CN103976665A - 研磨机 - Google Patents

Abstract

描述了一种研磨机（1），该研磨机用于研磨咖啡豆，该研磨机具有第一研磨元件（11）和第二研磨元件（15），其中，这两个研磨元件（11，15）能以咖啡豆由这些研磨元件研磨成咖啡粉的方式相对于彼此旋转，并且研磨机具有与能第一研磨元件一起旋转的夹带轮（25），所述夹带轮用于在其边缘区域上将研磨的咖啡粉通过出口通道（6-3）从研磨元件（11，15）传送出去。夹带轮（25）的边缘区域以这样的方式构成为朝向研磨元件（11，15）渐缩并具有凹入轮廓，该方式形成有内部高边缘（Ri）和外部低边缘（Ra），并且夹带轮（25）包括在周边上分布在边缘区域中的多个夹带叶片（26）。

Description

研磨机

技术领域

本发明涉及一种用于研磨咖啡豆的研磨机。

这种研磨机通常结合自动咖啡机被提供，但也可单独使用。

背景技术

根据已知现有技术的研磨机通常包括：

-研磨布置，该研磨布置用于研磨咖啡豆，并且出于该目的而包括第一研磨元件和第二研磨元件，其中，第一研磨元件可以这样的方式相对于第二研磨元件绕旋转轴线旋转，该方式使得咖啡豆被带至两个研磨元件之间并研磨成咖啡粉；

-可旋转地安装的夹带轮（entrainer wheel），该夹带轮可旋转地安装在研磨布置下方，并且用于向上输送由研磨布置所研磨的咖啡粉；

-出口通道，咖啡粉可通过该出口通道离开研磨机，其中，粉末通过夹带轮传送至出口通道。

存在各种类型的研磨布置，这些研磨布置在研磨元件的形状和布置方面不同，例如锥形研磨机、盘式研磨机等。

各种形式的夹带轮是已知的。夹带轮可包括位于上侧的在夹带轮的旋转轴线周围延伸的区域（以下称为“输送区域”），由研磨布置研磨的咖啡粉可落至该区域上。为了使由研磨布置研磨的咖啡粉可落至夹带轮的输送区域上，夹带轮必须相对于研磨布置适当地设置。

例如，具有夹带轮的研磨机是已知的，该研磨机构成为锥形（见EP-A-1964498，图1）。在DE-A-4418139中，示出了夹带轮（也称为“传输盘（delivery plate）”），该夹带轮在其外部边缘处设置有所谓的向上指向的空气叶片（见图3和图4）。该夹带轮的输送区域构成为略微锥形的，即以线性方式径向地向外平直倾斜。通过夹带轮的旋转，位于输送区域上的咖啡粉一方面在夹带轮的旋转轴线周围被输送，另一方面由于离心力而径向地向外移动。由于输送区域以线性方式略微倾斜，因此还另外有助于径向地向外指向的移动。

已知的夹带轮可包括多个夹带叶片，这些夹带叶片在输送区域中设置在夹带轮的上侧上，并且相对于旋转轴线径向地延伸。当夹带轮旋转时，这些夹带叶片在旋转方向上携带在夹带叶片前面的研磨咖啡粉，即沿着旋转轴线周围的路径。

从DE-A-441813已知存在夹带叶片（根据图3的“夹带叶片21”），该夹带叶片设置在夹带轮（9）的外部边缘处并在夹带轮上延伸相对短的距离（与输送区域的宽度相比）。缺陷在于，咖啡粉不会通过这些夹带叶片在旋转轴线周围非常有效地传送，而是打旋。在落在夹带轮上的粉末到达出口通道之前，在夹带轮多次旋转过程中，该粉末仍保持在输送区域中，因此这样导致小的传输性能。

