DE69606513T2

DE69606513T2 - Individuelle Einheit zur Herstellung und Verabreichung von Kaffee, für eine Espressokaffeemaschine

Info

Publication number: DE69606513T2
Application number: DE69606513T
Authority: DE
Inventors: Jean-Paul Farrugia; Yvano Zanin
Original assignee: Reneka International SARL
Current assignee: Reneka International SARL
Priority date: 1995-12-21
Filing date: 1996-11-21
Publication date: 2000-10-19
Anticipated expiration: 2016-11-22
Also published as: EP0780079A1; US5813318A; EP0780079B1; DE69606513D1

Description

Die Erfindung betrifft eine individuelle Einheit zum Zubereiten und Zuteilen von Kaffee für eine Kaffeemaschine nach Art einer Espressomaschine mit einem vereinfachten Kaffee- Injektionssatz, der mit einem für diese Zubereitungsstelle geeigneten individuellen Kessel verbunden ist und dieser Zubereitungsstelle somit funktionelle Unabhängigkeit verleiht.
Eine komplette Kaffeemaschine mit mehreren Zubereitungsstellen zum Zubereiten von Kaffee nach Art von Espresso ist von einer Mehrzahl von nebeneinander angeordneten Zubereitungseinheiten oder -stellen gebildet. Die von der Erfindung betroffenen Kaffeemaschinen mit mehreren Zubereitungsstellen weisen in der Regel einen einzigen gemeinsamen Kessel für die verschiedenen Zubereitungsstellen für den Kaffee zur Erzeugung von heißem Wasser oder Dampf auf, der je nach Bedarf das heiße Wasser oder den Dampf mittels eines Tauchkopfes einzeln abgibt. Das für einen jeden Satz vorgesehene Wasser läuft durch eine Leitung, die einen in den Körper des Kessels eintauchenden Finger oder eine Patrone durchsetzt. Der Kessel weist in der Regel eine der Anzahl der Zubereitungsstellen für den Kaffee entsprechende Anzahl an Patronen auf. Das heiße Wasser wird dann einem individuellen Zubereitungskreislauf zugeführt, an den sich ein Kaffee-Injektionssatz anschließt, der von einer mechanischen Einheit gebildet ist, die von dem heißen Wasser durchquert wird und als Stütze eines Napfträgers dient. Die mechanische Einheit weist einen sich nach unten erstreckenden, zentralen Ansatz auf. Dieser Ansatz bildet die Einheit zum "Packen" des Kaffees und trägt die Dichtungsschnur des als Sprühkopf bezeichneten Diffusionssatzes. Der Ansatz entspricht dem zentralen Bereich der hernach gefertigten mechanischen Injektionseinheit.
Neben den Kosten des Materials für diese Einheit und deren mechanischen Komplexität, die ihre Herstellungskosten noch erhöht, weist sie weitere Nachteile hinsichtlich des Haltens der zur Zubereitung des Kaffees idealen Temperatur auf. Das von dem Kessel erhitzte Wasser dient nach eventuellem thermostatischem Mischen mit kaltem Wasser zur Versorgung einer jeden Zubereitungsstelle. Hierzu durchquert es die mechanischen Glieder, welche die Zubereitungsstelle und die Einheit des Injektionssatzes bilden, so daß es die Injektionsstelle mit der gewünschten Temperatur erreicht.
Die Regulierung wird durch den Wärmeleitwiderstand der metallischen Masse, die den inneren Kanal umgibt, durch den das Wasser vor seiner Injektion geleitet wird, beeinträchtigt. Falls der Wärmeleitwiderstand für einen stationären Betriebszustand zur Zubereitung von bezüglich Menge und zeitlicher Abfolge durchschnittlicher Portionen von Kaffee im wesentlichen befriedigende Bedingungen gewährleistet, so trifft dies folglich für den intensiven Betrieb, wie er in den Stoßzeiten in Gaststätten, Cafes, Restaurants und anderen Getränkeausschänken auftritt, nicht zu. Folglich werden die sukzessive zubereiteten Kaffees bei intensivem, insbesondere fortwährendem und häufig aufeinanderfolgendem Betrieb nach einer bestimmten Anzahl systematisch verbrannt. Umgekehrt gewährleistet die Zubereitung von Kaffee zu Beginn der Erwärmung nicht sofort die optimalen Bedingungen zur Kaffeezubereitung, wie sie während des stationären Betriebszustandes erreicht werden können.
Es wurde versucht, diesen Nachteilen durch thermische Isolation der massiven Verbindungsstücke zwischen dem Kessel und eines jeden Injektionssatzes oder durch Ausbildung dieser Hohlstücke zur Zirkulation des heißen Wassers des Kessels in ihrem Innern zu begegnen. Unglücklicherweise erbrachten diese Modifikationen beide nur eine geringfügige Verbesserung.
Alle herkömmlichen Techniken weisen den entscheidenden Nachteil auf, daß sie zu einem bestimmten Zeitpunkt während des Betriebszustandes mit häufig aufeinanderfolgendem Wasserverbrauch entweder zu viel oder nicht ausreichend heißes Wasser bis zum Niveau der Injektionsstellen liefern. Folglich überträgt das heiße Wasser seine Wärme an die massiven Glieder der Verbindung zwischen dem Kessel und dem Injektionssatz, die, wenn sie durch einen erhöhten Durchsatz von heißem Wasser auf eine bestimmte Temperatur gebracht worden sind, aufgrund der fortwährenden Erwärmung auf einer der Temperatur des Wassers etwa entsprechenden Temperatur gehalten werden. Das Wasser wird dadurch an seiner Austrittsstelle zu heiß, weil seine Austrittstemperatur aus dem Kessel für einen intermittierenden Betriebszustand mit Wärmeverlusten während des Durchlaufs von dem Kessel zu dem entsprechenden Injektionssatz geregelt wird. Infolgedessen erweist sich die Austrittstemperatur des heißen Wassers bei intensivem Betrieb als zu hoch, um bei Durchtritt durch das Mahlgut optimale Bedingungen zum für die Zubereitung eines guten Kaffees erforderlichen Freisetzen der Aromen sicherzustellen. Diese Art des Überführens des heißen Wassers garantiert bei unterschiedlichen Anwendungsbedingungen keine Zubereitung eines qualitativ hochwertigen Kaffees.
