專利名稱：咖啡制作裝置的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種咖啡制作裝置，其包括帶有缸筒的殼體，缸筒中設(shè)有活塞，以便利用活塞壓縮放在所述活塞上的咖啡，所述活塞可以被驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)移動(dòng)，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)在所述殼體中，所述裝置還包括可以安置在所述缸筒上從而與所述缸筒和所述活塞一起限定出壓縮腔的罩蓋、用于將水引入壓縮腔中的器具、用于將調(diào)制出的咖啡液從壓縮腔排出的器具以及用于去除壓縮后的咖啡塊的器具，所述可移動(dòng)罩蓋包括搖臂結(jié)構(gòu)，其可以以這樣的方式大致在所述缸筒的周圍和上方轉(zhuǎn)動(dòng)，即能夠使得所述罩蓋在離開缸筒端部的上方移動(dòng)，從而可以帶動(dòng)所述罩蓋以密封的方式與所述缸筒端部咬合，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)被設(shè)計(jì)得能夠操縱所述活塞和所述搖臂這二者，并且包括旋轉(zhuǎn)輸入軸。
這種設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)意味著，活塞將通過驅(qū)動(dòng)電機(jī)的勻速旋轉(zhuǎn)而進(jìn)行勻速運(yùn)動(dòng)。
在現(xiàn)有技術(shù)的咖啡制作裝置中，利用曲軸-活塞/缸結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)活塞運(yùn)動(dòng)的方式是公知的，在這種裝置的情況下，咖啡放在活塞上，在咖啡被壓縮后，水被強(qiáng)制流經(jīng)咖啡。這種結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子見于美國專利說明書5638739中。在咖啡被沖泡后，壓縮形成的咖啡塊被推出缸筒并且去除。這一動(dòng)作在美國專利說明書5638739中是利用搖臂結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的，所述結(jié)構(gòu)通過復(fù)雜的齒輪系統(tǒng)而與曲軸和活塞的運(yùn)動(dòng)同步運(yùn)行。通過所述搖臂結(jié)構(gòu)，咖啡塊被從缸筒頂側(cè)刮除。
包含有另一可滑動(dòng)缸筒的復(fù)雜機(jī)構(gòu)用于封閉缸筒頂側(cè)。
一種利用活塞操作的咖啡制作裝置見于US5622099A中。所述活塞被裝配在咖啡制作裝置頂側(cè)的操作桿帶動(dòng)著上下移動(dòng)。這種結(jié)構(gòu)不適合于用在自動(dòng)操作的咖啡制作裝置中。
EP 0380450A中公開了一種結(jié)構(gòu)，其中缸筒并非固定連接著殼體，而是可以相對于殼體擺動(dòng)，從而可將活塞移至特定的傾斜位置。
這一目的可以通過一種前面所述類型的咖啡制作裝置而實(shí)現(xiàn)，其中所述活塞的所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)有用于將勻速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成非勻速往復(fù)運(yùn)動(dòng)的器具。
通過某種方式將驅(qū)動(dòng)電機(jī)的勻速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為非勻速運(yùn)動(dòng)，可以調(diào)節(jié)即優(yōu)化缸筒組件中的活塞的封閉和打開特性。
活塞的這種非線性運(yùn)動(dòng)可以通過現(xiàn)有技術(shù)中公知的任何方式實(shí)現(xiàn)。應(yīng)當(dāng)提及的一個(gè)例子是使用曲面盤，其被旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，并且反過來驅(qū)動(dòng)活塞。通過曲面的特定形狀，可以獲得一定的活塞封閉和打開特性。
另一種可能性是使用曲軸結(jié)構(gòu)。
