DE2912841A1

DE2912841A1 - Vorrichtung zum herstellen von espresso-kaffee

Info

Publication number: DE2912841A1
Application number: DE19792912841
Authority: DE
Inventors: Paolo Valente
Original assignee: VALENTE
Current assignee: Faema Sa Barcelona Es
Priority date: 1978-04-12
Filing date: 1979-03-30
Publication date: 1979-10-25
Also published as: GB2019202A; FR2422370B1; ES235333U; AT368858B; CA1095471A; CH631883A5; ATA259079A; DE2954599C2; DE2912841C2; BE875008A; FR2422370A1; JPS5524090A; BR7902288A; US4271752A; JPS6211849B2; GB2019202B; ES235333Y

Description

Vorrichtung zum Herstellen von Espresso-Kaffee

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Zubereitung und Abgabe von Espresso-Kaffee in Tassen, wobei heißes Wasser konstrolliert durch eine vorbestimmte Menge gerösteten und gemahlenen Kaffees durchläuft. Diese Vorrichtung, auch Aggregat genannt, ist verwendbar sowohl in Kaffeeautomaten als auch in Cafeteria- und Haulhaltskaffeemaschinen. Die Vorrichtung besteht aus einem unbeweglichen Zylinder, in dem sich ein unterer perforierter Kolben bewegt, und zwar zwischen einer unteren Stellung, die den Sitz zur Aufnahme des gemahlenen Kaffees entspricht und einer oberen Stellung, die der Oberkante des Zylinders zur Entfernung des verbrauchten Kaffeepulvers entspricht. Ein zweiter Kolben bewegt sich vertikal zwischen einer hermetischen Verschlußstellung des genannten Sitzes und einer Stellung außerhalb des Zylinders, wobei der Zugang zum Sitz frei wird. Auch wird im Kreislauf heißes Druckwasser an diesen Sitz geführt, wenn die Verschlußstellung gegeben ist; weiter wird das Getränk durch eine Perforierung des unteren Kolbens hindurch in eine Aufnahme- und Ausgußleitung geleitet.

Die vorbeschriebene Vorrichtung, die insbesondere bei Kaffeeautomaten eingesetzt wird, weist verschiedene Nachteile auf, insbesondere aufgrund ihres meist komplizierten Aufbaus und folglich erheblicher Wartungsschwierigkeiten, die vor allem auf das Vorhandensein zahlreicher Elektroventile zurückzuführen ist, die in einer bestimmten Aufeinanderfolge gesteuert werden, um damit den kompletten Vorgang der Kaffeezubereitung und -abgabe durchzuführen.

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Bekannte Vorrichtungen sind zudem aufgrund ihres komplizierten Aufbaus relativ teuer und arbeiten bei relativ geringer Betriebsgeschwindigkeit, d.h. etwa eine Minute pro Zubereitungsvorgang und langer bei relativ hohem Konsum an Kaffeepulver und bei relativ schlechter Qualität.

Durch die Maßnahme nach der Erfindung sollen die oben beschriebenen Nachteile behoben werden und Kaffee mit einem relativ einfachen und wirtschaftlich vertretbaren Mechanismus, der zudem leicht zu warten ist, eine hohe Arbeitsgeschwindigkeit bei ruhigem Lauf aufweist und wenig Kaffeepulver verbraucht, die Kaffeequalität gesteigert wird, hergestellt werden.

Erreicht wird dies überraschend dadurch, daß bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art der obere Kolben mit einer Stütze verbunden ist, die eine alternative Horizontalbewegung ausführt, wenn sich der ober Kolben außerhalb des Zylinders befindet; daß mit dieser Stütze eine Aufgabeeinrichtung verbunden ist, über die das Kaffeepulver in der entsprechenden Dosierung aufgegeben wird; und daß sich der obere Kolben und die Aufgabeeinrichtung alternativ durch diese horizontale Bewegung über diesem Sitz je nach Endstellung der horizontalen Bewegung der Stütze befinden.

