verhältnismäßig biegesteifen Filterelements dieses sich nur mit etwas mehr Druck in die Öffnung des Filterträgers einsetzen läßt. Auch ist das Filterelement weniger knickstabil, da sein Durchmesser im Gegensatz zu den offenen Falten nicht verkleinert werden kann.
Laufen gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 3 die Falten in Längsrichtung des Filterelements, wird die höchste Zugfestigkeit im Übergangsbereich und am Rand des Filterelements erreicht. Bei deisem Verlauf bleiben die Falten nahezu unverändert. Der günstigste Verlauf der Falten wird dann erreicht, wenn sie radial nach außen verlaufen (Anspruch 14) und erst mit gewissem Abstand vom Abtropfbereich an der Umfangs- fläche des Filterelements beginnen. Dabei nimmt die Tiefe der Falten radial nach außen zu, so daß sie im Randbereich am größten ist. Die Zunahme der Tiefe der Falten kann stetig oder stufenweise erfolgen.
Gemäß Anspruch 1 5 ist das Filterelement einteilig aus Filterpapier hergestellt und weist 20 bis 60 g, vorzugsweise 35 g pro m2 Flächengewicht auf. Dünnere Filterpapiersorten sind kaum möglich, da dann die Belastung des Filterpapiers bei maximalem Füllstand im Brühbetrieb zu hoch wird und es daher leicht zu Rissen im Filterpapier kommen konnte.
Durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 6 wird die Form des den Aufnahmeraum begrenzenden Bereiches des Filterelements festgelegt. Eine derartige ellipsoide Form hat sich als die beste Form beim Filtrieren von Kaffee erwiesen, da alle Bereiche des Kaffeemehls nahezu gleichmäßig von heißem Wasser durchzogen werden. Daher muß dann allerdings aufgrund der erhöhten Abflußgeschwindigkeit der Zulauf von heißem Wasser angepaßt werden.
Durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 7 schließt sich in Umfangsrichtung des Filterelements an eine Talfalte eine Bergfalte an.
Um die belastbare Querschnittsfläche des Filterelements dem zum Rand hin zunehmenden Gewicht anzupassen, steigt in Richtung zum Rand hin der Papierquerschnitt an, vorzugsweise im wesentlichen konstant. Dies wird dadurch erreicht, indem die Anzahl der Falten am Umfang des Filterelements in Richtung zum Rand hin zunehmen (Merkmale des Patentanspruchs 1 8). Diese Zunahme der Belastbarkeit in Richtung zum Rand hin kann zusätzlich noch durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 9 verbessert werden, indem nun auch noch die Tiefe der Falten zum Rand des Filterelements hin zunimmt.
Gemäß einer dritten Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines aus Papier auszuformenden Formteils geschaffen, bei dem das Formteil ein Filterelement aus dünnem Filterpapier ist, das seinerseits eine Öffnung und einen Aufnahmeraum zur Befüllung mit Extraktionsgütern, wie Kaffeemehl oder Teeblätter aufweist. Dieses Filterelement wird durch Faltung des Filterpapiers beim Einsetzen in die Hohlform ausgeformt, so daß auch hier keine Überbeanspruchungen des Filtermaterials entstehen. Die Form des Filterelements ist also so ausgebildet, daß bei der Verformung die Oberfläche des Filterelements verkleinert wird und der dabei entstehende Materialüberschuß in räumliche Lagen verteilt wird, die durch Falten gebildet werden. Durch dieses Verfahren wird es möglich, ein aus dünnem Filterpapier hergestelltes Filterelement einteilig und ohne Einschnitte auszuformen. Ein derartiges Verfahren ermöglicht jede beliebige Form eines Filterelements. Dieses Verfahren läßt sich insbesondere bei Filterelementen mit einer ellipsoiden Außenkontur anwenden. Zur Herstellung von Filterelementen ist dieses Verfahren äußerst einfach, kostengünstig und zeitsparend.
Um ein Verschieben des Filterpapiers im Werkzeug zu vermeiden, damit ein nach dem Ausformvorgang möglichst konzentrisch ausgebildetes Filterelement entsteht, sind die Merkmale des Patentanspruchs 21 vorgesehen.
Gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 22 bestehen die Fixiermittel aus einem aus der Matrize beweglich heraus- bzw. hereinfahrenden Gegenhalter.
Nach den Merkmalen des Patentanspruchs 23 können die Fixiermittel durch Saugkräfte oder Druckkräfte erzeugt werden. Es sind aber auch andere am Filterelement auszubildende Fixiermittel, beispielsweise Vorsprünge oder Vertiefungen, denkbar, die in Zentriervorrichtungen des Werkzeugs eingreifen.
Gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 24 sind die Oberflächen der Werkzeugteile so ausgebildet, daß sie letztendlich das Filterelement in die gewünschte Endform bringen. Dabei verlaufen die Oberflächen der Werkzeuge derart, daß während des Herstellvorgangs eines Filterelements Falten entstehen, die hinterschnittfrei sind, also als offene Falten verlaufen. Dies macht es möglich, daß mehrere Lagen von Filterpapieren in das Werkzeug eingelegt werden können, um so in einem einzigen Arbeitsvorgang eine größere Anzahl von Filterelementen herzustellen. Wie viele Filterpapierlagen eingelegt werden können, hängt von der Dicke des Papiers und der Werkzeugform ab.
Vorteilhaft haben sich 10 bis 20 kreisförmige Filterpapierscheiben (Anspruch 25) zur Herstellung von Filterelementen in einem einzigen Preßvorgang bewährt (Anspruch 26). Dabei werden alle Scheiben gleichzeitig vom Stempel in die Matrize gedrückt.
Durch die Merkmale des Patentanspruchs 27 wird erreicht, daß die Flankenbereiche der Berg- und Talfalten des Filterelements durch die das Filterelement ausformende Werkzeugform möglichst gezogen werden, damit die Flankenbereiche beim Preßvorgang nicht an den ausformenden Werkzeugwänden anliegen. Hierdurch wird eine unerwünschte zusätzliche Faltenbildung beim Preßvorgang innerhalb der gewollten Falten selbst vermieden, was ein Entnehmen der einzelnen Filteriemente aus dem Filterpaket überhaupt erst ermöglicht.
Gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 28 wird die Faltenbildung durch vorheriges Einbringen von Preßkanten in die Filterpapierscheibe vorausbestimmt und somit auch insbesondere erleichtert.
