CN109922699B - 牛奶起泡装置以及饮料制作机器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种适于使牛奶与空气和蒸汽混合以获得起泡牛奶的牛奶起泡装置(1)。牛奶起泡装置(1)包括连接到空气供送管道(23)、连接到牛奶供送管道(25)并且连接到蒸汽喷射喷嘴(27)的起泡室(20)。在使用中，蒸汽喷射喷嘴(27)中的蒸汽流形成压力降，压力降通过相应供送管道(23、25)将牛奶和空气吸入到起泡室中(20)，从而使牛奶与空气和蒸汽混合。止回设备(4)定位在使起泡室(20)与空气入口开口(30)连通的空气供送管道(23)中，止回设备(4)被设计成允许从空气入口开口(30)朝向起泡室(20)的空气流，并且阻止朝向空气入口开口(30)的空气和/或牛奶流。止回设备(4)包括大致盘形的密封元件(41)，其具有固定到支撑件(43)的中心区域(415)，并且具有旨在与环形接触元件(47)进行接触的环形周边区域(417)。密封元件(41)可在第一状态和第二状态之间变形，在第一状态中，环形周边区域(417)与环形接触元件(47)密封接触，从而完全封闭空气管道(23)的通道截面，在第二状态中，环形周边区域(417)至少部分与环形接触元件(47)相距一定距离，从而在密封元件(41)和环形接触元件(47)之间留出用于空气的通道。密封元件(41)采用的状态与密封元件(41)上游的压力和密封元件(41)下游的压力之间的差有关。

Description

牛奶起泡装置以及饮料制作机器

描述

本发明总体涉及饮料制作领域。特别地，本发明涉及一种牛奶起泡装置，并且涉及一种例如用于制作起泡牛奶或卡普奇诺的饮料制作机器。

存在适于使牛奶、蒸汽和空气混合以获得起泡牛奶的现有技术的牛奶起泡装置。

根据也涵盖本发明的一种类型的牛奶起泡装置，蒸汽流以一种方式被供送通过合适形状的喷嘴，使得形成将牛奶和空气吸入到起泡室中的压力降。

许多此类牛奶起泡装置共同的缺点在于，当蒸汽流在牛奶起泡步骤结束时中断时，在装置的管道中，可能发生压力不平衡的临时步骤，使得一些牛奶液滴被向上吸入到空气供送管道中。

当其干燥时，牛奶液滴在空气供送管道中、特别是在为弯曲的或具有最小横截面的延伸部（stretch）中产生沉积物。此类沉积物随时间的积聚可能阻碍空气流动，并且因此损害牛奶起泡装置的正确操作。

因此，现有技术的牛奶起泡装置需要频繁清洁以消除此类沉积物。然而，必须强调，由于空气管道的小通道截面，此清洁可能是困难或不完全的。

在此上下文中，形成本发明的基础的技术目的是提供一种克服或至少减少该缺点或者为现有技术装置提供替代解决方案的牛奶起泡装置。

所指定的技术目的和所指出的目的基本上通过根据权利要求1的牛奶起泡装置、并且通过根据权利要求10的饮料制作机器实现。在对应从属权利要求中限定本发明的特定实施例。

根据由本发明提出的解决方案的一个方面，牛奶起泡装置包括定位在空气供送管道的延伸部中的止回设备（non-return device）。止回设备被设计成允许从空气入口开口朝向起泡室的空气流，并且阻止朝向空气入口开口的空气和/或牛奶流。这对于防止牛奶被至少向上吸入到空气管道的最可能形成沉积物的部分中是有用的。事实上，止回设备在物理上防止牛奶上升进入到空气管道中，并且还可以防止压力降相对于在起泡步骤结束时发现牛奶的区域发生在空气管道中。

根据由本发明提出的解决方案的另一方面，止回设备包括大致盘形的柔性密封元件，其具有固定到支撑件的中心区域以及旨在与环形接触元件进行接触的环形周边区域。密封元件可在第一状态和第二状态之间变形，在所述第一状态中，密封元件与环形接触元件密封接触，从而完全封闭空气管道的通道截面，在所述第二状态中，密封元件的环形周边区域至少部分与环形接触元件相距一定距离，从而在密封元件和环形接触元件之间留出用于空气的通道。基本上，密封元件是刚性且可变形的隔膜。

