CN103565277A - 咖啡机及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种咖啡机及其工作方法，采用液压酿造装置：包括有液压酿造器及单向阀，液压酿造器设置有液压腔和酿造腔，单向阀设置在酿造腔与水泵之间的水路中；工作时，将原料放入机器，水泵开始泵水入液压腔，活塞头在液压腔水压的推动下从起始位置移动到将酿造原料容器压紧的位置并通过装配在活塞头和酿造原料容器之间的酿造密封圈密封；随着水泵继续泵水，液压腔压力持续增大，直到其水压大于水路中单向阀设定的弹力时，单向阀由关闭转为开启，高压的水由此进入酿造腔，然后从酿造腔穿过咖啡粉获取咖啡。本发明为一种性能稳定、操作简单、价格便宜，能通过机器自身水泵提供的系统压力来自动实现对原料的压紧，密封以及酿造过程的液压酿造装置。

Description

咖啡机及其工作方法

技术领域

本发明涉及咖啡及类似饮品的酿造设备技术领域，特别是涉及一种咖啡机及其工作方法。

背景技术

目前，市面上对于各类咖啡机的需求量大增，并且要求此类机器性能稳定、操作简单、价格便宜。

现有的咖啡机，关于压紧驱动方面的结构设计，有的采用手动驱动酿造器的压紧机构，结构复杂，操作复杂；有的采用马达驱动的自动压紧机构，同样具有结构复杂的缺点，且价格较高。

同时，现有的咖啡机的酿造器，关于阀门控制方面，大多采用电磁阀控制阀门的启闭，价格昂贵；有些也采用机械结构部件控制阀门的启闭，从而控制水路的通断；机械结构部件长时间使用后，由于变形、磨损等原因，导致工作状态不稳定，不能精准地控制阀门。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种咖啡机，酿造装置结构得到简化，能精准地控制水路的阀门启闭，性能稳定、操作简单。

本发明所要解决的另一个技术问题在于提供咖啡机的工作方法，能精准地控制水路的阀门启闭，用户能够方便地酿造咖啡饮品。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

咖啡机，包括有水箱、水泵、锅炉、酿造装置以及连接管路，所述水箱、水泵、锅炉和酿造装置通过连接管路连接；水泵连接水箱的出口，水泵的出水口通过连接管路与锅炉连通；酿造装置设置有咖啡出口；其中，所述酿造装置为一种液压酿造装置；所述液压酿造装置包括有液压酿造器及一个或者多个用来分配压力的单向阀，液压酿造器设置有液压腔和酿造腔，所述液压腔和酿造腔分别通过连接管路和水泵连通，所述单向阀设置在酿造腔与水泵之间的水路中。

上述咖啡机的工作方法，其中，将酿造原料放入液压酿造器的酿造腔后，水泵开始泵水入液压酿造器的液压腔；液压酿造器的活塞头在液压腔内水压的推动下从起始位置移动到将酿造原料压紧的位置，并通过装配在活塞头和酿造原料容器之间的酿造密封圈密封；然后，随着水泵继续泵水，液压腔内压力持续增大，直到其水压大于水路中单向阀设定的弹力时，单向阀由关闭转为开启，高压的水由单向阀进入酿造腔，然后从酿造腔流过酿造原料容器，生产出咖啡饮品，整个酿造过程完成。

本发明的有益效果如下：

本发明的咖啡机，由于酿造装置为一种液压酿造装置，包括有液压酿造器及一个或者多个用来分配压力的单向阀，液压酿造器设置有液压腔和酿造腔，单向阀设置在酿造腔与水泵之间的水路中；本发明的咖啡机的工作方法，利用液压装置酿造咖啡的原理：将咖啡粉或咖啡粉类产品放入机器后，水泵开始泵水入液压腔，活塞头在液压腔水压的推动下从起始位置移动到将酿造原料容器压紧的位置并通过装配在活塞头和酿造原料容器之间的酿造密封圈密封；然后，随着水泵继续泵水，液压腔压力持续增大，直到其水压大于水路中单向阀设定的弹力时，单向阀由关闭转为开启，高压的水由此进入酿造腔，然后从酿造腔穿过咖啡粉而获取我们需要的咖啡，从而完成整个酿造过程。本发明的咖啡机，为性能稳定、操作简单、价格便宜，能通过机器自身水泵提供的系统压力来自动实现对咖啡粉、咖啡胶囊或其他类似咖啡粉类产品的压紧，密封以及酿造过程的液压酿造装置。

