冲泡的制造方法
冲泡的制造方法
【专利摘要】本发明包括用在自动冲泡机中的提取组件。该提取组件包括从一定量的冲泡物质中可控制地提取意式浓咖啡饮料。该组件便于提高提取组件的控制和操作并且提高提取组件的可靠性。通常，冲泡物质被压实在一对相对的活塞之间。该对活塞相对于在意式浓咖啡提取加工中使用的冲泡腔操作。用于冲泡饮料的可选择的提取组件或者结构设置成可包括较大的冲泡容量、增强的结构和可拆卸的替换部件。也提供了紧靠冲泡腔的加热元件。来自加热元件的热能够直接地被带到咖啡被冲泡的区域上，以辅助保持更加一致性、更严格的公差温度以及在冲泡循环之间的更快速的恢复。
【专利说明】冲泡机
【背景技术】
[0001] 本发明涉及饮料冲泡系统，特别涉及用在加压冲泡中的使用一定量待冲泡物质的 冲泡系统。这样的加压冲泡通常被称为"意式浓咖啡"冲泡。意式浓咖啡冲泡用在受限的 冲泡腔中使用较小量的较精细的研磨咖啡或者其它待冲泡物质。待冲泡物质被压实到所需 程度，然后被灌注加压水。待冲泡物质的压实和加压的冲泡水的灌注需要密封的冲泡腔，以 便于合适的冲泡。
[0002] 在意式浓咖啡冲泡加工中生产的饮料产品被称为"意式浓咖啡"。与滴制的、法 式压滤的、成锥形的或者其它未加压的冲泡加工相比，意式浓咖啡趋于是浓稠饮料。意式 浓咖啡趋于具有较高百分比的可溶物和微粒物质，并且趋于是较粘滞的或者"糖浆状的"。 范围从手动、半自动到全自动的各种意式浓咖啡冲泡机是可获得的。在手动过程中，操 作者研磨研磨用在该过程中的一定量的咖啡豆。研磨的咖啡被装载进经常称为"过滤斗 (portafilter)"的保持器装置中。该过滤斗被附接到冲泡机的加压水分配头上。以这样的 方式，研磨的咖啡被容纳在关闭的、封闭空间中，用于冲泡。冲泡机被致动，以将加压冲泡水 可控制地输送到容纳在过滤斗的咖啡上。操作者控制机器选定的时间周期，以产生一定量 的意式浓咖啡饮料。
[0003] 全自动机器可包括控制界面，其允许用户选择豆的类型、待生产的意式浓咖啡的 量以及可能的其它特征。全自动机器包括豆料斗，其可将豆自动地传输到研磨机并且随后 将研磨的咖啡分配进冲泡腔中。用加热加压水的灌注在由操作者致动后被机器自动地控 制。在冲泡过程完结时，用完的排放的但潮湿的冲泡物质的压块从冲泡腔中自动地被排出， 并且被传送到废物收集容器，用于后续的去除。
[0004] 在有些情况下，为冲泡饮料提供可选结构可能是有用的。该可选结构可以具有较 大容积或者可以包括其它的增强。这样，它可能需要提供模块化组件，其允许提取组件从一 个冲泡机上拆卸并且用一个不同的提取组件来代替。
[0005] 例如，它可有益于最初设置满足各种标准的冲泡机，这些标准包括成本、产量和可 靠性。在系统的使用期的某点处，提取组件可能要被拆卸并且用可安装在机器的同一位置 上并且可被联接到同一水、电或者其它连接件上的提取组件代替。换句话说，新的提取组件 可代替之前的提取组件。之前的组件可以被移除，用于维修目的，或者为了使机器升级。
[0006] 也可能需要提供包括紧邻腔的加热元件的冲泡机，该腔接收用于冲泡的研磨物。 在这一方面，热可直接地被带到其中要冲泡咖啡的区域，以辅助保持更加一致的、更加严格 的公差温度和在冲泡循环之间的更加快速的恢复。温度影响提取过程，并且设置预热冲泡 腔有助于最优化提取过程。
[0007] 另外，可能需要提供可替代的各种部件，例如磨损部件。在这一方面，虽然常规是 替换例如衬垫和套筒的项目，但是需要的是提供用于冲泡腔本身的可替换结构，使得该腔 可以被拆卸，因为它可能是由于作用在腔上的活塞操作导致的磨损部件。
【发明内容】
[0008] 本发明包括用在自动意式浓咖啡冲泡机中的提取组件。该提取组件包括用于可控 制地从一定量的冲泡物质中提取意式浓咖啡饮料的部件和方法。该部件、组件和方法便于 提高提取组件的控制和操作，并且提高提取组件的可靠性。通常，冲泡物质在一对相对的活 塞之间被压实。该对活塞相对于在意式浓咖啡提取加工中使用的冲泡腔操作。活塞在腔中 提供了压实力和边界，并且便于在冲泡循环结束时用完的冲泡物质压块的去除。用于冲泡 饮料的可选择的提取组件或者结构设置成可包括较大的冲泡容量、增强的结构和可拆卸的 替换部件。可选的新的提取组件能够替代之前的提取组件。也提供了紧靠冲泡腔的加热元 件。来自加热元件的热能够直接地被带到咖啡被冲泡的区域上，以辅助保持更加一致性、更 严格的公差温度以及在冲泡循环之间的更快速的恢复。
【专利附图】
【附图说明】
[0009] 下文参照仅作为非限制示例给出的【专利附图】
【附图说明】本发明，在附图中：
[0010] 图1是本发明的提取组件的一般的示意图，该提取组件包括到水输送系统和控制 器上的连接件，该提取组件也包括框架，载架在所述框架上由驱动机构可控制地驱动，该驱 动机构相对于框架被承载在载架上，以及一对活塞，其相对于固定的冲泡腔可操作且被保 持，用于压实保持在冲泡腔的空室中的冲泡物质、从加热的水系统引入水并且分配意式浓 咖啡饮料；
[0011] 图2是类似于图1所示的示意图，其中，以透视图示出了提取组件，示出并且说明 了提取组件的结构和功能，该提取组件被定位成用于接收在冲泡过程中使用的已经分配到 冲泡腔的空室中的饮料冲泡物质；
[0012] 图3是如图2中所示的提取组件，其中，第一活塞通过活塞的运动已经被接合，导 致在第一活塞和第二活塞之间保持并且压实冲泡物质，与第一活塞关联的第一和第二弹簧 提供了关联弹力，以便于冲泡物质的压实，并且载置在提取组件上的至少一个传感器向控 制器提供压实信息；
[0013] 图4是用在提取组件中的可压缩衬垫和与第一活塞关联的对应的过滤器和排放 通道的放大局部片断图；为了延长衬垫密封件的使用期，用于密封的压缩仅发生在施加了 压实力时。衬垫密封件另外地自由地跨骑在冲泡腔的内表面上，避免了磨损和摩擦；
[0014] 图5示出了在冲泡操作之后的提取组件，在冲泡操作中，第一活塞已经被从上面 替换，使得载置在冲泡腔中的第二活塞的一部分在接触框架的下部之后从上面被更换，该 冲泡腔被固定地定位，而第一活塞继续相对于第二活塞运动，使得用尽的冲泡物质压块相 对于冲泡腔的上口部被定位，用于从其移除；
[0015] 图6是凸轮结构的一部分的放大的局部的片断的截面图，该凸轮结构在框架的上 部和下部附接，并且与组件的调节螺钉基本平行地对齐；
[0016] 图7是取自图5的凸轮结构的一部分的放大局部片断图，示出了定位在凸轮槽中 的凸轮从动件，用于使得斜道和刮擦器相对于冲泡腔的运动互相协调，该斜道便于在冲泡 过程的开始将研磨冲泡物质分配到冲泡腔的空室中，并且，该刮擦器便于在冲泡过程的最 后通过操作凸轮槽中的凸轮从动件从腔和第二活塞中去除该压块；
[0017] 图8是如在之前的图中示出的提取组件，其中，沿着凸轮槽作用的凸轮从动件操 作，以使得刮擦器相对于冲泡腔枢转，用于使得冲泡物质压块运动远离腔以处置，附接的斜 道辅助使得用过的冲泡物质压块被传输到处置箱中；
[0018] 图9是限位检测器的放大局部片断图，该限位检测器用于检测载架相对于冲泡腔 的运动的限位，该限位检测器会使得冲泡腔的向上行程被限制到大约如图2所示的位置， 当该限位检测器检测到载架相对于冲泡腔的运动的行程限制到大约如图3中所示的位置 时，压实力传感器和流量计结合工作；