Die obere Stütze bzw. Auflage, die mit dem oberen Kolben verbunden ist, führt eine wechselnde horizontale Schiebebewegung aus, wenn sich der obere Kolben außerhalb des Zylinders befindet. Diese Stütze ist mit einer Kaffeefördereinrichtung verbunden: Kolben und Fördereinrichtung legen sich also abwechselnd über den genannten Sitz entsprechend der einen oder anderen Endstellung der horizontalen Hin-und Herbewegung der Stütze.

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Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung sollen nun mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden, in denen

die Figuren 1 bis 5 verschiedene Betriebsstellungen einer Ausführungsform über einen vollständigen Vorgang einer Zubereitung und Abgabe einer Portion Kaffee erläutern;

die Figuren 6 und 7 Seitenansichten der Vorrichtung sind und die mechanische Steuerung der verschiedenen

Betriebsbewegungen erläutern;

Fig. 8 eine Teildraufsicht auf diese Ausführungsform; Fig. 9 eine Vorderansicht der Ausführungsform;

Fig. 10 ein Schnitt durch die Vorrichtung im anderen Maßstab, wobei der Schnitt senkrecht zur Ebene der Figuren 1 bis 5 gelegt ist;

Fig. 11 ein Teilschnitt längs der Achse XI-XI der Fig. 10 ist.

Nach den Figuren 1 bis 5 besteht die Vorrichtung im wesentlichen aus einem ortsfesten Zylinder 10, in dem Kaffee zubereitet wird und in dem sich zwei hermetisch abdichtende Kolben, ein unterer Kolben 12 und ein oberer Kolben ^,bewegen. Diese beiden Kolben bewegen sich abwechselnd in vertikalter Richtung. Der Kolben 12 weist einen perforierten Boden 16 auf, der mit einer darunter befindlichen Kammer 18 in Verbindung steht, in welcher sich der zubereitete Kaffee sammelt und über die Leitung 20 nach außen abgeführt wird. Die Kammer 18 ist nach unten hin durch eine Wandung 22 abgeschlossen, durch die sich die die Bewegung des Kolbens steuernde Kolbenstange 24 bewegt.

Der Kolben 14 ist vertikal gleitbeweglich an der Führung befestigt, die wiederum fest mit der Stütze 28 verbunden ist, welche sich entlang der ortsfesten Trägerführung 30 horizontal bewegen kann. Die Vertikalbewegung des Kolbens 14 und die Horizontalbewegung der Stütze 28 werden von entsprechend

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ausgelegten Lenkerelementen geregelt. An der Stütze 28 ist unbeweglich eine Aufgabeeinrichtung 40 angebracht, beispielsweise in Form eines Aufgabetrichters, durch den eine bestimmte Menge Kaffeepulver den ihr zugeordneten Ort am oberen Teil des Zylinders 10 erreicht, sobald der Kolben 12 in seiner untersten Endstellung und der Kolben 14 in seiner Endstellung außerhalb des Zylinders 10 sich befinden. Außerdem weist der Aufgabebehälter 40 an der dem Kolben 14 zugewandten Seite eine als Abstreifereinrichtung dienende Auskragung 32 auf, die über die Oberkante des Zylinders 10 streicht. Ein weiterer Abstreifer wird von einer Platte 34 gebildet, die ortsfest angebracht ist und an der Unterseite des sich bewegenden Kolbens 14 entlangstreicht.

Die Vorrichtung wird vervollständigt durch einen Kreislauf zur Einspeisung heißen Druckwassers, das dem Zylinder 10 über die Leitung 36 zugeführt wird und vom Ventil 38 geregelt wird und dann durch den Kolben 14 hindurch in den Zylinderkörper einströmt, das Kaffeepulver durchsetzt und über die Auslaufleitung 20 nach außen als fertiger Kaffee abgeführt wird. Zum besseren Verständnis des Betriebs der Vorrichtung soll nun ein vollständiger Kaffeebereitungsvorgang mit Bezug auf die Figuren 1 bis 5 beschrieben werden.

