WO2006032595A2 - Kaffeemaschine mit durchlauferhitzer - Google Patents

Kaffeemaschine mit durchlauferhitzer Download PDF

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    • A47J31/36—Coffee-making apparatus in which hot water is passed through the filter under pressure, i.e. in which the coffee grounds are extracted under pressure with hot water under liquid pressure with mechanical pressure-producing means

Definitions

  • the invention relates to a coffee machine according to the preamble of claim 1.
  • Coffee machines of the prior art work on different principles.
  • the most common models are the so-called non-pressure coffee machines.
  • water flows from a reservoir into an electrically heated tube.
  • heated water is then forced through a riser to an outlet, over which the heated water then drips into a coffee filter. From this coffee filter, the filter coffee can then flow into a jug at atmospheric pressure.
  • espresso machines there is an increased pressure in the area of the coffee powder, for example 15 bar.
  • This Inmehlauf ⁇ receiving device generally comprises a sieve for receiving the coffee.
  • the coffee grounds receiving device is arranged during operation in a region sealed off from the atmosphere, which is referred to as a pressure chamber or brewing chamber.
  • the water for preparing the coffee is first of all transferred from a water container into a heatable intermediate container. From this intermediate container, the heated water passes to a pump driven by an electric motor, from which it is supplied under elevated pressure, for example 2 to 3 bar, to a coffee grounds receiving device provided in a sealed brewing chamber.
  • Coffee pod machine designated form of coffee machines with a brewing chamber, it is provided that the coffee is not in loose form as
  • Coffee is introduced into the coffee grounds receiving device, but in the form of a coffee pad, that is surrounded in a compacted form with filter paper, in a holder is inserted.
  • the holder is arranged in a brewing chamber, which is formed from a Brühkam ⁇ meroberteil and a sealingly connectable with this Brühhuntunterteil.
  • About the Brühhuntoberteil heated water or steam is fed into the brewing chamber.
  • the holder for the coffee pads can be part of the Brühhuntunterteils or used as a separate part in this.
  • the brewing chamber lower part has an outlet opening from which the prepared coffee can emerge.
  • the holder can be designed so that the heated water or steam can flow through the coffee pads largely unhindered.
  • espresso machines it is known to heat the water on its way from a tank or water connection to the brewing chamber by means of a water heater and possibly partially evaporate. This results in comparatively high pressures, which must be countered by a correspondingly stable design of all components. However, it may be defective, e.g. faulty control of the heating element or blockage of a nozzle or line occasionally lead to excessive pressures, which can lead to damage to the machine. It is known to over-pressure vulnerable areas, i. in particular, those areas in which it is most likely to vaporize, to be secured by means of a pressure relief valve. A pressure relief valve keeps tight below a defined pressure threshold. If the pressure force exceeds the threshold value, the valve opens and the excess steam can escape in a controlled manner.
  • the object of the invention is to further develop a generic coffee machine such that a low-noise and material-friendly reduction of overpressure in the system becomes possible. This object is achieved with the features of independent claim 1.
  • the invention is based on the generic coffee machine in that the safety valve is arranged on the water inlet side or in the region of the inlet or in front of the inlet of the instantaneous water heater.
  • This invention breaks away from the usual principle of arranging the safety valve in the region of the strongest vapor formation.
  • the safety valve is instead arranged in an area in which it is highly unlikely that there will be vapor formation at all, namely in the cold water area in front of the instantaneous water heater.
  • This arrangement acts just as reliably as the known one, since the overpressure, as hydrostatic pressure, also transfers to the cold water column before the instantaneous water heater.
  • the safety valve does not flow any aggressive vapor but only cold water that can drip or flow calmly. Due to the runoff of water, in the area of steam generation, the desired relaxation and thus cooling and possibly condensation of the steam occur
  • the safety valve comprises a closure piston biased against the opening direction by spring means. This is a particularly simple, robust and effective embodiment of a safety valve.
  • the safety valve comprises a variable in the opening cross-section line element, which is biased by spring means radially inward.
  • a return line to the storage tank is provided, which is closed or opened by the safety valve as required. This means that the escaping in the overpressure water is returned to the storage tank and there is available for reuse. In addition, contamination of the machine and installation site due to escaping water is avoided.
  • the advantage of the invention becomes particularly clear since vapor returned to the tank is present there.
  • the return line opens directly into the storage tank.
  • the return line between storage tank and pump opens into the delivery line.
  • Figure 1 is a perspective view of a coffee machine according to the invention.
