DE3316158C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Kaffeemaschine gemäß dem Ober
begriff des Anspruches 1.
Aus der DE-PS 31 33 903 ist eine Kaffeemaschine dieser
Art bekannt. Ihr erster und ihr zweiter Leitungsstrang
verlaufen unabhängig voneinander von einer als Meßein
richtung dienenden Dosierkammer zur Brüheinheit. Der zwei
te Leitungsstrang bildet einen direkten Weg zwischen der
Dosierkammer und der Brüheinheit und enthält lediglich ein
gegen diese Fließrichtung schließendes Rückschlagventil.
Es öffnet bei der Bereitung von Normalkaffee, bei der das
Brühwasser aus der Dosierkammer mittels Dampfdruck in und
durch den zweiten Leitungsstrang befördert wird. Für die
Bereitung von Espresso wird über den ersten Leitungsstrang
das Wasser aus der Dosierkammer mittels der Pumpe ange
saugt, unter Druck durch einen Wärmetauscher, ein Dreiwege
ventil und ein Rückschlagventil zur Brühkammer gefördert.
Dort wird es unter Druck durch das Kaffeemehl gepreßt, wo
bei der sich in der Brühkammer aufbauende Druck das Rück
schlagventil des zweiten Leitungsstranges geschlossen hält.
Ein Bypass-Ventil, das der Pumpe zugeordnet ist, schützt
sie durch Öffnen bei hohem Überdruck, wie er bei zu feinem
Kaffeemehl durch Rückstau entstehen kann.
Neben diesen gesondert zwischen der Meßeinrichtung und der
Brühkammer verlaufenden Leitungssträngen und ihren speziel
len Organen weist die Kaffeemaschine weitere Unterteilun
gen des Wasser-Leitungsweges auf, die samt den in diesen
Wegbereichen angeordneten Organen entweder nur der Berei
tung einer Kaffeesorte oder in variierter Funktion für bei
de dienen: Vom Kaltwasseranschluß geht ein Leitungsab
schnitt über ein Zulaufventil zu einem Heißwasserbehälter.
Von diesem führt eine Dampfleitung und eine Heißwasser
leitung, jeweils mit einem steuerbaren Ventil versehen, zur
Meßkammer. Die Dampfleitung wird ausschließlich für die
Bereitung von Normalkaffee benützt, und zwar bei jedem
Brühvorgang zweimal; die Dosierkammer wird vor der Brüh
wasserzufuhr mittels Heißdampf vorgewärmt, wobei ein Ent
lüftungsventil für die Dosierkammer offen ist. Nach der
Füllung der Dosierkammer mit der vorgesehenen Wassermenge
über die Heißwasserleitung wird, bei geschlossenem Ent
lüftungsventil, das Brühwasser mittels Dampfdruck über den
zweiten Leitungsstrang in die Brühkammer gefördert.
Für die Bereitung von Espresso wird aus dem Heißwasserbe
hälter über die Heißwasserleitung nur ein Teil der be
nötigten Wassermenge der Dosierkammer zugeführt. Die feh
lende Menge wird über eine vom Kaltwasseranschluß direkt
zur Dosierkammer führende Kaltwasserleitung geliefert, die
ein eigenes Zulaufventil und einen Mengenregler enthält.
Bei der Espresso-Bereitung wirkt der Heißwasserbehälter
ferner als Wärmetauscher mit einem ihn durchsetzenden Ab
schnitt des zweiten Leitungsstranges zusammen.
Die bekannte Kaffeemaschine ist äußerst aufwendig. Die
Vielzahl der Leitungen mit den dazugehörigen Anschlüssen
und Abdichtungen sind nicht nur teuer in der Herstellung
sondern auch störanfällig. In den Heißwasserkessel, in dem
sich auch Dampfdruck ausbildet, münden drei Leitungen und
der erste Leitungsabschnitt durchsetzt die Wandung an zwei
Stellen. Außerdem weist jeder der verschiedenen Leitungs
weg-Zweige wenigstens ein Ventil auf. Von den Ventilen
werden die meisten für die jeweiligen Brühabläufe von ei
ner Steuerung geöffnet oder geschlossen. Dies erfordert ei
ne vielseitige Steuerung sowie die zugehörigen Steuerlei
tungen. Die Verwendung einer einzigen Kaffeemaschine für
zwei verschiedene Kaffeearten erscheint gegenüber zwei
unabhängig arbeitenden Maschinen mit hohem Aufwand er
kauft.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kaffee
maschine der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, die
einfach im Aufbau und damit sowohl wirtschaftlich als auch
weitgehend störungssicher ist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Merkmal des
Anspruches 1 gelöst.
