WO2013104602A1 - Kaffeemaschine mit integriertem milchaufschäumer - Google Patents
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Classifications
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- A47J31/46—Dispensing spouts, pumps, drain valves or like liquid transporting devices
Definitions
- the present invention relates to a coffee machine with integrated milk frother according to the preamble of claim 1.
- it may be a non-electrically operated, stove-top coffee machine (riser machine).
- electrically operated coffee machines in particular, e.g. also includes coffee machines.
- Coffee machines for producing milk foam are already known from the prior art. A distinction is made between devices with and devices without control. In the devices without control, which usually work according to the riser principle, it is often not possible to prepare besides coffee and milk froth, since the necessary pressure build-up requires a pressure-tight closure of the pressure hull. All- However, there are a few devices such as the "Mukka Express” from Bialetti, which can also make milk foam, which uses the coffee water as a medium, which is injected under pressure into the milk to froth the milk. Milk foam mixture that is not optimal for reasons such as taste, splash protection and the optical separation between coffee and milk foam Another device that can prepare coffee and milk foam is the "Bellmann CX-25P".
- this device can only froth the milk by means of a steam nozzle, that is to say that steam emitted by the machine is conducted into an external vessel with milk. It is difficult to obtain a satisfactory milk foam or to prepare milk froth successfully.
- devices with control are usually controlled by solenoid valves or pneumatic valves. The valve is opened by means of external energy (ie a connection of the device to the power supply is necessary).
- the object of the present invention to provide a coffee machine which enables the preparation of both coffee and milk foam in a simple and reliable manner.
- the coffee machine should preferably be realized as aufherdctione riser machine, but can also be implemented in the form of an electrically operated device.
- the coffee and milk froth should also be able to be prepared without having to mix coffee and milk froth forcibly.
- a coffee machine according to the invention with integrated milk frother initially comprises a first line, which is also referred to below as a liquid line.
- This liquid line is designed to transport liquid (in particular: heated, but possibly also cold water).
- the line serves to transport this liquid to a volume in which the ground coffee to be flowed through.
- the coffee machine further comprises at least one further, second line, which is also referred to below as the steam line.
- This is designed in such a way that it can be used to transport liquid vapor (in particular: water vapor generated by heating water), which foaming the milk serves.
- this steam line the supply section of a
- Venturi nozzle trained milk frother be. According to the invention, the liquid line and the
- Cables are closed by rotation of the camshaft while the other of the two lines is opened at the same time. It is preferred that each line is exactly one
- Cam is associated with this line can be closed by rotation of the camshaft in a first suitable position and with this line can be reopened by turning the camshaft in a second, not coinciding with the first position position.
- a closing of the line is understood to mean that the cam (s) acts on this line in such a way that a passage of liquid or vapor through this line is prevented.
- a reopening is understood to mean that such Liquid or vapor passage by changing the action of the cam (s) is made possible again.
- cams can directly, ie mechanically directly by touching the same, act on the lines and these (eg flexible lines by compressing the same) immediately close.
- a direct action of the cams on the line is not necessary, it can also be interposed other mechanical elements (eg for distributing pressure forces over larger line sections), with which the cams can act indirectly on the lines.
- Such intermediate elements may be, for example, platelets or drive rods.
- valves in the lines which can be held by the cams in a suitable cam position in the closed state and can be reopened by further rotation of the camshaft.
- a third line also referred to below as a pressure reduction line, is provided next to the liquid line and the steam line.
- This is designed and arranged so that with her liquid vapor (eg liquid vapor from the pressure vessel of a riser machine, which can flow with appropriate camshaft position through the steam line for frothing the milk), which is used for pressure reduction (eg in the pressure vessel of the riser machine), can be dissipated.
- the camshaft is then (eg by providing an additional, third cam) designed so that the pressure reduction line can be closed by rotation of the camshaft by means of a cam (and reopened).
- the above-described lines of a flexible and / or elastic material for example as a plastic tube, a hose made of rubber, fiber materials or a technical fabric are formed.
- the lines can each be closed and reopened so that they can be completely compressed by turning the camshaft with its associated cam for closing and reopening a flow by moving further the respective cam can be reopened.
- non-flexible, compressible lines for the liquid, the steam and / or the pressure reduction line must be used, but also rigid lines, e.g. made of stainless steel conceivable that have suitable interruptions in which a perforated plate can be slidably arranged to open or close the individual lines. (The seal can then be ensured by means of suitable sealing means such as O-rings.) It is also possible to provide in the lines valves which are mechanically held closed by the cam (by rotation of the camshaft in a suitable position) and (at Further rotation of the camshaft through a changed cam position) can be reopened. The action on the valves may be e.g. be realized with the help of suitable rods or connecting rods.
- the ducts, the camshaft and their cam (s) can be positioned and shaped such that at most one of these ducts can be opened, whereas all other ducts are in that one Cam position, which leads to the opening of said line, must be closed at the same time.
- three-winged cams ie cams, whose eccentricity over a circumferential range of about 270 ° an enlarged radial distance to the camshaft and over the remaining circumference of about 90 ° a contrast reduced radial distance from the camshaft
- a two-wing cam is (ie a cam having an enlarged radial distance at two opposite sides with respect to the
- an alternating closing and opening function of the two lines can also be achieved, for example, by using two flexible hoses, which intersect at 90 °, which are connected by a single double-winged cam whose two wings are formed on opposite sides of the camshaft, compressed and reopened.
- the first, the second and the third line are respectively closed by means of precisely one cam seated on the camshaft by rotating the camshaft in the respectively suitable position and reopened (by further rotation of the camshaft).
- the three cams are seated as viewed along the longitudinal axis of the camshaft spaced from each other and seen along the outer circumference of the camshaft rotated relative to each other (ie each with a predefined wing position) on the camshaft.
- the three lines preferably run parallel to one another in their line section, which can be closed by means of the respectively associated cam.
- the cams do not mechanically act directly on flexible lines, but indirectly by means of pressing elements:
- Each cam can be assigned a pressing element, which is pressed at a suitable cam position against the associated line to close them.
- the respective pressing element (by suitable cam shape and by suitable restoring forces which can be exerted by the lines themselves or possibly also by a spring) is moved away from the associated line again, thus opening the associated line.
- the pressing elements which may be, for example, suitably shaped platelets, which distribute the pressure over a larger area of the lines to be compressed, press their associated lines, with a suitable cam position, against a housing wall of the coffee machine.
- the camshaft, the cams and the pressing elements can be arranged to be rotatable or pivotable in a suitably designed holder.
- the lines can be fixed in this holder, which can be connected to the housing of the coffee machine, be arranged.
- an additional radius on the camshaft can be locked to the housing in the respective switch positions.
- groove-shaped recesses and on the other hand complementary projections on the housing may be provided, which engage positively in one another at the radius.
- the cams as well as the respectively associated pressing elements can be locked together in pairs.
- complementary projections may be provided on the cam, which engage positively in one another.
- a coffee machine according to the invention can be operated without electrical connection and be designed for placement on an external heat source such as a stove (gas, induction or electric stove) (riser machine).
- the camshaft is preferably rotatable manually.
- the invention can also be implemented in the form of an electrically operated coffee machine (preferably a coffee machine).
- an electrically operated coffee machine preferably a coffee machine.
- the camshaft rotatable manually (for example by means of a rotatable switch on the outer housing of the coffee machine), in which case, however, it is preferred that the camshaft is rotated by the engine.
- programs for producing various coffee- and milk-based drinks can be selected, for example, with the aid of buttons on the outer casing of the coffee machine, wherein the camshaft can then be activated by the engine as a function of the respectively selected program.
- the present invention thus provides, in particular, a hot-pot coffee machine which can prepare coffee and milk foam without these two components having to be mixed with one another.
- the milk froth can be prepared by using steam from the pressure vessel of such a riser machine with the aid of a vapor jet condensation pump based on the Venturi nozzle principle. If the invention is realized in the context of a fully automatic coffee machine, then the existing steam jet condensation pump can be used accordingly.
- a camshaft according to the invention may allow different switching states (ie rotational positions), the respective necessary line (hereinafter also referred to as path) such as the water path for the coffee preparation, the steam path for frothing the milk and the steam path for the pressure reduction (pressure reduction line) for terminating the Coffee or milk foam preparation can be released by the corresponding rotation of the camshaft (with simultaneous closing, in particular clamping, the other paths). All paths or lines can be pass by the camshaft so that the corresponding path, for example in the form of a hose, can be squeezed by a cam on a suitable counterpart and released again.
- the cams are shaped and positioned on the camshaft that only one path can be opened and the other two paths are closed.
- the position of the pressure reduction can be controlled via a path. However, this can be done so that this one path each before the coffee and milk froth preparation by a suitably shaped cam (double-lobed cam with eccentrics on two opposite sides) can be opened.
- a suitably shaped cam double-lobed cam with eccentrics on two opposite sides
- the user can thus end the process in each case by turning the camshaft to a position in which only the pressure reduction line is open.
- the user is able to prepare several times in succession only coffee or milk froth only: For example, by four each offset by 90 ° switch positions of the camshaft, the user can prepare milk foam, turn the camshaft to reduce the pressure, finally the camshaft to
- the individual switching states can be run one after the other clockwise or counterclockwise one after the other (eg turning the camshaft from one to the other switching state by a total of 270 °), or else (alternately switching back and forth in or against the clockwise direction).
- the start and end positions are irrelevant.
- the respective position can be freely selected by turning the camshaft (however, when exiting a Cooking process are always changed in a riser machine in one of the pressure reduction positions to reduce any remaining pressure in the pressure vessel and finish the preparation of coffee or milk foam).
- Figures 1, 2, 3a, 3b, 3c, 4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 5a, 5b, 5c, 6a, 6b, 6c, 6d, 6e, 6f, 7a, 7b, 8a and 8b a detailed First embodiment of the present invention.
- the first exemplary embodiment of the present invention shown in FIGS. 1 to 8b represents a coffeemaker according to the invention in the form of an ascending riser machine.
- This has a frustoconical pressure container 16, which is connected to an external heat source in the form of eg a hearth H can be placed.
- the pressure vessel 16 has a closable filler neck 15 (water). Filled lid), through which the flow of the coffee powder K on the one hand and for producing liquid vapor for frothing milk M on the other hand provided water can be filled into the interior of the pressure vessel 16.
- Front side 16a of the pressure vessel 16 is formed as a base for an external vessel G (see Figure 1 with cup G and Figure 2 without the same). On one side is at the conically tapering
- a support arm 31 is fixed, which faces away from the pressure vessel 16, above the container 16 lying upper end an overhang 32, which also serves as a handle 32 a of the coffee machine and housing section
- the overhang 32 or the housing section 32b thereof is arranged above the standing surface 16a in such a way that the liquid F (thus the finished coffee) flowing in accordance with the known riser principle rises through the water pipe 1 and flows through the pad holder 14 and the coffee powder K therein ) by a suitable, not shown here Austechnischsabêt in the erected on the base 16 a external
- Vessel G can be initiated.
- the pressure vessel 16, the support arm 31 and the overhang 32 comprehensive housing of the coffee maker is here designated by the reference numeral 7.
- the pressure vessel 16 and the standing surface 16a facing away, vertically extending rear wall side of the support arm 31 carries the reference numeral 6th
- the water pipe 1 in this case runs within the support arm 31 so that it (not shown) within the overhanging housing portion 32b of the housing 7 from above into the pad holder 14 opens (so that heated by this line 1 water F rises, by the pad holder 14 or the coffee powder K contained therein is led to brew the coffee and is finally removed from the pad holder 14 into the external vessel G).
- the steam line 2 is first guided inside the support arm 31 through a valve 11 and finally guided into a milk frother 10 designed as a Venturi nozzle.
- the steam line 2 forms the supply line section of the Venturi nozzle or milk frother
- the suction line of the venturi here is a pivotable (see Figure 2 left and right), repeatedly bent line piece 10a made of stainless steel provided.
