CN102460086A - 用于饮料机器的流量计结构 - Google Patents

Abstract

一种流量计(1)，包括：界定出测量腔室(10)的模制外壳(2，4)；具有跨越测量腔室延伸的可旋转轴(32)的可旋转测量本体(3)；以及用于将可旋转轴的相对末端(32′，32″)安装和定位在外壳中的尖头支承装置(11，37)。每个尖头支承装置由分别与外壳和可旋转轴的末端相关的突出部(11)和配合的对向对等部(37)、特别是凹陷部形成，或者反之亦然。该突出部及其对等部与同它们相关的模制外壳和可旋转轴整体成型。

Description

用于饮料机器的流量计结构

技术领域

本发明的领域涉及流量计，特别涉及它们用于饮料制备机器的结构。

基于本说明书的目的，“饮料”意味着包括任何液体食品，例如茶、咖啡、热或冷巧克力、牛奶、汤、婴儿食品等。

背景技术

某些饮料制备机器使用容纳要提取或溶解的配料的胶囊；对于其它机器，配料被储存并在机器中自动给料或者在制备饮料时添加。

各种饮料机器例如咖啡机设置成使液体(通常为水)从冷的或通过加热装置加热的水源循环到混合或灌注腔室，其中饮料实际上通过使循环的液体暴露于散装的或例如胶囊内预先包装的配料来制备。制备的饮料通常从该腔室被引导到饮料分配区域，例如位于饮料机器所包括的或者与饮料机器相关的杯或杯子支承区域上方的饮料出口。在制备工艺期间或之后，用过的配料和/或它们的包装物被排出到收集容器。

大部分咖啡机具备充填装置，该充填装置包括用于液体(通常为水)的泵，该泵从水源泵吸液体，该水源处于常温或实际上通过诸如加热电阻器、热块等加热装置加热。例如，对于浓咖啡机，US 5,943,472公开了一种用于这种机器的水循环***，该水循环***位于储水器与热水或蒸气分配室之间。该循环***包括阀、金属加热管和泵，这些构件经由通过卡箍(clamping collar)结合在一起的多根硅胶软管彼此互相连接并与储器连接。

为了控制循环到混合或灌注腔室的液体的特性，例如数量和/或速度，这种机器通常包括流量计。用于这种饮料机器中的流量计至少在暴露于循环的流体的部分由食品安全材料制成并且在用于这种机器中时经济上必须可以负担的。

例如，EP 0 841 547公开了一种由DIGMESA商业化的流量计，其适合用于饮料制备机器。该流量计具有带卡口连接部的两部分外壳，该外壳包含内测量腔室，该内测量腔室带有延伸穿过其的中央固定轴，用于安装带有位于流动通路中并由其驱动的鳍片的内部可旋转测量本体。从利用霍尔传感器对可旋转测量本体的转速的测量来推导通过测量腔室的液体流量。该装置的一个缺点在于固定轴与旋转测量本体之间的大的摩擦表面，该摩擦表面根据流量计的取向改变并且还影响对通过腔室的流量的测量的精度。

US 4,666,061公开了一种能够容易地拆卸和重新组装以进行清洁的用于酒、矿泉水或啤酒的饮料分配管线的类似流量计。该流量计具有通过卡口连接器组装而成并封闭出测量腔室的两部分外壳。所述腔室容纳具有可旋转轴的居中可旋转测量本体，所述可旋转轴由安装在外壳中并伸入所述腔室的一对对向的金刚石尖头支承装置(point bearing)保持在适当位置。这种装置的一个缺点在于金刚石尖头支承装置的价格和将这种尖头支承装置安装在流量计的外壳中所需的组装步骤。

