CN104685276A - 止回阀、注射组件和饮料制备机器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及止回阀(10)、注射组件(60)和集成该注射组件的饮料制备机器(100)。本发明的止回阀由具有第一流体出口(21)的体部和可在体部内移动的插塞部件(30)组成。插塞部件具有流体入口(32)和通向第一腔体(11)中的第二流体出口(31)，其中流体可在插塞部件的与第一流体出口(21)对向的第一表面(381)上施加压力。流体压力可克服弹性部件的力，该弹性部件将插塞部件偏压到封闭位置。如果弹性部件的力被克服，则插塞部件移动到开启位置。在封闭位置，从腔体到第一流体出口的流体路径被封闭，而在开启位置该流体路径开启。为使插塞部件从其初始封闭位置移动到其开启位置，第一表面上的流体压力必须等于或大于预定阈值。

Description

止回阀、注射组件和饮料制备机器

技术领域

本发明涉及一种止回阀、一种包含止回阀和穿刺针的注射组件以及一种集成了所述注射组件的饮料制备机器。特别地，本发明的止回阀是出于安全和紧凑原因而开发的。

背景技术

在现有技术中饮料制备机器是已知的，这些饮料制备机器包括用于将热流体注射到容纳饮料配料的胶囊中以泡制和分送饮料的注射组件。通常，此类饮料制备机器还包括用于储存流体的贮存器、用于加热从贮存器接收的流体的加热器、用于从加热后的液体除去空气的空气分离器和用于刺穿胶囊并用于将流体注射到胶囊中的注射组件。在大多数情况下，止回阀位于空气分离器与穿刺针之间。止回阀在流体在上游被加压时打开，并且否则关闭以防止回流到机器中。

WO 2009/135899 A1公开了根据上述现有技术的饮料制备设备。该饮料制备设备包括保持胶囊的装置、用于加热和供给流体的装置以及用于将热流体注射到胶囊中的装置。该机器特别是公开了连接在空气分离器与通向注射部件的流体管线之间的止回阀。

本申请的图1示出了WO 2009/135899 A1中使用的止回阀。该止回阀具有进水口1a和出水口2a。该止回阀设计具有如下缺点：在两种饮料的制备之间，止回阀与穿刺针之间保留了热流体的大死区容积3a。图1示出，死区容积3a尤其出现在止回阀内的腔体中和止回阀的下游流体管线中。

饮料制备机器中的流体的任何死区容积由于安全和健康问题而是不利的。死区容积会促进细菌的发展，例如起源于死区容积和/或从尚未从饮料制备机器弹出或取下的用过的胶囊迁移到死区容积中的细菌。

EP 2 395 269 A1公开了一种具有减小的死区容积的止回阀。该止回阀1在本申请的图2a中示出并且包括主体部2b和位于体部2b内的插塞部件3b。插塞部件3b承受收纳在体部2b的腔体内的弹性负荷4b。插塞部件3b是可动的。该止回阀还包括管道9b，加压流体可沿该管道流动。在插塞部件3b的开启位置，流体可以流经插塞部件3b的头部部分，而在插塞部件3b的封闭位置，流体流被插塞部件的头部部分打断，因为该头部部分与座19b接合。管道9b还具有与腔室30b连接的引出管道32b。由于该引出管道32b，如果流体压力超过预定阈值，则管道9b中的流体会在插塞部件3b的第一表面26b上施加压力，并且可以使插塞部件3b移动到其开启位置。

图2b示出了这种止回阀如何与饮料制备机器中的空气分离器一体形成。然而，该止回阀的缺点在于，它依然在止回阀的下游留下了过大的死区容积，而且由于其庞大的构型而占用了机器中的大量空间。

鉴于以上情况，本发明的目的是克服现有技术的缺点。具体而言，本发明的目的是提供一种止回阀、一种注射组件和一种饮料制备机器，它们由于减小的死区容积而降低了细菌发展的风险，并且还可以构建得更紧凑。

