CN107809932A - 用于分配咖啡或其它冲泡饮料的活塞式机器 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种活塞类型的、用于浓缩咖啡的机器(100)。该机器包括：缸(1)；活塞(2)，该活塞设置成在所述缸(1)中进行平移运动；杆(4)，该杆有与所述活塞(2)配合的端部；操作杆(5)；弹簧(3)；设置成与所述杆(4)配合和使得所述活塞(2)从第一位置运动至第二位置的部件(6)，在该第二位置中，所述弹簧(3)至少局部压缩；以及开口(71)，用于将水引入所述缸(1)中，该开口设置成在活塞(2)的上面引入水。

Description

用于分配咖啡或其它冲泡饮料的活塞式机器

技术领域

本发明通常涉及用于制备饮料的机器的领域。更特别是涉及一种能够分配冲泡饮料的机器，冲泡饮料例如咖啡、浓缩咖啡、大麦或其它类似饮料。该机器为活塞式(也称为“操作杆式”)。

背景技术

很多用于制备饮料的机器为已知。特别是，已知很多用于由咖啡粉、荚、胶囊等制备浓缩咖啡的机器。

特别是，“操作杆”或“活塞”式的咖啡机为已知。这些机器通常包括一种系统，该系统目的是通过利用储存在弹簧中的能量来使得用于产生咖啡所需的水处于压力下，该弹簧通过人工动作来预加载。

通常，活塞机器包括缸和具有杆的活塞。弹簧装在缸内部。活塞逆着由操作杆驱动的弹簧的推力而升高，该操作杆通过升高臂而与活塞杆连接。在缸壁中设有充装孔，该充装孔有可选的止回阀。在活塞和缸之间的密封通常由密封环来保证。

压力分布通常开始于在大约9巴和大约12巴之间的压力，并结束于在大约4巴和7巴之间的压力。

在活塞机器中，来自锅炉的热水通过充装孔而进入缸内。只有当活塞到达高位时热水才能进入。

一旦操作人员释放操作杆，弹簧(该弹簧不再被保持)就向下推动活塞，这又推动水通过咖啡粉等的圆盘(puck)。

为了使弹簧加载，需要操作该操作杆，该操作杆使得反作用臂(与它刚性连接)转动，该反作用臂使得与活塞连接的杆升高。最后，升高的活塞压缩弹簧。因此，弹簧储存的(机械)能量由操作人员来提供。

申请人已经注意到，上述类型的活塞机器有多个缺点。

特别是，申请人已经注意到，在已知的机器中，水能够只在活塞处于上部位置时引入。这极大地限制了机器的使用和能够获得的压力分布。

而且，不能利用已知的机器来分配与标准量不同量的饮料。因此，例如不能分配ristretto(超浓)咖啡。

而且，活塞的密封环在活塞冲程中越过形成于缸中的水充装孔。该孔形成在缸表面上的不连续部分，该不连续部分尽管较小，但是在长时间运行时引起密封环的磨损和产生泄漏点。

而且，操作杆和升高臂刚性地连接在一起，不能使得一个运动而另一个不运动。

GB726272A公开了一种咖啡制造机。

发明内容

本申请人的目的是提供一种活塞式的、用于分配冲泡饮料的机器，冲泡饮料例如咖啡、浓缩咖啡、大麦或其它类似饮料，该机器解决了活塞和缸相对磨损的前述问题，且对于压力分布和可以分配的量提供了更大的灵活性。

根据本发明，提供了一种咖啡机，所述咖啡机包括：缸；活塞，该活塞设置成在所述缸中进行平移运动；杆，该杆有与所述活塞配合的端部；操作杆(优选是可旋转)；弹簧；设置成与所述杆配合和使得所述活塞从第一位置运动至第二位置的部件，在该第二位置中，所述弹簧至少局部压缩；锅炉，该锅炉设置成用于加热在第一压力下从水主供给源供给的水；开口，用于将水从锅炉引入所述缸中，该开口设置成使得水在活塞的上面进入，其中，活塞包括导管，该导管在所述活塞处于它的下部位置时关闭，并在所述活塞处于第二位置时打开，用于使得水在活塞下面流动；以及压力调节器，用于将水的压力从所述第一压力调节至第二压力。这样，能够改变锅炉中的水的压力，最终，达到咖啡的压力可以不同或变化。

