Kaffeemaschine
Die Erfindung betrifft eine Kaffeemaschine, die zum Zubereiten einer oder gleichzeitig mehrerer gleich oder ungleich grosser Portionen von Kaffeegetränk ausgebildet sein kann.
Die zu lösende Aufgabe besteht darin, eine Kaffeemaschine zu schaffen, mittels welcher ohne manuelles Wegnehmen oder Bewegen von Bestandteilen der Maschine neues Kaffeepulver eingefüllt und das verbrauchte Kaffeepulver abgeräumt werden kann, wobei die Maschine in der Lage ist, pro Arbeitsgang eine oder mehrere Kaffeegetränkportionen (Tassen oder Kännchen) zu liefern.
Die erfindungsgemässe Kaffeemaschine ist gekennzeichnet durch einen in einem Maschinenrahmen relativ zu einer Grundplatte vertikal bewegbaren Zylinderblock mit einer oder mehreren Zylinderbohrungen zur Aufnahme von je einem relativ zum Zylinderblock bewegbaren Kolben, eine Einrichtung zum Bewegen des Zylinderblocks und des oder der Kolben relativ zur genannten Grundplatte sowie eine Einrichtung zum Zuführen von Kaffeepulver, eine Einrichtung zum Zuleiten von Wasser an die Unterseite des Kolbens und eine im Bereich der Grundplatte vorgesehene Filterund Ablaufanordnung für das Kaffeegetränk.
Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes geht aus der Zeichnung hervor. In dieser zeigt:
Fig. 1 in schematischer Seitenansicht den prinzipiellen Aufbau und die Art der Steuerung der Hauptteile einer erfindungsgemässen Kaffeemaschine und
Fig. 2 in den Darstellungen I, II, III und IV vier charakteristische Stellungen des Zylinderblocks und der Kolben in bezug auf die Grundplatte zur Erläuterung der Arbeitsweise der erfindungsgemässen Kaffeemaschine.
In Fig. 1 bezeichnet 1 einen Zylinderblock, welcher in einer nur andeutungsweise dargestellten Führung 2 auf- und abwärts bewegbar ist. Diese Führung ist vorzugsweise Bestandteil eines die in der Zeichnung dargestellten Teile der Kaffeemaschine stützenden, nicht dargestellten Rahmens. Der Zylinderblock 1 enthält eine (wie in Fig. 1 zwecks Vereinfachung der Darstellung gezeigt) oder mehrere (gemäss Fig. 2) Zylinderbohrungen 3, in welchen je ein Kolben 4 gleichen oder unterschiedlichen Durchmessers hin und her bzw. aufund abwärts verschiebbar ist. Zylinderblock 1 und Kolben 4 sind mittels einer später beschriebenen Einrichtung relativ zu einer Grundplatte 5 bewegbar. In jede Zylinderbohrung 3 mündet eine Kaffeepulverzuleitung 6, in Fig. 1 schematisch als Rohrleitung dargestellt, die mit einer geeigneten Dosiereinrichtung in Verbindung steht und nicht im Detail beschrieben wird.
Unterhalb der Einmündung der Kaffeepulverzuleitung in den Zylinderraum ist in der Bohrungswand eine Nute 7 zur Aufnahme einer Kolbendichtung, z. B. einer Manschetten- oder O-Ring-Dichtung, vorgesehen. Diese Dichtung kann auch auf dem Kolben angeordnet sein, um den gewünschten Abschluss gegenüber der Einfüll- öffnung der Kaffeepulverzuleitung 6 zu erzielen. Der Kolben 4 besitzt eine in stark vereinfachter Darstellung gezeigte Druckwasserzuleitung 8, die mit einer geeigneten Warmwasseraufbereitungseinrichtung und zugeordneten Steuerorganen in Verbindung steht, welche ebenfalls nicht detailliert beschrieben werden. Die Zuleitung ist im Bereich des Kolbenbodens derart gestaltet, dass das zugeführte Wasser möglichst gleichmässig über die Kolbenfläche verteilt austntt.
In der Grundplatte 5 ist eine Auffangwanne 9 mit einer Abflussleitung 10 vorgesehen. Über der Wanne 9 liegt, in einer Versatzung abgestützt, eine Filterplatte 11, deren Oberseite mit der Oberfläche 12 der Grundplatte 5 bündig ist. Mit 13 ist ein Auswerferteil zum Wegräumen eines nur in Fig. 2/IV dargestellten Kaffeepulverkuchens 24', 24" bezeichnet. Seine gemäss Pfeil A hin und her gehende Bewegung wird in Abhängigkeit von den Bewegungen des Zylinderblocks und der Kolben gesteuert.
