WO2020016167A1 - Vorrichtung zum zubereiten von heissgetränken, insbesondere espressokaffee, mittels eines druckübersetzungssystems - Google Patents

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WO2020016167A1
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Definitions

  • Device for preparing hot drinks in particular espresso coffee, by means of a pressure translation system.
  • the present invention relates to a device for preparing hot drinks, in particular espresso coffee, by means of a pressure translation system.
  • the crema is the dense, golden brown foam that forms on espresso.
  • the crema consists mainly of coffee bean oil and binds a large part of the aroma.
  • the "Istituto Nazionale Espresso Italiano" (inei) has defined the requirements for an espresso. So among other things a water pressure of approx.
  • the object of the present invention is to provide a device which makes it possible to ensure the pressure, the brewing temperature and the brewing time required for the preparation of an espresso coffee with a crema. It should be independent of a manually or electrically operated pump.
  • the counter-piston moves in the hollow cylinder and forms a pressure chamber for the drinking liquid (water) with it.
  • the vapor pressure of the liquid in the boiler is related to the pressure (brewing pressure) of the drinking liquid in the pressure chamber like the pressure surface of the opposing piston to the pressure surface of the piston crown.
  • the pressure (brewing pressure) of the drinking liquid in the pressure chamber is therefore significantly higher than the vapor pressure of the liquid in the boiler.
  • spring elements are provided for resetting the piston-cylinder unit, the compressive forces of which are small in relation to the other forces which act on the piston-cylinder unit. You will therefore not be considered here.
  • the device should be light and portable and easy to use. All parts that come into contact with the drinking liquid (water) are food-compatible. All sealing elements are made of one material, suitable for high operating temperatures, so the device can be left unattended for a limited time (at least 15 minutes) remain on the heat source without being damaged. The surface of the device on the heating source is so large that a medium-sized hotplate is covered. This ensures good heat transfer and the water in the boiler is heated up as quickly as possible. A great advantage of this device is that it runs smoothly during operation. It causes almost no noise in contrast to conventional household espresso machines with their loud vibrating armature pumps. Another advantage is that the device has few metal surfaces that are easy to clean.
  • the brewing temperature can be influenced by preheating the device on the heating source before filling the drinking liquid. This shortens the time during which the thermal energy is transferred from the boiler to the drinking liquid through the piston-cylinder unit.
  • the brewing temperature can also be influenced by the volume of water in the boiler. The less water there is in the boiler, the shorter the heating-up time.
  • the expiration time for example of coffee, is mainly determined by the degree of grinding and pressing of the coffee powder. If the device is in the cooled state, it takes less than four minutes to prepare a hot drink with a suitable heating source. For each additional portion, as long as the water in the boiler is still hot, it only takes about a minute.
  • a device for a pressure release is provided. Similar to conventional portafilter coffee machines, the quality and quantity of the drink can largely be influenced by the user through skill and experience.
  • the device can have a receptacle for a portafilter. It can be used to prepare almost all types of coffee and tea drinks. It can have one or more outlet elements for the drinking liquid.
  • the device can have a filling opening for filling the boiler water, which is opened and closed by the user.
  • the water in the boiler can be subject to little loss. If necessary, water is refilled through this filling opening.
  • the device can contain a suitable device which prevents the closure of the brewed product from being opened before the piston-cylinder unit is returned to its lower starting position by the spring elements. This device prevents any scalding of the operator.
  • the device can have a valve which can be operated manually by the user, by means of which the steam pressure in the boiler is released. After the brewing process, the piston-cylinder unit is in the upper end position. In order to open the lock and remove the used brewing material, the piston-cylinder unit must first be returned to its lower starting position by the spring elements. To do this, the hot water in the boiler has to cool down so that the steam pressure is reduced. This usually takes about a minute.
  • this time can be reduced by the user (to a few seconds) by cooling the device, for example with cold water, from the outside. If several portions of beverage are to be prepared quickly one after the other, it is advantageous to have a device to relax the remaining vapor pressure from the outside, this is what this valve is used for.
  • a special embodiment of the device allows the use of the device on an induction hotplate by attaching a ferromagnetic plate.
