混合装置的制作方法

1.本发明涉及饮料制备领域，更具体地涉及起泡乳饮料制备领域。


背景技术：

2.通常，浓咖啡器具提供卡布奇诺咖啡冲泡的功能。在大多数情况下，蒸汽用于加热和使乳汁起泡，其方式类似于咖啡师。为了提高器具的易用性并为所有使用者提供稳定的性能而不管技术如何，已经开发了几种乳汁起泡模块。通常，这些模块能够从基座用具移除，因为与乳汁接触的所有部件需要清洁。
3.本技术人已经开发了一种乳汁起泡系统，该系统仅包括两个能够分离的部件，这使得可以容易地清洁该系统。在wo2019/129599和 wo2019/1029515中公开了这种设计。
4.泡沫与乳汁的比率以及因此泡沫的量和/或稠度在常规乳汁起泡模块中是固定的。使用者可以在结束之前关闭(停止)起泡过程，但是这不会改变泡沫与乳汁的比率。
5.希望使用者能够选择优选的乳汁与泡沫的比例，以便能够调节泡沫量和/或质量。然而，不存在能够进行这种泡沫选择的简单且低成本的解决方案。


技术实现要素：

6.本发明由权利要求限定。
7.根据依据本发明的一个方面的示例，提供了一种混合装置，该混合装置包括：
8.用于接收乳汁的第一端口；
9.用于接收蒸汽的第二端口；
10.用于混合乳汁、蒸汽和空气的混合室；以及
11.在该第一和第二端口与该混合室之间的通道装置，其中该通道装置包括：
12.第一通道部分，被连接在第一端口和起泡部之间；
13.第二通道部分，被连接在第二端口和起泡部之间；以及
14.进气通道，通向起泡部；以及
15.密封件，该密封件形成该第一通道部分和该第二通道部分以及该进气通道的表面，
16.其中该起泡部耦接到该混合室上并且其中该混合装置还包括调节元件，该调节元件用于在该进气通道附近调节该密封件，由此调节起泡水平。
17.该混合装置具有将乳汁、蒸汽和空气集合在一起以产生加热和起泡乳汁的通道装置。起泡是由经由进气通道引入的空气产生的。
18.密封件封闭通道装置，从而形成进气通道的一个表面。通过在进气通道处或在进气通道附近提供用于调节密封件的调节元件，对气流的阻力被控制，并且以此方式可以调节起泡水平。
19.该混合装置可以包括：
20.第一容器，其中该第一容器包括该通道装置；以及
21.第二容器，其中该第二容器适于接纳该第一容器，
22.其中该密封件被布置在该第一容器与该第二容器之间。
23.这种配置允许将乳汁和蒸汽通过至少部分地由密封件限定的通道来提供给混合室。这样，由于通道装置仅包括这两个能够分离的部分，因此通过简单地将第一容器从第二容器移除，通道能够被拆卸以进行清洁。
24.此外，由于当设置在第一和第二容器之间时通道本身部分地由密封件限定，因此确保了通道的充分密封。将两个容器安装在一起提供了所需的密封定位和/或压缩或延伸。
25.该第一容器还可以包括凸起的通道部分，并且其中该通道装置被限定在该凸起的通道部分与该密封件之间。
26.这样，可以通过改变凸起通道部分的深度来控制通道的尺寸，并且减少了密封所需的清洁。
27.调节元件例如包括用于将密封件推入进气通道中的推动器。
28.这提供了对进气通道的限制，并且由此改变了空气流动并且因此改变了起泡水平。
29.混合装置可以包括出口喷嘴，起泡乳汁经由该出口喷嘴而从混合室被分配，其中调节元件包括围绕出口喷嘴的调节环，其中调节环致动推动器，并且其中调节环能够旋转以调节推动器朝向进气通道的前进。
30.这提供了简单的用户界面，用于通过简单地选择围绕出口喷嘴的调节环的环形位置来设置起泡水平。
31.调节环例如包括用于致动推动器的凸轮表面。因此，环简单地旋转，并且旋转被凸轮表面转换成线性推动。
32.调整元件例如具有至少三个设置，包括：
33.最大泡沫设置；
34.中间泡沫设置；以及
35.无泡沫设置。