Nach den Merkmalen des Patentanspruchs 29 können durch die glatte Ausbildung von Matrize, Stempel und Niederhalter Filterelemente mit geschlossenen Falten (Anspruch 1 1 ) hergestellt werden, allerdings müssen dann die Filterelemente einzeln hergestellt werden. Dabei entstehen die Falten von selbst und werden daher anschließend zu sich überlappenden Falten verpreßt. Dieses Verfahren erlaubt wegen der geschlossenen Falten nur die Herstellung eines einzigen Filterelements. Die geschlossenen Falten werden gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 30 anschließend verfestigt, indem Matrize, Stempel und Niederhalter fest gegeneinander gepreßt werden und so das Filterelement zwischen diesen Teilen eingepreßt wird. Hierdurch erhält man ein in sich besonders stabiles aber dennoch elastisches Filterelement zu erhalten.
Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 perspektivisch seitlich von oben dargestellte Haushaltskaffeemaschine mit dem in Fig. 2 im Längsschnitt dargestellten Filterträger in Schließstellung, allerdings in verkleinertem Maßstab,
Fig. 2 Längsschnitt einen Filterträger mit Korb und mit eingesetztem, mit offenen Falten versehenen Filterelement,
Fig. 3 perspektivische Draufsicht auf ein zweites Ausführungsbeispiel eines Filterelements mit offenen Falten,
Fig. 4 perspektivische Draufsicht von oben auf ein mit geschlossenen Falten versehenes Filterelement,
Fig. 5 Teilschnitt durch die Falten gemäß der Schnittführung V-V nach Fig. 3,
Fig. 6 bis 10 einzelne Verfahrensschritte zur Herstellung des erfindungsgemäßen Filterelements in einem hierfür vorgesehenen Werkzeug mit Matrize, Stempel, Niederhalter, Filterelement und Fixiermittel.
Aus Fig. 1 ist ein Filterträger 1 ersichtlich, der in ein Gehäuse 2 einer Kaffeemaschine 3 für den häuslichen Bedarf einsetzbar ist und von diesem getragen wird. Oberhalb des Filterträgers 1 ist ein Brühkopf 4 ausgebildet, der über einen Steg 5 mit dem Gehäuse 2 fest verbunden ist. Seitlich neben dem Steg 5 ist ein Wassertank 6 ausgebildet, der auf einem Sockel 7 des Gehäuses 2 aufsitzt. Von dem Sockel 7 erstreckt sich nach vorne ein tellerförmiger Abstellfuß 9, an dessen Vorderseite eine Schaltwippe oder ein Schaltschieber 1 0 angeordnet ist, der mit einem im Abstellfuß 9 befestigten, aber hier nicht näher dargestellten elektrischen Schalter verbunden ist. Die Oberseite des Abstellfußes 9 wird von einer Warmhalteplatte 1 1 begrenzt, auf der ein Gefäß 1 2, vorzugsweise eine Glaskanne, abgestellt ist. Die Oberseite der Glaskanne 1 2 endet mit einem auf der Glaskanne 1 2 aufsitzenden Deckel 1 3. Am Außenumfang der Glaskanne 1 2 ist ein Handgriff 14 befestigt, vorzugsweise durch Kleben.
Unterhalb der Warmhalteplatte 1 1 ist nach Fig. 1 im Abstellfuß 9 ein nicht näher dar- gestellter elektrischer Durchlauferhitzer ausgebildet, dessen Einlaßrohr über eine nicht näher dargestellte Leitung mit dem Wassertank 6 verbunden ist. Der Auslaß des Durchlauferhitzers ist über ein nicht näher dargestelltes Steigrohr, das auch in dem Steg 5 verläuft, mit dem Brühkopf 4 verbunden. Der Wassertank 6 ist mit einem Deckel 1 5 verschließbar.
Nach den Figuren 1 und 2 besteht der Filterträger 1 aus einem vorzugsweise aus Kunststoff gespritzten Filtergehäuse 1 6, das im Querschnitt im wesentlichen halbkugelförmig oder ellipsoid verläuft. Im unteren Bereich ist, konzentrisch zum Filtergehäuse 1 6 verlaufend, eine rohrförmige Schürze 17 angebracht, die mit ihrer Stirnfläche 18 geringfügig oberhalb der Oberfläche des Deckels 1 3 endet. Am untersten Punkt des ellipsoiden Filtergehäuses 1 6 ist nach den Fig. 2 eine zentrale Auslaßöffnung 1 9 ausgebildet. Die Schürze 1 7 dient zur besseren Wärmeisolierung des aus der Auslaßöffnung 1 9 austretenden Brühgetränks. Der Brühkopf 4 verschließt nach den Figuren 1 und 2 die Öffnung 21 des Filterträgers 1 komplett, um so beim Brühvorgang Wärmeverluste zu vermeiden.
Nach den Fig. 2 liegt an dem Rand 22 des Filtergehäuses 16 ein Korb 23 auf, der zusammen mit dem Filtergehäuse 1 6 den eigentlichen Filterträger 1 bildet. Der Korb 23 kann auch einteilig mit dem Filtergehäuse 1 6 ausgeformt sein. Allerdings ist es zur besseren Reinigung sinnvoll, Filtergehäuse 1 6 und Korb 23 zweiteilig auszubilden.
Nach Fig. 2 weist der Korb 23 ein Ringteil 36 auf, das sich am Rand 22 abstützt. An das Ringteil 36 schließt sich nach unten ein Übergangsbereich 26 an. Die Wandung 20 des Übergangsbereichs 26 ist an die äußere Hüllkurve 29 der Außenwandung 27 des Übergangsbereichs 30 des Filterelements 28 angepaßt. Die Wandung 20 des Übergangsbereichs 26, 30 weist daher eine zick-zack-förmige Struktur auf.