因此，仍需要提供一种特别是用于饮料制备机器中的精确而不昂贵的流量计。

发明内容

因此，本发明涉及一种特别是用于饮料制备机器的流量计。

本发明的流量计包括：界定出测量腔室的模制外壳；可旋转的测量本体，该测量本体具有跨越测量腔室延伸的可旋转轴，例如具有诸如鳍片或叶片之类的流动截断部的转子或类似元件，通常为叶轮；和尖头支承装置，该尖头支承装置用于将可旋转轴的相对末端安装和定位在外壳中。每个尖头支承装置由分别与外壳和可旋转轴的末端相关的突出部和配合的对向对等部、特别是凹陷部形成，或者反过来。该突出部和该对等部与模制外壳和可旋转轴整体成型。

因此，这种不需要用于支承装置的金刚石元件的流量计的制造成本被显著降低。两个支承部可在它们分别与之相关的构件的模制步骤期间成型。支承部分别与静止的支撑构件和移动的测量构件整体成型，因此不需要限制生产成本的单独的组装步骤。然而，该流量计的精度在很大程度上独立于流量计的取向。每个尖头支承装置的突出部和/或对等部能够通过材料的灌注/固化和/或聚合而制成，通常通过模制这些材料而制成。

就流量计用于饮料制备机器中而言，形成腔室和带轴的可旋转测量本体的材料应该是食品安全的。此外，它们应该具有低摩擦系数和低磨损率并且在制造/模制工艺中可很好地控制以便实现高尺寸精度，从而以有限的成本提供高品质流量计。此外，这些材料应该可在制造工艺中加以控制以便允许形成能够减小这种流量计集成在其中使用的装置的尺寸的小尺寸的可靠部件。通过特别是以组合的方式使用上述材料来满足所有这些要求。

因此，每个尖头支承装置的突出部和对等部在湿润状态下可具有在0.1至0.8、特别是从0.2至0.4的范围内的摩擦系数。每个尖头支承装置的突出部和对等部件能够具有在0.05μm/km至10μm/km、特别是从0.1μm/km至1.5μm/km的范围内的磨损率。

在一个实施例中，每个尖头支承装置的突出部和/或对等部分别由POM(例如聚甲醛(polyoxymethylen)或聚甲醛(polyformaldehyd))如Schulaform 9A和PBT(例如聚对苯二甲酸丁二醇酯(polybutylenterephthalat))如Tecdur GK30制成，或者反过来。这种材料组合的摩擦系数在干燥状态下通常为约0.45。POM材料对PBT材料的磨损率为约0.2μm/km。PBT材料对POM材料的磨损率为约0.7μm/km。此外，这种POM和PBT材料是食品安全的。

外壳和/或轴由含有粘合材料和稳定填料如珠子、特别是玻璃珠的复合材料制成。该复合材料可含有10vol％(按体积计)至70vol％、特别是15vol％至50vol％、如20vol％至40vol％的填料。填料如珠子的使用使得对复合材料在模制步骤期间固结时的收缩的控制增加。这对于保证可相对移动的部件的高尺寸精度和部件的正确组装来说是特别希望的。此外，使用珠子代替纤维例如玻璃纤维作为填料提供了能够在特别是用于轴承的紧密度容限的情况下制造的清洁表面。此外，使用珠子作为填料与使用纤维材料作为填料相比减小了摩擦系数和磨损率。由这种复合材料生产的构件还呈现了高稳定性，特别是对于连接部件，如下文所述。

外壳能够由两个组装的模制本体制成。例如，外壳由杯状本体和盖罩本体组装而成。通常，可旋转轴具有在位于盖罩本体处的尖头支承装置和位于杯状本体中的对向尖头支承装置之间延伸的旋转轴线。杯状本体能够具有形成垂直于轴的旋转轴线的基准表面的边沿，盖罩本体具有内表面，该内表面被抵靠在基准表面上以便精确地设置尖头支承装置之间的间距，从而保持和允许轴在尖头支承装置之间的自由旋转。