Zur Erläuterung der Arbeitsweise der erfindungsgemässen Kaffeemaschine ist am rechtsseitigen obern Bildrand der Fig. 1 eine Kurvenscheibenanordnung mit zwei aus Darstellungsgründen ineinander liegenden Kur venscheiben 14 und 15 gezeigt, welche auf einer gemeinsamen, durch eine nicht gezeigte Antriebseinrichtung drehbaren Welle 16 sitzen. Auf dem Umfang dieser Kurvenscheiben liegen an den Punkten B und C nicht im Detail angegebene, an den Enden von Steuergestängen 17 und 18 angeordnete Folgeorgane an, die über Umlenkzapfen 19 und 20 die Bewegung der genannten Folgeorgane an schematisch gezeigte Aufhängeelemente 21 und 22 am Zylinderblock 1 bzw. am Kolben 4 übertragen. Die Drehrichtung der Kurvenscheiben 14, 15 ist durch den Pfeil D bezeichnet.
Die Peripheriepunkte I, II, III und IV korrespondieren mit den in Fig. 2 gezeigten und ebenfalls mit I-IV bezeichneten charakteristischen Stellungen des Zylinderblocks 1 und der Kolben 8', 8". Die mit a, b, c und d bezeichneten strichlierten Kreislinien bezeichnen die maximalen Radien der Kurvenscheibenperipherien. Ihr Abstand vom Zentrum der Welle 16 richtet sich, unter Berücksichtigung der Hebelarmlängen links und rechts der Drehzapfen 19, 20 an den Steuergestängen 17 und 18, nach den vom Zylinderblock 1 bzw. dem (den) Kolben 4 bzw. 8', 8" in bezug auf die Grundplatte 5 auszuführenden Bewegungen. Die in der Fig. 1 diesbezüglich gewählten Abstände sind nicht massstäblich.
Mit I ist eine sogenannte Grundstellung bezeichnet, bei der der Zylinderblock 1 in den Fig. 1 und 2 in einem Abstand E und der bzw. die Kolben 8 bzw. 8' und 8" in einem Abstand F über der Grundplatte 5 stehen.
Die genannten Folgeorgane am rechtsseitigen Ende der Steuergestänge 17, 18 befinden sich in ihrem maximalen Abstand vom Zentrum der Welle 16 und halten den Zylinderblock und die Kolben in der genannten Grundstellung. Sobald aus der Kaffeemaschine Getränke ausgegeben werden sollen, wird an die (nicht gezeigte) Steuereinrichtung ein entsprechender Befehl eingegeben, der zunächst die Kurvenscheibenanordnung zu einer Viertelschiebung in Uhrzeigerrichtung veranlasst, wodurch der Peripheriepunkt II unter die Folgeorgane bei den Punkten B und C gelangt. Dabei bewegt sich das Folgeorgan bei B vom maximalen Abstand der Kur vensdleibenperipherie zum minimalen Abstand gegen über dem Zentrum der Welle 16, wobei die Unterseite des Zylinderblocks 1 auf der Oberfläche der Grundplatte 5 zum Aufliegen kommt.
Das Folgeorgan bei C läuft auf der konzentrischen Kreisbahn c zwischen I und II in Fig. 1, so dass der Kolben 8 bzw. die Kolben 8' und 8" keine Stellungsänderung relativ zur Grundplatte erfahren.
Damit sind gemäss Fig. 2/II unterhalb der Böden der Kolben 8' und 8" geschlossene Räume R' und R" entstanden. Nun wird z. B. eine Kaffeemühle und/ oder eine Dosieranlage für Kaffeepulver durch die Steuereinrichtung veranlasst, nach Wahl in einen oder beide Räume R' bzw. R" Kaffeepulver einzufüllen, welches über einen Mündungsschlitz 6' bzw. 6" in den bezüglichen Raum eintritt.
Nach Abschluss des Dosiervorgangs steuert die Steuereinrichtung die Kurvenscheibenanordnung um eine weitere Viertelsdrehung im Uhrzeigersinn vorwärts, so dass nun der Peripheriepunkt III unter den Folgeorganen bei B und C am rechtsseitigen Ende der Steuergestänge 17 und 18 liegt. Während nun das Folgeorgan bei B der konzentrischen Kreisbahn b folgte, welche dem Minimalabstand gegenüber dem Zentrum der Welle 16 entspricht, wandert das Folgeorgan bei C vom maximalen zum minimalen Abstand gegenüber dem genannten Zentrum. Dadurch senkte bzw. senkten sich nun auch der bzw. die Kolben 4 bzw. 8' und 8" auf eine Höhe G über der Oberfläche der Grundplatte 5, wo durch das zuvor eingefüllte Kaffeepulver zu einer Tablette 23', 23" zusammengepresst wird. Die Tablette liegt genau über der bezüglichen Filterplatte 11, 11',
11" bzw. über der darunterliegenden Auffangwanne 9, 9', 9".