Ein einziger Leitungsweg für beide Brüharten benötigt ent
sprechend weniger Leitungen, Ventile und dementsprechend
Steuereinrichtungen. Die bypassartige Umgehung der Pumpe
durch den zweiten Leitungsstrang erfordert zwei Anschluß
stellen dieses Stranges am Leitungsweg, weitere Abzwei
gungen sind nicht erforderlich. Auch in die Meß- und Heiz
einrichtungen tritt jeweils nur eine Leitung ein bzw. wie
der aus. Damit verringern sich die Abdichtungsprobleme
sowohl bei der Montage als auch im Betrieb, die Maschine
arbeitet mit geringem Störungsrisiko. Außerdem kann sie
raumsparend kompakt gebaut sein.
Eine im Aufbau und Betrieb vorteilhaft einfache Ausführungs
form ist durch die Merkmale des Anspruches 2 gekennzeich
net. Das Wasser zum Brühen von Normalkaffee kann, wenn der
Brühvorgang eingeleitet und insbesondere das Zulaufventil
geöffnet wurde, durch seinen Fließdruck gegen das Rück
schlagventil den zweiten Leitungsstrang passieren. Der
erste Leitungsstrang ist durch die Pumpe blockiert. So
bald zum Brühen von Espresso die Pumpe eingeschaltet ist
baut sie in dem Bereich zwischen sich und der Brühein
heit einen Druck von etwa 10 bar auf. Dieser Druck schließt
das Rückschlagventil im zweiten Leitungsstrang. Es kann
kein Wasser zurückfließen.
Eine dem Anspruch 3 entsprechende Weiterentwicklung ge
währleistet ein Höchstmaß an wirtschaftlicher Verwendung
von Heizenergie. Es wird nur das für die gewählte Kaffee
menge notwendige Volumen an Brühwasser aufgeheizt. Dessen
Weg bis zur Brüheinheit ist kurz und enthält, außer allen
falls dem Zulaufventil, keine wärmeentziehenden Organe.
Eine baulich einfache Ausführung einer Meßeinrichtung,
beispielsweise eine Wasseruhr, wird durch das Merkmal des
Anspruches 4 ermöglicht. Es ist keine Dosierkammer erfor
derlich.
Eine weitere Ausführungsform ist durch die Merkmale des
Anspruches 5 gekennzeichnet. Sie fördert auch das Brüh
wasser für den Normalkaffee mit der gleichen Pumpe, die
den Druck für die Espressobereitung erzeugt. Der Druck
ausgleich erfolgt über eine dem Ventil im zweiten Lei
tungsstrang zugeordnete, entsprechend einstellbare Drossel.
Diese Kaffeemaschine ist unabhängig vom Wasserdruck in
einer Zuleitung. Außerdem kann dem geteilten Bereich des
Leitungsweges eine Meßkammer vorgeordnet werden. Zwischen
der Pumpe und dem Durchlauferhitzer, sowie zwischen die
sem und der Brühkammereinheit sind keine weiteren Organe
erforderlich. Außerdem wird die Pumpe bei jedem Brühvor
gang ein- bzw. ausgeschaltet, es ist keine Auswahlschal
tung je nach gewünschter Kaffeeart notwendig.
Merkmal des Anspruches 6 gewährleistet den Druckaufbau bei
der Bereitung von Espresso.
In der nachfolgenden Beschreibung werden an Hand der Zeichnungen zwei
Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben.
Es zeigt
Fig. 1 schematisiert eine erste Ausführungsform eines Brüh
systems für eine Kaffeemaschine, und
Fig. 2 schematisiert eine zweite Ausführungsform eines
Brühsystems.
Das in Fig. 1 dargestellte Brühsystem für eine Kaffeema
schine zeigt zwischen einem Kaltwasseranschluß (1) und ei
ner Brüheinheit (2) einen
Leitungsweg (3). Dieser enthält einen geteilten Bereich,
in dem der Leitungsweg aus einem ersten Leitungsstrang (4)
und einem zweiten Leitungsstrang (5) besteht. Der erste
Leitungsstrang (4) enthält eine Pumpe (6) mit einem Bypass-
Ventil (6 a), das als Überdrucksicherung dient. Der zweite Lei
tungsstrang (5) umgeht die Pumpe bypassartig und enthält
ein Rückschlagventil (7). Es schließt gegen die durch die
Pfeile (A) angedeutete Fließrichtung vom Kaltwasseranschluß
(1) her.