发明内容

通过后附的独立权利要求来实现本发明的主要目的。后附的从属权利要求披露了本发明的更多优点。

特别地，本发明涉及一种止回阀，该止回阀包括：

-体部，该体部限定出具有上壁和下壁的柱形腔室，其中：

·所述上壁包括中央开口，并且

·所述下壁具有围绕孔(孔腔)的台肩，

·所述孔的端部包括中央开口并形成所述阀的座，

–容纳在该体部腔室内的插塞部件，所述插塞部件包括：

·具有孔的管，所述管贯穿所述体部腔室上壁的中央开口延伸，

·围绕该管的柱形密封元件，该柱形密封元件将所述体部腔室分隔成上腔体和下腔体并且使这些腔体相对于彼此密封，

·其中，所述柱形密封元件的面向下腔体的表面具有围绕突出部的台肩，该突出部构造成配合在体部腔室下壁的孔内以用作所述阀部件，

·其中，所述插塞部件的管内的孔贯穿所述插塞部件延伸并出现(暴露，显露)在所述体部腔室的下腔体中，和

-弹性部件，所述弹性部件容纳在体部的上腔体中以将所述插塞部件的突出部压靠在所述阀座上。

该止回阀可以一体形成在如WO 2009/135899 A1中所示的饮料制备机器中。本发明的止回阀的几何结构比现有技术的止回阀紧凑得多。它紧凑的原因主要是具有其流体入口和其流体出口的插塞部件以及体部内的弹性部件的特定布置。该止回阀特别是可以构建成使得阀出口和入口彼此对齐并且还与插塞部件的移动方向对齐，以便实现最大的紧凑性。

本发明的止回阀仅在流体流从阀入口被引导到阀出口时才打开并让流体通过。在相反的流体方向上，阀部件上的压力不会上升超出预定阈值。由用于将插塞部件偏压到其封闭位置的弹性部件施加的力过大而不能通过从阀出口作用在插塞部件上的通常的流体压力来克服。

阀入口与插塞部件一体形成，使得它也随同移动的插塞部件一起移动。通过使插塞部件、特别是插塞部件的自由移动方向与阀出口和阀入口的取向对齐，可以构建非常紧凑的止回阀。

优选地，所述弹性部件布置在所述体部腔室的上腔体中。该弹性部件不与流体接触且因此具有更长的使用寿命。此外，弹性部件在止回阀的体部内的特定布置有利于止回阀的紧凑设计。

优选地，所述弹性部件为螺旋弹簧，所述螺旋弹簧围绕所述插塞部件的贯穿上腔体的管缠绕。通过将螺旋弹簧缠绕在从第二表面穿过体部延伸的流体入口的周围，可以实现止回阀的非常紧凑的设计。

优选地，插塞部件包括从第一表面朝第一流体出口突出的突出部，其中所述插塞部件的第二流体出口布置在所述突出部的侧面上。

优选地，所述插塞部件的管内的孔在所述插塞部件的突出部的侧面上出现。因此，阀出口和插塞部件的用来打断通向第二流体出口的流体流的部分一体形成。由此，支持了止回阀的紧凑性。突出部的端部优选可变形以调节阀出口的形状，从而打断流体流。

优选地，所述体部的下部部分和上部部分是分开的(分离的，单独的)部分，这些部分通过接合装置彼此连接。该止回阀因此可以容易地组装或由于更换或清洁原因而拆卸。

优选地，弹性部件以其第一端与体部的上部部分连接，并以其第二端与插塞部件的第二表面连接。该连接例如可以通过可释放的卡扣连接来实现，使得弹性部件可以容易地安装或出于清洁或调节的目的而移除。

优选地，所述体部腔室的下壁的孔中的中央开口设计用于安装饮料机器的注射针。因此，可以使注射针和止回阀的组件非常紧凑。此外，通过将注射针直接安装在阀出口上，可以将该组件下游的死区容积减小为穿刺针的内部容积。该止回阀不具有其中在饮料制备之后会保留死区容积的其它下游腔体。

优选地，所述插塞部件的管设计用于安装饮料机器的柔性管。该止回阀因此可以容易地安装在不同饮料制备机器内，例如像WO 2009/135899A1中所述的机器中。该柔性管将随着阀移动而移动。

