DE3940508C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Isolierkanne nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine derartige Isolierkanne ist aus dem von der Robert Krups Stiftung & Co. KG., 5650 Solingen 19, herausgegebenen Prospekt "KRUPS - Das Linienprogramm 1989", Druckvermerk KVD/30/89, be­ kannt. Die in diesem Prospekt auf Seite 5 unter Art.-Nr. 277 be­ schriebene Isolierkanne dient zum einen als Auffanggefäß für ein in einer Brühgetränkemaschine zubereitetes heißes Getränk, vor­ zugsweise Kaffee, als auch zum längerfristigen Warmhalten des aufgebrühten heißen Getränks. Eine zum Herstellen des heißen Ge­ tränks geeignete Brühgetränkemaschine (vgl. Art. Nr. 138 eben­ falls auf Seite 5 des genannten Prospekts) weist einen Wasservor­ ratsbehälter, einen mit einer Warmhalteplatte thermisch gekoppel­ ten, elektrischen Durchlauferhitzer sowie eine Aufbrüheinheit auf und arbeitet nach dem beispielsweise in der DE 78 09 444 U1 be­ schriebenen Prinzip. Nach dem Ende des Aufbrühvorgangs wird aber bei der genannten Brühgetränkemaschine im Gegensatz zu den heute weit verbreiteten Brühgetränkemaschinen (vgl. dazu beispielsweise die EP 01 86 097 B1) der Durchlauferhitzer automatisch von seiner Spannungsversorgung getrennt und damit auch die Warmhalteplatte nicht mehr geregelt weiterbeheizt. Grund dafür ist die Tatsache, daß der doppelwandig ausgebildete Glaskolben der Isolierkanne nicht nur an seinen Seitenflächen sondern auch an seinem Boden mit einer Kunststoffummantelung versehen ist, die den von einer nach Beendigung des Brühvorgangs weiter beheizten Warmhalteplatte entwickelten Temperaturen nicht standhalten kann, selbst wenn deren Beheizung temperaturgeregelt wird.

Die Abschaltung des Durchlauferhitzers nach Beendigung des Auf­ brühvorgangs ist aber mit Nachteilen verbunden. Da der den Durchlauferhitzer und die Warmhalteplatte enthaltende Grundkörper der zu der genannten Isolierkanne gehörenden Kaffeemaschine aus Gründen der Rationalisierung der Fertigung gleich aufgebaut sein soll wie der der beiden auf Seite 4 des genannten Prospekts unter der Art.-Nr. 130 bzw. 134 gezeigten Kaffeemaschinen, die für die Verwendung von einfachen Glaskannen geeignet sind, müssen bei dem für die Isolierkanne vorgesehenen Kaffeemaschinenmodell zusätz­ liche Maßnahmen getroffen werden, die die vorgesehene geregelte Beheizung der Warmhalteplatte wieder außer Kraft setzen. Dafür sind elektrische Bauteile nötig, die neben ihren eigentlichen Kosten auch den Fertigungsaufwand ansteigen lassen, was die Herstellungskosten weiter erhöht.

Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß für die Isolierkanne eine andere Aufbrüheinheit als für die einfache Glaskanne verwen­ det werden muß. Der Grund dafür liegt in der Tatsache, daß zur Erzielung des gleichen Fassungsvermögens bei gleichem durch den Grundkörper bestimmten Durchmesser die Bauhöhe der Isolierkanne merklich größer ausfallen muß als bei der entsprechenden ein­ fachen Glaskanne. So ist nämlich zum einen der Glaskolben der Isolierkanne auch an seinem Boden doppelwandig ausgeführt und dort mit einer Kappe aus Kunststoff ummantelt und zum anderen ist an der Oberseite der Isolierkanne ein verschraubbarer Verschluß vorgesehen, der in vertikaler Richtung ebenfalls einen deutlich größeren Platzbedarf aufweist als der bei der entsprechenden ein­ fachen Glaskanne verwendete flache Deckel.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Isolierkanne besteht schließ­ lich darin, daß nach Abschluß des Aufbrühens des heißen Getränks der Isolierkanne keine Wärme mehr zugeführt werden kann, um der zwar gegenüber einer einfachen Glaskanne geringeren, aber nach wie vor vorhandenen Abkühlung des heißen Getränks entgegenzuwir­ ken.