Nach Fig. 1 befindet sich die Vorrichtung in Ruhestellung; der Kolben 14 ist leicht angehoben in seiner unteren Lage, um den in der Zubereitungskammer vorhandenen Druck abzulassen.

Wird nun elektrisch oder auch mit jedem anderen geeigneten Mechanismus das anfängliche gleichzeitige Anheben der beiden Kolben 12 und 14 bis in ihre obere Endstellung gesteuert, und bewegt sich danach die Stütze 28 horizontal nach rechts entsprechend dem Darstellungsschema, so werden dadurch auch der Kolben 14 und der Aufgabebehälter 40 nach rechts verschoben.

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Während dieser horizontalen Verschiebung, die von Fig. 2 dargestellt wird, entfernt die Abstreifeinriehtung 32 das im vorhergegangenen Zyklus verwendete Kaffeepulver 42, das durch die Hubbewegung des Kolbens 12 über den oberen Rand des Zylinders 10 gebracht worden war. Gleichzeitig reinigt die Abstreifeinrichtung 32 auch den oberen Zylinderrand 10 sowie die obere Deckfläche des Kolbens 12 von eventuellen Kaffeerückständen. Das gebrauchte Kaffeepulver, fällt somit in einen Sammelbehälter, der unter dem Aggregat angebracht ist, wie von Pfeil 44 angedeutet. Während dieser horizontalen Bewegung streicht der Kolben 14 mit seiner unteren Fläche über die ortsfest montierte Abstreifeinriehtung 34, die somit alle Kaffeereste, die evtl. am Kolben haften, entfernt. Ist die Horizontalbewegung nach rechts beendet (Fig. 3), so fällt eine vorbestimmte Menge von Kaffeepulver durch den Beschickungsbehälter 40, wie von Pfeil 46 angedeutet. Dieses Kaffeepulver entstammt einer Kaffeemühle, die die einzelnen Portionen während des vorangehenden Zubereitungszyklus frisch mahlt, wodurch keine Tot- bzw. Wartezeit durch den Mahlvorgang entsteht. Durch die Verwendung frisch gemahlenen Kaffeepulvers wird einmal die Qualität des Getränkes erhöht, zum anderen läßt dies eine Reduzierung der erforderlichen Kaffepulvermenge zu. üie vorbestimmte Menge an Kaffeepulver fällt also durch den Beschickungsbehälter 40 in den oberen Teil des Zylinders 10, der nach unten hin von dem zwischenzeitlich wieder in seine untere Endstellung abgesenkten Kolben 12 begrenzt wird, wie dies in Fig. 3 gezeigt wird.

Nun fährt die Stütze 28 von ihrer äußeren Endstellung wieder in ihre innere Endstellung zurück, wobei auch der Beschickungsbehälter und der Kolben 14 mitverschoben werden. Während dieser Bewegung reinigen die beiden Abstreifeinrichtungen 32 und 34 erneut die Oberkante des Zylinders 10 bzw. die

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untere Fläche des Kolbens 14. Am Ende dieser horizontalen Rückverschiebung befindet sich dann der Kolben 14 genau über dem Zylinder 10, während der Beschickungsbehälter 40 links nach außen in Ruhestellung geschoben wird. Nun wird der Kolben 14 in den Zylinder 10 abgesenkt, bis er eine gewisse Endlage erreicht CFig. 5), in der er den Zylinderkörper 10 hermetisch abdichtet und gleichzeitig das Kaffeepulver zumindest teilweise komprimiert. Nach Beendigung dieser Bewegung wird heißes Druckwasser über das Ventil 38 und den Kolben 14 in den Sitz des Kaffeepulvers einströmen gelassen. Dieses Wasser vermischt sich mit dem Pulver und fließt als fertiger Kaffee durch die perforierte Platte des Kolbens 12 in die Kammer 18 und wird über die Auslaufleitung 20 nach außen geleitet. Das Volumen des zu verwendenden Wassers kann sowohl von Hand als auch durch eine automatische Steuervorrichtung geregelt werden. Ist das fertige Getränk völlig nach außen geleitet worden, so hebt der Kolben 14 leicht an, etwa in die Stellung der Fig. 1, um den in der Kammer 18 vorhandenen Druck abzulassen und um schließlich einen neuen Vorgang zu beginnen.

