DE4240175C1 - Brewing device for an automatic coffee machine - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Brüheinrichtung für eine selbsttätig arbeitende Kaffeemaschine, wie sie im Oberbegriff des Hauptanspruches dargelegt ist.The invention relates to a brewing device for a automatically working coffee machine, as in the preamble of the main claim is set out.
Eine derartige Einrichtung ist aus der DE 33 16 157 bekannt. Diese Patentschrift zeigt eine Brüheinrichtung, die für die Herstellung sowohl von Filterkaffee als auch von Cremekaffee eingesetzt werden kann. Ausschlaggebend für die Wahl der Kaffee sorte ist die Stellung des Brühkolbens in der Brühkammer. Beide Brühstellungen des Brühkolbens und die ihnen zugeordneten Parameter der Komprimierung des Kaffeemehls bzw. des Druckes des Brühwassers während des Brühvorganges können auf einfache Weise auf Getränkequalität und Kaffeemehlausnutzung eingestellt wer den.Such a device is known from DE 33 16 157. This patent shows a brewing device, which for the Production of both filter coffee and cream coffee can be used. Decisive for the choice of coffee grade is the position of the brewing piston in the brewing chamber. Both brewing positions of the brewing flask and the ones assigned to them Parameters of the compression of the ground coffee or the pressure of the Brewing water during the brewing process can be done easily who is adjusted to beverage quality and coffee ground utilization the.
Die Brühstellung des Brühkolbens zur Herstellung von Filterkaf fee ist dadurch definiert, daß das Kaffeemehl nicht oder unwe sentlich gepreßt ist, während das heiße Brühwasser drucklos bzw. unter einem geringen Druck in die Brühkammer eingeleitet wird. Die Brühstellung des Brühkolbens bei der Herstellung von Cre mekaffee zeichnet sich dadurch aus, daß das Kaffeemehl in der Brühkammer unter einen erhöhten Druck gesetzt wird und das heiße Brühwasser gleichfalls unter einem hohen Druck in die Brühkammer eingeleitet wird. The brewing position of the brewing flask for the production of filter coffee fee is defined by the fact that the ground coffee is not or not at all is considerably pressed while the hot brewing water is depressurized or is introduced into the brewing chamber under a low pressure. The brewing position of the brewing piston in the production of Cre mekaffee is characterized in that the ground coffee in the Brewing chamber is put under increased pressure and the hot Brewing water also enters the brewing chamber under high pressure is initiated.
Der gebrühte Kaffee (gleichgültig ob es sich um Filterkaffee oder Cremekaffee handelt) wird durch ein System von Kanälen und Bohrungen im Brühkolben selbst und in den Vertikalführungen des Kolbens zur Ausgabeleitung der Kaffeemaschine geleitet.The brewed coffee (regardless of whether it is filter coffee or cream coffee) is through a system of channels and Bores in the brewing piston itself and in the vertical guides of the Piston directed to the output line of the coffee machine.
Neben den beschriebenen Brühstellungen kann der Kolben in wei tere technologisch notwendige Stellungen bewegt werden.In addition to the brewing positions described, the piston can be in white other technologically necessary positions are moved.
Für die Beschickung der Brühkammer der Kaffeemaschine mit Kaf feemehl über eine trichterförmige Einfüllöffnung wird der Brüh kolben begrenzt nach unten in eine Beschickungsstellung bewegt, in der dieser die Brühkammer nach unten verschlossen hält, je doch die Einfüllöffnung der Brühkammer freigibt.For loading the brewing chamber of the coffee machine with coffee The brew is made from fine flour through a funnel-shaped filling opening piston moves downwards to a loading position, in which this keeps the brewing chamber closed at the bottom, each but the filling opening of the brewing chamber exposes.
Für die Reinigung der Brühkammer der Kaffeemaschine wird der Brühkolben in seine tiefste Stellung bewegt, in der dieser die Brühkammer nach unten freigibt und damit Raum schafft, durch den das von oben in die Brühkammer eingeleitete Spülwasser das aus gelaugte Kaffeemehl aus der Brühkammer durch das Abflußrohr aus der Kaffeemaschine herausschwemmt.For cleaning the brewing chamber of the coffee machine, the Brewing flask moved to its lowest position, in which the Frees the brewing chamber downwards and creates space through which the rinsing water introduced into the brewing chamber from above leached coffee grounds out of the brewing chamber through the drain pipe the coffee machine washed out.