附图说明

图1为本发明咖啡机实施例一的整机水路结构示意图；

图2为本发明咖啡机实施例一的液压酿造装置的水路结构示意图；

图3为本发明咖啡机实施例一的液压酿造器的结构示意图；

图4为本发明咖啡机实施例一的液压酿造器在起始位置状态时的剖视结构示意图；

图5为本发明咖啡机实施例一的液压酿造器在活塞头压紧咖啡胶囊状态时的剖视结构示意图；

图6a为本发明咖啡机实施例一的泄压控制阀在咖啡档位时的俯视图结构示意图；

图6b为图6a的A-A截面剖视结构示意图；

图7a为本发明咖啡机实施例一的泄压控制阀在泄压档位时的俯视图结构示意图；

图7b为图7a的B-B截面剖视结构示意图；

图8为本发明咖啡机实施例二的整机水路结构示意图；

图9为本发明咖啡机实施例二的液压酿造装置的水路结构示意图；

图10为本发明咖啡机实施例二的液压酿造器在起始位置状态时的剖视结构示意图；

图11为本发明咖啡机实施例二的液压酿造器在活塞头压紧咖啡胶囊状态时的剖视结构示意图。

附图标记说明：

1、水泵，2、锅炉，3、液压酿造装置，4、酿造原料容器，5、液压酿造器，6、单向阀，7、泄压控制阀，8、液压腔，9、酿造腔，10、活塞头，11、入水头，12、第一密封圈，13、第二密封圈，14、酿造器支架，15、酿造密封圈，20、复位弹簧，21、酿造腔泄压端口，22、液压腔泄压端口，23、酿造腔入水口，24、胶囊座，25、上酿造辅助装置，26、下酿造辅助装置，27、液压腔内的水压对活塞头作用面的投影面积，28、酿造腔对活塞头作用面的投影面积，29、旋钮，30、顶杆，31、阀杆，32、密封件，33、密封面。

具体实施方式

本发明为了解决现有技术的问题，提出了一种咖啡机，包括有水箱、水泵、锅炉、酿造装置以及连接管路，所述水箱、水泵、锅炉和酿造装置通过连接管路连接；水泵连接水箱的出口，水泵的出水口通过连接管路与锅炉连通；酿造装置设置有咖啡出口；其中，所述酿造装置为一种液压酿造装置；所述液压酿造装置包括有液压酿造器及一个或者多个用来分配压力的单向阀，液压酿造器设置有液压腔和酿造腔，所述液压腔和酿造腔分别通过连接管路和水泵连通，所述单向阀设置在酿造腔与水泵之间的水路中。

上述咖啡机的工作方法，其中，将酿造原料放入液压酿造器的酿造腔后，水泵开始泵水入液压酿造器的液压腔；液压酿造器的活塞头在液压腔内水压的推动下从起始位置移动到将酿造原料压紧的位置，并通过装配在活塞头和酿造原料容器之间的酿造密封圈密封；然后，随着水泵继续泵水，液压腔内压力持续增大，直到其水压大于水路中单向阀设定的弹力时，单向阀由关闭转为开启，高压的水由单向阀进入酿造腔，然后从酿造腔流过酿造原料容器，生产出咖啡饮品，整个酿造过程完成。

实施例一：

如图1至图5所示，本实施例中，咖啡机包括有水箱、水泵1、锅炉2、酿造装置以及连接管路，所述水箱、水泵1、锅炉2和酿造装置通过连接管路连接；水泵1连接水箱的出口，水泵1的出水口通过连接管路与锅炉2连通；酿造装置设置有咖啡出口；其中，所述酿造装置为一种液压酿造装置3；采用液压酿造装置3控制咖啡萃取过程中的压紧和酿造动作，所述液压酿造装置3包括有液压酿造器5及一个或者多个用来分配压力的单向阀6，液压酿造器5设置有液压腔8和酿造腔9，所述液压腔8和酿造腔9分别通过连接管路和水泵1连通，所述单向阀6设置在酿造腔9与水泵1之间的水路中。