Der Bewegungsablauf der Kolben 12 und 14 und der Stütze 28 ist am vorteilhaftesten durch den Einsatz einer mechanischen Steuerung zu gewährleisten, die sich aus einem einzigen Motor ableitet, wie in den Figuren 6, 7 und 8 gezeigt wird. Der Motor 48 bewegt über einen Antriebsriemen 50 und ein Rad 5 2 die Welle 54, von der aus alle Bewegungen ausgehen. Diese Welle steuert über eine Schubkurbelanordnung 56 und 58 eine Profilplatte 60, die am Punkt 62 an der Wand 64 befestigt ist. Die Profilplatte 60 weist eine Nut 66 auf, in der ein Stift 68 lagert, der durch die obere Wand des Kolbens 14 durchgeht und von einer L-förmigen öffnung 70 in der Wand 64 geführt

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wird. Somit bewegt sich der Stift 68 bei jeder vollen Drehung der Welle 54 über die gesamte Länge der Öffnung 70 und führt damit den oben beschriebenen Vorgang aus.

Natürlich kann, wie uns Fig. 8 zeigt, diese Kurbelanordnung auch doppelseitig ausgelegt sein, daß also auch an der gegenüberliegenden Seite des Aggregats eine Wand 64 angebracht ist, die mit demselben Hebelsystem ausgerüstet ist; diese symmetrische doppelseitige Auslegung des Antrieb- bzw. Steuersystems kann sehr vorteilhaft sein.

Die Bewegungen des Kolbens 12, die ja nur vertikal sind, erfolgen im wesentlichen analog, und zwar mittels eines Stiftes 72, der fest mit der Steuerstange 24 und beweglich mit der Nut 74 verbunden ist, die in der Wand 64 und evtl. in der Gegenwand 64' angebracht ist. Die Bewegungen des Stiftes 72 werden bestimmt von einem Hebel 76, der beweglich mit dem Stift 72 und am anderen Ende, im Punkt 80, mit dem Schwenkarm 78 verbunden ist, der am Ort 8 2 mit der Wand 64 verbunden ist. Die Flächen dieses Schwenkarms 78 werden bewegt einerseits von der Profilnockenplatte 60 und andererseits von einer Ausformung an der Kurbel 58, um dadurch das Heben bzw. Senken des unteren Kolbens 12 zu bewirken. In Fig. 6 befindet sich der Kolben 12 in seiner obersten, in Fig. 7 in seiner untersten Stellung»

Natürlich erfordert der Arbeitszyklus eine Reihe von Unterbrechungen: Stillstand während der Aufgabe des Kaffeepulvers, Einlauf des Heißwassers, Bildung des Getränkes, Beendigung des Zyklus usw. Zur Steuerung dieser Unterbrechungen dient eine Reihe von Schaltelementen, die im Prinzip konventionell sind, also hier nicht näher beschrieben und illustriert werden. Vorzugsweise wird es sich um Nocken und Mikroschalter handeln, die vorzugsweise an der Hauptwelle 54 angebracht sein werden.

