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Elektrisch beheizte Kaffeemaschine Die Erfindung verfolgt die Aufgabe,
eine vollautomatische Kaffeemaschine zu schaffen, bei dei die einzelnen Vorgänge,
z: B. das Durchseihen, das Brühen usw., selbsttätig nach vorangegangener Einstellung
.entsprechend dem Geschmack des Verbrauchers vor sich gehen und bei der die richtige
Temperatur selbsttätig eingehalten wird. Die hierzu benötigte Kontrolleinrichtung
muß kompakt gebaut und so eingerichtet sein, daß sie, unabhängig von der- Art des
Kochgeräts verwendet werden kann und trotzdem sicher auf Temperaturänderungen anspricht.
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Die Kaff,-eber..itung soll so vor sich gehen, daß nach dein Einfüllen
von Wasser und Kaffee in die dafür vorgesehenen Behälter die Heizung eingeschaltet
wird, worauf alle weiteren Vorgänge automatisch ablaufen. Erfindungsgemäß wird die
zur erforderliche Temperatur und Zeit nach vorangegangener Einstellung selbsttätieingehalten,
und nach der Fertigstellung des Getränkes kann für eine beliebig lange Zeit das
Getränk auf der vom Verbraucher gewünschten Temperatur gehalten werden.
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Das `Vesentliche der Erfindung besteht also darin, daß Schaltmittel
vorgesehen sind, die gewisse bei der Kafffcehereitung notwendigen Vorgänge. nämlich
die Überwachung der Zeitdauer und Temperatur der Wassererhitzung sowie das Warmhalten,
nach vorangegangenerEinst:llung selbsttätig bewirken. Dies wird durch zwei Heizspiralen
erreicht. von d°nen di.e eine zur normalen Erwärmung des Wassers, die andere zur
Überwachung des überlaufs dient und die beide von Bimetallstreifen in entsprechender
Anordnung gesteuert werden.
In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele
der Erfindung schematisch dargestellt, und zwar Zeigt Fig. reine Seitenansicht der
Kaffeemaschine; Fig. 2 ist eine vergrößerte Teilansicht der Schalteinrichtung unterhalb
der Linie 2-2; Fig. 3 ist ein Schnitt durch dieselbe Anordnung entlang der Linie
3-3 in Pfeilrichtung gesehen; Fig. 4 ist eine Teilansicht entlang der Linie 4-.I
in Fig. 2 in Pfeilrichtung gesehen und zeigt. konstruktive Details der in Fig. 2
rechts dargestellten Steuerung, deren Organe in geschlossener Stellung dargestellt
sind; Fig. 5 ist eine Teilansicht entlang der Linie 5-5 der Fig.3 und zeigt konstruktive
Details der in Fig.2 links gelegenen Steuereinrichtung, deren Organe ebenfalls in
geschlossener Stellung dargestellt sind; Fig. 6 entspricht der Fig. 4 und zeigt
die rechter Hand angeordneten Steuerorgane in einer anderen Schaltstellung; Fig.
7 entspricht der Fig. 5 und zeigt die linker Hand angeordneten Steuerorgane in einer
anderen Schaltstellung; Fig. 8 zeigt eine weitere Schaltstellung der Steuerorgane,
und Fig. 9 zeigt ein Schaltbild der gesamten Anordnung.
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In -den Figuren bezeichnet 1o dile Kaffeemaschine mit einem Behälter
i i, in den eine Siebeinrichtung 12 mit einem Korb 13 zur Aufnahme der Rückstände
eingebaut ist. Am oberen Teil des Behälters befindet sich ein Deckel 14, und an
der Seite ist ein Handgriff 15 angebracht. Die Kaffeemaschine besteht aus Glas,
so daß der Vorgang der Zubereitung beobachtet werden kann; daher kann der Bedienende
wahrnehmen, wann der Kaffee bereitet ist und kann die Farbe des Getränks bestimmen.
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Die Kaffeemaschine ist auf einer elektrischen Heizvorrichtung angeordnet;
die sich in einem auf Füßen 17 ruhenden Gehäuse 16 befindet. Die Heizvorrichtung
enthält ein Heizelement 18, das durch gestrichelte Linien angedeutet ist. Dieses
Heizelement kann beliebige Bauart haben, jedoch empfiehlt sich eine Form mit offenen
Spiralen, weil dabei die Wärmeträgheit am geringsten ist. Eine nicht dargestellte
Anschlußschnur ist vorgesehen, um das Heizelement mit der Stromquelle zu verbinden.
