CN111542248A - 浓缩咖啡的分配单元 - Google Patents

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Abstract

浓缩咖啡分配单元(MC)包括：腔室(40)，其包括热水入口和朝向一定量产品(P)的热水出口；柱塞(20)，其适于在所述腔室(40)内沿线性方向(X)移动，以将热水压向所述出口；操作杆(30)，其连接到所述柱塞(20)，并且能够手动操作以将所述柱塞(20)移动到所述腔室(20)中；电致动器(50)，其联接到所述柱塞(20)以在所述腔室(40)中移动所述柱塞(20)；电子调节器，其连接到所述电致动器(50)并构造成驱动所述电致动器(5)以控制所述柱塞(20)在所述腔室(40)中的位移；位置传感器(90)，其连接至所述调节器并构造成产生表示所述柱塞(40)的线性位置的位置信号。

Description

浓缩咖啡的分配单元
技术领域
本发明涉及浓缩咖啡(espresso)的分配单元和配备有这种分配单元的浓缩咖啡机。
背景技术
例如，已知许多用于从咖啡粉、豆荚、胶囊等制备浓缩咖啡的机器，其通过使用预先由手动操纵加载的存储在弹簧中的能量来压冲泡所需的水。通常，该机器包括用于水的筒状腔室和活塞，该活塞适于在腔室内滑动以将水压向含有咖啡粉的分配杯。
通过对杆的手动操纵而使活塞在腔室内提升。同时，弹簧在筒中被压缩并且筒壁中的孔被打开以接收热水。一旦释放操作杆，其就会在弹簧的作用下返回到初始位置，并且活塞向下移动。因此，活塞将刚流入的热水朝向波塔过滤杯压至筒外。
发明内容
这些现有技术的活塞操作的机器具有某些缺点。
第一个缺点是，如果杆失控，则可能由于弹簧的压缩而被猛烈地向上推，并且经常会撞到操作者。此外，在水中产生压力的唯一力是由弹簧产生的力。在分配过程中，弹簧产生从最大值(当活塞升高时)减小到最小值(当活塞降低时)的力。因此，如最佳制备规则所建议的，分配不能以期望的压力模式发生。实际上，已知不同的咖啡混合物需要不同的压力曲线以获得最佳结果。最后，需要很大的肌肉力量来降低杆并克服弹簧力。
本发明的主要目的是改进该现有技术。
另一个目的是提供一种分配单元，该分配单元对于操作者而言并不危险，其允许以期望的压力模式进行分配，并且需要小的肌肉力量。
本发明的第一方面涉及一种浓缩咖啡分配单元，该分配单元包括：
腔室，其包括热水入口和朝向给定量粉末浸泡产品的热水出口；
柱塞，其能够在所述腔室内移动(例如，平移)，以将热水推向所述出口；
操作杆，其连接到所述柱塞以移动(例如，平移)所述柱塞；
电致动器，其联接到所述柱塞以在所述腔室中移动所述柱塞。
在第二方面中，本发明涉及一种通过浸泡由粉末产品制备浓缩咖啡的机器，该机器包括根据其变型中的一者或每一者的分配单元。
优选地，所述电致动器是旋转马达；和/或该电致动器是流体压缩机，例如空气或液体；和/或该电致动器是线性电致动器，和/或该电致动器联接到柱塞以在腔室内线性地移动柱塞。
优选地，柱塞能够通过在腔室内平移而线性移动，以打开所述入口并将热水压向出口。否则，柱塞适于在腔室内一般地移动(例如，通过旋转)以将热水压向出口。
优选地，杆连接到柱塞。当没有杆时，在不影响所分配的饮料的品质的情况下，减小分配单元的尺寸，并且简化单元本身的结构。杆的存在例如有利于简化致动器，并且允许操作者仅提升活塞，而致动器在返回步骤中、即在水压缩期间致动活塞。
优选地，热水入口位于腔室的侧壁上，而热水出口位于腔室的底部。
在一种变型中，通过借助于致动器对柱塞的运动动力学进行编程来控制柱塞在腔室中的平移或位移，从而对朝向产品输送的热水的压力模式进行编程，以获得利用热水的浸泡。特别地，经由构造成驱动致动器的电子调节器(即可编程型)来控制柱塞在腔室内的平移或位移。因此，通过利用由活塞施加于致动器的运动动力学对调节器进行编程，可以对输送到产品的热水的压力模式进行编程，以获得利用热水的浸泡。