Aus der DE 34 15 166 A1 ist eine Warmhaltekanne für heiße Getränke bekannt, deren einfach ausgebildete und aus Glas bestehende Seitenwand von einer Ummantelung umgeben ist, wobei zwischen der Ummantelung und der Seitenwand der Warmhaltekanne eine wärmeisolierende Schicht aus Kunststoffschaum angeordnet ist. Der plane Boden der Warmhaltekanne besteht dagegen nur aus einwandig ausgebildetem Glas. Die Ummantelung der Warmhaltekanne überragt deren Boden derart, daß die Warmhaltekanne zwar bei ihrem Abstellen auf der Warmhalteplatte mit letzterer in thermischem Kontakt steht; wird dagegen die Warmhaltekanne von der Warmhalteplatte entfernt und auf eine Unterlage, beispielsweise einen Tisch, gestellt, bildet sich zwischen deren Glasboden und der Unterlage ein wärmeisolierendes Luftpolster, welches durch Wärmeleitung bedingte Wärmeverluste des heißen Getränks vermindert.

Die aus der DE 34 15 166 A1 bekannte Warmhaltekanne weist aber nach wie vor durch Wärmestrahlung verursachte, merkliche Wärmeverluste auf, da der Glasboden der Warmhaltekanne im Temperaturbereich des heißen Getränks ein relativ hohes spektrales Emissionsvermögen besitzt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Isolierkanne nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 so weiterzubilden, daß diese unter Beibehaltung einer geregelten Beheizung der Warmhalteplatte auch nach Beendigung des Brühvorgangs und unter Beibehaltung der für einfache Glaskannen verwendeten Aufbrüheinheit in den unver­ änderten Grundkörper der Brühgetränkemaschine eingefügt werden kann. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Isolierkanne so auszubilden, daß auch dann, wenn diese von der Warmhalteplatte entfernt und auf einer Unterlage, beispielsweise einen Tisch, abgestellt wird, möglichst geringe Wärmeverluste des in ihr enthaltenen heißen Getränks auftreten.

Die Lösung dieser Aufgabe für eine Isolierkanne nach dem Oberbe­ griff des Patentanspruchs 1 erfolgt mit den im kennzeichnenden Teil dieses Patentanspruchs angegebenen Mitteln.

Bei der erfindungsgemäßen Isolierkanne heizt sich dann, wenn diese bei Inbetriebnahme der Brühgetränkmaschine auf der Warmhalteplatte steht, sowohl die Abdeckung als auch die äußere Wand des doppelwandig ausgebildeten Bodens relativ schnell auf. Nach Beendigung des Brühvorgangs heizt sich die äußere Wand bei geregelter Beheizung durch die Warmhalteplatte dann weiter bis auf etwa 100°C auf. Auch im Bereich seiner Seitenwände heizt sich durch Wärmeleitung die äußere Wand des doppelwandig ausgebildeten Glaskolbens deutlich über Raumtemperatur auf. Dagegen hat die innere Wand des doppelwandig ausgebildeten Glaskolbens nach Beendigung des Brühvorgangs in ihrem gesamten Verlauf eine nahezu praktisch gleiche Temperatur im Bereich von etwa 80°C.

Es stellt sich nun ein Strahlungsgleichgewicht zwischen innerer und äußerer Wand des doppelwandig ausgebildeten Glaskolbens ein, wobei aufgrund der Beheizung der äußeren Wand im Bodenbereich so­ gar Wärme insbesondere durch Wärmestrahlung von außen nach innen transportiert wird. Daneben gibt es große Bereiche - vor allem längs der Seitenwände - in denen die äußere und innere Wand nur wenig voneinander abweichende Temperaturen aufweisen und demzu­ folge praktisch kein Wärmeverlust des heißen Getränks auftreten kann. Schließlich gibt es auch noch Bereiche, in denen tatsäch­ lich noch Wärmeverluste des heißen Getränks insbesondere durch Wärmestrahlung eintreten können, da die äußere Wand kühler, als die vom heißen Getränk berührte innere Wand ist. Es bleibt aber festzuhalten, daß im Vergleich zu einer nicht durch eine Warm­ halteplatte beheizten Isolierkanne bei der erfindungsgemäßen Isolierkanne die Wärmeverluste wesentlich geringer ausfallen und daß im Bodenbereich sogar noch Wärme zugeführt werden kann.

Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Isolierkanne be­ steht darin, daß keinerlei Änderungen am Prinzip der Regelung der Beheizung der Warmhalteplatte nach Beendigung des Brühvorgangs vorgenommen werden müssen.

Dazu kommt der weitere Vorteil, daß durch die Beheizung der Außenwände der Isolierkanne der zwangsläufigen Abkühlung des heißen Getränks entgegengewirkt wird, so daß dieses länger warm bleibt.

Darüber hinaus sind bei einer Verwendung einer Isolierkanne an­ stelle von einer einfachen Glaskanne weder am Grundkörper der Brühgetränkemaschine noch in der Aufbrüheinheit Änderungen vorzu­ nehmen, so daß zum einen nur eine Baureihe von Brühgetränkmaschinen gefertigt werden muß und zum anderen der Benutzer bei derselben Brühgetränkmaschine wahlweise eine einfache Glaskanne oder eine Isolierkanne verwenden kann.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Isolierkanne besteht darin, daß dann, wenn sich diese nicht auf der Warmhalteplatte befindet, sondern auf einer Unterlage, beispielsweise einem Tisch, abgestellt ist, sich zwischen Unterlage und Abdeckung ein Luftpolster bildet. Dieses Luftpolster bewirkt zum einem, daß die Abdeckung sich durch ihren Kontakt mit der auf Raumtemperatur sich befindlichen Luft langsamer abkühlt als ohne Luftpolster, und verhindert zum anderen, daß die Unterlage durch direkten Kontakt mit der heißen Abdeckung Schaden nehmen könnte.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung (Anspruch 2) be­ steht darin, als Material für die Abdeckung ein leicht an die Form des Bodens der Isolierkanne anpaßbares Material auszuwählen, wofür sich Metalle anbieten, die darüber hinaus grundsätzlich auch ein hohes Wärmeleitvermögen und innerhalb des hier interes­ sierenden Temperaturbereichs auch ein niedriges spektrales Emis­ sionsvermögen aufweisen.

Wählt man gemäß Anspruch 3 eine Abdeckung aus Stahl, die auf ihrer gesamten Oberfläche mit Nickel beschichtet ist, so erhält man einerseits eine Abdeckung mit hoher Wärmeleitfähigkeit und andererseits eine Abdeckung, deren spektrales Emissionsvermögen besonders niedrig ausfällt.

Während eine nach Anspruch 4 ausgebildete Isolierkanne besonders einfach und damit preiswert herstellbar ist, bietet eine nach An­ spruch 5 ausgebildete Isolierkanne den Vorteil, daß bei einem Restdruck von etwa 10^-3 mbar, die mittlere freie Weglänge der Luftmoleküle bereits derart groß ist, daß die Wärmeleitung in Richtung auf ihre äußeren Wände praktisch vernachlässigbar ist.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 die teilweise Darstellung eines Schnitts durch eine auf der Warmhalteplatte einer Brühgetränkemaschine stehende Isolierkanne;

Fig. 2. einen ebenfalls nur teilweise dargestellten Schnitt durch dieselbe, von der Warmhalteplatte aber abgehobene und auf einer nicht beheizten, ebenen Unterlage abge­ stellten Isolierkanne.

