用于沏泡饮品制备的冲调活塞， 使用该冲调活塞的冲调机 【技术领域】
本发明总体上涉及一种用于沏泡饮品制备的冲调活塞及一种使用该冲调活塞的沏泡机。 特别地， 本发明涉及一种用于诸如咖啡制备的沏泡饮品制备的立式全自动机器的 冲调活塞。
尽管以下描述参照用于制备咖啡的立式机， 其中冲调粉为咖啡并且用于制备沏泡 饮品的咖啡沿竖直轴线压实的， 但总体上本发明也适用于沏泡饮品制备的沏泡机以及众所 周知的沿基本水平的轴线进行压实的卧式沏泡机。
此外， 本发明也适用于以在竖直轴线和水平轴线之间的中间方向进行压实的沏泡 机。
背景技术 在本领域， 全自动咖啡机是众所周知的。
全自动机按照常规包括这样的机器， 其中研磨咖啡的用量和咖啡的供应由机器控 制， 操作者或用户可对机器进行致动。
全自动机通常包括冲调组件， 其包括由冲调缸以及上部活塞或封闭构件和下部活 塞两个活塞组成的沏泡室。
在一些工作步骤中， 机器获取研磨咖啡， 冲调咖啡以产生用过的咖啡粉砖块， 并将 咖啡砖逐出。之后， 上述活塞中的一个或两个都回复到静置位置。
上部活塞在静置位置通常不在冲调缸内， 并且在某些情况下不可动 ； 下部活塞在 工作步骤中以及在静置位置时都保持在冲调缸中运动。
根据现有技术， 每个活塞包括一个或多个由不同材料制作的垫圈或密封元件。上 部活塞包括例如至少一个已知类型的 Turcon 垫圈， 下部活塞包括至少一个硅树脂垫圈。
特别是涉及下部活塞时一个已知的问题在于， 一个或多个垫圈不能防止泄漏， 即 不能阻止一些液滴或水滴经过所述垫圈 ： 实际上， 一方面， 所述封闭构件及所述下部活塞上 的密封元件承受由于沏泡室内的高温而产生的强的热应力， 另一方面， 特别是下部活塞的 密封元件由于相对于所述缸的活塞运动而受到附加的机械应力。
此外， 如面粉质地的细微的咖啡粉末粘附至沏泡室的缸的内壁上， 并且由于室内 存在的例如 9-10 巴的压力或过压而抵靠所述密封元件压实。当活塞运动时， 热水及咖啡粉 的混合物起研磨剂的作用， 并且连同热应力一起导致密封元件变脆或退化， 活塞的运动因 此变得困难并最终不能在所述缸中紧密地被引导。
总之， 由于上述所有原因， 导致泄漏可能经常发生且垫圈需要经常更换。
该已知的问题与在下部冲调活塞下方的具有诸如用于运动活塞的机械装置的重 要部件的机器特别相关。
申请人注意到， 大体上现有的冲调活塞不能有效地解决限制或防止沏泡饮品制备 机中的泄漏的问题， 也就是说， 它们不能够解决阻止一些水滴或咖啡沏泡粉由于垫圈退化
而经过活塞垫圈的问题。 发明内容 因此本发明的目的是解决上面列出的问题， 使上述缺陷得以有效地避免并且使密 封元件获得更长的寿命。
根据本发明， 上述目的通过具有权利要求所述特征的咖啡机用冲调活塞而实现。
本发明还涉及一种包括本发明的冲调活塞的咖啡机以及一种限制或防止沏泡饮 品制备机中的泄漏的方法。
权利要求是本发明教导的不可分割的一部分。
根据一个优选实施例的特征， 所述冲调活塞包括冲调头部、 至少一个第一垫圈以 及至少一个第二垫圈， 以及在沏泡饮品制备期间用于向冲调头部注入液体的至少一个第一 导管和用于向所述第一垫圈和所述第二垫圈之间注入液体的至少一个第二导管。
根据另一特征， 所述第二导管的输出孔或尺寸小于所述第一导管的相应的输出孔 或尺寸。
根据又一特征， 使用按照本发明的活塞的机器包括缸， 活塞能够在缸中位移并且 被布置将所述活塞定位于至少两个位置 ：