36.泡沫设置可以在最大泡沫设置和无泡沫设置之间连续调节，或者可以有离散的一个或多个中间设置。
37.密封件例如包括跨距密封件。跨距密封件是延伸跨过并超过开口的密封件，因此以闭合盖的方式向下作用在开口之上。因此，它横跨待密封的开口的整个区域，而不是围绕单独的封闭部件形成密封。术语“跨距密封件”用于表示这种一般类型的密封结构。
38.跨距密封件利用拉力操作，拉力拉伸密封件而不是压缩密封件。这导致压痕力(indentation force)缓慢上升，这意味着更容易克服公差而不增加大量无用的力。该跨距密封件提供了对该通道装置的直接密封而没有大量变形，从而使得该通道装置的几何形状更容易控制。
39.本发明还提供了一种咖啡机，该咖啡机包括：
40.液体咖啡提取装置；
41.如上定义的混合装置；以及
42.分配器，适于分配：
43.来自液体咖啡提取装置的液体咖啡；以及
44.来自混合装置的起泡乳汁。
附图说明
45.现在将参照附图详细描述本发明的示例，其中：
46.图1示出了两部分混合装置；
47.图2a示出了图1的混合装置的更详细的分解图；
48.图2b示出了图2a的混合装置的组装视图；
49.图3a示出了图2a的混合装置的通道的详细视图；
50.图3b示出了通过图3a的通道的流体流动；
51.图4a示出了跨距密封件的示例；
52.图4b示出图4a的跨距密封件的操作；
53.图5a示出了混合装置的备选通道；
54.图5b示出了图5a的通道的截面；
55.图6示出了密封件的示例性过渡部分；
56.图7示出了限定截面x－x的通道装置的顶部部分；
57.图8示出了图1至图6的已知设计的图7中标识的截面x－x；
58.图9a至图9c示出了向下推动密封件的通用调节元件，并且示出了将密封件推入进气通道中的不同程度；
59.图10示出了如何将图9a至图9c的方法应用于上述混合装置，作为对图8的修改；
60.图11示出了混合装置的侧视图，示出了围绕出口喷嘴的调节环；以及
61.图12a至图12c示出了处于三种不同泡沫设置中的图10的布置。
具体实施方式
62.本发明提供一种混合装置，其具有用于接收乳汁的第一端口，用于接收蒸汽的第二端口和用于混合乳汁、蒸汽和空气的混合室。通道装置连接端口并限定通向起泡部的进气通道。设置调节元件以用于调节进气通道附近的密封，从而调节起泡水平。
63.图1示出了混合装置100，其包括第一容器110和适于接纳第一容器110的第二容器120。如图所示，第二容器可以围绕第一容器，或者它可以仅部分地围绕第一容器。第二容器120限定出口喷嘴122，从该出口喷嘴122提供起泡乳汁。因此，第一容器可以被完全装配到第二容器中，或者第二容器可以夹在第一容器的外侧上。
64.通道装置形成在第一和第二容器之间的界面处，如下面更详细地讨论的。密封件130提供通道装置的密封。当第一容器和第二容器分离时，通道装置被打开。在所示的实施例中，密封件130在第二容器 120的外侧是可见的，因为在该示例中密封件130完全延伸穿过第二容器的壁。对密封件的可见外表面没有目的；相反，它只是一种美学设计选择。密封件的内表面封闭通道装置的通道部分。
65.图2a更详细地示出了混合装置100，并且示出了第一容器110，适于接纳第一容器的第二容器120，以及设置在第一和第二容器之间的密封件130。
66.密封件可以被压配合到两个容器中的一个容器的侧壁中，使得当组装两个容器时，密封件被夹在它们之间，而不是与容器成一体并完全延伸穿过容器壁。在所有设计中，
密封件与容器中的一个容器的通道装置之间的配合形成封闭通道，该封闭通道限定混合装置100的乳汁入口、蒸汽入口和起泡乳汁出口之间的流体路径。通过分离两个容器，可以容易地清洁所有部件。优选地，只有一个密封元件用于密封用于供应和混合乳汁和蒸汽的整个通道装置。