Gemäß Fig. 1 steht eine insgesamt mit dem Bezugszeichen 1 ver­ sehene Isolierkanne auf der Warmhalteplatte 2 einer mit Ausnahme von Teilen des die Warmhalteplatte 2 tragenden Grundkörpers 3 nicht dargestellten Brühgetränkemaschine. Bei der Brühgetränke­ maschine kann es sich um eine Kaffee- oder Teemaschine handeln, bei der die Zubereitung des entsprechenden heißen Getränks da­ durch erfolgt, daß Wasser aus einem Vorratstank in einen an der Unterseite der Warmhalteplatte 2 angebrachten elektrischen Durch­ lauferhitzer gelangt, dort erhitzt und durch Dampfdruck über ein Steigrohr einer Aufbrüheinheit zugeführt wird, von der das aufge­ brühte heiße Getränk dann schließlich in die Isolierkanne 1 fließt. Die Warmhalteplatte 2 wird nach Beendigung des Aufbrüh­ vorgangs vom elektrischen Durchlauferhitzer temperaturgeregelt weiter beheizt, um das aufgebrühte heiße Getränk länger warmzu­ halten.

Die Isolierkanne 1 besteht aus einem kreis­ zylindrischen Glaskolben 4 (Achse A) mit Seitenwänden 5, die dop­ pelwandig ausgebildet sind. Die beiden entsprechenden Glaswände 5a und 5b bilden in bekannter Weise einen luftdicht verschlosse­ nen Zwischenraum 5c, der weitgehend evakuiert ist. Der Restdruck in dem von den Seitenwänden 5a und 5b gebildeten Zwischenraum 5c beträgt etwa 10^-3 mbar. Darüber hinaus sind die beiden Seitenwände 5a und 5b auf ihren einander zugewandten Innenflächen mit einer in der Zeichnung nicht dargestellten Schicht überzogen, die in dem hier interessierenden Temperaturbereich des heißen Ge­ tränks von etwa 50°-90° Celsius ein niedriges Emissionsvermögen aufweist. Die Seitenwände 5a und 5b wirken daher bei den ge­ nannten Temperaturen weitgehend als Spiegel für die entsprechende Infrarotstrahlung.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich, erstreckt sich die durch die Seitenwände 5a und 5b gebildete Doppelwandigkeit des Glaskolbens 4 auch in den Bereich des Bodens 6 der Isolierkanne 1, so daß auch der Boden 6 einen durch eine äußere Wand 6a und eine innere Wand 6b gebildeten doppelwandig ausgebildeten Bereich 6c auf­ weist. Ebenso wie die Seitenwände 5a und 5b sind die äußere Wand 6a und die innere Wand 6b auf ihren einander zugewandten Flächen mit einer in der Zeichnung ebenfalls nicht dargestellten Schicht überzogen, die in dem hier interessierenden Temperaturbereich ein niedriges Emissionsvermögen aufweist, womit die einander zuge­ wandten Flächen der inneren Wand 6a und äußeren Wand 6b wiederum weitgehend als Spiegel für die entsprechende Infrarotstrahlung wirken.

Zweckmäßigerweise bilden der doppelwandig ausgebildete Bereich 6c und der Zwischenraum 5c - wie in der Zeichnung dargestellt - einen einzigen, durchgehenden, weitgehend evakuierten und danach gasdicht verschlossenen Zwischenraum.

Die äußere Wand 6a des Bodens 6 verläuft in etwa parallel zur Oberfläche der Warmhalteplatte 2 und steht mit dieser über eine im folgenden näher beschriebene Abdeckung 8 in gutem Wärmekon­ takt.

Die äußeren Seitenwände 5a der Warmhaltekanne 1 werden von einer aus Kunststoff bestehenden Ummantelung 7 umgeben, in die der Glaskolben 4 von unten soweit eingeschoben wird, bis er gegen einen nicht dargestellten Anschlag im oberen Bereich der Ummante­ lung 7 anliegt. Zwischen der Ummantelung 7 und der äußeren Seitenwand 5a des Glaskolbens 4 bleibt ein Hohlraum 11, der allerdings nicht evakuiert ist. Zur weiteren Verbesserung der Wärmeisolation kann der Hohlraum 11 mit einem Isoliermaterial, beispielsweise Kunststoffteilchen oder durch feinporigen Kunst­ stoffschaum, ausgefüllt werden.