  • Figure 2 is a sectional view of the coffee machine of Figure 1;
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a safety circuit according to the invention.
  • FIG. 1 shows a perspective view of a coffee machine 10.
  • the coffee machine 10 comprises a flat post part 12, a column-like storage and operating part 14 and a coffee preparation part 16.
  • the coffee preparation part 16 is arranged above the post part 12 on the storage and operating part ,
  • a control panel with a plurality of control buttons 18a, 18b and 18c and a warning light 19 is arranged.
  • FIG. 2 shows a sectional view of the same coffee machine 10.
  • the supply and operating part basically comprises a water tank 20, a flow heater 22, a pump, not shown, and various connecting lines between the mentioned elements.
  • the coffee preparation part 16 comprises a brewing chamber 24, comprising a brewing chamber bottom part 26 and a brewing chamber top part 28. Below the brewing chamber 24, a spout pot 30 is provided into which prepared coffee runs from the brewing chamber 24.
  • the spout 30 has an outlet tube 32 over which prepared Coffee in a container provided on the stand part 12, such as a cup, runs.
  • the outlet pot is surrounded by a discharge housing 31.
  • FIG. 3 shows a schematic illustration of a particularly advantageous embodiment of a safety circuit according to the invention.
  • Brewing water is pumped by means of the pump 68 from the cold water tank 20 into the flow heater 22, from which it flows suffi cently heated in the brewing chamber 24, not shown.
  • the directional arrows 70a, 70b and 70c indicate the normal flow.
  • the safety valve 72 includes a valve body 74 that is biased against the opening direction by a spring member 76. According to the invention, the safety valve 72 sits in the region of the inlet of the instantaneous water heater, i. when opening, cold water first flows into the relief line 78 (indicated by the directional arrow 7Od).
  • the discharge line 78 opens in the vicinity of the cold water tank 20 in the randomlylei ⁇ device 80 and is, depending on the current flow conditions, either the pump 68 again fed or fed back into the water tank 20.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kaffeemaschine, insbesondere Espresso- oder Kaffeepad-Maschine, mit einem elektrischen Durchlauferhitzer (22) zum Erhitzen von mittels einer Pumpe (68) über eine Förderleitung (80) aus einem Vorratstank (20) gefördertem Wasser, welches nach Erhitzung zur Kaffeebereitung unter Druck in eine Brühkammer (24) geleitet wird, wobei ausserhalb des Durchlauferhitzers (22) ein Sicherheitsventil (72) zum automatischen Abbau von Überdruck vorgesehen ist. Um eine gattungsgemässe Kaffeemaschine derart weiterzubilden, dass ein geräuscharmer und materialschonender Abbau von Überdruck im System möglich wird, wird vorgeschlagen, dass das Sicherheitsventil (72) vor dem Eingang des Durchlauferhitzers (22) angeordnet ist. Durch die erfindungsgemässe Ausgestaltung wird erreicht, dass statt aggressivem Dampf Kaltwasser über das Sicherheitsventil abgeleitet wird, was geräuscharm und materialschonend erfolgen kann.

Description

Kaffeemaschine mit Durchlauferhitzer
Die Erfindung betrifft eine Kaffeemaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 .
Kaffeemaschinen des Standes der Technik arbeiten nach unterschiedlichen Prinzipien. Die gängigsten Modelle sind die sogenannten drucklos arbeitenden Kaffeemaschinen. Bei diesen fließt Wasser aus einem Vorratsbehälter in ein elektrisch beheizbares Rohr. Insbe¬ sondere durch Dampfentwicklung in diesem Rohr wird erwärmtes Wasser dann durch eine Steigleitung zu einem Auslauf gedrückt, über welchen das erwärmte Wasser dann in einen Kaffeefilter tropft. Aus diesem Kaffeefilter kann der Filterkaffee bei atmosphäri- schem Druck dann in eine Kanne fließen.
Im Gegensatz hierzu liegt bei Espressomaschinen ein erhöhter Druck im Bereich des Kaf¬ feemehls vor, beispielsweise 15 bar. Dies wird erreicht, indem Wasser aus einem Was¬ serbehälter oder einer sonstigen Wasserzuführung einer elektromotorisch angetriebenen Pumpe zugeführt wird, die das Wasser dann unter hohem Druck über einen elektrisch heizbaren Bereich einer Kaffeemehlaufnahmeeinrichtung zuführt. Diese Kaffeemehlauf¬ nahmeeinrichtung umfasst im Allgemeinen ein Sieb zur Aufnahme des Kaffees. Zur Er¬ zeugung des hohen Drucks im Bereich des Kaffees ist die Kaffeemehlaufnahmeeinrich¬ tung während des Betriebs in einem gegen die Atmosphäre abgedichteten Bereich ange- ordnet, der als Druckraum oder Brühkammer bezeichnet wird.