优选是，压力调节器设置成调节锅炉内部的水的压力。

根据实施例，压力调节器人工操作。根据其它实施例，压力调节器包括电动阀，该电动阀可编程以便获得预先设置的分配压力分布。分配压力分布能够是基本恒定的压力分布或者是包括一个压力增加和/或一个压力降低的压力分布。

进口开口优选是设置成使得水充装至腔室中，该腔室至少局部在底部由活塞界定，并在侧部由缸的壁来界定。

优选是，杆和活塞设置成相对彼此往复运动。

在实施例中，弹簧的轴线与杆的轴线形成非零的角度。

机器可以包括用于调节弹簧的压缩的部件。

在实施例中，机器还包括压力计，用于显示分配的水的压力值。

在实施例中，机器还包括实现在所述操作杆和所述偏心部件之间的连接的机构，其中，所述机构为“握住-操作”类型。在本说明书和权利要求书中，“握住-操作类型”的意思是所述操作杆和所述部件只通过由握住操作杆的咖啡机操作人员保持的自主动作而连接在一起。当操作人员在操作杆的任意位置处释放操作杆时，该操作杆和部件断开连接。这避免了当操作人员由于任意原因(自主或不自主)而没有握住操作杆时，该操作杆与该部件脱开，操作杆不会突然向上弹起。这将避免对于操作人员或在他/她附近的任意人员的任意危险。

该部件可以为偏心部件。

附图说明

通过参考附图阅读下面的说明(通过非限定示例来提供)，将更清楚本发明，附图中：

-图1是本发明实施例的示意剖视图，其中，活塞处于它的下部位置(且操作杆升高)；

-图2是类似于图1的视图，但是在活塞升高(且操作杆降低)时的情况；

-图3a-3c是使得操作杆与偏心部件刚性连接的机构的可选实施例的示意图；

-图4是活塞的剖视图，该活塞处于它不允许水通过的构型；

-图5是活塞的剖视图，该活塞处于它允许水通过的构型；

-图6是本发明实施例的示意图，表示压力调节器和压力计的可能布置方式；

-图7a.1和7a.2表示了能够通过本发明的机器来获得的第一压力分布；

-图7b.1和7b.2表示了能够通过本发明的机器来获得的第二压力分布；

-图7c.1和7c.2表示了能够通过本发明的机器来获得的第三压力分布；

-图7d是用于获得基本恒定压力的手动调节的示例；

-图8a、8b、8c和8d表示了根据本发明的机器的还一实施例，其中，弹簧轴向偏离缸；

-图9表示了偏心部件的通路；

-图10表示了基本等效的两个操作杆力图；

-图11表示了作为偏心部件(或操作杆)的旋转角度的函数的、操作杆力的定性进展；以及

-图12表示了偏心部件的轮廓的定性图。

具体实施方式

只是为了方便，下面的说明特别涉及浓缩咖啡机器，但是本发明并不局限于这种机器，并可以应用于分配其它饮料的机器。因此，对于本说明书和附加权利要求，术语“咖啡”必须以最广义的意思来理解，以便也包括大麦等。

图1表示了根据本发明实施例的活塞机器的示意剖视图，在活塞处于低位置时的结构。图2再次表示了相同活塞机器的剖视图，但是在活塞处于高位置时的结构。在下面的说明(以及权利要求)中将使用术语例如“上部”、“高”、“下部”和“低”。它们将理解为是非限制性，但参考附图使用。

机器总体由参考标号100表示，并包括缸1、活塞2、弹簧3、杆4、操作杆5和锅炉13。在多个图中还表示了过滤器保持器60，该过滤器保持器60可以是任意已知类型。通常它包括空心本体62，该空心本体62设有在底部的孔，并终止于(单个或两个)喷嘴63。空心本体62设置成容纳过滤器64，该过滤器64充装有咖啡粉等。过滤器保持器以任意已知方式接合在机器的环(位于分配腔室下面)上，例如通过可旋转操作(借助于手柄65)的卡口机构。

操作杆5可绕轴线9在第一位置(图1)和第二位置(图2)之间旋转，在该第一位置中，活塞2位于缸1的底部，在该第二位置中，活塞2处于它在缸1内部的最大高度处。第一位置对应于机器100处于静止或刚刚完成咖啡分配的结构。第二位置是在全压力下分配咖啡之前弹簧3的最大压缩位置。如由下面可知，根据本发明，还能够有中间位置，包括图1的位置和图2的位置。