67.密封件可以是模制到第二容器120中的2注(2k)，或者它可以是能够从第二容器中的凹部移除的单独密封件。
68.通道装置140可以被设置在第一容器110中，并且当混合装置被组装时，与密封件130一起限定封闭通道。在图1所示的示例中，第一容器110包括凸起的通道部分145，其进一步限定了通道装置140。通道装置140连接第一容器底部附近的第一端口150和第一容器顶部附近的混合室160。第二容器包括蒸汽进入端口(在图2b中用附图标记175表示)，该蒸汽进入端口被连接到设置在密封件130中的第二端口170。通道装置140还将第二端口170连接到第一端口150和混合室。
69.图2b示出了处于组装状态的图1a的混合装置100。
70.在该图中，可以清楚地看到，第二容器120包括蒸汽进入端口 175，来自该蒸汽进入端口175的蒸汽可以被提供给第二端口170。第二容器120还包括第三端口180，其在组装状态下被连接到第一容器的混合室160，从而允许混合室的内容物容易地从混合装置获得。第三端口180通向出口喷嘴122(图2a或图2b中未示出，但在图1中可见)。下面参照图3a描述混合装置的操作。
71.图3a示出了图2a的混合装置的通道装置140的详细视图200。图3b示出了通道装置140的各个部分的交叉的简单图示。
72.根据由每个部分执行的操作，通道装置140可以被分成几个部分。在操作中，乳汁可以被提供给第一容器110，蒸汽可以被提供给第二容器的蒸汽进入端口175。当蒸汽通过第二端口170进入通道装置140 时，乳汁215通过第一端口150从第一容器110被吸入第一通道部分 210。蒸汽225进入第二通道部分220并穿过第三通道部分230(下文也称为起泡部)并进入混合室160。蒸汽流在第三通道部分230中产生减小的压力(与环境压力相比)，从而沿着第一通道部分210吸入乳汁215。蒸汽还用于加热乳汁并使乳汁与空气混合，并且因此形成整个起泡系统的驱动力。
73.乳汁215沿着第一通道部分210被抽吸，直到它在通道部分210 和230的相交处遇到蒸汽流225。该交叉可以在第三通道部分230的中心部分，刚好在第二通道部分220和第三通道部分230之间形成的喉部的下游。在该喉部处，蒸汽被充分加速，从而在蒸汽进入第三通道部分230时对蒸汽施加文丘里效应(venturi effect)(由喉部的收缩引起的流体压力的减小)。
74.静态绝对蒸汽压力(在给定示例中例如可以是大约1.9巴＝190kpa)由此被转换成动态压力(速度)。乳汁通过产生的压力降低而被吸入。蒸汽速度在喉部的端部处最高，即在第一通道部分210 与第三通道部分230相交的地方。第三通道部分230的第二部分，即喉部和前述相交部下游的部分可以被认为起到扩散器的作用，在该扩散器中乳汁和蒸汽混合物的速度减慢，从而将动压传递回静压。
75.第三通道部分230终止于端部235，该端部235开放到混合室160 中。进气通道725形成在端部235处，刚好在混合室的上游，空气经由该进气通道被引入乳汁/蒸汽混合物中。
靠近进气通道的乳汁/蒸汽混合物的流速使得静态压力仍然低于环境压力，从而吸入空气并防止乳汁/蒸汽混合物的泄漏。所引入的空气为所期望的起泡提供气泡。在混合室160中，乳汁、蒸汽和空气的混合物达到环境静压，而速度分量或动压返回到零。
76.因此，蒸汽在喉部经历文丘里效应。这是主(主动)效应，驱动乳汁流作为从(被动)效应。在第三通道部分230中的这种文丘里效应可以通过简单地限制第三通道部分230相对于第二通道部分220的截面积来实现。乳汁和蒸汽在第三通道部分中的流动与空气的吸入结合限定了混合装置的起泡性能，并且压差防止乳汁和蒸汽沿不正确的通道向下流动。