Bei einer weiteren prinzipiell anders arbeitenden Kaffeemaschine ist vorgesehen, das Wasser zur Zubereitung des Kaffees zunächst aus einem Wasserbehälter in einen be¬ heizbaren Zwischenbehälter zu überführen. Von diesem Zwischenbehälter gelangt das erwärmte Wasser zu einer elektromotorisch angetriebenen Pumpe, von der es unter er¬ höhtem Druck, beispielsweise 2 bis 3 bar, einer in einer abgedichteten Brühkammer vor¬ gesehenen Kaffeemehlaufnahmeeinrichtung zugeführt wird.
Bei einer besonderen, als sog. Kaffeepad-Maschine bezeichneten Form von Kaffeema- schinen mit einer Brühkammer, ist vorgesehen, dass der Kaffee nicht in loser Form als
Kaffeemehl in die Kaffeemehlaufnahmeeinrichtung eingebracht wird, sondern in Form eines Kaffeepads, das heißt in verdichteter Form mit Filterpapier umgeben, in einen Halter eingelegt wird. Der Halter ist in einer Brühkammer angeordnet, die aus einem Brühkam¬ meroberteil und einem dichtend mit diesem verbindbaren Brühkammerunterteil gebildet wird. Über das Brühkammeroberteil wird erhitztes Wasser bzw. Dampf in die Brühkammer zugeführt. Der Halter für die Kaffeepads kann Teil des Brühkammerunterteils oder als separates Teil in dieses eingesetzt sein. Das Brühkammerunterteil weist eine Auslassöff- nung auf, aus der bereiteter Kaffee austreten kann. Der Halter kann so gestaltet sein, dass das erhitzte Wasser bzw. der Dampf weitestgehend ungehindert die Kaffeepads durchströmen kann.
Insbesondere bei Espressomaschinen ist es bekannt, das Wasser auf seinem Weg von einem Tank oder Wasseranschluss zur Brühkammer mittels eines Durchlauferhitzers zu heizen und ggf. teilweise zu verdampfen. Hierbei entstehen vergleichsweise hohe Drücke, denen durch entsprechend stabile Auslegung aller Komponenten begegnet werden muss. Gleichwohl kann es durch Defekt, wie z.B. einer fehlerhaften Steuerung des Heizelemen¬ tes oder durch Verstopfung einer Düse oder einer Leitung, gelegentlich zu übermäßigen Drücken kommen, was zu Schäden an der Maschine führen kann. Es ist bekannt, über¬ druckgefährdete Bereiche, d.h. insbesondere diejenigen Bereiche, in denen es am wahr¬ scheinlichsten zur Dampfbildung kommt, mittels eines Überdruckventils abzusichern. Ein Überdruckventil hält unterhalb eines definierten Druckschwellenwertes dicht. Übersteigt die Druckkraft den Schwellenwert, öffnet das Ventil und der überschüssige Dampf kann kontrolliert entweichen.
Nachteilig bei dieser Art der Anordnung ist, dass der austretende Dampf sehr geräusch¬ voll verzischt oder bei Rückführung in einen Wasserbehälter dort sehr geräuschvoll ver¬ wirbelt, was vom Benutzer als störend empfunden wird. Zudem kommt es in Bereichen, in denen der Dampf mit ungeheizten Elementen in Berührung kommt, zu sehr hohen Tem¬ peraturunterschieden und entsprechenden Spannungen im Material, was starke Material¬ belastung und Verschleiß verursacht. Auch müssen all diese Elemente aus Hochtempera¬ tur-stabilem Material ausgebildet sein, was zusätzliche Kosten verursacht.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine gattungsgemäße Kaffeemaschine derart weiterzubil¬ den, dass ein geräuscharmer und materialschonender Abbau von Überdruck im System möglich wird. Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen ange¬ geben.
