CN102438488B - 用于沏泡饮品制备的冲调活塞,使用该冲调活塞的冲调机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于沏泡饮品制备的冲调活塞(23)，包括与过滤元件(25a)和侧表面(25b)相联的头部(25)，具有靠近头部(25)定位的至少一个第一垫圈(31)，以及距至少一个第一垫圈预定距离地定位的至少一个第二垫圈(32)。冲调活塞还包括连接至头部(25)且设置成注入用于沏泡饮品制备的液体的至少一个第一导管(81a)，以及连接至垫圈(31，32)之间的侧表面(25b)且设置成在沏泡饮品制备期间在至少一个第一垫圈(31)和至少一个第二垫圈(32)之间注入液体的至少一个第二导管(81b)。上述活塞被设置为在用于沏泡饮品制备的机器中限制或避免泄漏。本发明还涉及一种使用按照本发明的活塞的机器，以及在用于沏泡饮品制备的机器中限制或避免泄漏的方法。
Description
技术领域
本发明总体上涉及一种用于沏泡饮品制备的冲调活塞及一种使用该冲调活塞的沏泡机。
特别地，本发明涉及一种用于诸如咖啡制备的沏泡饮品制备的立式全自动机器的冲调活塞。
尽管以下描述参照用于制备咖啡的立式机，其中冲调粉为咖啡并且用于制备沏泡饮品的咖啡沿竖直轴线压实的，但总体上本发明也适用于沏泡饮品制备的沏泡机以及众所周知的沿基本水平的轴线进行压实的卧式沏泡机。
此外，本发明也适用于以在竖直轴线和水平轴线之间的中间方向进行压实的沏泡机。
背景技术
在本领域，全自动咖啡机是众所周知的。
全自动机按照常规包括这样的机器，其中研磨咖啡的用量和咖啡的供应由机器控制，操作者或用户可对机器进行致动。
全自动机通常包括冲调组件，其包括由冲调缸以及上部活塞或封闭构件和下部活塞两个活塞组成的沏泡室。
在一些工作步骤中，机器获取研磨咖啡，冲调咖啡以产生用过的咖啡粉砖块，并将咖啡砖逐出。之后，上述活塞中的一个或两个都回复到静置位置。
上部活塞在静置位置通常不在冲调缸内，并且在某些情况下不可动；下部活塞在工作步骤中以及在静置位置时都保持在冲调缸中运动。
根据现有技术，每个活塞包括一个或多个由不同材料制作的垫圈或密封元件。上部活塞包括例如至少一个已知类型的Turcon垫圈，下部活塞包括至少一个硅树脂垫圈。
特别是涉及下部活塞时一个已知的问题在于，一个或多个垫圈不能防止泄漏，即不能阻止一些液滴或水滴经过所述垫圈：实际上，一方面，所述封闭构件及所述下部活塞上的密封元件承受由于沏泡室内的高温而产生的强的热应力，另一方面，特别是下部活塞的密封元件由于相对于所述缸的活塞运动而受到附加的机械应力。
此外，如面粉质地的细微的咖啡粉末粘附至沏泡室的缸的内壁上，并且由于室内存在的例如9-10巴的压力或过压而抵靠所述密封元件压实。当活塞运动时，热水及咖啡粉的混合物起研磨剂的作用，并且连同热应力一起导致密封元件变脆或退化，活塞的运动因此变得困难并最终不能在所述缸中紧密地被引导。
总之，由于上述所有原因，导致泄漏可能经常发生且垫圈需要经常更换。
该已知的问题与在下部冲调活塞下方的具有诸如用于运动活塞的机械装置的重要部件的机器特别相关。
申请人注意到，大体上现有的冲调活塞不能有效地解决限制或防止沏泡饮品制备机中的泄漏的问题，也就是说，它们不能够解决阻止一些水滴或咖啡沏泡粉由于垫圈退化而经过活塞垫圈的问题。
发明内容
因此本发明的目的是解决上面列出的问题，使上述缺陷得以有效地避免并且使密封元件获得更长的寿命。
根据本发明，上述目的通过具有权利要求所述特征的咖啡机用冲调活塞而实现。
本发明还涉及一种包括本发明的冲调活塞的咖啡机以及一种限制或防止沏泡饮品制备机中的泄漏的方法。
权利要求是本发明教导的不可分割的一部分。