77.第一通道部分210在使用中通常可以是垂直的并且从(乳汁入口) 第一端口150向上延伸。在顶部处，它可以与第二通道部分220相交到在其远端具有蒸汽进入端口175的一侧，并且与第三通道部分230 相交到在其远端具有混合室160的另一侧。在所示实施例中，通道装置140因此具有t形，并且密封件130具有对应的t形。
78.密封件130可以是第二容器的整体部分。备选地，它可以是可拆卸的密封件，在这种情况下，它可以压配合到第二容器120的侧壁中。在一些情况下，密封件130可以包括第一密封构件240和过渡部分 250。这将参考图6更详细地描述。
79.如上所述，空气在第三通道部分230的端部235处经由进气通道725吸入，使得乳汁、蒸汽和空气的混合物进入混合室160。混合室的目的是释放大气泡并在混合物中仅保留小气泡。空气、乳汁和蒸汽的混合物形成进入混合室的流体。
80.图4a更详细地示出了图3a的密封件130。
81.从以上描述清楚的是，当混合装置100在操作中时，各个通道部分210、220、230可以经受多种不同的条件。因此，这些通道部分的相应密封区域可以各自具有它们自己的密封要求或规格。如图所示，密封区域可以被集成在单个密封件中，例如跨距密封件。例如通过局部改变密封件的厚度，可以容易地优化各个密封区域的规格。通过将不同的跨距密封区域集成在单个跨距密封件中，在各个跨距密封区域之间的过渡处没有泄漏的风险。
82.可以调节三个参数以调节跨距密封件的密封力。这三个参数是：该密封件的肖氏硬度；该密封件的跨距宽度，其增加了密封力但还可能对该通道引入一些变形；以及该密封件的厚度。由于可以使用跨距宽度和密封件厚度来调节跨距密封件的各个区域，由于消除了对不同密封件之间的过渡的需要，因此极大地降低了泄漏的风险。
83.例如，密封件可以包括用于密封通道的第一通道部分210的第一密封部分310。因此，第一密封部分应适于承受存在于第一通道部分中的减小的压力。由于该压力通常较低，例如低于环境压力约0.15 巴(15kpa)，因此所需的密封力较低；然而，第一通道部分可以相对较长，例如200mm，这意味着所需的密封力增加。由于乳汁在该阶段是低温的，并且第一通道部分的尺寸对于乳汁起泡过程不是关键的，因此第一密封部分的密封力可以通过简单地增加跨距宽度来增加。
84.作为另一示例，密封件可以包括用于密封通道的第二通道部分 220的第二密封部分320。在这种情况下，第二密封部分必须承受进入通道的蒸汽的高压(例如1巴(100kpa))和高温(例如105℃)。与第一通道部分一样，第二通道部分的几何形状对于乳汁起泡过程不是关键的，这意味着可以增加第二密封部分的跨度宽度以增加密封力，并且可以增加密封厚度以增加第二密封部分的密封力和第二密封部分对蒸汽高温的抵抗力。
85.作为最后的示例，密封件可以包括用于密封通道的第三通道部分 230的第三密封
部分330。第三通道部分的尺寸对于乳汁起泡过程的性能是关键的，并且变形的公差是低的，例如
±
0.1mm。因此，第三密封部分的跨度宽度可以不自由地增加，并且密封厚度仅对密封力本身提供边际益处。在这种情况下，密封件的肖氏硬度提供所需的密封力。在整个密封件中，密封件的肖氏硬度可以是恒定的，例如45肖氏硬度，以防止第一和第二密封部分中过大的跨度宽度和密封厚度。除了乳汁起泡过程之外，还需要密封件承受日常清洁，通常通过洗碗机进行清洁。在这种情况下，密封件的肖氏硬度可有助于延长密封件的寿命。