Um diesem Nachteil zu begegnen wurde vorgesehen, die Temperatur des Wassers zum Versorgen der Kaffee-Injektionssätze mittels einer in der Leitung zum Zuleiten des heißen Wassers von der Patrone zu jedem Injektionssatz angeordneten Mischeinrichtung für kaltes Wasser zu verringern, zu begrenzen und zu regulieren, um auf dem Niveau der Zubereitungsstelle eine optimale und konstante, von den Anwendungsbedingungen gänzlich unabhängige Wassertemperatur zu erhalten. Die Mischeinrichtung für kaltes Wasser umfaßt einen Hauptkanal für das heiße Wasser und einen Einlaß für das in variablen Mengen zu dem heißen Wasser beigemischte kalte Wasser, um an ihrem Auslaß Wasser mit der gewünschten Temperatur abzugeben, welche niedriger ist als die des heißen Wassers am Auslaß der Patrone.
Die Mischeinrichtung ist bevorzugt in der Nähe der Zubereitungsstelle angeordnet und z. B. von einem thermostatischen Mischventil mit Temperaturbegrenzung gebildet. Gemäß einer anderen Ausführungsform ist der Körper der Mischeinrichtung vollständig in den Injektionssatz oder die diesen mit dem Kessel verbindende mechanische Einheit integriert.
Sofern diese herkömmliche Lösung einen interessanten Kompromiß für derart aufgebaute Kaffeemaschinen darstellt, ermöglicht die Erfindung gleichfalls, dem Nachteil unterschiedlicher Temperaturen zu begegnen, aber auf umfassendere Weise, indem der Heißwasserkreislauf durch schnelle individuelle Zubereitung des heißen Wassers ohne nennenswerten Wärmewiderstand und ohne nachteilige Verluste für jeden Kreislauf und jeden Satz vollständig beherrschbar ist.
Aus der EP-A-0 228 760 ist eine Einheit gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs bekannt.
Die Erfindung ermöglicht ebenfalls, diesem Nachteil bezüglich der Nichtbeherrschbarkeit der Regulierung der Wassertemperatur und anderer Nachteile wirtschaftlicher Art zu begegnen, indem einerseits ein einfach zusammengesetzter, wirtschaftlicher und einfach montierbarer Injektionssatz zur Verfügung gestellt, andererseits die Zubereitung und Regulierung des heißen Wassers mittels eines individuellen, preiswerten Kessels erheblich vereinfacht wird.
Zu diesem Zweck bezieht sich die Erfindung auf eine individuelle, komplette und unabhängige Einheit zum Zubereiten von Kaffee nach Art von Espresso mit einem individuellen Fessel und einem leichter ausgebildeten Injektionssatz.
Diese Einheit ist dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem vereinfachten Kaffee-Injektionssatz zusammengesetzt ist, der von einem individuellen Kessel, welcher mit dem entsprechenden Injektionssatz durch eine nachgiebige, ein Steuerventil durchsetzende Flüssigkeitsverbindung verbunden ist, mit heißem Wasser versorgt ist, und daß der vereinfachte Injektionssatz aus einer Folge von aneinandergefügten, eine innere Kammer bildenden und unmittelbar auf der unteren Platte des Frontteils der Maschine angeordneten Gliedern zusammengesetzt ist, wobei die nachgiebige Flüssigkeitsverbindung, die mit einem Zweig endet, den Injektionssatz durch die untere Platte versorgt und die Folge von aneinandergefügten Gliedern einen an dieser Platte befestigten Napfträger aufweist, der in einen Sprühkopf mündet, welcher den zentralen Tragansatz einer herkömmlichen Injektionseinheit ersetzt.
Die Vorteile der Erfindung übertreffen die Gesamtheit der allgemeinen Vorteile der einzelnen Merkmale, aus denen sie gebildet ist. Die Einfachheit des Aufbaus und der Montage des Satzes resultiert in den Vorteilen einer Kostenreduzierung. Die individuellen Kreisläufe, die getrennten Kessel zur sofortigen Zubereitung von heißem Wasser und die nachgiebigen und thermisch isolierten Flüssigkeitsverbindungen gewährleisten ein Halten der zum sukzessiven Zubereiten zahlreicher Kaffeeportionen idealen Temperatur. Die leichter ausgebildete Struktur des Injektionssatzes garantiert Eine einfachere Beherrschbarkeit der zum Zubereiten von Kaffee idealen Wassertemperatur.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung anhand die Erfindung nicht einschränkender Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. Dabei zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht der Einheit, die eine teilweise durchbrochen dargestellte Kaffeemaschine nach Art einer Espressomaschine mit einem individuellen Kessel und seinem zugehörigen Kreislauf wiedergibt;
Fig. 2 eine schematische Ansicht der Wasserkreisläufe einer herkömmlichen Kaffeemaschine mit zwei eine Mischeinrichtung aufweisenden Injektionssätzen;
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines Teils einer herkömmlichen Kaffeemaschine, die den Kessel und seine Umgebung sowie den Injektionssatz mit einer im Kreislauf zur Zubereitung von heißem Wasser angeordneten Mischeinrichtung wiedergibt;
Fig. 4 und 5 jeweils eine Schnittansicht eines herkömmlichen und eines leichter ausgebildeten, erfindungsgemäßen Injektionssatzes im voneinander getrennten Zustand;
Fig. 6 eine schematische Ansicht, die einen individuellen Kreislauf einer erfindungsgemäßen Maschine zum Zubereiten von Kaffee wiedergibt;
