CN105491925B - 咖啡研磨机 - Google Patents

Abstract

本发明描述了一种咖啡研磨机器(1)，包括第一磨头(3)和第二磨头(4)，其中第一磨头和第二磨头的至少一个是围绕旋转轴线(Y‑Y)可旋转的，其中所述磨头相互配合以研磨咖啡，其中所述机器包括使磨头的至少一个相对于另一个转动的电机，其中所述电机的旋转轴线(X‑X)不与磨头的旋转轴线重合，从而使被磨具所研磨的咖啡被引向传送器锥(5)的输出，用于咖啡的利用。

Description

咖啡研磨机

本发明涉及一种用于研磨咖啡豆的机器。所述用于研磨咖啡豆的机器可以是独立的机器或者可以被并入一种至少部分自动化的用于制作咖啡饮品的机器。所述机器也被简单地称为“咖啡研磨机”、“咖啡研磨器”或“咖啡磨”。

两类咖啡研磨器是已知的：一类采用定体积给料并具有储罐，而另一类是“按需”型的，即具有即时给料和零存储的研磨咖啡。本发明涉及到这两类机器，但是优选地关于“按需”型咖啡研磨机，即具有即时给料和零存储的研磨咖啡。

已知的是，咖啡研磨机包括容纳两个层叠磨具的本体，磨具之一由电机可旋转地操作，另一个磨具随着在磨具收容体的内侧接合的螺纹环的操作而相对于第一个磨具可轴向移动。

在这些已知的机器中，通过允许磨具朝彼此或背离彼此轴向移动的螺纹连接、以及允许该操作复位的弹性构件的系统来实现研磨程度的连贯性和调节。

WO2011067116描述了一种用于调节咖啡研磨器的系统。

已知的咖啡研磨装置包括被定位在电机上方的两个磨头。两个磨头之一由电机直接转动或通过齿轮转动。一般地，固定磨头是上磨头，而下磨头是电机驱动的磨头。在咖啡被研磨后，咖啡从研磨室通过隧道被传送到输出管，直到咖啡到达给料室或分配室。

隧道的尺寸和流动的速度影响研磨咖啡流的密度。事实上，已知的是隧道(尤其是如果它没有针对磨具的产量被设计具有合适的尺寸)可能增大或降低研磨咖啡流的密度。

无论如何，申请人已经发现目前具有即时给料和零存储的用于“按需”研磨咖啡豆的装置的缺点在于研磨咖啡的颗粒容易粘附在隧道的壁上，并且到每个研磨循环的最后，所述隧道都充满了研磨咖啡粉。因此，部分研磨咖啡不会到达给料室或分配室，而且不能被用于制作咖啡饮品(espresso咖啡或类似物)。这个问题又带来一系列的缺点。

第一个缺点是存在一个研磨咖啡积蓄并随时间变质的有害空间或区域，从而污染刚被研磨的新鲜咖啡。

第二个缺点是由于隧道的截面及其长度造成研磨咖啡的密度(以及研磨咖啡的品质)上的变化，这导致了不连续的给料到达分配区。带壳的咖啡残留物还可能从隧道的壁上脱落。

第三个缺点是隧道必须被频繁地清理，因为粘附到隧道壁的研磨咖啡会变质且必须被清除。如果没有被清除，陈旧的研磨咖啡会给经过该隧道的研磨咖啡赋予不好的味道。已经研磨好的咖啡的积蓄还可能造成隧道的堵塞，尤其是咖啡被精细研磨的情况下。

本发明的一个目标是提供一种用于研磨咖啡豆的机器，它消除了或至少减少了由于隧道的存在所导致的至少一部分前述缺点。在根据本发明的机器中，在研磨室和输出管之间没有连接隧道。通过这种方式，避免了与研磨咖啡粘附到隧道壁相关的任何缺点以及堵塞所述隧道的任何风险。

申请人也已经注意到，当粉碎咖啡豆时，产生静电荷。在将咖啡豆粉碎成较小的部分时，更大能量的应用(例如更快速地转动磨具)产生了更大的摩擦，这产生更大的静电荷。这种电离状态导致研磨咖啡粉粘附到输出管的壁上，并导致研磨咖啡粉散落到用于分配咖啡的腔室之外。所以，申请人已经注意到，这种静电荷现象引起研磨咖啡在难清理区域中的滞留以及研磨咖啡粉的浪费。

申请人已经意识到，通过减少研磨咖啡粉的静电荷也可以减少研磨咖啡的滞留。

在本发明的尤其有利的实施例中，提供一种用于研磨咖啡豆的机器，其中存在一种柔性的、可编程的以及可调节的电动系统，所述电动系统通过改变参数(比如电压和/或电流)而使得消除存在于研磨咖啡粉中的静电荷的效果最优化。