[0019] 图10是提取组件的可替代实施例的视图，该提取组件能设置有冲泡系统或者能 被翻新成现存系统，该提取组件能作为替换和增强代替在图1-4中看到的提取组件的形 式，该提取组件的替代实施例提供了较大容量的腔，以便于冲泡较大量的饮料，也设置有较 大容量的冲泡腔，其可安装有一个或者多个加热部件以及附加的支柱和导向螺杆，以增强 较高容量的冲泡腔和提取组件的机械学；
[0020] 图11是类似于图10所示的视图，颠倒过来看的透视图，研磨物保持结构和压块滑 动装置被拆卸，以示出绝缘材料和加热装置的布置；以及
[0021] 图12是沿着图11的线12-12截取的局部片断截开的透视图，示出了设置用于安 装局部加热装置的套筒，该局部加热装置联接到冲泡腔上，用于辅助保持更加一致的、更加 严格的公差温度以及在冲泡循环之间的更加快速的恢复，并且也防止为冲泡加工而被分配 到冲泡腔中的热水的热损失。
[0022] 本文中陈述的范例示出了本发明的实施例，这些实施例不能被解释为以任何方式 限制本发明的范围。对于本领域的技术人员而言，一旦考虑了下面示意性实施例的具体说 明，本发明的附加特征就会变得显而易见，这些示意性实施例例证了根据当前的认识用于 实现本发明的最好的方式。
【具体实施方式】
[0023] 虽然本发明容易以各种形式实施，但是，附图中示出并且在本文中将具体说明的 实施例应理解为：本说明书要被看作是根据本发明的原理的范例，并且不是为了穷举或者 为了使得本发明被限制到在下面的说明书中说明或者在附图中示出的部件的构造和配置 的细节。
[0024] 在图1中示出了提取器组件30的一般的示图。提取器30组件用于接收一定量的 冲泡物质、在冲泡加工的过程中容纳该冲泡物质，以提取意式浓咖啡饮料，然后除掉用完的 冲泡物质。提取器组件包括框架34,其相对于通常固定的载架38由驱动结构42驱动而可 控制地运动。冲泡腔46被附接到载架38上并且被固定到壳体上。被驱动机构42操作的框 架34相对于固定的冲泡腔组件运动。第一活塞52和第二活塞56相对于冲泡腔操作，用在 冲泡加工的过程中。斜道和刮擦器结构60可枢转地附接到框架上，以连同冲泡腔一起在驱 动机构42的操作下在载架38上运行。凸轮结构62在上横梁64和下横梁66处被附接到 框架34上。在斜道/刮擦器60上的凸轮从动件68接合在凸轮结构62中的凸轮槽70 (参 见图2)。
[0025] 框架34包括上和下横梁64, 66和支柱72。驱动机构42的引导螺杆74被附接到 上和下横梁64, 66上。虽然引导螺杆74可被更加适当地限定为驱动机构的一部分，但是它 也提供结构性部件，并且被附接到框架34的其它部件上。
[0026] 驱动机构42包括导向螺杆74和可控制驱动马达80。驱动马达通过传输组件82 机械联接，该传输组件例如为轮和带组合。马达80和驱动机构82的操作对应地可操作地 附接到驱动接口件84上。驱动接口件84被驱动组件82驱动，并且设置有与导向螺杆74 的螺纹结构对应的螺纹。从马达80到驱动机构84的能量传输引起框架34的相对运动，驱 动机构42沿着导向螺杆74被附接到上述框架34上。
[0027] 控制器90通过线路92被联接到驱动马达80上。定位在可运动框架（例如检测 板95)的一部分附近的限位开关或者其它开关装置形式的限位检测器94通过线路96被联 接到控制器90上。限位开关检测上限位98。这样的限位可以是结构性部件的形式，例如为 隆起或者突出，或者可以是标记99、缺口、颜色或者磁条，或者能用来检测各种限位的其它 装置，传感器94以及流量计辅助检测框架行程的下限位100。检测上和下限位98、100的限 位开关94和传感器与流量计的组合用于广义地解释。这些限位提供了上和下边界，其会被 检测到并且与控制器90通信，以限制可运动框架34和对应的部件相对于载架和驱动通过 的调节螺杆的向上和向下的行程。限位开关94的位置可改变，以用于获得最好的结果。
[0028] 加热水系统106向提取组件30可控地提供加热水。加热水系统至少部分地通过 线路108被联接到控制器90上并被控制。加热水系统106在本领域通常是已知的，并且可 设置各种可控制部件，以控制被分配的水的量、水分配的定时、被分配的水的温度、被分配 的水的压力以及其它特征。分配线路110被连接到加热水系统106上并与其连通，以使得 来自加热水系统106的水传输到冲泡腔46上。
[0029] 应该注意到，为了清楚和简单的目的，贯穿说明书，关于饮料制造物质，本发明可 能称咖啡为意式浓咖啡。但是，可以理解，任何形式的饮料制造物质都可被用来生产饮料， 并且术语咖啡或者饮料制造物质要被广义地解释。这种广义的解释也用于包括（但不限 于）饮料物质，所述饮料物质包括（但不限于）咖啡、茶、草本植物、植物性药材、液体浓缩 饮料、研磨的、研磨成粉的、粗切的、完整的、粉末的浓缩饮料、片状、粒状、冻干的或者其它 形式的材料，其它形式的材料包括（但不限于）液状、胶状、晶体状，或者用于获得饮料或者 其它食品，或者任何其它形式的饮料物质或者食品。
[0030] 在本文中可以被使用的包括饮料、冲泡、待冲泡、待冲泡物质、冲泡液体和冲泡饮 料的术语用于广义地定义为包括，但不限于，咖啡、茶和任何的其它饮料的冲泡。这种广义 的解释也用于包括，但不限于，任何的下列加工：分配、注入、浸泡、通气、泡开、稀释、溶解、 浸透或者使液体通过，或者否则使得饮料物质与液体混合或者结合，所述液体例如为水，不 限制这种液体的温度，除非已指定。虽然在本文中提到了加热的液体，但是应该理解，提及 的温度是为了说明不是限制，并且应该被广义地解释。应该理解，使用加热的、未加热的、冷 的或者在任何温度范围之内的液体，饮料可以被制成容纳了配方。另外，在系统中使用的饮 料制造物质或者由系统生产的饮料的的容积或者量应该进行广义地解释，不应该被限制成 特定的公开内容，并且包括从一杯到多杯容器范围内的每一份量、或者低量的射出。
[0031] 进一步参照图2, 3, 5和8,示出了用于提取组件30的各种操作位置和状态。在图 2中，提取组件30被定位成用于接收一定量的冲泡物质114。如图2所示，冲泡物质已经从 研磨机分配，通过了锥形斜道60,并且通过了冲泡腔46的口部116。如所示，第一活塞52定 位在冲泡腔的外部，以在通过斜道60使得研磨咖啡被分配进入冲泡腔46时防止干涉。该 位置也辅助防止研磨咖啡积累在第一活塞52上。
[0032] 如所示，第二活塞56定位在冲泡腔的下部120上。肩部122被定位在冲泡腔的下 部120上，以提供与第二活塞56之间的界面，以限制活塞向下通过冲泡腔的行程。第二活 塞的杆124向下延伸通过在由肩部122限定的冲泡腔的底部上的孔126。密封衬垫128设 置在肩部和活塞之间，以防止其之间的泄漏。被分配进由腔46的壁134的内表面132限定 的空室130中的饮料冲泡物质114停靠在第二活塞56的上面140上。在如图2中示出的 位置，框架34处于允许将研磨物输送到冲泡腔46中的印模位置。在一个实施例中，马达80 是可控DC马达，其能够可控制地被操作打开、关闭或者处于各种中间速度。当未被操作时， 框架34沿着引导螺杆74停止运动，并且处于空转，除非由控制器90操作。