在EP-A-1964498中，夹带叶片（根据图1的“肋261”和段落【0013】）相对于夹带轮的旋转轴线径向地延伸，并且夹带叶片的高度在旋转轴线的方向上减少到零。因此出现这样的缺陷，即研磨的粉末可能滑至夹带叶片的上侧上，这样则导致堵塞，从而阻碍夹带轮的旋转或夹带轮变得阻塞。陈旧的咖啡粉可能累积在夹带叶片上并与新鲜研磨的粉末混合，这会不利地影响泡煮的咖啡的味道。

发明内容

本发明所面临的问题是为了避免上述缺陷，并提供一种研磨机，通过该研磨机研磨的咖啡粉快速并完全地传送至出口通道。

该问题通过本发明的研磨机来解决。

根据本发明的用于研磨咖啡豆的研磨机设置有第一研磨元件和第二研磨元件，其中，这两个研磨元件能以这样的方式相对于彼此旋转，即咖啡豆由这些研磨元件研磨成咖啡粉。此外，设置有能与第一研磨元件一起旋转的夹带轮，所述夹带轮用于在其边缘区域上将研磨的咖啡粉通过出口通道传送出研磨机。夹带轮的边缘区域以这样的方式构成为朝向这些研磨元件渐缩（taper）并具有凹入轮廓，即形成有内部高边缘和外部低边缘，并且夹带轮包括在周边上分布在边缘区域中的多个夹带叶片。

根据本发明的研磨机具有以下的很大优点，该研磨机非常紧凑，并且与传统的研磨机相比，具有提高的传输性能。具有夹带叶片的夹带轮的特定实施方式的效果是，研磨的咖啡粉从研磨装置快速地传送出去进入出口通道中。此外，咖啡粉的残余量（即，研磨过程完成后残留在夹带轮上和出口通道中的咖啡粉）更小。

其他优点将通过下面的描述而显现出来。

附图说明

以下借助附图来说明本发明的其他细节以及特别地根据本发明的装置的示例性实施方式。在附图中：

图1示出了具有研磨布置和夹带轮的研磨机的分解视图；

图2以穿过根据图1的平面E1所得的横截面形式示出了根据图1的研磨机；

图3示出了根据图1的夹带轮的立体图；

图4以穿过根据图3的平面E2所得的横截面形式示出了根据图3的夹带轮；

图5A以沿剖面V-V所得的横截面形式示出了根据图2的研磨机，该研磨机处于空出状态（无研磨的咖啡粉）；

图5B以沿剖面V-V所得的横截面形式示出了根据图2的研磨机，该研磨机处于填充状态（具有研磨的咖啡粉）；以及

图6示出了对应于图2中的矩形A的研磨机部分的放大细节。

除非另有说明，对于附图中的相同元件在每种情况下均使用相同的附图标号。

具体实施方式

图1示出了（以立体视图且以分解视图方式）用于研磨咖啡豆的研磨机1，该研磨机包括具有齿轮单元70和驱动电机80的研磨装置5。研磨装置5分成研磨布置10、摩擦接合器40以及夹带轮25，其中这些部件由壳体6封装。在本实例中，研磨机1构成为“锥形研磨机”。因此，研磨布置10包括第一研磨元件11（在本实例中为具有螺旋叶片的研磨锥）和第二研磨元件15（在本实例中为研磨环）。第一研磨元件11相对于第二研磨元件15可旋转地设置。从研磨元件11向上按顺序设置有可旋转的传送元件12（在本实例中构成为螺杆）、紧固螺钉13、密封环21、用于第二研磨元件15的紧固环17、支撑件16、调节环22以及耦合元件18。在第一研磨元件11下面安装的是摩擦接合器40，该摩擦接合器包括三个滚珠40-1、三个压缩弹簧40-2以及三个套筒40-3。在第一研磨元件11与夹带轮25卡住的情况下，摩擦接合器以本身已知的方式确保夹带轮25可通过驱动电机80相对于第一研磨元件11旋转，以便研磨布置10不会失灵，并且因此驱动电机80不会过热。

