CN1747676A - 用于从胶囊加压制备饮料的具有直线封闭件的提取组件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于从包含待提取的物质的胶囊(12)加压制备饮料的具有直线封闭件的提取组件，该组件包括具有第一提取子组件(10)和第二活动提取子组件(11)的提取装置，该第二提取子组件封闭在该第一子组件上以便在封闭位置形成提取室(13)，并在打开位置在这两个子组件之间提供足够的空间(14)以将胶囊引入这两个子组件之间，该组件还包括用于将胶囊固定和定位在这两个子组件(10，11)之间的装置(9)。所述用于固定和定位的装置(9)可相对于该活动提取子组件的直线位移同轴地移动，并且能够被该第二活动子组件(11)沿直线移动到一个位移位置，以便这两个子组件(10，11)可围绕胶囊封闭。

Description

用于从胶囊加压制备饮料的具有直线封闭件的提取组件
技术领域
本发明涉及利用通过使水在一定压力下流过已知为“胶囊”的填充物(refill)以提取该填充物中包含的物质的原理来制备饮料。本发明更具体地涉及用于制备饮料的机器例如咖啡机的提取组件。
背景技术
现有技术中，从包含预定的一份待提取物质的胶囊制备饮料例如咖啡、茶或热巧克力。该胶囊形式的优点是便于制备饮料的操作，从而确保干净的制备而不会留下可见的物质痕迹，以及控制所制备产品的可再现性和质量。
从胶囊进行提取的原理通常包括(i)将胶囊封装在耐压的室内，(ii)刺破胶囊的一个面，(iii)向胶囊引入一些热水以产生密闭的加压环境来生产液态咖啡或其它提取物，(iv)通过胶囊的相对面释放该液态提取物，以及(v)将提取物收集到具有合适容积的容器例如杯子内。
将胶囊装载到提取系统中并从提取系统除去胶囊的问题已经是许多专利出版物的目标。
专利申请EP 1090574A1涉及一种提取设备，该设备包括一对具有一固定卡爪部分和一活动卡爪部分的卡爪，该活动卡爪部分铰接在该固定部分上并在该固定部分上移动，以及一闭合杆机构，多个臂与该杆机构相互作用以将该活动部分封闭(闭合)在该固定部分上。
在出版的文献WO 01/30218A1中，原理类似，但是额外提供了一用于排出胶囊的机构，该机构与所述活动卡爪的牵引臂相互作用以便当卡爪重新打开时，从提取室的底部分离该胶囊。
根据这些原理，很明显已知一种具有两个部分，即一个固定部分和一个活动部分的封闭设备，该设备任选地与排出器相互作用。但是，这些设备本质上是手动封闭设备，并且并不是非常适合于使封闭功能自动进行。还应注意，由于铰接轴的运动，所以必须精确设计和装配该系统以便消除在将这些部分装配在一起时出现的间隙和问题。
专利申请WO 95/17121涉及这样一种设备，该设备包括由固定活塞和活动圆筒体形成的组件，该组件朝向一热水器设置。在一方面该热水器和另一方面该固定活塞及圆筒体之间具有一区域，该区域包含用于对包装件接纳、保持在适当的位置以及排出的装置。该保持装置和接纳装置是不同的装置。前者不能完全缩回，并且直接设置在热水器和圆筒体之间以保持该包装件的侧边，而后者可缩回，并且设置在圆筒体的一侧上以便仅抵抗重力的作用而止动该包装件。因为这种设备使用多种部件以在提取室中同时保持并使胶囊(或包装件)恰当地定心在适当位置，所以这种设备比较复杂。这涉及一些用于移动这些装置以便封闭该提取系统的独立机构。保持装置的偏移位置还会导致干扰或过早磨损的问题。此外，由于该保持装置和热水器的周向位置，这种设备的体积比较大。
专利申请WO 98/47418涉及这样一种方法，该方法用于将利用在水平面内使用的预先定量(pre-measured)的片剂的垂直提取操作的espresso咖啡机，转变成利用能在垂直面内使用的预先定量的片剂的水平提取操作的espresso咖啡机。该机器具有包括单个可缩回部件的接收和排出装置，可使用机电式操纵装置使该可缩回部件在提取件之下移动，该机电式操纵装置与用于致动该提取件的装置分开。
专利申请WO 00/38558涉及一种用于自动机械的提取室，其由两个在水平面内的活动部件构成，该部件之一被供给热水，另一个具有过滤器，这两个部件安装成沿其横向轴线彼此相对地垂直枢转。