- the pipe section 10a can also be realized as a flexible hose or as a plastic tube. This is constructed and has a suitable length so that with him milk M from a near-bottom portion of the external, set up on the base 16 a vessel G by means of the known Venturi principle (bottleneck, at which the flowing through the line 2, from the container 16 ascending vapor AD creates a negative pressure) in the milk frother 10 and the Venturi nozzle can be sucked. (See also Figure 1, which shows the path of the sucked milk M through the suction portion 10a of the Venturi nozzle 10). Since the optimal function of the Venturi nozzle principle, a predefined minimum vapor pressure of, for example, 1.5 bar must be built within the pressure vessel 16 before an optimal foaming of the milk M can be achieved, is seen in the ascending steam line 2 from the pressure vessel 16 before
- the valve 11 is arranged. This is designed such that it closes until the predefined minimum pressure is reached and then suddenly opens the way for the rising water vapor AD for frothing the milk through the milk frother 10.
- the negative pressure arising in the Venturi nozzle 10 causes the milk M to overflow Line 10a sucked out of the vessel G, entrained in the milk frother 10 by the inflowing vapor AD and the resulting milk-steam mixture
- Support arm 31 is formed, the following Venturi nozzle 10 in the overhanging housing portion 32b in a not occupied by the pad holder 14 space portion thereof.
- valve 11 may also be omitted.
- the user must then be signaled reaching the predefined minimum pressure of eg 1.5 bar. This can be done, for example, by the camshaft 3 (see below) having a further, fifth position (into which the user can manually rotate the camshaft) where the three paths 1, 2 and 4 (as well as the path 12, the is always closed) are closed at the same time, so that within the container 16 can build up a sufficient vapor pressure.
- the achievement of the predefined minimum pressure of, for example, 1.5 bar can then be signaled by means of a valve disposed in a wall of the container 16 check valve, which opens from this pressure, discharging steam while an acoustic
- Another line which is connected to the interior of the pressure vessel 16 and extends in ascending manner in the support arm 31, is the pressure reduction line 4, with which
- Steam DD from the interior of the container 16 can be discharged into the environment, so that the pressure in the container 16 can be reduced.
- the pressure reduction line 4 exits through the support arm 31 and the handle 32a.
- the steam outlet opening is arranged back-walled.
- the further steam line 12 (which can also be omitted) discharges from the pressure vessel 16 and leads through the support arm 31 into the grip 32a and there to a manometer 13 provided in the grip 32a.
- the steam MD ascending in this line 12 leaves the pressure vessel 16 can thus be used for the pressure display for the user by means of the manometer 13.
- the manometer 13 approximately at half the vertical height between the overhanging housing section 32b on the one hand and the pressure vessel 16 on the other hand, in the housing 7 of the coffee and by the support arm 31 perpendicular to the longitudinal axis of the support arm 31 (ie in the horizontal direction) running the camshaft 3 designed to control the various conduction states of the coffee machine.
- the lines 1, 2 and 4 can be closed alternately.
- the further steam line 12 is guided within the support arm 31 laterally next to the also formed within the support arm 31 cams 3-1, 3-2 and 3-4 and platelets 5-1, 5-3 and 5-4 so that the positions the camshaft 3 does not affect the further steam line 12.
- the lines 1, 2 and 4 can be closed by means of the cam of the camshaft 3, such a closing of the other steam line 12 is not possible, but also due to the end facing tik undertakenerabge- This line 12 sitting manometer 13 also not necessary.
- the platelets 5-1, 5-3 and 5-4 are alternatively referred to as pressing elements.
- camshaft 3 is rigidly connected or the section formed outside the inner volume of the support arm 31
- Camshaft 3 is provided with a lever 3a, with which the user can turn the camshaft about its longitudinal axis L (compare, for example, Figure 3a) D, so as to adjust the various switching states or closure conditions for the individual lines 1, 2 and 4.
- the camshaft can be used in both tion as well as in the counterclockwise direction.
- the individual switching states can thus be set in any order.
- the water pipe 1 for coffee preparation the steam line 2 for the milk foam preparation and the pressure reduction line 4 for the pressure reduction.
- the further steam line 12 is provided to allow a pressure measurement by means of pressure gauge (only information for the user, path leads past the camshaft).
- the camshaft 3 is a simple cylindrical rod whose circumference is designated by U and whose longitudinal axis is denoted L, formed in two opposite side walls of the Support arm 31 is mounted horizontally (at which the cam 3-4 opposite end of the camshaft 3 is then the above-described lever 3a for adjusting the rotational position D of the camshaft relative to the support arm 31 of the housing 7, that is provided for rotating the camshaft 3).
- the two cams 3-1 and 3-2 are designed as dreiflüglige cams so that they have a circumferential portion of more than 180 °, here about 220 ° a constant, predefined radius or distance from the central axis L of the camshaft 3 , Over the remaining peripheral portion of ⁇ 180 ° (here: about 140 °), the eccentricity of these two cams is reduced, that is, the two cams 3-1 and 3-2 are flattened on one of their sides.
- the two cams 3-1 and 3-2 are formed identically, but viewed along the circumference U of the camshaft 3, arranged rotated by 180 ° to each other. Seen along the entire circumference U, the two cams 3-1 and 3-2 thus at three in each case at a distance of 90 ° successive positions (ie at three with an angular distance of 90 ° successive wings) an enlarged eccentricity (eg to the Positions 0 °, 90 ° and 180 °), before a flattening of the corresponding cam is realized on the fourth wing (270 ° position).
- groove-shaped depressions 9b are embedded on the outer circumference of the respective cam 3-1, 3-2 in the lateral surface of the cam, which run parallel to the longitudinal direction L of the shaft 3 in order to enable the detent function to be described in more detail below. Also at the position of the fourth wing (270 "position), the two cams 3-1 and 3-2 on the flattened wing carry such a groove-shaped recess 9b.
- the third cam 3-4 is formed as a double-lobed cam having an enlarged predefined eccentric radius only at two opposite sides (eg, the 0 ° position and the 180 "position) with respect to the shaft 3
- this radius corresponds to the maximum outer radius of the three-winged cams 3-1 and 3-2
- the cam 3-4 is thus designed as a two-lobed cam, wherein the two opposing wings of the same in the outer circumference likewise each have a recess running parallel to the longitudinal axis L of the shaft 3
- the two 90 ° twisted sides of the cam 3-4 ie the 90 ° and the 270 ° position of the same) are flattened.
- cantilever wings of the cam 3-4 are aligned so that each of the position of one of the wings with the position of the flattened side of one of the two cams 3-1 and 3-2 matches (see also Figure 3a left and center).
- FIG. 3a on the right shows the cam counterparts provided for indirectly closing the three lines 1, 2 and 4 designed here as flexible plastic tubing, the three pressing elements 5-1, 5-2 and 5-4.
- the three pressing elements which are formed here as flat plates are (as seen along the longitudinal axis L) arranged at the same distance from each other, as the three cams.
- the distance between the three plates 5-1 to 5-4 of the shaft 3 is selected with the aid of the holder 8 (see below) so that the three plates are each deflected by the associated cam in the direction of the shaft 3 away, if this cam - with rotation D of the camshaft 3 - assumes a position in which one of the projecting wings is opposite to the respective plate: the cam closes the associated line.
- the camshaft 3 is rotated so that the / a flattened side of a cam opposite the associated platelet, so the distance of the associated platelet is reduced by the shaft 3 and the associated line is reopened.
- the return of the platelets may be via the line pressure or via suitable return elements such as u.a. Springs are ensured.
- Platelets 5-1, 5-2 and 5-4 on its side facing the respective cam 3-1, 3-2 and 3-4 side center each one to the groove-shaped recesses 9b of the cam complementarily formed elevation 9a.
- at suitable position of the camshaft 3 or the individual cams 3-1, 3-2 and 3-4 (0 °, 90 °, 180 ° and 270 °) can thus the complementary elevation 9a of a small plate form fit in the opposite groove-shaped depression 9b of the associated cam engage and thus ensure engagement of the plate with its associated cam.
- Figure 3b which shows such a locked state for each of the cam-platelet pairs: In this position, the platelet 5-4 is pushed away from the shaft 3 by the associated cam 3-4. Thus, the associated line (pressure reduction line 4) is compressed and closed.
- the middle plate 5-2 is pushed away from the shaft 3 by its associated cam 3-2 (since it is just opposite a wing of this cam), so that the associated line (steam line 2) is pressed together and thus closed.
- the small plate 5-1 (not visible here) in this position of the camshaft is just opposite the flattened side of the associated cam 3-1, so that in this position the plate 5-1 is just not pushed away from the shaft 3, the associated line (liquid line 1) is thus not pressed together, so is opened. See also the following figures.
- the three platelets 5-1, 5-2 and 5-4 on their opposite side of the complementary elevation 9a each have a ridge-shaped projections 9c. Between these projections 9c, on the one hand, and a corresponding counterpart or resistor (which is formed by the rear wall 6 of the support arm 31, cf. subsequent figures), the three lines 1, 2 and 4 are thus combined in each case.
- FIG. 3c shows an example of construction (in a vertical embodiment) of the complete camshaft 3 together with the lever 3a at the end opposite the cam for rotating the camshaft 3 about its longitudinal axis L (the lever being realized here in the form of a switch and provided with the reference 3a is).
- Figure 3c right shows the shaft 3 in gepatiuster form, in which case also a portion of the rear wall 6 of the support arm 31 of the housing 7 can be seen against which the hoses 1, 2, 4 (not shown in Figure 3) by means of the projections 9c Platelets 5-1, 5-2 and 5-4 can be pressed.
- the construction can alternatively be formed in a horizontal arrangement.
- the platelets 5-1, 5-2 and 5-4 also serve the purpose of not transmitting the friction by the rotation of the camshaft 3 directly to the hose lines 1, 2 and 4. As a result, the wear of the hose lines 1, 2 and 4 can be reduced.
- the camshaft 3, the cams 3-1, 3-2 and 3-4, the hose lines 1, 2 and 4 (as well as the further steam line 12, which is likewise designed as a flexible hose line) are together with the valve 11 is arranged in a holder 8 in order to ensure a correct relative positioning of all these elements relative to each other for realizing the above-described functions, ie to prevent slippage of individual elements.
- the holder 8 is here as well as the housing sections shown (support arm 31 of the housing 7), the camshaft 3 together with the lever or switch 3a, the cams and the plates of a solid material, preferably made of metal
- the holder 8 serves in particular for the correct guidance of the four hose lines 1, 2, 4 and 12 in such a way that the three hose lines 1, 2 and 4 are level with the respective projection
- the housing has at its lower end, on the opposite side of the indentations for the hose lines 1, 2, 4 and 12, two horizontally placed slots on two opposite wall elements.
- the two slots are formed so that a latching receiving the camshaft 3 is made possible in a horizontal position, wherein the camshaft is arranged horizontally in the inserted fully into the two slots position and freely rotatable.
- the holder 8 is (see Figure 4a) approximately halfway between the pressure vessel 16 and the overhanging
- FIGS. 4d and 4e show an alternative embodiment of the locking function using an additional radius 51 on the camshaft 3.
- the additional radius 51 which is arranged here as a substantially circular disc concentrically on the camshaft, can with the housing 7 in the respective
- Switch positions are locked.
- in each case offset by 90 ° angular position along the circumference of the camshaft 3 and the radius 51 groove-shaped recesses 9b on the outer circumference of the radius 51 is formed.
- On an inner wall of the housing 7 is a corresponding complementary elevation 9a for engagement in the recesses 9b formed.
- complementary elevations 9a on the outer circumference of the radius 51 and a corresponding groove-shaped recess 9b can be formed on the inner wall of the housing 7.
- the groove-shaped recesses 9b on the one hand and the complementary elevations 9a on the other hand engage positively in one another.
- Figure 5a shows the two (relative to the instantaneous rotational position D seen) offset by 180 ° positions for pressure reduction.
- one of the two opposite flattenings of the cam 3-4 lies opposite the corresponding plate 5-4 (or on this), so that the plate 5-4 is set back, the associated hose line 4 thus does not just between the two Projection 9c and the rear wall 6 is compressed.
- the pressure reduction line 4 is thus completely released.
- both the platelet 5-1 and the platelet 5-2 are each faced by a wing of the associated cam 3-1 and 3-2. The two platelets 5-1 and 5-2 are thus deflected straight away in this position of the camshaft 3, thus pressing the respectively associated hose line 1 and 2 with the respectively associated projection 9c against the rear wall 6.
- Figure 5b shows a state in which (see also Figure 6a), the camshaft 3 in comparison was rotated further to the state shown in Figure 5a by 90 °.