Fig. 7 einen Querschnitt durch den leichter ausgebildeten Injektionssatz;
Fig. 8 eine perspektivische Frontansicht, die den für einen individuellen Kreislauf charakteristischen Teil der Maschine wiedergibt;
Fig. 9 eine perspektivische Rückansicht, die den für einen individuellen Kreislauf charakteristischen Teil der Maschine wiedergibt, und
Fig. 10 eine perspektivische Ansicht, die den auf ein Ausführungsbeispiel einer Zubereitungsstelle für den Kaffee montierten Satz mit einem Körper eines an einem der Elemente des Gestells der Maschine festgelegten Steuerventils wiedergibt.
Die Erfindung ist zum Einsatz in Kaffeemaschinen 1 nach Art einer Espressomaschine vorgesehen, welche mehrere Zubereitungsstellen 2, 3, 4 für den Kaffee mit korrespondierenden Injektionssätzen 5, 6, 7 aufweisen, wie sie in der Fig. 1 dargestellt sind.
Diese Art von Maschine umfaßt einen Grundrahmen 8 mit einer unteren Plattform 9 als Tassenträger für unter den Injektionssätzen 5, 6, 7 aufgestellte Tassen 10 und ein Frontteil 11 mit einer unteren Grundplatte 12, die von den Injektionssätzen 5, 6, 7, denen jeweils eine Extraktionseinheit zugeordnet ist, durchsetzt ist. Die Maschine umfaßt weiter hin ein von einem Gehäuse 14 verkleidetes Gestell 13, eine im oberen Bereich 18 angeordnete obere Plattform 15 zum Warmhalten von Tassen 16, 17 sowie eine oder zwei Tauchdüse(n) 19 mit einer Regelung für den zusätzlichen Bedarf von heißem Wasser oder Dampf, z. B. zum Zubereiten von Tee oder zum Erwärmen von Milch.
Was die innere Struktur der Maschine betrifft, muß diese weiterhin einen zentralen Kessel 20 für den zusätzlichen Bedarf an heißem Wasser oder Dampf und eine Hauptspeiseleitung 21 für das Wasser aufweisen, welche an ihrer Einströmöffnung ein Hauptventil 22 sowie einen Enthärter 23 und eine Injektionspumpe 24 aufweist. Der zentrale Kessel 20 ist ausschließlich mit der/den Tauchdüse(n) 19 über verschiedene Sicherheits- und Steuereinrichtungen verbunden (Fig. 6).
Es sei darauf hingewiesen, daß der zentrale Kessel 20 im Falle einer herkömmlichen Kaffeemaschine der einzige Kessel ist. Er dient bei einer herkömmlichen Kaffeemaschine sowohl zum Zubereiten von heißem Wasser für den Kaffee als auch zum zusätzlichen Bereitstellen von heißem Wasser oder Dampf.
Wie aus Fig. 2, welche die Kreisläufe einer herkömmlichen Maschine mit zwei Zubereitungsstellen wiedergibt, und Fig. 3 ersichtlich, erfolgt die Erhitzung des Wassers zum Zubereiten von Kaffee nach herkömmlicher Art gemäß dem Wasserbadprinzip in einem einzigen Kessel 25 mittels eines Heizstabs 26 über in den Innenraum des Kessels eintauchende Patronen 27, 28, wobei der Kessel 25 ein größeres Wasservolumen unter Druck auf einer konstanten Temperatur nahe des Siedepunktes hält. Genau genommen erfolgt der Zulauf des Wassers durch das Hauptventil 22 und den Wasserenthärter 23. Der Kreislauf ist in einen Versorgungszweig 29 für den Kessel 25 mit einem Trennventil 30 und einen Versorgungs zweig 31 für die Kreisläufe zum Zubereiten des Wassers für den Kaffee mit einer Injektionspumpe 24 und zwei Zuführleitungen 32, 33 für kaltes Wasser in die beiden hermetischen Heizpatronen 27, 28 unterteilt.
Gemäß dem Merkmal des gezeigten Kreislaufs sind die Leitungen 32, 33 für kaltes Wasser jeweils durch Anschlußleitungen 34, 35 für thermostatische Mischeinrichtungen 36, 37 verlängert, die an ihrem Hauptkanal außerdem über Flüssigkeitsverbindungen 38, 39 mit heißem Wasser aus den Patronen 27, 28 gespeist sind. Das Wasser ist über Leitungen mit Steuer-Elektroventilen 42, 43 den zugehörigen Injektionssätzen 40, 41 zuführbar. Der Kaffee wird mittels einfacher oder doppelter Ausgießdüsen 44, 45 in die Tasse(n) eingeleitet.
Bei einer erfindungsgemäßen Maschine 1, die aus einer Mehrzahl von funktionell unabhängigen Einheiten aufgebaut ist, ist der einzige Kessel 25 herkömmlicher Maschinen durch den zentralen Kessel 20 ersetzt, der ausschließlich zum Zubereiten von heißem Wasser oder Dampf für den zusätzlichen Bedarf und nicht zum Zubereiten von Kaffee nach Art von Espresso, z. B. zum Zubereiten von Tee oder Milch dient.
Die derart aufgebaute Kaffeemaschine 1 weist eine Mehrzahl von individuellen Kesseln 46 auf, die jeweils einer der Zubereitungsstellen 2, 3, 4 zugeordnet und jeweils mit einem zugehörigen Injektionssatz 5, 6, 7 durch eine nachgiebige, ein Steuer-Elektroventil 48 durchsetzende Flüssigkeitsverbindung 47 aus einem nachgiebigen Material, z. B. einem thermisch isolierenden Kunststoff, verbunden sind, wie insbesondere der Fig. 6 zu entnehmen ist. Jeder individuelle Kessel 46 ist mit einem Injektionssatz 5, 6, 7 verbunden. Sie sind alle von einer einzigen Injektionspumpe 24 parallel gespeist. Sie sind schnell und wirtschaftlich aufheiz bar und können bei einer Instandsetzung/Wartung des Kessels 20 oder bei einer Funktionsstörung der individuellen Kessel 46 entsorgt werden.
Um die erfindungsgemäßen Unterschiede und die hiermit verbundenen Vereinfachungen besser zu beurteilen, ist nachfolgend zunächst einer der Injektionssätze 5, 6, 7 einer herkömmlichen Maschine unter Bezugnahme auf die Fig. 4 und 5 im einzelnen erläutert.