具体来说，密封元件采用的状态与作用在第一面上的压力与作用在第二面上的压力之间的差有关。因此，密封元件自发地对在空气管道中建立的压力差作出反应，特别是由于在起泡步骤期间由蒸汽流形成的压力降而打开管道用于空气的流入，当在蒸汽供应结束时不再存在压力降时至少封闭空气管道的初始延伸部。

根据本发明的止回设备可用于对压力变化作出快速反应，以此方式有效地防止牛奶上升进入到空气管道中。事实上，压力差基本上作用在密封元件的面的整个表面上，并且因此，所产生力与该表面成比例。与此相反，密封元件和环形接触元件之间的接触位于小的环形表面上，并且因此，为了打开空气通道而要克服的粘附力是有限的。

此外，材料的适当选择（例如橡胶（或另一弹性体材料）用于密封元件，并且塑料用于环形接触元件）对于减少如在部件之间具有橡胶与橡胶接触的止回阀（例如“鸭嘴”式）的情况中发生的部件粘在一起的可能性是有用的。

此外，根据本发明，密封元件和环形接触元件之间的接触区域不直接面向乳化室。相反，其受到密封元件的保护。这对于基本上消除牛奶液滴能够到达接触区域并且使密封元件和环形接触元件粘在一起的风险是有用的。因此，该构型有利于保持止回设备有效率，并且最小化维护需求。

在一个实施例中，密封元件、并且特别是整个止回设备是可移除构件的一部分，从而有助于清洁操作。

参考牛奶起泡装置的示例性非限制性实施例，本发明的其他特征和优点在以下详细描述中将更加显而易见。现在将参考附图，其中：

-图1是包括根据本发明的装置的饮料制作机器的一部分的透视图；

-图2是图1的机器的部分的第一透视横截面视图，其中未显示止回设备；

-图3是图中的机器的部分的第二透视横截面视图；

-图4是图1的机器的牛奶起泡装置的透视图；

-图5是图4的牛奶起泡装置的透视横截面视图，没有牛奶容器；

-图6、图7和图8是图4的牛奶起泡装置的其他横截面视图，没有牛奶容器；

-图9是图4的牛奶起泡装置的可移除构件（包括止回设备）的分解透视图；

-图10是图9的可移除构件的横截面视图，其中止回设备处于第一状态；

-图11是图9的可移除构件的横截面视图，其中止回设备处于第二状态；

-图12是图9的可移除构件的底视图。

根据本发明的牛奶起泡装置用附图标记1标记，并且适于使牛奶与空气和蒸汽混合以获得起泡牛奶。在图1至图3中，牛奶起泡装置1显示为安装在饮料制作机器9上，特别是用于制作含奶饮料，例如起泡牛奶或卡普奇诺。未在图中示出整个机器9，因为出于本说明书的目的，这不是必需考虑的。

机器9包括机器主体，在图中仅显示其外壁91的一部分。机器主体容纳或包含用于产生蒸汽、特别是加压蒸汽的蒸煮器。蒸煮器示意性地示出，并且在图2中标记为92。

在所示出的实施例中，机器9包括牛奶起泡装置1，其容纳在制作在机器9的外壁91中的座部中。

牛奶起泡设备1包括用于使牛奶与空气和蒸汽混合以便获得起泡牛奶（即，并入气泡的泡沫牛奶）的系统。混合系统可以根据本身在该领域中已知的实施例来实现。

具体来说，牛奶起泡装置1具有包含牛奶起泡室20的盒形主体11。起泡室20例如制作在歧管21中。

在盒形主体11内部，牛奶起泡装置包括空气供送管道23、牛奶供送管道25、连接到蒸汽供送管道28的蒸汽喷射喷嘴27、起泡牛奶送出管道29。

起泡室20直接或借助于由多个管道共享的延伸部连接到空气供送管道23、连接到牛奶供送管道25、连接到蒸汽喷射喷嘴27并且连接到起泡牛奶送出管道29。

在使用中，蒸汽喷射喷嘴27与机器9的蒸煮器92（特别是借助于蒸汽供送管道28）连通，以接收牛奶起泡装置1的操作所需的蒸汽。蒸煮器92（其在使用中是蒸汽发生器）连接到蒸汽供应元件95，蒸汽供应元件95固定到外壁91并且穿过外壁91，从而突出到牛奶起泡装置1的座部中。当牛奶起泡装置1在座部中处于安装状态时，蒸汽供送管道28接合在蒸汽供应元件95上。

