CN112384111A - 用于制备饮料、特别是咖啡或茶的机器的冲泡装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于制备饮料、特别是咖啡或茶的机器的冲泡装置(1)，该冲泡装置(1)包括：框架(4)；冲泡腔室(10)，其由框架(4)承载并且具有纵向轴线(9)和用于可冲泡材料的装载/卸载孔(11)；闭合体(26)，其能够相对于框架(4)而往返于对于孔(11)的闭合位置；和致动装置(32)，其用于移动闭合体(26)并且包括马达以及位于马达(34)和所闭合体(26)之间的传动装置(35)；传动装置(35)包括齿条‑小齿轮机构(40)，齿条‑小齿轮机构(40)包括：由框架(4)承载的驱动齿(38A)，和由闭合体(26)承载并啮合于驱动齿(38A)的从动齿(38B)，以使闭合体(26)往返于其闭合位置。

Description

用于制备饮料、特别是咖啡或茶的机器的冲泡装置
相关申请的交叉引用
本申请要求于2018年11月19日提交的申请号为102018000010433的意大利专利申请的优先权以及于2018年06月27日提交的申请号为PCT/IB2018/054765并于2019年01月03日公开的公开号为WO2019/003146的国际专利申请的优先权，其内容在此引入作为参考。
技术领域
本发明涉及一种用于制备饮料、特别是咖啡或茶的机器的冲泡装置。
背景技术
本发明涉及一种冲泡装置，其包括：冲泡腔室，其具有用于可冲泡材料的装载/卸载孔；框架，其具有在冲泡腔室的相对侧上布置的两个侧壁和彼此同轴并从侧壁向外突出的两个支点销；闭合体，该闭合体可以相对于框架而远离和朝向闭合位置移动，在闭合位置处，闭合体以流体密封的形式闭合冲泡腔室的孔，并且该闭合体包括两个引导板，每个引导板面向相应的侧壁并具有由相应的支点销滑动接合的槽；活塞，其可滑动地安装在冲泡腔室中的与闭合体轴向相对的位置处；和致动装置，该致动装置适合于移动闭合体并包括马达和布置在马达与闭合体之间的传动装置。
通常，上述传动装置由多个凸轮组成，这些凸轮根据给定的运动定律协作使闭合体以受控的方式往返于其闭合位置而运动。
例如，在同一申请人的意大利专利申请102017000071863中描述了上述类型的冲泡装置，其全部内容通过引用合并于此。
申请人已经能够观察到，虽然配备有根据已知技术制造的凸轮传动装置的冲泡装置在许多方面都是令人满意的，但是它们在控制闭合体的运动方面具有很大的改进空间，尤其是为了使闭合体达到更精确的轨迹和最终位置。
发明内容
本发明的目的是提供一种上述类型的冲泡装置，其引入了改进，使得可以实现冲泡装置的闭合体的更精确、更可靠和更容易控制的运动。
根据本发明，提供了如所附权利要求书所述的冲泡装置和包括该冲泡装置的饮料制备机器。
附图说明
图1是根据本发明的冲泡装置的优选实施例的立体图，其处于打开构造并且安装在作为饮料制备机器的一部分的支撑件上；
图2是图1的冲泡装置的分解图；
图3示出了根据图1的冲泡装置的中心对称平面的剖视图；
图4以立体图和部分分解图示出了图1的冲泡装置。
图5和图6以侧视图并且为了清楚起见而去除了部件的视图分别示出了处于打开和闭合构造的图14的冲泡装置。
具体实施方式
现在将参考附图给出本发明的详细描述，以使本领域技术人员能够对其进行实施和使用。对所描述的实施例的各种修改对于本领域技术人员而言将是显而易见的，并且所描述的一般原理可以应用于其他实施例和应用，而不脱离如所附权利要求所限定的本发明的保护范围。因此，本发明的范围不限于在此描述和示出的实施例，而是取决于与本文所公开和要求保护的原理和特征相一致的最宽范围。
图1总体上示出了用于在制备饮料的机器中用加压的热水通过提取工艺来制备饮料、特别是咖啡或茶的冲泡装置。
在正常操作条件下，冲泡装置1设置在用于生产饮料的机器内并关联于加压的热水源和自动供给装置，其适合于在冲泡周期开始时以一定剂量向冲泡装置1供应待冲泡的材料，例如咖啡粉或茶叶。根据一种变型，通过使用者加载一定剂量的散装材料或已知类型的豆荚(pod)或单剂量胶囊，可以手动进行材料供应。