Die Bewegung des Brühkolbens in die beschriebenen Positionen wird vorzugsweise durch ein Zahnstangengetriebe realisiert, bei dem ein angetriebenes Ritzel die mit einem Zahnstangenabschnitt versehene Führungsstange des Brühkolbens vertikal bewegt.The movement of the brewing piston into the positions described is preferably realized by a rack and pinion gear which a driven pinion with a rack section provided guide rod of the brewing piston moved vertically.
Der Brühkolben ist an seinem oberen Ende kegelförmig ausgebil det, um insbesondere bei der Beschickung der Brühkammer eine gleichmäßige Verteilung des von oben zugeführten Kaffeemehls auf das ringförmige Kaffee-Extraktionssieb zu gewährleisten.The brewing flask is conical at its upper end det, especially when loading the brewing chamber even distribution of the ground coffee from above to ensure the ring-shaped coffee extraction sieve.
Der Nachteil des Standes der Technik, wie er durch die DE 33 16 157 offenbart wird, besteht darin, daß in allen beschriebenen technologischen Zuständen des Brühkolbens, der Beschickungsstel lung, der Brühstellung und der Reinigungsstellung ein Optimie rungsbedarf für die Brüheinrichtung der Kaffeemaschine besteht.The disadvantage of the prior art, as described by DE 33 16 157 is that all described technological conditions of the brewing flask, the loading station the brewing position and the cleaning position an optimization There is a need for brewing the coffee machine.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Brühein richtung für eine selbsttätig arbeitende Kaffeemaschine zu schaffen, bei der durch eine gleichmäßige Verteilung des Kaf feemehls während der Beschickung der Brühkammer, eine gleichmä ßige Verdichtung des Kaffeemehls in der Brühkammer während des Brühvorganges und die Vermeidung von ausgelaugtem Restkaffee bei der Reinigung der Brühkammer eine Optimierung der Getränkeaus beute erreicht wird.The invention is therefore based on the object of a brewing direction for an automatic coffee machine create, with an even distribution of the Kaf feemehls during the loading of the brewing chamber, an even ßige compression of the ground coffee in the brewing chamber during the Brewing process and the avoidance of leached residual coffee cleaning of the brewing chamber optimizes the drinks loot is reached.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß bei der Brüheinrichtung des beschriebenen Typs der vertikal verstellbare Brühkolben mit einem zweiten, eine Rotation des Kolbens um seine Vertikalachse ermöglichenden Antrieb ausgestattet ist, wobei die Rotation des Brühkolbens in Beschickungsstellung eine gleichmä ßige Verteilung des zugeführten Kaffeemehls in der Brühkammer, in Brühstellung eine gleichmäßige Verdichtung des Kaffeemehls in der Brühkammer und in Reinigungsstellung eine Vermeidung von Restkaffeesatz in der Brühkammer bewirkt.According to the invention, this object is achieved in that Brewing device of the type described, the vertically adjustable Brewing flask with a second, rotating the flask around its Vertical axis enabling drive is equipped, the Rotation of the brewing piston evenly in the loading position ß distribution of the ground coffee in the brewing chamber, in the brewing position an even compression of the ground coffee in the brewing chamber and in the cleaning position to avoid Residual coffee grounds in the brewing chamber.
Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispiels näher er läutert werden. Die dazugehörigen Zeichnungen zeigen inThe invention is based on an exemplary embodiment, he to be refined. The associated drawings show in
Fig. 1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Brüheinrichtung in Beschickungsstellung; Figure 1 is a schematic representation of the brewing device according to the invention in the loading position.
Fig. 2 die Brüheinrichtung gemäß Fig. 1 in Brühstellung für die Herstellung von Cremekaffee oder - ohne Kaffeepres sung - von Filterkaffee; . Fig. 2 shows the brewing device of figure 1 in brewing position for the production of cream or coffee - without Kaffeepres solution - of filter coffee;
Fig. 3 die Brüheinrichtung gemäß Fig. 1 in Reinigungsstellung. Fig. 3, the brewing device of Fig. 1 in the cleaning position.
Die erfindungsgemäße Brüheinrichtung weist eine Brühkammer 1 auf, in der ein Brühkolben 2 vertikal verschiebbar angeordnet ist. Zugeordnet ist der Brühkammer 1 eine nicht dargestellte Beschickungsein richtung für Kaffeemehl sowie eine gleichfalls nicht dargestell te Liefereinrichtung für Brühwasser und Spülwasser für die Rei nigung der Brühkammer 1. The brewing device according to the invention has a brewing chamber 1 , in which a brewing piston 2 is arranged to be vertically displaceable. Associated with the brewing chamber 1 is a device, not shown, for ground coffee and a delivery device, likewise not shown, for brewing water and rinsing water for cleaning the brewing chamber 1 .