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Das Gehäuse 16 der Heizvorrichtung besteht vorzugsweise aus einem
Stück und ist aus einem Rhenofkondensationsprodukt angefertigt. An der Seite ist
eine zusätzliche Kapsel 1g angebracht mit Seitenwänden 2o, 21 und einer Rückwand
22. Diese Wände schließen einen etwa rechteckförmigen Räum ein, welcher nach der
Kaffeemaschine zu offen ist. An dieser offenen. Seite ist die Kapsel 19 so gestaltet,
@daß die gekrümmte Seite des Behälters i i gut mit den Seitenwänden 2o, 21 zusammenpaßt,
wenn der Behälter auf das Gehäuse 16 aufgesetzt wird. Die Kapsel 1g enthält die
Schaltelemente. Bei dieser Anordnung sind alle Schwierigkeiten vermieden, die sieh
sonst in bezug auf die Leitungsführung usw. ergeben. Der Behälter i z kann bei oder
nach Gebrauch ohne weiteres abgehoben werden. Es ist möglich, das Unterteil des
Gehäuses so zu formen, daß es zusammen mit dem aufgesetzten Kaffeebehälter ein formschönes
und einheitliches Gerät bildet, wie aus Fig. i ersichtlich.
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Die in Fig. 2 bis 8 vergrößert dargestellten Steuerorgane enthalten
zwei U-förmige, vertikal stehende Schienen 23, 24, welche an der Rückwand 22:der
Kapsel mit Schrauben25 befestigt sind. Am oberen Ende der Schiene 21. ist eine Welle
26,drehbar angebracht, die aus dem Gehäuse i9 herausragt und am anderen Ende mit
einem Gewinde 27 versehen ist. An dem inneren Ende der Welle 26 ist ein U-förmiger
Bügel 28 (Fig.4) verstellbar angebracht, und zwar sitzt der rechte, kürzere Schenkel
29 auf dem Gewinde 27 und befindet sich innerhalb der U-förmigen Schiene 24, während
der linke, längere Schenkel 30 eine Bdhrung zur Aufnahme der Welle 26 enthält.
Am unteren Ende des Schenkels 30 ist ein Hebel 31 angebracht, dessen unteres
Ende mit einem Knopf 32 aus Isoliermaterial versehen ist. Von dem Hebel 31 geht
ein Arm 33 waagerecht nach innen, der zweckmäßigerweis" mit dem Hebel durch Stanzen
hergestellt wird.
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Am oberen Ende der Schiene 23 ist eine entsprechende Welle 34 angebracht,.
die an ihrem innerhalb der U-förmigen Schiene liegenden Teil ein Gewinde 35 trägt
(Fig.2 und 5). Das innere Ende der Welle 34 geht durch einen Bügel 36, der dem Bügel
28 entspricht und mit seinem rechten Schenkel das Gewinde 35 umfaßt. An dem linken,
längeren Schenkel des Bügels 36 ist ein Hebel 37 mit einem waagerecht wegstehenden
Ansatz 38 drehbar befestigt. Um den Hebel 37 nach links zu ziehen, ist eine Feder
39 zwischen dem Hebel und dem Bügel 36 vorgesehen. Am unteren Ende des Hebels 37
befindet sich ein Knopf 4o aus Isoliermaterial und ein Z-förmig gebogenes Blech
41, dessen Funktion später erläutert wird.
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An der offenen Seite des Gehäuses i9 befindet sich eine Platte 42
aus gut leitendem Material. Diese Platte ist an den Seitenwänden 2o, 21 des Gehäuses
1g mit Schrauben 43 befestigt. Die Platte 42 ist im Querschnitt nicht ganz eben,
sondern so geformt (Fig. 2), daß1 .der Behälter i i an den beiden Rändern und in
der Mitte der Platte aufliegt. Infolge dieser Berührung erfolgt die Wärmeübertragung
auf die Platte, außerdem aber noch durch Strahlung vom Heizkörper 18.
