CN101711645A - 具有排放阀的泡制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种特别用于咖啡的泡制装置，所述泡制装置包括排放阀(20)，该排放阀一方面位于泡制装置(10)的泡制液容器(40)和泡制单元(50)之间的泡制液通道(30)中且另一方面位于泡制单元(50)和泡制装置(10)的出口(60)之间的排液通道(31)中，其中，在排放阀(20)的泡制位置(BS)中，泡制液通道(30)被打开且排液通道(31)被阻塞。该泡制装置的特征在于，所述排放阀(20)还具有排放位置(DS)，在该排放位置中，排液通道(31)和泡制液通道(30)均被打开，并且排放阀还具有脱钙位置(ES)，在脱钙位置中，泡制液通道(30)被阻塞并且在泡制液容器(40)和出口(60)之间经由排放阀(20)形成一脱钙液通道(32)。

Description

具有排放阀的泡制装置
技术领域
本发明涉及一种具有排放阀的泡制(brewing)装置。
背景技术
从专利说明书EP 0 559 620 B1中已知一种用于咖啡的泡制装置，其包括可倾斜的泡制筒，其中泡制液入口接合在泡制筒上的下部连接件中。在泡制液入口中设置有阀，其在泡制过程结束时打开并使残余的水能够排出。因此可实现清洁的泡制腔和干燥的咖啡饼。另一方面，却无法阻止用于清洁液体***的脱钙物料(means，方法或手段)渗入泡制腔并损坏其材料。因此，装置的使用寿命大大缩短。
发明内容
本发明的目的是避免所述的缺点并提供一种具有控制阀的泡制装置，该控制阀允许在装置的泡制、排放和脱钙过程中对液体提供目标更明确的防备措施。另外，该阀结构简单且因此特别可靠、寿命长且节省成本。
此目的通过具有排放阀的泡制装置而实现，该泡制装置包括排放阀，排放阀一方面位于泡制装置的泡制液容器和泡制单元之间的泡制液通道中，且另一方面位于泡制装置的泡制单元和出口之间的排液通道中，其中，在排放阀的泡制位置中，泡制液通道被打开且排液通道被阻塞，其特征在于，排放阀还具有排放位置，在排放位置中，排液通道和泡制液通道均被打开，并且排放阀还具有脱钙位置，在脱钙位置中，泡制液通道被阻塞并且在泡制液容器和出口之间经由排放阀形成一脱钙液通道。
本发明的要点是，排放阀可处于三个不同的位置，在所有情况下，在每一情形下，每个位置用于精确限定的功能。在排放阀的泡制位置，如已知的那样，泡制液通道打开且排液通道阻塞。以此作为起点，在排放阀的排放位置，开始根据情况使用，在排放过程中，例如由于负责该工作的泵未致动，因而根本没有提供泡制液。因此，在排液通道打开的同时无需额外地阻塞泡制液通道。这使排放阀的结构特别简单。此外，排放阀被设计成使得在脱钙位置，通向泡制单元或通向泡制单元的泡制腔的泡制液通道被阻塞，同时在泡制液容器和出口之间经由排放阀产生一个脱钙通道。这样确保脱钙物料无法进入泡制腔并触及泡制装置的塑料部件，从而明显地增加塑料部件的使用寿命。
在从属权利要求中给出了根据本发明的泡制装置的优选的进一步的设计。
在泡制装置的一优选实施例中，排放阀包括具有用于来自泡制液容器的泡制液的入口和用于来自泡制单元的排液的出口的圆柱形套管，入口和出口在它们的圆周上相对于彼此偏置布置，从而使得在套管处于水平安装位置中时，其入口的位置高于其出口的位置。
泡制装置的结构的进一步简化是通过这样的排放阀来实现的，该排放阀具有用于流向泡制单元的泡制液的出口和用于来自泡制单元的排放液的入口，并且该出口和该入口被设计为共用的泡制和排放连接件。因此，泡制装置可以制造得更小，这进而节约了成本。另一方面，通过组合出口和入口得到的空间可用于实现泡制装置的附加的功能。