在一种变型中，借助于例如电子型的例如位于杆和/或柱塞上的位置传感器来调节柱塞在腔室内的平移或位移。还可以例如利用凸轮机构或者缩放仪等的机械装置来实施位置传感器。通过检测柱塞在腔室中的位置和/或杆的位置，调节器被构造成确定例如致动器的开启和关闭时间，使得操作者无需额外控制即可操作该单元，像在上述的现有技术一样，如同杆是分配控制构件。如果没有杆，在一种变型中，经由例如按钮或电气开关的专用用户界面来确定致动器的开启和关闭时间。
优选地，腔室具有圆筒形状。
在本发明的所有上述方面中，柱塞优选地可滑动地安装在腔室中，以将水压向含有粉末产品的分配杯。
在本发明的所有上述方面中，优选设置有弹簧，该弹簧被安装成抵消操作杆(如果有的话)的向下运动并使杆回到起始位置。
在一种变型中，柱塞经由齿轮或加压流体而联接至致动器。
分配单元的一种变型包括电子调节器，即可编程型的电子调节器，用于控制柱塞在腔室中的平移或位移。
分配单元的一种变型包括例如包括电子型的、例如设置在杆和/或柱塞上并且连接到调节器的位置传感器，用于控制柱塞在腔室内的平移或位移。即，调节器被构造成例如根据由传感器接收的信号来确定致动器的开启和关闭时间。传感器可以是例如称重传感器、光学编码器、电位计或简单的打开/关闭电气开关(诸如微动开关)。
如果没有杆，则分配单元的一种变型包括例如按钮或电气开关的专用用户界面，用于确定致动器的开启和关闭时间。
在一种变型中，电子调节器被构造成仅沿一个方向、即朝向浸泡产品压缩水的方向致动柱塞的平移或位移。在这种情况下，柱塞和致动器之间的联接被设计成在柱塞沿相反方向平移或位移期间、即当柱塞平移或位移以将水带回到腔室中时是空转或受阻的。这在操作者拉动杆时发生。因此，仅当水被柱塞压向腔室的出口时，致动器才操作。在又一变型中，电子调节器被构造成致动柱塞在两个方向(例如，平移方向)上的平移或位移，两个方向即朝向浸泡产品压缩水的方向或柱塞的使水回到腔室中的平移或位移方向。因此，致动器在柱塞的两个相反方向的位移期间操作，并且如果提供了杆，则持续地协助操作者进行他/她的运动。
在分配单元的一种变型中，柱塞经由齿轮联接至致动器。特别地，柱塞包括与齿轮啮合的齿条，该齿轮可旋转地连接到致动器。在另一种类型的联接中，例如，螺钉可旋转地连接到致动器，并且相应的螺母与螺钉联接以被线性地平移，反之亦然。该螺母和螺钉的联接允许例如将旋转电动马达设置为与柱塞的平移或位移的轴线同轴或平行，从而优化了整体尺寸(线性致动器也是如此)的减小。当没有设置杆时，这种配置是特别有利的。
在分配单元的一种变型中，柱塞经由加压流体联接至致动器。即，例如是线性致动器的致动器配备有柱塞以压缩流体储存器中的流体。流体储存器与一个或两个管道连通，用于朝向腔室的柱塞输送加压流体，使得其可以来回平移或位移。柱塞通过加压流体的推动在腔室内移动。该变型是有利的，因为流体储存器能够从分配单元拆卸并且存储在尺寸要求不严格的位置，而使分配单元变得非常紧凑，特别是其不再包括致动器。
位置传感器的位置可以与上述的有所不同。例如，位置传感器可以设置在分配单元的壳体上或腔室中。
附图说明
通过以下参照附图对分配单元的优选实施方式的说明，本发明的优点将更加明显，其中
-图1是分配单元的侧视图；
-图2是分配单元的主视图；
-图3是沿着平面III-III截取的分配单元的竖直截面图；
-图4是根据第二操作构造的沿着平面III-III截取的分配单元的竖直截面图；
-图5是另一分配单元的图；
-图6是分配单元的另一图。
具体实施方式
在所有附图中，相同的数字表示相同或概念上相似的部件。一般而言，诸如竖直、水平、上部等与正常使用条件相关。
MC分配器包括金属主体10和在顶部铰接到金属主体上的操作杆30。杆30可手动操作以提起安装在主体10中的柄22。
柄22连接至柱塞20，柱塞20能够在操作期间在形成于底部的腔室40中沿着竖直定向的轴线X来回平移并进入主体10。
柱塞20的来回运动露出在腔室40的壁上的源自煮水器(未示出)的热水管64的开口。该热水被柱塞20压缩并且被朝向粉状产品板P输送到腔室40外部，其中热水将引起冲泡并因此产生了饮料。与杆30的运动同步的热水供应系统可以是任何已知类型的并且不重要。