专利申请WO 00/44868涉及一种提取设备，该设备包括由两个部件构成的提取室，这两个部件可水平移动以便它们可彼此接近或远离，这些部件安装在一偏心轴上，该偏心轴可向这些部件传递相反方向的枢转运动，该设备在每个偏心轴和每个活动部件之间包括被制动的枢转连杆，以使水平运动和枢转运动相结合而将打开和封闭该提取室的步骤联系在一起。
发明内容
本发明的目的是提出一种便于胶囊的插入、正确定位和排出同时还克服现有技术的设备的缺陷的提取设备。
在这一方面，本发明涉及一种用于从包含待提取的物质的胶囊制备饮料的在压力下进行提取的组件，(该组件)包括：
包括第一提取子组件和第二提取子组件的提取装置，该第二提取子组件能够移动以封闭在该第一子组件上，从而在该封闭位置形成在封闭面内包围该胶囊的提取室，并且在打开位置在这两个子组件之间保持足够的空间以允许胶囊插入这两个子组件之间，
用于将胶囊保持和定位在该两个子组件之间的装置，该装置部分地封闭该打开的空间以将胶囊保持在该两个子组件之间；其特征在于，该保持和定位装置可与该活动的提取子组件的直线位移同轴地运动，并且可被该第二活动子组件沿直线推回到缩回位置，从而使这两个子组件可围绕胶囊封闭。
因此，与已知的现有技术的设备不同，沿同一个位移轴线对准(的设备)通过防止干扰增加了设备的可靠性，并且还可减小设备的总尺寸。该第一子组件可包括基部，该保持和定位装置可安装在该基部上并被滑动地引导从而沿该基部移动。
优选地，该保持和定位装置采取能够沿该封闭面中的多个轴线使胶囊在该打开的空间内定中心的单个部件的形式。
因此，用单个部件实现沿多个方向的轴线的保持和定位作用，从而使设备更简单、更可靠和更紧凑。
利用例如具有用于保持胶囊并使胶囊定中心的开口圆筒形部分以及围绕该提取子组件的基部安装的环形导向部分的保持和定位装置，可沿封闭面内的多个方向保持胶囊并使胶囊恰当地定中心。
在优选实施例中，提供胶囊排出装置以用于将胶囊排出该组件。由于胶囊相当湿并且因压力的作用而被牢固地挤压在提取装置的表面上，所以该排出装置在每次提取之后分离胶囊。即使当该组件仅相对于水平面稍微倾斜时，该排出装置仍有助于排出胶囊。
优选地，在打开期间，随着第二活动子组件脱离第一提取子组件，利用该第二活动子组件的直线复位(返回)作用使用于排出胶囊的排出装置工作。此结构还可帮助简化该系统。
更具体地，当提取子组件被封闭时，该保持和定位装置在缩回位置被锁定，并且仅在排出装置已经排出胶囊之后，在保持位置被解锁。当该活动提取子组件脱离时，利用该子组件的直线复位作用，可直接实现在缩回位置对该保持和定位装置的解锁。然后该保持和定位装置可在弹性装置例如一个或多个复位弹簧或任何其它等效装置的复位作用下，返回保持位置。
通过将致动该保持和定位装置的解锁与排出胶囊联系在一起，可实现可靠连续的和受控自动的功能，从而确保当在提取子组件之间具有足够的空间并且保持和定位装置返回用于保持新的胶囊的位置之前，排出胶囊。
可以多种方式致动该排出装置。在优选示例中，当两个提取子组件封闭时排出装置弹性张紧(拉紧)，并且当两个子组件重新打开时排出装置从其弹性张紧状态释放以导致排出。这种设置的优点在于，它将排出和提取子组件的打开联系在一起，而不需要使用用于导致排出或用于电控制或电子控制打开的单独的机构。例如，排出装置可包括形式为环的杆，该杆铰接在该固定的提取子组件上。该杆可通过与由该保持和定位装置支承的至少一个片簧或任何其它等效装置相接触而被张紧。
该活动提取子组件优选地具有直线致动装置，该装置优选地为活塞式，并且可被液压或电动装置致动以进行封闭。
在优选实施例中，第一提取子组件是固定的。它包括具有用于打开胶囊的凹凸件的胶囊接纳区域。该第二活动子组件包括互补的胶囊接纳区域和用于向胶囊供水的装置。
附图说明
参照附图可更好地了解本发明的其它特征和优点，该附图示出本发明的优选示例。
图1是处于胶囊插入位置的根据本发明的组件的整体透视图；
图2是处于同样位置的沿图1的I-I的剖视图，其中将胶囊保持在适当的位置；
图3是处于倾斜的胶囊插入位置的沿图2的II-II的剖视图；
图4是根据本发明的组件的分解透视图；