根据一个优选实施例的特征，所述冲调活塞包括冲调头部、至少一个第一垫圈以及至少一个第二垫圈，以及在沏泡饮品制备期间用于向冲调头部注入液体的至少一个第一导管和用于向所述第一垫圈和所述第二垫圈之间注入液体的至少一个第二导管。
根据另一特征，所述第二导管的输出孔或尺寸小于所述第一导管的相应的输出孔或尺寸。
根据又一特征，使用按照本发明的活塞的机器包括缸，活塞能够在缸中位移并且被布置将所述活塞定位于至少两个位置：
-第一位置或静置位置，在第一位置或静置位置，所述第二垫圈被保持在所述缸外而所述第一垫圈被保持在缸内；以及
-第二位置或沏泡位置，在第二位置或沏泡位置，所述第一垫圈及第二垫圈都被保持在所述缸内。
附图说明
本发明的这些以及更多的特征及优点可以从下述优选实施例的详细描述中更加清晰地体现，这些实施例通过非限制性的例子结合附图作为参考，附图中具有相同或相似功能及构造的部件使用相同或相近的数字表示并且其中：
-图1示出全自动咖啡机的透视图；
-图2示出根据本发明第一实施例成形的活塞的示意图；
-图3a及图3b示出根据第一实施例的活塞在两个操作位置的截面图；以及
-图3c示出位于缸内的活塞在一个操作步骤中的示意图。
具体实施方式
参照图1，用于沏泡饮品制备的机器10(例如全自动特浓咖啡机)包括机壳12、多个用于操作机器10的按键14，以及被布置成在致动按键14时提供例如特浓咖啡的一个或多个供给组15。
在机器10的机壳12内部包括至少一个已知类型的煮器18、至少一个冲调缸21、以及被布置成在缸21内运动的至少一个冲调活塞23，例如下部活塞。
根据一个优选实施例，所述冲调活塞(下部活塞)23包括具有过滤器25a的冲调头部或上表面25，并且被布置成已知的方式接收从底部注入的例如水的液体以冲调例如研磨咖啡的沏泡粉26。
根据本发明的一个优选实施例，所述下部活塞包括两个垫圈或两组垫圈，分别为31和32，二者优选设置为互相平行。
第一垫圈31接近于上表面25定位，第二垫圈32位于第一垫圈31向下一预定距离的位置处。
第一垫圈包括例如已知类型的Turcon密封帽31a，密封帽优选地与优选地被布置成柔性地保持所述Turcon密封帽31a的O型环31b(例如硅树脂O型环)相关联。
第一垫圈(Turcon型垫圈)31的这种优选实施例是有益的，因为Turcon密封帽31a由固体密封材料制成，而当活塞23在冲调缸21中运动时O型环31b接管缓冲所述Turcon密封帽31a的任务。示例性的第一垫圈31对研磨咖啡起到良好的密封作用，但易于泄漏液体。
根据其他实施例，第一垫圈31可以为任何类型且可以被布置成至少对研磨咖啡起到良好的密封作用。
第二垫圈32优选地包括O型环32a，例如硅树脂O型环或者硅树脂垫圈。
当使用时，当缸21和活塞23位于静置状态或位置，第二垫圈32优选地被保持在冲调缸21外。这样的位置对于为了避免第二垫圈32受热是有益的。实际上，通过避免其加热降低由例如硅树脂制成的垫圈的热老化过程。
当然，根据其他的实施例，第二垫圈32可以为任一类型且可以被布置成对水起到良好的密封作用。
煮器18通过主导管81连接到活塞23，主导管81是例如由耐热塑料材料制成的柔性导管。
根据优选的实施例，在活塞23内部，主导管81分为两个导管，分别为第一导管81a和第二导管81b。
第一导管81a将主导管81连接至过滤器25a，并且具有第一尺寸或者所包括尺寸能够将液体(水)注入过滤器25a的第一输出孔85a。
第二导管81b将主导管81连接至活塞23的在所述垫圈之间的一定位置处(即位于第一垫圈或垫圈组31与所述第二垫圈或垫圈组32之间的一自由空间25c处)的侧表面25b。
特别地，第二导管81b具有第二尺寸或包括优选地小于第一尺寸或第一孔85a的第二孔85b。更优选地，第二孔85b与第一孔85a之间的比值介于0.4∶1。