即，经由销32将杆30连接到柄22，并且销32可滑动地配置到柄22的端部的槽24中。
槽24包括抵靠在主体10上枢转的杆60的齿28。在柄22的平移期间，齿可以使杆60移位，杆60连接到调节流过管道64的热水流的阀的柄62。在不失一般性的情况下，还可以以不同的方式控制被设计成当柱塞20已被提升时流入腔室40中的热水流。
可选的弹簧70将柱塞20向下推，即朝向板P推。
沿着轴线X延伸的齿或纵向齿条26设置在柄22上，并且被设计成与连接至旋转电动马达50的输出轴的齿轮52啮合。通过连接至控制马达50的电子控制器(未示出)的传感器90来检测柄22的线性位置(linear position)。传感器90的结构和/或位置不是关键的，并且可以是种类型，例如接近传感器、光学编码器、霍尔效应传感器或简单的ON/OFF电气开关，用于检测柄22的一个或两个相对的限位挡块。传感器90产生的信号、控制马达50的电子控制器以及马达50与柄22之间的机械联接形成了位置反馈控制。
MC分配器如下操作。
如图3所示，在静止位置，操作杆30被提升。
在该位置中，柱塞20占据了腔室40并阻塞了管道64的开口。齿28将杆60保持在如下位置：在该位置中柄62阻止了热水通过管道64的流动。
为了分配饮料，如图4所示，操作者拉动操作杆30。然后，销32在槽24中滑动，并通过凸轮运动提升柄22的端部和柱塞20。在该位置中，柱塞20沿着轴线A上升并离开腔室40，从而清开了管道64的开口。齿28也已经移动并已经将杆60移动到柄62允许热水流过管道64以填充腔室40的位置。齿或齿条26也随着柄22升高，但现在齿轮52是空转的(电动马达50被控制器关闭)。可选地，在该步骤中，控制器可以使用传感器90来检测柄22的位移并控制电动马达50以使齿轮52旋转来引起杆30的运动。
一旦操作杆30到达其极限停止位置，操作者就将其释放。在该位置中，柱塞20已沿着轴线X上升到顶部，并已达到如传感器90所检测到的极限停止位置。现在控制器使用传感器90来检测柄22的极限停止位置并控制电动马达50以使齿轮52旋转从而使柄22沿相反方向移动。齿轮52的旋转使柄22和柱塞20下降到腔室40中，并且其中的热水被压向板P。同时，如图3所示，杆30移动回到开始位置。
一旦柱塞20已经向下移动到底部极限停止位置(如传感器90所检测到的)，控制器就控制电动马达50的停止以使齿轮52停止。
对于新的分配操作，可以再次开始该循环。
图5示出了分配单元的变型的图。不同于先前的实施方式，电动马达50与柄22同轴，并且没有杆。马达50的轴包括与刚性地接合到柄22的螺母82配合的螺钉80。马达50的轴的旋转使得由螺钉80和螺母82形成的运动对变长和缩短，从而使柄22沿着轴线X往复运动。
图6示出了分配单元的变型的另一图。柱塞20经由加压流体联接至外部线性致动器84。致动器84包括用于压缩流体储存器88中的流体的柱塞86。一个或两个管道94被设计成承载从储存器88朝向腔室40的柱塞20流出的加压流体，这里利用流体压力使柱塞20来回移动。为此目的，柱塞20可以例如联接至另一柱塞98，该另一柱塞相应又能够在另一密闭腔室99中移动。柱塞98通过加压流体在密闭腔室99中沿着轴线X线性移动，该加压流体通过管道94流出储存器88。
在两个管道94朝向柱塞98的相反两侧承载流体的情况下，柱塞98可以沿两个相反的方向移动。利用一个管道94，柱塞98可以只沿一个方向移动，除非使用方向控制阀将加压流体选择性地输送到柱塞98的相反两侧。
在一种变型中，管道94直接到达柱塞20，以使其沿着轴线X在至少一个方向上移动。
图5和图6的变型提供了非常紧凑的分配单元。即，致动器84和/或管道94可以在分配单元的外部并且与分配单元分离，和/或可以将加压流体供应到多于一个的分配单元。
在图1和图2中，马达50的位置并不关键，因为可以在例如围绕杆30的任何角度位置安装马达。