Der herkömmliche Injektionssatz umfaßt eine massive metallische Injektionseinheit 49 mit einer ebenen Unterseite, die mit einem zentralen Tragansatz 50 ausgestattet ist, der als Zwischenstück für den zentralen Bereich des Körpers der hernach gefertigten Injektionseinheit 49 dient. An dem Ansatz 50, der die Funktion einer Verbindungs- und Injektionseinheit und einer mechanischen Einheit zum lockeren Packen des Mahlgutes besitzt, ist eine gemeinhin als Sprühkopf 51 bezeichnete Diffusionseinheit angesetzt.
Die Injektionseinheit 49 ist nach Art eines massiven mechanischen Trägers 52, z. B. aus Messing, ausgebildet und mittels eines Flansches 53 mit dem restlichen Kreislauf verbunden, wobei der Träger 52 von einer Zuführleitung 54 für das heiße Wasser zu dem Sprühkopf 51 durch den zentralen Tragansatz 50 hindurch durchsetzt ist.
Die ebene Unterseite der Injektionseinheit dient zur Befestigung eines gewöhnlich als Napfträger 55 bezeichneten Trichterstücks, welches insbesondere die Funktion einer Schraubenmutter hat und an dem ein zur Aufnahme eines Siebs 58, das mit dem gemahlenen Kaffee zu seiner Extraktion befüllt wird, dienender Napf 56 mit einer Griffstange 57 durch Einspannen schnell festlegbar ist.
Das in den Napf 56 eingesetzte Sieb 58 ist einfach an dem zentralen Tragansatz 50 festlegbar und ermöglicht ein lockeres Packen des gemahlenen Kaffees. Die Abdichtung zwischen dem Ansatz 50 und dem Sieb 58 erfolgt auf herkömmlicher Weise durch eine Dichtungsscheibe oder auf spezielle, aber ebenfalls bekannte Weise mittels eines Runddichtrings 59, wie er in den Fig. 4 und 5 dargestellt ist.
Erfindungsgemäß beruht eine Besonderheit des Injektionssatzes 5, 6, 7 auf der Abwesenheit des Gliedes des metallischen und teuren, massiven mechanischen Trägers 52, der die Injektionseinheit bildet, woraus sich die direkte Festlegung des Napfträgers 55 an der Unterseite der unteren Platte 12 des Frontteils 11 und die Ausbildung des zentralen Tragansatzes 50 in Form einer Zusammenfügung von Gliedern ergibt, wie dies nachfolgend erläutert ist.
Der Napfträger 55 zum Festlegen des Napfes 56 ist mit der unteren Platte 12 der Unterseite des Frontteils 11 unmittelbar fest verbunden. Diese Halterung weist eine hinreichende Stabilität auf, um den Belastungen beim Festlegen und Lösen des Napfes 56 an dem Napfträger 55 standzuhalten.
Eine Besonderheit des erfindungsgemäßen Injektionssatzes 5, 6, 7 beruht auch auf der direkten Verbindung der Wasser- Zuführleitung mit der Verbindungs- und Injektionseinheit sowie auf dem Vorhandensein eines mit der Verbindungs- und Injektionseinheit flüssigkeitsverbundenen hydropneumatischen Speichers 64.
Wie aus Fig. 5 und 7 ersichtlich, ist jeder Injektionssatz 5, 6, 7 der Kaffeemaschine 1, der von mehreren nebeneinander angeordneten, funktionell unabhängigen Einheiten gebildet ist, aus einzelnen aufeinanderfolgenden, abnehmbaren, zwischen dem Sieb 58 und der Unterseite der unteren Platte 12 des Frontteils 11 angeordneten Gliedern zusammengesetzt. Zunächst ist ein Injektionsglied 60 vorgesehen, das die Überführung des heißen Wassers für den Kaffee durch den Diffusor oder den Sprühkopf 51 sicherstellt. Dieses weist eine Stirnseite auf, an welcher der Sprühkopf 51 z. B. mittels einer Schraube 61 befestigt ist. In die Stirnseite mündet eine Mehrzahl von Längsdurchbrüchen zum Zuführen des Wassers ein, welches das Injektionsglied durchquert, wobei die Durchbrüche 62 nach oben hin mit einem oberen ringförmigen Versorgungsraum 63 in Verbindung stehen, der von der nachgiebigen Zuführleitung 47 mit heißem Wasser versorgt ist und mit einem hydropneumatischen Speicher 64 durch ein Zwischenstück in Flüssigkeitsverbindung steht (Fig. 7).
Die Flüssigkeitsverbindungen 65, 66, die einerseits zwischen dem hydropneumatischen Speicher 64, dem Elektroventil 48 und dem neuartigen, derart gebildeten Injektionssatz 5, 6, 7, andererseits zwischen dem Elektroventil 48 und diesem Injektionssatz vorgesehen sind, sind gleichermaßen aus nachgiebigen Leitungen, vorzugsweise aus einem thermisch isolierenden Kunststoff, gebildet, deren Einspritzenden mit der Zwischen- und Injektionseinheit durch Anschlußstutzen 67, 68, z. B. mit einem Gewinde- und einem Einsteckende, verbunden sind. Das Injektionsglied 60 stellt auch die Dichtigkeit mit dem Sieb sicher, z. B. durch eine Umfangsausnehmung 69, deren Seitenfläche mit einer Rundringdichtung 59 versehen ist, wie sie in den Fig. 4 und 5 dargestellt ist.
Die Verbindungs- und Injektionseinheit ist an der unteren Platte 12 mittels eines als Distanzring 70 bezeichneten Einsatzstücks festgelegt, welches die Funktion eines Distanz- und Ansatzstücks besitzt und in Form einer an der unteren Platte 12 der Unterseite des Frontteils 11 ange setzten Scheibe ausgebildet ist, die an dieser Platte durch ein diese durchsetzendes Schrauben-Muttern-Paar 71 festgelegt ist. Der Distanzring 70 ist in seinem zentralen Bereich nach unten durch ein mit einem Innengewinde versehenes Endstück 72 zur Aufnahme der Schraube 61 zur Befestigung des Sprühkopfes 51 verlängert. Der Napfträger 55 ist z. B. an drei Stellen durch weitere Schrauben-Muttern-Paare an der Unterseite der unteren Platte 12 der Unterseite des Frontteils 11 festgelegt.
Diese Ausbildung und diese Art des insbesondere einfachen Aufbaus und der trennbaren Befestigung gewährleistet die notwendige mechanische Festigkeit sowie verschiedene weitere Vorteile hinsichtlich der Instandhaltung und des Austauschs der Glieder.