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Am unteren Ende der Platte 42 ist ein Bimetallstreifen 44 angebracht,
der aus einem Streifen Invar und einem Stahl mit höherer Temperaturdehnung besteht,
die beide auf ihrer ganzen Länge miteinander verschweißt sind. Der Bimetallstreifen
hat die Form eines flachen, in einer Ebene liegenden U (Fi.g.3) und besitzt einen
mittleren, schmalen Schlitz 45. Die beiden aufrecht stehenden Schenkel 46, 47 des
Bimetallstreifens haben gleiche Breite und können sich unabhängig voneinander verstellen.
Der rechte Schenkel 46 (Fig. 3) arbeitet mit dem Drudc1#:nopf 32, der linke Schenkel
47 mit dem Druckknopf 4o zusammen. Der Bimetallstreifen ist
an der
Platte 42 so angebracht, daß sich bei ansteigender Temperatur die Schenkel 46, .I7
nach rechts ausbiegen, wie in Fig. 6 und 7 dargestellt ist. Dadurch werden auch
die Helh.l 3 i und 37 nach rechts bewegt.
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Jeder dieser Hebel 31, 37 steuert bestimmte Stromkreise. Das im rechten
Teil des Gehäuses i9 liegende und vom Hebel 31 betätigte Schaltelement enthält eine
Blattfeder 48, die mittels eines Nietes 49 bzw. eines Flacheisens 52 befestigt ist.
Das obere Ende der Blattfeder ist mittels eines -,Tietes 51 an dem Flacheisen 52
befestigt. Die Blattfeder ist so vorgespannt, daß sie zwei mögliche Stellungen einnehmen
kann, die in Fig. .I und 6 dargestellt sind. Die Feder wird von dem Ansatz 33 verstellt.
Wenn der Hebel 31 durch den rechten Bimetallstreifen 4.6 nach rechts verstellt wird,
so kommt der Ansatz 33 in Berührung mit der Blattfeder und übt einen entsprechenden
Druck auf sie aus, so daß sie schließlich in die Stellung nach Fig. 6 schnappt.
Um die Vorspannung der Blattfeder einzustellen, ist das Flacheisen 52 an seinem
unteren Ende winklig abgebogen, und hier ist eine Stellschraube 54 eingesetzt, die
gegen die Feder drückt. Die Vorspannung der Blattfeder kann dadurch reguliert werden.
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An der Blattfeder 48 sind in ihrem unteren Teil zwei Kontaktknöpfe
5 ,5, 56 angebracht. Der Kontaktknopf 55 arbeitet mit einem Gegenkontakt
57 zusammen, der Kontaktknopf 56 mit einem Gegenkontakt 58, wodurch besondere Steuerstromkreise
geschaltet werden. Aus Fig. 3 und 4 ist ersichtlich, daß der Gegenkontakt 57 am
Ende eines Hebels 59 angebracht ist, der mittels Schrauben 6o an einer Unterlage
61 in der Rückwand 22 des Gehäuses befestigt ist. Der Gegenkontakt 58 ist am Ende
eines Kontaktarms 62 angebracht, der mittels Schrauben 63 an einem Querträger 64
befestigt ist; dieser liegt waagerecht zwischen den Schienen 23, 24.
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Es wurde bereits gesagt, daß der Bügel 28 auf dem Gewinde 27
der Welle 26 sitzt. Wird die Welle 26 gedreht, so wird der Bügel 28 nach links oder
rechts verschoben. Durch diese Verstellung wird der Abstand zwischen dem Ansatz
33 a,rn Hebel 3 i und der Blattfeder .I8 geändert, so daß eine geeignete oder größere
Ausbiegung des Bimetallstreifens notwendig ist, um die Blattfeder zu betätigen.
Auf diese Weise kann die zur Federbetätigung erforderliche Temperatur eingestellt
werden.
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Ähnlich den beschriebenen Schaltelementen im rechten Teil des Gehäuses
sind auch die Schaltelemente im linken Teil der Fig.2. Sie arbeiten mit dem Hebel
37 zusammen und reagieren auf eine Biegung des Bimetallstreifens 47. Eine Blattfeder
65 ist mit ihrem oberen Ende durch einen Niet 68 an einem Flacheisen 66 befestigt.