通過這種方式，可以利用單一的電機(jī)而獲得緊湊的結(jié)構(gòu)。具體地講，不論咖啡材料或者咖啡材料劑量如何變化，實(shí)際咖啡制作程序均可完成，而不必為此設(shè)置專門的結(jié)構(gòu)。利用搖臂結(jié)構(gòu)移動(dòng)缸筒上的罩蓋，可以獲得特別簡單的結(jié)構(gòu)。由于搖臂基本上繞著曲軸的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，因此可以獲得特別緊湊的裝置。
這種搖臂結(jié)構(gòu)可以利用現(xiàn)有技術(shù)中公知的任何方式驅(qū)動(dòng)。然而，它優(yōu)選通過曲軸驅(qū)動(dòng)。如果以適宜的方式設(shè)計(jì)搖臂結(jié)構(gòu)，則它可以被曲軸直接驅(qū)動(dòng)，換言之，不必添加齒輪或其他傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。
對于通過搖臂的往復(fù)運(yùn)動(dòng)而將罩蓋以密封的方式安置在缸筒自由端上這一動(dòng)作，也可以通過現(xiàn)有技術(shù)中公知的任何方式實(shí)現(xiàn)。然而，這一動(dòng)作優(yōu)選通過凸輪/凸輪從動(dòng)件機(jī)構(gòu)而實(shí)現(xiàn)。所述凸輪/凸輪從動(dòng)件機(jī)構(gòu)同樣優(yōu)選裝配在活塞的曲軸上。通過這一措施，可以獲得進(jìn)一步簡化了的根據(jù)本發(fā)明的咖啡制作裝置。這樣，咖啡制作裝置可以以更低的成本制造，可能磨損的元件減少，而且任何磨損了的元件均能夠更容易地更換。清洗也能夠以更簡單的方式實(shí)施。
如果曲軸能夠沿不同方向旋轉(zhuǎn)，也就是說，在咖啡制作過程中它不止沿一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)，則上面所描述的結(jié)構(gòu)更容易運(yùn)行。特別地講，如果將曲軸與凸輪/凸輪從動(dòng)件組合使用，以驅(qū)動(dòng)搖臂結(jié)構(gòu)，則這種不同方向的運(yùn)動(dòng)是有益的。當(dāng)然，要為此設(shè)置相應(yīng)的控制器。
搖臂結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)過程中的某些部件可以由彈簧或類似物控制。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)有益實(shí)施例，具有可變節(jié)流器的閥設(shè)在調(diào)制出的咖啡液的出口處。閥結(jié)構(gòu)被這樣設(shè)計(jì)，即在相對低壓下形成相對較大的通道。隨著壓力升高，通道將變小。
通過這種方式，不需要采用附加的機(jī)械元件和/或控制元件，就能夠利用流經(jīng)咖啡的水的壓力而在咖啡中建立起更高的背壓。通過這種方式，咖啡中的水的背壓可以僅僅由咖啡中的水的引入壓力而確定和調(diào)節(jié)。這樣就能夠以簡單的方式制備普通咖啡或espresso咖啡(意大利快速?zèng)_飲濃縮咖啡)，或是它們的變種。
可以理解，前面剛剛描述過的閥結(jié)構(gòu)也同樣可以與現(xiàn)有技術(shù)中共知的其他咖啡制作裝置組合使用。這種閥結(jié)構(gòu)相對于咖啡制作裝置的其他部分而言是完全獨(dú)立的。當(dāng)然，使用這種閥可以使咖啡制作裝置中的已經(jīng)簡化了的結(jié)構(gòu)被進(jìn)一步簡化。
圖7中示出了前面各圖所示活塞驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和搖臂結(jié)構(gòu)的替代性實(shí)例。
根據(jù)本發(fā)明的裝置可以用于制作espresso咖啡和其他類型的咖啡。然而應(yīng)當(dāng)理解，所述裝置也可以設(shè)計(jì)得只用于制備一種類型的咖啡。