此外，杯状本体能够具有边沿并且盖罩本体能够具有密封唇缘，该密封唇缘被压配合在边沿中，或者反过来，以将盖罩本体密封在杯状本体上。密封环如O形圈能设置在两个组装而成的模制本体之间用于密封。

所述本体能通过卡爪(snap)、闩锁、夹子或钩挂装置、特别是通过卡口连接彼此机械固定。

各模制本体可具有与测量腔室相通的贯通开口，用于使液体循环通过这种流量计。或者，流量计的液体入口和出口能位于同一本体上。

在一个实施例中，外壳包括伸入腔室的对向突出体，用于形成尖头支承装置。或者，突出体可位于测量本体的轴上。还可提供混合构造，即，在轴上带有突出体的第一支承装置和在外壳上带有突出体的第二(相对的)支承装置。

外壳可包括用于以可分离的方式将传感器装置、特别是霍尔传感器装置连接到其上的连接装置。

本发明的又一方面涉及一种包括如上所述的流量计的饮料制备机器，该饮料制备机器具有液体循环回路，特别是水循环回路。

例如，该机器为咖啡、茶或汤机器，特别是用于通过使热水或冷水或另一种液体通过容纳待制备饮料的配料例如研磨咖啡或茶或巧克力或可可豆或奶粉的胶囊或小包(pod)而在提取单元内制备饮料的机器。该机器可包括用于收容这种配料的冲煮单元。通常，该机器包括泵、加热器、承滴盘、配料收集器、液体罐和用于提供液体罐与冲煮单元之间的流体连接的流体连接***等中的一个或多个。用于这种机器的储液器和加热器之间的流体回路的构造例如在共同未决的申请PCT/EP08/067072中更详细地公开。

附图说明

现将参照示意图描述本发明，其中：

-图1示出了根据本发明的流量计的分解图，组装好的流量计在图2中示出；

-图3示出了用于这种流量计的电连接器的一部分；以及

-图4示出了这种流量计的外壳的一部分。

具体实施方式

图1和2示出了通常用于饮料制备机器如咖啡机的流量计1。该流量计可安装在如例如在PCT/EP09/053368中更详细地描述的饮料制备机器的流体回路中。

流量计1具有外壳，该外壳由界定出内部的大体呈圆柱形的测量腔室10的两个组装而成的模制本体2、4形成。例如，该外壳通过注塑形成。

外壳2、4容纳形式为转子或叶轮的可旋转测量本体3。本体3在跨越测量腔室10在中央延伸的旋转轴32上具有一系列径向部件31，例如鳍片或叶片。轴32具有下部33和上部34，径向部件31从所述下部延伸。两个空腔35设置在上部34中，用于收容相应形状的一对磁体36。

流量计1具有上、下尖头支承装置，用于将可旋转轴32的相对的末端32′、32″安装在外壳本体2、4中。这些尖头支承装置由伸入腔室10的外壳2、4的突出体和形成用于突出体的定位对等部的可旋转轴32的末端32′、32″中的凹部形成，形成下支承装置和上支承装置的一部分的这种类型的形式为销11的下突出体和上凹部37能在图1中看到。下支承装置和上支承装置完全相同，以确保在所有可能的取向上的相似性能。

根据本发明，突出体11和对等部37分别与模制外壳本体2、4和可旋转轴32整体成型。换句话说，不需要另外的构件来形成流量计的支承部件。这些可直接随相应构件即外壳本体2、4和轴32一起模制。轴或甚至整个叶轮3(磁体36除外)可由POM制成；外壳2、4可由PBT制成，并利用30vol％(按体积计)的玻璃珠作为填料。

如图1所示，下外壳本体4呈杯的一般形状且上外壳本体2呈盖罩的一般形状。应理解，下取向和上取向仅仅指的是如图所示的流量计的特定取向。在使用期间，流量计1可采取任何取向或者甚至改变取向。