本发明还涉及一种注射组件，该注射组件包括如上所述的止回阀、用于穿透容纳饮料配料的胶囊并用于将流体注射到所述胶囊中的穿刺针，其中所述穿刺针安装在所述第一流体出口上。

该注射组件仅对与如WO 2009/135899 A1中所述的机器兼容的机器进行了小幅改造。该注射组件仅具有非常小的饮料生产之后的流体的死区容积，特别是减小为穿刺针的内部容积的死区容积。该注射组件还非常紧凑，并且在饮料制备机器中的空间需求较小。该饮料制备机器因此可以被设计得更小。

本发明还涉及一种饮料制备机器，该饮料制备机器包括：用于储存流体的流体贮存器；用于加热从所述流体贮存器接收的流体的加热器；如上所述的注射组件，其中所述止回阀连接成从所述加热器接收流体；和分送腔室，所述分送腔室用于接纳和保持容纳饮料配料的胶囊，并且用于将由所述注射组件注射到所述胶囊中的流体作为饮料分送。

该饮料制备机器可以在细菌迁移到止回阀下游的流体的死区容积或在该死区容积中发展的危险减小的情况下工作，因为总死区容积减小。此外，该饮料制备机器可以构建得更小，因为止回阀在机器中的空间需求较小。该饮料制备机器可以与WO 2009/135899 A1中呈现的机器相似地设计，其中至少对根据本发明的注射组件加以重构。

优选地，所述饮料制备机器还包括用于从在所述加热器中被加热的流体除去空气的空气分离器，其中所述止回阀连接成从所述空气分离器接收基本无空气的流体。

无空气的流体实现了饮料制备机器中更精确且品质提高的饮料泡制。

在本申请中，术语“上(上部)”、“下(下部)”、“轴向”、“侧面”用来描述本发明的特征的相关定位。这些术语应当理解为指的是流体导入阀中的方向。因此，“上”涉及阀的根据阀中的流体路径位于上游的部分，并且相反地“下”涉及阀的根据阀中的流体路径位于下游的部分。类似地，“轴向”对应于由图3中的轴线XX'示出的在阀入口与阀出口之间的流体的总体方向，“侧面”对应于垂直于所述轴线取向的元素。

附图说明

在下文中，将根据附图更详细地描述本发明：

-图1示出根据现有技术的止回阀的第一设计。

-图2a示出根据现有技术的止回阀的第二设计，图2b示出这种止回阀和空气分离器分别一体形成在根据现有技术的饮料制备机器中。

-图3示出根据本发明的包括止回阀和注射针的注射组件。

-图4公开了插入饮料制备机器中的分送腔室中的、根据本发明的包括止回阀和注射针的注射组件。

-图5a和5b示出了根据本发明的注射组件的部件。具体而言，图5a示出体部的下部部分和注射针，图5b示出体部的下部部分和上部部分。

-图6a和6b示出了根据本发明的止回阀的部件。具体而言，图6a示出了体部的下部部分和插塞部件，且图6b示出了插塞部件和弹性部件。

-图7示出集成了根据本发明的注射组件的饮料制备机器的示意图。

具体实施方式

图3中示出，根据本发明的注射组件60包括根据本发明的止回阀10和直接附装在该止回阀10上的穿刺针50。穿刺针50适合穿透容纳饮料配料并被保持在饮料制备机器内的胶囊或料盒或某种其它类似的容器。穿刺针50还适于将从止回阀10的出口直接接收的流体注射到胶囊中。在根据本发明的注射组件60中，穿刺针50可以直接安装在止回阀10的流体出口21上，以便减小注射组件60的尺寸和死区容积。

止回阀10包括：

-用虚线表示的体部20，

-插塞部件30，该插塞部件至少部分地设置在体部20内，和

-弹性部件40，该弹性部件设置在体部20内。

体部20限定出具有上壁201和下壁202的柱形腔室。上壁201包括中央开口22。下壁202具有位于孔202b周围的台肩202a。所述孔202b的端部包括通向所述腔室的外部的中央开口202c并形成所述阀的座。中央开口202c与阀出口21连通。