- the plate 5-1 is just not deflected, the water pipe 1 thus released, whereas the two plates 5-2 and 5-4 are just deflected, so with their respective projections 9c, the associated lines 2 and 4 straight against the wall 6 of the housing 7 and press the two lines 2, 4 thus close.
- FIG. 5c shows a further position in which the camshaft 3 has been rotated by 180 ° in comparison with the state shown in FIG. 5b: In this case, the steam line 2 is thus released (compare FIG. 6), whereas the water line 1 and the Pressure reduction line 4 are pressed together.
- FIG. 6a shows the principle realized with the three cams 3-1 to 3-4, wherein the arrows respectively show the three wings (cams 3-1 and 3-1) and two wings (cams 3-4). All three cams are fixed at a constant distance from one another along the longitudinal axis L of the shaft 3 on the shaft 3.
- the cam 3-2 is compared to the cam 3-1 rotated by 180 ° along the circumference of the shaft 3.
- the cam 3-4 is arranged so that each of its vane directions coincides with the flattening direction of one of the cams 3-1 and 3-2.
- Figures 6b, 6c and 6d show the camshaft positions milk foam preparation, pressure reduction position and coffee preparation in this order once again in an enlarged view.
- FIGS. 6a to 6f only one path is opened in each (engaged) switching position, whereas the other two paths are each closed.
- Figure 7a shows once again the associated switch positions in the illustrated embodiment, wherein the individual switching states can be adjusted in each case by further rotation of the camshaft by 90 °.
- the sequence shown in Figure 7a (milk foam, then pressure reduction, then coffee, then again
- the camshaft 3 does not have to include blocking in a certain direction of rotation, thus it is also possible a different order of the operational steps (for example, by turning the switch 3a, contrary to what is shown) Clockwise direction). So it is possible, for example, to be able to prepare only coffee, only milk foam, first coffee and then milk foam, etc. After the coffee or
- Milk foam preparation is provided in each case a switch position for pressure reduction. This ensures that the preparation of coffee or milk foam is completed and the residual pressure in the device is reduced in each case. The termination of the respective preparation is done manually here.
- Figure 7b outlines that not necessarily a rotation must be done by 90 ° in order to get to the next switch position. In this way, the switch position can also be changed alternately by, for example, 120 ° and 60 ° with a correspondingly adapted camshaft.
- FIG. 8a shows switch positions which are each at 45 ° apart
- FIG. 8b shows switch positions which are each at 45 ° apart
- FIG. 8b shows switch positions which are each at 45 ° apart
- FIG. 8b, right in each case by 120 °
- the latching function can also be realized via a correspondingly shaped counterpart on the housing 7:
- groove-shaped recesses or inner radii can be formed on the cams and corresponding complementary elevations or outer radii on the housing (eg on an aluminum housing).
- Figure 9 outlines a further embodiment of a coffee machine according to the invention, in which an alternative closure concept for the liquid line 1, the steam line 2 and the Druckabbaulei- device 4 is realized.
- the other features are realized as in the first example. These lines are not designed in the present case as flexible hoses, but as rigid pipes such as aluminum or stainless steel.
- the tubes have an interruption, in which a perforated plate 23 is guided.
- the seal between the tubes 1, 2 4 on the one hand and the perforated plate 23 on the other hand is formed by corresponding sealing elements in the form of O-rings 25 - 1, 25 - formed on both sides of the perforated plate 23, ie at the opposing tube ends facing the interruption. 2 and 25-4 ensured.
- the perforated plate 23 can thus be moved relative to the tubes 1, 2 and 4 in a plane perpendicular to the tube longitudinal axes of the here parallel to each other and spaced from each other extending tubes 1, 2, 4.
- a single hole 24 is provided, which corresponds with its diameter to the (identical) inner diameters of the tubes 1, 2 and 4.
- the perforated plate 23 has a
- Driving rod 21 and a connecting rod and a second pin 22 is converted into the translational movement of the perforated plate 23.
- the perforated plate 23 is arranged for this purpose in guide rails, not shown, which ensure that, by means of the hole 24, in each case a maximum of one of the tubes 1, 2 and 4 can be opened.
- FIG. 10 shows a third embodiment of the present invention, which is basically formed like the first embodiment. Therefore, only the differences will be described below.
- the camshaft 3 is changed with its cams as follows:
- There are three pressing elements in the form of platelets are provided, which are formed as described in the first embodiment.
- the user begins with the pressure build-up position, in which all paths are disconnected, so that the pressure can escape only via the pressure relief valve, which is provided at the branch from the further steam line 12.
- a pressure relief valve a normal check valve is provided which, for example, opens at 1.5 bar. If the pressure escapes through this pressure relief valve, the user recognizes (acoustically and visually) the exiting steam that the pressure is high enough to foam the milk. Now the user can switch to the milk frothing position to release the steam line (steam path). The user thus takes over here by the switch rotation, the function of the previous valve. This is followed by a pressure reduction via the pressure reduction line, a preparation of coffee via the liquid line and again
- Pressure build-up position in which all paths are closed or disconnected.
- the pressure can thus escape only via a pressure relief valve, which opens eg at 1.5 bar. If the pressure escapes via this valve, the user visually and / or acoustically recognizes by the exiting steam that the pressure is high. is not enough to froth the milk. Now the user can switch to the milk frothing position to release the steam fad. The user thus takes over by the manual switch rotation on the lever 3a of the shaft 3, the function of the previous valve 11. Thereafter, carried out a first pressure reduction, the coffee preparation and a further pressure reduction as described in the first embodiment.
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Kaffeemaschine mit integriertem Milchaufschäumer mit einer ersten, zum Transport von zum Durchströmen von Kaffeemehl) vorgesehener Flüssigkeit, insbesondere erhitztem Wasser, ausgebildeten Leitung, und einer zweiten, zum Transport von zum Aufschäumen von Milch vorgesehenem Flüssigkeitsdampf, insbesondere Wasserdampf, ausgebildeten Leitung dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeitsleitung und die Dampfleitung durch Drehung einer Nockenwelle vermittels einer oder mehrerer, bevorzugt vermittels genau zweier Nocke(n) der Nockenwelle verschließbar sind.
Description
Kaffeemaschine mit integriertem Milchaufschäumer
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kaffeemaschine mit integriertem Milchaufschäumer gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Insbesondere kann es sich dabei um eine nicht elektrisch betriebene, aufherdfähige Kaffeemaschine (Steigrohrmaschine) handeln. Ebenso sind von der vorliegenden Erfindung jedoch auch elektrisch betriebene Kaffeemaschinen, insbesondere z.B. auch Kaffeevollautomaten umfasst.
Aus dem Stand der Technik sind bereits Kaffeemaschinen zur Milchschaumerzeugung bekannt. Man unterscheidet dabei Geräte mit und Geräte ohne Steuerung. Bei den Geräten ohne Steuerung, die meist nach dem Steigrohrprinzip funktionieren, ist es häufig überhaupt nicht möglich, außer Kaffee auch noch Milchschaum zuzubereiten, da der nötige Druckaufbau ein druckdichtes Verschließen des Druckkörpers erfordert. Aller-
dings gibt es einige wenige Geräte wie beispielsweise den „Mukka Express" der Firma Bialetti, die auch Milchschaum zubereiten können. Diese nutzen das Kaffeewasser als Medium, welches unter Druck in die Milch eingespritzt wird, um die Milch aufzuschäumen. Dadurch entsteht jedoch ein Kaffee-Milchschaum- Gemisch das unter anderem aus Gründen des Geschmacks, des Spritzschutzes und der optischen Trennung zwischen Kaffee und Milchschaum nicht optimal ist. Ein weiteres Gerät das Kaffee und Milchschaum zubereiten kann, ist der der „Bellmann CX-25P". Dieses Gerät kann jedoch die Milch nur durch eine Dampfdüse aufschäumen, das heißt es wird von der Maschine abgegebener Dampf in ein externes Gefäß mit Milch geleitet. Dabei ist es schwer, einen zufriedenstellenden Milchschaum zu erhalten bzw. überhaupt Milchschaum erfolgreich zuzubereiten. Demgegenüber werden Geräte mit Steuerung meist über Magnetventile oder pneumatische Ventile gesteuert. Die Ventilöffnung erfolgt dabei mittels externer Energie (das heißt ein Anschluss des Gerätes an das Stromnetz ist notwendig) .
Ausgehend vom Stand der Technik ist es daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Kaffeemaschine zur Verfügung zu stellen, die auf einfache und zuverlässige Art und Weise die Zubereitung sowohl von Kaffee als auch von Milchschaum ermöglicht. Dabei soll die Kaffeemaschine bevorzugt als aufherdfähige Steigrohrmaschine verwirklicht sein, jedoch auch in Form eines elektrisch betriebenen Gerätes verwirklicht werden können. Auch sollen der Kaffee und der Milchschaum zubereitet werden können, ohne dass sich Kaffee und Milchschaum zwangsweise miteinander vermischen müssen.
Diese Aufgabe wird durch eine Kaffeemaschine gemäß
Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsvarianten lassen sich jeweils den abhängigen Ansprüchen entnehmen . Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung zunächst allgemein, dann anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben. Die in den einzelnen Ausführungsbeispielen in Kombination miteinander verwirklichten Einzelmerkmale bzw. Bauelemente müssen dabei im Rahmen des durch die Patentansprüche vorgegebenen Schutzumfangs nicht genau in der in den Ausführungsbeispielen gezeigten Kombination verwirklicht werden, sondern können auch auf andere Art und Weise miteinander kombiniert werden. Insbesondere können einzelne Merkmale bzw. Bauelemente auch weggelassen werden oder mit anderen Merkmalen bzw. Bauelementen auch auf andere Art und Weise funktionell miteinander zusammenwirken. Insbesondere können auch einzelne der in den Ausführungsbeispielen gezeigten Merkmale jeweils für sich genommen bereits eine Verbesserung des Standes der
Technik darstellen.
Eine erfindungsgemäße Kaffeemaschine mit integriertem Milchaufschäumer umfasst zunächst eine erste Leitung, die nachfolgend auch als Flüssigkeitsleitung bezeichnet ist. Diese Flüssigkeitsleitung ist zum Transport von Flüssigkeit (insbesondere: von erhitztem, ggf. aber auch von kaltem Wasser) ausgebildet. Die Leitung dient dabei dem Transport dieser Flüssigkeit zu einem Volumen, in dem sich das zu durchströmende Kaffeemehl befindet. Die Kaffeemaschine umfasst darüber hinaus mindestens eine weitere, zweite Leitung, die nachfolgend auch als Dampfleitung bezeichnet wird. Diese ist so ausgebildet, dass mit ihr Flüssigkeitsdampf (ins- besondere: durch Erhitzen von Wasser erzeugter Wasserdampf) transportiert werden kann, der zum Auf-
schäumen der Milch dient. Insbesondere kann diese Dampfleitung der Zuleitungsabschnitt eines als
Venturidüse ausgebildeten Milchaufschäumers sein. Erfindungsgemäß sind die Flüssigkeitsleitung und die
Dampfleitung durch Drehen einer Nockenwelle vermittels einer oder mehrerer (bevorzugt: vermittels genau zweier) Nocke (n) dieser Nockenwelle verschließbar. Die Flüssigkeitsleitung und die Dampfleitung einer- seits und die Nockenwelle mit ihrer/ihren Nocke (n) andererseits sind damit so angeordnet und ausgeformt, dass jede dieser Leitungen durch Drehen der Nockenwelle in eine jeweils vorbestimmte Position vermittels einer Nocke verschlossen werden kann. Durch ein erneutes Drehen der Nockenwelle in eine andere Position können die Leitungen dann jeweils wieder eröffnet werden. Je nach Anordnung der Nocke (n) auf der Nockenwelle, der Form dieser Nocke (n) und der relativen Positionierung der beiden Flüssigkeitsleitungen zu dieser/n Nocke (n) kann dabei die eine der beiden
Leitungen durch Drehung der Nockenwelle verschlossen werden während gleichzeitig die andere der beiden Leitungen eröffnet wird. Es ist dabei bevorzugt, dass jeder Leitung genau eine
Nocke zugeordnet ist, mit der diese Leitung durch Drehung der Nockenwelle in eine erste geeignete Position verschlossen werden kann und mit der diese Leitung durch Drehen der Nockenwelle in eine zweite, nicht mit der ersten Position übereinstimmende Position wieder eröffnet werden kann. Unter einem Verschließen der Leitung wird dabei verstanden, dass die Nocke (n) so auf diese Leitung einwirkt/einwirken, dass ein Flüssigkeits- bzw. Dampfdurchtritt durch diese Leitung unterbunden wird. Unter einem Wiedereröffnen wird dabei verstanden, dass ein solcher
Flüssigkeits- bzw. Dampfdurchtritt durch Veränderung der Einwirkung durch die Nocke (n) wieder ermöglicht ist. Dabei können Nocken direkt, also mechanisch unmittelbar durch Berührung derselben, auf die Leitungen einwirken und diese (z.B. bei flexiblen Leitungen durch Zusammenpressen derselben) unmittelbar verschließen. Eine direkte Einwirkung der Nocken auf die Leitung ist jedoch nicht notwendig, es können auch weitere mechanische Elemente (z.B. zum Verteilen von Druckkräften über größere Leitungsabschnitte) zwischengeschaltet sein, mit denen die Nocken indirekt auf die Leitungen einwirken können. Solche Zwischenelemente können beispielsweise Plättchen oder auch Treibstangen sein. Es ist sogar denkbar, in den Leitungen Ventile anzuordnen, die durch die Nocken bei geeigneter Nockenstellung in verschlossenem Zustand gehalten werden können und durch Weiterdrehen der Nockenwelle wieder eröffnet werden können. In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltungsform der vorliegenden Erfindung ist eine dritte Leitung, nachfolgend auch als Druckabbauleitung bezeichnet, neben der Flüssigkeitsleitung und der Dampfleitung vorgesehen. Diese ist so ausgebildet und angeordnet, dass mit ihr Flüssigkeitsdampf (z.B. Flüssigkeitsdampf aus dem Druckbehälter einer Steigrohrmaschine, der bei entsprechender Nockenwellenstellung auch durch die Dampfleitung zum Aufschäumen der Milch strömen kann), der zum Druckabbau (z.B. im Druckbe- hälter der Steigrohrmaschine) dient, abgeführt werden kann. Die Nockenwelle ist dann (z.B. durch Vorsehen einer zusätzlichen, dritten Nocke) so ausgebildet, dass auch die Druckabbauleitung durch Drehung der Nockenwelle vermittels einer Nocke verschlossen (und wieder geöffnet) werden kann.