根据图1所示，将冲泡装置1可释放地钩在支撑体2上，该支撑体2保持适合于如下所述地致动冲泡装置1的可移动部件的取力器，并且还用于限定用于每个饮料制备周期结束时从冲泡装置1中排出的废料的排放通道3。
根据图1、2和4所示，冲泡装置1包括框架4，该框架4由彼此牢固连接的两个壳5形成，两个壳5各自具有侧壁6，并且两个壳5中的一个壳5的侧壁6与另一个壳5的侧壁6相对并且在外部由平行于另一侧壁6的面7的平面7所限制。
两个壳5之间限定了一个空间，在该空间中安装有圆柱形管状体8，该圆柱形管状体8具有纵向轴线9并且在内部限定了冲泡腔室10，该冲泡腔室10通过上部孔11在外部连通，通过该上部孔11可以装入和排出待冲泡的材料，并且通过活塞12在下面将其闭合以压缩/喷射该材料。
根据图2和图3所示，活塞12包括头部13和管状杆14，管状杆14可滑动地安装在与框架4成一体的圆柱形体15上，框架4设有两个沿直径相对的横向附件，这两个横向附件可滑动地接合于杆14的相应的纵向槽。两个横向附件中的一个是充满的，而另一个是管状的并且限定了冲泡水的入口导管16，在操作期间，该冲泡水通过活塞12而被供应到冲泡腔室10。
为此，活塞12的头部13设计成像淋浴盘一样，并且能够从供给通道17接收冲泡水，该供给通道17布置在与头部13一体的细长元件18中并且可滑动地安装在圆柱形体15的轴向孔19的内部，并具有一个或多个横向孔20，该一个或多个横向孔20与位于细长元件18和孔19之间的环形道流体连通。在操作过程中，冲泡水通过入口导管16进入冲泡装置并分布在环形道中，最后流过孔20进入供给通道17，然后从那里流入冲泡腔室10。
活塞12由致动装置21致动，该致动装置21包括安装在支撑体2上的可逆电动马达(未示出)和齿轮传动装置，该齿轮传动装置包括与轴线9同轴的齿轮23，齿轮23设有与杆14的外螺纹24啮合的内齿以及与轴25的环形螺纹啮合的外齿，该轴25容纳在框架4的凹部中并且可释放地联接至所述可逆电动马达的取力器。
根据图1、2、3和4所示，冲泡装置1还包括闭合体26，该闭合体26相对于框架4和冲泡腔室10可移动地远离于和朝向于闭合位置移动，在闭合位置处，由于饮料的分配和冲泡发生在该位置上，闭合体将上部孔11以流体密封的形式闭合，下面表示为分配位置。
特别地，闭合体26包括活塞27和包括横向件28的门支撑结构，横向件28直接与活塞27连接，和两个引导板29，该两个引导板29从横向件28的端部向下延伸且面向彼此并在形状上彼此镜面(specular)；因此，在下面并且在可能的情况下，将仅对两个引导板29之一进行描述。
每个引导板29被布置成面向相应的侧壁6的面7，并且具有凹部30，该凹部30滑动地接合于由相同的侧壁6承载并从其突出的相应的支点销31(在图4、5和6中可见)。
闭合体26在操作期间由致动装置32致动和引导，该致动装置32构造成使闭合体26绕支点销31平移和旋转，以使其能够将自身布置在所述闭合位置(图3和6)、打开位置(图1和5)和中间位置或所用材料的排出位置(未示出)；在闭合位置处，活塞24与孔11以流体密封的形式相接合；在打开位置处，活塞27完全离开孔11，并与闭合位置成角度地间隔开；在中间位置或所用材料的排出位置处，闭合体26相对于闭合位置升高，并且活塞27在外部且与孔11轴向对准。
为此，致动装置32包括由支撑体2承载的电动马达(未示出)和布置在电动马达与闭合体26之间的传动装置35。
传动装置35包括桶状凸轮36，该桶形凸轮36围绕冲泡腔室10布置在圆柱形管状体8与框架4的侧壁6之间，在与轴线9同轴的位置处。桶状凸轮36在其侧壁上限定了轨道37并且包括两个凸轮从动件38，该两个凸轮从动件38在沿直径相对的位置处接合于轨道37并且沿横向于轴线9的方向镜面地从桶状凸轮36向外延伸，穿过相应的侧壁6。