根據(jù)本發(fā)明的裝置在附圖中總體上以附圖標(biāo)記1表示。所述裝置包括一個(gè)殼體(未被其他圖中詳細(xì)示出)，殼體的一部分由缸筒2構(gòu)成?；钊?可以在缸筒中上下移動(dòng)?；钊?上設(shè)有雙重密封。頂部密封件以4表示，底部密封件以5表示。兩個(gè)密封件之間限定了多個(gè)窗口6。所述窗口6可以被帶到與壓力暖水供應(yīng)管7想連通的位置。所述水是由示意性示出的泵38供應(yīng)的。窗口6與配送孔8連通?；钊?通過活塞桿9而連接著曲柄銷10，所述曲柄銷構(gòu)成了曲軸11的一部分，而曲軸11連接著僅被示意性示出的電機(jī)12?；钊?中設(shè)有通氣閥33，其以這樣的方式操作，即限定在活塞3上方的空間中不會(huì)出現(xiàn)真空。換言之，活塞3只能產(chǎn)生超壓。
裝置中設(shè)有搖臂13，其帶有控制孔14和15。從圖中可以看到，孔14、15的邊緣咬合在將在后文進(jìn)一步描述的曲面盤27上。搖臂13被兩個(gè)螺旋彈簧18沿向上方向(在圖中)推動(dòng)。搖臂13上設(shè)有罩蓋39，罩蓋上裝配著設(shè)有過濾器20的過濾板19。
過濾板19上設(shè)有密封圈32，所述密封圈作用在缸筒2的自由頂端上。閥20裝配在過濾板19中。閥20(

圖1a)包括彈性底部21，其可以由例如類似于橡膠的材料制成，并且設(shè)有直徑為例如1.0mm的節(jié)流片22。
閥20的頂部以23表示，并且由相對堅(jiān)硬的材料制成。輔助節(jié)流器24和分流通道25設(shè)在所述頂部中。閥連接著咖啡液出口26，所述出口以未在圖中詳細(xì)示出的方式連接著管線系統(tǒng)，或者以其他方式使咖啡流入杯子或其他儲存容器中。在本例中，底部21設(shè)有錐體34，頂部設(shè)有錐體35。在底部21變形后，錐體34和35相互咬合。
前面所述的曲面盤27裝配在曲軸11上。曲面盤上設(shè)有凹槽28和29。搖臂13上設(shè)有位于控制孔14和15中的凸輪30，用于咬合曲面盤27或其凹槽。
裝置中設(shè)有以附圖標(biāo)記31示意性表示的控制器。
上面描述的裝置是如下操作的在咖啡制作過程的第一階段(圖3)，搖臂安置在這樣的位置上，即缸筒2的開口是無遮擋的。
在這個(gè)位置，咖啡40以未在圖中詳細(xì)示出的方式放在活塞3上?？Х葎┝靠梢匀Q于例如預(yù)期的制品普通咖啡采用較小量，espresso咖啡采用較大量。
從圖3中可以看出，搖臂13抵靠著殼體中的擋塊33，殼體中容納著根據(jù)本發(fā)明的裝置1。凸輪30安置在凹槽29中，而且搖臂13通過螺旋彈簧18的作用而被推向圖中的上方。除了產(chǎn)生向上的彈性壓力外，所述彈簧還用于產(chǎn)生指向圖中左側(cè)的力，換言之，彈簧試圖將搖臂13推向缸筒2上方的位置。
從圖3所示的位置開始，電機(jī)12帶動(dòng)曲軸11向圖中左側(cè)旋轉(zhuǎn)。在這一運(yùn)動(dòng)中，活塞3向下移動(dòng)，與此同時(shí)，搖臂13與活塞一起向左移動(dòng)，直至搖臂以未在圖中詳細(xì)示出的方式碰撞到擋塊36上。
隨著曲軸11沿圖3和4所示箭頭方向進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)，搖臂13被向下拉動(dòng)。由于擋塊36的作用，搖臂不能進(jìn)一步向左側(cè)移動(dòng)，因此，在到達(dá)了凹槽29的末端后，凸輪30被曲面盤抵抗著彈簧18的彈力向下推壓。其結(jié)果是，過濾板19的密封圈32咬合在缸筒2的自由端上。
被仍然向左側(cè)旋轉(zhuǎn)的電機(jī)12驅(qū)動(dòng)著的活塞3將再次向上移動(dòng)，以將咖啡40壓縮。
根據(jù)咖啡劑量，活塞被安置在較高或較低的位置上。然而，內(nèi)腔6的高度被這樣安置，即窗口6總能夠與供應(yīng)管7連通。通過控制器31，可以建立起對咖啡40的壓縮。換言之，作為示例，如果供應(yīng)到電機(jī)12中的電流量超出了一定值，則說明咖啡被充分壓縮，因此電機(jī)被關(guān)閉或供應(yīng)較小的電流，從而不再壓縮或少量壓縮咖啡。
之后，水通過管7供應(yīng)進(jìn)來。水優(yōu)選為加熱了的水。根據(jù)需要制備的制品，水的壓力通過控制器31而選擇。換言之，控制器31以這樣的方式控制泵38的輸出，即能夠獲得理想制品。
對于傳統(tǒng)咖啡，可以使用相對較低的壓力，而對于espresso咖啡，需要使用較高的壓力(例如高于7個(gè)大氣壓)。