Die den Distanzring 70 bildende Scheibe ist von drei Durchbrüchen durchsetzt, von denen ein erster zentraler Durchbruch 73 für das Befestigungselement zum Festlegen an der Unterseite des Frontteils 11, ein zweiter exzentrischer Durchbruch 74 zum Injizieren des heißen Wassers und ein letzter, z. B. aber nicht notwendigerweise bezüglich des zweiten Durchbruchs diametral gegenüberstehend angeordneter Durchbruch 75 für die Verbindung mit dem hydropneumatischen Speicher 64 vorgesehen ist (Fig. 7). Die Durchbrüche stehen mit dem ringförmigen Versorgungsraum 63 des Injektionsglieds sowie über die Längsdurchbrüche 62 mit dem Sprühkopf in Flüssigkeitsverbindung.
Die Fig. 4 und 5 veranschaulichen die wirkliche Vereinfachung gegenüber dem Stand der Technik, wonach massive Trägerstücke aus Messing vorgesehen sind, die mit einem die mechanische Injektionseinheit 49 bildenden Flansch 53 verbunden sind, an dem der Napfträger 55 befestigt ist, wäh rend erfindungsgemäß ein Aufbau aus einer einfachen Zusammensetzung von trennbaren Gliedern vorgesehen ist.
Um heißes Wasser mit konstanter Temperatur in dem Injektionsbereich des ringförmigen Versorgungsraums 63 unter Vermeidung der Nachteile des Wärmeleitwiderstandes der metallischen Masse der Kreisläufe und der Injektionseinheit bereitstellen zu können, ist vorgesehen, daß jeder individuelle Kessel, der jeweils einen Injektionssatz für den Kaffee versorgt, ein geringes Fassungsvermögen von z. B. einem Liter aufweist, und daß sich die nachgiebigen Versorgungsleitungen aus einem thermisch isolierenden Kunststoff bis zu der Injektionsstelle in den Kaffee erstrecken. Die die Injektionseinheit bildenden Glieder sind ebenfalls aus einem thermisch isolierenden Kunststoff gebildet.
Die Verwendung von Leitungen aus thermisch isolierendem Kunststoff verursacht keine wesentliche Temperaturänderung zwischen der Temperatur am Auslaß des Kessels und der Temperatur an der Injektionsstelle. Die Glieder können auf einfache Weise bei der zur Extraktion optimalen Temperatur durch ein Heizmittel, z. B. einen auf der unteren Platte 12 im Bereich des Aufbaus des Injektionssatzes aufgesetzten oder an dieser befestigten schwachen elektrischen Widerstand (nicht gezeigt), thermisch stabilisiert sein.
Was den individuellen Kessel betrifft, so handelt es sich hierbei genau genommen um einen Schnellheizkessel mit geringem Fassungsvermögen, der von einem kleinvolumigen geschlossenen Behälter 76 gebildet ist und wenigstens ein Heizelement nach Art eines Heizstabs 77, einen mit der Steuerung des Heizmittels verbundenen Regelungs-Meßfühler 78 und einen Sicherheits-Meßfühler 79 aufweist, welcher die Temperatur auf einen Wert unterhalb eines als gefährlich erachteten Wertes begrenzt.
Diese gänzlich neuartige Zusammenfügung der Elemente konnte industriell realisiert werden, weil derartig kleine individuelle Kessel mit geringem Fassungsvermögen, die einen kompletten Ersatz durch einfachen Austausch ermöglichen, kostengünstig hergestellt werden können.
Die beschriebene Kaffeemaschine ist von einer Mehrzahl aus nebeneinander angeordneten individuellen und funktionell unabhängigen Einheiten zum Zubereiten von Kaffee gebildet. Sie sind einzeln verwendbar, ohne die gesamte Maschine in Gang zu setzen. Es ist ebenfalls möglich, eine Einheit zum Zubereiten nach speziellen Betriebsbedingungen zu regeln, ohne die anderen Einheiten zu beeinflussen.
Jeder individuelle Kessel 46 versorgt einen Injektionssatz durch die das Steuer-Elektroventil 48 durchsetzende, einfache nachgiebige Leitung 47 aus einem thermisch isolierenden Kunststoff, die an ihrem Ende 66 bis zu der Injektionsstelle in den Kaffee insbesondere bis zum Austritt aus dem Sprühkopf 51, verlängert ist. Das Elektroventil 48 weist zwei Kanäle auf, von denen einer als Rückleitung mit einem Auslaßstück 80 zur Entlüftung vorgesehen ist.
Die Verwendung solcher Leitungen aus einem thermisch isolierenden Kunststoff macht es möglich, geringste Temperaturänderungen zwischen der Temperatur am Auslaß des Kessels und der Temperatur an der Injektionsstelle zu vermeiden.
Der zweite bedeutende Vorteil der Erfindung liegt in der erheblichen Vereinfachung des Aufbaus des Injektionssatzes. Es ist keine beträchtliche metallische Masse, die der Einheit die mechanische Festigkeit verleihen soll, mehr vorgesehen.
Der Napfträger 55 zum Einsetzen des Napfes 56 ist mit der unteren Platte 12 der Unterseite des Frontteils unmittelbar fest verbunden. Diese Befestigung erweist sich zum Verriegeln und Lösen des in dem Napfträger 55 angeordneten Napfes 55 als hinreichend.
Nachfolgend sind der hydropneumatische Speicher 64 und seine Funktion im Versorgungskreislauf des heißen Wassers zum Zubereiten des Kaffees erläutert.
Hierbei handelt es sich um einen Behälter 81 mit geringem Fassungsvermögen, vorzugsweise aus Metall in Form eines geschlossenen kleinen Druckbehälters, der mit dem Versorgungskreislauf auf dem Niveau des ringförmigen Versorgungsraums 63 des Injektionsglieds auf dichte Weise verbunden ist. Das Innenvolumen dieses kleinen, den hydropneumatischen Speicher bildenden Druckbehälters ist frei, aber dicht geschlossen, so daß er nach Art einer hydropneumatichen Dämpfungseinrichtung wirkt.