特别地，根据图7中所示，侧壁6包括彼此镜面的相应的槽39，每个槽39在平行于纵向轴线9的方向上延伸并且由相应的凸轮从动件38可滑动地接合，以在操作期间将桶状凸轮36围绕轴线9的旋转转换成为凸轮从动件38沿轴线9的平移运动。
优选地，两个凸轮从动件38通过支撑环刚性地彼此连接，该支撑环与桶状凸轮36(图2)同轴并且布置在桶状凸轮36外侧。支撑环延伸穿过两个凸轮从动件38，以便在每个凸轮从动件38上识别出第一端部和第二端部，该第一端部朝着轴线9径向地延伸并且与桶形凸轮36的轨道37接合，该第二端部与第一部相对并同轴并且向外延伸。将两个凸轮从动件38彼此连接的支撑环具有以下优点：消除或至少限制了凸轮从动件38和轨道37之间的任何间隙，从而有益于运动传动的准确性。可替代地，两个凸轮从动件38可以在物理上彼此分离。
传动装置35还包括齿条-小齿轮机构40和凸轮控制装置33，该齿条-小齿轮机构40和凸轮控制装置33构造成将沿着槽39的凸轮从动件38的线性运动转换成闭合体26的运动，该闭合体26的运动包括围绕支点销31的旋转和平行于轴线9的平移。
如图4、5和6所示，对于每个凸轮从动件38，齿条-小齿轮机构40包括齿条38A，齿条38A由相应的凸轮从动件38承载并且啮合于由相应引导板29承载的齿部38B。
齿条38A优选地由棒限定，该棒在其上端固定到相应的凸轮从动件38并且沿着侧边缘具有直线齿，优选地具有直齿，其平行于纵向轴线9而延伸。齿部38B是圆形的齿部，优选地具有直齿。
每个齿部38B布置在相对侧壁6的内表面上并且面向具有渐开线轮廓的凹部，如下所见，该渐开线轮廓在闭合体26的打开和闭合期间可滑动地接合于安装在相对凸轮从动件38上的齿条38A的上端。
齿条38A由桶状凸轮36通过遵循运动定律的凸轮从动件38移动，该运动规律这取决于桶状凸轮36的轨道37的轮廓及其旋转速度。
根据一个优选实施例，轨道37具有正弦曲线形的趋势，其上峰限定闭合体26的打开位置，而下峰限定闭合位置。
根据附图所示，优选以如下方式绘制轨道37的轮廓：在桶状凸轮36绕着轴线9完整旋转期间，顺时针或逆时针方向移动闭合体26从打开位置到闭合位置，反之亦然，从闭合位置到打开位置。
根据图1和图6所示，桶状凸轮36由所述致动装置32通过齿轮减速器机构致动，该齿轮减速器机构包括与桶状凸轮36成一体并与小齿轮42啮合的齿缘41，小齿轮42由框架4支撑并且与齿轮43成角度地成一体，齿轮43能够从与致动装置32相关联的上述电动马达的输出来接收运动。
根据图4所示，对由齿条-小齿轮机构40施加到闭合体26上的运动进行控制的所述控制装置33包括两个固定轨道44，每个固定轨道44布置在相应的侧壁6的面7上并且啮合于由引导板29承载的凸轮从动件45，该引导板29被布置成面向侧壁6本身。
为了引导闭合体26在闭合位置、中间位置和打开位置之间的运动，每个轨道44包括平行于轴线9的直线部46和与支点销31同轴的圆周弧形部47。
根据附图中所示的优选实施例，每个轨道44由布置在相应侧壁6中的相应槽制成。此外，每个轨道44的直线部46优选地形成为相应槽39的延长。在未示出的另一种结构形式中，轨道47和相应的槽39可以分开。
根据图1和图2所示，冲泡装置1还包括刮刀元件48，该刮刀元件48可与闭合体26一起移动，以在饮料制备结束时排出由活塞12从冲泡腔室10排出的用过的材料。
刮刀装置48是U形的，其铰接在引导板29上并且包括两个支撑侧臂，该两个支撑侧臂连接刀片49的相应的相对端，当闭合体26从开口移动到中间位置时，刀片49能够自身移动到孔11上，以便将用过的材料推到与管状体8的顶部相连的滑块50上方，从而使其落入排放通道3中。
最后，冲泡装置1包括紧固装置51，以将冲泡装置1可释放地连接到支撑体2。
根据图1所示，紧固装置51包括释放杠杆52，该释放杠杆52铰接至框架4，以绕横向于轴线9的轴线在正常连接位置(图3)和释放位置(图4)之间旋转，其中，在正常连接位置处，冲泡装置1牢固地紧固在支撑体2上；在释放位置处，冲泡装置1可以自由地快速安装以及从支撑体2卸下。