In die Ummantelung 7 ist von der Unterseite her die axialsymme­ trisch ausgebildete Abdeckung 8 eingesetzt, die mittels einer Be­ festigungseinrichtung gehalten wird. Gemäß der Zeichnung handelt es sich dabei um einen Ring 9, welcher über ein nicht darge­ stelltes Gewinde in die Ummantelung 7 eingeschraubt ist. Die Ab­ deckung 8 gelangt dabei an der äußeren Wand 6a des Bodens 6 zur Anlage. Dadurch, daß der Glaskolben 4 an seiner Oberseite an dem nicht dargestellten Anschlag anliegt, läßt sich die Abdeckung 8 mit Hilfe des Rings 9 so fest gegen die äußere Wand 6a des Bodens 6 andrücken, daß ein guter Wärmekontakt zwischen diesen beiden Teilen entsteht und daß darüber hinaus auch der Glaskolben 4 sta­ bil und bruchsicher in der Ummantelung 7 gelagert ist.

Die Abdeckung 8 besteht aus einem Stahlblech, das auf seiner ge­ samten Oberfläche mit Nickel beschichtet ist (in der Zeichnung nicht dargestellt). Dadurch wird erreicht, daß die Abdeckung 8 zum einen - da sie aus Metall besteht - gut wärmeleitend ist und zum anderen - da sie mit Nickel beschichtet ist - in dem hier interessierenden Temperaturbereich für die entsprechende Infra­ rotstrahlung ein niedriges Emissionsvermögen aufweist.

Längs der äußeren Wand 6a ist der Wärmeübergang zwischen ihr und der Warmhalteplatte 2 sehr gut, da die Abdeckung 8 in gutem Wärmekontakt sowohl mit der äußeren Wand 6a als auch mit der Warmhalteplatte 2 steht.

Mit Inbetriebnahme der Brühgetränkemaschine wird nicht nur der Aufbrüheinheit heißes Wasser zugeführt, sondern es erhitzt sich auch der Durchlauferhitzer und damit auch die Warmhalteplatte 2, die nach Verbrauch sämtlichen dem Durchlauferhitzer zugeführten Frischwassers geregelt weiterbeheizt wird. Aufgrund der guten Wärmeleitung zwischen Warmhalteplatte 2 und Abdeckung 8 einer­ seits und der Abdeckung 8 und der äußeren Wand 6a andererseits erreicht letztere einige Zeit nach Beendigung des Aufbrühvorgangs bei der auf einfache Glaskannen abgestimmten Regelung der Warm­ halteplatte 2 Temperaturen im Bereich von 100°-150°C. Die innere Wand 6b nimmt die Temperatur des heißen Getränks an und erreicht damit eine Temperatur von etwa 80°C.

Durch Wärmeleitung längs der äußeren Wand 6a bzw. der inneren Wand 6b erhöht sich auch die Temperatur der äußeren Seitenwand 5a bzw. der inneren Seitenwand 5b über Raumtemperatur. Folge dieser Temperaturverhältnisse ist, daß sich das trotz der Schicht niedrigen Emissionsvermögens einstellende Strahlungsgleichgewicht zwischen den äußeren und inneren Wänden 5a, 6a bzw. 5b und 6b auf weiten Bereichen des doppelwandig ausgebildeten Glaskolbens 4 dafür sorgt, daß dem heißen Getränk sogar Wärme durch Wärme­ strahlung zugeführt wird. Nur dort, wo die Temperatur der äußeren Seitenwand 5a niedriger ist als die der inneren Seiten­ wand 5b werden geringe Wärmemengen durch Wärmestrahlung aus dem heißen Getränk nach außen abgeführt.

Die Wärmeverluste des heißen Getränks reduzieren sich bei der Isolierkanne daher dann - wenn diese auf einer in üblicher Weise geregelt beheizten Warmhalteplatte steht - auf geringste Verluste durch Wärmestrahlung, die ohnehin vernachläs­ sigbaren Verluste durch Wärmeleitung und auf die im Bereich des Verschlusses einer jeden Isolierkanne zwangsläufig auftretenden Wärmeverluste.

Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß dann, wenn die Isolierkanne 1 von der Warmhalteplatte 2 abgehoben wurde und auf einer Unterlage 12 abgestellt wird, dadurch, daß sich die Ummantelung 7 über die Ab­ deckung 8 hinaus nach unten erstreckt, zwischen der Unterlage 12 und der Abdeckung 8 ein Luftpolster 13 entsteht.