Er wirkt auf zwei unterschiedliche Weisen. Bei Kompression gewährleistet er eine Verminderung der von der Injektionspumpe 24 verursachten Druckstöße, da das mit Luft gefüllte, dichte Innenvolumen bei dem plötzlichen Druckanstieg zu Beginn der Zubereitung des Kaffees, der sich in der Regel aus einer kurzen Anfangsphase zur Vormazeration und einer darauffolgenden fortwährenden Extraktionsphase zusammensetzt, als Luftpuffer dient. Die beiden Phasen, der anfängliche Druckimpuls sowie der nachfolgende Druckanstieg, die durch eine kurze Totzeit getrennt sind, sind durch den hydropneumatischen Speicher 64 gedämpft.
Der hydropneumatische Speicher 64 bewirkt auch Rückfederung, was ihm beim Ausschalten der Injektionspumpe 24, nachdem der Speicher durch den Überdruck bei der Extraktion mit Luft gefüllt worden ist, eine Rückführung dieser Energie in den Kreislauf ermöglicht, um das ungenutzte Wasser oder einen Teil desselben in Richtung des das Steuer- Elektroventil 48 durchsetzenden Auslasses zu drängen und es über das Auslaßstück 80 auszutragen.
Die erfindungsgemäße Einheit zum Zubereiten weist eine weitere Besonderheit auf.
Jedes Steuer-Elektroventil 48 ist an einem der metallischen Elemente des Körpers der Maschine, der zum Abstrahlen von Wärme verwendet wird, aufliegend befestigt. Die Wärmeabstrahlung verhindert eine Überhitzung des Körpers des Ventils, wodurch die zum Zubereiten des Kaffees ideale Temperatur des Wassers besser gehalten werden kann. Bei dem Element des Körpers der Maschine, auf welches das Elektroventil 48 aufgesetzt ist, kann es sich um den Körper des individuellen Kessels 46, einen an der Stirnseite des Gestells angeordneten Längsträger 82, einen Querträger oder ein Element des Grundrahmens mit hinreichenden Abmessungen handeln, der/das eine zur Abstrahlung von Wärme geeignete Oberfläche aufweist, wie es der Fig. 10 zu entnehmen ist.
Die Maschine kann rein manuell oder halbautomatisch mit einer z. B. durch Drucktasten 83, 84 betätigbaren Steuerung sein.
Vor der Beschreibung der Funktion ist nachfolgend unter Bezugnahme auf die Fig. 6 das allgemeine Schema einer kompletten Zubereitungsstelle zur Zubereitung von Kaffee nach Art von Espresso erläutert.
Nach Durchlauf durch den Enthärter 23, der mit einem zusätzlichen Auslaß für den zentralen Kessel 20 ausgestattet ist, wird das kalte Wasser der Injektionspumpe 24 zugeleitet, deren Auslaß einen individuellen Wasserzähler 85 durchsetzt und einen jeden individuellen Kessel versorgt. Jeder individuelle Kessel 46 ist mit dem entsprechenden Injektionssatz 5, 6, 7 über die Flüssigkeitsverbindung 47 mit dem dreikanaligen Steuerventil 48 mit Entlüftung flüssigkeitsverbunden. Jede funktionelle Einheit ist von einem Mikroprozessor uP unterstützt und gesteuert, der eine Betätigung der am Frontteil 12 der Maschine angeordneten Tasten 83, 84 sowie Daten über die Menge des Wassers zur Versorgung in mittels des individuellen Wasserzählers 85 codierter Form erfaßt, wobei er die Daten des Temperatur- Meßfühlers 78 des individuellen Kessels 46 berücksichtigt.
Während des Betriebszyklus wirkt der Mikroprozessor uP anhand der erhaltenen, den entsprechenden Taste(n) 83, 84 zugeordneten Befehle auf die Injektionspumpe 24 und das Steuer-Elektroventil nach einem speziellen internen Programm der Maschine. Er steuert insbesondere die Beheizung des individuellen Kessels 46 mittels des Meßfühlers 78 hinsichtlich des Haltens der Wassertemperatur auf einem vorherbestimmten konstanten Wert. Er empfängt die Befehle für kleine oder große Portionen mittels der Tasten.
Nachfolgend ist ein. Betriebszyklus eines Kreislaufs zum Zubereiten des Kaffees erläutert.
Die manuellen Befehle des Einschaltens und des Auswählens der Portion mittels der Drucktasten lösen die Betriebsfolge zum Zubereiten einer für eine oder zwei Tassen ausreichenden Portion Kaffee aus. Die Betriebsfolge läuft folgendermaßen ab. Der Mikroprozessor uP registriert die Befehle und ermöglicht sodann die Öffnung des Elektroventils 48 und den Betrieb der Pumpe 24, deren Durchsatz an Wasser die Funktion des Wasserzählers 85 in Gang setzt. Die Anfangsdaten der ermittelten Wassermenge werden über Impulse an den Mikroprozessor übertragen und von diesem registriert. Sobald die der gewünschten Portion entsprechende Wassermenge erreicht ist, setzt der Mikroprozessor die Pumpe 24 still und schließt den Hauptkanal des zwischen einem Kessel 46 und dem zugehörigen Injektionssatz angeordneten Elektroventils, wobei er gleichzeitig den Kanal des Auslaßstücks 80 öffnet. Die gewünschte Menge an heißem Wasser durchsetzt den gemahlenen Kaffee und wird als flüssiges Extrakt in die unter dem Satz aufgestellte(n) Tasse(n) überführt.
Nach Injizieren der Menge an heißem Wasser in den Kaffee und folglichem Druckabfall beim Stillsetzen der Pumpe 24 entleert sich durch die Dekompression das in dem hydropneumatischen Speicher zurückgehaltene Wasser durch die endständige Leitung des Kreislaufs und wird sodann durch das Steuer-Elektroventil über das Auslaßstück 80 abgeführt. Der über die Leitung 65 des hydropneumatischen Speichers 64 übertragene Entladedruck stellt den Austrag des restlichen Wassers sicher und vermeidet folglich jegliche Vermischung mit dem für eine weitere Portion vorgesehen heißen Wasser.