另外，申请人已经注意到，目前的具有即时给料和零存储的用于“按需”研磨咖啡的机器是按照时间基准执行给料，没有对被分配的咖啡体积做任何有效的检查。采用这种控制研磨时间的方法，磨具每次循环的旋转圈数是不固定的和不重复的，所以到达分配室的研磨咖啡粉的剂量也是不固定的。

本发明的特别有利的实施例提供一种用于研磨咖啡豆的机器，它具有一种被设计成通过对例如可动磨具或电机的旋转圈数进行编程和控制来对研磨咖啡粉的剂量进行编程和控制的装置。

根据第一方面，本发明提供一种咖啡研磨机器，包括第一磨头和第二磨头，其中第一磨头和第二磨头的至少一个是围绕旋转轴线可旋转的，其中所述磨头相互配合以研磨咖啡，其中所述机器包括使磨头的至少一个相对于另一个转动的电机，其中所述电机的旋转轴线不与磨头的旋转轴线重合，从而使被磨头所研磨的咖啡被引向传送器锥的输出，用于咖啡的利用。

在部分实施例中，电机的旋转轴线平行于磨头的旋转轴线，电机的旋转运动通过传动构件被传递给磨头之一。

在有利的实施例中，所述机器还包括抗静电装置以减少或消除研磨咖啡的静电荷。

所述抗静电装置可以包括被定位在磨头下游且在出口锥的嘴部处的环形构件。

所述环形构件可以包括离散的抗静电元件。这些抗静电元件或者它们的至少部分指向圆锥的轴线。所述离散元件可以是尖头的金属元件的形式。

抗静电构件可以至少部分地由具有高密度、低孔隙度以及低电导率的塑料制成。离散的抗静电元件可以有利地与供电系统被电连接到一起。

电源可以包括AC高压发电机。

阳磨头可通过可旋转调节构件相对于阴磨头移动。

有利地，通过根据本发明的机器，基于预定的电机和/或可动磨头的旋转圈数，而不是基于研磨时间(即，不基于磨头操作达指定时间这个事实)来制备研磨咖啡的剂量。

根据第二方面，本发明提供一种咖啡研磨机器，包括第一磨头和第二磨头，其中第一磨头和第二磨头的至少一个是围绕旋转轴线可旋转的，其中所述磨头相互配合以研磨咖啡，其中所述机器包括使磨头的至少一个相对于另一个转动的电机，其中被磨头研磨的咖啡被引到输出，用于咖啡的利用，其中该机器还包括抗静电装置以减少或消除研磨咖啡的静电荷。

通过下面以非限制示例的方式所提供的描述，本发明将变得更加清楚，所述示例参考附图被阅读，其中：

图1是根据本发明实施例的机器的简化局部剖视图；

图2是图1所示剖视图的其他视角；

图3是根据图1的机器的非剖视简化图；

图4是抗静电环的轴测投影图；

图5是在发电机被连接到电阻器和尖头元件情况下的抗静电环的平视图；

图6是电路图，除了其他部件，它画出了抗静电环的尖头元件的供电。

如前所述，当研磨咖啡豆时，咖啡颗粒的快速流动产生了强大的电荷，当咖啡颗粒彼此摩擦以及当咖啡颗粒与磨头的齿和研磨室内壁以及输出管摩擦时，所述咖啡颗粒带静电。

根据本发明的实施例，为了通过每次研磨过程的重复获得相同剂量的咖啡，还为了使咖啡结块的形成最小化，提供了电离环电极。

根据实施例，环电极已经被设计成安装在咖啡研磨机内，在研磨机构之后。如下面更清楚说明那样，电离的电极由AC电源供电，因为正电荷和负电荷一直存在于这类过程中。

优选地提供具有4-10千伏电压的AC高压电源、高压线缆以及电离环电极。环电极具有多个尖头的针，该多个尖头的针可以被视为设置在不同位置但由相同高压电源供电的电极。高欧姆值电阻被安装在高压电源和电极之间，从而降低总的电流、并避免由于水汽或其他导电污物造成的一个或多个电极的短路。

附图是根据本发明实施例的咖啡研磨机(或其零件)的简化局部视图。这些附图没有画出所有的部件，比如电机、支撑底座以及通常容纳待研磨咖啡豆并朝着研磨室输送待研磨咖啡豆的顶部料斗。

机器1包括：具有用于待研磨咖啡的顶部入口2的研磨室、阴磨头3和配合阴磨头3的相应阳磨头4、以及从磨头3和4接收研磨咖啡并输送研磨咖啡以供收集和使用的输出传送器锥5。例如，如图1所示，可以朝着由一种已知类型的过滤器支架90支撑的过滤器91输送研磨咖啡。