活塞2的杆4在它的第一端(也称为“底端”)处与活塞2连接。活塞的杆4的第二相对端(也称为“顶端”)与操作杆连接。因此，操作杆从图1所示的位置旋转至图2所示的位置将使得活塞2在相应的缸1内升高，并相应地压缩弹簧3。

优选是，杆4的顶端与偏心部件6配合，该偏心部件6能够与操作杆5相连。根据图中所示的实施例，杆4通过连接件41或其它类似延伸元件而与偏心部件6配合。

根据附图中所示的实施例，连接件41终止于销42，该销42设置成在偏心部件6的相应通路61内以引导方式运动。通路61使得销42的中心沿着与圆弧轨迹不同的轨迹运动。换句话说，在通路61内被引导的运动过程中，在旋转轴线9和销42的中心之间的距离变化。这种引导运动的效果是使得销42朝向旋转轴线9运动，并因此使得杆4(和活塞2)升高。显然，根据图中所示的视图，杆4执行平移运动，而偏心部件6旋转。

根据本发明的有利方面，操作杆5并不以永久方式与偏心部件6连接。优选是，操作杆5可以只在操作人员希望时和当操作人员在操作杆5上施加足够力时与偏心部件6刚性连接。当操作人员由于任意原因而释放操作杆的夹紧时，操作杆和偏心部件脱开，从而防止操作杆(不再保持该操作杆)进行突然运动，该突然运动可能导致物体损坏或使人受伤。

根据本发明的一个实施例，提供了触发器8，且当由操作人员按压时，该触发器实现在操作杆5和偏心部件6之间的连接。优选是，触发器8成操作杆8的形式，也称为“辅助操作杆”，它在主操作杆5上并在它的底端附近可枢转地安装。

图1和图2表示了实现在主操作杆5和偏心部件6之间连接的机构的实施例。该机构优选为“握住-操作”类型。换句话说，主操作杆5和偏心部件6只有通过由操作人员保持的自主动作才可以连接在一起。

根据在附图中通过示例表示的实施例，主操作杆5和辅助操作杆8(触发器)通过弹性铰链81而连接在一起。铰链81包括L形元件，该L形元件可绕在主操作杆5基部处的块体51的轴线82而旋转。齿11存在于L形件的柄的端部处。触发器弹簧10或者任意其它弹性部件与L形件的另一柄配合，该另一柄与辅助操作杆8的底端刚性连接。

辅助操作杆8通过触发器弹簧10而保持为从主操作杆5移开的结构，该触发器弹簧10优选是弱加载。

当主操作杆5和辅助操作杆8通过操作人员的手而夹紧在一起时，从而克服触发器弹簧10的弱阻力，齿11接合在偏心部件6的周边上的一个凹槽12中。这样，只要操作人员使得操作杆5和触发器8保持靠近在一起，操作杆5就基本刚性地与偏心部件连接。因此，在该结构中，通过操作人员使操作杆5绕轴线9旋转而使得偏心部件6旋转。

偏心部件6的旋转导致杆4和活塞2升高。因此最终，偏心部件6的旋转导致弹簧3压缩。

当操作人员没有使得主操作杆5和辅助操作杆8夹紧在一起时，齿11并不与偏心部件6的周边接合。因此，即使操作杆降低(通过使它旋转)，该运动也不会对活塞杆有任意作用，且弹簧3不被压缩。

当操作人员使得主操作杆5和辅助操作杆8夹紧在一起和然后使它们降低，但是由于任意原因而意外释放他/她的夹紧时，主操作杆5和辅助操作杆8将不会突然返回至初始位置，因为当由操作人员释放时，齿11将停止与偏心部件的凹槽12接合。因此，操作杆5和8将为自由的，并不受限制。偏心部件6只由于弹簧3的解压作用而弹性返回，但这将不会引起对操作人员的任意伤害。