Das Flacheisen ist mit der Schiene 23 verbunden. Das untere Ende der Blattfeder
ist an einem Flacheisen 67 mit einem Niet 68 und Unterlegscheiben 69 befestigt.
Im unteren Teil der Blattfeder befindet sich ein Kontaktknopf 7o, der mit einem
Gegenkontakt 71 zusammenarbeitet. Die Blattfeder 65 hat wieder zwei Ruhestellungen
(Fig. 5 und 7), zwischen denen sie hin und her springt. Zur Einstellung der Federvorspannung
dient eine Stellschraube 72 am abgewinkelten Ende des Flacheisens 66. Die Verstellbarkeit
beider Stellschrauben 5:1 und 72 ist ein notwendiges Hilfsmittel zur Erzielung eines
genauen Arbeitens der Steuerung. Eine Drehung der Welle 34 verstellt den Bügel 36
und den Hebel 37 mit dem Ansatz 38, welcher daher der Blattfeder 65 mehr oder weniger
genähert wird, so daß dadurch die Ansprechtemperatur eingestellt werden kann.
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Die Kontakte 70, 7, steuern die Stromzufuhr zu einer zusätzlichen
Heizspirale 73. Diese Heizspirale liegt nahe dem unteren Teil des Bimetallstreifens
47, so daß. sie eine Schnellheizung des Bimetalls und eine rasche Aushiegung nach
rechts bewirkt.
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An dem Hebel 37 ist, wie schon erwähnt wurde, ein Z-förmiges Blech
.I1 befestigt. An der Innenseite des freien Endes dieses Blechs ist ein Kontakt
74 angebracht, -der mit einem Gegenkontakt 75 am Hebel 76 zusammenarbeitet (Fig.
d. und 6). Der Hebel 76 ist an dem Flacheisen 52 mittels des Niets 51 befestigt,
welcher gleichzeitig das obere Ende der Blattfeder 48 festklemmt.
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Die Hilfskontakte 74, 75 dienen zur Überwachung der Temperatur, nachdem
der Kaffee gebrüht wurde. Um diese Temperatur einstellen zu können, ist eine Stellschraube
77 vorgesehen und durch die Rückwand 22 des Gehäuses nach außen geführt (Fig. i
und 2). Das rückwärtige Ende der Stellschraube ist abgerundet und berührt damit
den Hebel 76, so .daß dieser sich nicht nach rechts bewegen kann (Fig.4). Wenn sich
aber der Hebel 37 relativ zum Hebel 76 nach rechts bewegt, so können auf diese Weise
die Kontakte 7d., 75 geöffnet werden. Durch Verstellung der Schraube 77 kann die
Durchbiegung bzw. die Temperatur bestimmt werden, bei der die Kontaktöffnung zu
erfolgen hat.
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Die Blattfedern 48 und 65 sollen, wie schon erwähnt wurde, bei Betätigung
von einer in die andere Stellung schnappen. In der Stellung Fig. 6 und 7 verbleiben
die Blattfedern so lange, bis sie von Hand zurückgestellt werden. Zu diesem Zweck
ist ein Winkelhebel 78 an der Außenseite des Gehäuses i9 zwischen den Seitenwänden
angebracht (Fig. d.), der um eine Achse 79 drehbar ist. Der nach unten gerichtete
Teil 8o dieses Hebels verstellt zwei Stangen go, gi, die durch Öffnungen in der
Rückwand des Gehäuses und in den Schienen 23,:z4 hindurchgreifen. Das Ende jeder
Stange ist abgerundet und kann je eine Blattfeder 48, 65 berühren. Im allgemeinen
ist aber eine Berührung nicht vorhanden, da der Winkelhebel 78 durch eine Feder
92 nach rechts bis zu einem Anschlag g#3 gedrückt wird. Wenn beide Blattfedern in
die Stellung Fig. 6 und 7 geschnappt sind, ist der Abstand zwischen diesen Federn
und den Stangen 9o, gi ein Minimum, so daß durch Herunterdrücken des Winkelhebels
78 die Stangen go, 9i nach links bewegt werden und die Blattfedern so weit durchdrücken,
bis sie in die ursprüngliche Stellung zurückspringen.