  • An alternative embodiment of the device, in which the vessel is made of ferromagnetic material, also allows use on an induction hotplate.
  • Another embodiment of the device comprises an electrical heat source for heating the water in the boiler.
  • FIG. 1 shows a central section through the main axis of the device of a first embodiment, in the starting position of the piston-cylinder unit.
  • FIG. 1 a shows a central section through the main axis of the device according to FIG. 1, in the end position of the piston-cylinder unit;
  • Fig. 2 shows a central section through the main axis of the device of a second embodiment, in the starting position of the stepped piston.
  • FIG. 2a shows a central section through the main axis of the device according to FIG. 2, in the end position of the stepped piston.
  • Fig. 3 shows a central section through the main axis of the device, to illustrate the ferromagnetic plate.
  • Fig. 4 shows a central section through the main axis of the device, to illustrate the heating elements H and H1.
  • FIGS. 1 and 1a The device according to the invention will now be explained in more detail using an exemplary embodiment which is shown in FIGS. 1 and 1a.
  • the device comprises a container 1, which serves as a base part for accommodating all components.
  • An assembly comprising a container lid, a brewing chamber 8 and a counter-piston 7 forms the top of the device.
  • the brewing chamber 8 is closed from above by a closure element 9, which also contains an outlet element 10 for a drinking liquid T.
  • the cylindrical container 1 has a circular cross section with an outside diameter in a range from 100 to 250 mm, preferably in the range from 140 to 220 mm. This results in a sufficiently large contact surface to cover an external heating source Q over a large area. Good heat transfer takes place, which in turn results in a short heating-up time for the liquid F in a boiler 2.
  • the height of the container 1 is between 50 and 150 mm, preferably 100 mm.
  • piston-cylinder unit K which is the core element of the device according to the invention.
  • This piston-cylinder unit K comprises a piston crown 3, on which an upwardly open hollow cylinder 4 is arranged, preferably integrally.
  • a sliding seal is provided on a circumference of the piston head 3, which has an increased temperature resistance.
  • the piston crown 3 and the cylindrical container 1 form the boiler 2, which is limited at the top by the piston crown 3.
  • the hollow cylinder 4 has a height of 20 and 50 mm, preferably 25 to 35 mm and a wall thickness between 2 and 4 mm.
  • His inner cross Cut area (corresponds to a second pressure area A2) is around 4 times smaller than a first pressure area of the piston crown 3 in the embodiment shown. This results in a fourfold pressure ratio.
  • the piston-cylinder unit K can be made from a single blank or casting.
  • the boiler 2 contains approximately 0.5 to 1 dl of liquid F (water) in the operating state.
  • the total volume of the boiler 2 is larger, for example around 1.5 dl.
  • a small volume of air always remains above the surface of the liquid F in the boiler 2. The reason for this is that the temperature of the drinking liquid T can be influenced depending on the volume of the liquid F.
  • a complete filling would result in a heating time that is too long.
  • a mechanical stop (not shown in FIGS. 1, 1a) ensures that the piston-cylinder unit K is not pressed down all the way onto the surface of the liquid F by the spring elements 6.
  • a pressure relief valve (not shown in FIGS. 1, 1 a) can be installed in the piston crown 3, which opens at a steam pressure p1 of 2 to 4 bar, the pressure p2 (brewing pressure) after the pressure ratio in the example shown being around 12 bar , If the vapor pressure p1 is formed in the boiler 2 by heating the liquid F, this acts on the underside of the piston head 3 and generates a force which pushes the piston-cylinder unit K upwards.
  • the maximum volume of the drinking liquid T is, for example, 20 ml Temperature resistance arranged.
  • the counter-piston 7 is releasably connectable to the brewing chamber 8, the container lid and the container 1, for example by means of screw connections or otherwise mechanically fixed.
  • spring elements for example compression springs 6, which are set up to return the piston-cylinder unit to its lower starting position after the vapor pressure p1 in the boiler 2 has been reduced.