[0033] 前进到图3,驱动机构42被操作，以使得承载在引导螺杆上的框架34沿着冲泡腔 46向下运动，由此，第一活塞52被接合在腔46的圆柱空室30中。第一活塞52的面142抵 靠在冲泡物质上的接合增加了施加到空室130中的冲泡物质114上的压实力。应该注意到， 第二活塞56在固定的完全停止位置承靠在肩部122上部。这样，压实力被驱使抵靠第二活 塞，提供了第二活塞作用在肩部上的密封。
[0034] 参照附图1和4,例如为可压缩衬垫、0环或者其它装置的密封结构150承载在形 成在第一活塞52的外周上的周向环形道槽中。衬垫150由可压缩材料制成。承载在活塞 152上的引导边154相对于承载在活塞外侧上的套筒156可运动。冲泡物质114被活塞142 的面的压实引起了引导边54抵靠套筒156的相对运动。这种相对运动引起了在环形凹槽 中的衬垫150在其之间的压缩。
[0035] 衬垫150的压缩在活塞52进入到腔46中的初始运动期间不会发生，这辅助减少 了在衬垫上的磨损并且延长了它的使用期。在这方面，一对第一和第二弹簧170和172承 载在活塞的轴174上。当活塞52通过框架34的最初被引入到冲泡腔中时，弹簧170U72 是松弛的且不被压缩。这样，由第一弹簧170的基本的标称力作用在套筒156上。这样，只 要衬垫150从环形道槽152向外就有点压缩。在衬垫150和冲泡腔的壁134的内表面132 之间存在标称接合。这便于提取组件提高磨损特性和操作。虽然在衬垫150和空室130的 内表面132之间可能有一些接合，但是这仅仅提供了当衬垫150被压缩时可能提供改良的 密封的刮擦功能。
[0036] 载架向上的进一步运动引起了具有较低弹簧常数的第二弹簧172的稍微的压缩， 以随着活塞的面142接触冲泡物质而初步开始压缩。这是为了产生稍微压缩0环的"软密 封"。这导致了在冲泡物质上的最初的压实力或者封装压力。这种软密封和最初的封装压 力允许在研磨的冲泡物质中的颗粒移动和定位，以提供在冲泡物质的分布和压实上的一定 程度的均匀性。
[0037] 框架沿着引导螺杆向下继续运动引起了进一步的压实和第一弹簧170的压缩。第 一弹簧170的压缩产生了作用在套筒上的力，该套筒进一步压缩衬垫150,使得衬垫向外隆 起，作用在冲泡腔的内侧表面上，并且产生了更紧的密封。约40-50磅的封装压力可能被用 于冲泡物质114的压实。与两个弹簧170U72中的每个关联的弹簧常数可被指定，以获得 作用在冲泡物质上的所需的压实力。一旦框架34向下运动到完全地接合第一活塞52,到预 定的封装压力，那么水在压力的作用下就被分配进入腔中，以开始提取加工。
[0038] 传感器或者检测器200设置在提取组件上，以在冲泡加工过程中检测组件的状 态。在这方面，传感器200可用于检测与刚刚说明的压实加工相关的各种状态。在各种实 施例中可设置传感器，例如光学的、物理的压力检测、相对运动、接近、或者其它类型的检测 器。另外，传感器可定位在多个位置中的一个上，或者，多个传感器可用于提供不同的感应 参数或者提供冗余的多个感应参数。
[0039] 如图所示，接近检测器200被承载在框架上。接近检测器检测第一活塞52的相对 运动。接近检测器通过线路202被联接到控制器上。一旦达到了预定的状态，那么接近检测 器200就检测该状态并且与控制器通信信息。控制器然后停止驱动马达80的进一步操作， 由此停止载架38的运动。马达80的停止操作停止了框架34的运动，由此产生了停止或者 停车状态。框架的停止位置为冲泡加工提供了相对稳定的位置。传感器200 (或者多个传 感器）可用于贯穿冲泡加工继续监控该状态。在这方面，如果冲泡物质在冲泡加工的过程 中移动，那么在压实力上的改变能被检测到，并且马达80能被操作，以合适地调整框架。持 续的监控可用于提高冲泡加工的质量和连续性，其包括冲泡物质或者其它冲泡状态的移位 或者改变的可能性。
[0040] 一旦冲泡物质114在冲泡腔46中合适地被压实在第一和第二活塞之间，那么加热 水可通过入口线路220被引入。加热水通过第二活塞56进入。承载在第一活塞52上的过 滤器结构222 (参见图4)允许饮料通过过滤器224上的孔并且流动通过排放路径226。流 动通过排放路径的意式浓咖啡228向上运动通过第一活塞52,并且通过分配线路230排出。 使用来自加热水系统106的加压水操作意式浓咖啡冲泡加工。通常，该压力足够驱动意式 浓咖啡饮料向上通过排放路径226。
[0041] 监控流量计，以确定冲泡循环的结束。冲泡循环完成的该信号允许框架沿着引导 螺杆74改变运动方向。因为框架34向上运动，所以关于第一活塞52发生了压实循环的倒 转。该压力最终从弹簧170U72上解除，允许衬垫150解除压缩。解除压缩的衬垫允许第 一活塞从冲泡腔的内侧表面132平滑地脱开。
[0042] 随着框架逐渐地向下运动，第二活塞56的杆124脱离框架34的下横梁66。随着 框架继续向上行进，轴124降至最低点，抵靠凹口 240,使得活塞头从肩部122脱开。框架 34的进一步的向上运动引起了活塞56在空室130中的相对运动，以使得用完的冲泡物质 或者"压块"246朝向腔46的口部116向上运动。在这种状态下的压块是有些潮湿相对浙 干形式的冲泡物质。有些湿气允许压块的材料保持压缩状形式，其便于方便的处理。如图 5所示，活塞56已经运动到与腔46的口部116基本共面的位置。
[0043] 在这点上，参照取自图5的图7的放大视图。图7示出了在凸轮槽70中的凸轮从 动件68,其沿着凸轮板62从如之前在图3中所示的位置基本沿着直线路径向下。在这一点 上，凸轮从动件沿着槽的倾斜部分248行进，使得凸轮从动件60被附接到其上的斜道/刮 擦器60围绕枢转点260枢转。该结构60的枢转使得叶片部分262扫过第二活塞56的面 140,由此喷出或者排出压块246。叶片262也用于从面140上刮擦或者去除材料，由此进一 步地增强本提取组件30的清洁方面。在压块246被喷出之后，框架34由马达80向上驱动 到如图2所示的位置，其使得该组件准备用于下一冲泡循环。
[0044] 使用时，提取组件30如图所示开始于图2中的位置，以接收冲泡物质114。由驱动 机构42驱动的框架34沿着引导螺杆74向下行进，使得第一活塞52接合并且开始压实冲 泡物质114,使其抵靠第二活塞56。如所述，多个弹簧170、172被设置，并且与第一活塞52 关联，以通过使得衬垫150在套筒和活塞的头之间稍微压缩来提供密封。衬垫150的压缩 使它稍微向外隆起，以在压缩衬垫和腔的内侧表面132之间形成较严密的密封。
[0045] 在压实力处于预定水平时，传感器200与控制器90通信，以停止马达80的操作， 由此停止冲泡物质114的运动以及压缩或者压实。在传感器指出压实处于预定的水平并且 框架34的运动应该停止之后，加热水系统106被控制以使得水通过线路110被分配到腔46 中。