使用时，当缸21及下部活塞23位于沏泡位置时，如稍后将详细说明地，煮器18将水注入主导管81中，并且因此经过第一孔85a注入过滤器25a中且经过第二孔85b注入到对应的侧表面25b。
向垫圈31和32之间的空间25c注入水会产生下述影响：
-第二垫圈32防止水泄漏，从而防止由于机器中的咖啡流的污染；
-经过第二孔85b注入的水起润滑剂或助滑剂作用并且清洁冲调缸21；
-如果残留在活塞23的侧表面25上的任何咖啡粉会被水排出，水在活塞23的侧表面25b与缸21之间形成水膜。
上述结构是基于下述原理实现的，即通过降低垫圈之间的压差使泄漏也随之下降。
上述机器10按照下面的描述进行操作。
以一般的沏泡循环作为参考，在第一步骤中(装填步骤)，如图3a所示，按照优选实施例可动的下部活塞23与缸21处于相对且预定的固定位置，例如，第一垫圈或垫圈组31位于缸21内而第二垫圈或垫圈组32位于缸21外的位置。
在示例的第一步骤中，按照优选实施例可动的第二活塞或上部活塞24位于距缸21预定距离处，由此可以通过已知类型的装填设备向缸21和下部活塞23形成的腔中插入一定量的沏泡粉26。
在第二步骤中(沏泡准备步骤)，如图3b和3c所示，下部活塞23和上部活塞24运动，从而上部活塞24与下部活塞23连同第二垫圈或垫圈组32进入缸21。
该步骤可以描述为两个基本步骤的组合，第一压实步骤以及第二实际沏泡步骤。
特别地，在压实步骤中下部活塞23向上部活塞24的方向运动且上部活塞向下部活塞的方向运动以实现分别以缸21、活塞23和24为界的封闭腔或沏泡室9。
一旦压实步骤完成，就以已知的方式致动从煮器18经过例如的阀87到主导管81的加压热水流，从而由于经过第一导管81a和过滤器25a的液体通路而实现经过例如通过输出导管84连接至上部活塞24的供给组15供给沏泡饮品，以及产生将被逐出的用过的咖啡砖。
在沏泡步骤中，当缸21和下部活塞23处于沏泡位置时，液体也被注入第二导管81b使得从而注入在垫圈31和32之间的加压水降低了沏泡室和垫圈间空间之间的压差，并因此减少了可能的泄漏。
按照优选实施例，经过导管81注入的水的水压为例如9-10巴。
经过第一导管81a及过滤器25a注入的水经输出导管84流至打开的供给组15。
经过第二导管81b注入的水被密封在垫圈31和32各自之间的空间中，以形成比第一导管81a的输出更高的压力，这对于本领域技术人员是容易理解的。
实际上，在沏泡室9中，沏泡水先积聚，形成咖啡沏泡饮品，然后经过出口排出，同时经过第二导管81b注入的水被密封在垫圈31和32之间的环形空间或室25c中。
因此，沏泡室9中的压力始终低于供给水的压力和环形室25c中的压力。因此，密封元件31仅暴露于沏泡室9和环形室25c之间的降低的压差，并且在密封元件31不紧密的情况下，沏泡水从环形室25c流入沏泡室9中。
总之，在沏泡步骤中，经过第二导管81b注入的水将驻留在垫圈31和32各自之间，并充当了下部活塞23的润滑剂。
如果下部活塞23的第一或Turkon垫圈31发生泄漏，垫圈之间的空间中的水便由于压差流向沏泡室。无论如何，避免了机器被污染，并且，由于垫圈之间的水与冲调咖啡用的水是相同的，因此即便第一垫圈31发生了泄漏也不会导致沏泡粉26的污染。
在第三步骤中(逐出步骤)，例如通过使上部活塞24和下部活塞23在相同方向运动和当砖从缸21中出现后致动逐出装置将用过的咖啡砖按常规方式逐出。
一旦完成了逐出步骤，活塞便返回关于第一步骤所述的位置。
在这种返回运动的过程中，作为润滑剂的水将会分布在垫圈之间的空间中，且当下部活塞23回位到静置位置时水被完全使用或排出。