Vorzugsweise sind die vorbeschriebenen Leitungen aus einem flexiblen und/oder elastischen Material, beispielsweise als Kunststoffschlauch, als Schlauch aus Kautschuk, aus Fasermaterialien oder aus einem technischem Gewebe ausgebildet. In diesem Falle können die Leitungen jeweils dadurch verschlossen und wieder eröffnet werden, dass sie durch Drehung der Nockenwelle mit der ihnen zugeordneten Nocke zum Verschließen vollständig zusammengepresst und zum erneuten Eröffnen eines Durchflusses durch Weiterbewegen der jeweiligen Nocke wieder eröffnet werden können.
Wie nachfolgend anhand der Ausführungsbeispiele noch beschrieben, müssen aber nicht flexible, zusammenpressbare Leitungen für die Flüssigkeits-, die Dampfund/oder die Druckabbauleitung eingesetzt werden, sondern es sind auch starre Leitungen z.B. aus Edelstahl denkbar, die geeignete Unterbrechungen aufweisen, in denen eine Lochplatte zum Eröffnen oder Verschließen der einzelnen Leitungen verschieblich angeordnet sein kann. (Die Abdichtung kann dann über geeignete Dichtmittel wie z.B. O-Ringe sichergestellt werden.) Auch ist es möglich, in den Leitungen Ventile vorzusehen, die mechanisch mittels der Nocken (durch Drehung der Nockenwelle in eine hierfür geeignete Stellung) verschlossen gehalten werden und (bei Weiterdrehen der Nockenwelle durch eine veränderte Nockenstellung) wieder eröffnet werden können. Die Einwirkung auf die Ventile kann dabei z.B. mit Hilfe geeigneter Treibstangen oder Pleuel realisiert werden .
Die Leitungen, die Nockenwelle und deren Nocke (n) können so positioniert und ausgeformt sein, dass jeweils maximal eine dieser Leitungen eröffnet sein kann, wohingegen alle anderen Leitungen in derjenigen
Nockenstellung, die zum Eröffnen der besagten Leitung führt, gleichzeitig verschlossen sein müssen. Wie nachfolgend noch im Detail beschrieben, kann dies bei drei Leitungen durch Verwenden dreier Nocken, bei denen zwei der Nocken dreiflügelige Nocken sind (also Nocken, deren Exzentrizität über einen Umfangsbereich von etwa 270° einen vergrößerten Radialabstand zur Nockenwelle und über den restlichen Umfangsbereich von etwa 90° einen demgegenüber verkleinerten Radialabstand zur Nockenwelle aufweist) und eine eine zweiflügelige Nocke ist (also eine Nocke, die an zwei sich in Bezug auf die Nockenwelle gegenüberliegenden Seiten einen vergrößerten Radialabstand aufweist und an den beiden übrigen, sich gegenüberliegenden, um 90° zu den beiden vorgenannten Seiten verdrehten Seiten einen verkleinerten Radialabstand von der Nockenwelle aufweist) , realisiert sein. Ist lediglich die Flüssigkeitsleitung und die Dampfleitung vorhanden, so lässt sich eine abwechselnde Verschluss- und Öffnungsfunktion der beiden Leitungen jedoch auch dadurch erreichen, dass z.B. als Leitungen zwei flexible Schläuche, die sich unter 90° kreuzen, eingesetzt werden, die durch eine einzige doppelflügelige Nocken, deren beide Flügel auf gegenüberliegenden Seiten der Nockenwelle ausgebildet sind, zusammenge- presst und wieder eröffnet werden.
Durch geeignete Positionierung der Leitungen, der Nockenwelle und der Nocken sowie geeignete Ausformung der einzelnen Nocken kann erreicht werden (siehe auch die nachfolgenden Ausführungsbeispiele) , dass zu einem Zeitpunkt immer genau eine der Leitungen eröffnet sein muss und sämtliche anderen Leitungen verschlossen sind. Ebenso ist es jedoch möglich, dass zwar im- mer maximal eine der Leitungen eröffnet sein kann, jedoch auch sämtliche Leitungen gleichzeitig ver-
schlössen werden können.
In einer besonders bevorzugten Variante werden die erste, die zweite und die dritte Leitung jeweils mit- tels genau einer auf der Nockenwelle sitzenden Nocke durch Drehen der Nockenwelle in die jeweils geeignete Position verschlossen und (durch Weiterdrehen der Nockenwelle) wieder eröffnet. Die drei Nocken sitzen dabei entlang der Längsachse der Nockenwelle gesehen beabstandet voneinander und entlang des Außenumfangs der Nockenwelle gesehen relativ zueinander verdreht (also jeweils mit vordefinierter Flügelposition) auf der Nockenwelle. Die drei Leitungen verlaufen dabei vorzugsweise in ihrem vermittels der jeweils zugehö- rigen Nocke verschließbaren Leitungsabschnitt parallel zueinander.
Vorzugsweise wirken die Nocken mechanisch nicht direkt auf flexible Leitungen, sondern indirekt mittels Presselementen: Jeder Nocke kann dabei ein Presselement zugeordnet sein, das bei geeigneter Nockenstellung gegen die zugeordnete Leitung gedrückt wird, um diese zu verschließen. Nach dem Weiterdrehen der Nockenwelle wird das jeweilige Presselement (durch ge- eignete Nockenform sowie durch geeignete Rückstellkräfte, die durch die Leitungen selbst oder ggf. auch durch eine Feder ausgeübt werden können) wieder von der zugehörigen Leitung wegbewegt, eröffnet also die zugehörige Leitung. Vorzugsweise drücken die Press- elemente, bei denen es sich beispielsweise um geeignet ausgeformte Plättchen handeln kann, die den Druck über einen größeren Bereich der zusammenzupressenden Leitungen verteilen,, ihre zugehörigen Leitungen bei geeigneter Nockenstellung gegen eine Gehäusewand der Kaffeemaschine.
Die Nockenwelle, die Nocken und die Presselemente können drehbar oder schwenkbar in einer geeignet ausgebildeten Halterung angeordnet sein. Die Leitungen können fixiert in dieser Halterung, die mit dem Gehäuse der Kaffeemaschine verbunden sein kann, angeordnet sein.
Vorzugsweise kann ein zusätzlicher Radius an der Nockenwelle mit dem Gehäuse in den jeweiligen Schalterstellungen verrastet werden. Hierzu können an dem Radius einerseits nutenförmige Vertiefungen sowie am Gehäuse andererseits komplementäre Erhebungen (oder umgekehrt) vorgesehen sein, die formschlüssig ineinander eingreifen.
Alternativ dazu können beim Einsatz geeigneter Presselemente die Nocken sowie die jeweils zugehörigen Presselemente paarweise miteinander verrastet werden. Hierzu können an den Nocken einerseits nutenförmige Vertiefungen sowie an den Presselementen andererseits komplementäre Erhebungen (oder umgekehrt) vorgesehen sein, die formschlüssig ineinander eingreifen.
Eine erfindungsgemäße Kaffeemaschine kann ohne elektrischen Anschluss betrieben werden und zum Aufsetzen auf eine externe Hitzequelle wie beispielsweise eine Herdplatte (Gas-, Induktions- oder Elektroherd) ausgebildet sein (Steigrohrmaschine) . In diesem Falle ist die Nockenwelle bevorzugt manuell drehbar.
(Grundsätzlich wäre es jedoch auch denkbar, die Nockenwelle bei einer solchen Maschine, z.B. batteriebetrieben, mittels eines Motors zu drehen.)
Alternativ dazu kann die Erfindung auch in Form einer elektrisch betriebenen Kaffeemaschine (vorzugsweise eines Kaffeevollautomaten) verwirklicht werden. Zwar
ist es auch hier denkbar, die Nockenwelle manuell drehbar zu gestalten (z.B. mit Hilfe eines drehbaren Schalters am Außengehäuse der Kaffeemaschine) , in diesem Fall ist es jedoch bevorzugt, dass die Nocken- welle motorbetrieben gedreht wird. Insbesondere lassen sich z.B. mit Hilfe von Tasten am Außengehäuse der Kaffeemaschine Programme zum Herstellen verschiedener kaffee- und milchbasierter Getränke auswählen, wobei die Nockenwelle dann motorbetrieben in Abhän- gigkeit vom jeweils ausgewählten Programm angesteuert werden kann.
Die vorliegende Erfindung stellt somit insbesondere eine aufherdfähige Kaffeemaschine zur Verfügung, die Kaffee und Milchschaum zubereiten kann, ohne dass diese beiden Komponenten miteinander vermischt werden müssten. Der Milchschaum kann durch Nutzung von Wasserdampf aus dem Druckbehälter einer solchen Steigrohrmaschine mit Hilfe einer auf dem Venturidüsen- prinzip beruhenden Dampfstrahlkondensationspumpe zubereitet werden. Wird die Erfindung im Rahmen eines Kaffeevollautomaten verwirklicht, so kann auch hier die vorhandende Dampfstrahlkondensationspumpe entsprechend genutzt werden.
Eine erfindungsgemäße Nockenwelle kann verschiedene Schaltzustände (also Drehstellungen) ermöglichen, wobei die jeweils nötige Leitung (nachfolgend auch als Pfad bezeichnet) wie beispielsweise der Wasserpfad für die Kaffeezubereitung, der Dampfpfad zum Aufschäumen der Milch und der Dampfpfad für den Druckabbau (Druckabbauleitung) zum Beenden der Kaffee- bzw. Milchschaumzubereitung durch die entsprechende Drehung der Nockenwelle freigegeben werden kann (unter gleichzeitigem Verschließen, insbesondere Abklemmen, der anderen Pfade). Dabei können alle Pfade bzw. Lei-
tungen an der Nockenwelle so vorbeilaufen, dass der entsprechende Pfad z.B. in Schlauchform durch eine Nocke an einem geeigneten Gegenstück gequetscht und wieder freigegeben werden kann. Vorzugsweise sind die Nocken so ausgeformt und auf der Nockenwelle positioniert, dass jeweils nur ein Pfad geöffnet werden kann und die beiden anderen Pfade verschlossen sind.