Die Erfindung baut auf der gattungsgemäßen Kaffeemaschine dadurch auf, dass das Si¬ cherheitsventil wassereintrittsseitig, bzw. im Bereich des Eingangs oder vor dem Eingang des Durchlauferhitzers angeordnet ist. Diese Erfindung löst sich von dem üblichen Prinzip, das Sicherheitsventil im Bereich der stärksten Dampfbildung anzuordnen. In Umkehrung üblicher technischer Gepflogenheiten wird das Sicherheitsventil vielmehr in einem Bereich angeordnet, in dem es mit höchster Wahrscheinlichkeit überhaupt nicht zu einer Dampf¬ bildung kommt, nämlich im Kaltwasserbereich vor dem Durchlauferhitzer. Diese Anord¬ nung wirkt ebenso sicher wie die bekannte, da sich der Überdruck als hydrostatischer Druck auch auf die Kaltwassersäule vor dem Durchlauferhitzer überträgt. Durch das Si¬ cherheitsventil strömt hingegen kein aggressiver Dampf sondern lediglich Kaltwasser, das ruhig tropfen oder strömen kann. Durch den Wasserabfluss kommt es im Bereich der Dampferzeugung zu der erwünschten Entspannung und damit zur Abkühlung und ggf. zur Kondensation des Dampfes
Günstigerweise ist vorgesehen, dass das Sicherheitsventil einen gegen die Öffnungsrich- tung durch Federmittel vorgespannten Verschlusskolben umfasst. Dies ist eine besonders einfache, robuste und wirkungsvolle Ausführungsform eines Sicherheitsventils.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass das Sicherheitsventil ein im Öffnungsquerschnitt variierbares Leitungselement umfasst, das durch Federmittel nach radial innen vorge- spannt ist.
Um ein Auffangen des entweichenden Wassers zu ermöglichen, ist bei einer vorteilhaften Weiterbildung eine Rückführleitung zu dem Vorratstank vorgesehen, die durch das Si¬ cherheitsventil bedarfsweise verschlossen oder geöffnet wird. Das bedeutet, dass das im Überdruckfall entweichende Wasser zu dem Vorratstank zurückgeleitet wird und dort zur erneuten Verwendung zur Verfügung steht. Zudem wird eine Verschmutzung von Maschi¬ ne und Aufstellort durch entweichendes Wasser vermieden. Bei dieser Variante wird der Vorteil der Erfindung besonders deutlich, da in den Tank zurückgeführter Dampf dort be- - A -
sonders lautstark verwirbeln würde. Die erfindungsgemäße Rückführung von Kaltwasser hingegen kann nahezu geräuschlos ablaufen.
Günstigerweise mündet die Rückführleitung unmittelbar in den Vorratstank. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass die Rückführleitung zwischen Vorratstank und Pumpe in die Förderleitung mündet. Dies hat den Vorteil, dass die Kaltwassersäule, die durch den Überdruck in den Tank zurückgeschoben wird, verlängert wird. Dadurch kann auch bei großem Dampfvolumen sichergestellt werden, dass der Überdruck abgebaut und das Si¬ cherheitsventil wieder geschlossen ist, bevor Dampf den Tank erreichen kann.
Die Erfindung ist anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßem Kaffeemaschine;
Figur 2 eine Schnittansicht der Kaffeemaschine von Figur 1 ;
Figur 3 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Sicherheitskreis¬ laufs.
Figur 1 zeigt eine perspektivische Darstellung einer Kaffeemaschine 10. Die Kaffeema- schine 10 umfasst einen flachen Ständerteil 12, einen säulenartigen Vorrats- und Be¬ triebsteil 14 und einen Kaffeebereitungsteil 16. Der Kaffeebereitungsteil 16 ist oberhalb des Ständerteils 12 an dem Vorrats- und Betriebsteil angeordnet. Im vorderen Bereich des Ständerteils 12 ist ein Bedienfeld mit mehreren Bedientasten 18a, 18b und 18c sowie einer Kontrollleuchte 19 angeordnet.
Figur 2 zeigt eine Schnittdarstellung derselben Kaffeemaschine 10. Der Vorrats- und Be¬ triebsteil umfasst im Wesentlichen einen Wassertank 20, einen Durchlauferhitzer 22, eine nicht dargestellte Pumpe sowie verschiedene Verbindungsleitungen zwischen den ge¬ nannten Elementen. Der Kaffeebereitungsteil 16 umfasst eine Brühkammer 24, umfas- send ein Brühkammerunterteil 26 sowie ein Brühkammeroberteil 28. Unterhalb der Brüh¬ kammer 24 ist ein Auslauftopf 30 vorgesehen, in welchen bereiteter Kaffee von der Brüh¬ kammer 24 läuft. Der Auslauftopf 30 weist ein Auslaufrohr 32 auf, über welches bereiteter Kaffee in einen auf dem Ständerteil 12 bereitgestellten Auffangbehälter, z.B. eine Tasse, läuft. Der Auslauftopf ist von einem Auslaufgehäuse 31 umgeben.