可旋转轴32具有在位于盖罩本体2处的尖头支承装置与位于杯状本体4中的对向尖头支承装置11之间延伸的旋转轴线3′。

杯状本体4具有形成垂直于旋转轴线的基准表面42的边沿41，盖罩本体2具有内表面22，该内表面被抵靠在基准表面42上，用于精确地设定尖头支承装置11之间的间距，以便保持和允许轴32在其间的自由旋转。

此外，边沿41具有与盖罩本体2的相应密封唇缘23配合的直立内表面43，用于通过唇缘23压配合到边沿41中而将盖罩本体2密封在杯体4上。该组件在图4的截面图中更详细地示出，其中相同的附图标记表示相同的元件。阴影部分23′示出由于压配合而引起的唇缘23的变形。在一变型中，唇缘23和边沿41可被焊接，例如通过超声波焊接，这种情况***影部分23′将示出焊接的部分。

杯状本体4具有四个间隔开的钩部45，所述钩部均匀地分布在边沿41上并与在盖罩本体2的周边处的相应的通路25和钩保持部26配合以形成卡口连接。由于盖罩本体2在杯体4上的锁定移动处于垂直于轴32和旋转轴线3′的平面中，所以尖头支承装置之间的间距不受这种锁定影响。该间距完全由基准表面42的几何形状(和位置)决定，从而即使支承装置通过模制而不是通过附加的金刚石成型也能够提供用于支承装置的紧密度容限。

各模制本体2、4具有与测量腔室10相通的贯通开口，用于使液体循环通过这种流量计。管状入口47设置在杯状本体4中并且管状出口27设置在盖罩本体2中。所述入口和出口当然可以切换。此外，所述入口和出口可以位于同一模制本体上。

此外，盖罩本体2具有插座28，该插座带有用于接纳如图2所示的传感器插塞5的空腔29，所述插塞本身在图3中更详细地示出，在图3中相同的附图标记表示相同的元件。

传感器插塞5具有可使用盖子封闭或者以其它方式密封(未示出)的外壳51。外壳51具有用于将插塞5固定在空腔29中的一对前钩部52并且界定出内腔室53。

腔室53容纳在带有缆线55的PCB 54上的霍尔传感器，所述缆线用于连接到例如饮料制备机器如咖啡机的控制单元(未示出)。为了实现PCB与经由腔室10循环的任何液体的安全隔离，设置了三重屏障：盖罩本体2中的插座28的壁、插塞5的外壳51和PCB 54周围的Kapton或其它聚酰亚胺箔，由此带有霍尔传感器的PCB 54被安全地密封。

霍尔传感器、PCB 54、外壳51和空腔29布置和定位成使得当插塞5被固定在插座28中时，霍尔传感器位于带有磁体36的末端32″′上方。

PCB 54可作为控制单元的主板的一部分形成，缆线55连接到所述控制单元。因此，PCB 54可与所述控制单元一起制造然后在插塞5——在缆线55连接前或连接后——组装前或组装后与其分开，例如沿削弱线切开或断开，然后随插塞5被固定在插座28中。因此，能够简化和优化传感器装置及其控制单元的制造。在一些实施例中，流量计甚至可以被直接安装在主板上使得PCB 54是主板的整体部分并且保持控制单元的主板的整体部分，例如在WO 2009/043865中和PCT/EP09/053368中更详细地说明的。

在流量计1的使用期间，液体经由腔室10从入口47循环到出口27。液体的流动将被叶片31截断，从而驱动轴32在轴32的末端32′、32″处的尖头支承装置之间绕轴线3′旋转。轴32的旋转速度将与腔室10中的液体的流量成比例并驱动测量本体3。通过使轴32旋转，磁体36在PCB 54上的霍尔传感器附近旋转，所述霍尔传感器将检测由磁体产生的旋转磁场并将其转换为具有与轴32的旋转速度相应的频率的相应电信号。然后，与液体流量有关的信息将经由线缆55被传送到控制单元。

Claims (15)