[0046] 作为附加内容，腔46可设置有加热元件300,其能够通过线路302被联接到控制 器90上。该加热元件300可卷绕在腔的外侧上、嵌入在腔中或者另外的与腔关联，如果需 要向腔壁134的材料上提供可控制的加热能量。向腔提供可控制的加热的能力有助于保持 冲泡加工的温度，并且防止热量从加热水中消散。可控制地加热可有用于辅助保持预定的 优选的冲泡温度。如果腔46的特性是使得水中的热能会输送到壁材料134上，那么它可能 使得水的温度下降到非所需的水平，由此改变了期望的冲泡特征。由此，附加的热能可控制 地被提供，以使得腔壁134保持在所需的温度，防止该热传输。
[0047] 随着水通过线路110流入由压缩的冲泡物质114填充的空室130中，冲泡加工发 生，经常称为"意式浓咖啡冲泡"。该意式浓咖啡饮料通过承载在第一活塞52上的过滤器结 构被过滤，并且流动通过排放通道，用于从分配线路230分配。
[0048] 在最上的位置或者"原位"，限位开关或者传感器94操作（参见图9)，以贯穿冲泡 加工防止框架的过度运行。在最下位置或者冲泡位置，压实传感器和流量计信号贯穿冲泡 加工防止框架的过度运行。
[0049] 如图10-11和12中示出的可替代实施例建立在本发明的此处以及上面提供的所 有细节上。另外，在图10-12中示出的实施例合并了在关于图1-9中说明的所有的结构和 操作机构以及将说明的附加的增强。
[0050] 在图10中所示的提取器组件30a类似于在图1-9中示出的组件，并且在允许的程 度内使用相同的参考数字，实际上在参考数字的后面增加了字母后缀"a"，以指明可替代实 施例。如图10和11所示，载架30a被增强，因为它容纳了较大的冲泡腔46a。该增强的载 架38a被设置成容纳多个引导螺杆74a和支柱72a。当使用较大容量的冲泡腔46a冲泡时， 增强的结构具有稳定性。较大容量的冲泡腔46a以与上述图1-9所述的相同方式被用在系 统的操作中，但是当在冲泡腔中压实咖啡时，由于较大的尺寸、表面积、咖啡的容量以及压 实力，所以可以产生附加的结构力。
[0051] 作为增强的冲泡腔结构的益处及附加益处，该组合的结构降低了在每个单个结构 上的总的应力，由此增强了结构的可靠性和使用期。附加的扭矩可以被应用到该增强的结 构上，允许更加精确地调节冲泡腔中由活塞施加的压实力。如上所指出的，多个轴和引导螺 杆的使用通过向整个结构更加均匀地分布力并且提供增强的平衡而降低了结构的偏斜。更 加均等分布的力也提供了延长马达、致动器、轴承、带、套筒和与驱动系统关联的其它部件 的使用期的机会。另外，分布的力和引导螺杆的操作辅助随着活塞运行通过腔更加精确地 排列活塞，活塞运行通过腔会导致另一活塞和腔的使用期。
[0052] 图10和11示出了多个引导螺杆74a和支柱72a的使用，以在附加力被置于驱动 进入加大的腔中的加大的活塞上时防止系统的偏斜。类似于在图2中示出的单独的臂被设 置，以在冲泡循环完成时使得用完的研磨物的压块清扫出腔区域的表面。在该实施例中，清 扫器由线性致动器提供动力，该线性致动器代替了在图1-9中示出的凸轮操作系统。使用 单独的线性致动器来驱动清扫器臂消除了对于在臂和冲泡器结构之间提供凸轮受驱链接 的需求。凸轮驱动的消除可降低在结构上的力，并且提供改进的独立控制的清扫器臂。在 有些申请中，单独的线性致动器的使用是有益的，用于减少组件的总的垂直尺寸。
[0053] 应该注意到，在图10-12中所示的加大的冲泡腔方案的总的构造和配置可以被翻 新或者可被直接地由如图1-9中所示的结构代替。在这一方面，所有的相同的操作连接和 系统可被连接到同一控制器、水线路、动力线路和其它系统上。需要装载控制软件，以容纳 与较高容量的冲泡腔关联的操作特性以及关联的操作和控制参数。然而，该系统被设置成 与用在现在的平台上的安装连接件配合，由此允许原来设备的购买者如果将来需要能够升 级到一个不同的、较高容量的系统。
[0054] 进一步参照图11和12,护罩和斜道组件400和关联的衬垫402已经从冲泡单元 404的顶部拆卸。这展现出了可去拆卸且可替换的冲泡腔406。冲泡腔是装配进单元404 中并且由紧固件410保持的子组件。如果冲泡腔被磨损，那么它可被拆卸且被更换，同时保 留所有的其它周围部件。这可以相对直接提出的现场维护来完成，允许操作者保持精确地 且可靠地生产高质量的冲泡饮料，这是由于高水平的预防性维护导致的。
[0055] 如图11以及图12的沿着图11的线12-12截取的截面图进一步所示，可拆卸冲泡 腔406也包括套筒420,用于接收加热部件300a。该加热部件300a可由可替换冲泡腔组件 406替换，或者它可从磨损的冲泡腔组件406上拆卸并且以新的冲泡腔组件来替代。这种拆 卸并且配置部件的能力辅助进一步增加部件的使用期并且降低总成本。例如，虽然冲泡腔 在大量的冲泡循环之后可能随着时间的流逝而变得被磨损，但是保持在套筒420中的加热 部件300a可能不会受到磨损，因为它是电部件。
[0056] 另外，绝缘结构430被保持在套筒420的周围，以增强由加热元件产生的热能的使 用，朝向冲泡腔引导它。这进一步增强了该系统的加热效率，并且贯穿大量的冲泡循环辅助 保持冲泡腔的恒定的温度。
[0057] 加热部件在优选的实施例中被设置为正温度系数陶瓷加热器或者PTC加热器的 形式。PTC元件是有用的，因为它具有通常高的非线性热响应，并且在基于PTC加热器中的 材料的组分的阈值温度之上变得有阻抗。该PTC元件不需要温度调节装置，因为它由于说 明的性质有效地自调节。PTC部件给腔提供了更加可靠的可控制的加热。
[0058] 冲泡区域的除了加热整个单元之外的局部加热有助于降低保持冲泡腔在预定温 度的能量。另外，该局部加热也防止了系统中的其它部件（例如压块去除臂）的过度加热。 此外，当冲泡机处于启动模式时，与如果整个单元需要被加热相比，它采用更少的时间来加 热紧靠冲泡腔放置的元件，以使得冲泡腔被带到预定的冲泡温度。在套筒420中提供可拆 卸加热部件300a的结果是，部件300a能够被拆卸，以在维护冲泡机时辅助更加快速地降低 单元的温度。
[0059] 虽然本发明容易以各种形式实施，但是，附图中示出并且在本文中将具体说明的 实施例应理解为：本说明书要被看作是根据本发明的原理的范例，并且不是为了穷举或者 使得本发明被限制到在下面的说明书中陈述或者在附图中示出的部件的构造和配置的细 节。
[0060] 虽然以典型的实施例说明了本发明，但是本申请的目的是覆盖使用其一般原理的 各种变型、用途或者适配。可以想象，本领域的技术人员在不脱离如在下面的权利要求书中 所陈述的本发明的精神和范围内可以想出各种变型和等同物。另外，该申请目的是覆盖落 入在它属于的领域内的已知或者惯用手段的范围内的本发明的那些变型。
【权利要求】
1. 一种饮料提取组件，其允许移除之前的组件并且以具有相同结构的新的且增强的组 件来替代。
2. -种饮料提取组件，具有可拆卸的冲泡腔杯，用于该杯的替换。
3. -种饮料提取组件，具有冲泡腔，其包括紧靠由所述冲泡腔限定的空室定位的加热 元件。
【文档编号】A47J31/00GK104066362SQ201380006474
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2013年1月23日 优先权日:2012年1月24日
【发明者】S·拉达克里希南, J·R·列夫林, D·汉森, R·A·罗杰斯, J·布德杰克 申请人:班奥麦迪克公司