Die Stellung des Druckabbaus kann über einen Pfad ge- regelt werden. Dies kann jedoch so geschehen, dass dieser eine Pfad jeweils vor der Kaffee- und vor der Milchschaumzubereitung durch eine geeignet geformte Nocke ( zweiflüglige Nocke mit Exzentern an zwei gegenüberliegenden Seiten) geöffnet werden kann. Nach der Zubereitung von Kaffee oder von Milchschaum kann der Nutzer den Prozess somit jeweils durch Drehen der Nockenwelle in eine Stellung, in der lediglich die Druckabbauleitung geöffnet ist, beenden. Dadurch ist der Nutzer in der Lage, mehrmals nacheinander nur Kaffee oder nur Milchschaum zuzubereiten: Zum Beispiel durch vier jeweils um 90° versetzte Schalterstellungen der Nockenwelle kann der Benutzer Milchschaum zubereiten, die Nockenwelle zum Druckab- bau weiterdrehen, schließlich die Nockenwelle zur
Kaffeezubereitung weiterdrehen und in die Endstellung zum weiteren Druckabbau überführen. Die einzelnen Schaltzustände können dabei (z.B. Drehen der Nockenwelle von einem zum anderen Schaltzustand um insge- samt 270°) im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn nacheinander abgefahren oder auch (wechselweises Hin- und Herschalten im bzw. gegen den Uhrzeigersinn) durcheinander abgefahren werden. Dabei spielt die Start- sowie die Endposition keine Rolle. Die jewei- lige Position kann durch Drehen der Nockenwelle frei gewählt werden (jedoch sollte beim Beenden eines
Kochvorgangs bei einer Steigrohrmaschine immer in eine der Druckabbaustellungen gewechselt werden, um einen ggf. noch vorhandenen Restdruck im Druckbehälter abzubauen und die Zubereitung von Kaffee oder von Milchschaum zu beenden) .
Vorteile der Erfindung liegen insbesondere in der Erweiterung des klassischen Espressokocherprinzips auf die Zubereitung zusätzlicher Heißgetränke mit Milch- schäum durch die Nutzung einer externen Heizquelle, wobei verschiedene Kaffeespezialitäten auf eine einfache und zuverlässige Art und Weise hergestellt werden können. Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand von
Ausführungsbeispielen beschrieben. Dabei zeigen:
Figuren 1, 2, 3a, 3b, 3c, 4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 5a, 5b, 5c, 6a, 6b, 6c, 6d, 6e, 6f, 7a, 7b, 8a und 8b ein de- tailliertes erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Figur 9 ein zweites Ausführungsbeispiel der
Erfindung
Figur 10 ein drittes Ausführungsbeispiel der
Erfindung.
Das erste in den Figuren 1 bis 8b gezeigte Ausfüh- rungsbeispiel der vorliegenden Erfindung stellt eine erfindungsgemäße Kaffeemaschine in Form einer auf- herdfähigen Steigrohrmaschine dar. Diese weist einen hier kegelstumpfförmigen Druckbehälter 16 auf, der auf eine externe Heizquelle in Form z.B. einer Herd- platte H aufsetzbar ist. Der Druckbehälter 16 weist einen verschließbaren Einfüllstutzen 15 auf (Wasser-
befülldeckel ) , durch den zum Durchströmen des Kaffeemehls K einerseits und zum Herstellen von Flüssigkeitsdampf zum Aufschäumen von Milch M andererseits vorgesehenes Wasser in das Innere des Druckbehälters 16 eingefüllt werden kann. Die verjüngte, obere
Stirnseite 16a des Druckbehälters 16 ist als Standfläche für ein externes Gefäß G ausgebildet (vergleiche Figur 1 mit Becher G und Figur 2 ohne denselben) . Auf einer Seite ist an der sich konisch verjüngenden
Seitenfläche des Druckbehälters 16 ein Tragarm 31 befestigt, der an einem dem Druckbehälter 16 abgewandten, oberhalb des Behälters 16 liegenden oberen Ende eine Überkragung 32 aufweist, die gleichzeitig als Griff 32a der Kaffeemaschine und als Gehäuseabschnitt
32b zur Aufnahme des Padhalters 14 für das Kaffeemehl K und den Milchschäumer 10 dient. Die Überkragung 32 bzw. der Gehäuseabschnitt 32b derselben ist oberhalb der Standfläche 16a so angeordnet, dass die gemäß des bekannten Steigrohrprinzips erhitzte, durch die Wasserleitung 1 nach oben steigende und den Padhalter 14 und das darin befindliche Kaffeemehl K durchströmende Flüssigkeit F (also der fertige Kaffee) durch einen geeigneten, hier nicht gezeigten Ausleitungsabschnitt in das auf der Standfläche 16a aufgestellte externe
Gefäß G eingeleitet werden kann. Das den Druckbehälter 16, den Tragarm 31 und die Überkragung 32 umfassende Gehäuse der Kaffeemaschine ist hier mit dem Bezugszeichen 7 bezeichnet. Die dem Druckbehälter 16 bzw. der Standfläche 16a abgewandte, vertikal verlaufende rückwärtige Wandseite des Tragarms 31 trägt das Bezugszeichen 6.
Wie Figur 1 sowie Figur 2 rechts zeigen, münden aus dem (bei verschlossenem Wasserbefülldeckel 15 ansonsten druckdichten) Druckbehälter 16 insgesamt vier
Leitungen, die innerhalb des Tragarms 31 aufsteigend verlaufen: Die Wasserleitung 1, die Dampfleitung 2, die Druckabbauleitung 4 sowie eine weitere Dampfleitung 12 zur Druckanzeige.
Die Wasserleitung 1 verläuft hierbei innerhalb des Tragarms 31 so, dass sie (nicht gezeigt) innerhalb des überkragenden Gehäuseabschnitts 32b des Gehäuses 7 von oben in den Padhalter 14 mündet (so dass durch diese Leitung 1 erhitztes Wasser F aufsteigt, durch den Padhalter 14 bzw. das darin befindliche Kaffeemehl K zum Aufbrühen des Kaffees geführt wird und schließlich aus dem Padhalter 14 in das externe Gefäß G abgeführt wird) . Die Dampfleitung 2 wird innerhalb des Tragarms 31 zunächst durch ein Ventil 11 geführt und schließlich in einen als Venturidüse ausgebildeten Milchaufschäumer 10 geführt.
Die Dampfleitung 2 bildet dabei den Zuleitungsab- schnitt der Venturidüse bzw. des Milchaufschäumers
10. Als Ansaugleitung der Venturidüse ist hier ein schwenkbares (vergleiche Figur 2 links und rechts) , mehrfach gebogenes Leitungsstück 10a aus Edelstahl vorgesehen. Das Leitungsstück 10a kann aber auch als flexibler Schlauch oder als Kunststoffröhrchen realisiert sein. Dieses ist so konstruiert und weist eine geeignete Länge so auf, dass mit ihm Milch M aus einem bodennahen Abschnitt des externen, auf die Standfläche 16a aufgestellten Gefäßes G mittels des an sich bekannten Venturiprinzips (Engstelle, an der der durch die Leitung 2 einströmende, aus dem Behälter 16 aufsteigende Dampf AD einen Unterdruck erzeugt) in den Milchaufschäumer 10 bzw. die Venturidüse angesaugt werden kann. (Siehe auch Figur 1, die den Weg der angesaugten Milch M durch den Ansaugabschnitt 10a der Venturidüse 10 zeigt) .
Da zur optimalen Funktion des Venturidüsenprinzips ein vordefinierter Mindest-Dampfdruck von z.B. 1.5 bar innerhalb des Druckbehälters 16 aufgebaut werden muss, bevor ein optimales Aufschäumen der Milch M erzielt werden kann, ist in der aufsteigenden Dampfleitung 2 vom Druckbehälter 16 aus gesehen vor dem
Milchaufschäumer 10 das Ventil 11 angeordnet. Dieses ist so ausgebildet, dass es bis zum Erreichen des vordefinierten Mindestdrucks schließt und dann schlagartig den Weg für den aufsteigenden Wasserdampf AD zum Aufschäumen der Milch durch den Milchauf- schäumer 10 eröffnet: Durch den in der Venturidüse 10 entstehenden Unterdruck wird die Milch M über die Leitung 10a aus dem Gefäß G angesaugt, im Milchauf- schäumer 10 durch den einströmenden Dampf AD mitgerissen und die entstehende Milch-Dampf-Mischung
(Milchschaum) wird durch den hier nicht im Detail gezeigten Auslass der Venturidüse 10 in das Gefäß G ab- geführt. Zusätzlich wird die Milch durch den entstehenden Unterdruck (Kondensation des heißen Dampfes an der kalten Milch) angesaugt (Prinzip einer Dampf- strahlkondensationspumpe) . In der Regel kann daher auch nicht mehr aufgeschäumt werden, wenn die Milch eine bestimmte Temperatur überschritten hat; zum
Starten des Vorganges dient der Dampfstrahl. Je länger die entsprechende Schalterstellung der Nockenwelle 3 (siehe nachfolgend) beibehalten wird, desto mehr Milch wird aus einem bodennahen Bereich des Gefäßes G angesaugt und aufgeschäumt. Das Ventil 11 ist im
Tragarm 31 ausgebildet, die nachfolgende Venturidüse 10 im überkragenden Gehäuseabschnitt 32b in einem nicht durch den Padhalter 14 belegten Raumabschnitt desselben .
In einer alternativen Ausführungsform (nicht gezeigt)
kann das Ventil 11 auch weggelassen werden. Dem Benutzer muss dann das Erreichen des vordefinierten Mindestdrucks von z.B. 1.5 bar signalisiert werden. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, dass die Nockenwelle 3 (siehe nachfolgend) eine weitere, fünfte Stellung aufweist (in die der Benutzer die Nockenwelle manuell drehen kann) , bei der die drei Pfade 1, 2 und 4 (sowie auch der Pfad 12, der immer geschlossen ist) gleichzeitig geschlossen sind, so dass sich innerhalb des Behälters 16 ein ausreichender Dampfdruck aufbauen kann. Das Erreichen des vordefinierten Mindestdrucks von z.B. 1.5 bar kann dann mit Hilfe eines in einer Wandung des Behälters 16 angeordneten Rückschlagventils signalisiert werden, das ab diesem Druck öffnet, Dampf ablässt und dabei ein akustisches
Signal erzeugt.
Eine weitere Leitung, die mit dem Inneren des Druckbehälters 16 verbunden ist und im Tragarm 31 aufstei- gend verläuft, ist die Druckabbauleitung 4, mit der
Wasserdampf DD aus dem Inneren des Behälters 16 in die Umgebung ableitbar ist, mit der also der Druck im Behälter 16 abgebaut werden kann. Die Druckabbauleitung 4 tritt dabei durch den Tragarm 31 und den Griff 32a aus. Um den Dampfauslass gefahrlos zu gestalten ist die Dampfauslassöffnung rückwandig angeordnet.
Schließlich mündet auch die weitere Dampfleitung 12 (die auch weggelassen werden kann) aus dem Druckbehälter 16 und führt durch den Tragarm 31 in den Griff 32a und dort zu einem im Griff 32a vorgesehenen Manometer 13. Der in dieser Leitung 12 aufsteigende Dampf MD aus dem Druckbehälter 16 kann somit zur Druckan- zeige für den Benutzer mittels des Manometers 13 verwendet werden.