In Fig. 2 besteht der Korb 23 aus einem einzigen Formteil, an den sich an den unteren Übergangsbereich 26 im Abstand zueinander nach unten verlaufende gitterförmige Verstrebungen 34 anschließen, die alle miteinander verbunden sind. Die Verstrebungen 34 folgen im wesentlichen der Hüllkurve 29 des ellipsoiden Abschnitts 32 des Filterelements 28, d.h., innerhalb des Bereichs der Verstrebungen 34 stützt sich das Filterelement 28 nach Fig. 2 sowohl in radialer wie in senkrechter vollständig ab. Durch den Korb 23 erhält das Filterelement 1 zusätzlich eine sichere seitliche Lage im Filterträger 1 . Die von den Verstrebungen 34 gebildeten Öffnungen 25 sind nur so groß bemessen, daß das Filterelement 28 nicht durch die Öffnungen 25 nach unten durchfallen kann. Der Übergangsbereich 30 weist an das Filterelement angepaßte Nuten 79 und Erhebungen 1 1 5 auf, in die die Bergfalten 52 bzw. Talfalten 51 bei richtiger Endlage des Filterelements 28 eingreifen, so daß das Filterelement 28 drehfest im Korb 23 einsitzt. Bei einem Filterelement 28 mit sich überlappenden Falten 42 (Fig. 4) kann die Wandung 20 des Übergangsbereichs 30 kegelstumpfförmig, also glatt, ausgebildet sein.
Das Filtergehäuse 16 und das Ringteil 36 können an dem Rand 22 miteinander verklebt, verschweißt, über ein Gewinde, durch eine Verklipsung oder ähnliche Verbindungsmittel miteinander verbunden sein. Das ellipsoid verlaufende Filtergehäuse 1 6 wird nach Fig. 2 von einer geschlossenen Wand 37 gebildet, die im Abstand zum Korb 23 verläuft. Durch die doppelwandige Ausbildung von Korb 23 und Wand 37 des Filterträgers 1 wird eine besonders thermogeschützte Filterträgereinheit 1 geschaffen. Das Ringteil 36 ermöglicht nach Fig. 2 ein Herausnehmen des Korbes 23 ohne Entfernen des Filterträgers 1 von der Kaffeemaschine 3 (Fig. 1 ) .
Nach Fig. 3 ist das Filterelement 28 aus dünnem Filterpapier hergestellt, das im wesentlichen der Kontur eines Ellipsoids folgt. Der Rand 39 begrenzt die Öffnung 21 des Filterelements 28.
Nach Fig. 4 besteht das Filterelement 28 aus sich überlappenden Falten 42, die parallel zur Längsrichtung der Mittelachse 43, also radial zum tiefsten Punkt 63, der auf der Mittelachse 43 des Filterelements 28 liegt, der Außenwandung 27 des Filterelements 28 verlaufen. Die Falten 42 erstrecken sich im Querschnitt im wesentlichen Z-förmig. Die Falten 42 liegen nicht allzu fest aneinander, so daß sie noch einen sehr geringen Spalt bilden, der aber im Extremfall bei sehr festem Anpressen in trockenem Zustand sogar geschlossen sein kann, so daß nur, wie dies Fig. 4 zeigt, die Überlappung als eine Linie (überlappende Falte 42) zu erkennen ist.
Wie aus Fig. 4 weiter ersichtlich ist, verläuft das Filterelement 28 im Übergangsbereich 30 kegelstumpfförmig, während es am Übergang von der Trennlinie 44 nach unten im wesentlichen halbkugelförmig verläuft. Der Kegeistumpfwinkel 45 am Übergangsbereich 30 beträgt etwa 1 5 ° bei einem Durchmesser D im Bereich der Öffnung 21 von ca. 1 1 5 mm. Der Winkel 45 kann auch kleiner als 1 5 ° sein. Er muß aber immer größer als 0° sein, um eine Formschräge zu erhalten, durch die das Filterelement 28 überhaupt erst aus dem Formwerkzeug entnommen werden kann. Gleiches gilt bei der Entnahme aus einem Stapel. Die Höhe H des Filterelements 28 beträgt etwa 75 mm. Damit das Filterelement 28 auch immer bündig am Übergangsbereich 26 - dieser ist dann glatt und nicht zick-zack-förmig (wie in Fig. 2) ausgebildet - anliegt, wird der Durchmesser D vorzugsweise einige Millimeter größer gewählt. Beim Einsetzen in den Filterträger 1 wird dabei das Filterelement 28 immer mit radialer Vorspannung zusammengedrückt und läßt sich in den Korb 23 bis zur Auflage behutsam eindrücken.
In den Figuren 2 und 3 ist ein Filterelement 28 dargestellt, das im Gegensatz zum Filterelement 28 nach Fig. 4 offene Falten 48 aufweist. Unter offenen Falten 48 ist zu verstehen, daß sie - im Gegensatz zu den überlappenden Falten 42 nach Fig. 4 - sich nicht hinterschneiden, d.h., wenn man senkrecht von oben in den Aufnahmeraum 76 des Filterelements 28 schaut ist die von oben her sichtbare Oberfläche des Filterpapiers ohne Hinterschneidungen zu sehen.
Die offenen Falten 48 werden nach den Figuren 2 und 3 von Talfalten 51 und von Bergfalten 52 gebildet. Wie in Fig. 9 zu erkennen ist, sind die Tal- und Bergfalten 51 , 52 zum tiefsten Punkt 63 hin ausgerichtet. Jeweils zwei benachbarte Bergfalten 52 bilden mit einer Talfalte 51 eine offene Falte 48, die im Querschnitt in Richtung der Mittelachse 43 vom Beginn nach oben V-förmig erweiternd ausgebildet ist und die von den Seitenwänden 53, 54 begrenzt ist. Unter Talfalten 51 sind die Falten zu verstehen, die bei Draufsicht von oben in den Aufnahmeraum 76 als Vertiefungen oder Einschnitte 71 zu erkennen sind, wenn man von außen auf die Außenwandung 27 schaut. Betrachtet man allerdings diese Einschnitte 71 nach Fig. 3 von innen her, so stellt sich dieser Einschnitt 71 gerade umgekehrt, also als eine Bergfalte 52 in Form einer satteldachähnlichen Erhebung 72, dar. Sinngemäß gilt dies auch für die satteldachähnlichen Erhebungen 72, wenn man von außen auf das Filterelement 28 schaut. Es hängt also immer davon ab, von wo aus man auf das Filterelement 28 schaut, nämlich entweder in den Aufnahmeraum 76 oder von außen auf die Außenwandung 27. Wenn also beim Anmeldungsgegenstand von einer Talfalte 51 oder einer Bergfalte 52 gesprochen wird, dann sind immer die Falten gemeint, die sich beim Draufschauen entweder in den Aufnahmeraum 76 oder auf die Außenwandung 27 darstellen.
Wie aus den Figuren 2 und 3 zu erkennen ist, beginnen die Talfalten 51 vom Rand 39 in den Punkten 24 als eine Linie und enden in den Punkten 81 bzw. 33, d.h., die Falten 51 gehen in diesem Bereich in die Außenwandung 27 des ellipsoiden Abschnitts 32 über.