图2示出了穿过图1中的平面II-II的横截面。设置在壳体6中的是第一上部室7和第二下部室8，第一上部室容纳实际的研磨布置10，第二下部室容纳夹带轮25并用于向上传送研磨的咖啡粉。壳体6包括第一外壁6-1、第二外壁6-2、出口通道6-3以及出口开口6-4，第一外壁界定第一室7，第二外壁界定第二室8，研磨的咖啡粉通过出口开口和出口开口从研磨机1传输。可旋转的传送元件（涡轮）12用于沿着旋转轴线R将待研磨产品或咖啡豆传送至第一研磨元件11与第二研磨元件15之间的进入间隙20中。第一研磨元件11、传送元件12以及夹带轮25通过螺钉13固定至齿轮单元70的驱动元件72上。支撑件16包括用于保持第二研磨元件15的卡扣元件16-1。

紧固环17固定在支撑件16上以将卡扣元件16锁定在位，以便第二研磨元件15固定地保持在支撑件16上。环形耦合元件18由弹性材料（如塑料）制成并置于支撑件16上，以在研磨机1上耦接用于待研磨产品的存储容器（未示出），所述存储容器能够从上方放置。密封环21构成为由塑料制成的扁平环，并且夹持在第二研磨元件15与壳体6之间，以防止研磨的咖啡粉向上逸出。调节环22在壳体6上可旋转地安装在旋转轴线R周围，即机械地耦接至支撑件16上，以便调节环22在旋转轴线R的方向上向上或向下移动支撑件16以及第二研磨元件15，因此调整咖啡的研磨度。夹带轮25用于输送研磨的咖啡粉，可旋转地安装在旋转轴线R周围，并且通过耦接件40耦接至第一研磨元件11。平坦底座35（通常由毡制品制成）密封夹带轮25抵靠壳体6的下侧，并且从而防止研磨的咖啡粉向下逸出。齿轮单元70包括齿轮壳体71、驱动元件72以及具有滚珠73’的滚子轴承73，驱动元件用于驱动第一研磨元件11和夹带叶片26，滚子轴承在齿轮壳体71上引导驱动元件72。驱动电机80的电机壳体81和电机的驱动轴82可部分地看到。

图3和图4示出了具有均匀分布在周边周围的九个基本呈长方体的夹带叶片26的夹带轮25。图4示出了在箭头IV的方向上沿着平面E2所得的横截面。当夹带轮25绕旋转轴线R旋转时，该夹带叶片26用于传送研磨的咖啡粉。每个夹带叶片26通过夹带轮25的旋转夹带特定量的咖啡粉并在旋转方向上在夹带叶片前面推动所述量的咖啡粉。具有中央孔27’的套筒27设置在夹带轮25上，以将夹带轮25放置在驱动元件72的一部分上，所述部分与套筒27互补地构成。套筒27还用于使紧固螺钉13通过以将夹带轮25紧固至驱动元件72。在套筒27周围设置的是三个圆柱体28，每个圆筒中均具有孔28’，用于接收摩擦接合器40的部件。

夹带轮25包括输送区域T，该输送区域构成为朝向研磨元件11和15渐缩并具有凹入轮廓（profile），以便形成内部高边缘Ri和外部低边缘Ra。内部边缘Ri相对于旋转轴线R具有较小的半径ri，而外部边缘Ra具有较大的半径ra。夹带轮25的凹入轮廓由具有公式h（r）的曲线所表示，该公式将输送区域T的高度（相对于与旋转轴线R正交的平面）描述为在内部边缘Ri与外部边缘Ra之间的区域中与旋转轴线R相距的距离r的函数。在夹带轮25中，内部边缘Ri与夹带叶片26之间设置有间隙30，所述间隙与在研磨布置10中构造的用于咖啡粉的出口间隙20’对准（见图6）。该间隙30防止由研磨布置10研磨的咖啡粉（其通过出口间隙20’传递至夹带轮（25）的输送区域T上）落至夹带叶片26的上侧上，从而防止第二室8被咖啡粉堵塞。