Wie nachfolgend noch im Detail beschrieben, ist, etwa auf halber vertikaler Höhe zwischen dem überkragenden Gehäuseabschnitt 32b einerseits und dem Druckbehälter 16 andererseits, im Gehäuse 7 der Kaffeemaschine und durch den Tragarm 31 senkrecht zur Längsachse des Tragarms 31 (also in Horizontalrichtung) verlaufend die Nockenwelle 3 zur Steuerung der verschiedenen Leitungszustände der Kaffeemaschine ausgebildet. Mit Hilfe der Nockenwelle 3 lassen sich die Leitungen 1, 2 und 4 abwechselnd verschließen. Die weitere Dampfleitung 12 ist jedoch innerhalb des Tragarms 31 seitlich neben den ebenfalls innerhalb des Tragarms 31 ausgebildeten Nocken 3-1, 3-2 und 3-4 sowie Plättchen 5-1, 5-3 und 5-4 so vorbeigeführt, dass die Stellungen der Nockenwelle 3 die weitere Dampfleitung 12 nicht beeinflussen. Mit anderen Worten: Während, wie nachfolgend noch genauer beschrieben, die Leitungen 1, 2 und 4 mit Hilfe der Nocken der Nockenwelle 3 verschlossen werden können, ist ein dergestaltiges Verschließen der weiteren Dampfleitung 12 nicht möglich, aber auch aufgrund des am druckbehälterabge- wandten Ende dieser Leitung 12 sitzenden Manometers 13 auch nicht notwendig. Die Plättchen 5-1, 5-3 und 5-4 sind alternativ auch als Presselemente bezeichnet .
Wie Figuren 1, 2 und 3c zeigen, ist starr mit der Nockenwelle 3 verbunden bzw. als außerhalb des Innenvo- lumens des Tragarms 31 ausgebildeter Abschnitt der
Nockenwelle 3 ein Hebel 3a vorgesehen, mit dem der Benutzer die Nockenwelle um Ihre Längsachse L (vergleiche z.B. Figur 3a) drehen D kann, um somit die verschiedenen Schaltzustände bzw. Verschlusszustände für die einzelnen Leitungen 1, 2 und 4 einzustellen.
Die Nockenwelle kann dabei sowohl in ührzeigerrich-
tung als auch in Gegenuhrzeigerrichtung gedreht werden. Die einzelnen Schaltzustände können somit in beliebiger Reihenfolge eingestellt werden. Damit sind im vorliegenden Beispiel drei Pfade bzw.
Anschlüsse vorgesehen: Die Wasserleitung 1 für die Kaffeezubereitung, die Dampfleitung 2 für die Milchschaumzubereitung und die Druckabbauleitung 4 für den Druckabbau. Zusätzlich ist hier noch die weitere Dampfleitung 12 vorgesehen, um eine Druckmessung mittels Manometer zu ermöglichen (lediglich Information für den Benutzer, Pfad führt an der Nockenwelle vorbei) . Den Aufbau der Nockenwelle 3 samt ihrer drei Nocken
3-1, 3-2 und 3-4 zeigen Figur 3a links und Mitte: Die Nockenwelle 3 ist als einfache zylinderförmige Stange, deren Umfang mit U und deren Längsachse mit L bezeichnet ist, ausgebildet, die in zwei sich gegen- überliegenden Seitenwänden des Tragarms 31 horizontal gelagert ist (an dem der Nocke 3-4 gegenüberliegenden Ende der Nockenwelle 3 ist dann der vorbeschriebene Hebel 3a zum Einstellen der Drehposition D der Nockenwelle relativ zum Tragarm 31 des Gehäuses 7, also zum Drehen der Nockenwelle 3 vorgesehen) . Von diesem
Hebel 3a aus gesehen sind entlang der Längsachse L auf der Nockenwelle 3 mit konstantem Abstand voneinander hintereinander die drei Nocken 3-1, 3-2 und 3- 4 fixiert. Die beiden Nocken 3-1 und 3-2 sind dabei als dreiflüglige Nocken so ausgebildet, dass sie über einen Umfangsabschnitt von mehr als 180°, hier ca. 220° einen konstanten, vordefinierten Radius bzw. Abstand von der Zentralachse L der Nockenwelle 3 aufweisen. Über den restlichen Umfangsabschnitt von < 180° (hier: ca. 140°) ist die Exzentrizität dieser beiden Nocken verringert, das heißt die beiden Nocken
3-1 und 3-2 sind an einer ihrer Seiten abgeplattet. Die beiden Nocken 3-1 und 3-2 sind zwar identisch ausgeformt, jedoch, entlang des Umfangs U der Nockenwelle 3 gesehen, um 180° verdreht zueinander angeordnet. Entlang des gesamten Umfangs U gesehen, weisen die beiden Nocken 3-1 und 3-2 somit an drei jeweils im Abstand von 90° aufeinanderfolgenden Positionen (also an drei mit einem Winkelabstand von jeweils 90° aufeinanderfolgenden Flügeln) einen vergrößerten Exzentrizitätsradius (z.B. an den Positionen 0°, 90° und 180°) auf, bevor am vierten Flügel (270°- Position) eine Abplattung der entsprechenden Nocke realisiert ist. An diesen drei Positionen sind am äußeren Umfang der jeweiligen Nocke 3-1, 3-2 jeweils nutenförmige Vertiefungen 9b in die Mantelfläche der Nocke eingelassen, die parallel zur Längsrichtung L der Welle 3 verlaufen, um die nachfolgend noch genauer beschriebene Rastfunktion zu ermöglichen. Auch an der Position des vierten Flügels (270 "-Position) tragen die beiden Nocken 3-1 und 3-2 am abgeplatteten Flügel eine solche nutenförmige Vertiefung 9b.
Im Gegensatz dazu ist die dritte Nocke 3-4 als zweiflüglige Nocke ausgebildet, die lediglich an zwei sich in Bezug auf die Welle 3 gegenüberliegenden Seiten (z.B. der 0°-Position und der 180 "-Position) einen vergrößerten, vordefinierten Exzentrizitätsradius aufweist, wobei dieser Radius dem maximalen Außenradius der dreiflügligen Nocken 3-1 und 3-2 entspricht. Die Nocke 3-4 ist somit als zweiflüglige Nocke ausgebildet, wobei die beiden sich gegenüberliegenden Flügel derselben im Außenumfang ebenfalls jeweils eine parallel zur Längsachse L der Welle 3 verlaufende Vertiefung 9b aufweisen. Die beiden 90° dazu verdrehten Seiten der Nocke 3-4 (also die 90°- und die 270°- Position derselben) sind abgeplattet. Die beiden aus-
kragenden Flügel der Nocke 3-4 sind dabei so ausgerichtet, dass jeweils die Position eines der Flügel mit der Position der abgeplatteten Seite einer der beiden Nocken 3-1 und 3-2 übereinstimmt (vergleiche auch Figur 3a links und Mitte) .
Figur 3a rechts zeigt die zum indirekten Verschließen der drei hier als flexibler Kunststoffschlauch ausgebildeten Leitungen 1, 2 und 4 vorgesehenen Nockengegenstücke, die drei Presselemente 5-1, 5-2 und 5-4. Die drei Presselemente, die hier als flache Plättchen ausgebildet sind, sind (längs der Längsachse L gesehen) im selben Abstand voneinander angeordnet, wie die drei Nocken. Der Abstand der drei Plättchen 5-1 bis 5-4 von der Welle 3 ist dabei mit Hilfe der Halterung 8 (vergleiche nachfolgend) so gewählt, dass die drei Plättchen jeweils durch die ihnen zugeordnete Nocke in Richtung von der Welle 3 weg ausgelenkt werden, wenn diese Nocke - bei Drehung D der Nockenwelle 3 - eine Stellung einnimmt, in der einer der auskragenden Flügel dem jeweiligen Plättchen gegenüberliegt: die Nocke verschließt die zugehörige Leitung. Wird somit die Nockenwelle 3 so gedreht, dass die/eine abgeplattete Seite einer Nocke dem zugehörigen Plättchen gegenüberliegt, so ist der Abstand des zugehörigen Plättchens von der Welle 3 verringert und die zugehörige Leitung wird wieder eröffnet. Die Rückstellung der Plättchen kann über den Leitungsdruck oder über geeignete Rückstellelemente wie u.a. Federn sichergestellt werden.
Wie Figur 3a rechts zeigt, weist jedes der drei
Plättchen 5-1, 5-2 und 5-4 auf seiner der jeweiligen Nocke 3-1, 3-2 und 3-4 zugewandten Seite mittig jeweils eine zu den nutenförmigen Vertiefungen 9b der Nocken komplementär ausgebildete Erhebung 9a auf. Bei
geeigneter Stellung der Nockenwelle 3 bzw. der einzelnen Nocken 3-1, 3-2 und 3-4 (0°, 90°, 180° und 270°) kann somit die komplementäre Erhebung 9a eines Plättchens formschlüssig in die gegenüberliegende nu- tenförmige Vertiefung 9b der zugehörigen Nocke eingreifen und somit ein Einrasten des Plättchens mit seiner zugehörigen Nocke sicherstellen. Vergleiche hierzu auch Figur 3b, die einen solchen eingerasteten Zustand für jedes der Nocken-Plättchen-Paare zeigt: Bei dieser Stellung ist das Plättchen 5-4 durch die zugehörige Nocke 3-4 von der Welle 3 weggedrückt. Somit ist die zugehörige Leitung (Druckabbauleitung 4) zusammengepresst und verschlossen. Auch das mittlere Plättchen 5-2 ist durch seine zugehörige Nocke 3-2 (da ihm gerade ein Flügel dieser Nocke gegenüberliegt) von der Welle 3 weggedrückt, so dass auch die zugehörige Leitung (Dampfleitung 2) zusammengepresst wird und somit verschlossen ist. Allerdings liegt dem Plättchen 5-1 (hier nicht erkennbar) in dieser Stel- lung der Nockenwelle gerade die abgeplattete Seite der zugehörigen Nocke 3-1 gegenüber, so dass in dieser Stellung das Plättchen 5-1 gerade nicht von der Welle 3 weggedrückt wird, die zugehörige Leitung (Flüssigkeitsleitung 1) somit gerade nicht zusammen- gepresst wird, also eröffnet ist. Siehe hierzu auch die nachfolgenden Figuren.
Zum Zusammenpressen der jeweils zugehörigen Leitungen 1, 2 und 4 weisen die drei Plättchen 5-1, 5-2 und 5-4 auf ihrer der komplementären Erhebung 9a gegenüberliegenden Seite jeweils gratförmige Vorsprünge 9c auf. Zwischen diesen Vorsprüngen 9c einerseits und einem entsprechenden Gegenstück bzw. Widerstand (der durch die Rückwand 6 des Tragarms 31 ausgebildet wird, vergleiche nachfolgende Figuren) , werden somit die drei Leitungen 1, 2 und 4 jeweils dann zusammen-
gepresst, wenn das zugehörige Plättchen durch seine zugehörige Nocke mit einem ihrer zwei (Nocke 3-4) oder drei (Nocken 3-1 und 3-2) Flügel von der Welle 3 weggedrückt wird: Der Abstand der Welle 3 von der Gehäusewand 6 ist dabei so bemessen, dass der jeweilige Leitungsschlauch 1, 2, 4 zwischen der Wand 6 einerseits und dem Vorsprung 9c des jeweiligen Plättchens andererseits gerade vollständig zusammengedrückt wird. Da in dieser Stellung des vollständigen Zusammendrückens auch ein formschlüssiges Eingreifen der jeweiligen komplementären Erhebung 9a in die nu- tenförmige Vertiefung 9b erfolgt, kann somit ein vollständiges und zuverlässiges Zusammenpressen, also Verschließen der jeweiligen Leitung sichergestellt werden.
Figur 3c zeigt ein Konstruktionsbeispiel (in vertikaler Ausführungsform) der kompletten Nockenwelle 3 samt des an dem den Nocken gegenüberliegenden Ende angeordneten Hebels 3a zum Drehen D der Nockenwelle 3 um Ihre Längsachse L (wobei der Hebel hier in Schalterform realisiert ist und mit dem Bezugszeichen 3a versehen ist) . Figur 3c rechts zeigt dabei die Welle 3 in eingehauster Form, wobei hier auch ein Abschnitt der Rückwand 6 des Tragarms 31 des Gehäuses 7 erkennbar ist, gegen den die Schläuche 1, 2, 4 (in Figur 3 nicht gezeigt) mittels der Vorsprünge 9c der Plättchen 5-1, 5-2 und 5-4 gepresst werden können. Die Konstruktion kann alternativ auch in horizontaler Anordnung ausgebildet werden.