Wie aus den Figuren 2 und 3 ersichtlich ist, weisen die am Rand 39 endenden Falten 48 alle die gleiche Geometrie auf, d.h., alle äußeren Spitzen 67 der Talfalten 51 liegen auf einer gemeinsamen horizontalen Ebene, wenn man die Spitzen 67 zu einem Kreis miteinander verbindet. Wie aus Fig. 3 zu erkennen ist, beträgt der Außendurchmesser D2 des Randes 39 des ausgeformten, also fertigen Filterelements, etwa 1 1 5 mm bei einem Durchmesser D5 der Halbhohlkugel (ellipsoider Abschnitt 32), die von der Hüllkurve 29 begrenzt wird, von etwa 105 mm. Die Hüllkurve 29 ist als eine gedachte Fläche definiert, die sich ergibt, wenn man eine sehr dünne Haut über die Bergfalten 52 und um den tiefsten Punkt 63 herum spannt.
An den halbkugelförmigen Bereich der Außenwandung 27 des Filterelements 28 schließt sich nach den Figuren 2 und 3 nach oben an der Trennlinie 44 ein Übergangsbereich 30 an. Sowohl die Talfalten 51 wie die Bergfalten 52 verlaufen bei diesem Ausführungsbeispiel ab der Trennlinie 44 nach oben mit einem Winkel 45 von etwa 8° leicht konisch nach außen. Diese Schräge 68 dient zum besseren Ausformen des Filterelements 28 nach seiner Formgebung.
Nach den Figuren 8 bis 10 sind, am Umfang gleichmäßig verteilt, am Filterelement 28 längere 56 und kürzere Falten 57 angeordnet, die alle zum tiefsten Punkt 63 hin gerichtet sind. Zwischen den längeren Falten 56 sind jeweils zwei kürzere Falten 57 angeordnet. Die Spitzen 33 der längeren Falten 56 liegen nach den Figuren 2 bis 4 auf einem gemeinsamen Durchmesser D3 von etwa 35 mm. Ebenfalls liegen die Spitzen 59 der kürzeren Falten 57 auf einem gemeinsamen Durchmesser D4, der etwa 75 mm beträgt.
Um das Papiermaterial, das zur Formgebung des Filterelements 28, das widerum aus einer Rondenfilterpapierscheibe (nicht dargestellt) mit dem Durchmesser von etwa 225 mm besteht, bei einfacher Herstellung besser verdrängen zu können, sind zwischen zwei längeren Falten 56 zwei kürzere Falten 57 ausgebildet. Selbstverständlich wäre es auch denkbar, anstelle der zwei kürzeren Falten 57 alle Falten gleichlang anzuordnen, allerdings müßte man dann einen anderen Flankenwinkel 73 wählen, um die gleiche Papierverdrängung wie bei der Bildung von zwei Falten 59 zu erreichen. Der Flankenwinkel 73 beträgt in einer kurzen oder längeren Falte 59, 58 etwa 67,5 °, dieser ergibt sich allerdings bei der Anzahl der Falten, die gleichmäßig am Umfang des Filterelements 28 bei gegebenen Durchmessern D 1 und D2 verteilt sind, von selbst.
Nach Fig. 3 wachsen die kürzeren und längeren Falten 57, 56 sowohl in ihrer Faltentiefe 74 wie in ihrer Faltenbreite 75 (Fig. 5) nicht linear an. Linear anwachsende Falten sind von topfförmigen Filterelementen her aus dem Stand der Technik bekannt, bei denen die vom kreisförmigen Boden aufsteigende Seitenwand einen Kegelstumpf bildet. Soll eine ellipsoide oder halbkugelförmige Gestalt des Filterelements 28 hergestellt werden, wie dies nach der Erfindung der Fall ist, so müssen die Falten 48 das Filtermaterial derart nach oben zunehmend wegfalten, daß sich zum einen in der Abwicklung eine Fläche ergibt, zum anderen in der Filtergestalt eine ellipsoide oder halbkugelförmige Form entsteht.
Die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Filtereinheit, die aus einem in einem Filterträger 1 eingesetzten Filterelement 28 besthet, ist nach den Figuren 1 und 2 folgende:
Von einem Stapel von Filterelementen 28 bzw. Filtertüten - unter Stapel sind mehrere ineinander gesteckte Filterelemente 28 zu verstehen, die allerdings in den Zeichnungen nicht als Stapel dargestellt sind - wird ein einziges Filterelement 28 herausgenommen und in den Filterträger 1 eingesetzt. Gemäß Fig. 1 wird zuvor der Filterträger 1 aus dem Gehäuse 2 der Kaffeemaschine 3 nach vorne herausgezogen oder seitlich weggeschwenkt, so daß die Öffnung 21 des Korbes 23 bzw. des Filterträgers 1 von oben her frei zugänglich ist. Anschließend wird das Filterelement 28 über die Öffnung 21 in den Korb 23 bzw. in das Filtergehäuse 1 eingesetzt, bis sein Boden 62 bündig an den Innenflächen der Verstrebungen 34 anliegt. Dabei wird die Außenwandung 27 des Filterelements 28 von dem Übergangsbereich 26 des Korbes 23 radial nach innen elastisch zusammengedrückt, d.h., dabei liegen die Talfalten 52 immer mit geringer Vorspannung an der Übergangsfläche 26 des Filterträgers 1 bzw. des Korbes 23 an, so daß das Filterelement 28 beim Einsetzen langsam in seine Endstellung gebracht werden kann. Die radiale Einschnürung beim Einsetzen des Filterelements 28 wird von den nach oben und radial nach außen verlaufenden, V-förmig ausgebildeten Tal- und Bergfalten 51 , 52 besonders elastisch aufgenommen, so daß sich das Filterelement 28 sehr leicht mit sehr geringer Kraft in den Filterträger 1 einsetzen läßt. Es kann eine Bedienungsperson nochmals mit der Hand von oben her auf den Boden 62 im Bereich des tiefsten Punktes 63 drücken, um das Filterelement 28 im Filterträger 1 richtig zu zentrieren; und dies auch insbesondere deshalb, weil die Oberfläche des Übergangsbereichs 30 die gleiche Kontur wie das Filterelement 28 im Bereich der sich kontaktierenden Flächen aufweist. Beim Einsetzen des Filterelements 28 nach Fig. 2 dreht sich das Filterelement 28 so lange, bis die Talfalten 51 in die entsprechend angepaßten Nuten 79 und Erhebungen 1 1 5 am Korb 23 eingreifen und zentriert sind.