- 第一位置或静置位置， 在第一位置或静置位置， 所述第二垫圈被保持在所述缸外 而所述第一垫圈被保持在缸内 ； 以及
- 第二位置或沏泡位置， 在第二位置或沏泡位置， 所述第一垫圈及第二垫圈都被保 持在所述缸内。
附图说明
本发明的这些以及更多的特征及优点可以从下述优选实施例的详细描述中更加 清晰地体现， 这些实施例通过非限制性的例子结合附图作为参考， 附图中具有相同或相似 功能及构造的部件使用相同或相近的数字表示并且其中 ：
- 图 1 示出全自动咖啡机的透视图 ；
- 图 2 示出根据本发明第一实施例成形的活塞的示意图 ；
- 图 3a 及图 3b 示出根据第一实施例的活塞在两个操作位置的截面图 ； 以及
- 图 3c 示出位于缸内的活塞在一个操作步骤中的示意图。 具体实施方式
参照图 1， 用于沏泡饮品制备的机器 10( 例如全自动特浓咖啡机 ) 包括机壳 12、 多 个用于操作机器 10 的按键 14， 以及被布置成在致动按键 14 时提供例如特浓咖啡的一个或 多个供给组 15。
在机器 10 的机壳 12 内部包括至少一个已知类型的煮器 18、 至少一个冲调缸 21、 以及被布置成在缸 21 内运动的至少一个冲调活塞 23， 例如下部活塞。
根据一个优选实施例， 所述冲调活塞 ( 下部活塞 )23 包括具有过滤器 25a 的冲调 头部或上表面 25， 并且被布置成已知的方式接收从底部注入的例如水的液体以冲调例如研 磨咖啡的沏泡粉 26。根据本发明的一个优选实施例， 所述下部活塞包括两个垫圈或两组垫圈， 分别为 31 和 32， 二者优选设置为互相平行。
第一垫圈 31 接近于上表面 25 定位， 第二垫圈 32 位于第一垫圈 31 向下一预定距 离的位置处。
第一垫圈包括例如已知类型的 Turcon 密封帽 31a， 密封帽优选地与优选地被布 置成柔性地保持所述 Turcon 密封帽 31a 的 O 型环 31b( 例如硅树脂 O 型环 ) 相关联。
第一垫圈 (Turcon 型垫圈 )31 的这种优选实施例是有益的， 因为 Turcon 密封 帽 31a 由固体密封材料制成， 而当活塞 23 在冲调缸 21 中运动时 O 型环 31b 接管缓冲所述 Turcon 密封帽 31a 的任务。示例性的第一垫圈 31 对研磨咖啡起到良好的密封作用， 但 易于泄漏液体。
根据其他实施例， 第一垫圈 31 可以为任何类型且可以被布置成至少对研磨咖啡 起到良好的密封作用。
第二垫圈 32 优选地包括 O 型环 32a， 例如硅树脂 O 型环或者硅树脂垫圈。
当使用时， 当缸 21 和活塞 23 位于静置状态或位置， 第二垫圈 32 优选地被保持在 冲调缸 21 外。这样的位置对于为了避免第二垫圈 32 受热是有益的。实际上， 通过避免其 加热降低由例如硅树脂制成的垫圈的热老化过程。 当然， 根据其他的实施例， 第二垫圈 32 可以为任一类型且可以被布置成对水起到 良好的密封作用。
煮器 18 通过主导管 81 连接到活塞 23， 主导管 81 是例如由耐热塑料材料制成的柔 性导管。
根据优选的实施例， 在活塞 23 内部， 主导管 81 分为两个导管， 分别为第一导管 81a 和第二导管 81b。
第一导管 81a 将主导管 81 连接至过滤器 25a， 并且具有第一尺寸或者所包括尺寸 能够将液体 ( 水 ) 注入过滤器 25a 的第一输出孔 85a。
第二导管 81b 将主导管 81 连接至活塞 23 的在所述垫圈之间的一定位置处 ( 即位 于第一垫圈或垫圈组 31 与所述第二垫圈或垫圈组 32 之间的一自由空间 25c 处 ) 的侧表面 25b。