在這兩種情況下，暖水均通過孔8而流經(jīng)內(nèi)腔6中的咖啡，再通過過濾板19離開咖啡，當(dāng)然，在這一過程中，咖啡被過濾板限定住。根據(jù)出口壓力，閥20將起作用。在壓力相對較低時(shí)，橡膠底部21很少或沒有變形，換言之，錐部34沒有按壓在錐部35上。這意味著水只受到了節(jié)流器22的阻礙，而咖啡中的壓力保持相對較低。
然而，如果水以高壓供應(yīng)，則會(huì)導(dǎo)致閥20的底部21出現(xiàn)較大變形，從而隨著底部21的變形而使錐部34和35彼此上下密封在一起。除了所述相對小型節(jié)流器22以外，更小的節(jié)流器24(例如0.7mm)此時(shí)也開始發(fā)揮作用。
由于這一更狹窄的節(jié)流器的作用，會(huì)有更高的壓力產(chǎn)生在咖啡中，從而可以制備espresso咖啡。
咖啡制備過程通常需要占用10-35秒的時(shí)間。在水被強(qiáng)制流經(jīng)了咖啡塊后，電機(jī)12再次接通并沿相反方向旋轉(zhuǎn)，如圖5和6所示。這一返回動(dòng)作一直持續(xù)到凸輪30落入凹槽29中為止。此時(shí)，由于彈簧力的作用，搖臂13向上移動(dòng)，而且密封圈32與缸筒2的頂端之間不再具有密封關(guān)系。之后，搖臂13與曲軸11一起移動(dòng)。對咖啡塊的刮削動(dòng)作可以相對容易地實(shí)現(xiàn)。搖臂13抵靠著殼體的擋塊33移動(dòng)到圖5所示位置。然后，由于曲軸11繼續(xù)旋轉(zhuǎn)而到達(dá)凹槽29的末端，因此搖臂被向下推壓。隨著曲軸11繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，活塞3向上移動(dòng)到其上止點(diǎn)，以使咖啡塊41移動(dòng)到位于缸筒2上方的位置處。
之后，凸輪30進(jìn)入凹槽28中。在螺旋彈簧18的作用下，搖臂13不但會(huì)向上移動(dòng)，還會(huì)沖向左側(cè)，如圖6所示。在這一過程中，咖啡塊被刮削條36排向左側(cè)。隨著進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)，在凸輪30咬合到凹槽28的末端后，凸輪將與搖臂13一起轉(zhuǎn)向右側(cè)，直至到達(dá)圖3所示初始位置。
圖7中非常簡單地示出了前述裝置的一種改型。改型裝置總體上以附圖標(biāo)記51表示，并且包括設(shè)有活塞53的缸筒52。活塞帶有與之剛性連接著的活塞桿59，活塞桿的端部設(shè)有凸輪(未在圖中詳細(xì)示出)，凸輪沿著曲面盤54的彎曲軌道55移動(dòng)。曲面盤54設(shè)有中心軸56，所述中心軸以前面所述方式被中央驅(qū)動(dòng)電機(jī)(未示出)驅(qū)動(dòng)。搖臂同樣以前面所述方式被這個(gè)中央驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。在本例中，可以使用前面圖中所示的曲面盤27或類似物，其可以與曲面盤54組合為一體，也可以不組合為一體。
權(quán)利要求
1.咖啡制作裝置(1，51)，包括帶有缸筒(2)的殼體，缸筒中設(shè)有活塞(3)，以便利用活塞壓縮放在所述活塞上的咖啡，所述活塞可以被驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(10，11)移動(dòng)，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)在所述殼體中，所述裝置還包括可以安置在所述缸筒上從而與所述缸筒和所述活塞一起限定出壓縮腔的罩蓋(39)、用于將水引入壓縮腔中的器具、用于將調(diào)制出的咖啡液從壓縮腔排出的器具以及用于去除壓縮后的咖啡塊的器具，所述可移動(dòng)罩蓋包括搖臂結(jié)構(gòu)(13)，其可以以這樣的方式大致在所述缸筒的周圍和上方轉(zhuǎn)動(dòng)，即能夠使得所述罩蓋在離開缸筒端部的上方移動(dòng)，從而可以帶動(dòng)所述罩蓋以密封的方式與所述缸筒端部咬合，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)被設(shè)計(jì)得能夠操縱所述活塞和所述搖臂這二者，并且包括旋轉(zhuǎn)輸入軸，其特征在于，所述活塞的所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)有用于將勻速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為非勻速往復(fù)運(yùn)動(dòng)的器具。