86.最后，所示实施例中的密封件具有第一密封构件240，该第一密封构件240在组装状态下提供围绕混合室160的径向密封。三个密封部分310、320、330是跨距密封，而第一密封构件240是径向密封。跨度密封不能用于密封混合室，因为需要开口用于排出起泡乳汁。三个密封部分和第一密封构件优选地一起形成单个集成部件。
87.图4b示出了密封件130的跨距密封部分中的一个的操作。
88.跨距密封件对拉力fp起作用，拉力fp将密封件在通道装置之上拉伸而不是压缩密封件。该跨距密封件直接在该通道装置上，更具体地在这些凸起的通道部分145上提供密封，而不需要该密封件的大量变形。通道装置140的横截面尺寸和形状与压痕和密封力无关，导致更稳定的乳汁起泡性能，特别是在第三密封部分330中。
89.图5a和图5b示出了备选的通道装置400的详细视图。
90.在这种情况下，密封件410包括凸起的密封部分415，其限定与第一容器110结合的通道420。这种布置简化了第一容器的清洁，因为存在较少的配料可能粘在其中的凸起部分。在这种情况下，可能需要进一步增加密封件的肖氏硬度，以便确保凸起的密封部分415在高压下不变形，从而导致发生泄漏。
91.图6示出了具有第一密封构件240、密封部分710和其间的过渡部分250的密封件700。顶部图像示出了布置在第二容器120中的密封件700的正视图。底部图像示出了相对的容器110的透视图，其中混合室160、通道装置140的端部和第一密封构件240的一部分处于组装状态，围绕混合室160密封。
92.如上所述，密封件240可以是包围混合室160的径向密封件；密封部分710可以对应于关于图4a描述的该组跨距密封件310、320、 330。第一密封构件240包括位于过渡部分250中的密封裂口720。密封裂口720允许乳汁和蒸汽从由密封部分710限定的通道流入混合室 160。以此方式，可以将跨距密封件710和径向密封件240两者整合成单一的整体密封件，由此增加了用于拆卸和清洁的混合装置的简单性。然而，已知两种密封类型之间的过渡部分250由于两种密封类型之间的突然过渡(例如在厚度上)而易于泄漏。密封裂口720可进一步加重泄漏风险。在所示的设计中，通过将进气口定位在过渡部分处，这种潜在的缺点变成了一个优点。
93.如图6的底部图像所示，该示例中的通道装置140由第一容器110 的凸起通道部分145限定。这些凸起部分限定了通道装置的将要被施加跨距密封件710的侧。间隙725形成在邻接混合室160的至少一个凸起通道部分145中。间隙725紧邻密封裂口720形成在混合室的上游。间隙725开放到第一和第二容器之间的空间中，并允许外部连通到第三通道部分230的端部235(如图3a所示)。间隙725因此形成进气通道，外部空气可经由该进气通道进入第三通道部分230的端部235。
94.液体(乳汁、蒸汽和空气)进入混合室160的速度对于泡沫质量是重要的。乳汁文氏
管和空气间隙725之间的距离以及空气间隙和混合室之间的距离是用于限定乳汁起泡特性的参数。
95.在上述范围内，混合装置是已知的，实际上图2至图6取自 wo2019/129599和wo2019/1029515。
96.本发明涉及起泡水平的控制。本发明被描述为对图1至图6的设计的修改，但基本概念可应用于混合装置的其它设计。本发明特别涉及用于产生起泡的进气口的控制，并且其提供可调节的密封功能。
97.图7示出了通道装置140的顶部，并且示出了x－x的横截面。
98.图8示出了图1至图6的已知设计的图7中标识的截面x－x。第一容器110限定混合室160，第二容器120限定出口喷嘴122。密封件130与第二容器120一体地形成，并且示出为完全延伸穿过第二容器。
99.图8示出了第三通道部分230的端部，特别是空气被抽吸到通道装置140中的位置，并且因此它示出了进气通道725的一部分。