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Fig. 9 zeigt eine Frontansicht des Aggregates, auf der auch ein Wasserkessel 84 erkennbar ist, in dem das erforderliche Wasser bis zur erforderlichen Temperatur erhitzt wird. Der Einlauf des Wassers in das Aggregat erfolgt über das Ventil 38. Gemäß Fig. 10 und 11 läuft das Wasser über die Leitung 36 am Ort 86 in die Wand des Zylinders 10 ein, und zwar in einen Raum, der von den Kolbendichtungen 88 und 90 begrenzt wird, wenn sich der Kolben 14 in seiner unteren Stelle befindet, wie in Fig. 10 dargestellt. Das über 86 einströmende Wasser verteilt sich über den Umfang des Kolbens 14 in der Rille 92 und tritt von dort aus durch eine Reihe entsprechender Öffnungen 96, die vorzugsweise nicht mit dem Ort von 86 übereinstimmen, in die Kammer 94. Von dieser Kammer 94 aus verteilt sich dann das Wasser über das darunterliegende Kaffeepulver, und zwar als Regen durch die Perforation 98 hindurch, die in der unteren Fläche des Kolbens 14 angebracht ist. Diese labyrinthhafte Verteilung des Wassers garantiert, daß sich kein Strahl bildet, der durch das Kaffeepulver durchschießt und damit nur eine geringfügige Nutzung erbringen würde. Dieses System gewährleistet, daß das Wasser gleichmäßig über die ganze Fläche des Kaffeepulvers verteilt wird, und zwar in Form einer duscheartigen Berieselung, wodurch das vorhandene Kaffee-, pulver vollständig ausgenutzt wird, was wiederum bedeutet, daß seine Menge entsprechend reduziert werden kann bzw. die Qualität des Getränkes erhöht wird. Wie in Fig. 10 dargestellt, weist der Kolben 14 in seinem oberen Gehäuse 14' einen elektrischen Widerstand 100 auf, der - zusammen mit evtl. weiteren Widerständen in anderen Teilen des Aggregates - das Aggregat auf einer Temperatur hält, die zur Kaffeezubereitung ideal ist, also unabhängig von der Länge der Pause zwischen einer und der darauffolgenden Zubereitung.

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Die strukturelle Einfachheit der bisher beschriebenen Einrichtung ermöglicht außerdem eine problemlose und leicht zugängliche Wartung des gesamten Aggregates. Außerdem wird nur rund ein Drittel der bisher benötigten Zubereitungszeit erfordert, die Bewegungen des Aggregates erfolgen extrem geräuscharm, die Qualität des erhaltenen Getränkes ist besonders hoch, obwohl rund 201 weniger Kaffeepulver dazu verwendet,werden muß, was einmal damit zusammenhängt, daß frisch gemahlener Kaffee zum Einsatz kommt, zum anderen damit, daß durch die spezielle Wasserverteilung und -zuführung gewährleistet wird, daß das vorhandene Kaffeepulver optimal genutzt wird.

Die Beschreibung wurde nur anhand eines Ausführungsbeispiels gegeben, das natürlich geändert, ergänzt und erweitert werden kann, ohne aus dem Rahmen der vorliegenden Erfindung hinauszugehen.

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Claims

Q. Dietrich Lbwald · bibnmubr str. β · 8000 Mönchen 4.O

308/38

Herr Paolo- VALENTE

und

Herr Taddeo PILONI
30, Via Noccoli
CREMENO (Como), Italien

Vorrichtung zum Herstellen von Espresso-Kaffee

PATENTANSPRÜCHE

Vorrichtung zur-Zubereitung und Abgabe von Espresso-Kaffee Tassen, mittels Durchlauf heißen Druckwassers durch eine bestimmte Menge Kaffeepulver, in Kaffeeautomaten oder Cafe.teria- und Haushaltskaffeemaschinen; mit einem umbeweglichen Zylinder, in dem ein perforierter unterer Kolben zwischen einer unteren Stellung zur Bildung des Aufnahmesitzes für das Kaffeepulver und einer oberen Stellung entsprechend der Oberkante des Zylinderkörpers zur Entfernung des verbrauchten Kaffeepulvers, sowie ein oberer Kolben sich bewegt, der sich vertikal zwischen einer unteren Stellung, in der er den Kaffeeaufnahmesitz hermetisch abdichtet und einer oberen Stellung verschiebt, in der dieser Sitz freigegeben ist; mit einem Kreislauf, über welchen heißes Druckwasser auf den genannten Sitz, wenn dieser hermetisch abgedichtet ist, einläuft und von dort das Getränk durch Perforationen im unteren Kolben in eine Sammelkammer abläuft