如图5中也示出的，体部20优选被分隔成上部部分20b和下部部分20a。上部部分20b可以优选借助于接合装置与下部部分20a连接。接合装置例如被设计为设置在体部20的上部部分20b上的突出体36和体部20的下部部分20a中的对应孔26。上部部分20b在这种情况下可以卡扣在下部部分20a上。然而，本发明不限于该类型的接合装置。止回阀10的体部20优选由塑料材料或金属制成。在任何情况下，体部20的材料都至少是不能使用于泡制饮料的流体透过的。

体部20具有围绕轴线XX'的对称形状，中央开口22、孔202b和开口202c在该轴线上定心。

体部20具有用于收纳插塞部件30的内部空间。该插塞部件包括具有孔32的管31。该孔的入口对应于阀的流体入口。该管31穿过体部腔室上壁的中央开口22延伸。插塞部件包括围绕管31的柱形密封元件38。该密封元件38将体部的腔室分隔成上腔体12和下腔体11并且将所述腔体彼此密封。该密封元件具有从管31延伸到体部腔室的侧向侧的总体圆盘形状。优选地，它结合了O形环38a以改善两个腔体之间的密封。柱形密封元件的面对下腔体11的下表面381具有位于突出部35周围的台肩39。该突出部35构造成配合在体部腔室下壁的孔202b内以用作止回阀的阀部件。优选地，下腔体11具有小容积以避免阀中的流体死区容积。为此，插塞部件的形状是共形的，并且尽可能接近体部下壁202的形状。

插塞部件管31内的孔32穿过插塞部件延伸并出现在体部腔室的下腔体11中。优选地，插塞部件管内的孔32出现在插塞部件突出部35的侧面上的出口321处。因此，流体可以倾斜或垂直于管31和轴线XX'离开。突出部35的端部可以由橡胶或塑料材料制成，并且形成为与孔202b的内部轮廓一致或尽可能接近地相似。由于所述端部与热流体接触，所以可能需要在一定时间之后更换。该端部部分优选是可变形的以便能够与开口202c的形状匹配，从而最有效地打断出自止回阀10的流体流。

最后，止回阀包括弹性部件40，该弹性部件容纳在体部上腔体12中以便将插塞部件突出部35压靠在阀座上。例如，弹性部件40可以是螺旋弹簧。该螺旋弹簧还优选在体部20中设置成缠绕在管31周围，该管31优选穿过上腔体12延伸。由此，可以实现止回阀10的紧凑布置。优选地，弹性部件40的力被设定成使得在休止时插塞部件突出部35压靠在作为中央开口202c的阀座上。

流体出口21设计成直接安装注射针50。例如，注射针50可以旋拧在设有螺纹的流体出口21中或其上。或者，注射针50可以卡扣在设有卡扣连接器或类似接合装置的流体出口21上。因此，止回阀10的下游死区容积减小为注射针50的内部容积。注射针50优选由塑料或金属制成。

管31尽头处的流体入口还设计成附装流体管线或管道、例如柔性管以将流体从加热器或空气分离器输送到流体入口。如图3所示，管31为此可以设有若干突出体或阶梯状结构，其允许容易地使柔性管仅以小的阻力滑动到流体入口上，但以更大的阻力防止柔性管从流体入口滑落。

插塞部件30可沿与注射针50对齐的方向XX'在体部20内移动。插塞部件30可以根据在阀中输送的流体的压力而在开启位置与封闭位置之间移动。在工作中，流体被输送到管31中的孔32，经插塞部件30流入形成在插塞的柱形密封元件38的下表面381与体部腔室的下壁202之间的腔体11中。根据引入下腔体11中的流体的压力，插塞部件可以抵抗弹性部件40的力向上移动，并因此防止插塞部件突出部35压靠在阀座和中央开口202c上；流体可以被输送通过针50。

在其封闭位置—也就是在休止时或在低流体压力下，插塞部件30定位成最靠近注射针50，并且插塞部件的突出部35封闭孔202b的中央开口202c以打断从腔体11经流体出口21进入注射针50中的流体路径。实际上，如果无流体正在流动，则弹性部件40将插塞部件偏压到其封闭位置。