Das elastische Verhalten des Filterelements 28 nach Fig. 4 hingegen ist allerdings nicht so gut, wie bei dem Filterelement 28 nach den Figuren 2 und 3, weil hier am Filterelement überlappende Falten 42 und nicht offene Falten 48 vorhanden sind. Allerdings ist dafür die Steifigkeit höher.
Nun wird vorzugsweise Kaffeemehl (nicht dargestellt) eingegeben. Anschließend wird gemäß Fig. 1 der Filterträger 1 in die dort dargestellte Schließposition gebracht, so daß der Brühkopf 4 von oben her die Öffnung 21 verschließt und die vom Durchlauferhitzer kommende Leitung (nicht dargestellt) sich oberhalb der Öffnung 21 des Filterelements 28 befindet. Wird nun heißes Wasser von Hand auf das Kaffeemehl gegossen oder gemäß Fig. 1 durch Inbetriebnahme des Durchlauferhitzers (nicht dargestellt) mittels des Schalters 1 0 heißes Wasser über den Steg 5 und den Brühkopf 4 in die Öffnung 21 eingebracht, so dringt dieses in das Kaffeemehl ein und extrahiert Extraktionsstoffe aus dem Extraktionsgut. Das so hergestellte Brühgetränk fließt aufgrund des nahezu gleichen Abstandes von der Mitte M (das ist etwa der Bereich einerseits, der sich ergibt, wenn Wasser einläuft und sich ein mittlerer Flüssigkeitsspiegel bei mittlerem bis vollem Füllungsgrad von Kaffeemehl einstellt und andererseits der Bereich des Filterelements 28, von dem aus der radiale Abstand zur Wandung des Filterelements 28 etwa gleich ist) bis zur Außenwandung 27 des Filterelements 28 das Brühgetränk gleichmäßig an der Außenwandung 27 frei ab, ohne nennenswert vom Korb 23 am Abfließen gehindert zu werden. Aufgrund der Kapillarwirkung wandert auch Feuchtigkeit bis zum Rand 39 des Filterelements 28, die eine Flüssigkeitsschicht zwischen den Übergangsbereichen 26 und 30 bildet. Diese dünne Wasserschicht trägt dazu bei, daß das nun sehr weich gewordene Filterpapier des Filterelements 28 mit seinem Übergangsbereich 30 sich nicht von der Wandung 20 des Korbes 23 löst und nach innen einfällt. Obwohl also das Filterelement, sobald es durchnäßt ist, seine Steifigkeit nahezu völlig verliert, bleibt dennoch im wesentlichen die Halbkugelform erhalten.
Das Brühgetränk fließt nach den Figuren 1 und 2 an der Außenwandung 27 des Filterelements 28 nahezu gleichmäßig ab, nachdem die Extraktionsstoffe aus dem Extraktionsgut gleichmäßig extrahiert wurden. Sobald das Brühgetränk den tiefesten Punkt 63 des Filterelements 28 erreicht hat, trennt es sich vom Filterelement 28 und fließt in den Aufnahmeraum 77 ein, von wo es über die Öffnung 1 9 den Filterträger 1 verläßt und in eine darunter abgestellte Glaskanne 1 2 abfließt. Sobald der Extraktionsvorgang beendet ist und das Extraktionsgut aus dem Filterelement 28 abgeflossen ist, ist der Brühvorgang beendet. Durch die ellipsoide Form des Filterelements 28 wird auch ein langes Nachtropfen vermieden.
Nun kann der Filterträger 1 nach den Figuren 1 und 2 wieder aus dem Gehäuse 2 herausgenommen werden und durch Umkippen des Filterträgers 1 kann das Filterelement 28 mit samt dem Kaffeekuchen (nicht dargestellt) ausgeworfen werden. Es ist aber auch denkbar, nur den Korb 23 mit dem einsitzenden Filterelement 28 mittels einer am Abstützring 23 ausgebildeten, aber in der Zeichnung nicht dargestellten Handhabe herauszunehmen und durch Umkippen das Filterelement 28 zu entfernen.
Durch das erfindungsgemäße Filterelement 28, das aus sehr dünnem Filterpapier, vorzugsweise mit einer Papierdicke von nur 0, 1 mm, besteht, wird erstmals auch im nassen Zustand eine recht stabile Filterpapierform geschaffen, bei der ohne aufwendige Haltemittel das Filterelement 28 selbst im Filterträger 1 sicher einsitzt. Die stabile Filterpapierform ermöglicht eine einfache Handhabung und läßt aufgrund der ellipsoiden Form ausgezeichnete Brühergebnisse zu. Insbesondere kann bei diesem Filterelement 28 das Brühgetränk nahezu ungehindert an der Außenfläche und am Korb 23 vorbei abfließen, was die Verweildauer des heißen Wassers im Filterelement 28 reduziert und so ein Einbringen von nicht erwünschten Geschmacks- bzw. Aromastoffen einerseits und ein zu schnelles Abkühlen des Brühgetränks andererseits vermeidet.
Aus den Figuren 6 bis 10 sind die einzelnen Verfahrensschritte zum Herstellen eines oder mehrerer Filterelemente 28 entsprechend den Figuren 2 bis 4) mit Hilfe eines Werkzeuges 92 dargestellt. Das Werkzeug 92 besteht dabei aus einem Stempel 82, einer Matrize 83, einem Niederhalter 84 und einem Gegenhalter 89 als Fixiermittel. Die Matrize 83 weist einen ellipsoiden Hohlraum 97 auf, dessen Innenwand entweder glatt oder mit keilförmigen Einschnitten 96 versehen ist. Bei der glatten Ausführung der Innenwand 98 (nicht dargestellt) wird ein Filterelement 28 gemäß der Fig. 4 und bei der mit keilförmigen Einschnitten 96 versehenen Innenwand 98 wird ein nach den Figuren 2 und 3 dargestelltes Filterelement 28 hergestellt. Dabei muß dann selbstverständlich auch die Oberfläche des Stempels 82 entweder glatt (Filterelement 28 nach den Figuren 2 und 3) oder mit keilförmigen Erhebungen 95 (Filterelement 28 nach den Figuren 8 bis 1 1 ) versehen sein, die dann in die entsprechenden keilförmigen Einschnitte 96 in der Matrize 83 eingreifen können.