图5A和图5B示出了在图2的箭头V方向上沿线V-V所得的横截面。图5A表示没有咖啡粉的夹带轮25，图5B表示具有咖啡粉P的夹带轮。箭头25’示出了夹带轮25的旋转方向。图5B中的箭头ti示意性地描述了在咖啡粉离开研磨布置10后（根据图6，从出口间隙20’离开），在第二室8中咖啡粉在夹带轮25的输送区域T上的传输路径，在内部边缘Ri附近开始。如图5B中的箭头ti示意性地表示，两个夹带叶片26之间的咖啡粉发生向外的位移，该位移通过轮廓h（r）的凹入形状并通过由于夹带轮25的旋转所产生的离心力所引起。这从而确保了在夹带轮25的单次旋转后，研磨的咖啡粉被传送进入出口通道6-3中直至出口开口6-4。出口通道6-4的横截面大致对应于两个夹带叶片之间的距离。

图6示出了通过图2中的虚线表示的剖面A的放大图。在第一研磨元件11与第二研磨元件15之间的进入间隙20中的新鲜研磨的咖啡粉的方向由箭头t0所表示。来自出口间隙20’的研磨咖啡粉从高的内部边缘Ri至低的外部边缘Ra的运动方向由箭头tr示出。两个箭头t0和tr仅涉及运动的径向分量。如图可见，箭头tr对应于轮廓h（r）的凹入形状而弯曲。凹入轮廓h（r）的径向延伸量（或宽度）Δr由外部边缘Ra的半径ra与内部边缘Ri的半径ri之间的差所确定。Ti表示曲线h（r）在径向方向上在内部边缘Ri处的切线。该切线与竖直线（平行于旋转轴线R）形成角β1。Ta表示曲线h（r）在径向方向上在外部边缘Ra处的切线，该切线与水平线（与旋转轴线R成法线）形成角β2。研磨的咖啡粉在出口间隙20’处的入射角α由第一研磨元件11的锥角所确定并介于0°与45°之间，优选为5°。角β1介于0与α之间。由于曲线h（r）的凹入形状，≤arctan（Δr/Δh）也适于角β1。角β2介于0与arctan（Δr/Δh）之间。

另外，角β2可适于出口通道6-3的方向，即切线Ta例如可定向为与出口通道6-3的纵向轴线平行。在本实例中，出口通道6-3定向为水平的。后者具有以下的优点，即可实现研磨机1的特别小的整体高度，但是它具有的缺点在于咖啡粉在研磨后仍残留在出口通道6-3中。

作为凹入弯曲曲线的凹入轮廓h（r）具有以下重要作用：

a）在输送区域的内部边缘Ri处，输送区域T与具有相同的延伸量Δh和Δr的线性高度轮廓相比具有更大的梯度。假设咖啡粉落至内部边缘Ri附近的输送区域T上，较大的梯度促使咖啡粉在径向方向上向外有效地输送。从而实现了传输性能的改善。

b）在第二室8（夹带轮25设置在该第二室中）中，由于高度轮廓h（r）形成为凹入弯曲的曲线，与具有相同的延伸量Δh和Δr的线性高度轮廓相比，存在可用于容纳粉末的更大的体积。因此输送区域T可容纳更大量的粉末，这促使输送性能提高。

参数Δh和Δr以及曲线h（r）的曲率用于优化：

-a）和b）促使传输性能（即，夹带轮每转一次离开至出口通道的咖啡粉的量）改善，

-Δh、Δr以及曲线h（r）的曲率确定残余量的大小，该大小应当尽可能小，

-选定Δh、Δr以及曲线h（r）的曲率，以便在很大程度上，通过第一研磨元件11的旋转产生并落至夹带轮25上的咖啡粉基本上最迟在夹带轮25的单次旋转后到达出口通道6-3。