图5是沿图1的I-I的剖视图，但是处于组件围绕胶囊封闭的位置；
图6是沿图1的II-II的剖视图，但是处于胶囊排出位置；
图7是本发明的组件的保持和定位装置的详细视图。
具体实施方式
参照图1到5，提取组件1包括用于接纳胶囊12并通过使水在一定压力下流过该胶囊来从该胶囊提取液态提取物的提取装置。该提取装置具有第一子组件10和第二子组件11，该第一子组件优选是固定的，该第二子组件优选是活动的并且与子组件10封闭配合。子组件10、11均分别具有接纳区域2和5，以便当封闭时每个区域接纳胶囊的一个面。第一子组件10的接纳区域具有胶囊开口件22，该开口件22通常为凹凸件(reliefelement)，例如形成压力分配板21的一部分的多个锥形区。
固定的子组件10具有基部或基体6，流动通道60通过该基部以允许液态提取物流出提取室。基部6在例如图4中所示的侧边紧固在主体8上。体部8和基部6限定一内部空间14，该空间具有包括狭槽15的插入侧和包括用于胶囊的出口16的排出侧。
该体部还包括用于活塞20通过的中心孔80，该活塞形成活动的提取子组件的一部分。该活塞穿过体部的孔80被安装，并与提取喷雾装置5一体地连接，该装置5包括一具有用于打开胶囊的刺穿件50的接纳区域。活塞20和喷雾装置5同轴装配成单独一个部件，并且设置有进水通道51以便通过喷雾装置5分配水。
活塞穿过该体部弹性地抵靠压缩弹簧150安装，该压缩弹簧设置在固定在活塞的端部上的环140和体部内的一凹腔之间。使用密封件30、160来实现活塞和体部的内部之间的密封，这些密封件设置在形成于活塞和体部的内部之间的环形挡板的每一侧上。从而两个密封件30、160在活塞和体部的内部之间限定一压力室81，该压力室可在通过位于体部的顶部(图3)的流体进口82提供的进入该室的液压流体的作用下膨胀。
因此，应理解，由于在活塞的环140和体部8之间发生作用的弹簧150施加的压缩(力)，主要由活塞20和喷雾装置5构成的活动子组件被保持在其中提取室打开的位置，即，远离固定子组件的接纳区域的位置。这样，通过使液压流体进入压力室81，可压缩该弹簧，从而沿封闭方向F1推动作为单个部件的活塞和喷雾装置。
在图1到3的打开位置中，在两个相对的接纳区域2、5之间保持足够的空间14，以便可通过狭槽15插入胶囊12。胶囊可由使用者本人手动地或用半自动或自动加载装置通过狭槽15插入，这些加载装置在本申请中没有说明。
根据本发明，在活动子组件11和固定子组件10之间设置保持和定位部件9，以将胶囊保持在组件的封闭面P内的适当位置。具体地在图7中可见，保持和定位部件9设置成，利用部分地开口部分地为圆筒形的部分90使胶囊沿多个方向的轴线固定不动。该部件还具有围绕固定的提取子组件的基部6安装的环形导向部分91。该导向部分91与优选地为环状的排出装置7(稍后在本说明书中将详细说明)一起用作保持胶囊的边缘的保持台肩。如图3所示，当被插入时，胶囊的边缘也被基部6的上周缘保持，当喷雾装置下降时可在该上周缘上实现密封。在该部件的每一侧上，该部件沿体部8延伸出两个指状件93、94，这两个指状件接合在体部的导向凹槽83、84内。这些指状件通过弹性复位弹簧85连接到该凹槽的上端，当该组件打开时，该复位弹簧将该保持和定位部件9保持在保持位置，即，其中圆筒形部分90部分地封闭空间14的位置，具体的是在与出口16的方向垂直的方向上封闭所述出口和边缘。
该部件的圆筒形部分90定位成部分环绕用于接纳胶囊的区域2。优选地，部分90靠近该接纳区域的周边，并且其形状与胶囊的边缘120几何互补，优选地在100-180度的圆周上延伸，以便沿多个方向的轴线保持胶囊，并确保胶囊位于中心。优选地，该部分封闭空间14的一部分，以便在与狭槽15相对的一侧上定中心。因此，相对于用于致动活动子组件即活塞20和喷雾装置5的装置的直线位移运动，沿轴线I围绕基部6同轴地安装部件9。
部件9可沿基部的圆筒形部分61在保持位置和缩回位置之间移动，该缩回位置使该提取子组件可围绕胶囊封闭。在图1和2的位置中，部件9处于在复位弹簧85的作用下保持和定位胶囊的位置，该复位弹簧保持该部件处于基部的圆筒形部分61的顶部。