特别地， 第二导管 81b 具有第二尺寸或包括优选地小于第一尺寸或第一孔 85a 的 第二孔 85b。更优选地， 第二孔 85b 与第一孔 85a 之间的比值介于 0.4 ∶ 1。
使用时， 当缸 21 及下部活塞 23 位于沏泡位置时， 如稍后将详细说明地， 煮器 18 将 水注入主导管 81 中， 并且因此经过第一孔 85a 注入过滤器 25a 中且经过第二孔 85b 注入到 对应的侧表面 25b。
向垫圈 31 和 32 之间的空间 25c 注入水会产生下述影响 ：
- 第二垫圈 32 防止水泄漏， 从而防止由于机器中的咖啡流的污染 ；
- 经过第二孔 85b 注入的水起润滑剂或助滑剂作用并且清洁冲调缸 21 ；
- 如果残留在活塞 23 的侧表面 25 上的任何咖啡粉会被水排出， 水在活塞 23 的侧 表面 25b 与缸 21 之间形成水膜。
上述结构是基于下述原理实现的， 即通过降低垫圈之间的压差使泄漏也随之下 降。
上述机器 10 按照下面的描述进行操作。
以一般的沏泡循环作为参考， 在第一步骤中 ( 装填步骤 )， 如图 3a 所示， 按照优选 实施例可动的下部活塞 23 与缸 21 处于相对且预定的固定位置， 例如， 第一垫圈或垫圈组 31 位于缸 21 内而第二垫圈或垫圈组 32 位于缸 21 外的位置。
在示例的第一步骤中， 按照优选实施例可动的第二活塞或上部活塞 24 位于距缸 21 预定距离处， 由此可以通过已知类型的装填设备向缸 21 和下部活塞 23 形成的腔中插入 一定量的沏泡粉 26。
在第二步骤中 ( 沏泡准备步骤 )， 如图 3b 和 3c 所示， 下部活塞 23 和上部活塞 24 运动， 从而上部活塞 24 与下部活塞 23 连同第二垫圈或垫圈组 32 进入缸 21。
该步骤可以描述为两个基本步骤的组合， 第一压实步骤以及第二实际沏泡步骤。
特别地， 在压实步骤中下部活塞 23 向上部活塞 24 的方向运动且上部活塞向下部 活塞的方向运动以实现分别以缸 21、 活塞 23 和 24 为界的封闭腔或沏泡室 9。
一旦压实步骤完成， 就以已知的方式致动从煮器 18 经过例如的阀 87 到主导管 81 的加压热水流， 从而由于经过第一导管 81a 和过滤器 25a 的液体通路而实现经过例如通过 输出导管 84 连接至上部活塞 24 的供给组 15 供给沏泡饮品， 以及产生将被逐出的用过的咖 啡砖。 在沏泡步骤中， 当缸 21 和下部活塞 23 处于沏泡位置时， 液体也被注入第二导管 81b 使得从而注入在垫圈 31 和 32 之间的加压水降低了沏泡室和垫圈间空间之间的压差， 并 因此减少了可能的泄漏。
按照优选实施例， 经过导管 81 注入的水的水压为例如 9-10 巴。
经过第一导管 81a 及过滤器 25a 注入的水经输出导管 84 流至打开的供给组 15。
经过第二导管 81b 注入的水被密封在垫圈 31 和 32 各自之间的空间中， 以形成比 第一导管 81a 的输出更高的压力， 这对于本领域技术人员是容易理解的。
实际上， 在沏泡室 9 中， 沏泡水先积聚， 形成咖啡沏泡饮品， 然后经过出口排出， 同 时经过第二导管 81b 注入的水被密封在垫圈 31 和 32 之间的环形空间或室 25c 中。