优选是，偏心部件6的周边包括一个或多个凹槽12，该凹槽12能够与齿11接合。优选是，偏心部件6的周边包括多个凹槽12，如图1和2所示。该多个凹槽12允许设置弹簧3的压缩。实际上，当齿11与第一凹槽12a接合时，获得弹簧3的最大压缩；当齿11接合最后的凹槽12b时，获得弹簧3的最小压缩；最后，当齿11与中间凹槽12接合时，获得弹簧3的中等压缩。操作人员也能够使齿与第一凹槽接合，但并不完全旋转操作杆。弹簧3的压缩程度再与用于制备咖啡的压力相对应。为了接合中间凹槽，首先在不操作辅助操作杆的情况下使操作杆5旋转几度，然后将两个操作杆5和8朝向彼此夹紧，以使得齿11接合在对应的凹槽12内。

根据本发明的一个实施例，弹性收回部件优选是提供为用于轻柔地使得操作杆5(和可枢转地安装于其上的辅助操作杆8)返回至初始位置。优选是，收回力较弱，以便防止操作人员受伤。

使得操作杆5和偏心部件通过保持自主指令而刚性地连接在一起的特征(“握住-操作”类型)也可以通过与图1和2中所示的机构不同的机构来实现。

从概念的观点来看，锁定机构可以分为三个区域：手柄、传动装置和连接件。

“手柄”(HDLE)是指操作人员施加他/她的力的区域，“传动装置”(TRANS)是指控制系统的、将运动从“手柄”传递至“连接件”的部分，“连接件”(CONN)是指机构的、与凸轮接触的部分。图3a、3b和3c以非常简化的形式表示了锁定机构的变化形式的三个示例。

根据图3a所示的变化形式，操作杆5可以基本竖直，手柄可以成按钮52的形式。

根据图3b所示的变化形式，操作杆5可以基本竖直，传动装置可以通过柔性部件53来实现，例如线缆或液压管。

在操作杆5和偏心部件6之间的连接也可以通过摩擦来实现。根据图3c所示的变化形式，使用夹紧器54，该夹紧器54设置成与偏心部件6的侧部接合。夹紧器54的夹爪54'可以通过线缆传动装置或以任意其它已知的方式来操作。

根据本发明的一个优选实施例，当活塞处于较低结构(图4)时以及当它处于较高结构(图5)时(其中，弹簧3处于它的最大压缩)，从锅炉13等供给的热水通过位于活塞上面的开口而引入缸1中。

优选是，用于制备饮料的热水从锅炉13通过沿着缸1的壁延伸的导管13a，并通过止回阀7而进入缸1内，该止回阀7固定在缸1的壁上，并在特别提供的壳体中。在图4和5中，水的通路通过带有箭头的线来表示。止回阀保证更好地满足卫生标准规定的要求。它实际上防止了微量咖啡上升和进入锅炉。

因此，与已知类型的活塞机器相比，增压热水存在于腔室17内部并在活塞2的上面。腔室17通过缸1的壁部分和通过活塞的顶侧来界定。这能够在分配咖啡的过程中除了弹簧3的推力之外还在活塞上产生推力。这有对于相同的最大分配压力允许使用较弱弹簧的优点。这又导致较低力施加至操作杆5上。实际上，操作人员的动作只有压缩弹簧3的功能。

缸1内部的不连续部分(由于存在止回阀7和相应开口71)并不布置成沿活塞2的冲程通路(而是在它上面)，这保证活塞垫圈或密封件不受任意损害。

加压热水存在于活塞上面将提供用于调节所分配咖啡的压力的还一可能性。实际上，在一些实施例中，可以由仪表降低水的压力(或者增加，或者统称为调节)，从而向机器供给较低压力。压力调节器可以安装在机器100的上游，或者可以包含在机器100内部。认为第二方案更有利。而且，(例如数字或模拟)压力计可以提供为用于向机器的用户表示分配压力。优选是，最终，由于压力计的存在，操作人员可以根据所希望的压力分布来分配饮料。压力计可以通过形成于缸中和组件(锅炉顶部)中的孔来连接。这样，能够读出恰好在咖啡圆盘上面的水的压力。

根据本发明的优选实施例，杆4和活塞2并不刚性地连接在一起，而是允许一定的相对位移。这种位移在图4和5中示意表示。

优选是，杆4终止于扩大部件41和盘45。该扩大部件41有比杆4的其余部分更大的直径。该直径基本等于弹簧3的内径，以便沿径向将弹簧3保持在与杆4对齐的正确结构中。盘45沿纵向保持弹簧3(该弹簧在上面由缸1的顶部来保持)。因此，弹簧3的底端搁置在盘45的顶侧上。销43从盘45的下面伸出。根据一个实施例，销43与扩大部件41螺纹连接在一起。销43在底部处终止于头部44。该头部可以包括切口，用于与工具(例如平头或十字头螺丝刀)接合。