In Fig.9 ist
ein Schaltschema: gezeigt, das das Zusammenwirken der Schaltelemente erkennen läßt.
Eine Klemme der Heizspirale i8 ist direkt mit der Netzleitung g4, die andere mit
einer Leitung 95 verbunden, die zu einer nicht dargestellten Klemme am unteren Ende
der Schiene 24 führt. Eine zweite Netzleitung 96 führt zu einer am unteren Ende
der Schiene a3 angeordneten Klemme. Ein Ende des zusätzlichen Heizelements 73 ist
mit dem Kontakt 71, das andere Ende über eine Leitung 97 mit dem Kontakt 57 verbunden,
der am Hebel 59 angebracht ist. Die Kontakte 71 und 58 sind durch den Kontaktarm
62, an dem beide befestigt sind, verbunden. Eine biegsame Leitung 98 verbindet den
Hebel 37 mit dem Flacheisen 66, wodurch ein Nebenschluß zu den Kontakten 74, 75
geschaffen wird.
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Die Anordnung arbeitet wie folgt: Der Behälter io ist mit kaltem Wasser,
der Behälter 13 mit gemahlenem Kaffee gefüllt. Die Schaltelemente befinden sich
in den Stellungen gemäß Fig. 4 und 5 bzw. 9. Die Heizspirale i8 ist damit an das
Netz angeschlossen, und die Aufheizung beginnt. Stromverlauf: Leitung 94, Heizspirale
18, Leitung 9@5, Schiene 24, Blattfeder 48, Kontakte 56, 58, Hebel 62, Kontakte
7o, 71, Blattfeder 65, Schiene 23, Leitung 96. Das Wasser wird infolge der
Heizung erwärmt. Die Wärme überträgt sich durch Leitung und Strahlung auf die metallische
Seitenwand 42 und den Bimetallstreifen 44. Beide Schenkel 46, 47 des Bimetällstreifens
biegen sich infolgedessen nach rechts aus, wie in Fig. 6, 7 gezeigt ist. Während
der Ausbiegun@g des linken Schenkels 47 des Bimetallstreifens wird der Hebel
37 nach .rechts bewegt, um einen Betrag, oder ausreicht, die Kontakte 74,
75 zu öffnen. Dies hat aber, wie aus Fig. 9 zu sehen ist, keinen Einfluß auf den
Heizstromkreis.
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Steigt :die Wassertemperatur weiter, dann- biegen sich die Schenkel
46, 47 des Bimetallstreifens weiter aus. Erreicht das Wasser eine Temperatur, die
der Einstellung der Wellen 26 entspricht (etwa 77 bis 82° C), so hat der rechte
Schenkel 46 des Bimetallstreifens den, Hebel 31 so weit entgegen dem Uhrzeiger gedreht,
daß .der Ansatz 33 .die Blattfeder 48 durchdrückt, worauf sie in die Stellung Fig.
6 springt. Dadurch werden die Kontakte 56, 58 geöffnet, die Kontakte 55, 57 geschlossen,
so daß die zusätzliche Heizwicklung 73 eingeschaltet wird. Der Stromverlauf ist
folgender: Leitung 94, Heizspirale 18, Leitung 95, Schiene 24, Blattfeder 4.8, Kontakte
55, 57, Leitung 97, Heizwicklung 73, Hebel 62, Kontakte 70, 7i, Blattfeder 65, Schiene
23, Leitung 96. Die Einschaltung der Heizwicklung 73 hat keiner. Einfluß auf die
Speisung der Heizspirale-18, und die Wärmezufuhr zum Wasser wird festgesetzt. In
dem Zeitpunkt, in dem die Blattfeder in die neue Stellung springt, beginnt das Brühendes
Kaffees, das so lange fortgesetzt wird; wie die Wärmezufuhr andauert.