除了释放杠杆52之外，紧固装置51还包括锁定机构62，当将冲泡装置1安装到支撑体2(图3)上时，该锁定机构62能够防止释放杠杆52从连接位置意外移除，以确保连接的稳定性，同时使解除连接操作简单且迅速，尤其是通过释放杠杆52的操作来重新定位冲泡装置1。锁定机构62是磁性的，并且对于每个摇杆53，锁定机构62包括连接到摇杆53的磁体63和连接到相应外壁54的磁体64。
下面将参照图5和图6描述在饮料的制备周期中冲泡装置1的操作。
图5示出了在制备周期开始时的冲泡装置1。在该位置处，活塞12布置在冲泡腔室10的底部，闭合体26处于打开位置，桶状凸轮36的凸轮从动件38布置在槽39的上端，并且由引导板29承载的凸轮从动件45沿着轨道44布置在弧形部47的最远离于直线部46的端部处。
一旦完成待冲泡材料的装载，致动装置32的马达就被启动以将闭合体26带到其闭合位置。在该通过期间，凸轮从动件38及其相应的齿条38A在桶状凸轮36的推力作用下沿着槽39下降，并且由于齿条38A与相应齿部38B的啮合，它们使板29绕支点销31旋转，该旋转由凸轮从动件45和轨道44之间的相互作用来控制，随之闭合体26从打开位置移动到中间位置，在该中间位置处，齿条38A和相应的齿部38B布置在运行结束处。
在这一点上，由于齿条38A的齿与相应齿部38B的齿之间的联接以及齿条38A的上端与它们所接合的各个凹部之间的相互作用，齿条38A的另外的下降导致引导板29向下移动，随之闭合体26从中间位置移动到闭合位置(图6)。
根据图6所示，在闭合体26的闭合位置处，具有相应齿条38A的凸轮从动件38布置在槽39的下端，并且由引导板29承载的凸轮从动件45沿着轨道44布置在远离于弧形部47最远的直线部46的端部。
一旦闭合体26被承载至闭合位置处并且致动装置32被停用，则致动装置21被致动以提升活塞12并压缩待冲泡的材料。随后，通过导管16、通道17和活塞12的头部13在冲泡腔室10内提供一些加压的热水，以冲泡产生饮料的材料，该饮料通过活塞27和由闭合体26(图3)承载的分配导管70排出。
在分配之后，桶状凸轮36再次被致动以绕轴线9旋转并且将闭合体26移动到打开位置。
从图6所示的位置开始，由于齿条38A的齿与相应齿部38B的齿之间的联接，并且由于齿条38A的上端与它们所接合的各个凹部之间的相互作用，齿条38A的向上移动首先导致板29向上移动。随后，当凸轮从动件45到达直线部46的端部并开始沿着相对轨道44的弧形部47移动时，齿条38A的向上移动确定了板29的旋转；该旋转由齿条38A与它们相应齿部38B之间的啮合来驱动，并且该旋转通过凸轮从动件45在它们相应轨道44中的滑动来控制。
随后，为了排出用过的材料，闭合体26返回至闭合位置，或者，如将在下面看到的，返回到中间位置，以便通过刮刀元件48将使用过的材料推入排放通道3；使用过的材料通过抬起活塞12而被抬高到冲泡腔室10的口部。
关于上述情况，应当规定，通过桶状凸轮36对闭合体26的致动，能够使闭合体26依次在打开位置和闭合位置之间移动，从而使桶状凸轮36始终沿相同方向旋转。然而，可以控制桶状凸轮36以根据需要将其旋转方向进行反转。例如，当闭合体26到达中间位置以排出使用过的材料时，桶状凸轮36的旋转可以有效地反转，从而将闭合体26带回到打开位置而不必经过闭合位置。

Claims (10)

1.一种用于制备饮料、特别是咖啡或茶的机器的冲泡装置(1)，所述冲泡装置(1)包括：
-框架(4)；
-冲泡腔室(10)，所述冲泡腔室(10)由所述框架(4)承载，并且所述冲泡腔室(10)具有纵向轴线(9)和用于可冲泡材料的装载/卸载孔(11)；
-闭合体(26)，所述闭合体(26)能够相对于所述框架(4)往返于闭合位置，在所述闭合位置处，所述闭合体(26)以流体密封的形式闭合所述孔(11)；和