在其开启位置—也就是当流体压力较高时，加压流体经出口381被引入下腔体11内。如果柱形密封元件的面对下腔体的表面381上的流体压力等于或大于预定的阈值压力，则插塞部件30克服由弹性部件施加的力从其封闭位置—弹性部件40将其偏压到该封闭位置—移动到其开启位置。插塞部件30的该向上运动从用作阀座的孔202b的端部处的开口202c移除其突出部35。因此，流体路径从管31的尽头处的入口向下通向针50。

当在已制备饮料之后柱形密封元件的面向下腔体11的表面381上的流体压力为预定阈值或降到该阈值之下时，插塞部件30由于由弹性部件40施加在插塞部件的密封元件38的上表面34上的弹力而移动到其封闭位置。

在例如由于从注射针50或胶囊到流体出口21的反压而引起的、流体沿反方向流动的情况下，流体只能在插塞部件30的头部部分37上施加流体压力。然而，所述头部部分37的表面被设计得足够小，使得通常的流体压力不能克服弹性部件40的弹力。仅在流体压力施加至更大的第一表面381的情况下，止回阀10才可打开。

图4示出了本发明的注射组件60的另一个视图。这里，注射组件60插入并保持在饮料制备机器的分送腔室90中。可以看到，优选地，插塞部件30设有围绕插塞部件30的柱形主体部设置的密封装置38、更优选地O形环。该密封部件设计成将下腔体11相对于上腔体12密封，以防止任何流体流向彼此。由此，无流体可以进入弹性部件40设置在其中的腔体12中。还阻止了污物和灰尘进入第一腔体。

如上所述，弹性部件40例如是由金属制成的螺旋弹簧。这种弹性部件40在与流体永久接触的情况下会劣化。在干的上腔体12中，弹性部件40的使用寿命延长。密封装置38还适合引导插塞部件30向体部20内的运动。借助于所述引导，可以将插塞部件的移动约束为单轴移动，即沿着第一方向和相反的第二方向的移动。优选地，移动方向与入口管31和注射针50的取向对齐(即沿同一轴线定向)。

图5a是体部20的下部部分20a的底部和注射针50的透视图，该注射针可以直接安装在阀出口21上以便减小止回阀10的下游死区容积。

图5b是体部的两个部分的透视图。示出了上部部分中的开口22，优选地插塞部件30的管31穿过该开口22延伸。还示出了接合装置26、36，该接合装置适合将体部20的上部部分20b和下部部分20a连接。

图6a是顶视图，示出了插塞部件30的密封元件38插入体部的下部部分20a中的方式。插塞部件30与体部20的内部形状配合，并且被紧密地—优选通过密封装置38—引导成使得仅在预定的反方向、优选第一和第二方向上的移动是可能的。

图6b是示出了插塞部件30的柱形密封元件38的侧视图。该柱形部分具有从其一个面34突出的管32，并具有从其另一相对面33突出的突出部35。弹性部件40、优选由金属制成的螺旋弹簧围绕管32缠绕。这样，实现了体部20内的构件的紧凑布置。

图7示出了饮料制备机器100的示意图，该饮料制备机器100包括本发明的注射组件60，该注射组件60则包括本发明的止回阀10和注射针50。饮料制备机器100包括用于储存用来制备饮料的流体的至少一个水贮存器70。贮存器70与加热器80流体连接。

加热器80从贮存器70接收流体，并且构造成将该流体加热到设定的期望温度。该温度可以由使用者控制或自动控制，取决于机器中的胶囊的类型。因此，该机器可以具有用于检测和识别所插入的胶囊的装置。可以使用与机器的控制单元例如微处理器联接的温度传感器来控制温度。加热器80与止回阀10流体连接。

可选地，空气分离器85可以连接在加热器80与止回阀10之间。空气分离器用于从加热后的液体除去空气。空气分离器85因此如例如WO2009/135899 A1中所述那样使空气与流体分离。例如，借助于穿过空气出口设置的专用阀来使空气分离。无空气的流体被进一步提供给止回阀10。

止回阀10如上所述起作用，并且直接安装在注射针50上。如果要分送饮料，则注射针50向已插入并保持在饮料制备机器100的分送腔室90中的胶囊110中注射。当流体注射到胶囊110中时，胶囊110内的配料与加热后的流体混合并且泡制出饮料。在可以例如根据检测出的胶囊类型而自动设定的预定时间量之后，与胶囊中的饮料配料相互作用的已加热流体作为最终饮料从饮料制备机器100分送。

