<Desc/Clms Page number 1>
Hahn für Kaffeemaschinen
Bei Kaffeemaschinen mit Handbetätigung des Ausschenkhahnes wurde bisher das Problem noch nicht gelöst, eine dem Getränk schädliche Überhitzung zu vermeiden, wenn die Getränkbereitungen sehr rasch aufeinanderfolgen.
Die Überhitzung hat folgende Ursachen : Der mit heissem Wasser gespeiste Hahn ist körperlich und daher wärmeleitend mit dem Heisswasserkessel verbunden. Sobald dieser letztere die Betriebstemperatur erreicht hat und die notwendige Zeit verlossen ist, wird auch der Hahn eine konstante, etwas niedrigere Betriebstemperatur angenommen haben. Zur Kaffeebereitung wird eine bestimmte Wassermenge von dem Kessel zur Aufgusskammer gelangen, wo das Wasser nach Abgabe eines Teiles seiner Wärme, unter anderem an den Hahn, eine Temperatur angenommen hat, die zwischen derjenigen des Kessels und derjenigen des Hahnes liegt. Es sei angenommen, dass diese Temperatur zunächst das Optimum für die Kaffeebereitung darstellt. Es ist klar, dass sich die Temperatur des Hahnes inzwischen etwas erhöht hat.
Wenn die Kaffeebereitungen in rascher Aufeinanderfolge stattfinden, wird sich der Hahn unzulässig überhitzen.
Das Problem ist bei dem automatischen Ausschenkhahn und bei den sich derzeit am Markt verbreitenden halbautomatischen oder automatischen Kaffeemaschinen noch schwerwiegender. Unter anderem wurden schon folgende Vorschläge zur Lösung des Problems gemacht : Bei jeder Kaffeebereitung das zum Aufguss bestimmte heisse Wasser mit einer dosierten Menge kalten Wassers zu mischen, den Ausscheakhahn mit kaltem Wasser zu kühlen oder das heisse Wasser vor der Einführung in die Aufgusskammer durch eine Wärmeaustauschvorrichtung fliessen zu lassen.
Es ist leicht erklärlich, dass keine der vorgeschlagenen Lösungen befriedigt hat, weil der Grad der Abkühlung des Brühwassers entweder gar nicht oder nicht in genügendem Ausm. : 3 oder richtigen Sinn von der Folge der Kaffeebereitungen abhängig gemacht ist. Ausserdem sind die bekannten Einrichtungen meist verhältnismässig kompliziert.
Die vorliegende Erfindung geht nun einen grundsätzlich andern Weg. Sie geht von jenem bekannten Ausschenkhahn aus, der aus einem an seinem unteren Ende eine Brühschale tragenden zylindrischen Gehäuse besteht, in dem ein Kolben verschiebbar gelagert ist, wobei das Gehäuse einerseits mit dem Kessel und anderseits mit dem Hilfszylinder wärmeleitend verbunden ist und der Kolben nach beiden Richtungen durch einen im Hilfszylinder gelagerten, hydraulisch angetriebenen Hilfskolben verschiebbar ist. Es sollen bei jedem Kaffeeausschank die Zylinderwände und der Kolben des Hahnes in analoger Weise wie mit dem Heisswasserkessel thermisch mit einer Kaltwasserleitung verbunden werden, u. zw. mittels der Zylinderwände und des Kolbens des hydraulischen Hilfszylinders.
Bei dem bekannten Hahn, bei welchem der Durchmesser des Hilfskolbens nur wenig grösser als der Durchmesser des Hahnes ist, wird zwar Wärme durch das im Rhythmus der Kaffeezubereitungen dem Hilfszylinder zuströmende kalte Wasser abgeleitet, eine gelegelltliche Überhitzung ist aber nicht za vermeiden. Der erfindungsgemässen Anweisung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass es nicht nur auf die dauernde wärmeleitende Verbindung des Hahnes mit dem wassergekühlten Hilfszylinder ankommt, sondern auch in sehr hohem Masse auf die Ableitung der Wärme im Hilfszylinder.