1.一种特别是用于饮料制备机器的流量计(1)，包括：

-界定出测量腔室(10)的模制外壳(2，4)；

-具有跨越所述测量腔室延伸的可旋转轴(32)的可旋转测量本体(3)；以及

-用于将所述可旋转轴的相对末端(32′，32″)安装和定位在所述外壳中的尖头支承装置(11，37)，

每个尖头支承装置由分别与所述外壳和所述可旋转轴的末端相关的突出部(11)和配合的对向对等部(37)、特别是凹陷部形成，或者反之亦然，

其特征在于，所述突出部和所述对等部与同它们相关的模制外壳和可旋转轴一体成型。

2.根据权利要求1所述的流量计，其特征在于，每个尖头支承装置的所述突出部(11)和对等部(37)在湿润状态下具有在0.1至0.8、特别是从0.2至0.4的范围内的摩擦系数。

3.根据权利要求1或2所述的流量计，其特征在于，每个尖头支承装置的所述突出部(11)和对等部(37)具有在0.05μm/km至10μm/km、特别是从0.1μm/km至1.5μm/km的范围内的磨损率。

4.根据任一项前述权利要求所述的流量计，其特征在于，每个尖头支承装置的所述突出部(11)和对等部(37)分别由POM如Schulaform 9A和PBT如Tecdur GK30制成，或者反之亦然。

5.根据任一项前述权利要求所述的流量计，其特征在于，所述外壳(2，4)和/或所述轴(3)由包含粘合材料和稳定填料如珠子、特别是玻璃珠的复合材料制成，所述复合材料通常包含10v0l％至70vol％、特别是15vol％至50vol％如20vol％至40vol％的填料。

6.根据任一项前述权利要求所述的流量计，其特征在于，所述外壳由两个组装而成的模制本体(2，4)制成。

7.根据权利要求6所述的流量计，其特征在于，所述外壳具有杯状本体(4)和盖罩本体(2)。

8.根据权利要求7所述的流量计，其特征在于，所述可旋转轴(32)具有在位于所述盖罩本体(2)处的尖头支承装置与位于所述杯状本体(4)中的对向尖头支承装置(11)之间延伸的旋转轴线(3′)。

9.根据权利要求8所述的流量计，其特征在于，所述杯状本体(4)具有形成垂直于所述轴的旋转轴线(3′)的基准表面(42)的边沿(41)，所述盖罩本体(2)具有内表面(22)，所述内表面被抵靠在所述基准表面上，以便精确地设定所述尖头支承装置之间的间距，从而保持和允许所述轴(32)在所述尖头支承装置之间的自由旋转。

10.根据权利要求7、8或9所述的流量计，其特征在于，所述杯状本体(4)具有边沿(41)并且其中所述盖罩本体(2)具有密封唇缘(23)，所述密封唇缘被压配合在所述边沿中，或者反之亦然，以便将所述盖罩本体密封在所述杯状本体上。

11.根据权利要求7至10中任一项所述的流量计，其特征在于，所述本体(2，4)通过卡爪、闩锁、夹子或钩挂装置(25，26，45)、特别是通过卡口连接装置组装而成。

12.根据权利要求7至11中任一项所述的流量计，其特征在于，所述模制本体(2，4)中的每一个具有与所述测量腔室(10)相通的贯通开口(27，47)，用于使液体循环通过这种流量计(1)。

13.根据任一项前述权利要求所述的流量计，其特征在于，所述外壳(2，4)包括伸入所述腔室(10)的对向突出体(11)，用于形成所述的尖头支承装置。

14.根据任一项前述权利要求所述的流量计，其特征在于，所述外壳(2，4)包括连接装置(28)，所述连接装置用于以可分离的方式将传感器装置(5)连接到所述连接装置。

15.一种具有液体循环回路、特别是水循环回路的饮料制备机器，所述饮料制备机器包括如任一项前述权利要求所述的流量计(1)。

Images