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Abstract

Vorrichtung zum Zubereiten von Heissgetränken, insbesondere Espressokaffee, umfassend einen mit einem Behälterdeckel verschliessbaren zylindrischen Behälter (1), wobei der zylindrische Behälter (1) eine Brühkammer (8) zur Aufnahme von Brühgut, welche durch ein Verschlusselement (9) verschliessbar ist, an welchem ein Auslaufelement (10) für eine Trinkflüssigkeit (T) umfasst ist, eine verschiebbare Kolbeneinheit (K, Ka), an welcher eine erste Druckfläche (A1, Aa1) ausgebildet ist, die mit dem zylindrischen Behälter (1) einen Boiler (2) begrenzt, in welchem eine Flüssigkeit (F) erhitzbar ist, und welche mit einem ersten Druck (p1) beaufschlagbar ist, der einem Dampfdruck der Flüssigkeit (F) im Boiler (2) entspricht und einen feststehenden Gegenkolben (7, 7a), ausgebildet mit einer zweiten Druckfläche (A2, Aa2), welche mit der verschiebbaren Kolbeneinheit (K, Ka) einen mit Trinkflüssigkeit (T) befüllbaren Druckraum (5) begrenzt, und welche mit einem zweiten Druck (p2) beaufschlagbar ist, der einem Druck der Trinkflüssigkeit (T) im Druckraum (5) entspricht, umfasst. Ferner ist der Druckraum (5) über eine Öffnung mit der Brühkammer (8) fluidleitend verbunden, so dass die Trinkflüssigkeit (T) durch die Relativbewegung von Kolbeneinheit (K, Ka) und dem Gegenkolben (7, 7a) mit einem zweiten Druck (p2) in die Brühkammer (8) drückbar ist, welcher sich durch ein Verhältnis der ersten Druckfläche (A1, Aa1) und der zweiten Druckfläche (A2, Aa2) und dem im Boiler (2) herrschenden ersten Druck (p1) bestimmt.

Description

Vorrichtung zum Zubereiten von Heissgetränken, insbesondere Espressokaffee, mittels eines Druckübersetzungssystems.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Zubereiten von Heissgetränken, insbesondere Espressokaffee, mittels eines Druckübersetzungssystems.
Für die Zubereitung eines Espressokaffees mit einer Crema sind mehrere Vorgaben einzuhalten. Als Crema bezeichnet man den dichten, goldbraunen Schaum, der sich auf Espresso bildet. Die Crema besteht vorwiegend aus Kaffeebohnenöl und bindet einen großen Teil des Aromas. Das "Istituto Nazionale Espresso Italiano" (inei) hat die Vorgaben für einen Espresso festgelegt. So unter anderen einen Wasserdruck von ca.
9 bar, eine Brühtemperatur von ca. 90°C und eine Brühzeit von ca. 25s. Diese Vorgaben, vor allem der Wasserdruck, sind nur von Maschinen mit einer von Hand oder elektrisch betriebenen Pumpe erreichbar. Vorrichtungen nach dem Steigrohrprinzip, bekannt unter den Bezeichnungen Espressokocher, Kaffeekannen, Mokkakannen usw., und ihre Funktionsweise sind aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannt. Dabei drückt ein unten angeordneter, extern beheizter Druckbehälter, bei ausreichender Erhitzung, Wasser durch das Kaffeepulver in der Brühkammer in einen oberen Sammelbehälter. Anstelle von Kaffeepulver kann es beispielsweise auch Tee sein. Der dabei entstehende Druck erreicht die erforderlichen 9 bar Wasserdruck für den Brühvorgang, die es für einen Espresso braucht, bei weitem nicht. Dazu müsste die Wassertemperatur im Druckbehälter auf rund 175°C erhitzt werden. Wie die Praxis zeigt, ist dies aus verschiedenen Gründen nicht realisierbar.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Verfügung zu steilen, die es ermöglicht, den erforderlichen Druck, die Brühtemperatur und die Brühzeit für die Zubereitung eines Espressokaffees mit einer Crema, zu gewährleisten. Sie soll unabhängig von einer von Hand- oder elektrisch betriebenen Pumpe sein.