蒸汽喷射喷嘴27插设在蒸汽供送管道28和起泡室20之间。喷嘴27具有会聚横截面，其在接收加压蒸汽流时形成局部压力降，使得其引起从牛奶供送管道25吸入牛奶，并且通过空气供送管道23从外部环境吸入空气。因此，牛奶、空气和蒸汽在室20中混合，从而产生起泡牛奶。

空气供送管道23使起泡室20与空气入口开口30连通，外部空气通过空气入口开口30吸入，使得其可以被供应到起泡室20。特别地，空气供送管道23是由具有不同形状并且一个接一个地布置的多个延伸部（形状未必是管状的）组成的路径。

在所示出的实施例中，空气入口开口30制作在构件3中，构件3还包括空气供送管道23的延伸部。构件3是可移除的，其可移除地插入制作在盒形主体11中的相应外壳中。空气入口开口30是穿过可移除构件3的壁制作的通孔，并且从可移除构件3和可移除构件3插入其中的外壳之间的中空空间抽吸空气。下文将描述关于空气供送管道23和可移除构件3的进一步细节。

在所示出的实施例中，牛奶起泡装置1包括连接到牛奶供送管道25的牛奶容器5。牛奶容器5具有盒形主体51，盒形主体51包含旨在用于保存待起泡牛奶的内部空间50。收集管55在内部空间50中延伸，并且基本上到达盒形主体51的底部。收集管55的相对端部配备有管状连接器58，借助于管状连接器58，收集管联接到牛奶供送管道25，从而允许起泡室20接收待起泡牛奶。

牛奶容器5可移除地联接到牛奶起泡装置1的盒形主体11。特别地，在联接状态下，牛奶起泡装置1的盒形主体11在牛奶容器5的顶部处。被移除的牛奶容器5可以在其未使用的时间段期间放置在电冰箱中以保存包含在其中的牛奶。如果需要，牛奶起泡装置1也可以被移除并放置在电冰箱中。可以完全拆卸牛奶起泡装置1的旨在与牛奶进行接触的组件以使其清洁更容易。

在所示出的实施例中，牛奶起泡装置1还包括分配出液口19，其借助于送出管道29连接到室20，并且因此被设计成分配在室20中产生的起泡牛奶。分配出液口19从盒形主体11侧向延伸，并且特别地，在使用期间，可以将起泡牛奶直接分配到下方的杯中。

牛奶起泡装置1还包括定位在空气供送管道23的延伸部中的止回设备4。止回设备4被设计成允许从空气入口开口30朝向起泡室20的空气流，并且阻止朝向空气入口开口30的空气和/或牛奶流（例如，与空气混合的牛奶液滴）。

止回设备4包括密封元件41，其在空气供送管道23的相应延伸部中横向延伸。大致盘形的密封元件41具有朝向空气入口开口30的第一面411和朝向起泡室20的第二面412。换句话说，相对于空气从入口30到起泡室20的流动方向，第一面411面向上游，并且第二面412面向下游。因此，第一面411被进入的空气流击打，而第二面412将被从起泡室20（或者直接从牛奶管道25）朝向空气入口开口30的任何空气和/或牛奶流击打。

特别地，密封元件41由可变形材料、更特定来说由可弹性变形的材料（诸如橡胶或另一弹性体材料）制成。

止回设备还包括密封元件41约束到其的支撑件43、以及面向密封元件41的第一面411的环形接触元件47。

特别地，环形接触元件47是套环，其在管道内部，位于空气供送管道23的横截面变化（具体来说，直径变化）处。

支撑件43和环形接触元件47相对于空气管道23固定，而如下所述的，密封元件41相对于其具有一定程度的变形或移动性。

密封元件41在密封元件41的中心区域415处固定到支撑件43。特别地，支撑件43具有蘑菇形头部431，其与空气供送管道23的相应延伸部大致同轴定位。密封元件41借助卡扣配合连接固定在蘑菇形头部431上，蘑菇形头部431特别地穿过密封元件41的中心处的孔416，并且由于径向突出部而保持密封元件41。因此，密封元件41的中心区域基本上相对于空气供送管道23固定。