该提取组件还具有胶囊排出机构7，该机构有助于在提取之后分离胶囊并将其排出该组件。该胶囊排出作用实际上应在数量不限的提取循环内可靠地工作，而不必手动除去在该系统中已被楔住或卡住的胶囊。提供该排出机构以升高胶囊并使其脱离接纳区域2的表面。在提取期间，由于在胶囊封装件中注入水，因此胶囊承受很大的内部压力。通过撕破与压力分配板的凹凸件接触的材料来打开胶囊。因此，在提取之后，胶囊的表面被压力分配板的凹凸件“冲压”，必须从接纳区域表面向外施加力以分离并排出胶囊。
该排出机构设置成，当两个提取子组件封闭时弹性张紧，并且当这两个提取子组件重新打开时从弹性张紧状态释放以导致排出。为此，排出机构7包括一杆，该杆包含环部71和端部72，该端部铰接在固定的提取子组件的基部6上的铰销62上。该杆的环部的直径远大于接纳区域2，以允许提取组件关闭，但是此直径小于胶囊的边缘的直径，以便可接合该边缘并分离胶囊。优选地，在平衡位置，杆70被容纳在该保持和定位部件9中形成的凹部95中。为了将杆触发到排出位置，该保持和定位部件具有弹性件92，其形式为固定在部件9的周缘上的叶片，该弹性件与杆的端部72协同作用。弹性件92的自由部分在凹部95上方延伸以便能够与杆的端部相接触，其作用是在排出时升高环部。
如图2和4中所示，提供用于在缩回位置锁定该保持和定位部件9的机构，以便在使用排出装置排出胶囊期间保持部件9缩回。该锁定机构具有两个接合表面96、97，该接合表面位于部件的指状件93、94的端部上。当沿固定的提取子组件的基部降低部件9时，表面96、97与容纳在体部的导向凹槽83、84中的两个突出部86、87配合锁定。
最后，还提供用于解锁该保持和定位部件9的机构，从而该部件可返回图1和2的其最初的保持和定位位置。此机构包括位于部件9的指状件内的突出部98、99，该突出部设计成当活塞升高时被位于活塞的周向上的钩220、221致动。
下面将说明提取组件的工作原理，以便于理解插入、封闭、打开和排出胶囊的步骤。
图3示出提取子组件位于打开位置的组件。该组件优选地相对于水平面倾斜，以便于利用重力插入和排出胶囊。该倾斜度可在5-90度之间，优选地在20-80度之间。在压缩弹簧150的作用下，活塞被保持在缩回位置以产生足够的空间14。该保持和定中心部件9利用复位弹簧85接合在用于保持和定位胶囊的位置。从而可通过狭槽15插入胶囊。当胶囊插入时，胶囊的边缘120紧靠该部件的具有互补形状的部分90，从而使胶囊在提取区域的中间定中心。从而，胶囊可抵靠压力分配板21而自由地安放在接纳区域2上。
图5示出封闭组件的步骤。通过将液压流体引入压力室81来致动活塞20。活塞致动喷雾装置5，从而该装置5沿F1方向抵靠胶囊而封闭。随着活塞降低，通过活塞的下边缘推回该保持和定位部件9，直到该部件处于在基部6的底部的缩回位置。在封闭结束时，该活动子组件张紧排出机构7。具体地，喷雾装置的密封件52将杆70保持在弯折位置，同时部件9的弹性件由于部件9相对于杆的端部72的相对运动而弹性弯曲。当部件9下降时，(杆的)被固定的端部迫使可动叶片92弯曲，从而张紧排出机构。
当组件封闭时，利用锁定机构随后将部件9自动锁定在缩回位置。更具体地，部件9的指状件的接合表面96、97配合抵靠在体部的接合表面86、87上，从而固定和锁定部件9。
在热水压力下提取液态提取物的提取操作本身是已知的，不需要在本申请中说明。
图6示出重新打开和排出步骤。通过使活塞20和喷雾装置5沿F2方向升高来重新打开。在升高活塞以通过释放在封闭期间在叶片中产生的张力来逐渐释放排出机构7的同时，部件9仍被上述锁定机构锁定。然后，排出机构的杆围绕铰销62枢转，从而分离胶囊，并使胶囊相对于出口16一侧上的垂直面进一步倾斜。然后，胶囊在重力作用下落入用于(放置)空胶囊的容器(未示出)。排出机构随着活塞的升高起作用。然后在活塞行程的末端，活塞的钩220、221释放部件9，该钩作用在突出部98、99上，使指状件93、94移开并脱离该接合表面。然后，部件9通过复位弹簧84、85返回保持和定位位置。