-致动装置(32)，所述致动装置(32)用于移动所述闭合体(26)，并且所述致动装置(32)包括马达以及位于所述马达(34)和所述闭合体(26)之间的传动装置(35)；
其特征在于，所述传动装置(35)包括齿条-小齿轮机构(40)，所述齿条-小齿轮机构(40)包括：由所述框架(4)承载的驱动齿(38A)，和由所述闭合体(26)承载的并啮合于所述驱动齿(38A)的从动齿(38B)，以使所述闭合体(26)往返于所述闭合位置。
2.根据权利要求1所述的冲泡装置(1)，其中，所述驱动齿(38A)包括直线齿，并且所述从动齿(38B)包括扇形齿或圆形齿。
3.根据权利要求2所述的冲泡装置(1)，其中，所述传动装置(35)包括桶状凸轮(36)和挺杆(38)，所述桶状凸轮(36)位于所述马达和所述齿条-小齿轮机构(40)之间并且包括与所述纵向轴线(9)同轴的第一轨道(37)，所述挺杆(38)能够滑动地接合于所述第一轨道(37)、承载所述直线齿并且联接到所述框架(4)，以使得：响应于所述第一轨道(37)绕着所述纵向轴线(9)的旋转，所述直线齿沿着所述纵向轴线(9)往复运动。
4.根据权利要求3所述的冲泡装置(1)，其中，所述框架(4)具有布置在所述冲泡腔室(10)的相对侧上的两个侧壁(6)，并且承载两个支点销(31)，所述闭合体(26)铰接在所述支点销(31)上；所述两个侧壁(6)包括平行于所述纵向轴线(9)的相关联的面对的槽(39)，并且所述挺杆由两个凸轮从动件(38)限定，每个所述凸轮从动件(38)延伸穿过相应的槽(39)，从而在操作过程中，所述桶状凸轮(36)绕所述纵向轴线(9)的旋转引起所述凸轮从动件(38)沿着相应的槽(39)的线性位移。
5.根据权利要求4所述的冲泡装置(1)，其中，所述闭合体(26)包括两个引导板(29)，每个所述引导板(29)面向相应的侧壁(6)并且具有凹部(30)，所述凹部(30)能够由相应的支点销(31)滑动地接合；并且其中，所述驱动齿(38A)包括一对齿条(38A)，每个所述齿条(38A)与相应的凸轮从动件(38)成一体并且平行于所述纵向轴线(9)延伸；并且所述从动齿(38B)包括一对圆齿扇形体(38B)，每个所述圆齿扇形体(38B)由相应的引导板(29)承载并啮合于相应的齿条(38A)，以将所述齿条(38A)沿着所述纵向轴线(9)的线性位移转化为所述闭合体(26)的旋转-平移运动。
6.根据权利要求5所述的冲泡装置(1)，其中，每个齿条(38A)由棒限定，所述棒在上端固定到相应的凸轮从动件(38)并且沿着侧边缘具有线性齿，所述线性齿平行于所述纵向轴线(9)延伸并啮合于相应的齿扇形体(38B)。
7.根据权利要求3至6中任一项所述的冲泡装置(1)，其中，所述闭合体(26)能够从所述闭合位置通过中间位置移动到相对于所述闭合位置成角度偏移的打开位置，在所述中间位置处，所述闭合体(26)沿着所述纵向轴线(9)相对于所述闭合位置被升高；所述第一轨道(37)具有正弦曲线轮廓，其较高的峰对应于所述闭合体(26)的所述打开位置，并且其较低的峰对应于所述闭合位置。
8.根据权利要求7所述的冲泡装置(1)，其中，所述第一轨道(37)的轮廓被设计成使得所述桶状凸轮(36)的完整旋转使得所述闭合体(26)从所述打开位置移位至所述闭合位置，并且再次从所述闭合位置移位至所述打开位置(11)。
9.根据权利要求5所述的冲泡装置(1)，其中，所述传动装置(35)还包括凸轮控制装置(33)，以控制所述闭合体(26)的移动；所述凸轮控制装置(33)包括两个第三轨道(44)，每个所述第三轨道(44)形成在相应的侧壁(6)中并且与由面向所述侧壁(6)的所述引导板(29)所承载的相应的另一凸轮从动件(45)接合。
10.一种饮料制备机器，包括前述权利要求中任一项所述的冲泡装置(1)。
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