同样在图5和图6的变型中，马达50或腔室99的位置不受严格约束，因为它们可以安装成例如偏离轴线X。
本文公开的单元可以集成在较大的分配机中和/或与未示出的附加分配单元集成。

Claims (10)

1.一种浓缩咖啡的分配单元(MC)，所述浓缩咖啡从粉末浸泡产品获得，所述分配单元包括：
-腔室(40)，其包括热水入口和朝向一定量产品(P)的热水出口，
-柱塞(20)，其能够在所述腔室(40)内沿线性方向(X)移动，以将热水推向所述出口，
-操作杆(30)，其连接到所述柱塞(20)，并且能够手动操作以将所述柱塞(20)移动到所述腔室(20)中，
-电致动器(50)，其联接到所述柱塞(20)以在所述腔室(40)中移动所述柱塞(20)；
-电子调节器，其连接到所述电致动器(50)并构造成驱动所述电致动器(5)以控制所述柱塞(20)在所述腔室(40)中的位移，
-位置传感器(90)，其连接至所述调节器并构造成产生表示所述柱塞(40)的线性位置的位置信号，
其特征在于，所述电子调节器构造成响应于由所述位置传感器(90)产生的所述位置信号而打开和关闭所述电致动器(50)，以使所述柱塞(20)在所述腔室(40)中沿第一方向移动，所述第一方向对应于所述柱塞(20)移动以将水压向浸泡产品的方向。
2.根据权利要求1所述的分配单元(MC)，其特征在于，所述位置传感器(90)设置在所述操作杆(30)上。
3.根据权利要求1所述的分配单元(MC)，其特征在于，所述位置传感器(90)设置在所述柱塞(20)上。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的分配单元(MC)，其特征在于，所述电子调节器构造成响应于由所述位置传感器(90)产生的所述位置信号而打开和关闭所述电致动器(50)，以使所述柱塞(20)响应于由所述位置传感器(90)产生的所述位置信号在所述腔室(40)中也沿第二方向移动，所述第二方向与所述第一方向相反并且与所述柱塞移动以将水吸入所述腔室(40)的方向相对应。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的分配单元(1)，其特征在于：
-柄(20)的一端连接到所述柱塞(20)，并且所述柄在相反端具有槽(24)，
-所述操作杆(30)经由可滑动地配置在所述槽(24)中的销(32)连接到所述柄(22)。
6.根据权利要求5所述的分配单元(MC)，其特征在于，所述位置传感器(90)设置在所述柄(22)上，以检测所述柄(22)的线性位置。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的分配单元(1)，其特征在于：
-所述电致动器是线性电致动器(84)，并且包括以构造成压缩流体储存器(88)中的流体的柱塞(86)作为端部的柄，
-所述流体储存器(88)包括至少一个与在所述腔室(40)中移动的所述柱塞(20)流体连通的导管(94)，使得从所述流体储存器(88)流出的加压流体引起所述柱塞(20)在所述腔室(40)中的平移。
8.根据权利要求7所述的分配单元(MC)，其特征在于：
-所述腔室(40)的所述柱塞(20)连接到能够在密封的腔室(99)中移动的第二柱塞(98)，
-从所述流体储存器(88)流出的加压流体引起所述第二柱塞(98)在所述密封的腔室(99)中的平移。
9.根据权利要求7或8所述的分配单元(MC)，其特征在于：
-所述流体储存器(88)包括两个导管(94)，从而使所述柱塞(20)在所述腔室(40)中沿两个相反方向移动。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的分配单元(1)，其特征在于：
-所述线性电致动器(84)和所述流体储存器(88)构造成与所述分配单元(MC)连接和断开。
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