活塞2基本上可滑动地布置在盘45和销43的头部44之间。密封部件22也可以在盘45上面和/或在头部44下面延伸。根据一个实施例，活塞2有纵向中心孔23，销43插入该纵向中心孔23内部。

活塞孔的直径优选是大于销43的直径。

优选是，活塞2的高度小于销43的长度。

优选是，活塞2包括一个或多个导管15，用于使得来自缸顶部的水通过。

优选是，密封部件例如垫圈14提供在活塞2的顶侧和盘45的底侧之间。垫圈14可以固定在活塞2的顶侧上和/或盘45的底侧上。

在图4中，由弹簧3推动的杆4向下按压活塞2。优选是，垫圈14压缩，并因此防止水通过在活塞中形成的导管15。因此，存在于活塞上面的缸内部的增压热水不能通向有研磨咖啡(或其它粉末)的过滤器。图4中以示意形式表示了不能通过活塞的水通路，其中两个箭头朝向上。

图5表示了杆4升高活塞2时的结构。杆4和活塞2的相对位移允许管道15释放。这样，从锅炉13供给(因此基本处于与锅炉中的水相同的温度和相同的压力)和一直存在于缸1内部并在活塞2上面的水通过导管15，以便到达研磨咖啡(或其它粉末)的圆盘。

因此，非常有利的是，可以在活塞处于任意位置(假定它并不处于图4中所示的完全降低的位置)的情况下执行水的引入。不需要像已知机器那样使活塞定位在最大高度处。

根据本发明，能够在不对机器结构进行任意调节或变化的情况下改变压力分布。参考图6，下文中将介绍三种不同类型的压力分布，即“标准”(图7a.1和7a.2)、“强”(图7b.1和7b.2)和“轻”(图7c.1和7c.2)。前两种类型也共用于其它机器，“轻”压力分布是本发明的独有特征。

弹簧3能够通过完全升高活塞2而充分加载，从而等待水完全充满分配腔室，然后允许活塞2完全由弹簧推动往回降低。获得的压力分布是图7a.1和7a.2中所示的“标准”压力分布。

还能够通过执行两次或更多次局部水充装操作(通过使得活塞2升高至最大高度)来进行分配。这样，在提供的压力分布中，平均分配压力大于“标准”压力。获得的压力分布是图7b.1和7b.2中所示的“强”压力分布。

还能够通过执行两次或更多次局部水充装操作(通过使得活塞2升高至小于最大高度的高度)来进行分配。这样，在提供的压力分布中，平均分配压力小于“标准”压力。获得的压力分布是图7c.1和7c.2中所示的“轻”压力分布。

显然，还能够有中间压力分布，其中活塞并不向上运动直至最大高度，还并不向下运动至最小高度。

如上所述，咖啡的分配压力是由于弹簧3的作用加上由在锅炉中的水压力产生的推力。因此，通过调节锅炉内部的水的压力(通过将自来水的压力降低至设置值的合适装置)，能够改变作用在咖啡上的压力。

图6是本发明实施例的示意图，表示了压力调节器50和压力计52的可能布置方式。在图6的实施例中，压力调节器50布置在锅炉13的上游。在这样的实施例中，压力计52布置在锅炉13和压力调节器50之间，以便测量到达锅炉13的压力值。图6最后表示了排出阀54，用于超压排出。

压力调节器可以在分配过程中手动调节特定量，例如通过在分配过程中操作旋钮或电操作，以便获得预先设置的压力分布。

根据另一实施例，压力调节器50包括电动阀，该电动阀可编程，以便获得预先设置的分配压力分布。分配压力分布能够是基本恒定的压力分布或者包括一个压力增加和/或一个压力降低的压力分布。

图7d表示了用于获得10巴的基本恒定压力的手动调节示例。当自来水为大约4巴时，调节弹簧3的力，以使得它在自身施加大约9巴的最大压力，且调节器手动调节，以便产生在1巴和4巴之间增加的压力。这种效果也可以通过电动阀来获得，该电动阀可编程，以便获得预先设置压力分布。