在当前情况下，曲线h（r）是具有对应于输送区域T的宽度Δr的半径的圆。但是，曲线h（r）还可形成为双曲线或抛物线，或可以其他方式凹入弯曲。

对于夹带叶片26，相关的是每个夹带叶片26以这样的方式径向地延伸，即狭缝或间隙30形成在夹带叶片26与输送区域的内部边缘Ri之间。间隙30在径向方向上应尽可能小，但至少足够宽以便由研磨布置传输的咖啡粉不能落至夹带叶片26的上侧上。因此防止了室8中和出口通道6-3中堵塞有咖啡粉，并且确保了总是新鲜地研磨的咖啡粉可通过输送区域T输送至出口通道6-3中。

由于输送区域T上的曲线h（r）的凹入形状，咖啡粉被集中到输送区域T上，压缩并以紧凑线路输送从而直接进入出口通道6-3中。在研磨机1的操作过程中，这种压缩咖啡粉的线路从出口开口6-4不断地传送出去并可用于进一步使用，如在自动咖啡机的泡煮单元中（未示出）。

通过研磨机1，约1至1.5克的少量残余咖啡粉堆积在夹带轮25（具有适当选择的Δh、Δr以及曲线h（r）的曲率）的室8中，这样则总是存在高比例的新鲜研磨的咖啡粉，即使对于要从研磨机1获取咖啡粉以用于由很少的咖啡粉泡煮咖啡饮品的情况而言，例如在浓缩咖啡的情况下，约10-12克的咖啡粉。

Claims (10)

1.一种研磨机（1），所述研磨机用于研磨咖啡豆，所述研磨机具有第一研磨元件（11）和第二研磨元件（15），其中，这两个研磨元件（11，15）能以咖啡豆由这些研磨元件研磨成咖啡粉的方式相对于彼此旋转，并且所述研磨机具有能与所述第一研磨元件一起旋转的夹带轮（25），所述夹带轮用于在所述夹带轮的边缘区域上将研磨的咖啡粉通过出口通道（6-3）从所述研磨机传送出去，

其特征在于，

所述夹带轮（25）的所述边缘区域以这样的方式构成为朝向这些研磨元件（11，15）渐缩并具有凹入轮廓（h（r）），该方式使得形成有内部高边缘（Ri）和外部低边缘（Ra），并且所述夹带轮（25）包括在周边上分布在所述边缘区域中的多个夹带叶片（26）。

2.根据权利要求1所述的研磨机，其特征在于，所述夹带叶片（26）径向地定向在所述夹带轮（25）上。

3.根据权利要求1或2所述的研磨机，其特征在于，所述夹带叶片（26）以彼此相距一规则距离的方式分布在所述周边上。

4.根据权利要求1至3中的任一项所述的研磨机，其特征在于，在所述夹带叶片（26）与所述内部高边缘（Ri）之间以这样的方式设置有间隙（30），该方式使得构成在所述第一研磨元件（11）与所述第二研磨元件（15）之间的用于研磨的咖啡粉的出口间隙（20’）通入所述间隙（30）中，其中，所述间隙（30）用于直接接收研磨的咖啡粉。

5.根据权利要求1至4中的任一项所述的研磨机，其特征在于，所述夹带叶片（26）基本上构成为长方体。

6.根据权利要求1至5中的任一项所述的研磨机，其特征在于，所述夹带叶片（26）的高度对应于所述内部边缘（Ri）的高度。

7.根据权利要求1至6中的任一项所述的研磨机，其特征在于，所述凹入轮廓（h（r））的截面呈圆形。

8.根据权利要求7所述的研磨机，其特征在于，所述凹入轮廓（h（r））的圆半径对应于所述内部边缘（Ri）与所述外部边缘（Ra）之间的距离。

9.根据权利要求1至6中的任一项所述的研磨机，其特征在于，所述凹入轮廓（h（r））的截面呈双曲线或抛物线。

10.根据权利要求1至9中的任一项所述的研磨机，其特征在于，所述出口通道（6-3）以这样的方式形成，该方式使得所述出口通道的高度基本上对应于所述夹带轮（25）的高度，并且所述出口通道的宽度基本上对应于两个所述夹带叶片（26）之间的距离。