密封元件41具有环形周边区域417（其仅出于图解目的而在图9中用虚线定界），其相对于中心区域415是柔性的，并且旨在与环形接触元件47进行接触。

密封元件41可在第一状态（图10中所示）和第二状态（图11中所示）之间变形。在图10和图11两者中，为了更清楚而突出密封元件41的变形。在第一状态中，环形周边区域417（特别是环形周边区域417中的第一面411）以一种方式与环形接触元件47密封接触，使得密封元件41完全封闭空气供送管道23的通道截面。基本上，环形周边区域417在整个周边上抵靠环形接触元件47，并且因此彼此接合操作的两者并不留出用于空气和/或牛奶流的任何通道。

在第二状态中，环形周边区域417以一种方式至少部分与环形接触元件47相距一定距离，使得可在密封元件41和环形接触元件47之间获得用于空气的通道。基本上，在沿着周边的至少一个延伸部中，环形周边区域417不与环形接触元件47接触，因为其沿下游方向移动。由于以此方式形成的通道，空气流可以移动通过环形接触元件，并且通过绕密封元件41的边缘行进，可以继续朝向起泡室20。在图11中，示意性地用标记为300的虚线表示从入口开口30直到止回设备4的送出口（outfeed）的空气流的路径。

在所示出的实施例中，在第二状态中，环形周边区域417在其整个周边上与环形接触元件47相距一定距离，使得用于空气的通道是包含密封元件41的整个边缘的环形通道。

如图中所示的，变形密封元件41具有锥形形状，其锥度随变形而变化。在使用中，虽然具有所需的比例和结构差异，但是密封元件以类似于伞的遮篷的方式变形，其中在封闭状态和打开状态之间，周边边缘相对于中心轴向移动，并且其直径减小。显然，对于密封元件41，该移动并不非常突出，因为小变形（并且因此距环形接触元件47的小距离）足以形成用于待用于使牛奶起泡的空气量的足够通道。

密封元件41采用的状态与作用在第一面411上的压力（即，上游压力）和作用在第二面412上的压力（即，下游压力）之间的差有关。因此，密封元件41自动对其上游和下游的压力状态作出响应。

在起泡步骤期间，喷嘴27中的蒸汽流在密封元件41的下游形成压力降。例如，喷嘴27形成具有文丘里效应的设备，其本身在该领域中已知。

作用在第二面412上的压力小于作用在第一面411上的大气压力，因此使密封元件41变形的所产生力（沿下游方向）作用在密封元件41上，从而使其进入第二状态，并且因此允许空气朝向起泡室20流入。在起泡步骤结束时，当蒸汽流中断并且密封元件41下游的压力增加时，压力差减小（或者如果下游压力变成大于上游压力，则甚至反转），从而使得密封元件41返回到第一状态，以防止牛奶能够到达空气入口开口30的区域。应注意，下游压力与上游压力相比越高（在缺少止回设备的情况下，将导致牛奶朝向空气入口开口30成比例流动），则作用在第二面412上的封闭力、并且因此止回设备4的响应速度以及密封的有效性越大。

特别地，如上文已经提及的，密封元件41可弹性变形。相对于第一状态，当上游压力和下游压力之间的差大于阈值时，密封元件41按第二状态变形。当压力差为零时，密封元件41具有朝向第一状态的弹性回复。在使用中，止回设备4通常处于封闭状态，并且其仅在起泡步骤期间、在由蒸汽喷嘴27产生的压力降之后打开。

还应注意，在第一状态中，密封元件41可以相对于原始状态变形，但是其变形程度小于第二状态。事实上，应注意，即使在显示第一状态的图10中，密封元件41也不是完全扁平的并且变形，换句话说，其被预加载。这对于确保密封元件41以预先确定的力压靠在环形接触元件47上以便保证密封接触是有用的。