由于能够改变到达咖啡的压力，所以预灌注压力能够适应情况(咖啡师的希望、咖啡的混合、研磨咖啡的研磨尺寸)。

除了上述优点之外，根据本发明的机器有高的热稳定性。实际上，活塞2总是与锅炉的热水接触。在充装和分配过程中，活塞上面和下面的锅炉水在两端加热活塞。当机器暂停时(活塞处于底部位置)，在缸中在活塞上面的水从上面加热活塞。

因此，在两次分配操作之间的较长停顿中，活塞也不能冷却。与传统系统相比，组件中的所有部件的温度更稳定。

如上所述，水通过形成在活塞2中(而不是在缸1的、受活塞2的通过运动影响的区域中)的导管15而进入分配腔室中。因此，活塞2的滑动密封件不会遇到缸表面上的任意不连续部分，因此减少它的磨损。

在传统的操作杆机器中，不可能分配与等于充装至缸中的水的最大容积的量不同的量的咖啡。另一方面，通过根据本发明的机器，可以分配不同的量，例如一半量。作为可分配的咖啡的量的函数，压力的进展基本为线性。也就是，通过完全升高活塞(完全压缩弹簧)，机器产生最大压力，并可以分配正常量的咖啡(例如大约50ml咖啡)。为了获得一半量(大约25ml的咖啡)，使得活塞沿它的冲程升高一半就足够了。

图8a、8b、8c和8d表示了根据本发明的机器100的还一实施例。根据图8的机器与前面的图中所示的机器完全相似，为了方便，相同的部件(或功能等效的部件)由相同的参考标号来表示。因此，为了不会使得本说明书不必要地过度复杂，对于第一实施例而提供的详细说明将不再重复，但是将突出主要的区别。

如图8a、8b和8d所示，与第一实施例不同，弹簧3并不与杆4轴向对齐。

在偏心部件6的旋转过程中，为了将水引入缸1中，偏心部件压缩作用在连接件41上的弹簧3，方式与上述示例中所述没有不同。不过，为了在活塞2的升高过程中也发生这种运动，已经提供了称为摇臂的新元件，由参考标号20来表示。

摇臂20自由地绕轴线21旋转，并在它的一端处与连接件41连接，在另一端处与杆4连接。

在偏心部件6的旋转过程中，除了获得压缩弹簧3的、连接件41的退回运动之外，还产生摇臂20的旋转，这使得活塞的杆4升高，因此使得活塞2升高。

一旦触发器8在充装步骤结束时释放，弹簧3就根本不受限制，因此自由地膨胀，从而使得连接件41移动，这使得偏心部件6旋转，并使摇臂20旋转。摇臂20的旋转使得杆4降低，这使得活塞2降低。

用于缸1内的水的进入点可在图8c中看见。在锅炉中加热的水优选是与缸1的外壁接触。优选是，水通过与止回阀连接的管而引入至缸中。在该第二实施例中，用于水的进入点也在比活塞更高的位置中，当活塞处于高位置时也是这样。这有上面结合第一实施例所述的所有优点。

根据图8中所示的实施例，操作杆5有人机工程形式，具有水平手柄。该水平手柄所具有的优点是在操作运动过程中不需要改变夹紧，因此，操作人员失去他/她的夹紧的危险保持最小。

由于根据第三实施例机器的弹簧3的位置，可以更容易地执行所述弹簧的任意更换。而且，该机器体积较小，特别是高度较小，因此更容易降低操作杆5。

图8d表示了本体31，该本体31用作用于弹簧3的壳体。优选是，弹簧的壳体31有螺纹。优选是，通过拧紧或松开它，能够改变弹簧3的预加载。更大的预加载产生响应弹簧的增大，更小的预加载产生响应弹簧的减小。因此，能够改变压力分布。

图9表示偏心部件6的行进通路61。该行进通路设置成使得操作人员在操作杆5的旋转过程中必须施加近似恒定的力。

如已知，用于加载螺旋弹簧的系统是将操作杆的旋转运动转换成压缩螺旋弹簧的直线运动的装置。螺旋弹簧需要力，以使得它以随压缩线性增加的方式来压缩。例如，0.1m的螺旋弹簧从100N的值压缩至300N的值需要大约20J的能量。减小施加至操作杆5上的最大力的方式是施加恒定力。例如，在0.1m位移的情况下，200N的恒定力向弹簧提供20J的能量。因此，图10中的左侧图在能量上与在相同图10中的右侧图大致等效。