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Durch die stromdurchflossene Heizspirale 73 wird dem unteren Teil
des Bimetalistreifen.s zusätzlich Wärme zugeführt. Dadurch biegt sich der Bimetallstreifen
mit größerer Geschwindigkeit-aus. Nach einer bestimmten zusätzlichen Biegung, deren
Betrag durch die- Einstellung der Stellschraube 34 bestimmt ist, erreicht das Ansatzstück
38 des Hebels 37 die Blattfeder 65, die durchgedrückt wird und in die .Stellung
gemäß Fig.7 springt, wobei die Kontakte 70, 71 geöffnet werden. Dadurch werden
beide Heizspiralen 18 und 73 abgeschaltet. Da die Heizspirale, wie erwähnt, eine
sehr geringe Wärmekapazität hat, kühlt sie sich schnell ab, und die Periode des
Brühens wird nur noch kurze Zeit nach Öffnung der Kontakte 70, 71 fortgesetzt.
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Damit ist die Kaffeebereitung beendet, und der Inhalt der Behälter
kühlt sieh jetzt ab. Dabei biegen sich die Schenkel des Bimetallstreifens nach links
zurück, wobei auch die Hebel 31, 37 nach links zurückgehen. Die Stellung der beiden
Blattfedern bleibt jedoch urigeändert und ebenso die Stellung der Kontakte, die
den Heizstromkreis steuern.
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Beim Zurückbiegen des linken Schenkels 47 des B.imetallstreifens bewegt
sich der Arm 37 mit dem Z-förmigen Hebel 41 unter dem Einfluß der Feder 39 nach
links. Nachdem die Temperatur des aufgebrühten Kaffees um einen bestimmten Betrag
abgenommen hat, werden die Kontakte 74, 75 geschlossen. Dadurch wird, wie aus Fig.9
ersichtlich, die Heizspirale nochmals eingeschaltet in folgendem Stromkreis: Leitung
94, Heizspirale 18, Leitung 95, Schiene 24, Hebel 76, Kontakte 75, 74, Hebel 41,
Hebel 37, Leitung 98, Schiene 23, Leitung 96. Infolge der erneuten Heizung steigt
die Temperatur erneut etwas an, und nach kurzer Zeit öffnen sich die Kontakte 74,
75. Diese Kontakte werden periodisch geöffnet und geschlossen, wodurch der aufgebrühte
Kaffee auf einer bestimmten Temperatur bleibt, die vorher durch Einstellung der
Stellschraube 77 festgelegt wurde.
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Wenn daran anschließend ein zweites Mal Kaffee bereitet werden soll,
ist es nur notwendig, den Hebel 78 nach unten zu drücken. Dadurch werden
mittels der Stangen 9o, 9i die Blattfedern 48, 65 wieder in die ursprüngliche Stellung
(Fig.4, 5) zurückgebracht. Sämtliche Kontakte und Schaltungselemente befinden sich
dann wieder in der Ausgangslage (Fig. 9), und es kann eine neue Kaffeebereitung
erfolgen.
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Durch die Erfindung wird also eine neuartige vollautomatische Kaffeemaschine
geschaffen. Sind die gewünschten Temperaturgrenzen eingestellt, so erfolgt die Bereitung
des Kaffees, ohne daß die Aufmerksamkeit des Verbrauchers in Anspruch genommen wird.
Dabei kann nicht nur die Temperatur, sondern auch die zur Bereitung erforderliche
Zeit nach Wahl eingestellt werden. Die Stärke (Qualität) des Kaffees hängt von beiden
Faktoren ab, und da beide Werte nach Wunsch einstellbar sind, ergibt sich ein Getränk,
das dem Geschmack des Verbrauchers weitgehend angepaßt werden kann. Außerdem kann
der fertige Kaffee auf einer beliebigen, gewünschten Temperatur gehalten werden.
Die
Zubereitung des Kaffees erfolgt automatisch und wird durch die beiden Blattfedern
48, 65 geregelt; das Anwärmen des Wassers wird durch die Stellschraube 77 überwacht.
Durch Betätigung der Kontakte 74, 75 wird für Einhaltung der gewünschten Temperatur
gesorgt. Eine neue Kaffeebereitung kann dadurch eingeleitet werden, daß der Winkelhebel
78 betätigt wird, wodurch die Blattfedern in die ursprüngliche Stellung zurückgedrückt
werden.
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Die Erfindung ist jedoch nicht auf Kaffeemaschinen beschränkt, sondern
kann auch bei anderen Kochgeräten angewandt werden., wo es zur Bereitung eines Gerichtes
auf die Einstellung und Einhaltung einer bestimmten Temperatur für eine gewisse
Zeit ankommt.