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und von dort aus nach außen in die Tasse geführt wird, dadurch gekennzeichnet , daß der obere Kolben mit einer Stütze (28) verbunden ist, die eine alternative Horizontalbewegung ausführt, wenn sich der obere Kolben (14) außerhalb des Zylinders (10) befindet; daß mit dieser Stütze (28) eine Aufgabeeinrichtung (40) verbunden ist, über die das Kaffeepulver in der entsprechenden Dosierung aufgegeben wird; und daß sich der obere Kolben (14) und die Aufgabeeinrichtung (40) alternativ durch diese horizontale Bewegung über diesem Sitz je nach Endstellung der horizontalen Bewegung der Stütze (28) befinden.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Aufgabeeinrichtung an der den oberen Kolben (14) zugewandten Seite eine Ausformung (32) angebracht ist, die als Abstreifreiniger über den oberen Rand des Zylinders (10) streift.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere Abstreifeinrichtung (34) ortsfest dem unteren Rand des Kolbens entsprechend angebracht ist, der über diese Einrichtung (34) bei seiner horizontalen Bewegung hinwegstreicht.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Stütze (28) entlang einer ortsfesten Horizontalführung bewegbar und mit einer Vertikalführung (26) für den oberen Kolben (14) ausgerüstet ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Alternativbewegungen der Stütze (28) sowie des oberen Kolbens (14) mechanisch gesteuert werden durch ein Hebelsystem, das von einer einzigen Motorwelle (54) ausgeht.

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6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Kolben (14) mittels eines Stiftes (68), der durch eine längliche rechtwinklige Führungsöffnung (70) verläuft, an einer Steuerprofilplatte (60) angelenkt ist, die ortsfest gelagert ist und Alternativbewegungen ausführt, die von einer Schubkurbel (56; 58), die wiederum von der Motorwelle (54) angetrieben wird, steuerbar sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß der untere Kolben (12) mittels Stift (72) und Hebel mit einem Schwenkarm (78) verbunden ist, der von Nocken der erwähnten Platte (60) und von Nocken der Kurbel (56; 58) steuerbar ist und somit die Bewegungen des unteren Kolbens (12) bestimmt werden.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der Heißwasserkreislauf eine von einem Ventil (38) kontrollierte in die Zylinderwand mündende Zuleitung (36) an einem Ort entsprechend der Seitenwand des oberen Kolbens (14) aufweist, wenn dieser den Sitz des Kaffeepulvers hermetisch abdichtet; daß diese Seitenwand des oberen Kolbens (14) eine von zwei Dichtungen (88; 90) begrenzte Umfangsrille (92) aufweist; daß der obere Kolben hohl ist und seine innere Hohlkammer mit der Rille (92) über eine Reihe von Öffnungen (96) in Verbindung steht; und daß die untere Fläche des oberen Kolbens (14) zum duschenartigen Eindringen des Wassers in den Sitz des Kaffeepulvers perforiert (98) ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen in der Rille (9 2) nicht mit der Lage der Einlaufleitung (3), durch die das Heißwasser in die Rille einläuft, übereinstimmen.

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10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufgabeeinrichtung aus einem nach oben hin geöffneten Trichter besteht, wobei eine Dosiereinrichtung ortsfest über dem Zylinder angeordnet ist und die jeweils erforderliche Menge Kaffeepulver in den Trichter (40) abgibt.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß der Dosierspender einer Kaffeemühle zugeordnet ist, in welcher bei jedem Arbeitsablauf die für die Kaffeezubereitung notwendige Menge an Kaffee frisch gemahlen wird.
12. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Motorwelle (54) und das Hebelsystem mit einer Reihe von Mikroschaltungen zusammenwirken, die die notwendigen Unterbrechungen im Zubereitungsablauf steuern und kontrollieren.

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