Auf diese Weise ist die Isolierkanne 1 - wenn sie nicht mehr auf der Warmhalteplatte 2 steht - in mehrfacher Weise gegen Wärmever­ luste gesichert. Aufgrund der doppelwandig ausgebildeten Seiten­ wand 5 und des ebenfalls doppelwandig ausgebildeten Bodens 6 und den dadurch entstehenden evakuierten und beschichteten Zwischen­ räumen 5c und 6c werden in bekannter Weise sowohl Wärmeverluste durch Wärmeleitung, Konvektion und vor allem auch durch Wärme­ strahlung minimiert. Durch die Existenz des luftgefüllten oder mit isolierendem Material aufgefüllten Hohlraums 11 wird über die Seitenwände 5 austretende Wärme nur langsam zur Ummantelung 7 abgeführt.

Ein weiterer Beitrag zur Warmhaltung des heißen Getränks besteht darin, daß durch das Luftpolster 13 Wärmeverluste durch Wärmeleitung und Konvektion stark vermindert werden und daß im Bodenbereich der Isolierkanne 1 durch die erfindungsgemäße Ab­ deckung 8 auch die durch Wärmestrahlung bedingten Wärmeverluste stark eingeschränkt werden.

Nach Beendigung des Brühvorgangs kann somit die erfindungsgemäße Isolierkanne 1 auch von der Warmhalteplatte 2 abgehoben werden, ohne daß sich das in ihr befindliche heiße Getränk nennenswert abkühlt, womit das heiße Getränk über eine lange Zeit warmge­ halten wird, ohne daß es dazu einer immer wieder vorzunehmenden, aromaschädigenden Aufheizung bedarf.

Claims (5)

1. Isolierkanne für ein in einer Brühgetränkemaschine mit Warm­ halteplatte erzeugtes heißes Getränk, mit einem oben offenen, durch einen Deckel verschließbaren Glaskolben, der ansonsten aber einschließlich seines eine äußere Wand und innere Wand aufweisenden Bodens durchgehend doppelwandig ausgebildet und bei dem der dadurch entstehende Zwischenraum weitgehend evakuiert, gasdicht verschlossen und auf seinen beiden dem Zwischenraum zugewandten Flächen mit einem Material überzogen ist, welches im Temperaturbereich des heißen Getränks ein niedriges spektrales Emissionsvermögen aufweist und mit einer die Seitenwände des Glaskolbens umgebenden Ummantelung, dadurch gekennzeichnet, daß der Glaskolben (4) auf seiner die Warmhalteplatte (2) berührenden Seite mit einer Abdeckung (8) aus einem gut wärmeleitenden Material versehen ist, dessen spektrales Emis­ sionsvermögen im Temperaturbereich des heißen Getränks wesentlich kleiner als das von Glas ist, daß die Abdeckung (8) sowohl mit der äußeren Wand (6a) des Bodens (6) als auch mit der Warmhalteplatte (2) in gutem Wärmekontakt steht und daß die Ummantelung (7) sich derart über den Boden (6) des Glaskolbens (4) hinaus erstreckt, daß sich beim Abstellen der Isolierkanne (1) auf einer ebenen Unterlage (12) zwischen der Unterlage und der Abdeckung ein Luftpolster (13) bildet.

2. Isolierkanne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung (8) aus Metall besteht.

3. Isolierkanne nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung (8) aus einem Kern aus Stahl besteht, der auf seiner Oberfläche mit Nickel beschichtet ist.

4. Isolierkanne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die doppelwandig (5a, 5b) ausgeführten Seitenwände (5) und der doppelwandig (6a, 6b) ausgebildete Boden (6) der Isolierkanne (1) einen durchgehenden, weitgehend evakuierten und danach gasdicht verschlossenen Zwischenraum (5c, 6c) bilden.

5. Isolierkanne nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der durchgehende Zwischenraum (5c, 6c) bis auf einen Restdruck von etwa 10^-3 mbar evakuiert ist.