Die beschriebene Rastfunktion ist durch einen Außenradius 9a an den Plättchen sowie ein entsprechendes Innenradius-Gegenstück 9b an den Nocken sicherge- stellt. Ein Herausfallen nach oben oder nach unten ist somit nicht möglich, da diese in der Halterung 8,
vergleiche nachfolgende Figuren, durch formschlüssiges Einbringen der Erhebung 9a in die komplementäre Vertiefung 9b in der entsprechenden Stellung paarweise eingehakt sind. Durch die entsprechend geformten Nocken und die entsprechend geformten Gegenstücke
(Plättchen) kann somit eine Rastfunktion sichergestellt werden, die dem Benutzer die Sicherheit gibt, die Nockenwelle 3 in die richtige Position gedreht D zu haben. Die Plättchen 5-1, 5-2 und 5-4 dienen auch dem Zweck, die Reibung durch die Drehung der Nockenwelle 3 nicht unmittelbar auf die Schlauchleitungen 1, 2 und 4 zu übertragen. Dadurch lässt sich die Abnutzung der Schlauchleitungen 1, 2 und 4 reduzieren.
Wie die Figuren 4a bis 4c zeigen, sind die Nockenwelle 3, die Nocken 3-1, 3-2 und 3-4, die Schlauchleitungen 1, 2 und 4 (sowie auch die hier ebenfalls als flexible Schlauchleitung ausgebildete weitere Dampfleitung 12) zusammen mit dem Ventil 11 in einer Halterung 8 angeordnet, um eine korrekte relative Positionierung all dieser Elemente relativ zueinander zum Realisieren der vorbeschriebenen Funktionen sicherzustellen, also ein Verrutschen einzelner Elemente zu verhindern. Die Halterung 8 ist hier ebenso wie die gezeigten Gehäuseabschnitte (Tragarm 31 des Gehäuses 7), die Nockenwelle 3 samt dem Hebel bzw. Schalter 3a, die Nocken sowie die Plättchen aus einem festen Material ausgebildet, vorzugsweise aus Metall
und/oder einem Hartkunststoff bzw. einer Kombinationen dieser Materialien.
Wie Figur 4b zeigt, dient die Halterung 8 insbesondere der korrekten Führung der vier Schlauchleitungen 1, 2, 4 und 12 dergestalt, dass die drei Schlauchlei- tungen 1, 2 und 4 auf Höhe des jeweiligen Vorsprungs
9c bzw. der jeweiligen komplementären Erhebung 9a
passgenau zwischen dem jeweiligen Vorsprung 9c und der als Gegenstück bzw. Widerstand dienenden inneren Oberfläche der Rückwand 6 des Tragarms 31 und nebeneinander liegend geführt sind. Die Leitung 12 ist da- bei seitlichen neben den Nocken bzw. den Plättchen so vorbeigeführt, dass sie durch eine Drehung der Nockenwelle 3 nicht beeinflusst wird.
Wie Figur 4b und 4c weiter zeigen, weist das Gehäuse an seinem unten liegenden Ende auf der den Einbuchtungen für die Schlauchleitungen 1, 2, 4 und 12 gegenüberliegenden Seite an zwei sich gegenüberliegenden Wandelementen jeweils einen horizontal eingebrachten Schlitz auf. Die beiden Schlitze sind dabei so ausgebildet, dass ein rastendes Aufnehmen der Nockenwelle 3 in horizontaler Position ermöglicht ist, wobei die Nockenwelle in der vollständig in die beiden Schlitze eingeschobenen Position horizontal angeordnet und frei drehbar ist. Die Halterung 8 ist (vergleiche Figur 4a) etwa auf halber Höhe zwischen dem Druckbehälter 16 und dem überkragenden
Gehäuseabschnitt 32b im Inneren des Tragarms 31 fixiert . Figuren 4d und 4e zeigen eine alternative Ausgestaltung der Rastfunktion unter Einsatz eines zusätzlichen Radiuses 51 an der Nockenwelle 3. Der zusätzliche Radius 51, der hier als im Wesentlichen kreisförmige Scheibe konzentrisch auf der Nockenwelle ange- ordnet ist, kann mit dem Gehäuse 7 in den jeweiligen
Schalterstellungen verrastet werden. Dazu sind in jeweils um 90° versetzter Winkelposition entlang des Umfangs der Nockenwelle 3 bzw. des Radiuses 51 jeweils nutenförmige Vertiefungen 9b am Außenumfang des Radiuses 51 ausgebildet. An einer Innenwand des Gehäuses 7 ist eine entsprechende komplementäre Erhe-
bung 9a zum Eingriff in die Vertiefungen 9b ausgebildet. Selbstverständlich können auch komplementäre Erhebungen 9a am Außenumfang des Radiuses 51 und eine entsprechende nutenförmige Vertiefung 9b an der In- nenwand des Gehäuses 7 ausgebildet werden. Auch hier greifen die nutenförmigen Vertiefungen 9b einerseits und die komplementären Erhebungen 9a andererseits formschlüssig ineinander ein. Die Figuren 5a bis 5c, 6a bis 6f und 7a geben noch einmal einen Überblick über die unterschiedlichen Zustände, die mit der Nockenwellenkonstruktion des Ausführungsbeispiels 1 möglich sind. So zeigt Figur 5a die beiden (bezogen auf die momentane Drehposition D gesehen) um 180° versetzten Stellungen zum Druckabbau. Bei diesen Stellungen liegt jeweils eine der beiden sich gegenüberliegenden Abflachungen der Nocke 3-4 dem zugehörigen Plättchen 5-4 gegenüber (bzw. an diesem an) , so dass das Plättchen 5-4 zurückgestellt ist, die zugehörige Schlauchleitung 4 somit gerade nicht zwischen dem Vorsprung 9c und der Rückwand 6 zusammenpresst wird. Die Druckabbauleitung 4 ist somit vollständig freigegeben. Im Gegensatz dazu liegt sowohl dem Plättchen 5-1 als auch dem Plättchen 5-2 jeweils ein Flügel der zugehörigen Nocke 3-1 bzw. 3-2 gegenüber. Die beiden Plättchen 5-1 und 5-2 sind somit in dieser Stellung gerade von der Nockenwelle 3 weg ausgelenkt, pressen somit die jeweils zugehörige Schlauchleitung 1 bzw. 2 mit dem jeweils zugehörigen Vorsprung 9c gegen die Rückwand 6. Die Wasserleitung
1 sowie die Dampfleitung 2 sind somit im gezeigten Zustand vollständig zusammengepresst, also verschlossen .
Dagegen zeigt Figur 5b einen Zustand, bei dem (vergleiche auch Figur 6a) die Nockenwelle 3 im Vergleich
zum in Figur 5a gezeigten Zustand um 90° weitergedreht wurde. In diesem Zustand ist das Plättchen 5-1 gerade nicht ausgelenkt, die Wasserleitung 1 somit freigegeben, wohingegen die beiden Plättchen 5-2 und 5-4 gerade ausgelenkt sind, also mit ihren jeweiligen Vorsprüngen 9c die zugehörigen Leitungen 2 und 4 gerade gegen die Wand 6 des Gehäuses 7 verpressen und die beiden Leitungen 2, 4 somit verschließen.
Figur 5c zeigt schließlich eine weitere Stellung, bei der die Nockenwelle 3 im Vergleich zum in Figur 5b gezeigten Zustand um 180° weitergedreht worden ist: In diesem Fall wird somit (vergleiche Figur 6) gerade die Dampfleitung 2 freigegeben, wohingegen die Wasserleitung 1 sowie die Druckabbauleitung 4 zusammen- gepresst werden.
Figur 6a zeigt das mit den drei Nocken 3-1 bis 3-4 realisierte Prinzip, wobei die Pfeile jeweils die drei Flügel (Nocken 3-1 und 3-1) bzw. zwei Flügel (Nocke 3-4) zeigen. Alle drei Nocken sind in konstantem Abstand voneinander entlang der Längsachse L der Welle 3 auf der Welle 3 fixiert. Die Nocke 3-2 ist dabei im Vergleich zur Nocke 3-1 um 180° entlang des Umfangs der Welle 3 verdreht. Die Nocke 3-4 ist so angeordnet, dass jede ihrer Flügelrichtungen mit der Abplattungsrichtung einer der Nocken 3-1 und 3-2 zusammenfällt .
Die Figuren 6b, 6c und 6d zeigen die Nockenwellen- Stellungen Milchschaumzubereitung, Druckabbaustellung und Kaffeezubereitung in dieser Reihenfolge noch einmal in vergrößerter Darstellung.
Die in Figur 6e gezeigte Matrix zeigt die durch Drehung der Nockenwelle 3 abfahrbaren Schaltzustände für
die Milchschaumzubereitung, die Kaffeezubereitung und den Druckabbau („zu" bedeutet dabei, dass die entsprechende Schlauchleitung beim entsprechenden
Schalt zustand bzw. für die entsprechende Aufgabe durch Zusammenpressen gerade verschlossen ist, „auf" bedeutet somit, dass die entsprechende Schlauchleitung beim entsprechenden Schaltzustand gerade eröffnet ist) . Figur 6f zeigt weitere Details der
Schlauchführung .
Wie Figuren 6a bis 6f entnommen werden kann, ist in jeder (eingerasteten) Schaltstellung jeweils lediglich genau ein Pfad geöffnet, wohingegen die beiden anderen Pfade jeweils verschlossen sind. Figur 7a zeigt noch einmal die zugehörigen Schalterstellungen im gezeigten Ausführungsbeispiel, wobei die einzelnen Schaltzustände jeweils durch Weiterdrehen der Nockenwelle um 90° eingestellt werden können. Der in Figur 7a dargestellte Ablauf (Milchschaum, dann Druckabbau, dann Kaffeezubereitung, dann erneut
Druckabbau) stellt dabei den üblichen Ablauf der Zubereitung dar. Dabei muss die Nockenwelle 3 keine Sperrung in einer bestimmten Drehrichtung beinhalten, es ist somit auch eine andere Reihenfolge der Ablauf- schritte möglich (z.B. durch Drehen des Schalters 3a, anders als dargestellt, entgegen der Uhrzeigerrichtung) . So ist es beispielsweise möglich, nur Kaffee, nur Milchschaum, zuerst Kaffee und dann Milchschaum usw. zubereiten zu können. Nach der Kaffee- bzw.
Milchschaumzubereitung ist jeweils eine Schalterstellung zum Druckabbau vorgesehen. Dies stellt sicher, dass die Zubereitung von Kaffee bzw. Milchschaum beendet wird und der Restdruck im Gerät jeweils abgebaut wird. Das Beendigen der jeweiligen Zubereitung erfolgt hier manuell.
Figur 7b skizziert, dass nicht unbedingt eine Verdrehung um 90° erfolgen muss, um zur nächsten Schalterstellung zu gelangen. So kann die Schalterstellung jeweils abwechselnd auch um z.B. 120° und um 60° ge- wechselt werden bei entsprechend angepasster Nockenwelle .
Weitere alternative Ausführungsformen (die ebenso wie die in Figur 7b gezeigte Ausführungsform durch eine geeignete Ausformung der äußeren Umfänge der Nocken und eine geeignete Positionierung derselben relativ zueinander auf der Welle realisiert werden können) zeigen die Figuren 8a und 8b. Figur 8b links zeigt dabei jeweils um 45° auseinanderliegende Schalter- Stellungen, Figur 8b rechts jeweils um 120°
auseinanderliegende .
In der Regel sollte jedoch sichergestellt werden, dass bei der jeweiligen definierten (eingerasteten) Schalterstellung nur maximal ein Pfad geöffnet sein kann und die beiden anderen Pfade jeweils verschlossen sind (z.B. bei Kaffeezubereitung Wasseranschluss 1 auf, Milchschaumanschluss 2 zu und Dampfablassan- schluss 4 zu) .
In einer alternativen Ausführungsform (nicht gezeigt) kann die Rastfunktion auch über ein entsprechend geformtes Gegenstück am Gehäuse 7 realisiert sein: So können nutenförmige Vertiefungen bzw. Innenradien an den Nocken ausgebildet sein und entsprechende komplementäre Erhöhungen bzw. Außenradien am Gehäuse (z.B. an einem Aluminiumgehäuse) . Es ist auch möglich, die entsprechenden Innenradien am Gehäuse vorzusehen und die komplementären Außenradien an den Nocken.
Figur 9 skizziert ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kaffeemaschine, bei dem ein alternatives Verschlusskonzept für die Flüssigkeitsleitung 1, die Dampfleitung 2 und die Druckabbaulei- tung 4 realisiert ist. Die anderen Merkmale sind wie beim ersten Beispiel realisiert. Diese Leitungen sind im vorliegenden Fall nicht als flexible Schlauchleitungen ausgebildet, sondern als starre Rohre z.B. aus Aluminium oder Edelstahl.