【专利摘要】本发明包括用在自动冲泡机中的提取组件。该提取组件包括从一定量的冲泡物质中可控制地提取意式浓咖啡饮料。该组件便于提高提取组件的控制和操作并且提高提取组件的可靠性。通常，冲泡物质被压实在一对相对的活塞之间。该对活塞相对于在意式浓咖啡提取加工中使用的冲泡腔操作。用于冲泡饮料的可选择的提取组件或者结构设置成可包括较大的冲泡容量、增强的结构和可拆卸的替换部件。也提供了紧靠冲泡腔的加热元件。来自加热元件的热能够直接地被带到咖啡被冲泡的区域上，以辅助保持更加一致性、更严格的公差温度以及在冲泡循环之间的更快速的恢复。
【专利说明】冲泡机
【背景技术】
[0001] 本发明涉及饮料冲泡系统，特别涉及用在加压冲泡中的使用一定量待冲泡物质的 冲泡系统。这样的加压冲泡通常被称为"意式浓咖啡"冲泡。意式浓咖啡冲泡用在受限的 冲泡腔中使用较小量的较精细的研磨咖啡或者其它待冲泡物质。待冲泡物质被压实到所需 程度，然后被灌注加压水。待冲泡物质的压实和加压的冲泡水的灌注需要密封的冲泡腔，以 便于合适的冲泡。
[0002] 在意式浓咖啡冲泡加工中生产的饮料产品被称为"意式浓咖啡"。与滴制的、法 式压滤的、成锥形的或者其它未加压的冲泡加工相比，意式浓咖啡趋于是浓稠饮料。意式 浓咖啡趋于具有较高百分比的可溶物和微粒物质，并且趋于是较粘滞的或者"糖浆状的"。 范围从手动、半自动到全自动的各种意式浓咖啡冲泡机是可获得的。在手动过程中，操 作者研磨研磨用在该过程中的一定量的咖啡豆。研磨的咖啡被装载进经常称为"过滤斗 (portafilter)"的保持器装置中。该过滤斗被附接到冲泡机的加压水分配头上。以这样的 方式，研磨的咖啡被容纳在关闭的、封闭空间中，用于冲泡。冲泡机被致动，以将加压冲泡水 可控制地输送到容纳在过滤斗的咖啡上。操作者控制机器选定的时间周期，以产生一定量 的意式浓咖啡饮料。
[0003] 全自动机器可包括控制界面，其允许用户选择豆的类型、待生产的意式浓咖啡的 量以及可能的其它特征。全自动机器包括豆料斗，其可将豆自动地传输到研磨机并且随后 将研磨的咖啡分配进冲泡腔中。用加热加压水的灌注在由操作者致动后被机器自动地控 制。在冲泡过程完结时，用完的排放的但潮湿的冲泡物质的压块从冲泡腔中自动地被排出， 并且被传送到废物收集容器，用于后续的去除。
[0004] 在有些情况下，为冲泡饮料提供可选结构可能是有用的。该可选结构可以具有较 大容积或者可以包括其它的增强。这样，它可能需要提供模块化组件，其允许提取组件从一 个冲泡机上拆卸并且用一个不同的提取组件来代替。
[0005] 例如，它可有益于最初设置满足各种标准的冲泡机，这些标准包括成本、产量和可 靠性。在系统的使用期的某点处，提取组件可能要被拆卸并且用可安装在机器的同一位置 上并且可被联接到同一水、电或者其它连接件上的提取组件代替。换句话说，新的提取组件 可代替之前的提取组件。之前的组件可以被移除，用于维修目的，或者为了使机器升级。
[0006] 也可能需要提供包括紧邻腔的加热元件的冲泡机，该腔接收用于冲泡的研磨物。 在这一方面，热可直接地被带到其中要冲泡咖啡的区域，以辅助保持更加一致的、更加严格 的公差温度和在冲泡循环之间的更加快速的恢复。温度影响提取过程，并且设置预热冲泡 腔有助于最优化提取过程。
[0007] 另外，可能需要提供可替代的各种部件，例如磨损部件。在这一方面，虽然常规是 替换例如衬垫和套筒的项目，但是需要的是提供用于冲泡腔本身的可替换结构，使得该腔 可以被拆卸，因为它可能是由于作用在腔上的活塞操作导致的磨损部件。
【发明内容】
[0008] 本发明包括用在自动意式浓咖啡冲泡机中的提取组件。该提取组件包括用于可控 制地从一定量的冲泡物质中提取意式浓咖啡饮料的部件和方法。该部件、组件和方法便于 提高提取组件的控制和操作，并且提高提取组件的可靠性。通常，冲泡物质在一对相对的活 塞之间被压实。该对活塞相对于在意式浓咖啡提取加工中使用的冲泡腔操作。活塞在腔中 提供了压实力和边界，并且便于在冲泡循环结束时用完的冲泡物质压块的去除。用于冲泡 饮料的可选择的提取组件或者结构设置成可包括较大的冲泡容量、增强的结构和可拆卸的 替换部件。可选的新的提取组件能够替代之前的提取组件。也提供了紧靠冲泡腔的加热元 件。来自加热元件的热能够直接地被带到咖啡被冲泡的区域上，以辅助保持更加一致性、更 严格的公差温度以及在冲泡循环之间的更快速的恢复。
【专利附图】
【附图说明】
[0009] 下文参照仅作为非限制示例给出的【专利附图】
【附图说明】本发明，在附图中：
[0010] 图1是本发明的提取组件的一般的示意图，该提取组件包括到水输送系统和控制 器上的连接件，该提取组件也包括框架，载架在所述框架上由驱动机构可控制地驱动，该驱 动机构相对于框架被承载在载架上，以及一对活塞，其相对于固定的冲泡腔可操作且被保 持，用于压实保持在冲泡腔的空室中的冲泡物质、从加热的水系统引入水并且分配意式浓 咖啡饮料；
[0011] 图2是类似于图1所示的示意图，其中，以透视图示出了提取组件，示出并且说明 了提取组件的结构和功能，该提取组件被定位成用于接收在冲泡过程中使用的已经分配到 冲泡腔的空室中的饮料冲泡物质；
[0012] 图3是如图2中所示的提取组件，其中，第一活塞通过活塞的运动已经被接合，导 致在第一活塞和第二活塞之间保持并且压实冲泡物质，与第一活塞关联的第一和第二弹簧 提供了关联弹力，以便于冲泡物质的压实，并且载置在提取组件上的至少一个传感器向控 制器提供压实信息；
[0013] 图4是用在提取组件中的可压缩衬垫和与第一活塞关联的对应的过滤器和排放 通道的放大局部片断图；为了延长衬垫密封件的使用期，用于密封的压缩仅发生在施加了 压实力时。衬垫密封件另外地自由地跨骑在冲泡腔的内表面上，避免了磨损和摩擦；
[0014] 图5示出了在冲泡操作之后的提取组件，在冲泡操作中，第一活塞已经被从上面 替换，使得载置在冲泡腔中的第二活塞的一部分在接触框架的下部之后从上面被更换，该 冲泡腔被固定地定位，而第一活塞继续相对于第二活塞运动，使得用尽的冲泡物质压块相 对于冲泡腔的上口部被定位，用于从其移除；
[0015] 图6是凸轮结构的一部分的放大的局部的片断的截面图，该凸轮结构在框架的上 部和下部附接，并且与组件的调节螺钉基本平行地对齐；
[0016] 图7是取自图5的凸轮结构的一部分的放大局部片断图，示出了定位在凸轮槽中 的凸轮从动件，用于使得斜道和刮擦器相对于冲泡腔的运动互相协调，该斜道便于在冲泡 过程的开始将研磨冲泡物质分配到冲泡腔的空室中，并且，该刮擦器便于在冲泡过程的最 后通过操作凸轮槽中的凸轮从动件从腔和第二活塞中去除该压块；
[0017] 图8是如在之前的图中示出的提取组件，其中，沿着凸轮槽作用的凸轮从动件操 作，以使得刮擦器相对于冲泡腔枢转，用于使得冲泡物质压块运动远离腔以处置，附接的斜 道辅助使得用过的冲泡物质压块被传输到处置箱中；
[0018] 图9是限位检测器的放大局部片断图，该限位检测器用于检测载架相对于冲泡腔 的运动的限位，该限位检测器会使得冲泡腔的向上行程被限制到大约如图2所示的位置， 当该限位检测器检测到载架相对于冲泡腔的运动的行程限制到大约如图3中所示的位置 时，压实力传感器和流量计结合工作；