Dies wird durch eine Vorrichtung gemäss dem Anspruch 1 erreicht. Vorteilhafte Ausführungsformen hierzu lassen sich den abhängigen Ansprüchen entnehmen. Die erfindungsgemässe Vorrichtung basiert auf einem Druckübersetzungssystem. Die Vorrichtung gemäss einer erfindungsgemässen Ausführungsform umfasst einen zylindrischen Behälter, in welchem eine Kolben-Zylindereinheit verschieblich aufgenommen ist, umfassend einen Kolbenboden und einen darüber liegenden Hohlzylinder. Der Kolbenboden bildet mit dem Behälter zusammen einen Boiler, in dem Flüssigkeit (Wasser) erhitzbar ist. Der Boiler liegt unterhalb des Kolbenbodens. Oberhalb der Kolben-Zylindereinheit ist ein Gegenkolben angeordnet, welcher gegenüber dem Behälter feststehend ist. Eine Druckfläche des Kolbenbodens ist wesentlich grösser als eine Druckfläche des Gegenkolbens, zum Beispiel im Verhältnis vier zu eins. Wenn die Kol- ben-Zylindereinheit durch den im Boiler herrschenden Dampfdruck des erhitzten Wassers nach oben verschoben wird, verschiebt sich der Gegenkolben in dem Hohlzylinder und bildet mit diesem zusammen einen Druckraum für die Trinkflüssigkeit (Wasser). Dabei verhält sich der Dampfdruck der Flüssigkeit im Boiler zum Druck (Brühdruck) der Trinkflüssigkeit im Druckraum wie die Druckfläche des Gegenkolbens zur Druckfläche des Kolbenbodens. Der Druck (Brühdruck) der Trinkflüssigkeit im Druckraum ist somit wesentlich höher als der Dampfdruck der Flüssigkeit im Boiler. Mit einem relativ geringen Dampfdruck von beispielsweise 2,5 bar im Boiler und einem Übersetzungsverhält- nis von vier zu eins kann der erforderliche Druck (Brühdruck) im Druckraum für die Trinkflüssigkeit von mehr als 9 bar erreicht werden. Dabei muss das Wasser im Boiler auf ca. 130 °C erhitzt werden, was in der Praxis mit einer geeigneten Heizquelle in kur- zer Zeit (3 bis 4 Minuten) erreichbar ist. Für eine Rückstellung der Kolben-Zylinderein- heit sind in einer Ausführungsform Federelemente vorgesehen, deren Druckkräfte im Verhältnis zu den anderen Kräften, die auf die Kolben-Zylindereinheit wirken, gering sind. Sie werden deshalb hier nicht berücksichtig.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend zunächst allgemein dann anhand mehrerer Ausführungsbeispiele beschrieben.
Die Vorrichtung soll leicht und tragbar sein und einfach in der Bedienung. Alle Teile die mit der Trinkflüssigkeit (Wasser) in Berührung kommen sind Lebensmittelkonform. Alle Dichtelemente bestehen aus einem Material, geeignet für erhöhte Einsatztemperaturen, somit kann die Vorrichtung für eine begrenzte Zeit (mindestens 15 min) unbeaufsichtigt auf der Heizquelle verbleiben, ohne Schaden zu nehmen. Die Auflagefläche der Vorrichtung auf der Heizquelle ist so gross bemessen, dass eine mitelgrosse Kochplate abdeckt wird. Dadurch erfolgt eine gute Wärmeübertragung und das Wasser im Boiler wird möglichst rasch aufgeheizt. Ein grosser Vorteil dieser Vorrichtung ist ihre Laufruhe im Betrieb. Sie verursacht beinahe keinen Lärm im Gegensatz zu herkömmlichen Haushalts-Espressomaschinen mit ihren lauten Schwingankerpumpen. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Vorrichtung wenige, gut zu reinigende, metallene Oberflächen besitzt. Sie kann, wenn gewünscht, nach jedem Brühvorgang, beispielsweise in einen Schrank, weggeräumt werden und nimmt darin wenig Platz ein. Zielgruppe sind in erster Linie Outdoor Anwender, die über keinen Netzstrom verfügen. Fast jede erdenkliche Heizquelle, die in der Lage ist, Wasser in einer Pfanne zum Sieden zu bringen, eignet sich, um damit ein Heissgetränk zuzubereiten. Die Vorrichtung ist auch im Innenbereich, zum Beispiel auf einer Kochplatte oder einem Gasherd, verwendbar. Die Trinkflüssigkeit (meistens Wasser) wird durch dieselbe Öffnung eingefüllt, die auch das Brühgut aufnimmt. Als Verschluss für das Brühgut dient ein einfach zu bedienender Hebel mit Griff. Dieser Verschluss enthält auch ein Auslaufelement für die Trinkflüssigkeit. Das Gefäss für die Trinkflüssigkeit (Tasse) wird direkt oben auf einen Abschlussdeckel gestellt und wird dabei auch gleich noch vorgewärmt. Die Brühtemperatur kann beeinflusst werden, indem die Vorrichtung vor dem Einfüllen der Trinkflüssigkeit auf der Heizquelle vorgewärmt wird. Dadurch verkürzt sich die Zeit, während der Wärmeenergie vom Boiler durch die Kolben-Zylindereinheit auf die Trinkflüssigkeit übertragen wird. Die Brühtemperatur kann auch durch das Volumen des Wassers im Boiler beeinflusst werden. Je weniger Wasser im Boiler ist, umso kürzer die Aufheizzeit. Die Auslaufzeit, beispielsweise von Kaffee, wird hauptsächlich vom Mahl- und Pressgrad des Kaffeepulvers bestimmt. Ist die Vorrichtung im abgekühlten Zustand, dauert die Zubereitung eines Heissgetränks, bei geeigneter Heizquelle, weniger als vier Minuten. Für jede weitere Portion, solange das Wasser im Boiler noch heiss ist, dauert es dann nur noch rund eine Minute. Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Druckkammer zur Aufnahme der Trinkflüssigkeit so bemessen ist, dass bei einer kompletten Füllung eine Getränkemenge von ca. 120 ml erzeugt werden kann. Dies ist die übliche Füllmenge für einen Kaffee Creme oder Basis für verschiedene Arten von Kaffee (Cappuccino, Milchkaffee, Kaffee Macchiato usw.). Für einen Espresso kann beispielsweise gerade so viel Wasser eingefüllt werden, wie für das fertige Getränk gewünscht wird. Es ist aber auch möglich, komplett aufzufüllen, dann muss die Vorrichtung jedoch zur rechten Zeit von der Heizquelle entfernt werden, um den Druckaufbau im Boiler zu stoppen.
Um den Brühprozess zu unterbrechen, ist eine Einrichtung für einen Druckablass vorgesehen. Ähnlich wie bei herkömmlichen Siebträger Kaffeemaschinen kann die Qualität und die Quantität des Getränks weitgehend vom Anwender durch Geschick und Erfahrung beeinflusst werden.
In einer Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung kann sie mit einer Aufnahme für vorportionierte Kapseln ausgerüstet sein. Dabei kann sie einen oder mehrere Auslaufelemente für die Trinkflüssigkeit aufweisen.
In einer weiteren Ausführungsform kann die Vorrichtung für die Aufnahme von vorportionierten Pads ausgerüstet sein. Dabei kann sie einen oder mehrere Auslaufelemente für die Trinkflüssigkeit aufweisen.
In einer anderen Ausführungsform kann die Vorrichtung eine Aufnahme für einen Siebträger aufweisen. Damit können fast alle Arten von Kaffee und Teegetränken zubereitet werden. Dabei kann sie einen oder mehrere Auslaufelemente für die Trinkflüssigkeit aufweisen.
In einer weiteren Ausführungsform kann die Vorrichtung eine Einfüllöffnung zum Auffüllen des Boilerwassers aufweisen, die vom Anwender geöffnet und verschlossen wird. Das Wasser im Boiler kann einem geringen Verlust unterliegen. Durch diese Einfüllöffnung wird bei Bedarf Wasser nachgefüllt.