Die Brühkammer 1 verengt sich im oberen Bereich zu einer Ein füllöffnung 3 für Kaffeemehl, die sich anschließend trichter förmig in Richtung der darüber liegenden nicht dargestellten Dosiereinrichtung erweitert. Der Übergang zwischen der Einfüll öffnung 3 und der Brühkammer 1 weist einen Ringkanal 4 auf, in den der Brühwasserzulauf 5 und der Spülwasserzulauf 6 münden, und der nach unten gegenüber der Brühkammer 1 durch ein Brühwasser verteilsieb 7 begrenzt ist. Im Bereich der trichterförmigen Erweiterung der Einfüllöffnung 3 ist eine Einspüldüse 27 ange ordnet, mit der das von der Dosiereinrichtung in den Trichter gefallene und dort haftende Restkaffeemehl mittels Wasser in die Brühkammer 1 gespült wird. Die Einspüldüse 27 ist so ausge führt, daß ein Spülstrahl auf den Kopf des Brühkolbens trifft und ein weiterer, aufgefächerter Spülstrahl die Trichterwandung spült.The brewing chamber 1 narrows in the upper area to a filling opening 3 for ground coffee, which subsequently widens in a funnel shape in the direction of the metering device (not shown) above. The transition between the filling opening 3 and the brewing chamber 1 has an annular channel 4 , into which the brewing water inlet 5 and the rinsing water inlet 6 open, and which is distributed below the brewing chamber 1 by a brewing water distribution sieve 7 . In the area of the funnel-shaped expansion of the filling opening 3 , a dispensing nozzle 27 is arranged, with which the residual coffee powder that has fallen into the funnel and adheres there is rinsed into the brewing chamber 1 by means of water. The Einspüldüse 27 is so out that a flushing jet hits the head of the brewing piston and another, fanned-out flushing jet rinses the funnel wall.
Im Abstand von der Einfüllöffnung 3 schließt sich an die Brüh kammer 1 ein erweiterter Bereich 8 an, der mit einem Gehäuse 9 abschließt, welches einen Führungskörper 10 für eine Kolbensta nge 11, die Bestandteil des Brühkolbens 2 ist, hat, sowie die Ausgabeleitung 12 für Kaffee mit den dazugehörigen, nicht darge stellten Bohrungen und das Abflußrohr 13 für das Reinigungswas ser beinhaltet.At a distance from the filling opening 3 , the brewing chamber 1 is followed by an extended area 8 , which ends with a housing 9 , which has a guide body 10 for a piston rod 11 , which is part of the brewing piston 2 , and the output line 12 for Coffee with the associated, not Darge bores and the drain pipe 13 for the cleaning water contains water.
Der Brühkolben 2 ist als Stufenkolben ausgebildet, dessen erster Bereich 14 einen Durchmesser aufweist, der dem Durchmesser der Brühkammer 1 entspricht, wogegen der zweite Bereich 15 einen dem Durchmesser der Einfüllöffnung 3 angepaßten Durchmesser auf weist.The brewing piston 2 is designed as a stepped piston, the first region 14 of which has a diameter which corresponds to the diameter of the brewing chamber 1 , whereas the second region 15 has a diameter which is adapted to the diameter of the filling opening 3 .
Durch Dichtungsmittel 16, 17 ist sowohl der erste Bereich 14 gegenüber der Brühkammer 1 als auch der zweite Be reich 15 gegenüber der Einfüllöffnung 3 abgedichtet.By means of sealing means 16 , 17 , both the first area 14 with respect to the brewing chamber 1 and the second loading area 15 are sealed with respect to the filling opening 3 .
Über die mit dem Brühkolben 1 fest verbundene und in dem Füh rungskörper 10 geführte Kolbenstange 11 wird sowohl die Verti kalbewegung des Brühkolbens 2 in die jeweils gewünschte Position als auch dessen Rotation um seine Vertikalachse realisiert. Aus diesem Grund ist die vertikal verschiebliche Kolbenstange 11 in einen nicht drehbaren Abschnitt 21 und einen mit dem Abschnitt 21 vertikal verschieblichen, von diesem aber unabhängig dreh baren Abschnitt 22 geteilt. Mit einem Kupplungsele ment 23 wird die beschriebene Wirkungsbeziehung zwischen den Abschnitten 21 und 22 hergestellt.About the firmly connected to the brewing piston 1 and in the Füh approximately 10 guided piston rod 11 , both the vertical movement of the brewing piston 2 in the desired position and its rotation about its vertical axis is realized. For this reason, the vertically displaceable piston rod 11 is divided into a non-rotatable section 21 and with the section 21 vertically displaceable, but independently of this rotatable section 22 . With a clutch element 23 , the described operative relationship between the sections 21 and 22 is established.