[0019] 图10是提取组件的可替代实施例的视图，该提取组件能设置有冲泡系统或者能 被翻新成现存系统，该提取组件能作为替换和增强代替在图1-4中看到的提取组件的形 式，该提取组件的替代实施例提供了较大容量的腔，以便于冲泡较大量的饮料，也设置有较 大容量的冲泡腔，其可安装有一个或者多个加热部件以及附加的支柱和导向螺杆，以增强 较高容量的冲泡腔和提取组件的机械学；
[0020] 图11是类似于图10所示的视图，颠倒过来看的透视图，研磨物保持结构和压块滑 动装置被拆卸，以示出绝缘材料和加热装置的布置；以及
[0021] 图12是沿着图11的线12-12截取的局部片断截开的透视图，示出了设置用于安 装局部加热装置的套筒，该局部加热装置联接到冲泡腔上，用于辅助保持更加一致的、更加 严格的公差温度以及在冲泡循环之间的更加快速的恢复，并且也防止为冲泡加工而被分配 到冲泡腔中的热水的热损失。
[0022] 本文中陈述的范例示出了本发明的实施例，这些实施例不能被解释为以任何方式 限制本发明的范围。对于本领域的技术人员而言，一旦考虑了下面示意性实施例的具体说 明，本发明的附加特征就会变得显而易见，这些示意性实施例例证了根据当前的认识用于 实现本发明的最好的方式。
【具体实施方式】
[0023] 虽然本发明容易以各种形式实施，但是，附图中示出并且在本文中将具体说明的 实施例应理解为：本说明书要被看作是根据本发明的原理的范例，并且不是为了穷举或者 为了使得本发明被限制到在下面的说明书中说明或者在附图中示出的部件的构造和配置 的细节。
[0024] 在图1中示出了提取器组件30的一般的示图。提取器30组件用于接收一定量的 冲泡物质、在冲泡加工的过程中容纳该冲泡物质，以提取意式浓咖啡饮料，然后除掉用完的 冲泡物质。提取器组件包括框架34,其相对于通常固定的载架38由驱动结构42驱动而可 控制地运动。冲泡腔46被附接到载架38上并且被固定到壳体上。被驱动机构42操作的框 架34相对于固定的冲泡腔组件运动。第一活塞52和第二活塞56相对于冲泡腔操作，用在 冲泡加工的过程中。斜道和刮擦器结构60可枢转地附接到框架上，以连同冲泡腔一起在驱 动机构42的操作下在载架38上运行。凸轮结构62在上横梁64和下横梁66处被附接到 框架34上。在斜道/刮擦器60上的凸轮从动件68接合在凸轮结构62中的凸轮槽70 (参 见图2)。
[0025] 框架34包括上和下横梁64, 66和支柱72。驱动机构42的引导螺杆74被附接到 上和下横梁64, 66上。虽然引导螺杆74可被更加适当地限定为驱动机构的一部分，但是它 也提供结构性部件，并且被附接到框架34的其它部件上。
[0026] 驱动机构42包括导向螺杆74和可控制驱动马达80。驱动马达通过传输组件82 机械联接，该传输组件例如为轮和带组合。马达80和驱动机构82的操作对应地可操作地 附接到驱动接口件84上。驱动接口件84被驱动组件82驱动，并且设置有与导向螺杆74 的螺纹结构对应的螺纹。从马达80到驱动机构84的能量传输引起框架34的相对运动，驱 动机构42沿着导向螺杆74被附接到上述框架34上。
[0027] 控制器90通过线路92被联接到驱动马达80上。定位在可运动框架（例如检测 板95)的一部分附近的限位开关或者其它开关装置形式的限位检测器94通过线路96被联 接到控制器90上。限位开关检测上限位98。这样的限位可以是结构性部件的形式，例如为 隆起或者突出，或者可以是标记99、缺口、颜色或者磁条，或者能用来检测各种限位的其它 装置，传感器94以及流量计辅助检测框架行程的下限位100。检测上和下限位98、100的限 位开关94和传感器与流量计的组合用于广义地解释。这些限位提供了上和下边界，其会被 检测到并且与控制器90通信，以限制可运动框架34和对应的部件相对于载架和驱动通过 的调节螺杆的向上和向下的行程。限位开关94的位置可改变，以用于获得最好的结果。
[0028] 加热水系统106向提取组件30可控地提供加热水。加热水系统至少部分地通过 线路108被联接到控制器90上并被控制。加热水系统106在本领域通常是已知的，并且可 设置各种可控制部件，以控制被分配的水的量、水分配的定时、被分配的水的温度、被分配 的水的压力以及其它特征。分配线路110被连接到加热水系统106上并与其连通，以使得 来自加热水系统106的水传输到冲泡腔46上。
[0029] 应该注意到，为了清楚和简单的目的，贯穿说明书，关于饮料制造物质，本发明可 能称咖啡为意式浓咖啡。但是，可以理解，任何形式的饮料制造物质都可被用来生产饮料， 并且术语咖啡或者饮料制造物质要被广义地解释。这种广义的解释也用于包括（但不限 于）饮料物质，所述饮料物质包括（但不限于）咖啡、茶、草本植物、植物性药材、液体浓缩 饮料、研磨的、研磨成粉的、粗切的、完整的、粉末的浓缩饮料、片状、粒状、冻干的或者其它 形式的材料，其它形式的材料包括（但不限于）液状、胶状、晶体状，或者用于获得饮料或者 其它食品，或者任何其它形式的饮料物质或者食品。
[0030] 在本文中可以被使用的包括饮料、冲泡、待冲泡、待冲泡物质、冲泡液体和冲泡饮 料的术语用于广义地定义为包括，但不限于，咖啡、茶和任何的其它饮料的冲泡。这种广义 的解释也用于包括，但不限于，任何的下列加工：分配、注入、浸泡、通气、泡开、稀释、溶解、 浸透或者使液体通过，或者否则使得饮料物质与液体混合或者结合，所述液体例如为水，不 限制这种液体的温度，除非已指定。虽然在本文中提到了加热的液体，但是应该理解，提及 的温度是为了说明不是限制，并且应该被广义地解释。应该理解，使用加热的、未加热的、冷 的或者在任何温度范围之内的液体，饮料可以被制成容纳了配方。另外，在系统中使用的饮 料制造物质或者由系统生产的饮料的的容积或者量应该进行广义地解释，不应该被限制成 特定的公开内容，并且包括从一杯到多杯容器范围内的每一份量、或者低量的射出。
[0031] 进一步参照图2, 3, 5和8,示出了用于提取组件30的各种操作位置和状态。在图 2中，提取组件30被定位成用于接收一定量的冲泡物质114。如图2所示，冲泡物质已经从 研磨机分配，通过了锥形斜道60,并且通过了冲泡腔46的口部116。如所示，第一活塞52定 位在冲泡腔的外部，以在通过斜道60使得研磨咖啡被分配进入冲泡腔46时防止干涉。该 位置也辅助防止研磨咖啡积累在第一活塞52上。
[0032] 如所示，第二活塞56定位在冲泡腔的下部120上。肩部122被定位在冲泡腔的下 部120上，以提供与第二活塞56之间的界面，以限制活塞向下通过冲泡腔的行程。第二活 塞的杆124向下延伸通过在由肩部122限定的冲泡腔的底部上的孔126。密封衬垫128设 置在肩部和活塞之间，以防止其之间的泄漏。被分配进由腔46的壁134的内表面132限定 的空室130中的饮料冲泡物质114停靠在第二活塞56的上面140上。在如图2中示出的 位置，框架34处于允许将研磨物输送到冲泡腔46中的印模位置。在一个实施例中，马达80 是可控DC马达，其能够可控制地被操作打开、关闭或者处于各种中间速度。当未被操作时， 框架34沿着引导螺杆74停止运动，并且处于空转，除非由控制器90操作。