在泡制装置的一个具体的实施例中，排放阀具有缩腰形活塞(waisted piston)(即，具有“腰形部”的活塞，该腰形部即，纵长部被构造成腰形且在该腰形部的两端分别有一个与腰形部相比直径较大的“凸缘部(flange section)”)，该活塞在套管中被沿中心地引导，并且该活塞可在套管的纵向方向移动，以使得该活塞可被***套管内的不同深度并可被保持在不同的位置中，这些不同的位置相应地以活塞的不同***深度为特征。在套管内(沿套管的纵向方向上)布置有三个连续的且可相对于彼此密封的空间(以下简称“密封空间”)，其中在每一情况下，两个相邻的空间分别被一个密封轴环(collar)隔开。各密封轴环各有一个通孔，活塞通过该孔被引导，并且该孔可以通过活塞被封闭，这取决于活塞的***深度并取决于活塞的腰形部或凸缘部的空间位置。在活塞的一个位置中，腰形部或凸缘部相对于密封轴环被布置成使得，腰形部以非接触的方式穿过套管中依次布置的两个密封轴环，从而形成通过密封轴环的通孔相互连通且通过两个密封轴环而被隔开的三个密封空间。在活塞的其它***深度处，一个活塞部密封地邻靠一个密封轴环，另一方面分别形成两个相邻的密封空间，其相互连通但相对于相应的第三密封空间而言是密封的。因此，通过对活塞的***深度的简单调整，就可形成三个不同的密封空间组合，这提供了排放阀的泡制、排放和脱钙功能。这种结构简单的排放阀易于根据生产技术视点(viewpoint)制造，可靠且节省成本。
在前述的泡制装置的具体实施例中，用于来自泡制液容器的泡制液的入口和用于来自泡制单元的排液的出口形成在排放阀的密封空间中，该排放阀位于布置在套管中的两个密封轴环之间。对于在各种情况下形成彼此明确隔开的液体通道的泡制或脱钙过程而言，这使得能够对外部密封空间进行特别简单的功能分配。另一方面，通过简单地连接所有三个密封空间就可以实现泡制单元的排放。所有这些只不过需要活塞在套管中的一个对应的移位即可，而这可以以简单方式实现自动化。在该情况下，可优选地设置有线性步进电机，以调节排放阀内的活塞。
附图说明
下面参照附图通过泡制装置的示范性实施例来描述本发明进一步的细节。相同的部件或具有相同作用的部件具备相同的参考标号。附图中：
图1是根据本发明的具有排放阀的泡制装置的液体***；
图2是根据图1的排放阀在其泡制位置中的纵截面图。
图3是根据图2的排放阀在其排放位置中的纵截面图。
图4是根据图2的排放阀在其脱钙位置中的纵截面图。
图5是根据图1的嵌入有排放阀的泡制装置的纵截面图。
具体实施方式
图1是根据本发明的具有排放阀20的泡制装置10的液体***。此处，所述装置10是用来构成一个咖啡机，其中排放阀20起初被布置在用于泡制液BF(例如，水)的泡制液或泡制水通道30中，该通道在泡制液或泡制水容器40(以下称“容器40”)和泡制单元50之间延伸。另一方面，排放阀20被布置在于泡制单元50和例如通向残余水盘的出口60之间延伸的排液或残余水通道31中。此外，设置有用于脱钙液EF的脱钙液通道32，该通道从容器40经排放阀20延伸至出口60，脱钙液(用于液体***脱钙)可以经此通道通过。
在排放阀20的泡制位置BS中，如将参照图2进一步详细描述的，来自容器40的泡制水被供给泡制单元50。为此，在泡制水通道30中布置有给水泵41和用于加热在各情况下经泡制水通道30传输的液体的加热块(thermoblock)42。在排放阀20的排放位置DS中，如将参照图3进一步详细描述的，在泡制单元50和出口60之间形成有连接件，从咖啡饼压挤出的残余水可经该连接件排出。最后，在排放阀20的脱钙位置ES中，如将参照图4详细描述的，在容器40和出口60之间形成有连接件，以在不涉及泡制单元50的情况下清洁液体***。因此，泡制单元不会被损坏，咖啡味道也不会受到不利影响。