Der Leitungsweg (3) weist außerdem, in Fließrichtung (A)
vom Kaltwasseranschluß her, vor dem geteilten Bereich ei
nen Druckminderer (8), nach dem geteilten Bereich eine Meß
einrichtung (9), hier als Durchflußmesser ausgebildet, so
wie einen Durchlauferhitzer (10) auf. Zwischen dem Durch
lauferhitzer (10) und der Brüheinheit (2) ist ein Zulauf
ventil (11) angeordnet. Unter der Brüheinheit (2) ist ein Auf
fanggefäß (12) angedeutet.
Das Brühsystem ist mit einer Steuerung (13) ausgerüstet,
hier durch einen Schaltkasten angedeutet. Von ihm verläuft
eine Steuerleitung (14) zum Zulaufventil (11), eine Steuer
leitung (15) zum Durchlauferhitzer (10), eine Steuerleitung
(16) zur Meßeinrichtung (9) und eine Steuerleitung (17) zur
Pumpe (6).
Mit dem geschilderten Brühsystem erfolgt die Bereitung ei
ner gewählten Kaffeeart und -menge wie folgt:
Die Wahl erfolgt durch Drücken eines der angedeuteten
Schaltknöpfe (18). Bei der Entscheidung für Normalkaffee
wird von der Steuerung (13) der Durchlauferhitzer (10) ein
geschaltet und das Zulaufventil (11) geöffnet. Vom Kalt
wasseranschluß (1) fließt Wasser über den Druckminderer
(8) durch den zweiten Leitungsstrang (5) und das bei die
sem Druck öffnende Rückschlagventil (7) sowie die Meßein
richtung (9). Anschließend durchfließt es den Durchlaufer
hitzer (10) und das Zulaufventil (11) und gelangt so zur
Brüheinheit (2). Der Meßeinrichtung (9) wird die gewählte
Kaffeemenge über die Steuerleitung (16) signalisiert. So
bald die entsprechende Brühwassermenge die Meßeinrichtung
(9) durchlaufen hat, wird von der Steuerung (13) das Zu
laufventil (11) geschlossen und der Durchlauferhitzer (10)
abgeschaltet.
Wurde Cremekaffee gewählt, so schaltet die Steuerung (13)
zusätzlich die Pumpe (6) ein. Diese fördert das Brühwasser
durch den ersten Leitungsstrang (4) in Richtung des Pfei
les (A) und erzeugt in ihm einen für das Brühen von Creme
kaffee erforderlichen Druck von etwa 10 bar. Dieser Druck
wirkt auf die Schließseite des Rückschlagventiles (7) und
hält dieses gegen den normalen Leitungsdruck geschlossen.
Der übrige Ablauf ist wie bei Normalkaffee, wobei das un
ter Hochdruck durch das Kaffeemehl gepreßte Wasser durch
die Emulgierung beim Entspannen hinter dem Brühsieb Creme
kaffee erzeugt. Die Meßeinrichtung (9) schaltet bei Errei
chen der gewünschten Menge auch die Pumpe ab.
Das in Fig. 2 gezeigte Brühsystem weist im wesentlichen
gleiche oder ähnliche Organe, teilweise in anderer An
ordnung, auf. Gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugs
zeichen, bei Abweichungen mit Akzent, bezeichnet.
Der Leitungsweg (3′) enthält nach dem Kaltwasseranschluß
(1) das Zulaufventil (11). Daran schließt sich noch vor
dem geteilten Bereich (3 a) eine Meßeinrichtung (9′) an.
Sie ist als Meßkammer ausgebildet und enthält drei Elek
troden (19), die in unterschiedlichen Niveauhöhen enden.
Sie sind mit der Steuerleitung (16′) zur Steuerung (13′)
verbunden und bestimmen die Menge des Brühwassers. Im ge
teilten Bereich (3 a) des Leitungsweges (3′) ist die
Pumpe (6) im ersten Leitungsstrang (4) angeordnet. Der
zweite Leitungsstrang (5) enthält ein über eine Steuer
leitung (20) ein- und ausschaltbares Ventil (21). Ihm ist
in Fließrichtung vom Kaltwasseranschluß her eine Drossel
(22) vorgeordnet. Nach dem geteilten Bereich (3 a) ist im
Leitungsweg (3′) noch der Durchlauferhitzer (10) enthalten.