[0033] 前进到图3,驱动机构42被操作，以使得承载在引导螺杆上的框架34沿着冲泡腔 46向下运动，由此，第一活塞52被接合在腔46的圆柱空室30中。第一活塞52的面142抵 靠在冲泡物质上的接合增加了施加到空室130中的冲泡物质114上的压实力。应该注意到， 第二活塞56在固定的完全停止位置承靠在肩部122上部。这样，压实力被驱使抵靠第二活 塞，提供了第二活塞作用在肩部上的密封。
[0034] 参照附图1和4,例如为可压缩衬垫、0环或者其它装置的密封结构150承载在形 成在第一活塞52的外周上的周向环形道槽中。衬垫150由可压缩材料制成。承载在活塞 152上的引导边154相对于承载在活塞外侧上的套筒156可运动。冲泡物质114被活塞142 的面的压实引起了引导边54抵靠套筒156的相对运动。这种相对运动引起了在环形凹槽 中的衬垫150在其之间的压缩。
[0035] 衬垫150的压缩在活塞52进入到腔46中的初始运动期间不会发生，这辅助减少 了在衬垫上的磨损并且延长了它的使用期。在这方面，一对第一和第二弹簧170和172承 载在活塞的轴174上。当活塞52通过框架34的最初被引入到冲泡腔中时，弹簧170U72 是松弛的且不被压缩。这样，由第一弹簧170的基本的标称力作用在套筒156上。这样，只 要衬垫150从环形道槽152向外就有点压缩。在衬垫150和冲泡腔的壁134的内表面132 之间存在标称接合。这便于提取组件提高磨损特性和操作。虽然在衬垫150和空室130的 内表面132之间可能有一些接合，但是这仅仅提供了当衬垫150被压缩时可能提供改良的 密封的刮擦功能。
[0036] 载架向上的进一步运动引起了具有较低弹簧常数的第二弹簧172的稍微的压缩， 以随着活塞的面142接触冲泡物质而初步开始压缩。这是为了产生稍微压缩0环的"软密 封"。这导致了在冲泡物质上的最初的压实力或者封装压力。这种软密封和最初的封装压 力允许在研磨的冲泡物质中的颗粒移动和定位，以提供在冲泡物质的分布和压实上的一定 程度的均匀性。
[0037] 框架沿着引导螺杆向下继续运动引起了进一步的压实和第一弹簧170的压缩。第 一弹簧170的压缩产生了作用在套筒上的力，该套筒进一步压缩衬垫150,使得衬垫向外隆 起，作用在冲泡腔的内侧表面上，并且产生了更紧的密封。约40-50磅的封装压力可能被用 于冲泡物质114的压实。与两个弹簧170U72中的每个关联的弹簧常数可被指定，以获得 作用在冲泡物质上的所需的压实力。一旦框架34向下运动到完全地接合第一活塞52,到预 定的封装压力，那么水在压力的作用下就被分配进入腔中，以开始提取加工。
[0038] 传感器或者检测器200设置在提取组件上，以在冲泡加工过程中检测组件的状 态。在这方面，传感器200可用于检测与刚刚说明的压实加工相关的各种状态。在各种实 施例中可设置传感器，例如光学的、物理的压力检测、相对运动、接近、或者其它类型的检测 器。另外，传感器可定位在多个位置中的一个上，或者，多个传感器可用于提供不同的感应 参数或者提供冗余的多个感应参数。
[0039] 如图所示，接近检测器200被承载在框架上。接近检测器检测第一活塞52的相对 运动。接近检测器通过线路202被联接到控制器上。一旦达到了预定的状态，那么接近检测 器200就检测该状态并且与控制器通信信息。控制器然后停止驱动马达80的进一步操作， 由此停止载架38的运动。马达80的停止操作停止了框架34的运动，由此产生了停止或者 停车状态。框架的停止位置为冲泡加工提供了相对稳定的位置。传感器200 (或者多个传 感器）可用于贯穿冲泡加工继续监控该状态。在这方面，如果冲泡物质在冲泡加工的过程 中移动，那么在压实力上的改变能被检测到，并且马达80能被操作，以合适地调整框架。持 续的监控可用于提高冲泡加工的质量和连续性，其包括冲泡物质或者其它冲泡状态的移位 或者改变的可能性。
[0040] 一旦冲泡物质114在冲泡腔46中合适地被压实在第一和第二活塞之间，那么加热 水可通过入口线路220被引入。加热水通过第二活塞56进入。承载在第一活塞52上的过 滤器结构222 (参见图4)允许饮料通过过滤器224上的孔并且流动通过排放路径226。流 动通过排放路径的意式浓咖啡228向上运动通过第一活塞52,并且通过分配线路230排出。 使用来自加热水系统106的加压水操作意式浓咖啡冲泡加工。通常，该压力足够驱动意式 浓咖啡饮料向上通过排放路径226。
[0041] 监控流量计，以确定冲泡循环的结束。冲泡循环完成的该信号允许框架沿着引导 螺杆74改变运动方向。因为框架34向上运动，所以关于第一活塞52发生了压实循环的倒 转。该压力最终从弹簧170U72上解除，允许衬垫150解除压缩。解除压缩的衬垫允许第 一活塞从冲泡腔的内侧表面132平滑地脱开。
[0042] 随着框架逐渐地向下运动，第二活塞56的杆124脱离框架34的下横梁66。随着 框架继续向上行进，轴124降至最低点，抵靠凹口 240,使得活塞头从肩部122脱开。框架 34的进一步的向上运动引起了活塞56在空室130中的相对运动，以使得用完的冲泡物质 或者"压块"246朝向腔46的口部116向上运动。在这种状态下的压块是有些潮湿相对浙 干形式的冲泡物质。有些湿气允许压块的材料保持压缩状形式，其便于方便的处理。如图 5所示，活塞56已经运动到与腔46的口部116基本共面的位置。
[0043] 在这点上，参照取自图5的图7的放大视图。图7示出了在凸轮槽70中的凸轮从 动件68,其沿着凸轮板62从如之前在图3中所示的位置基本沿着直线路径向下。在这一点 上，凸轮从动件沿着槽的倾斜部分248行进，使得凸轮从动件60被附接到其上的斜道/刮 擦器60围绕枢转点260枢转。该结构60的枢转使得叶片部分262扫过第二活塞56的面 140,由此喷出或者排出压块246。叶片262也用于从面140上刮擦或者去除材料，由此进一 步地增强本提取组件30的清洁方面。在压块246被喷出之后，框架34由马达80向上驱动 到如图2所示的位置，其使得该组件准备用于下一冲泡循环。
[0044] 使用时，提取组件30如图所示开始于图2中的位置，以接收冲泡物质114。由驱动 机构42驱动的框架34沿着引导螺杆74向下行进，使得第一活塞52接合并且开始压实冲 泡物质114,使其抵靠第二活塞56。如所述，多个弹簧170、172被设置，并且与第一活塞52 关联，以通过使得衬垫150在套筒和活塞的头之间稍微压缩来提供密封。衬垫150的压缩 使它稍微向外隆起，以在压缩衬垫和腔的内侧表面132之间形成较严密的密封。
[0045] 在压实力处于预定水平时，传感器200与控制器90通信，以停止马达80的操作， 由此停止冲泡物质114的运动以及压缩或者压实。在传感器指出压实处于预定的水平并且 框架34的运动应该停止之后，加热水系统106被控制以使得水通过线路110被分配到腔46 中。
[0046] 作为附加内容，腔46可设置有加热元件300,其能够通过线路302被联接到控制 器90上。该加热元件300可卷绕在腔的外侧上、嵌入在腔中或者另外的与腔关联，如果需 要向腔壁134的材料上提供可控制的加热能量。向腔提供可控制的加热的能力有助于保持 冲泡加工的温度，并且防止热量从加热水中消散。可控制地加热可有用于辅助保持预定的 优选的冲泡温度。如果腔46的特性是使得水中的热能会输送到壁材料134上，那么它可能 使得水的温度下降到非所需的水平，由此改变了期望的冲泡特征。由此，附加的热能可控制 地被提供，以使得腔壁134保持在所需的温度，防止该热传输。