Erfindungsgemäss soll zur Indirekten Kühlung des Brühwassers der Durchmesser des Hilfszylinders mindestens doppelt so gross sein als der des Hahnes und das zur Steuerung des Hilfskolbens notwendige Ventil-
<Desc/Clms Page number 2>
. gehäuse vorzugsweise seitlich am Hahngehäuse angeordnet sein. Bei gegebenen Wärmeübergangsverhält- nissen zwischen Kessel und Hahn wird so bei richtiger Wahl des Durchmessers des Hilfskolbens infolge der gleichartigen. Wärmezufuhr-und Warmeabfuhrbedingungen unabhängig vom Rhythmus der Aufgüsse immer gerade so viel Wärme entzogen, dass die gewünschte gleiche Aufgusstemperatur erhalten wird. Dabei kann das Ventilgehäuse einen Teil der Kühlung übernehmen, zu welchem Zwecke es seitlich am Hahngehäuse angeordnet wird.
An Hand der Zeichnung wird eine beispielsweise Ausführung der Erfindung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 einen Axialschnitt durch den Ausschenkhahn, Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie lI-lI der Fig. l, Fig. 3 eine Ansicht von der Vorderseite, teilweise als Schnitt, Fig. 4 eine Ansicht der Anschlussseite der Steuervorrichtung, Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie V-V der Fig. 4, Fig. 6 einen Schnitt nach der Linie VI-VI der Ffg. 4 und die Fig. 7 und 8 im Schema zwei verschiedene Stellungen der Ventile der Steuervorrichtung.
Am waagrechten Kessel l ist der Ausschenkhahn 2 mittels eines Halses 3 angebracht. Das heisse Wasser kann durch ein Tauchrohr 4 im Wasserraum des Kessels, ein Rückschlagventil (nicht gezeichnet) und einen im Hals 3 angebrachten und durch ein Ventil 5 gesteuerten Kanal bis zum Kanal 6 steigen und in den Zylinder'1 des Hahnes sowie in die Aufgusskammer 12 eintreten, sobald der Kanal 6 durch den Kolben 8 freigegeben ist. Das Ventil 5 ist auch als Rückschlagventil wirksam und von aussen her einstellbar.
Das Ganze Ist derart gestaltet, dass der Hahn mit dem Kessel im Betriebszustand die gewünschte und dauernde Temperatur besitzt, damit das heisse, aus dem Kessel kommende Wasser die für die Kaffeebereitung erforderliche Temperatur in der Aufgusskammer 12 erhalten kann.
Auf dem Deckel 9 des Hahnes sitzt der Zylinder 10, in welchem dichtend der Kolben 11 verschiebbar ist, dessen Durchmesser mehr als doppelt so gross ist wie jener de ;, Kolbens 8 und der mittels der Stange 13 mit dem Kolben 8 des Hahnes in Verbindung steht.
Neben dem Ausschenkhahn 2 ist die Steuervorrichtung 14 angebracht, in welcher die Stangen der vier Ventile 15 durch die Nocken 16 der Nockenwelle 17 betätigt werden. Die Nockenwelle ist mit einem Handgriff 18 und einem Arm 19 starr verbunden, welch letzterer mit dem Anschlag 20 und einer nicht gezeichneten Feder zusammenwirkt. Die drei starr verbundenen Elemente 18, 19, 21 können mit der Nockenwelle 17 einen Winkelausschlag ausführen. In der Zeichnung (Fig. 3) sind die Elemente in der einen äussersten Lage dargestellt und mit 18B, 19B, 21B bezeichnet. Der besseren Übersicht wegen ist in der andern äussersten Lage nur das mit 18A bezeichnete Element 18 und in der Fig. 1 das mit 21A bezeichnete Element dargestellt.
Auf der zur Nockenwellenachse 17 senkrechten Achse 22 und ortsfest gegenüber demHahn isteindoppelarmiger Hebel 23,24 gelagert, dessen Arm 23 als Haken ausgebildet und bestimmt ist, das Ende des Armes 21 der Nockenwelle 17 aufzunehmen. Der andere Arm 24 befindet sich l'nter der Wirkung einer Rückzugfeder 25, die am Deckel des Zylinders 10 befestigt ist. Eine Verlängerung 26 des Armes 24 trägt eine regulierbare Schraube 27, die durch eine im Deckel 9 des Hahnzylinders 7 angebrachte Öffnung hindurch in den Zylinder selbst eindringt.