Nach den Figuren 6 bis 10 ist an der Matrize 83 im Zentrum eine Bohrung 100 ausgebildet, die von dem als Fixiermittel ausgebildeten Gegenhalter 89 durchdrungen wird. Die Innenfläche 101 bildet am Gegenhalter 89 mit der Innenwandung 98 der Matrize 83 in derjenigen Stellung die ellipsoide geschlossene Hohlform 97, wenn der Gegenhalter 89 gegen den Stempel 82 drückt bzw. die Matrize 83 anschließend mit samt dem Gegenhalter 89 wieder nach oben fährt (Fig. 9). Auch die Innenfläche 1 01 des Gegenhalters 89 ist entweder glatt oder mit keilförmigen Einschnitten 96 versehen, die in die Erhebungen 95 in den Stempel 82 eingreifen. Die Matrize 83 ist gegenüber dem Gegenhalter 89 in Längsrichtung der Mittelachse 102 verschiebbar. Ebenso ist der Gegenhalter 89 gegenüber der Matrize 83 in Richtung der Mittelachse 102 höhenverschiebbar. Auch können sowohl Gegenhalter 89 wie Matrize 83 gleichzeitig auf- bzw. abbewegt werden.
Nach den Figuren 6 bis 10 ist senkrecht unterhalb der Matrize 83 und dem Gegenhalter 89 der Stempel 82 ausgebildet, der im wesentlichen aus einer ellipsoiden Halbkugel 104 besteht, die mittig zur Mittelachse 1 02 verläuft. An der Oberfläche der ellipsoiden Halbkugel 104 sind keilförmige Erhebungen 95 ausgebildet, die so verlaufen, daß sie in zusammengefahrenem Zustand von Stempel 82 und Matrize 83 die Einschnitte 71 des Filterelements 28 auf der einen Seite oder die Einschnitte 96 der Matrize 83 auf der anderen Seite ausfüllen.
An dieser Stelle sei noch bemerkt, daß das Werkzeug 92 nach den Figuren 6 bis 10 ohne die zugehörigen Betätigungs- und Führungseinrichtungen sowie die Steuerelemente dargestellt ist, um den eigentlichen Formvorgang besser darstellen zu können.
Die Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Werkzeugs 92 ist folgende:
In Fig. 6 ist das Werkzeug 92 ausgefahren, d.h., die Matrize 83 mit Gegenhalter 89 verlaufen im Abstand oberhalb des Stempels 82, so daß zwischen Stempel 82 und Matrize 83 mit Gegenhalter 89 ein Freiraum 106 entsteht, der es ermöglicht, eine Papierronde 93 oder einen Stapel 1 1 2 aus mehreren Papierronden 93 von der Seite her mittels einer nicht dargestellten Greifvorrichtung auf die Oberseite 103 des Niederhalters 84 zu legen. Im Ausführungsbeispiel soll die Dicke d mehrere übereinanderliegende Papierronden 93 darstellen.
Im nächsten Arbeitsschritt nähern sich die Matrize 83 und der Gegenhalter 89 gegenüber dem Stempel 82 und dem Niederhalter 84, wobei es gleichgültig ist, ob sich nur die Matrize 83 mit dem Gegenhalter 89 oder nur der Stempel 82 oder sich alle Teile zueinander bewegen. Die Matrize 83 fährt so lange gegen den Niederhalter 84, bis die keilförmigen Erhebungen 95 in die keilförmigen Einschnitte 96 an der Matrize 83 leicht eingreifen. Dabei wird der äußere Bereich der Papierronden 93 in leicht V-förmige Einschnitte 71 und dachförmige Erhebungen 72 vorgeformt. Anschließend fährt der Gegenhalter 89 gegen die Oberfläche des Filterpapierpakets 1 1 2 und drückt dabei die Unterseite 1 09 der letzten unteren Papierrronde 93, also das ganze Filterpapierpaket 1 1 2, mit Vorspannung gegen die Oberfläche 99 des Stempels 82. Auf diese Weise werden die Papierronden 93 gegenüber dem Werkzeug 92, wie dies aus Fig. 1 4 hervorgeht, fixiert und zentriert.
Nun fährt entweder die Matrize 83 mit dem Niederhalter 84 gegen den Stempel 82 oder der Stempel 82 in den ellipsoiden Hohlraum 97 der Matrize 83 ein. Während bei der ersten Variante der Gegenhalter 89 bei dieser Verschiebung fest steht und die Matrize 83 mit ihrer Bohrung 100 an der Außenfläche 1 1 3 des Gegenhalters 89 entlanggleitet, gleitet bei der zweiten Variante die Außenfläche 1 1 3 an der Bohrung 100 der Matrize 83 entlang. Während sich also der Stempel 82 in den ellipsoiden Hohlraum 97 hineinbewegt, legt sich das Filterpapierpaket 1 1 2 an der Oberfläche 99 des Stempels 82 an, indem dabei der vom Niederhalter 84 gegen die Ringfläche 1 10 der Matrize 83 leicht angedrückte Bereich des Filterpapierpakets 1 1 2 radial nach innen gleitet und in das Filterelement 28 die Talfalten 51 und Bergfalten 52 gemäß den Figuren 2 und 3 durch die Matrize 83 und den Niederhalter 84 eingebracht werden. Dabei drückt der Niederhalter 84 nur gerade so fest gegen das Filterpapierpaket 1 1 2, daß dieses in seinem mittleren Bereich immer eine ausreichende Spannung hat und gleichzeitig dennoch der radial äußere Rand des Filterpapierpakets 1 1 2 aus dem Spalt 85 nach innen weggleitet.
Je weiter der Stempel 82 in den Hohlraum 97 der Matrize 83 einfährt, um so mehr wird das Filterpapierpaket 1 1 2 am Eckbereich 1 1 4 der Matrize 83 umgelenkt und in die keilförmigen Einschnitte 96 eingedrückt. Das Filterpapierpaket 1 1 2 wird also erfindungsgemäß förmlich über den Eckbereich 1 14 gezogen, wobei gleichzeitig die Talfalten 51 und Bergfalten 52 nach den Figuren 2 und 3 durch die Matrize 83 und den Niederhalter 84 eingeformt werden. Dieser Vorgang verläuft so lange, bis der Stempel 82 nun vollständig in den Hohlraum 97 eingefahren ist. Während die keilförmigen Erhebungen 95 in die keilförmigen Einschnitte 96 eingreifen, wird das Filterpapierpaket 1 1 2 in seine endgültige Form, auch an dem inneren Bereich, der nicht über den Eckbereich 1 14 gleitet, gepreßt.