[0047] 随着水通过线路110流入由压缩的冲泡物质114填充的空室130中，冲泡加工发 生，经常称为"意式浓咖啡冲泡"。该意式浓咖啡饮料通过承载在第一活塞52上的过滤器结 构被过滤，并且流动通过排放通道，用于从分配线路230分配。
[0048] 在最上的位置或者"原位"，限位开关或者传感器94操作（参见图9)，以贯穿冲泡 加工防止框架的过度运行。在最下位置或者冲泡位置，压实传感器和流量计信号贯穿冲泡 加工防止框架的过度运行。
[0049] 如图10-11和12中示出的可替代实施例建立在本发明的此处以及上面提供的所 有细节上。另外，在图10-12中示出的实施例合并了在关于图1-9中说明的所有的结构和 操作机构以及将说明的附加的增强。
[0050] 在图10中所示的提取器组件30a类似于在图1-9中示出的组件，并且在允许的程 度内使用相同的参考数字，实际上在参考数字的后面增加了字母后缀"a"，以指明可替代实 施例。如图10和11所示，载架30a被增强，因为它容纳了较大的冲泡腔46a。该增强的载 架38a被设置成容纳多个引导螺杆74a和支柱72a。当使用较大容量的冲泡腔46a冲泡时， 增强的结构具有稳定性。较大容量的冲泡腔46a以与上述图1-9所述的相同方式被用在系 统的操作中，但是当在冲泡腔中压实咖啡时，由于较大的尺寸、表面积、咖啡的容量以及压 实力，所以可以产生附加的结构力。
[0051] 作为增强的冲泡腔结构的益处及附加益处，该组合的结构降低了在每个单个结构 上的总的应力，由此增强了结构的可靠性和使用期。附加的扭矩可以被应用到该增强的结 构上，允许更加精确地调节冲泡腔中由活塞施加的压实力。如上所指出的，多个轴和引导螺 杆的使用通过向整个结构更加均匀地分布力并且提供增强的平衡而降低了结构的偏斜。更 加均等分布的力也提供了延长马达、致动器、轴承、带、套筒和与驱动系统关联的其它部件 的使用期的机会。另外，分布的力和引导螺杆的操作辅助随着活塞运行通过腔更加精确地 排列活塞，活塞运行通过腔会导致另一活塞和腔的使用期。
[0052] 图10和11示出了多个引导螺杆74a和支柱72a的使用，以在附加力被置于驱动 进入加大的腔中的加大的活塞上时防止系统的偏斜。类似于在图2中示出的单独的臂被设 置，以在冲泡循环完成时使得用完的研磨物的压块清扫出腔区域的表面。在该实施例中，清 扫器由线性致动器提供动力，该线性致动器代替了在图1-9中示出的凸轮操作系统。使用 单独的线性致动器来驱动清扫器臂消除了对于在臂和冲泡器结构之间提供凸轮受驱链接 的需求。凸轮驱动的消除可降低在结构上的力，并且提供改进的独立控制的清扫器臂。在 有些申请中，单独的线性致动器的使用是有益的，用于减少组件的总的垂直尺寸。
[0053] 应该注意到，在图10-12中所示的加大的冲泡腔方案的总的构造和配置可以被翻 新或者可被直接地由如图1-9中所示的结构代替。在这一方面，所有的相同的操作连接和 系统可被连接到同一控制器、水线路、动力线路和其它系统上。需要装载控制软件，以容纳 与较高容量的冲泡腔关联的操作特性以及关联的操作和控制参数。然而，该系统被设置成 与用在现在的平台上的安装连接件配合，由此允许原来设备的购买者如果将来需要能够升 级到一个不同的、较高容量的系统。
[0054] 进一步参照图11和12,护罩和斜道组件400和关联的衬垫402已经从冲泡单元 404的顶部拆卸。这展现出了可去拆卸且可替换的冲泡腔406。冲泡腔是装配进单元404 中并且由紧固件410保持的子组件。如果冲泡腔被磨损，那么它可被拆卸且被更换，同时保 留所有的其它周围部件。这可以相对直接提出的现场维护来完成，允许操作者保持精确地 且可靠地生产高质量的冲泡饮料，这是由于高水平的预防性维护导致的。
[0055] 如图11以及图12的沿着图11的线12-12截取的截面图进一步所示，可拆卸冲泡 腔406也包括套筒420,用于接收加热部件300a。该加热部件300a可由可替换冲泡腔组件 406替换，或者它可从磨损的冲泡腔组件406上拆卸并且以新的冲泡腔组件来替代。这种拆 卸并且配置部件的能力辅助进一步增加部件的使用期并且降低总成本。例如，虽然冲泡腔 在大量的冲泡循环之后可能随着时间的流逝而变得被磨损，但是保持在套筒420中的加热 部件300a可能不会受到磨损，因为它是电部件。
[0056] 另外，绝缘结构430被保持在套筒420的周围，以增强由加热元件产生的热能的使 用，朝向冲泡腔引导它。这进一步增强了该系统的加热效率，并且贯穿大量的冲泡循环辅助 保持冲泡腔的恒定的温度。
[0057] 加热部件在优选的实施例中被设置为正温度系数陶瓷加热器或者PTC加热器的 形式。PTC元件是有用的，因为它具有通常高的非线性热响应，并且在基于PTC加热器中的 材料的组分的阈值温度之上变得有阻抗。该PTC元件不需要温度调节装置，因为它由于说 明的性质有效地自调节。PTC部件给腔提供了更加可靠的可控制的加热。
[0058] 冲泡区域的除了加热整个单元之外的局部加热有助于降低保持冲泡腔在预定温 度的能量。另外，该局部加热也防止了系统中的其它部件（例如压块去除臂）的过度加热。 此外，当冲泡机处于启动模式时，与如果整个单元需要被加热相比，它采用更少的时间来加 热紧靠冲泡腔放置的元件，以使得冲泡腔被带到预定的冲泡温度。在套筒420中提供可拆 卸加热部件300a的结果是，部件300a能够被拆卸，以在维护冲泡机时辅助更加快速地降低 单元的温度。
[0059] 虽然本发明容易以各种形式实施，但是，附图中示出并且在本文中将具体说明的 实施例应理解为：本说明书要被看作是根据本发明的原理的范例，并且不是为了穷举或者 使得本发明被限制到在下面的说明书中陈述或者在附图中示出的部件的构造和配置的细 节。
[0060] 虽然以典型的实施例说明了本发明，但是本申请的目的是覆盖使用其一般原理的 各种变型、用途或者适配。可以想象，本领域的技术人员在不脱离如在下面的权利要求书中 所陈述的本发明的精神和范围内可以想出各种变型和等同物。另外，该申请目的是覆盖落 入在它属于的领域内的已知或者惯用手段的范围内的本发明的那些变型。
【权利要求】
1. 一种饮料提取组件，其允许移除之前的组件并且以具有相同结构的新的且增强的组 件来替代。
2. -种饮料提取组件，具有可拆卸的冲泡腔杯，用于该杯的替换。
3. -种饮料提取组件，具有冲泡腔，其包括紧靠由所述冲泡腔限定的空室定位的加热 元件。
【文档编号】A47J31/00GK104066362SQ201380006474
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2013年1月23日 优先权日:2012年1月24日
【发明者】S·拉达克里希南, J·R·列夫林, D·汉森, R·A·罗杰斯, J·布德杰克 申请人:班奥麦迪克公司
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