实际上，在静置位置，第二垫圈32优选地保持在缸外，以确保在沏泡饮品制备期间注入第一垫圈31和第二垫圈32之间的水被排出。
因此，由于两个导管81a和81b，可以在沏泡粉周围与在垫圈之间的空间中获得较低的压差。
为此，在沏泡步骤中，垫圈只需承受较低的压差，因此泄漏的风险大大降低或避免。
由于两个导管81a和81b以及上下布置在活塞23上的两个垫圈31和32，也由于到冲调缸21内的环形室25c中的水供给，使活塞紧密性方面的使用寿命有了可观的提升。实际上，上部垫圈31仅对降低的压差提供紧密性。
有利的是，上部垫圈将咖啡混合液从冲调缸内移除，从而使下部垫圈不接触咖啡混合液。
此外，下部垫圈只在沏泡过程中承受热应力。在沏泡过程之后，垫圈在冲调缸外且不受热。
本发明的活塞的另一优点是环形室25c中冲调缸的内壁被沏泡水润湿，这一方面有清洁效果，另一方面也可作为润滑剂。由于环形室25c中的压力高于沏泡室9中的压力，在上部垫圈31不紧密的情况下沏泡水被引导至沏泡室9。
所述机器及下部活塞和上部活塞是参照立式机进行描述的，其中供给组与上部活塞相连且液体是从底部注入到下部活塞的。本领域技术人员容易理解，也可通过将活塞及液体注入回复来实现从顶部注入液体。
此外，机器可具有与立式不同的方向，因为操作都是由机动或非机动元件完成的。
根据优选的实施方式，下部活塞和上部活塞是可动的且缸是固定的。本领域技术人员容易理解，在其他实施方式中可能一个活塞是固定的，而其他活塞和/或缸是可动的。
煮器是参照将煮器连接至活塞的单导管进行描述的。本领域技术人员容易理解，煮器可以由两根导管连接至活塞，第一导管将煮器连接至过滤器，第二导管将煮器连接至具有位于活塞侧表面上垫圈之间的孔的导管。
优选地，提供一根导管用于冲调咖啡，另一根导管用于注入可用作下部活塞的润滑剂的水。
本领域技术人员容易理解，在其他实施例中，可以使用多于一根导管来冲调咖啡和向垫圈间注入水，同时优选地保持第二孔的整体尺寸小于第一孔的整体尺寸这一特征。
当然，在不脱离本发明的权利要求所限定的范围的情况下，关于上述描述中尺寸、形状、材料、部件、电路元件及连接关系，以及具体结构的细节和操作方法的显而易见的改变或变化都是可能的。
Claims (11)
1.用于沏泡饮品制备的冲调活塞，其中所述冲调活塞(23)被设置成在缸(21)内运动并从煮器(18)接收液体，并且包括：
-头部(25)，其与过滤元件(25a)和侧表面(25b)相联；
-靠近头部(25)定位的至少一个第一垫圈(31)以及距所述至少一个第一垫圈以预定距离定位的至少一个第二垫圈(32)；
-至少一个第一导管(81a)，其连接至所述头部(25)的过滤元件(25a)并且设置成将经过所述第一导管(81a)从煮器(18)接收的液体注入到所述过滤元件(25a)以用于沏泡饮品制备；
-至少一个第二导管(81b)，其连接至在所述至少一个第一垫圈(31)和所述至少一个第二垫圈(32)之间的所述冲调活塞(23)的侧表面(25b)并且设置成在沏泡饮品制备期间在靠近头部定位的所述至少一个第一垫圈(31)和所述至少一个第二垫圈(32)之间将经过所述第二导管(81a)从煮器(18)接收的液体向所述缸(21)注入；
所述冲调活塞能够至少在第一位置或静置位置与第二位置或沏泡位置之间在所述缸(21)中运动：
-在所述第一位置，所述至少一个第二垫圈(32)被保持在所述缸(21)外并且所述至少一个第一垫圈(31)被保持在所述缸(21)内；
-在所述第二位置，所述至少一个第二垫圈(32)和所述至少一个第一垫圈(31)都被保持在所述缸(21)内。
2.如权利要求1所述的冲调活塞，其特征在于，所述第二导管(81b)或与所述第二导管对应的第二输出孔(85b)的尺寸小于所述第一导管(81a)或与所述第一导管对应的第一输出孔(85a)的尺寸。