优选地，顶部入口室2包括上圆柱部分21和朝着磨头3,4传送待研磨咖啡的下截头圆锥部分22。顶部入口室2可由金属材料制成，比如铝、钢及其合金，或者塑料(比如聚乙烯或聚对苯二甲酸乙二醇酯)。

根据本发明的优选实施例，阳磨头4是固定磨头，而阴磨头3是可动且可旋转的。如下面更清楚所述，阳磨头4不能转动，但是能轴向平移，从而允许调整研磨动作，如图1中所示。

优选地，可动磨头3与可动阴磨头支架31成为整体。阴磨头支架31是大致圆柱形的，且包括在它外表面上的环形突起32。环形突起32径向向外地突出，并被配置成由皮带8或驱动链接合。因此，环形突起32可以包括用于引导驱动皮带8的凹槽或用于与驱动链接合的齿。驱动链8是由电机转动的环带。电机没有在图中被示出，但是适合于以固定方式支撑电机的支架81以图像的形式画出。无论如何，根据一个实施例(图中所示的)，电机的旋转轴线X-X与磨头3,4的旋转轴线Y-Y(图3)不同。

阴磨头支架31优选地被支撑在两个球轴承33,34之间。

如前所述，阳磨头优选是固定磨头，它被附图标记41和42所指示的合适的夹紧构件锁定。优选地还提供调节系统，该调节系统包括移动夹紧构件41,42的调整螺丝43，从而使阳磨头朝着阴磨头3移动或背离阴磨头移动。由双头箭头44指示所述平移运动。

在本发明的一个实施例中，与阴磨头支架31的内侧底部成整体的是用于朝着传送器锥5输送研磨咖啡的传送器环35。优选地，传送器环35是截头圆锥形的环形体，其具有基本上对应于磨头3,4的直径的较小直径以及朝向输出锥5的较大直径。所以，传送器环35具有朝传送器锥5向下敞开的形态。

优选地，传送器锥5是朝着出口渐缩的收敛式圆锥体。有利地，传送器锥5可以由具备低孔隙度和低摩擦系数的材料制成。例如，传送器锥可以由金属材料制成、比如铝、钢或它们的合金，或者更优选地由塑料制成、比如聚乙烯或聚对苯二甲酸乙二醇酯。

根据本发明，所述机器包括用于减少或消除研磨咖啡的静电荷的装置100。优选地，这些抗静电装置100被定位在磨头3,4的下游。优选地，这些抗静电装置100被定位在传送器锥5的输出开口51的上游。更优选地，这些抗静电装置100被大致定位在传送器锥5的入口嘴部处，例如距离底部轴承大约30mm。

在一个实施例中，抗静电装置100包括具有离散的抗静电元件101的环。这些离散的元件101优选地是尖头的金属元件。尖头的金属元件101优选地指向传送器锥5的轴线。

优选地，离散元件101是等间距的。优选地，离散元件彼此之间的径向间距在大约15°到大约25°之间，更优选地在大约20°到大约25°之间。在优选实施例中，它们彼此间隔大约22°。

优选地，离散元件是具有底座的圆锥元件，该底座具有大约1mm的直径和大约2mm的高度。在部分实施例中，所有的离散元件是彼此相同的。在其他实施例中，一个离散元件101不同于周向相邻的离散元件(在形态和/或尺寸和/或材料方面)。

如图中所示，抗静电环100优选地具有大于传送器环35的直径的直径。

因此，通过传送器环35朝着抗静电环100的突出的离散元件101引导从磨头3,4输出的研磨咖啡。

在一个实施例中，离散元件101是优选涂覆金的尖头末梢，通过对该末梢施加例如4千伏到10千伏之间的电压产生静电荷。更优选地，通过对该末梢施加大约4千伏的电压产生静电荷。

环100有利地可以由高密度、低孔隙度和低电导率的塑料制成，比如聚对苯二甲酸乙二醇酯，离散元件可以通过在径向位置上的过盈配合被固定到该环且与电源系统电连接。

在所示实施例中，环100是具有平坦表面102和形成了三个凸耳104的侧面103的实心体。针对每个凸耳设置一个用于通过螺纹构件(未示出)(比如螺丝、螺栓或拉杆螺栓)固定到机器的其余部分上的通孔105。