Nun wird der Stempel 82 so fest gegen die Matrize 83 und den Gegenhalter 89 gepreßt, daß das Filterpapierpaket 1 1 2 seine endgültige Form gemäß den Figuren 2 und 3 erhält. Bei diesem Preßvorgang werden nur die Tal- bzw. Bergfalten 51 , 52 verpreßt, nicht aber die Seitenwände 53, 54 nach Fig. 3. Gleichzeitig drückt nun auch der innere Ring 86 gegen den Rand 39 des Filterpapierpakets 1 1 2, daß einerseits der Spalt 85 verschwindet und andererseits die Ränder 39 des Filterpapierpakets 1 1 2 fest gegeneinander gepreßt werden, um eine stabile Form von vielen Filterelementen 28 im Filterpapierpaket 1 1 2 zu erreichen. Der Formvorgang ist beendet.
Nach Fig. 9 fährt nun die Matrize 83 mit Gegenhalter 89 nach oben aus dem Stempel 82 und dem Niederhalter 84 heraus. Das Filterpapierpaket 1 1 2 wird also nur noch durch seine radiale Vorspannung, die gegen die Innenwand 89 der Matrize 83 wirkt, in der Matarize 83 gehalten wird. Es ist aber auch möglich, falls die Vorspannung zu gering ist und ein Herausfallen des Filterpapierpakets 1 1 2 aus dem Hohlraum möglich wäre, eine Saugeinrichtung (nicht dargestellt) am Gegenhalter 89 anzubringen, durch die das Filterpapierpaket 1 1 2 am Gegenhalter 89 fest anliegt.
Anschließend kann durch Hereinfahren des Gegenhalters 89 in die Matarize 83 (Fig. 10) das fertig hergestellte Filterpapierstapel, bestehend aus mehreren fertigen Filterelementen 28, aus dem Werkzeug 92 entnommen werden. Das fertig hergestellte Filterpapierpaket 1 1 2 kann anschließend in eine dem Filterpapierpaket 1 1 2 angepaßte Verpackung eingesetzt werden. Der sehr einfache Herstellvorgang von einem oder mehreren Filterelementen 28 ist damit beendet.
In Fig. 4 ist am Rand 39 noch eine Lasche 1 1 7 angeformt, die die Handhabung eines Filterelements 28 verbessert.

Claims

Patentansprüche:
1. Filtriervorrichtung zum Herstellen von Brühgetränken mit einem Filterträger (1) und einem Filterelement (28) aus Filterpapier, welches seinerseits einen Aufnahmeraum (76) zur Befüllung mit Extraktionsgütern, wie Kaffeemehl oder Teeblätter, aufweist, die nach ihrer Kontaktierung mit heißem Wasser an dieses Extraktionsstoffe abgeben, so daß aus dem Filterelement (28) ein Brühgetränk abfließt, wobei das Filterelement (28) im Filterträger (1) einsitzt, d ad u rch gekennzei chnet, daß die Außenkontur (29) des Aufnahmebereichs (76) des Filterelements (28) der Kontur eines Ellipsoids folgt und daß das Filterelement (28) durch Falten (42, 48, 51, 52) des Filterpapiers mechanisch verstärkt ist.
2. Filtriervorrichtung nach Anspruch 1, dad u rc h geken n zei ch net, daß die Falten (42, 48, 51, 52) von Knickfalten mit verhältnismäßig scharfen Kanten gebildet sind.
3. Filtriervorrichtung nach Anspruch 1, dad urch gek ennzei ch net, daß der den Aufnahmeraum (76) begrenzende Bereich des Filterelements (28) Falten (51, 52) aufweist und daß die Falten (48, 51, 52) als offene Falten ausgebildet sind, wodurch auf dem den Aufnahmeraum (76) begrenzenden Bereich des Filterelements (28) Vertiefungen (71) und Erhebungen (72) entstehen.
4. Filtriervorrichtung nach Anspruch 1 , dad u rc h g ekennzei chnet, daß der den Aufnahmeraum (76) begrenzende Bereich (30) des Filterelements (28) Falten (42) aufweist und daß die Falten (42) als sich überlappende Falten ausgebildet sind.
5. Filtriervorrichtung nach Anspruch 1, dad urch geken nzeich net, daß der Filterträger (1) aus einem aus gitterförmigen Verstrebungen (34) ge- bildeten Korb (33) besteht, der das Filterelement (28) aufnehmen kann.
6. Filtriervorrichtung nach Anspruch 1, d ad urch g eken nzei ch n et, daß die Außenkontur (29) des Aufnahmebereichs (76) des Filterelements (28) und des Filterträgers (16) halkugelförmig ausgebildet ist.
7. Filtriervorrichtung nach Anspruch 1, dad urch g eken nzei ch net, daß der Filterträger (1) aus zwei oder mehreren Teilen (32, 36) zusammengsetzt ist.
8. Filtriervorrichtung nach Anspruch 1, dad urch gekennzei ch n et, daß die Filtriervorrichtung Teil einer elektrisch betriebenen Getränkezubereitungsmaschine (3) für den häuslichen Bedarf ist, in der Wasser in einem elektrischen Wassererhitzer erhitzt, welches dann seinerseits einem oberhalb der Filtriervorrichtung (1, 28) ausgebildeten Perkolator zugeführt wird, von wo es dann auf das Extraktionsgut fließt, dort Extraktionsstoffe aus dem Extraktionsgut extrahiert und als Brühgetränk abfließt.
9. Filterelement (28) aus Filterpapier, das seinerseits eine Öffnung und einen Aufnahmeraum (76) zur Befüllung mit Extraktionsgütern, wie Kaffeemehl oder Teeblätter, aufweist, dad urch geken nzei ch net, der den Aufnahmeraum (76) begrenzende Bereich, bedingt durch seine Herstellung durch Umformen aus einer Filterpapierscheibe, Falten (42, 48, 51, 52) aufweist.
10. Filterelement nach Anspruch 9, d ad urch ge ken n zei chnet, daß die Falten (48, 51, 52) als offene Falten ausgebildet sind, so daß keine Überlappungen von Papierflächen auftreten.