在所示出的实施例中，密封元件41安装在可移除构件3上。这对于允许容易地清洁止回设备4而不需要拆卸装置1的部件是有用的。事实上，为了接近密封元件41，将可移除构件3从其外壳中拉出就足够了。

特别地，可移除构件3还包括支撑件43和环形接触元件47，因此可移除构件3包括整个止回设备4。这对于使得可以完全清洁止回设备4以便消除空气管道23中的所有牛奶沉积物是有用的。

如图9至图11中所示的，可移除构件3包括筒状壳体31，在其中制作空气入口开口30。可移除构件3还包括主体32，主体32插入筒状壳体31中并且具有用于空气输送的腔33，腔33与空气入口开口30连通。因此，腔33是空气供送管道23的延伸部。特别地，腔33构成空气管道23的初始延伸部。如果需要，筒状壳体31可以具有另一个空气入口开口30a。

可移除构件3包括用于密封元件41的座部，所述座部例如是在腔33的口部处主体32的底部。支撑件43是主体32的一部分，并且在腔33中延伸直到座部。

环形接触元件47制作在腔33的面向密封元件41的座部的口部处。特别地，环形接触元件47是通过座部和腔33之间的直径变化形成的套环。事实上，如图中明显的是，座部的直径（即，主体32的底部的直径）大于腔33的直径。

密封元件41是圆盘，其具有介于腔33的直径与座部的直径之间的直径。

可移除构件3还包括手柄握把35，其借助于销或螺钉36固定到筒状壳体31。

当可移除构件3插入制作在盒形主体11中的相应外壳中时，手柄握把35从盒形主体11突出，并且使得其能够被用户抓握，例如以移除可移除构件3。

在一个实施例中，可移除构件3还可以具有用于控制通过空气管道23的空气流的控制功能。具体来说，相应外壳中的可移除构件3可以围绕其自己的轴线在对应于适于牛奶起泡的空气流的正常操作位置与用于运行清洁循环的位置之间旋转。可移除构件3还可以移动到其中其可以与盒形主体11脱离的位置，使得其可以被拉出和移除以便由用户清洁。

在一个实施例中，机器9还包括用于制作第二饮料、特别是用于制作咖啡的泡制室（未示出），以及用于分配第二饮料的相应分配出液口（也未示出）。泡制室和制作第二饮料所需的其他部件（例如，泵和水加热器）容纳在机器主体中。本发明特别涉及与制作起泡牛奶有关的方面，而与通过泡制来制作饮料有关的方面可以如在现有技术装置中那样实现，并且因此，在本文中不再进一步对其详细描述。在该实施例中，牛奶起泡装置1和泡制室的组合使用使得能够制作例如卡普奇诺。即，包含咖啡和起泡牛奶的饮料。

可以在意大利专利申请第102015000084746号（以本申请人的名义于2015年12月17日提交）中找到更多细节和变型，该专利申请以引用方式完全并入本文。

可以在不背离本发明构思的范围的情况下以多种方式修改和改写上述发明。

例如，在替代实施例中，密封元件41可以是非圆形盘（例如椭圆形）或甚至具有多边形形状的盘。在本公开内容中，“大致盘形”意指密封元件具有主要二维形状，相对于中心区域大致径向对称，这意味着其具有两个相对面以及与该面相比较小的厚度。密封元件41的形状的目的基本上是适于空气管道的相应延伸部的通道截面的形状（以便能够在结合接触元件47操作时封闭其）并且以上述方式变形。

所有细节可以用其他技术等效的元件代替，并且所使用的材料以及各种组件的形状和尺寸可以根据要求变化。

Claims (10)