所述液压酿造器5包括有：酿造器支架14、入水头11、活塞头10及胶囊座24；所述入水头11同酿造器支架14刚性连接，入水头11位于酿造器支架14上部的内腔中，两端分别连通锅炉2的出水管和液压腔8；活塞头10位于入水头11的下方，所述活塞头10为设置在入水头11和胶囊座24之间可轴向运动的活动件；液压腔8位于入水头11与活塞头10之间的区域内；胶囊座24位于酿造器支架14下部的内腔中，胶囊座24内腔放置酿造原料容器4，胶囊座24用于为酿造原料容器4提供支撑和定位；酿造腔9位于活塞头10与胶囊座24之间的区域内。

入水头11的外壁与活塞头10之间设置有第一密封圈12；活塞头10的顶部设置有穿过入水头11的酿造腔入水管，酿造腔入水口23设置在酿造腔入水管中，酿造腔入水管与入水头11的壁面之间设置有第二密封圈13；所述第一密封圈12和第二密封圈13为装配在入水头和活塞头配合间隙处的密封零件，用来确保活塞头运动时同入水头密封良好；活塞头10的底端固定有用于在活塞头压紧酿造原料容器4时确保两者之间密封的酿造密封圈15；活塞头10的底端固定有上酿造辅助装置25，胶囊座24内腔底部设置有下酿造辅助装置26。

所述液压酿造器的液压腔8是由入水头11、活塞头10以及装配在两者之间起密封作用的第一密封圈12、第二密封圈13界定的相对独立的区域；酿造原料容器4采用一种咖啡胶囊；在所述活塞头10压紧咖啡胶囊且酿造密封圈15实现对活塞头和咖啡胶囊之间的密封时，活塞头10、咖啡胶囊以及酿造密封圈15之间界定的空间即为液压酿造器的酿造腔9。

所述单向阀6设置在水泵和酿造腔之间的连接管路中，用来在酿造过程中控制酿造腔端水路的开启或闭合；同时也用来确保在酿造腔端水路开启时，所述液压腔中的压强高于所述酿造腔的压强，以便液压酿造器的活塞头在液压腔水压力的作用下能克服酿造腔的水压力并保持对咖啡胶囊的压紧状态；所述液压腔内的水压对活塞头作用面的投影面积27需大于0.7倍酿造腔对活塞头作用面的投影面积28。

所述的单向阀6包括有阀体17、调压弹簧18和胶头19，由受压的调压弹簧顶住胶头装配在阀体内腔中，胶头在调压弹簧的作用下同阀体上与之贴合的平面或曲面压紧；阀体17两端具有与连接管路连通的接口。

当活塞头10在液压腔8水压的作用下从起始位置向对酿造原料容器压紧位置移动时，单向阀呈关闭状态，通往酿造腔入水口23的水路被切断；当活塞头已经压紧酿造原料容器，且酿造密封圈15在活塞头和酿造原料容器之间形成密封，液压腔端水路中水压随着水泵的持续泵水继续升高到一定程度时，单向阀转为开启状态，酿造腔入水的水路接通，水由此进入到酿造腔。

所述液压酿造器还包括确保活塞头10在酿造结束时回到起始位置的复位弹簧20。

如图1、2、6a、6b、7a、7b所示，所述液压酿造装置3包括有一个或者多个对液压腔和酿造腔进行泄压的泄压控制阀7，泄压控制阀7通过连接管路与液压腔的液压腔泄压端口22和酿造腔的酿造腔泄压端口21分别连接；所述泄压控制阀7包括有旋钮29、连接酿造腔水路的顶杆30和连接液压腔水路的阀杆31，阀杆31上的密封件32同泄压控制阀阀体的密封面33配合作为泄压通道的启闭机构。

当酿造结束时，水泵停止泵水，可通过一个或者多个泄压控制阀7对液压腔和酿造腔进行泄压，所述的泄压控制阀7，可通过手动控制的旋钮29在咖啡档位和泄压档位之间切换，当旋钮指向咖啡档位时，泄压控制阀的泄压通道关闭；当旋钮向泄压档位转动时，先后压下连接酿造腔水路的顶杆30和连接液压腔水路的阀杆31，致使阀杆31上的密封件32同密封面33分离，以便接通两路泄压端口，从而实现泄压。