本发明涉及一种可安装在使用任何类型的预先定量的胶囊的饮料分配机或机器上的提取组件。根据所需的容量，分配机或机器可包含一个或多个组件。本发明的组件提供了比通常可用的循环更可靠且更快的加载/提取/排出循环。

Claims (18)

1.一种用于从包含待提取的物质的胶囊(12)制备饮料的在压力下进行提取的组件(1)，包括：
包含第一提取子组件(10)和第二提取子组件(11)的提取装置，该第二提取子组件能够移动以封闭在该第一子组件上，从而在封闭位置形成在封闭面(P)内包围该胶囊的提取室(13)，并且在打开位置，在该两个子组件之间保持足够的空间(14)以允许该胶囊插入该两个子组件之间，
用于将该胶囊保持和定位在该两个子组件(10，11)之间的装置(9)，该装置部分地封闭该打开的空间(14)以将该胶囊保持在该两个子组件之间；
其特征在于，该保持和定位装置(9)可与该活动的提取子组件的直线位移同轴地运动，并且可被该第二活动子组件(11)沿直线推回到缩回位置，从而使该两个子组件(10，11)可围绕该胶囊封闭。
2.根据权利要求1的提取组件，其特征在于，该保持和定位装置采取能够沿该封闭面(P)中的多个轴线使该胶囊在该打开的空间内定中心的单个部件的形式。
3.根据权利要求2的提取组件，其特征在于，该第一子组件(10)包括基部(6)，并且该保持和定位装置(9)围绕所述第一子组件(10)的基部(6)安装。
4.根据权利要求3的提取组件，其特征在于，该保持和定位装置(9)具有用于保持胶囊(12)并使该胶囊定中心的开口圆筒形部分(90)，以及围绕该提取子组件(11)的基部(6)安装的环形导向部分(91)。
5.根据前述权利要求中的任何一项的提取组件，其特征在于，设置有用于将胶囊排出该组件的胶囊排出装置(7)。
6.根据权利要求5的提取组件，其特征在于，在打开期间，随着该第二活动子组件(11)脱离该第一提取子组件(10)，利用该第二活动子组件的直线复位作用使所述用于排出胶囊的排出装置(7)工作。
7.根据权利要求5的提取组件，其特征在于，当该提取子组件(10，11)封闭时，该保持和定位装置(9)在该缩回位置被锁定，并且仅在该排出装置(7)已经排出胶囊后，在该保持位置被解锁。
8.根据权利要求5的提取组件，其特征在于，当该活动提取子组件(11)脱离时，利用该活动提取子组件的直线复位作用直接实现对处于该缩回位置的该保持和定位装置(9)解锁。
9.根据权利要求8的组件，其特征在于，在该第二提取子组件(11)的直线复位行程的末端，对该保持和定位装置(9)解锁。
10.根据权利要求5-9中的任何一项的组件，其特征在于，该排出装置(7)构造成沿与插入方向不同的方向，优选地沿大约与插入方向相反的方向，将胶囊(12)排出该组件。
11.根据权利要求5-10中的任何一项的组件，其特征在于，当该两个提取子组件(10，11)封闭时该排出装置(7)弹性张紧，并且当该两个提取子组件重新打开时该排出装置从其弹性张紧状态释放以便排出。
12.根据权利要求11的组件，其特征在于，该排出装置(7)通过与至少一个弹性张紧件(92)相接触而被弹性张紧，该弹性张紧件形成该保持和定位装置的一部分。
13.根据权利要求11和12中的任一项的组件，其特征在于，该排出装置(7)包括形式为环的杆(70)，该杆铰接在该固定的提取子组件上，所述杆通过与由该保持和定位装置(9)支承的至少一个片簧(92)相接触而被张紧。
14.根据权利要求1的组件，其特征在于，该活动提取子组件(11)具有活塞式直线致动装置(20，30，140，150)，该致动装置可被液压或电动装置致动以进行封闭。
15.根据权利要求1的组件，其特征在于，该第一提取子组件(10)是固定的。
16.根据权利要求15的组件，其特征在于，该第一提取子组件(10)包括具有用于打开胶囊的凹凸件的胶囊接纳区域。
17.根据权利要求16的组件，其特征在于，该第二活动子组件包括互补的胶囊接纳区域(5)和用于向该胶囊供水的装置(50，51)。
18.根据权利要求17的组件，其特征在于，所述用于供水的装置包括胶囊刺破件(50)。
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