Figur 3 zeigt eine schematische Darstellung einer besonders vorteilhaften Ausführungs¬ form eines erfindungsgemäßen Sicherheitskreislaufs. Brühwasser wird mittels der Pumpe 68 aus dem Kaltwassertank 20 in den Durchlauferhitzer 22 gepumpt, aus dem es ausrei¬ chend erhitzt in die nicht dargestellte Brühkammer 24 strömt. Die Richtungspfeile 70a, 70b und 70c zeigen den normalen Fluss an.
Im Fall übermäßiger Erhitzung und Dampfbildung entsteht in dem System ein Überdruck. Dieser wird über das Sicherheitsventil 72 entspannt. Bei der gezeigten Ausführungsform umfasst das Sicherheitsventil 72 einen Ventilkörper 74, der gegen die Öffnungsrichtung von einem Federelement 76 vorgespannt wird. Erfindungsgemäß sitzt das Sicherheitsven¬ til 72 im Bereich des Eingangs des Durchlauferhitzers, d.h. bei einem Öffnen strömt zu¬ nächst Kaltwasser in die Entlastungsleitung 78 (angezeigt durch den Richtungspfeil 7Od). Die Entlastungsleitung 78 mündet in der Nähe des Kaltwassertanks 20 in die Förderlei¬ tung 80 und wird, je nach aktuellen Strömungsverhältnissen, entweder wieder der Pumpe 68 zugeführt oder zurück in den Wassertank 20 geleitet. Der Vergleich der Leitungslängen zeigt, dass im Fall der Aktivierung des Sicherheitsventils 72 nahezu der gesamte Durch¬ lauferhitzer 22 entleert werden kann, bevor Heißwasser oder Dampf zurück in den Was- sertank 20 fließt. Zu diesem Zeitpunkt kann jedoch in der Regel davon ausgegangen wer¬ den, dass der Überdruck bereits abgebaut und das Sicherheitsventil 72 wieder geschlos¬ sen ist. Somit wird geräuschvolles Verwirbeln von Dampf im Tank 20 vermieden.
Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie den Ansprüchen offen- barten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein. Bezugszeichenliste:
10 Kaffeemaschine
12 Ständerteil
14 Vorrats- und Betriebsteil
16 Kaffeebereitungsteil
18 a-c Bedientasten
19 Kontrollleuchte
20 Wassertank
22 Durchlauferhitzer
24 Brühkammer
26 Brühkammerunterteil
28 Brühkammeroberteil
30 Auslauftopf
31 Auslaufgehäuse
32 Auslaufrohr
68 Pumpe
70a, b, c, d Richtungspfeile
72 Sicherheitsventil
74 Ventilkörper
76 Feder
78 Entlastungsleitung
80 Förderleitung

Claims

Patentansprüche
1 . Kaffeemaschine, insbesondere Espresso- oder Kaffeepad-Maschine, mit einem e- lektrischen Durchlauferhitzer (22) zum Erhitzen von mittels einer Pumpe (68) über eine Förderleitung (80) aus einem Vorratstank (20) gefördertem Wasser, welches nach Erhitzung zur Kaffeebereitung unter Druck in eine Brühkammer (24) geleitet wird, wobei dem Durchlauferhitzer (22) ein Sicherheitsventil (72) zum automatischen Abbau von Überdruck zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicher¬ heitsventil (72) wassereintrittsseitig des Durchlauferhitzers (22) angeordnet ist.
2. Kaffeemaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Si¬ cherheitsventil außerhalb des Durchlauferhitzers im Eingangsbereich, vorzugsweise vor dem Eingang angeordnet ist
3. Kaffeemaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherheitsventil (72) einen gegen die Öffnungsrichtung durch Federmittel (76) vorgespannten Verschlusskolben (74) umfasst.
4. Kaffeemaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherheitsventil ein im Öffnungsquerschnitt variierbares Leitungselement um- fasst, das durch Federmittel nach radial innen vorgespannt ist.
5. Kaffeemaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rückführleitung (78) zu dem Vorratstank (20) vorgesehen ist, die durch das Si¬ cherheitsventil (72) bedarfsweise verschlossen oder geöffnet wird.
6. Kaffeemaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückführlei¬ tung unmittelbar in den Vorratstank mündet.
7. Kaffeemaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückführlei- tung (78) zwischen Vorratstank (20) und Pumpe (68) in die Förderleitung (80) mün¬ det.
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