Claims

1. Individuelle Einheit zum Zubereiten und Zuteilen von Kaffee für eine Kaffeemaschine nach Art einer Espressomaschine mit einer oder mehreren Zubereitungsstellen (2, 3, 4) für den Kaffee, wobei das zur Zubereitung des Kaffees dienende Wasser durch elektrische Mittel erhitzt wird, und mit einem Fronteil (11), das nach unten von einer unteren Platte (12) begrenzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem vereinfachten Kaffee-Injektionssatz (41) zusammengesetzt ist, der von einem individuellen Kessel (46), welcher mit dem entsprechenden Injektionssatz durch eine nachgiebige, ein Steuer-Elektroventil (48) durchsetzende Flüssigkeitsverbindung (47) verbunden ist, mit heißem Wasser versorgt ist, und daß der vereinfachte Injektionssatz (41) aus einer Folge von aneinandergefügten, eine innere Kammer bildenden und unmittelbar auf der unteren Platte (12) des Frontteils (11) der Maschine angeordneten Gliedern zusammengesetzt ist, wobei die nachgiebige Flüssigkeitsverbindung (47) den Injektionssatz durch die untere Platte (12) versorgt und die Folge von aneinandergefügten Gliedern einen an dieser Platte (12) befestigten Napfträger (55) aufweist, der in einen Sprühkopf (51) mündet, welcher den zentralen Trag ansatz einer herkömmlichen Injektionseinheit ersetzt.