优选是，根据本发明的机器设置成需要尽可能恒定的驱动力。

偏心部件6的行进通路61有为此设计的轮廓。图11表示操作杆力的定性进展，其作为根据本发明的偏心部件(或操作杆)的旋转角度的函数。

最大的力只大于最小的力大约两倍。在已知的机器中，最大值比最小值大十倍以上。通常，已知的操作杆式机器具有比最小值大10倍以上的最大值。

凸轮轮廓是指使得弹簧的压缩与所述凸轮的旋转相关联的数学函数。该函数是单调递增函数。

在下面的说明中，涉及旋转的参数已经通过变量x而无量纲化，该变量x在0和10之间。“x＝0”表示与在低位置的活塞和弹簧的最小压缩相对应的凸轮位置，而“x＝10”表示与在高位置的活塞和弹簧的最大压缩相关的位置。

优选是，凸轮的轮廓由位于方程的底部和顶部线之间的曲线来表示，即：

底部＝3x+k其中：0≤x≤10，k∈R(实数集合)

顶部＝3x+k+10其中：0≤x≤10，k∈R(实数集合)

甚至更优选是，凸轮的轮廓由位于方程的两个底部和顶部曲线之间的曲线来表示，即：

底部＝-0.013·x^3+0.1·x^2+3·x+k其中：0≤x≤10，k∈R(实数集合)

顶部＝-0.013·x^3+0.1·x^2+3·x+k+10其中：0≤x≤10，k∈R(实数集合)

图12表示了对于k＝16的、作为弹簧压缩的函数的无量纲参数的曲线图。

Claims (11)

1.一种咖啡机(100)，包括：

缸(1)；

活塞(2)，所述活塞设置成在所述缸(1)中进行平移运动；

杆(4)，所述杆的一端与所述活塞(2)配合；

操作杆(5)；

弹簧(3)；

设置成与所述杆(4)配合和使得所述活塞(2)从第一位置运动至第二位置的部件(6)，在所述第二位置中，所述弹簧(3)至少被局部压缩；

锅炉(13)，所述锅炉设置成用于加热在第一压力下从水主供给源供给的水；

开口(71)，用于将水从所述锅炉(13)引入所述缸(1)中，所述开口(71)设置成使得水在活塞(2)的上面进入，其中，活塞(2)包括导管(15)，所述导管在所述活塞处于活塞的下部位置时关闭，并在所述活塞处于第二位置时打开，用于使得水在活塞下面流动；以及

压力调节器(50)，用于将水的压力从所述第一压力调节至第二压力。

2.根据权利要求1所述的机器(100)，其中：所述压力调节器设置成调节锅炉(13)内部的水的压力。

3.根据权利要求1或2所述的机器(100)，其中：所述压力调节器被人工操作。

4.根据权利要求1或2所述的机器(100)，其中：所述压力调节器包括电动阀，所述电动阀可编程以便获得预先设置的压力分布。

5.根据前述任意一项权利要求所述的机器(100)，其中：所述进口开口(71)设置成使得水充装至腔室(17)中，所述腔室至少在底部由活塞(2)来局部界定，并在侧部由缸(1)的壁来界定。

6.根据前述任意一项权利要求所述的机器(100)，其中：所述杆(4)和所述活塞(2)设置成相对彼此往复运动。

7.根据前述任意一项权利要求所述的机器(100)，其中：所述弹簧(3)的轴线(X)与所述杆(4)的轴线(Y)形成非零的角度。

8.根据前述任意一项权利要求所述的机器(100)，还包括：用于调节所述弹簧(3)的压缩的调节部件。

9.根据前述任意一项权利要求所述的机器(100)，还包括：压力计(52)，用于显示水的压力。

10.根据前述任意一项权利要求所述的机器(100)，还包括：实现在所述操作杆(5)和所述部件(6)之间的连接的机构(8、10、11、12)，其中，所述机构(8、10、11、12)为“握住-操作”类型的机构。

11.根据权利要求10所述的机器(100)，其中：所述部件(6)为偏心部件(6)。