In einer weiteren Ausführungsform kann die Vorrichtung eine geeignete Einrichtung enthalten, die verhindert, dass der Verschluss des Brühgutes geöffnet werden kann, bevor die Kolben-Zylindereinheit von den Federelementen in ihre untere Ausgangslage zurückgestellt ist. Mit dieser Einrichtung wird eine allfällige Verbrühung der Bedienperson verhindert. Alternativ oder zusätzlich zu diesen Ausführungsformen kann die Vorrichtung ein vom Anwendermanuell bedienbares Ventil aufweisen, womit der Dampfdruck im Boiler abgelassen wird. Nach dem Brühvorgang befindet sich die Kolben-Zylindereinheit in der oberen Endlage. Um den Verschluss zu öffnen und das verbrauchte Brühgut zu entfernen, muss die Kolben-Zylindereinheit zuerst von den Federelementen in ihre untere Ausganglage zurückgestellt werden. Dazu muss sich das heisse Wasser im Boiler abkühlen, damit der Dampfdruck abgebaut wird. Dies dauert im Normalfall ca. eine Minute. Diese Zeit kann Jedoch vom Anwender dadurch verkürzt werden (auf einige Sekunden), indem die Vorrichtung, beispielsweise mit kaltem Wasser, von aussen abgekühlt wird. Wenn mehrere Getränkeportionen schnell hintereinander zubereitet werden sollen, ist es jedoch von Vorteil, eine Einrichtung zu haben, um den restlichen Dampfdruck von aussen zu entspannen, dazu dient dieses Ventil.
Eine spezielle Ausführungsform der Vorrichtung erlaubt durch den Anbau einer ferromagnetischen Platte die Verwendung der Vorrichtung auf einer Induktionskochplatte.
Eine alternative Ausführungsform der Vorrichtung, bei der das Gefäss aus ferromagnetischem Material gefertigt ist, erlaubt ebenfalls die Verwendung auf einer Induktionskochplatte.
Eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung umfasst eine elektrische Heizquelle zum Aufheizen des Wassers im Boiler.
Diese Ausführungsform der Vorrichtung kann zusätzlich durch eine elektrische Heizquelle zum Aufheizen der Trinkflüssigkeit ergänzt sein.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
In diesen zeigen:
Fig. 1 einen Zentralschnitt durch die Hauptachse der Vorrichtung einer ersten Ausführungsform, in der Ausgangslage der Kolben-Zylindereinheit;
Fig. 1 a einen Zentralschnitt durch die Hauptachse der Vorrichtung gemäss Fig. 1 , in der Endlage der Kolben-Zylindereinheit; Fig. 2 einen Zentralschnitt durch die Hauptachse der Vorrichtung einer zweiten Ausführungsform, in der Ausgangslage des Stufenkolbens.
Fig. 2a einen Zentralschnitt durch die Hauptachse der Vorrichtung gemäss Fig. 2, in der Endlage des Stufenkolbens.
Fig. 3 einen Zentralschnitt durch die Hauptachse der Vorrichtung, zur Verdeutlichung der ferromagnetischen Platte.
Fig. 4 einen Zentralschnitt durch die Hauptachse der Vorrichtung, zur Verdeutlichung der Heizelemente H und H1.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels, das in den Figuren 1 und 1a dargestellt ist, näher erläutert.
Die Vorrichtung umfasst einen Behälter 1 , der als Basisteil für die Aufnahme aller Komponenten dient. Eine Baugruppe, umfassend einen Behälterdeckel, eine Brühkammer 8 und einen Gegenkolben 7, bildet den Abschluss der Vorrichtung nach oben. Die Brühkammer 8 wird von einem Verschlusselement 9 von oben verschlossen, dieses enthält auch ein Auslaufelement 10 für eine Trinkflüssigkeit T. Der zylindrische Behälter 1 hat einen kreisrunden Querschnitt mit einem Aussendurchmesser in einem Bereich von 100 bis 250 mm, bevorzugt im Bereich von 140 bis 220 mm. Dies ergibt eine genügend grosse Auflagefläche, um eine externe Heizquelle Q grossflächig abzudecken. Dabei findet eine gute Wärmeübertragung statt, dies hat wiederum eine