Der Vertikalantrieb für den Brühkolben 2 weist einen Stellmotor 18 auf, der über ein Zahnrad 19 den mit einer Zahnstange 20 versehenen Abschnitt 21 und damit die gesamte Kolbenstange 11 mit dem Brühkolben 2 verschiebt.The vertical drive for the brewing piston 2 has a servomotor 18 which, via a gear wheel 19, displaces the section 21 provided with a toothed rack 20 and thus the entire piston rod 11 with the brewing piston 2 .
Von diesem Vertikalantrieb unabhängig wirkt ein zweiter Antrieb, der die Rotation des Brühkolbens 2 realisiert. Auf dem drehbaren Ab schnitt 22 der Kolbenstange 11 ist ein Stirnrad 25 mit Profilkeilverbindung derart angeordnet, daß es zwar drehfest auf der Kolbenstange 11 sitzt, jedoch eine axiale Verschiebung derselben zwischen den Endlagen des Brühkolbens 2 zuläßt. Das Stirnrad 25 steht mit einem Ritzel 26 in Eingriff, das von einem am Gehäuse 9 befestigten Motor 24 angetrieben wird.A second drive, which realizes the rotation of the brewing piston 2 , acts independently of this vertical drive. On the rotatable section 22 of the piston rod 11 , a spur gear 25 with a wedge connection is arranged such that it sits non-rotatably on the piston rod 11 , but allows an axial displacement of the same between the end positions of the brewing piston 2 . The spur gear 25 is in engagement with a pinion 26 which is driven by a motor 24 fastened to the housing 9 .
Der Betrieb der dargestellten Brüheinrichtung verläuft wie folgt:The operation of the brewing device shown is as follows:
Beginnend bei der Beschickung der Brüheinrichtung mit Kaffeemehl gemäß Fig. 1 wird der Brühkolben 2 in eine Position bewegt, in der die Einfüllöffnung durch den Abschnitt 15 des Brühkolbens 2 freigegeben ist, jedoch die Brühkammer 1 durch den Abschnitt 14 des Brühkolbens 2 nach unten hin verschlossen bleibt. Durch die Dosiereinrichtung wird von oben Kaffeemehl in die trichterförmig erweiterte Einfüllöffnung 3 geschüttet.Beginning at the feed of the brewing device with ground coffee as shown in FIG. 1, the brewing piston 2 is moved to a position in which the filling opening is released by the portion 15 of the infusion piston 2, however, the brew chamber 1 closed by the portion 14 of the infusion piston 2 downward remains. Coffee powder is poured into the funnel-shaped filling opening 3 from above by the metering device.
Durch Zuschalten des Rotationsantriebes wird der Brühkolben 2 um seine Längsachse gedreht und verteilt dabei das zugeführte Kaf feemehl gleichmäßig auf dem Extraktionssieb 28 der Brühkammer 1, bis sich eine ausreichende Menge an Kaffeemehl in der Brühkammer befindet. Nach der Beschickung der Brühkammer sorgt der über die Einspüldüse 27 eingebrachte Spülstrahl dafür, daß Restkaffee mehl, das an der Wandung der trichterförmigen Erweiterung der Einfüllöffnung 3 und auf dem Kopf des Brühkolbens 2 haften ge blieben ist, in die Brühkammer 1 gespült wird, so daß der Brüh kammer exakt die zugeteilte Kaffeemehlmenge zugeführt wird. Damit ist die Beschickung der Brüheinrichtung mit Kaffeemehl beendet und der Brühvorgang kann eingeleitet werden.By switching on the rotary drive, the brewing piston 2 is rotated about its longitudinal axis and distributes the supplied coffee flour evenly on the extraction sieve 28 of the brewing chamber 1 until there is a sufficient amount of ground coffee in the brewing chamber. After loading the brewing chamber, the rinsing jet introduced via the induction nozzle 27 ensures that residual coffee flour, which adheres to the wall of the funnel-shaped extension of the filling opening 3 and remains on the head of the brewing piston 2 , is rinsed into the brewing chamber 1 , so that the brewing chamber is supplied with the exact amount of ground coffee. The brewing device is now loaded with ground coffee and the brewing process can be started.