11. Filterelement nach Anspruch 9, d ad u rch gekennzei ch net, daß die Falten (42) als sich überlappende Falten ausgebildet sind.
12. Filterelement nach Anspruch 11 , da d u rch g eken nzei chnet, daß die in Überlappungsbereichen gelegenen Papierflächen (64, 65) fest aneinander liegen.
13. Filterelement nach Anspruch 9, dadurch gekennzei ch net, daß sich die Falten (42, 48, 51, 52) in Längsrichtung des Filterelements (28) vom Bereich des Bodens (62) bis in den Rand (39) erstrecken.
14. Filterelement nach Anspruch 9 d adu rch geken nzei ch net, daß sich die Falten (42, 48, 51, 52) radial nach außen erstrecken.
15. Filterelement nach Anspruch 9, d adu rch geken nzei ch net, daß das Filterelement (28) einteilig aus Filterpapier hergestellt ist und daß das Filterpapier 20 bis 60 Gramm, vorzugsweise 35 Gramm, pro Quadratmeter Flächengewicht hat.
16. Filterelement nach Anspruch 9, da d urch ge ken nzei chnet, daß die Außenkontur (32) des Aufnahmeraums (76) des Filterelements (28) innerhalb des Raumes liegt, der durch die Außenflächen zweier Ellipsoide gebildet wird und daß der jeweils kürzeste Abstand der beiden Außenflächen an keiner Stelle des so definierten Raumes größer als 8 mm ist.
17. Filtereiement nach Anspruch 10, dadurch ge ken nzei ch net, daß die Falten (48, 51, 52) im Querschnitt zick-zack- oder wellenförmig ausge- bildet sind und daher sich in Umfangsrichtung des Filterelements (28) jeweils an eine Bergfalte (52) eine Talfalte (51) anschließt.
18. Filterelement nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Falten (48, 51, 52) an dem den Auf nahmeraum (76) begrenzenden Bereich des Filterelements (28) auf unterschiedlichen Höhen beginnen, vorzugsweise wechseln sich zwei kürzere (57) mit einer längeren Falte (56) ab.
19. Filterelement nach Anspruch 17, dad u rch gekennzei chnet, daß die Tiefe (t) der Falten (56, 57) von ihrem Beginn (Spitzen 58, 59) radial nach außen zunimmt.
20. Verfahren zur Herstellung eines oder mehrerer aus Filterpapier (90) auszuformenden Formteile (28), bei dem das Werkzeug (92) zur Herstellung eines oder mehrerer Filterelemente (28) aus einem Stempel (82), einem Niederhalter (84) und einer Matrize (83) besteht, bei dem weiterhin ein oder mehrere Filterpapiere (90) zwischen Niederhalter (84) und Matrize (83) eingebracht wird, bei dem anschließend Niederhalter (84) und Matrize (83) zur Bildung eines Spaltes (85) so weit relativ zueinander bewegt werden, bei dem das Filterpapier (90) mit einem definierten Druck in dem Spalt (85) niedergehalten wird, bei dem anschließend Stempel (82) und Matrize (83) derart relativ zueinander einfahren, daß dabei das Filterpapier (90) durch den Spalt (85) zwischen Niederhalter (84) und Matrize (83) in die Hohlform (97) zwischen Stempel (82) und Matrize (83) eingezogen und geformt wird und bei dem nach Ausfahren des Stempels (82) aus der Matrize (83) und nach Entfernen des Niederhalters (84) das ausgeformte Filterelement (28) aus dem Werkzeug (92) entnommen werden kann, dad urch geken nzei ch net, daß das Formteil (28) ein Filterelement nach Anspruch 7 ist und daß die Formung des Filterelements (28) durch Faltung des Filterpapiers (90) beim Einzug in die Hohlform (97) entsteht.
21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Mitte (88) des Filterpapiers (90) während des Umformprozesses durch geeignete Fixiermittel (89) im Werkzeug (92) gehalten wird.
22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch geken nzei chnet, daß die Fixiermittel (89) durch einen aus der Matrize (83) beweglich heraus- bzw. hereinfahrenden Gegenhalter gebildet wird, der das Filterpapier (90) am Stempel
(82) fixiert.
23. Verfahren nach Anspruch 21, dadu rch geken nzei ch n et, daß die Haltemittel durch Saugkräfte realisiert sind.
24. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzei chnet, daß die Matrize (83), der Stempel (82) und der Niederhalter (84) in den formgebenden Bereichen die Oberfläche des Filterelements (28) nach den Merkmalen des Patentanspruchs 15 aufweisen, so daß am Rand der Matrize (83) und am Stempel (82) keilförmige Einschnitte (96) und an der Hohlform (97) der Matrize
(83) und am Niederhalter (84) keilförmige Erhebungen (95) entstehen.
25. Verfahren nach Anspruch 20, dad u rch gekennzei chnet, daß das Filterpapier (90) aus einer runden Kreisscheibe (93) hergestellt ist.
26. Verfahren zur Herstellung eines Filterelements nach Anspruch 25, dad u rch geken nzei ch n et, daß ein Stapel (112) von kreisförmigen Filterpapierscheiben (93) in einem einzigen Ausformvorgang zu Filterelementen (28) ausgeformt werden.
27. Verfahren nach Anspruch 24, dad u rch g eke n nzei ch n et, daß im voll eingefahrenen Zustand von Matrize (83), Stempel (82) und Niederhalter (84) die zusammenwirkenden Erhebungen (95) und Einschnitte (96) mindestens einen so großen Abstand haben, daß das Filterpapier in den Seitenwandungen (53, 54) nicht gepreßt wird.
28. Verfahren zur Herstellung eines Filterelements nach Anspruch 20, d ad u rch gekennzei chnet, daß in die kreisförmige Filterpapierscheibe (93) geradlinige und radial nach außen verlaufende Preßkanten eingebracht werden, an denen dann beim Umformenen des oder der Filterelemente (28) die Falten (56, 57) entstehen.
29. Verfahren nach Anspruch 20, dad u rch gekennzei ch net, daß die das oder die Filterelemente (28) formenden Oberflächen von Matrize (83), Stempel (82) und Niederhalter (84) glatt sind.
30. Verfahren zur Herstellung eines Filterelements nach Anspruch 29, dadurch gekennzei ch net, daß auch die Falten (42) an der Außenfläche (27) des Aufnahmeraums (76) des Filterelements (28) durch den Stempel (82) verpreßt werden.
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