可根据需要通过线性步进电机70实现排放阀20的三个位置BS、DS、ES，在下面的附图2-4中示出了该步进电机与这些位置相结合。与电磁驱动相比，线性步进电机驱动具有可实现多个位置以及这种驱动非常安静的优点。
在泡制过程中，水从容器40经泵41再经由排放阀20被泵入泡制单元50的泡制腔中。在将参照图5进一步详细描述的泡制单元50的一个泡制腔52内，泡制压力随即上升，直至起泡阀的背压(counter-pressure，反压)变低并且该阀打开。在起泡阀打开后，泡制的咖啡经上升管51流向泡制液或咖啡出口61并流入杯62中。
图2是图1中排放阀20在活塞26处于泡制位置BS时的纵截面图。用于泡制液的入口22连接于排放阀20的套管21的上部圆周而用于残余水的出口23位于套管21的下部(左侧)圆周。用于来自泡制单元50的残余水的出口25和用于通向泡制单元50的泡制液的入口24被设计成共用的泡制和排放连接件24、25，该连接件从套管21开始向后和向上延伸。
如图2-4所示，在每一情况下，密封轴环M1、M2和M3相互隔开一段距离地布置在套管21内，以使得密封轴环M1、M2和M3限定三个连续布置的密封空间(在套管的纵向方向上)：(i)密封轴环M1和出口23之间的密封空间D1，(ii)密封轴环M1和M2之间的密封空间D2，以及(iii)密封轴环M2和M3之间的密封空间D3。密封轴环M1、M2和M3中的每一个在套管21的纵向轴线21.1的区域中均具有中心通孔。这些通孔可以借助于活塞26封闭或保持连续，该活塞可沿套管21的纵向轴线21.1移动并且在每一情况下均可通过所述的通孔而被引导(这取决于活塞26相对于轴环M1、M2和M3的安置)。为此，活塞26包含三个具有不同直径且连续布置的纵向部分(在活塞26的纵向方向上)：相互隔开一段距离而布置且各自具有相同直径的两个凸缘部F1和F2，以及布置在凸缘部F1和F2之间的腰形部T(所具有的直径小于凸缘部F1和F2的直径)。
凸缘部F1和F2的直径被确定为，使得密封轴环M1、M2或M3的通孔可借助凸缘部F1或F2中的一个被封闭并因此被密封，而腰形部T可在不接触相应密封轴环的情况下随意地穿过密封轴环M1、M2或M3中的一个的相应通孔。腰形部T的长度被确定为使得，在活塞26的一个位置中(见图3)，腰形部T在不接触的情况下例如穿过密封轴环M1、M2，从而密封轴环M1、M2的通孔对液体而言是连通的并且因此所有密封空间D1、D2和D3被构造成互通空间。在活塞26的其它位置(见图2和图4)，密封轴环M1、M2或M3的通孔可以根据需要借助凸缘部F1或F2而被封闭，从而在这些位置中，要么密封空间D1和D2可以相互连通(而不与存在的密封空间D3连续连接)，要么密封空间D2和D3可以相互连通(而不与存在的密封空间D1连续连接)。因此，互通密封空间D1-D3的不同组合可以通过调节活塞26实现。活塞26本身借助线性步进电机70而移动。
各密封轴环M1、M2和M3在其通孔的边缘处各具有弹性密封唇，在液压作用下，该密封唇可以压靠着活塞26或者凸缘部F1或F2中的一个，从而使得相应的密封轴环可被活塞26密封。因此，密封轴环M1、M2、M3通过所作用的压力而以燕尾方式额外膨胀，以增强它们靠着凸缘部F1、F2的挤压。
这种密封轴环具有的优点在于，其确保相对于活塞26的低磨擦，并且在与活塞26本身接触时，如果相应部件(密封轴环、活塞)有容许偏差，其确保相对于液体的充分密封。活塞26优选地由金属制造并具有抛光表面。在这些条件下，可以利用特别小的力改变活塞26的相应位置，从而步进电机70只需施加相应地较小的力并可被适当设计。此外，关于密封轴环的形状，相对大的公差是容许的。然而，活塞还可以用塑料制造，在此情况下，关于相应零件的尺寸的公差大于金属活塞情况下的公差。