Beim Niederfahren des Kolbens bzw. der Kolben wurde die Kaffeepulvereinfüllöffnung 6, 6' bzw. 6" abgedeckt und die Dichtung 7, 7', 7" überfahren.
Nun wird von der (nicht gezeigten) Wasserbereitungseinrichtung Wasser von geeigneter Temperatur (etwa 90-100 C) und einem Durck von etwa 10 atü über die (nur in Fig. 1 gezeigte) Zuleitung 8, welche am Kolbenboden schirmartig verbreitert ist, in abgestimmter Menge zugeführt. Das heisse Druckwasser durchströmt die Kaffeepulvertablette 23', 23", und das fertige Kaffeegetränk fliesst durch die Filterplatten 11, 11', 11" in die darunterliegende Wanne 9, 9', 9" und von dort einer (nicht gezeigten) Verteileinrichtung zu.
Ein (nicht detaillierter) dichtender Abschluss zwischen der Unterseite des Zylinderblocks bzw. den Randbereichen um die Zylinderbohrungen 3', 3" (Fig. 2/I) herum und die Kolbendichtung 7, 7', 7" verhindern, dass Flüssigkeit auf einem andern Weg als dem beschriebenen aus der Kaffeemaschine abfliesst, wobei sowohl am Zylinderblock als auch an der Grundplatte geeignete Elemente z. B. an (nicht gezeigten) Vorsprüngen oder Vertiefungen vorgesehen sein können, die die Abdichtung gewährleisten.
Nach Abschluss der Wasserzufuhr bewirkt die Steuereinrichtung, dass sich die Kurvenscheibenanordnung um eine weitere Viertelsdrehung in Uhrzeigerrichtung dreht, wodurch der Peripheriepunkt IV (Fig. 1) unter die Folgeorgane an den Punkten B und C am rechtsseitigen Ende der Steuergestänge 17 und 18 gelangt. Dabei steuert die Kurvenscheibe 14 das Folgeorgan bei B vom minimalen (b) zum maximalen (a) Abstand vom Zentrum der Welle 16, wodurch der Zylinderblock 1 über das Gestänge 17 angehoben und auf die bereits in der Grundstellung I mit E bezeichnete Höhe gebracht wird. Gleichzeitig hebt sich der Kolben 4, 8', 8" um einen Weg, der der Differenz der Höhen G (Fig. 2/III) und E (Fig. 2/IV) entspricht.
Dieser Weg wird möglichst klein gewählt, muss aber so gross sein, dass der nun ausgelaugte Kaffeepulver Kuchen 24', 24" freigelegt werden kann. Der Abstand E ist somit nur wenig grösser als die Höhe H des nun auch druckentlasteten Kaffeepulverkuchens 24', 24", der praktisch trocken, infolge der beim letzterwähnten Weiterdrehen der Kurvenscheiben nur geringfügigen Aufwärtsbewegung des Kolbens 4, 8', 8", sauber aus der Zylinderbohrung ausgestossen auf der Filterplatte 11', 11" zurückbleibt.
Es versteht sich, dass beim Erreichen des Peripheriepunktes IV durch die Exzenteranordnung keine Pause eingelegt werden muss, und dass die Vorrichtung gleich um eine weitere Viertelsdrehung weiterlaufen kann, bis der Peripheriepunkt I wieder in der in Fig. 1 gezeigten Grundstellung anlangt. Während dieser letzten Viertelsdrehung schiebt jedoch der nur in Fig. 1 gezeigte Auswerfer 13 den Kaffeepulverkuchen 24', 24" aus seiner Stellung über der Filterplatte 11', 11" weg in eine Abfallschublade. Der Auswerfer 13 kann bei Mehrfach Kaffeemaschinen so vorgesehen sein, dass entweder jedem Kolben ein separates Organ oder allen Kolben ein gemeinsames Organ zugeordnet ist.
Obschon die Bewegungssteuerung für den Zylinderblock und die Kolben anhand einer bezüglich des Zylinderblockes und der Kolben seitwärts angeordneten, mit einer gemeinsamen Welle versehenen Kurvensteuerung beschrieben wurde, versteht es sich, dass auch andere Steuerungsanordnungen, z. B. mit mehreren Wellen oder Mechanismen, z. B. Kurbelwellen, für das Bewegen der genannten Teile denkbar sind. Ebenso können alle Kolben durch die gleiche Kurvenscheibe oder durch separate Scheiben gesteuert werden.