2. Individuelle Einheit zum Zubereiten von Kaffee für eine Kaffeemaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Injektionssatz einerseits mit einer ersten, von dem individuellen Kessel (46) ausgehenden, das Steuer-Elektroventil (48) durchsetzenden nachgiebigen Flüssigkeitsverbindung (66), andererseits mit einer zweiten, von einem hydropneumatischen Speicher (64) ausgehenden nachgiebigen Flüssigkeitsverbindung (65) ausgestattet ist.

3. Individuelle Einheit zum Zubereiten von Kaffee nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der hydropneumatische Speicher (64) ein dicht abgeschlossenes, mit der inneren Kammer des Injektionssatzes flüssigkeitsverbundenes Volumen ist.

4. Individuelle Einheit zum Zubereiten von Kaffee nach dem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper des Steuer-Elektroventils (48) des Injektionsatzes auf einem der Elemente des Grundrahmens (8) der Maschine oder auf dem Körper des individuellen Kessels (46) aufliegend befestigt ist.

5. Individuelle Einheit zum Zubereiten von Kaffee nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Injektionssatz, der mit den beiden Leitungen aus einem nachgiebigen Material, von denen die eine (66) von dem individuellen Kessel (46) und die andere (65) von dem hydropneumatischen Speicher (64) ausgeht, ausgestattet ist, von der Zusammenfügung der in den Sprühkopf (51) mündenden Glieder zusammengesetzt ist, wobei die Zusammenfügung der Glieder, die den zentralen Tragansatz (50) ersetzt, auf der Höhe des zentralen Bereichs ei nes herkömmlichen Trägers des Injektionssatzes angeordnet ist und sukzessive aus einem Distanzring (70), einem Injektionsglied (60) und dem Sprühkopf (51) zusammengesetzt ist, von denen die beiden letztgenannten mittels einer Schraube (61) aneinander gehalten sind und der Distanzring (70) an der unteren Platte (12) des Frontteils (11) mittels einer Schrauben-Mutter- Anordnung (71) angesetzt und befestigt ist, und daß diese Zusammenfügung der Glieder wie auch der Tassenträger (55) an der unteren Platte (12) des Frontteils befestigt sind.

6. Individuelle Einheit zum Zubereiten von Kaffee nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Injektionsglied (60) eine Stirnseite aufweist, an der der Sprühkopf (51) mittels der Schraube (61) befestigt ist und in die Längsdurchbrüche (62) einmünden, an welche sich an der anderen Seite ein Ringraum (63) anschließt, der von den nachgiebigen Leitungen (65, 66) mittels Anschlußstutzen (67, 68) quer durch den Distanzring (70) mit Wasser versorgt ist, wobei der Distanzring (70) in seinem zentralen Bereich nach unten von einem mit einem Innengewinde zum Zusammenbau mittels der Schraube (61) und zum Befestigen des Sprühkopfs (51) versehenen Endstück (72) fortgesetzt ist.

7. Individuelle Einheit zum Zubereiten von Kaffee nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Distanzring (70) von drei Durchbrüchen durchsetzt ist, nämlich einem ersten zentralen Durchbruch (73) für das Befestigungselement zum Festlegen an der unteren Platte (12) des Frontteils (11), einem zweiten exzentrischen Durchbruch (74) zum Injizieren von heißem Wasser und einem letzten Durchbruch (75) für die Verbindung mit dem hydropneumatischen Speicher (64).

8. Individuelle Einheit zum Zubereiten von Kaffee nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Glieder, aus denen jeder Injektionssatz zusammengesetzt ist, aus Kunststoff bestehen.

9. Individuelle Einheit zum Zubereiten von Kaffee nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder individuelle Kessel (46) ein Schnellheizkessel ist.

10. Individuelle Einheit zum Zubereiten von Kaffee nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein elektrischer Widerstand zum Halten der Temperatur an der unteren Seite (12) des Frontteils (11) im Befestigungsbereich des Injektionssatzes angeordnet ist.

11. Individuelle Einheit zum Zubereiten von Kaffee nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Befestigungsmittel für den Sprühkopf (51) aus zwei Elementen besteht, nämlich einem die Zusammenfügung der Glieder durchsetzenden Schrauben-Muttern-Paar (71) und dem mit einem Innengewinde versehenen Endstück (72) unterhalb des Distanzrings (70), an dessen unterem Ende die Befestigungsschraube (61) festgelegt ist, wobei das Endstück (72) als eine zentrale Verlängerung des Distanzrings (70) ausgebildet ist.

12. Individuelle Einheit zum Zubereiten von Kaffee nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschluß der Flüssigkeitsverbindungen (65, 66) an den hydropneumatischen Speicher (64) sich quer durch die untere Platte (12) und durch die Anschlußstutzen (67, 68) erstreckt.