Die Rohre weisen eine Unterbrechung auf, in der eine Lochplatte 23 geführt ist. Die Abdichtung zwischen den Rohren 1, 2 4 einerseits und der Lochplatte 23 andererseits ist durch entsprechende Dichtungselemen- te in Form von beidseits der Lochplatte 23, also jeweils an den sich gegenüberliegenden, der Unterbrechung zugewandten Rohrenden ausgebildeten O-Ringen 25-1, 25-2 und 25-4 sichergestellt. Die Lochplatte 23 lässt sich somit relativ zu den Rohren 1, 2 und 4 in einer Ebene senkrecht zu den Rohrlängsachsen der hier parallel zueinander und beabstandet voneinander verlaufenden Rohre 1, 2, 4 bewegen.
In der Lochplatte 23 ist dabei ein einzelnes Loch 24 vorgesehen, das mit seinem Durchmesser den (identischen) Innendurchmessern der Rohre 1, 2 und 4 entspricht. Durch entsprechende Verschiebung (Pfeile) der Lochplatte 23 relativ zu den Rohren 1, 2 und 4 lässt sich somit, je nach momentaner Stellung der Lochplatte, zu einem Zeitpunkt genau eines der Rohre
1, 2 und 4 eröffnen, indem das Loch 24 jeweils zentrisch um die zentrale Längsachse des jeweiligen Rohres positioniert wird. Die anderen beiden Rohre werden dabei jeweils abdichtend durch die Lochplatte 23 verschlossen. (Die Lochplatte 23 weist dabei eine
Längsausdehnung auf, die sicherstellt, dass die bei-
den anderen Rohre auch jeweils dann verschlossen sind, wenn das Loch 24 gerade die außenliegenden Rohre 1 bzw. 4 eröffnet.) Wie Figur 9 desweiteren skizziert, lässt sich die
Verschiebung der Lochplatte 23 zum Eröffnen der unterschiedlichen Rohre 1, 2 und 4 mittels des Lochs 24 dadurch realisieren, dass die Drehbewegung D der Nockenwelle 3 über eine einzige, an einem äußeren Ende der Nockenwelle sitzende Nocke 3-1 (L bezeichnet auch hier die Längsachse der Welle 3) mit ausreichender Exzentrizität über einen ersten Zapfen 20, eine
Treibstange 21 bzw. einen Pleuel und einen zweiten Zapfen 22 in die Translationsbewegung der Lochplatte 23 umgesetzt wird. (Die Lochplatte 23 ist hierzu in nicht gezeigten Führungsschienen angeordnet, die sicherstellen, dass, mittels des Lochs 24, jeweils maximal eines der Rohre 1, 2 und 4 eröffnet sein kann.)
Figur 10 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel für die vorliegende Erfindung, das grundsätzlich wie das erste Ausführungsbeispiel ausgebildet ist. Nachfolgend werden daher lediglich die Unterschiede beschrieben .
Beim dritten Ausführungsbeispiel ist die Nockenwelle 3 mit ihren Nocken wie folgt geändert: Die Zahl der Nocken beträgt hier drei. Diese sind so realisiert, dass insgesamt fünf verschiedene Stellungen bzw. Positionen (jeweils um 72° versetzt zueinander bei 5 -72° = 360° entsprechend eines vollen ümfangs) ermöglicht sind. Es sind drei Presselemente in Form von Plättchen vorgesehen, die wie im ersten Ausführungsbeispiel beschrieben ausgebildet sind. An der weiteren Dampfleitung 12 zur Druckanzeige, die ebenso wie beim ersten Ausführungsbeispiel ausgebildet ist, ist
zusätzlich eine Abzweigung vorgesehen, an der ein Überdruckventil zur akustischen Druckanzeige vorgesehen ist. Alle weiteren Merkmale sind wie beim ersten Ausführungsbeispiel .
Der Benutzer beginnt mit der Druckaufbaustellung, in der alle Pfade abgeklemmt sind, so dass der Druck nur über das Überdruckventil, das an der Abzweigung von der weiteren Dampfleitung 12 vorgesehen ist, entwei- chen kann. Als Überdruckventil ist ein normales Rückschlagventil vorgesehen, welches bspw. bei 1,5 bar öffnet. Entweicht der Druck über dieses Überdruckventil, so erkennt (akustisch und optisch) der Benutzer am austretenden Dampf, dass der Druck hoch genug ist, um die Milch aufzuschäumen. Nun kann der Benutzer in die Milchaufschäumstellung wechseln, um die Dampfleitung (Dampfpfad) freizugeben. Der Benutzer übernimmt hier somit durch die Schalterdrehung die Funktion des bisherigen Ventils. Danach erfolgt ein Druckabbau über die Druckabbauleitung, ein Zubereiten von Kaffee über die Flüssigkeitsleitung sowie nochmals ein
Druckabbau über die Druckabbauleitung wie beim Ausführungsbeispiel 1. Durch diesen Aufbau ist, wie Figur 10 zeigt, eine zusätzliche Schalterstellung zum Druckaufbau ermöglicht. Es ist somit folgender Ablauf möglich: erstens Druckaufbau, zweitens Milchaufschäumen, drittens Druckabbau, viertens Kaffeezubereitung und fünftens erneuter Druckabbau. Der Benutzer beginnt mit der
Druckaufbaustellung, in der alle Pfade verschlossen sind bzw. abgeklemmt sind. Der Druck kann somit nur über ein Überdruckventil entweichen, welches z.B. bei 1.5 bar öffnet. Entweicht der Druck über dieses Ven- til, erkennt der Benutzer optisch und/oder akustisch durch den austretenden Dampf, dass der Druck hoch ge-
nug ist, um die Milch aufzuschäumen. Nun kann der Benutzer in die Milchaufschäumstellung wechseln, um den Dampf fad freizugeben. Der Benutzer übernimmt somit durch die manuelle Schalterdrehung am Hebel 3a der Welle 3 die Funktion des bisherigen Ventils 11. Danach erfolgen ein erster Druckabbau, die Kaffeezubereitung und ein weiterer Druckabbau wie im ersten Ausführungsbeispiel beschrieben.
Claims
Kaffeemaschine mit integriertem Milchaufschäumer (10) mit einer ersten, zum Transport von zum Durchströmen von Kaffeemehl (K) vorgesehener Flüssigkeit (F) , insbesondere erhitztem Wasser, ausgebildeten Leitung (Flüssigkeitsleitung 1) , und einer zweiten, zum Transport von zum Aufschäumen von Milch (M) vorgesehenem Flüssigkeitsdampf (AD) , insbesondere Wasserdampf, ausgebildeten Leitung (Dampfleitung 2) , dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeitsleitung (1) und die Dampfleitung
(2) durch Drehung (D) einer Nockenwelle (3) vermittels einer oder mehrerer, bevorzugt vermittels genau zweier Nocke (n) (3-1, 3-2) der Nockenwelle (3) verschließbar sind.
Kaffeemaschine nach dem vorhergehenden Anspruch, gekennzeichnet durch eine dritte, zum Transport von zum Druckabbau vorgesehenem Flüssigkeitsdampf (DD) , insbesondere Wasserdampf, ausgebildete Leitung (Druckabbauleitung 4) und dadurch, dass auch diese
Druckabbauleitung (4) durch Drehung (D) der Nockenwelle (3) vermittels mindestens einer, bevorzugt genau einer Nocke (3-4) der Nockenwelle
(3) verschließbar ist.
Kaffeemaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeitsleitung (1), die Dampfleitung (2) und/oder die Druckabbauleitung (4), bevorzugt alle dieser Leitungen (1, 2, 4), aus einem flexiblen und/oder elastischen Material, insbesondere einem Kunststoff, ausgebildet ist/sind und dadurch verschließbar ist/sind, dass sie (jeweils) durch Drehung (D) der Nockenwelle (3) mit (einer) der Nocke (n) (3-1, 3-2, 3-4) zusammenpressbar ist/sind.
Kaffeemaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass die zwei (1, 2) oder die drei (1, 2, 4) Leitungen und die Nockenwelle (3) so angeordnet sind und dass die eine oder die mehreren Nocke (n) , bevorzugt die - im Fall des Vorhandenseins nur der Flüssigkeitsleitung (1) und der Dampfleitung (2) - genau zwei Nocken (3-1, 3-2) oder die - im Fall des Vorhandenseins auch der Druckabbauleitung (4) - genau drei Nocken (3-1, 3-2, 3-4), so ausgeformt und auf der Nockenwelle positioniert ist/sind, dass jeweils maximal eine der zwei (1, 2) oder der drei (1, 2, 4) Leitungen eröffnet sein kann, wohingegen die andere (n) (beiden) Leitung (en) verschlossen sein muss/müssen.
Kaffeemaschine nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichn
dass zu einem Zeitpunkt immer genau eine der zwei (1, 2) oder der drei (1, 2, 4) Leitungen eröffnet sein muss oder dass zu einem Zeitpunkt sämtliche der zwei (1, 2) oder der drei (1, 2, 4) Leitungen verschlossen sein können.
Kaffeemaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche bei Rückbezug auf Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jede der drei Leitungen (1, 2, 4) jeweils vermittels genau einer auf der Nockenwelle (3) sitzenden Nocke (3-1, 3-2, 3-4) durch Drehen der Nockenwelle (3) verschlossen werden und wieder eröffnet werden kann, wobei die drei Nocken (3- 1, 3-2, 3-4) entlang der Längsachse (L) der Nockenwelle (3) gesehen beabstandet voneinander und entlang des Außenumfangs (ü) der Nockenwelle (3) gesehen relativ zueinander verdreht auf der Nockenwelle (3) sitzen, wobei die drei Leitungen (1, 2,
4) bevorzugt zumindest in ihrem vermittels der jeweiligen Nocke (3-1, 3-2, 3-4) verschließbaren Leitungsabschnitt parallel zueinander verlaufen.
Kaffeemaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche bei Rückbezug auf Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , dass die Leitung (en) mit der/den Nocke (n) indirekt zusammenpressbar ist/sind, indem die Nocke (n) auf ein/mehrere Presselement (e) (5-1, 5-2,
5-4),
bevorzugt Plättchen, drückt/drücken und das/die Presselement (e) die (jeweilige) Leitung gegen einen bevorzugt durch eine Wand
(6) eines Gehäuses
(7) der Kaffeemaschine ausgebildeten Widerstand drückt/drücken .
8. Kaffeemaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungen (1, 2, 4), die Nockenwelle (3) samt ihrer Nocke (n) (3-1, 3-2, 3-4) sowie - bei Rückbezug auf Anspruch 7 - auch das/die Presselement (e) (5-1, 5-2, 5-4) zumindest abschnittsweise in einer bevorzugt an einer/der Wand (6) eines/des Gehäuses (7) der Kaffeemaschine fixierten Halterung (8) angeordnet sind.
9. Kaffeemaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche bei Rückbezug auf Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , dass die Nocke (n) (3-1, 3-2, 3-4) sowie das/die
Presselement (e) (5-1, 5-2, 5-4) (paarweise) miteinander verrastbar (9a, 9b) ist/sind.
10. Kaffeemaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nockenwelle (3) und/oder eine oder mehrere Nocke (n) (3-1, 3-2, 3-4) mit einem Gehäuse der Kaffeemaschine und/oder einer Wand eines solchen Gehäuses verrastbar ist/sind.
11. Kaffeemaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kaffeemaschine eine nicht elektrisch betriebene, zum Aufsetzen auf eine externe Hitzequelle (H) ausgebildete Steigrohrmaschine ist, bei der die Nockenwelle (3) manuell drehbar ist.
12. Kaffeemaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kaffeemaschine eine elektrisch betriebene Kaffeemaschine, insbesondere ein Kaffeevollautomat, ist, bei der/dem die Nockenwelle (3) manuell drehbar ist oder bei der/dem die Nockenwelle (3) motorbetrieben drehbar ist, bevorzugt gemäß eines oder mehrerer mit einer oder mehreren Tastein) an einem/dem Gehäuse (7) der Kaffeemaschine auswählbaren/r Programms/e motorbetrieben ansteuerbar ist.
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