如图3-5所示，活塞26的位于凸缘部F2的区域内的部分被引导穿过***套管21的端部中的***件21.2。***件21.2被构造成使得活塞26可相对于***件21.2在其纵向方向上移动。步进电机70包括从动推杆70.1，该从动推杆在步进电机70工作期间可在其纵向延伸方向上线性地移动并且其相对于排放阀20被布置成使得，推杆70.1的一端推撞活塞26的伸出套管21的一端并且可在活塞26的纵向方向上移动。
在本实例中，活塞26不是与步进电机70刚性地连接而只是与推杆70.1接触，以实现活塞26和步进电机70之间的机械结合。活塞26和步进电机70之间的这种结合形式简化了从泡制装置10上拆卸泡制单元50并简化了对泡制装置10的维护，尤其是独立于步进电机70将泡制单元50与排放阀20一起从泡制装置10中拆卸下来，而无需解除与步进电机70的刚性连接。
在步进电机70工作过程中，在推杆70.1沿其纵向向前和向后移动时，为确保活塞26保持与推杆70.1接触，活塞26的从套管21伸出的端部通过弹簧27支承在***件21.2上。因此，当活塞26通过推杆70.1被推入套管21时，弹簧27被张紧。如果推杆70.1和***件21.2之间的距离被再次扩大，则弹簧27(如果其被张紧)将活塞26挤压在推杆70.1上并保持推杆70.1与活塞26接触。在目前情况下，弹簧27的尺寸被形成为，以便无需附加力的作用，尤其无需步进电机70的辅助，弹簧27即可推动活塞26从套管21伸出很远，以使得活塞26的凸缘部F1封闭密封轴环M1的通孔。在本文中，排放阀20的这个位置被认为是排放阀20的“基本位置”。此基本位置对应于前述的泡制位置BS。
与前面指出的结构不同，还可以通过刚性连接将步进电机70的推杆70.1与活塞26结合。在这种情况下，可去除弹簧26。
图2示出了活塞26的泡制位置BS(所谓的“0-位置”或“咖啡位置”)。当咖啡准备好并在分散(dispense)咖啡时，此位置在封闭状态下起作用。到达泡制空间或泡制腔52的阀通道此时经由密封空间D2、D3被打开，密封轴环M1和M3的通孔被封闭。在活塞26的这个位置，泡制液BF(例如，水)可通过包括入口22和密封空间D2和D3以及出口24的泡制液通道流入泡制空间或泡制腔52，如图2中由参考标号30所指的几个箭头所示。
图3示出了在活塞26的排放位置DS时图2的排放阀20的纵截面图。在泡制过程后直接接近该阀位置。在此位置时，从共用的泡制和排放连接件24、25到用于残余水的出口25的阀通道经由所有密封空间D1、D2和D3而打开。泡制装置挤出咖啡粉，残余水(排放液)经由包括密封空间D1、D2、D3以及出口23和出口60的排液通道31流入残余水盘(如图3中带参考标号“31”的箭头所示)。这种挤出是必须的，以使咖啡饼可以凝固在一起的方式紧密压缩地从泡制装置中排出，且因此不会产生任何问题，干燥且使得泡制腔52清洁。
图4示出了图2的排放阀20在锐钙位置ES时的纵截面图。这个阀位置仅在整个脱钙过程中被触发。该位置可设置用于自动脱钙，由此液体***可根据需要而免于形成碳酸钙(chalk)。随后，从用于泡制液BF或脱钙液EF的入口22经由密封空间D1、D2到达用于残余水的出口23的阀通道并打开。然而，密封轴环M2的通孔被活塞26的凸缘部F2封闭。因此，沿脱钙通道32流动的脱钙液EF无法进入密封空间D3。这样确保脱钙液不进入泡制单元50，而是经由出口60被专门引出例如进入残余水盘。由于泡制单元的材料不耐脱钙液EF，因而这是必需的，且因此，可以明显地提高泡制单元50的使用寿命。在图4中，带参考标号“32”的箭头表示脱钙液沿脱钙液通道32的流动。
图5示出了其中装有排放阀20的图1中泡制单元50的纵截面图。排放阀20以水平安装位置装在泡制单元50的下端。连接的泡制和排放通道24、25从排放阀20向上通到泡制单元50的泡制腔52。泡制好的咖啡经上升管51被送到咖啡出口61和杯62中。