Der andere Arm 24 weist zur Hilfshandsteuerung des Hebels 23,24 ein als Taster gestaltetes Ende auf. Die untere Kammer 27'und die obere Kammer 28 des Zylinders 10 sind je sowohl mit dem Wasserleitungsanschluss E als auch mit der Entleerungsleitung S in Verbindung zu bringen, wobei die genannten Verbindungen durch die Ventile 15 derart gesteuert werden, dass, sobald dieselben die Stellungen nach Schema Fig. 7 einnehmen (Aperto, Chiuso. Chiuso, Aperto bzw. offen, zu, zu, offen) und der Handgriff 18 sich in Stellung 18A befindet, die untere Kammer 27'mit er En'leerungsleitung S und die obere Kammer 28 mit dem Wasserzuleitungsanschluss E verbunden ist.
Wenn dagegen die Ventile die Stellung nach Schema Fig. 8 einnehmen (Chiuso, Aperto, Aperto, Chiuso) und der Handgriff 18 sich in Stellung 18B befindet, ist die untere Kammer 27'in Verbindung mit dem Wasserleitungsanschluss E und die obere Kammer 28 in Verbindung mit der Entleerungsleitung S.
Die Arbeitsweise ist folgende : Befindet sich der Kessel 1 im Betriebszustand und ist der Hahn 2 mit einer niedrigeren Temperatur betriebsbereit, so ist der Handgriff 18 in der Stellung 18A und es ist der Arm 21 (Stellung 21A, Fig.1) ausgehakt. Die Ventile 15 befinden sich in den in Fig. 7 gezeichneten Stellungen. Unter Überwindung der vorgesehenen, aber nicht gezeichneten Feder wird der Handgriff 18 geschwenkt und in die Stellung MB gebracht, so dass der Arm 21 in den Haken 23 des Hebels 23,24 (Stellung 21B, Fig. 3) eingehakt wird. Die Ventile 15 nehmen die Stellung nach Schema Fig. 8 ein. Die untere Kammer 27'des Hilfszylinders ist durch die Verbindung mit dem Wasserleitungsanschluss E unter Druck und die obere Kammer 28 ist mit der Entleerungsleitung S verbunden.
Der Kolben 11 steigt und nimmt hiebei den Kolben 8 mit, welcher dabei den Kanal 6 freigibt. Das heisse, aus dem Kessel 1 kommende
<Desc/Clms Page number 3>
Wasser ergiesst sich in die Aufgusskammer 12. Der Kolben 8 stösst in der Nähe seiner oberen Endstellung auf die Schraube 27 und verursacht durch Drehung des doppelarmigen Hebels 23, 24 das Aushaken des mit der Nockenwelle 17 starr verbundenen Armes 21. Dieser letztere kehrt unter der Wirkung seiner Rückzugsfeder in seine ursprüngliche Stellung zurück, während die Ventile 15 die Stellung nach dem Schema.
Fig. 7 wieder einnehmen. Unter dem auf der oberen Fläche des Kolbens 11 wirksamen Druck bewegt sich dieser zusammen mit dem Kolben 8 nach unten, wobei das im Zylinder 7 befindliche heisse Wasser durch die Kaffeepulverfüllung der Aufgusskammer 12 hindurchgepresst und so das Getränk hergestellt wird. Unter der Voraussetzung eines Mindestdruckes in der speisenden Wasserleitung ist es nach Einschaltung eines Druckminderers infolge der durch den Oberflächenunterschied der beiden Kolben 11 und 8 gegebenen Übersetzung der spezifischen Drücke immer möglich, in der Aufgusskammer einen genügenden Druck zu erhalten.
Nach Beendigung eines Arbeitsganges kann derselbe nach Belieben wiederholt werden. Die nächsten Kaffeezubereitungen können rasch oder langsam aufeinander folgen, da dieselben niemals die Temperaturen von Kessel, Hahn und Aufgusswasser verändern werden, welche die Voraussetzungen für die Erzielung eines guten Kaffees sind. Es wird zu einem automatischen Ausschenkhahn eine Steuervorrichtung verwendet, die für den Hilfszylinder bestimmt ist und diesen mit kaltem Leitungswasser beaufschlagt, so dass unabhängig vom Rhythmus der Kaffeebereitungen eine Überhitzung des Hahnes vermieden wird.