当酿造结束时，对液压腔泄压时活塞头10将在复位弹簧20的作用下向起始位置复位，酿造密封圈15将快速同酿造原料容器4脱开，所述泄压控制阀的工作步骤为：泄压顺序是先接通酿造腔泄压端口21对酿造腔泄压再接通液压腔泄压端口22对液压腔泄压，以便在活塞头同咖啡胶囊脱离之前酿造腔内的压力已被释放，以免酿造腔内的水汽从活塞头和咖啡胶囊之间喷出。

本实施例中，咖啡机的工作方法，包括如下步骤：

步骤s1：在待机模式下，液压酿造器处于初始状态，活塞头位于的初始位置，咖啡胶囊放置在胶囊座中，酿造密封圈同咖啡胶囊入水端面间隔特定距离；

步骤s2：转换到煮咖啡模式，水泵开始泵水，此时单向阀处于关闭状态，水进入液压酿造器的液压腔，在液压腔水压的推动下，活塞头从初始位置朝咖啡胶囊方向移动，直到活塞头将咖啡胶囊压紧，酿造密封圈实现对活塞头和咖啡胶囊入水端面的密封，同时咖啡胶囊入水端面被上酿造辅助装置刺穿；

步骤s3：随着水泵持续泵水，液压腔内水压升高，当水压升到一定程度时，单向阀开启，酿造腔入水端水路被接通，高压的水从单向阀经酿造腔入水口进入酿造腔，再从咖啡胶囊入水端面的刺穿孔进入咖啡胶囊，然后在咖啡胶囊内完成对咖啡粉的萃取，最后咖啡经咖啡胶囊出水端面的刺穿孔流出，从而完成整个酿造过程；

步骤s4：酿造完成之后，水泵停止泵水；利用泄压控制阀先打开酿造腔的泄压端口，酿造腔和咖啡胶囊内的水压被卸掉；再打开液压腔的泄压端口，液压腔内的水压被卸掉，活塞头在复位弹簧的作用下开始复位，最后活塞头回到初始位置。

实施例二：

如图8、9、10、11所示，本实施例与实施例一不同之处在于：

该实施例的特别之处在于：单向阀集成到液压酿造器5中，液压酿造器的活塞头的酿造腔入水管作为单向阀的阀体，由受压的调压弹簧18顶住胶头19装配在酿造腔入水管内腔中，胶头19在调压弹簧18的作用下同酿造腔入水管上与之贴合的平面或曲面压紧，以实现分配压力的功能。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (12)

1.咖啡机，包括有水箱、水泵、锅炉、酿造装置以及连接管路，所述水箱、水泵、锅炉和酿造装置通过连接管路连接；水泵连接水箱的出口，水泵的出水口通过连接管路与锅炉连通；酿造装置设置有咖啡出口；其特征在于，所述酿造装置为一种液压酿造装置；所述液压酿造装置包括有液压酿造器及一个或者多个用来分配压力的单向阀，液压酿造器设置有液压腔和酿造腔，所述液压腔和酿造腔分别通过连接管路和水泵连通，所述单向阀设置在酿造腔与水泵之间的水路中。

2.根据权利要求1所述的咖啡机，其特征在于，所述液压酿造器包括有：酿造器支架、入水头、活塞头及胶囊座；所述入水头同酿造器支架刚性连接，入水头位于酿造器支架上部的内腔中，两端分别连通锅炉的出水管和液压腔；活塞头位于入水头的下方，所述活塞头为设置在入水头和胶囊座之间可轴向运动的活动件；液压腔位于入水头与活塞头之间的区域内；胶囊座位于酿造器支架下部的内腔中，胶囊座内腔放置酿造原料容器，胶囊座用于为酿造原料容器提供支撑和定位；酿造腔位于活塞头与胶囊座之间的区域内。

3.根据权利要求2所述的咖啡机，其特征在于，所述入水头的外壁与活塞头之间设置有第一密封圈；活塞头的顶部设置有穿过入水头的酿造腔入水管，酿造腔入水口设置在酿造腔入水管中，酿造腔入水管与入水头的壁面之间设置有第二密封圈；所述第一密封圈和第二密封圈为装配在入水头和活塞头配合间隙处的密封零件，用来确保活塞头运动时同入水头密封良好；活塞头的底端固定有用于在活塞头压紧酿造原料容器时确保两者之间密封的酿造密封圈；活塞头的底端固定有上酿造辅助装置，胶囊座内腔底部设置有下酿造辅助装置。