kurze Aufheizzeit der Flüssigkeit F in einem Boiler 2 zur Folge. Die Höhe des Behälters 1 beträgt zwischen 50 und 150 mm, bevorzugt 100 mm. Er besteht aus einer Aluminiumlegierung und hat eine mittlere Wandstärke von bis zu 4,2 mm. Im zylindrischen Behälter 1 befindet sich eine verschiebbar aufgenommene Kolben-Zylindereinheit K, welche das Kernelement der er- findungsgemässen Vorrichtung ist. Diese Kolben-Zylindereinheit K umfasst einen Kolbenboden 3, an welchem ein nach oben offener Hohlzylinder 4 angeordnet ist, vorzugsweise integral. An einem Umfang des Kolbenbodens 3 ist eine Gleitdichtung vorgesehen, welche eine erhöhte Temperaturfestigkeit besitzt. Der Kolbenboden 3 und der zylindrische Behälter 1 bilden den Boiler 2, welcher durch den Kolbenboden 3 nach oben begrenzt ist. Der Hohlzylinder 4 weist eine Höhe auf von 20 und 50 mm, vorzugsweise von 25 bis 35 mm und eine Wandstärke zwischen 2 und 4 mm. Seine innere Quer Schnittfläche (entspricht einer zweiten Druckfläche A2) ist in der dargestellten Ausführungsform rund 4-maI kleiner als eine erste Druckfläche des Kolbenbodens 3. Daraus ergibt sich eine vierfache Druckübersetzung. Die Kolben-Zylindereinheit K kann aus einem einzigen Rohling oder Gussstück gefertigt sein. Die Unterseite des Kolbenbodens 3 begrenzt zusammen mit dem Behälter Iden Raum für den Boiler 2. Der Boiler 2 enthält in der hier beschriebenen Ausführungsform im Betriebszustand ca. 0,5 bis 1 dl Flüssigkeit F (Wasser). Das Gesamtvolumen des Boilers 2 ist allerdings grösser, beispielsweise rund 1.5 dl. Oberhalb der Oberfläche der Flüssigkeit F im Boiler 2 bleibt also immer ein kleines Luftvolumen. Der Grund dafür ist, dass abhängig vom Volumen der Flüssigkeit F die Temperatur der Trinkflüssigkeit T beeinflusst werden kann. Eine komplette Füllung würde eine zu lange Aufheizzeit ergeben. Ein mechanischer Anschlag (in den Figuren 1 , 1a nicht gezeigt) sorgt dafür, dass die Kolben-Zylindereinheit K, von den Federelementen 6 nicht bis ganz nach unten auf die Oberfläche der Flüssigkeit F gedrückt wird. In dem Kolbenboden 3 kann ein Überdruckventil (in den Figuren 1 , 1 a nicht gezeigt) eingebaut sein, das bei einem Dampfdruck p1 von 2 bis 4 bar öffnet, dabei beträgt der Druck p2 (Brühdruck) nach der Druckübersetzung im dargestellten Beispiel rund 12 bar. Wenn sich durch Erhitzen der Flüssigkeit F im Boiler 2 der Dampfdruck p1 bildet, wirkt dieser auf die Unterseite des Kolbenbodens 3 und erzeugt eine Kraft, welche die Kolben-Zylindereinheit K nach oben drückt. Ein in dem Behälter feststehender, von oben in den Hohtzyiinder 4 einfahrender Gegenkolben 7 schliesst einen Druckraum 5 ab, in welchem die Trinkflüssigkeit T bevorratet ist. Der Gegenkolben 7 bildet zusammen mit dem Kolbenboden 3 und der Wandung des Hohlzylinders 4 den Druckraum 5 für die Trinkflüssigkeit T. Das maximale Volumen der Trinkflüssigkeit T beträgt, in der vorliegenden Ausführung, beispielsweise 20 ml. Am Umfang des Gegenkolbens 7 ist eine Dichtung mit erhöhter Temperaturfestigkeit angeordnet. Der Gegenkolben 7 ist mit der Brühkammer 8, dem Behälterdeckel und dem Behälter 1 lösbar verbindbar, beispielsweise mittels Schraubverbindungen oder anderswie mechanisch feststehend verbunden. Zwischen einer Unterseite des Behälterdeckels und einer Oberseite des Kolbenbodens 3 befinden sich Federelemente, beispielsweise Druckfedern 6, die eingerichtet sind, um die Kolben-Zylindereinheit nach dem Abbau des Dampfdrucks p1 im Boiler 2 wieder in ihre untere Ausganglage zurückzustellen.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zum Zubereiten von Heissgetränken, insbesondere Espressokaffee, umfassend einen mit einem Behälterdeckel verschliessbaren zylindrischen Behälter (1 ), wobei der zylindrische Behälter (t ) umfasst