Die Brühstellung des Brühkolbens 2 ist entscheidend für die Wahl der Kaffeeherstellung. Cremekaffee wird durch Kaffeepressung, was gleichbedeutend mit der Stellung des Brühkolbens 2 in seiner oberen Endposition ist, Filterkaffee hingegen ohne Kaffeepres sung, was gleichbedeutend mit der Stellung des Brühkolbens 2 etwas unterhalb seiner oberen Endposition ist, hergestellt.The brewing position of the brewing piston 2 is decisive for the choice of coffee production. Cream coffee is made by pressing coffee, which is synonymous with the position of the brewing piston 2 in its upper end position, filter coffee, however, without coffee press solution, which is equivalent to the position of the brewing piston 2 slightly below its upper end position.
Beginnend bei der Brühstellung des Brühkolbens 2 für die Her stellung von Cremekaffee gemäß Fig. 2 befindet sich der Brüh kolben 2 in seiner oberen Endposition, in der das Kaffeemehl in der Brühkammer 1 gepreßt wird und das Brühwasser unter Druck über den Brühwasserzulauf 5 zugeführt wird. Während der Brühkol ben 2 durch den Vertikalantrieb in die der Kaffeesorte entspre chende Brühstellung bewegt wird, wird der Rotationsantrieb zu geschaltet. Dieser bewirkt, daß der Brühkolben 2 während seiner Vertikalbewegung in Rotation versetzt wird und eine gleichmäßige Verdichtung des gepreßten Kaffeemehls sichert. Diese gleichmäßi ge Verdichtung des Kaffeemehls optimiert bei der Herstellung von Cremekaffee in der erfindungsgemäßen Brüheinrichtung die Geträn keausbeute.Starting from the brewing position of the brewing piston 2 for Her position of cream coffee according to Fig. 2 there is the brewing piston 2 in its upper end position in which the coffee powder is pressed within the brewing chamber 1 and the brewing water is fed under pressure via the brewing water. 5 While the brewing piston ben 2 is moved by the vertical drive into the brewing position corresponding to the type of coffee, the rotary drive is switched on. This causes the brewing piston 2 to rotate during its vertical movement and ensures a uniform compression of the ground coffee. This uniform compression of the ground coffee optimizes the beverage yield in the production of cream coffee in the brewing device according to the invention.
Bei der Herstellung von Filterkaffee bewegt sich der Brühkolben 2 in eine etwas tiefer liegende Brühposition. Die Bewegungsab läufe des Brühkolbens 2 entsprechen denen bei der Herstellung von Cremekaffee, wobei hierbei das Kaffeemehl keinem oder nur einem unbedeutenden Preßdruck ausgesetzt wird. Auch hier wird durch den rotierenden Brühkolben 2 das in der Brühkammer 1 be findliche Kaffeemehl während des Brühvorganges gleichmäßig ver dichtet, was gleichfalls zu den genannten Vorteilen führt.During the production of filter coffee, the brewing piston 2 moves into a brewing position that is somewhat lower. The movements of the brewing piston 2 correspond to those in the production of cream coffee, the ground coffee being exposed to none or only an insignificant pressing pressure. Again, by the rotating brewing piston 2 the be sensitive in the brewing chamber 1 ground coffee evenly seals during the brewing process, which also leads to the advantages mentioned.
Nach Beendigung des Brühvorganges ist aus der Brüheinrichtung das ausgelaugte Kaffeemehl zu entfernen. Zu diesem Zweck ist der Brühkolben 2 in seine untere Endlage zu verschieben. In dieser Reinigungsstellung wird durch den Brühkolben 2 sowohl die Ein füllöffnung 3 freigegeben, als auch die Brühkammer 1 nach unten zum Gehäuse 9 geöffnet. Durch Einleitung von Spülwasser durch den Spülwasserzulauf 6 in die Brühkammer 1 wird das ausgelaugte Kaffeemehl vom Extraktionssieb 28 durch das Abflußrohr 13 ge spült. Auch während dieses Spülvorganges wird der Brühkolben durch den Rotationsantrieb um seine Längsachse gedreht. Dabei findet eine gezielte Verteilung des Spülwassers in der Brühkammer 1 statt, und es wird ein Verbleiben von Kaffeesatzresten in der Brühkammer vermieden.After the brewing process has ended, the leached coffee grounds must be removed from the brewing device. For this purpose, the brewing piston 2 is to be moved into its lower end position. In this cleaning position, both the one filling opening 3 is released by the brewing piston 2 , and the brewing chamber 1 is opened downward to the housing 9 . By introducing rinse water through the rinse water inlet 6 into the brewing chamber 1 , the leached ground coffee from the extraction sieve 28 is rinsed through the drain pipe 13 . Even during this rinsing process, the brewing piston is rotated about its longitudinal axis by the rotary drive. A targeted distribution of the rinsing water takes place in the brewing chamber 1 , and coffee grounds residues remain in the brewing chamber.
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