图5画出了离散元件如何被连接到发电机110的图。优选地，发电机110是AC高压发电机。如之前所述，所提供的电压可以在4到10千伏之间。

优选地，电阻器111被布置在发电机110和离散元件101之间。

图5只画出了连接到离散元件101的连接，但是很显然的是，所有的离散元件优选地通过各自的电阻器111被电连接到发电机110。

申请人已经注意到，如此配置的突出的离散元件101能有效地用于朝着传送器锥5的中心以及由此背离所述传送器锥的壁引导研磨咖啡。通过这种方式，基本上所有的研磨咖啡都到达传送器锥5的输出嘴部51，不粘附到传送器锥的壁，而是在不触碰传送器锥的壁的前提下从中央下落。

申请人已经注意到，如此配置的突出的离散元件101能有效地用于减少研磨咖啡粉在锥5的外侧区域的散落，并将咖啡粉朝着过滤器91集中。

图6以图像的形式画出了适合于驱动抗静电环100的电路的示例。图6画出了AC电源、主开关113、保险114、终端115、电阻器111(在图5中能看见)、以及优选地通过高压线缆112连接到环100的静态电压转换器116(用于改变进入抗静电环100的电压)。该图还画出了环100的接地。

缩写“SSR”表示用于控制环的电源的固态继电器。所述由保险114、终端115、SSR继电器以及变压器116构成的组件基本上形成了图5的部件110。

通过根据本发明的机器所获得的研磨咖啡的数量基本上对应于引入磨具的咖啡的数量。这是因为只有很少的可忽略不计数量的研磨咖啡粘附到输出锥5的壁上，或者被散落到过滤器91的外侧区域内。另外，研磨室与计量室或分配室之间的连接隧道也不存在。

为了制备一剂量的研磨咖啡，电机可以运行达某个可编程且可控的旋转圈数。例如，等同于7克咖啡的剂量大约是10-15圈。优选地，在图1和2中画出用于通过例如编码器或霍尔效应装置对可动磨具或电机的旋转圈数进行编程和控制的装置36。

由于被引入磨具的待研磨咖啡的数量与在锥输出处所获得的咖啡的数量基本相同，还由于导致可忽略不计的散落咖啡粉的数量的可选抗静电电装置，以及用于对磨具的旋转圈数进行编码和控制的可选装置，保证了分配室91内所获取的研磨咖啡的剂量的可重复性。

Claims (10)

1.一种咖啡研磨机器(1)，包括第一磨头(3)和第二磨头(4)，其中第一磨头和第二磨头(3,4)中的至少一个(3)能够围绕旋转轴线(Y-Y)旋转，其中所述第一磨头和第二磨头(3,4)相互配合以研磨咖啡，其中所述机器(1)包括使第一磨头和第二磨头中的至少一个相对于另一个转动的电机，其中所述电机的旋转轴线(X-X)不与第一磨头和第二磨头(3,4)的旋转轴线(Y-Y)重合，从而使由第一磨头和第二磨头(3,4)研磨的咖啡被引向传送器锥(5)的输出部，以用于咖啡的利用，所述机器(1)还包括用于减少或消除研磨咖啡的静电荷的抗静电装置(100)，其中所述抗静电装置包括被定位在所述第一磨头和第二磨头(3,4)下游且包括离散的抗静电元件(101)的环形构件(100)。

2.根据权利要求1所述的机器(1)，其中所述离散的抗静电元件(101)中的至少一些指向传送器锥(5)的轴线。

3.根据权利要求1所述的机器(1)，其中所述离散的抗静电元件(101)是金属元件。

4.根据权利要求1、2或3所述的机器(1)，其中所述离散的抗静电元件(101)是尖头元件。

5.根据权利要求1、2或3所述的机器(1)，其中所述离散的抗静电元件(101)是等间距的。

6.根据权利要求1、2或3所述的机器(1)，其中所述环形构件(100)至少部分地由具有高密度、低孔隙度以及低电导率的塑料材料制成，其中所述离散的抗静电元件(101)与供电系统(110,111,112)电连接到一起。

7.根据权利要求6所述的机器(1)，其中所述供电系统(110,111,112)包括AC高压发电机。

8.根据权利要求1、2或3所述的机器(1)，其中电机的旋转轴线(X-X)平行于第一磨头和第二磨头的旋转轴线(Y-Y)，其中电机的旋转运动通过传动构件被传递给第一磨头和第二磨头中的一个。

9.根据权利要求1、2或3所述的机器(1)，其中所述第一磨头(3)是阴磨头，并且所述第二磨头(4)是阳磨头，其中所述阳磨头(4)通过可旋转的调节构件(43)相对于所述阴磨头(3)能够轴向移动(44)。

10.根据权利要求1、2或3所述的机器(1)，其中基于电机和/或第一磨头(3)的预定旋转圈数制备一剂量的研磨咖啡。