- eine Brühkammer (8) zur Aufnahme von Brühgut, welche durch ein Verschlusselement (9) verschliessbar ist, an welchem ein Auslaufelement (10) für eine Trinkflüssigkeit (T) umfasst ist,
- eine verschiebbare Kolbeneinheit (K, Ka), an welcher eine erste Druckfläche (A1 , Aa1 ) ausgebildet ist, die mit dem zylindrischen Behälter (1 ) einen Boiler (2) begrenzt, in welchem eine Flüssigkeit (F) erhitzbar ist, und welche mit einem ersten Druck (pi ) beaufschlagbar ist, der einem Dampfdruck der Flüssigkeit (F) im Boiler (2) entspricht,
- einen feststehenden Gegenkolben (7, 7a), ausgebildet mit einer zweiten Druckfläche (A2, Aa2), welche mit der verschiebbaren Kolbeneinheit (K, Ka) einen mit Trinkflüssigkeit (T) befüllbaren Druckraum (5) begrenzt, und welche mit einem zweiten Druck (p2) beaufschlagbar ist, der einem Druck der Trinkflüssigkeit (T) im Druckraum (5) entspricht, und
wobei der Druckraum (5) über eine Öffnung mit der Brühkammer (8) fluidleitend verbunden ist, so dass die Trinkflüssigkeit (T) durch die Relativbewegung von Kolbeneinheit (K, Ka) und dem Gegenkolben (7, 7a) mit einem zweiten Druck (p2) in die Brühkammer (8) drückbar ist, welcher sich durch ein Verhältnis der ersten Druckfläche (A1 , Aa1 ) und der zweiten Druckfläche (A2, Aa2) und dem im Boiler (2) herrschenden ersten Druck (pi ) bestimmt.
2. Vorrichtung zum Zubereiten von Heissgetränken gemäss Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der feststehende Gegenkolben (7) in einen in Richtung der Brühkammer offenen Hohlzylinder (4) aufgenommen ist, welcher an einem Kolbenboden (3) der verschiebbaren Kolbeneinheit (K) vorgesehen ist.
3. Vorrichtung zum Zubereiten von Heissgetränken gemäss Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die verschiebbare Kolbeneinheit (K. Ka) in Form eines Stufenkolbens (Ka) mit einem Kolbenboden (3a) und einem Kolben (4a) ausgebildet ist, welcher in einen am feststehenden Gegenkolben (7a) vorgesehenen in Richtung der Kolbeneinheit (Ka) offenen Hohlzylinder (7a) aufgenommen ist.
4. Vorrichtung zum Zubereiten von Heissgetränken gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die verschiebbare Kolbeneinheit (K, Ka) gegen eine Federkraft von Federelementen (6) verschiebbar ist.
5. Vorrichtung zum Zubereiten von Heissgetränken gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbeneinheit (K, Ka), derart ausgebildet ist, dass die Trinkflüssigkeit (T) im Druckraum (5) mitels Wärmeübertragung von der erhitzten Flüssigkeit (F) im Boiler (2) erhitzbar ist.
6. Vorrichtung zum Zubereiten von Heissgetränken gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden des zylindrischen Behälters (1 ) eine Platte (S) aus ferromagnetischem Stahl aufweist.
7. Vorrichtung zum Zubereiten von Heissgetränken gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zylindrische Behälter (1 ) aus ferromagnetischem Stahl gefertigt ist.
8. Vorrichtung zum Zubereiten von Heissgetränken gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem zylindrischen Behälter (1 ) ein erstes Heizelement (H) aufgenommen ist, ausgebildet, um die Flüssigkeit (F) im Boiler (2) zu erhitzen.
9. Vorrichtung zum Zubereiten von Heissgetränken gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem zylindrischen Behälter (1 ) ein zweites Heizelement (H1 ) aufgenommen ist, ausgebildet, um die Trinkflüssigkeit (T) im Druckraum (5) zu erhitzen.
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