因此， 沏泡室 9 中的压力始终低于供给水的压力和环形室 25c 中的压力。因此， 密 封元件 31 仅暴露于沏泡室 9 和环形室 25c 之间的降低的压差， 并且在密封元件 31 不紧密 的情况下， 沏泡水从环形室 25c 流入沏泡室 9 中。
总之， 在沏泡步骤中， 经过第二导管 81b 注入的水将驻留在垫圈 31 和 32 各自之 间， 并充当了下部活塞 23 的润滑剂。
如果下部活塞 23 的第一或 Turkon 垫圈 31 发生泄漏， 垫圈之间的空间中的水便 由于压差流向沏泡室。无论如何， 避免了机器被污染， 并且， 由于垫圈之间的水与冲调咖啡 用的水是相同的， 因此即便第一垫圈 31 发生了泄漏也不会导致沏泡粉 26 的污染。
在第三步骤中 ( 逐出步骤 )， 例如通过使上部活塞 24 和下部活塞 23 在相同方向运 动和当砖从缸 21 中出现后致动逐出装置将用过的咖啡砖按常规方式逐出。
一旦完成了逐出步骤， 活塞便返回关于第一步骤所述的位置。
在这种返回运动的过程中， 作为润滑剂的水将会分布在垫圈之间的空间中， 且当 下部活塞 23 回位到静置位置时水被完全使用或排出。
实际上， 在静置位置， 第二垫圈 32 优选地保持在缸外， 以确保在沏泡饮品制备期
间注入第一垫圈 31 和第二垫圈 32 之间的水被排出。
因此， 由于两个导管 81a 和 81b， 可以在沏泡粉周围与在垫圈之间的空间中获得较 低的压差。
为此， 在沏泡步骤中， 垫圈只需承受较低的压差， 因此泄漏的风险大大降低或避 免。
由于两个导管 81a 和 81b 以及上下布置在活塞 23 上的两个垫圈 31 和 32， 也由于 到冲调缸 21 内的环形室 25c 中的水供给， 使活塞紧密性方面的使用寿命有了可观的提升。 实际上， 上部垫圈 31 仅对降低的压差提供紧密性。
有利的是， 上部垫圈将咖啡混合液从冲调缸内移除， 从而使下部垫圈不接触咖啡 混合液。
此外， 下部垫圈只在沏泡过程中承受热应力。 在沏泡过程之后， 垫圈在冲调缸外且 不受热。
本发明的活塞的另一优点是环形室 25c 中冲调缸的内壁被沏泡水润湿， 这一方面 有清洁效果， 另一方面也可作为润滑剂。由于环形室 25c 中的压力高于沏泡室 9 中的压力， 在上部垫圈 31 不紧密的情况下沏泡水被引导至沏泡室 9。 所述机器及下部活塞和上部活塞是参照立式机进行描述的， 其中供给组与上部活 塞相连且液体是从底部注入到下部活塞的。本领域技术人员容易理解， 也可通过将活塞及 液体注入回复来实现从顶部注入液体。
此外， 机器可具有与立式不同的方向， 因为操作都是由机动或非机动元件完成的。
根据优选的实施方式， 下部活塞和上部活塞是可动的且缸是固定的。本领域技术 人员容易理解， 在其他实施方式中可能一个活塞是固定的， 而其他活塞和 / 或缸是可动的。
煮器是参照将煮器连接至活塞的单导管进行描述的。本领域技术人员容易理解， 煮器可以由两根导管连接至活塞， 第一导管将煮器连接至过滤器， 第二导管将煮器连接至 具有位于活塞侧表面上垫圈之间的孔的导管。
优选地， 提供一根导管用于冲调咖啡， 另一根导管用于注入可用作下部活塞的润 滑剂的水。
本领域技术人员容易理解， 在其他实施例中， 可以使用多于一根导管来冲调咖啡 和向垫圈间注入水， 同时优选地保持第二孔的整体尺寸小于第一孔的整体尺寸这一特征。
当然， 在不脱离本发明的权利要求所限定的范围的情况下， 关于上述描述中尺寸、 形状、 材料、 部件、 电路元件及连接关系， 以及具体结构的细节和操作方法的显而易见的改 变或变化都是可能的。