100.如图所示，密封件130形成进气通道725的表面以及第一和第二通道部分(图8中未示出)的表面。
101.本发明利用调节元件来调节进气通道725附近的密封件130，从而调节起泡水平。
102.进气通道例如是直的开口。当乳汁和蒸汽混合物快速移动通过开口到达进气通道(即，其具有高动态压力)时，其静态压力低于如上所述的环境压力。为此，空气在第三通道部分或起泡部230的端部235 处被吸入。因此，由于蒸汽的高流速产生的低压，乳汁被吸入到起泡部230的中心部分(刚好在起泡部入口处的喉部端部之后)。在空气入口处，有相对高速的乳汁－蒸汽混合物流，而在乳汁入口处有高速的蒸汽流。蒸汽的速度远高于空气入口处的乳汁－蒸汽混合物的速度。乳汁吸入压力例如比环境压力低大约150mbar(15kpa)。在空气入口处，吸入压力例如为几百pa(低于环境压力)。
103.尽管在图3b中，起泡部230的通向端部235的端部部分被示出为直的通道，但是它可以具有圆锥形状。在起泡部内，刚好在乳汁入口的下游，起泡部具有与前喉部相对应的面积。该面积可以逐渐增加，向下游前进到进入混合室的出口。
104.将密封件130推入通道装置140发生在起泡部230的较大面积的端部235处，靠近进入混合室的出口和靠近空气入口的位置。
105.因此，密封件“在进气通道附近”的调节可以在进气通道的横向位置处或在起泡部的一部分处。
106.图9示出了一个通用的调节元件900，该调节元件向下推动密封件130以便将其推入进气通道725中(或推入起泡部的一部分中)。
107.图9a示出了调节元件900，该调节元件不使密封件变形，使得允许进气通道的最大面积。图9b示出了调节元件900，该调节元件将密封件部分地推入进气通道中以减少空气流。图9c示出了调节元件900进一步将密封件推入进气通道中以将气流减少最大量。
108.所示的三种设置可以包括：
109.最大泡沫设置；
110.中间泡沫设置；以及
111.无泡沫设置。
112.图10示出了该方法如何应用于上述混合装置，并且示出了对图8 的修改。
113.调节元件包括用于将密封件130推入进气通道725中的推动器 905。调节元件还包括围绕出口喷嘴122的调节环910，其中调节环 910致动推动器905。调节环可旋转以调节推动器905朝向进气通道的前进。这提供了简单的用户界面，用于通过简单地选择围绕出口喷嘴的调节环的环形位置来设置起泡水平。
114.调节环910具有用于致动推动器905的凸轮表面915。因此，环简单地旋转，并且旋转被凸轮表面转换成线性推动。推动器可以被模制到密封件130中并且仅移入和移出。
115.图11示出了混合装置的侧视图，示出了围绕出口喷嘴122的调节环910。
116.泡沫设置可以通过调节环的旋转在最大泡沫设置和无泡沫设置之间连续地调节，或者可以存在离散的一个或多个中间设置，例如作为凸轮表面的平坦区域。
117.图12示出了处于三种不同设置的图10的布置；零泡沫设置(图12a)、中等泡沫设置(图12b)和最大泡沫设置(图12c)。
118.密封压缩或移动的量可能仅需要从十分之几毫米到大约1mm或2mm，从而减小通道面积。
119.例如，没有泡沫的设置使得热乳汁的输送能够与其它香料例如巧克力混合。通过将密封件进一步压入进气通道中，体积变得非常小。
120.通过研究附图、公开内容和所附权利要求，本领域技术人员在实践所要求保护的本发明时可以理解和实现所公开的实施例的其它变型。在权利要求中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。在相互不同的从属权利要求中叙述某些措施的事实并不表示不能有利地使用这些措施的组合。权利要求中的任何附图标记不应解释为限制范围。