Soll mit dem geschilderten Brühsystem Normalkaffee berei
tet werden, wird der entsprechende Schaltknopf (18) ge
drückt. Die Steuerung (13′) öffnet das Zulaufventil (11)
und schaltet den Durchlauferhitzer (10) ein. Gleichzeitig
aktiviert sie die der gewählten Kaffeemenge entsprechende
Elektrode (19) in der Meßkammer (9′). Das in Richtung des
Pfeiles (A) einfließende Wasser füllt die Meßkammer (9′)
bis zur vorgesehenen Höhe. Dann wird über die Steuerung
gleichzeitig das Zulaufventil (11) geschlossen, das Ventil
(21) geöffnet und die Pumpe (6) eingeschaltet. Die Pumpe
(6) fördert nunmehr das Brühwasser aus der Meßeinrichtung
(9′) durch den ersten Leitungsstrang (4) in Richtung auf
den Durchlauferhitzer (10). Der von der Pumpe erzeugte
Hochdruck gleicht sich jedoch sofort dadurch aus, daß
ein Teil des Brühwassers durch den zweiten Leitungsweg (5)
in Richtung des Pfeiles (B), das offene Ventil (21) und die
Drossel (22) zurück in den Leitungsweg (3′) vor der Pumpe
(6) gedrückt wird. Durch eine entsprechende Einstellung der
Drossel (22) wird im Leitungsweg (3′) nach der Pumpe (6)
der für Normalkaffee erwünschte niedrige Druck aufrecht
erhalten.
Wird über einen entsprechenden Schaltknopf (18) die Be
reitung von Espresso gewählt, ist der Steuerungsablauf
gleich mit einem einzigen Unterschied: Das Ventil (21)
wird nicht geöffnet. Das dosierte Brühwasser wird von der
Pumpe (6) mit dem erwünschten Druck von etwa 10 bar zur
Brüheinheit (2) gefördert.
Das Rückschlagventil (7) kann durch ein von der
Steuerung zu öffnendes bzw. zu schließendes Ventil aus
gebildet sein, was allerdings einen erhöhten Aufwand bedeutet.
Auch die Meß- und die Heizeinrichtung können in ihrer Bau
weise variieren.
Claims (7)
1. Kaffeemaschine zum wahlweisen Brühen von Normalkaffee oder
Espresso, mit einem Kaltwasseranschluß und einer Brüheinheit,
mit einem im Leitungsweg des Wassers zwischen dem
Kaltwasseranschluß und der Brüheinheit angeordneten
Zulaufventil, einer Meß- und einer Heizeinrichtung für das
Brühwasser, wobei der Leitungsweg einen eine Druckpumpe
enthaltenden ersten Leitungsstrang und einen zweiten
Leitungsstrang mit einem zum Bereiten von Espresso
schließenden Ventil aufweist, und mit einer der Kaffeewahl
entsprechend die Ventile und/oder die Pumpe aktivierenden
Steuerung,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Leitungsweg (3) für das Brühwasser für den Espresso
und den Normalkaffee gemeinsam ist und nur im Bereich der
Pumpe (6) in den ersten (4) und den die Pumpe (6) umgehenden
bypassartigen zweiten Leitungsstrang (5) aufgeteilt ist.
2. Maschine nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Zulaufventil (11) nach dem in die Leitungsstränge (4
und 5) geteilten Bereich (3 a) des Leitungsweges (3) angeordnet
ist und das Ventil in dem zweiten Leitungsstrang (5) als ein
bei aktivierter Pumpe (6) durch den Druck im Leitungsweg (3)
hinter der Pumpe (6) schließendes Rückschlagventil (7)
ausgebildet ist.
3. Maschine nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Heizeinrichtung (10) als der Meßeinrichtung (9) und
dem geteilten Bereich (3 a) des Leitungsweges (3)
nachgeordneter Durchlauferhitzer ausgebildet ist.
4. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Meßeinrichtung (9) dem geteilten Bereich (3 a) des
Leitungsweges (3) nachgeordnet ist.
5. Maschine wenigstens nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Ventil (21) im zweiten Leitungsstrang (5) für das
Brühen von Normalkaffee von der Steuerung (13′) zu öffnen und
ihm eine Drossel (22) in Fließrichtung (A) vom
Kaltwasseranschluß (1) her derart vorgeschaltet ist, daß das
Brühwasser für den Normalkaffee mittels der Pumpe (6) über den
ersten Leitungsstrang (4) förderbar ist bei gleichzeitigem
Druckausgleich über den zweiten Leitungsstrang (5) zurück in
den Leitungsweg (3′) vor der Pumpe.
6. Maschine nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Ventil (21) im zweiten Leitungsstrang (5) zum Brühen
von Espresso mittels der Steuerung (13′)
schließbar ist.
7. Maschine nach Anspruch 5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Meßeinrichtung (9′) als Meßkammer ausgebildet und dem
geteilten Bereich (3′ a) des Leitungsweges (3′) vorgeschaltet
ist und daß das Zulaufventil (11) im Bereich des
Kaltwasseranschlusses (1) angeordnet ist.
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