3.如权利要求1或2所述的冲调活塞，其特征在于，所述第二导管(81b)或与所述第二导管对应的第二输出孔(85b)的尺寸以介于0.4至1.0的比例小于所述第一导管(81a)或与所述第一导管对应的第一输出孔(85a)的尺寸。
4.如权利要求1所述的冲调活塞，其特征在于，所述至少一个第一垫圈(31)是型垫圈且所述至少一个第二垫圈(32)是硅树脂垫圈。
5.如权利要求2所述的冲调活塞，其特征在于，所述至少一个第一垫圈(31)是型垫圈且所述至少一个第二垫圈(32)是硅树脂垫圈。
6.如权利要求3所述的冲调活塞，其特征在于，所述至少一个第一垫圈(31)是型垫圈且所述至少一个第二垫圈(32)是硅树脂垫圈。
7.用于沏泡饮品制备的机器，包括：
-至少一个煮器(18)；
-至少一个缸(21)；
-至少一个冲调活塞(23)，其相对于所述缸运动，并且所述冲调活塞包括至少一个第一垫圈(31)和至少一个第二垫圈(32)，所述第二垫圈(32)距所述至少一个第一垫圈预定距离地定位，所述冲调活塞设置成从所述煮器(18)经过至少一个第一导管(81a)接收液体并且连接至冲调头部(25)以经过所述冲调头部(25)注入液体以用于沏泡饮品制备；
所述冲调活塞(23)还包括：
-至少一第二导管(81b)，其设置成从所述煮器(18)接收液体并且在所述至少一个第一垫圈(31)和所述至少一个第二垫圈(32)之间连接至所述冲调活塞(23)的侧表面(25b)，从而在沏泡饮品制备期间将液体注入所述至少一个第一垫圈和所述至少一个第二垫圈(32)之间；
其特征在于，所述机器能够将所述冲调活塞(23)定位在至少两个位置：
-第一位置或静置位置，在该位置所述至少一个第二垫圈(32)被保持在所述缸(21)外并且所述至少一个第一垫圈(31)被保持在所述缸(21)内；
-第二位置或沏泡位置，在该位置所述至少一个第二垫圈(32)和所述至少一个第一垫圈(31)都被保持在所述缸(21)内。
8.如权利要求7所述的机器，其特征在于，所述煮器(18)通过主导管(81)连接至所述冲调活塞，该主导管(81)分为所述至少一个第一导管(81a)及所述至少一个第二导管(81b)。
9.如权利要求7所述的机器，其特征在于，所述第二导管(81b)或与所述第二导管对应的第二输出孔(85b)的尺寸小于所述第一导管(81a)或与所述第一导管对应的第一输出孔(85a)的尺寸。
10.如权利要求8所述的机器，其特征在于，所述第二导管(81b)或与所述第二导管对应的第二输出孔(85b)的尺寸小于所述第一导管(81a)或与所述第一导管对应的第一输出孔(85a)的尺寸。
11.限制或避免用于沏泡饮品制备的机器中的泄漏的方法，所述机器包括至少一个煮器(18)、至少一个缸(21)、以及相对于所述缸具有相对运动的至少一个冲调活塞(23)，至少一个所述冲调活塞(23)具有
-冲调头部(25)以及至少一个第一垫圈(31)和至少一个第二垫圈(32)，所述第二垫圈距所述至少一第一垫圈预定距离地定位；
-至少一个第一导管(81a)，其被设置成注入液体以用于沏泡饮品制备；
-至少一个第二导管(81b)，其被设置成在沏泡饮品制备期间在所述至少一个第一垫圈(31)和所述至少一个第二垫圈(32)之间注入液体；
所述方法特征在于如下步骤：
-将所述冲调活塞(23)定位在至少两个位置：
-第一位置或静置位置，在该位置所述至少一个第二垫圈(32)被保持在所述缸(21)外并且所述至少一个第一垫圈(31)被保持在所述缸(21)内；
-第二位置或沏泡位置，在该位置所述至少一个第二垫圈(32)和所述至少一个第一垫圈(31)都被保持在所述缸(21)内。
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