1.一种适于使牛奶与空气和蒸汽混合以获得起泡牛奶的牛奶起泡装置(1)，其包括：

- 空气供送管道(23)；

- 牛奶供送管道(25)；

- 蒸汽喷射喷嘴(27)；

- 起泡牛奶送出管道(29)；

- 起泡室(20)，其连接到所述空气供送管道(23)、连接到所述牛奶供送管道(25)、连接到所述蒸汽喷射喷嘴(27)并且连接到所述起泡牛奶送出管道(29)；

其中所述空气供送管道(23)使所述起泡室(20)与空气入口开口(30)连通；

其中，在使用中，所述蒸汽喷射喷嘴(27)中的蒸汽流形成真空，所述真空通过相应的供送管道(23、25)将牛奶和空气吸入到所述起泡室(20)中，从而使牛奶与空气和蒸汽混合；

所述牛奶起泡装置(1)还包括定位在所述空气供送管道(23)的延伸部中的止回设备(4)，所述止回设备(4)被设计成允许从所述空气入口开口(30)朝向所述起泡室(20)的空气流，并且阻止朝向所述空气入口开口(30)的空气和/或牛奶流；

所述止回设备(4)包括大致盘形的密封元件(41)，所述密封元件(41)在所述空气供送管道(23)中横向延伸，并且具有朝向所述空气入口开口(30)的第一面(411)和朝向所述起泡室(20)的第二面(412)，所述止回设备(4)还包括用于所述密封元件(41)的支撑件(43)以及面向所述密封元件(41)的所述第一面(411)的环形接触元件(47)；

所述密封元件(41)具有固定到所述支撑件(43)的中心区域(415)以及环形周边区域(417)，所述环形周边区域(417)相对于所述中心区域(415)是柔性的并且旨在与所述环形接触元件(47)进行接触；

所述密封元件(41)能在第一状态和第二状态之间变形，在所述第一状态中，所述环形周边区域(417)与所述环形接触元件(47)密封接触，使得所述密封元件(41)完全封闭所述空气供送管道(23)的通道截面，在所述第二状态中，所述环形周边区域(417)至少部分与所述环形接触元件(47)相距一定距离，使得能在所述密封元件(41)和所述环形接触元件(47)之间获得用于空气的通道；

所述密封元件(41)采用的状态与作用在所述第一面(411)上的压力和作用在所述第二面(412)上的压力之间的差有关。

2.根据权利要求1所述的牛奶起泡装置(1)，其中，所述密封元件(41)可弹性变形，所述密封元件(41)在所述压力差大于阈值时按所述第二状态变形，所述密封元件(41)具有朝向所述第一状态的弹性回复。

3.根据权利要求1所述的牛奶起泡装置(1)，其中，在所述第二状态中，所述密封元件(41)的所述环形周边区域(417)在其整个周边上与所述环形接触元件(47)相距一定距离，使得用于空气的所述通道是环形通道。

4.根据权利要求1所述的牛奶起泡装置(1)，其中，所述支撑件(43)包括蘑菇形头部(431)，所述密封元件(41)借助卡扣配合连接固定在所述蘑菇形头部(431)上。

5.根据权利要求1所述的牛奶起泡装置(1)，其中，所述环形接触元件(47)是在所述空气供送管道(23)的横截面的变化处的套环。

6.根据权利要求1所述的牛奶起泡装置(1)，包括其上安装有所述密封元件(41)的可移除构件(3)，所述可移除构件(3)还包括所述空气入口开口(30)以及所述空气供送管道(23)的延伸部。

7.根据权利要求1所述的牛奶起泡装置(1)，包括具有所述止回设备(4)的可移除构件(3)，所述可移除构件(3)包括用于所述密封元件(41)的座部以及用于空气输送的腔(33)，所述环形接触元件(47)制作在所述腔(33)的面向所述座部的口部处。

8.根据权利要求1所述的牛奶起泡装置(1)，包括连接到所述牛奶供送管道(25)的牛奶容器(5)。

9.根据权利要求1所述的牛奶起泡装置(1)，包括用于分配起泡牛奶的分配出液口(19)，所述分配出液口(19)通过所述起泡牛奶送出管道(29)连接到所述起泡室(20)。

10.一种饮料制作机器(9)，其包括用于产生蒸汽的蒸煮器(92)以及根据权利要求1至9中的任一项所述的牛奶起泡装置(1)，所述牛奶起泡装置(1)的所述蒸汽喷射喷嘴(27)与所述蒸煮器(92)连通以接收蒸汽。

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