在每次饮料制备之后，根据本发明的饮料制备机器中的唯一死区容积为注射针的内部容积。因此，细菌迁移到饮料制备机器内的死区容积或在其中发展的可能性很低。此外，由于注射针50优选可与止回阀10分离，所以可以定期进行清洁或更换，从而进一步降低该风险。饮料制备机器100因此比现有技术已知的饮料制备机器更安全。

而且，注射组件60更紧凑，因为止回阀10与注射针50之间没有流体管线。此外，上文已描述了止回阀10自身如何构建得非常紧凑。因此，整个饮料制备机器可以构建得更小。

Claims (9)

1.一种止回阀(10)，包括：

-体部(20)，所述体部限定出具有上壁(201)和下壁(202)的柱形腔室，其中：

·所述上壁(201)包括中央开口(22)，并且

·所述下壁(202)具有围绕孔(202b)的台肩(202a)，

·所述孔的端部包括中央开口(202c)并形成该止回阀的座，

-容纳在体部腔室内的插塞部件(30)，所述插塞部件包括：

·具有孔(32)的管(31)，所述管穿过体部腔室的上壁的中央开口(22)延伸，

·围绕该管的柱形密封元件(38)，所述柱形密封元件将该体部腔室分隔成上腔体(12)和下腔体(11)并且将所述腔体彼此密封，

·其中，该柱形密封元件的面向所述下腔体的下表面(381)具有围绕突出部(35)的台肩(39)，所述突出部(35)构造成配合在该体部腔室的下壁的孔(32)内以用作所述止回阀的阀部件，

·其中，所述插塞部件的管内的孔(32)贯穿所述插塞部件延伸并出现在该体部腔室的下腔体(11)中，和

-弹性部件(40)，所述弹性部件容纳在该体部的上腔体(12)中以便将所述插塞部件的突出部(35)压靠在所述阀座上。

2.根据权利要求1所述的止回阀(10)，其特征在于，所述弹性部件(40)为螺旋弹簧，该螺旋弹簧围绕该插塞部件的穿过上腔体(12)的管缠绕。

3.根据权利要求1或2所述的止回阀(10)，其特征在于，该插塞部件的管内的孔(32)出现在该插塞部件的突出部(35)的侧面上。

4.根据前述权利要求中任一项所述的止回阀(10)，其特征在于，该体部的下部部分(20a)和上部部分(20b)是分开的部分，该上部部分和下部部分通过接合装置(26，36)彼此连接。

5.根据前述权利要求中任一项所述的止回阀(10)，其特征在于，该体部腔室的下壁的孔(202b)中的中央开口(21)设计用于附装饮料机器(100)的注射针(50)。

6.根据前述权利要求中任一项所述的止回阀(10)，其特征在于，该插塞部件的管(31)设计用于附装饮料机器(100)的柔性管。

7.一种注射组件(60)，包括：

-根据权利要求1至6中任一项所述的止回阀(10)，

-穿刺针(50)，所述穿刺针用于穿透容纳饮料配料的胶囊(110)，并用于将流体注射到所述胶囊(110)中，

其中，所述穿刺针(50)附装在该体部腔室的下壁的孔中的中央开口(21)上。

8.一种饮料制备机器(100)，包括：

-用于储存流体的流体贮存器(70)，

-用于加热从所述流体贮存器(70)接收的流体的加热器(80)，

-根据权利要求7的注射组件(50)，其中：

-所述止回阀(10)连接成从所述加热器(80)接收流体，和

-分送腔室(90)，所述分送腔室用于接收和保持容纳饮料配料的胶囊(110)，并用于将由所述注射组件(50)注射到所述胶囊(110)中的流体作为饮料分送。

9.根据权利要求8所述的饮料制备机器(100)，还包括空气分离器(85)，该空气分离器用于从在所述加热器(80)中被加热的流体除去空气，其中，所述止回阀(10)连接成从所述空气分离器(85)接收基本无空气的流体。