根据这里所述本发明的泡制装置的实施例，引入液体***的液体可以仅由一个单一排放阀来引导，因此对泡制单元的功能和使用寿命没有损害。因此，该泡制装置结构简单，提高了其可靠性并同时具有成本优势。

Claims (8)

1.一种特别是用于咖啡的泡制装置，所述泡制装置包括排放阀(20)，所述排放阀一方面位于所述泡制装置(10)的泡制液容器(40)和泡制单元(50)之间的泡制液通道(30)中且另一方面位于所述泡制装置(10)的所述泡制单元(50)和出口(60)之间的排液通道(31)中，其中，在所述排放阀(20)的泡制位置(BS)中，所述泡制液通道(30)被打开且所述排液通道(31)被阻塞，其特征在于，所述排放阀(20)还具有排放位置(DS)，在所述排放位置中，所述排液通道(31)和所述泡制液通道(30)均被打开，并且所述排放阀还具有脱钙位置(ES)，在所述脱钙位置中，所述泡制液通道(30)被阻塞并且在所述泡制液容器(40)和所述出口(60)之间经由所述排放阀(20)形成一脱钙液通道(32)。
2.根据权利要求1所述的泡制装置(10)，其中，所述排放阀(20)包括圆柱形套管(21)，所述套管(21)具有用于来自所述泡制液容器(40)的泡制液(BF)的入口(22)和用于来自所述泡制单元(50)的排放液的出口(23)，该入口和该出口在它们的圆周上以相对于彼此偏置的方式设置，从而使得在所述套管(21)的水平安装位置中，该入口(22)的位置高于该出口(23)的位置。
3.根据权利要求1或2所述的泡制装置(10)，其中，所述排放阀(20)具有用于流向所述泡制单元(50)的泡制液(BF)的出口(24)和用于来自所述泡制单元(50)的排放液的入口(25)，并且该出口(24)和该入口(25)被设计为共用的泡制和排放连接件。
4.根据前述权利要求中任何一项所述的泡制装置(10)，其中，所述排放阀(20)具有在所述套管(21)中沿中心导向的缩腰形活塞(26)，所述活塞(26)能被引入到一位置(DS)中，在该位置中，所述活塞(26)的腰形部(T)以非接触的方式穿过依次布置在所述套管(21)中的两个密封轴环(M1、M2)，从而使得这两个密封轴环(M1、M2)分割出三个相互连通的密封空间(D1、D2、D3)，每个所述密封空间邻近至少一个所述密封轴环。
5.根据权利要求4所述的泡制装置(10)，其中，所述活塞(26)在所述腰形部(T)的两端中的各端处分别具有一个凸缘部(F1、F2)，并且所述活塞能够根据需要而被引入到两个位置(BS、ES)的一个中，在这两个位置中的每一个中，所述凸缘部(F1、F2)中的一个密封地邻靠所述密封轴环(M1、M2)中的一个并且所述腰形部以非接触的方式穿过相应的另一个密封轴环，从而使得在每一情况下，所述密封空间中的两个(D1、D2；D2、D3)是相互连通的并且相对于相应的第三个密封空间(D3；D1)被密封。
6.根据权利要求5中所述的泡制装置(10)，其中，用于来自所述泡制液容器(40)的泡制液(BF)的入口(22)形成于所述排放阀(20)的位于布置在所述套管(21)中的两个密封轴环(M1、M2)之间的密封空间(D2)中。
7.根据权利要求6中所述的泡制装置(10)，其中，用于流向所述泡制单元(50)的泡制液(BF)的出口(24)、用于来自所述泡制液容器(40)的泡制液(BF)的入口(22)以及用于来自所述排放阀(20)的排放液的出口(23)各自通向不同的密封空间(D1、D2、D3)中。
8.根据权利要求4-7中任何一项所述的泡制装置(10)，其中，设置有一线性步进电机(70)，以在所述排放阀(20)中调节所述活塞(26)。
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