4.根据权利要求3所述的咖啡机，其特征在于，所述液压酿造器的液压腔是由入水头、活塞头以及装配在两者之间起密封作用的第一密封圈、第二密封圈界定的相对独立的区域；酿造原料容器采用一种咖啡胶囊；在所述活塞头压紧咖啡胶囊且酿造密封圈实现对活塞头和咖啡胶囊之间的密封时，活塞头、咖啡胶囊以及酿造密封圈之间界定的空间即为液压酿造器的酿造腔。

5.根据权利要求4所述的咖啡机，其特征在于，所述液压腔内的水压对活塞头作用面的投影面积大于0.7倍酿造腔对活塞头作用面的投影面积。

6.根据权利要求1至5中任何一项所述的咖啡机，其特征在于，所述单向阀包括有阀体、调压弹簧和胶头，由受压的调压弹簧顶住胶头装配在阀体内腔中，胶头在调压弹簧的作用下同阀体上与之贴合的平面或曲面压紧；阀体两端具有与连接管路连通的接口。

7.根据权利要求1至5中任何一项所述的咖啡机，其特征在于，所述液压酿造器还包括确保活塞头在酿造结束时回到起始位置的复位弹簧。

8.根据权利要求1至5中任何一项所述的咖啡机，其特征在于，所述液压酿造装置包括有一个或者多个对液压腔和酿造腔进行泄压的泄压控制阀，泄压控制阀通过连接管路与液压腔的液压腔泄压端口和酿造腔的酿造腔泄压端口分别连接；所述泄压控制阀包括有旋钮、连接酿造腔水路的顶杆和连接液压腔水路的阀杆，阀杆上的密封件同泄压控制阀阀体的密封面配合作为泄压通道的启闭机构。

9.根据权利要求6任何一项所述的咖啡机，其特征在于，所述单向阀设置在水泵和酿造腔之间的连接管路中。

10.根据权利要求1至5中任何一项所述的咖啡机，其特征在于，所述单向阀集成到液压酿造器中，液压酿造器的活塞头的酿造腔入水管作为单向阀的阀体，由受压的调压弹簧顶住胶头装配在酿造腔入水管内腔中，胶头在调压弹簧的作用下同酿造腔入水管上与之贴合的平面或曲面压紧。

11.如权利要求1至10中任何一项所述的咖啡机的工作方法，其中，将酿造原料放入液压酿造器的酿造腔后，水泵开始泵水入液压酿造器的液压腔；液压酿造器的活塞头在液压腔内水压的推动下从起始位置移动到将酿造原料压紧的位置，并通过装配在活塞头和酿造原料容器之间的酿造密封圈密封；然后，随着水泵继续泵水，液压腔内压力持续增大，直到其水压大于水路中单向阀设定的弹力时，单向阀由关闭转为开启，高压的水由单向阀进入酿造腔，然后从酿造腔流过酿造原料容器，生产出咖啡饮品，整个酿造过程完成。

12.根据权利要求11所述的咖啡机的工作方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤s1：在待机模式下，液压酿造器处于初始状态，活塞头位于的初始位置，咖啡胶囊放置在胶囊座中，酿造密封圈同咖啡胶囊入水端面间隔特定距离；

步骤s2：转换到煮咖啡模式，水泵开始泵水，此时单向阀处于关闭状态，水进入液压酿造器的液压腔，在液压腔水压的推动下，活塞头从初始位置朝咖啡胶囊方向移动，直到活塞头将咖啡胶囊压紧，酿造密封圈实现对活塞头和咖啡胶囊入水端面的密封，同时咖啡胶囊入水端面被上酿造辅助装置刺穿；

步骤s3：随着水泵持续泵水，液压腔内水压升高，当水压升到一定程度时，单向阀开启，酿造腔入水端水路被接通，高压的水从单向阀经酿造腔入水口进入酿造腔，再从咖啡胶囊入水端面的刺穿孔进入咖啡胶囊，然后在咖啡胶囊内完成对咖啡粉的萃取，最后咖啡经咖啡胶囊出水端面的刺穿孔流出，从而完成整个酿造过程；

步骤s4：酿造完成之后，水泵停止泵水；利用泄压控制阀先打开酿造腔的泄压端口，酿造腔和咖啡胶囊内的水压被卸掉；再打开液压腔的泄压端口，液压腔内的水压被卸掉，活塞头在复位弹簧的作用下开始复位，最后活塞头回到初始位置。

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