2.如權(quán)利要求1所述的咖啡制作裝置，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括與電機(jī)(12)相連的輸入軸。
3.如權(quán)利要求2所述的咖啡制作裝置，其特征在于，搖臂以轉(zhuǎn)動(dòng)方式設(shè)置，所述搖臂結(jié)構(gòu)(13)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線垂直于所述缸筒的軸線。
4.如權(quán)利要求3所述的咖啡制作裝置，其特征在于，所述搖臂結(jié)構(gòu)(13)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線與所述曲軸的旋轉(zhuǎn)軸線重合。
5.如權(quán)利要求1-4中任一所述的咖啡制作裝置，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括旋轉(zhuǎn)曲面盤和連接著活塞并且咬合在所述盤的曲面上的咬合器具。
6.如權(quán)利要求1-4中任一所述的咖啡制作裝置，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括曲軸，其中所述活塞連接著所述曲軸的驅(qū)動(dòng)桿。
7.如權(quán)利要求3所述的咖啡制作裝置，其特征在于，所述搖臂結(jié)構(gòu)(13)可被所述曲軸驅(qū)動(dòng)。
8.如前面權(quán)利要求中任一所述的咖啡制作裝置，其特征在于，設(shè)有凸輪/凸輪從動(dòng)件機(jī)構(gòu)，用于傳遞所述往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
9.如權(quán)利要求5所述的咖啡制作裝置，其特征在于，所述凸輪或凸輪從動(dòng)件裝配在所述曲軸上，所述凸輪從動(dòng)件或凸輪裝配在所述搖臂結(jié)構(gòu)上。
10.如前面權(quán)利要求中任一所述的咖啡制作裝置，包括彈簧器具，其用于將所述搖臂結(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)到位于所述缸筒的自由端上方的位置處。
11.如前面權(quán)利要求中任一所述的咖啡制作裝置，其特征在于，所述搖臂結(jié)構(gòu)設(shè)有用于排出所述咖啡塊的器具(36)。
12.如前面權(quán)利要求中任一所述的咖啡制作裝置，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)被設(shè)計(jì)得能夠沿兩個(gè)方向旋轉(zhuǎn)。
13.如前面權(quán)利要求中任一所述的咖啡制作裝置，其特征在于，所述用于將調(diào)制出的咖啡液從壓縮腔排出的器具包括節(jié)流器，所述節(jié)流器可對壓力作出反應(yīng)，并且被以這樣的方式設(shè)計(jì)，即在相對較低壓力下形成具有較大通道的節(jié)流器，在相對較高壓力下形成具有較小通道的節(jié)流器。
全文摘要
帶有活塞/缸筒組件的咖啡制作裝置，其中活塞(3)被驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)。搖臂結(jié)構(gòu)(13)也通過內(nèi)置的凸輪/凸輪從動(dòng)件機(jī)構(gòu)而被驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(10，11)驅(qū)動(dòng)。搖臂結(jié)構(gòu)設(shè)有用于封閉缸筒(2)的自由端的罩蓋(39)。罩蓋可以通過凸輪結(jié)構(gòu)而按壓在缸筒上。
文檔編號A47J31/40GK1431881SQ01810557
公開日2003年7月23日 申請日期2001年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2000年3月31日
發(fā)明者亞伯拉罕·海斯貝特·德科寧, 楊·科內(nèi)利斯·范哈特默 申請人:J·M·德容·杜克自動(dòng)機(jī)工廠公司