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用于特別是通過膠囊來制備液體產(chǎn)品的機器的制作方法

文檔序號:12137811閱讀:247來源:國知局
用于特別是通過膠囊來制備液體產(chǎn)品的機器的制作方法與工藝

本發(fā)明總體涉及用于制備液體食物產(chǎn)品、特別是能夠通過膠囊獲得的液體產(chǎn)品的機器。



背景技術(shù):

通常為用于制備咖啡和可溶性產(chǎn)品的機器的所提到的類型的機器通常設有泵,所述泵能夠被驅(qū)動用于促使水從水箱到輸注室。通常沿水箱和輸注室之間的供應線路設置用于加熱水的裝置。

用于這類機器中的泵通常是振動泵,所述振動泵的電促動器通過螺線管構(gòu)成。這類泵(例如,參見EP1205663 A1)具有主體(通常由塑料材料制成),所述主體帶有具有入口和出口的腔,所述入口和所述出口彼此大致同軸。閥主體的腔包括軸向?qū)实饺肟诘膱A筒形室??苫瑒拥匕惭b在圓筒形室中的是由鐵磁材料制成的活塞,所述活塞是軸向中空的,并且通過彈簧朝向正常的前進位置促動。所述泵具有:引入閥(intake valve),其具有基本上在圓筒形室的與入口相反的端部處限定的閥座;以及具有相對應的復位彈簧的打開/關(guān)閉元件。設置在與引入閥相對的位置的是輸送閥,所述輸送閥通過止回閥構(gòu)成。在圓筒形室的外側(cè)上安裝有線圈,所述線圈具有相對應的隔磁襯套和磁性間隔。

在操作中,以周期的方式來供應螺線管的線圈,以引起活塞的往復運動。特別是,當供應線圈時,活塞抵抗相對應的彈簧的作用收回,從而引起引入閥的打開。處于泵的入口處的水流動到活塞中,并且占據(jù)在引入閥和輸送閥之間包括的中空空間,所述輸送閥在該步驟中關(guān)閉。隨后中斷對線圈的供應,其中,活塞被相對應的彈簧朝向初始的前進位置促動,以便再次關(guān)閉引入閥。此外,活塞的前進引起包含在前述中空空間中的水的壓縮,從而使輸送閥打開,并且因此,使水朝向泵的出口移動。在線圈的新的供應之后,如上所述,活塞收回,從而引起輸送閥的重新關(guān)閉和引入閥的新的打開。線圈的供應周期的頻率當然是非常高的。

這些泵是在操作期間的相當大的振動和噪聲的源。這類泵的另一問題在于相對應的活塞的縮回和前進中的行程無法相應地精確限定,只要它們通過螺線管和彈簧獲得。因此,在存在反壓力的情況下,活塞的行程能夠變化。這也意味著這些泵的控制一般是復雜的,例如在輸送或壓力的調(diào)節(jié)方面,并且暗示著機器的控制系統(tǒng)將具有可獲得的反饋信號。由于這個原因,機器必須配有復雜和昂貴的測量傳感器,例如容積傳感器和壓力傳感器。

由權(quán)利要求1的前序部分所基于的US5392694 A,也已知一種用于制備液體產(chǎn)品的機器,所述機器包括泵,所述泵具有活塞和具有圓筒形腔的泵殼,其中,活塞以往復運動移動。所述泵具有引入閥和輸送閥,二者與圓筒形腔流體連通。當通過活塞的后退確定在圓筒形室中存在低于大氣壓力的壓力時,引入閥打開。相反,當通過活塞的前進確定在圓筒形室中存在高于輸送壓力的壓力時,輸送閥打開。往復運動通過具有旋轉(zhuǎn)軸的電動機產(chǎn)生,與所述旋轉(zhuǎn)軸相關(guān)聯(lián)的是曲軸類型的傳動布置結(jié)構(gòu)。特別地,與電機的軸相關(guān)聯(lián)的是與使偏心輪旋轉(zhuǎn)的齒輪嚙合的蝸桿。與偏心輪相關(guān)聯(lián)的是曲柄的第一端,所述曲柄的第二端替代地與活塞相關(guān)聯(lián)。該解決方案呈現(xiàn)出如下優(yōu)點,即:活塞的前進行程和縮回行程被精確地限定。然而,所述傳動布置結(jié)構(gòu)是笨重和噪聲較大的。

然后,在已知類型的用于制備液體產(chǎn)品的機器中使用的泵一般受到啟動灌注(priming)問題的影響,這是由于在啟動時的可能的不準確操作的情況下,空氣偶爾存在于泵的主體內(nèi)。



技術(shù)實現(xiàn)要素:

就其總體而言,本發(fā)明的目標在于提供一種具有泵的在開始處所提到的類型的機器,在所述泵中,消除或至少顯著減少了可能的啟動灌注問題。本發(fā)明的另一目標在于提供一種這樣的機器,即:其具有泵,所述泵的操作以降低的振動和噪聲為特征,并且從構(gòu)造的角度來看具有緊湊和簡單的結(jié)構(gòu),但是起作用和可靠的。本發(fā)明的另一目標在于提供一種這樣的機器,即:其控制系統(tǒng)能夠以簡單和廉價的方式來控制相對應的泵的一些操作量。

根據(jù)本發(fā)明,前述目標中的至少一個一般因呈現(xiàn)權(quán)利要求1中記述的特征的用于制備飲料和液體產(chǎn)品的機器而實現(xiàn)。本發(fā)明的有利的改進方案形成從屬權(quán)利要求的主題。這些權(quán)利要求形成關(guān)于本發(fā)明本文所提供的技術(shù)教導的組成部分。

附圖說明

參照附圖,通過后續(xù)的詳細描述,本發(fā)明的另外的目的、特性和優(yōu)點將清晰地呈現(xiàn)出來,附圖僅作為非限制性示例提供,并且在附圖中:

- 圖1為根據(jù)本發(fā)明的用于制備液體產(chǎn)品的機器的可能的實施例的示意圖;

- 圖2為根據(jù)本發(fā)明的可能的實施例的機器的泵的剖切透視圖;

- 圖3和圖4為在兩種不同操作狀態(tài)下的圖2的泵的示意性剖面圖;

- 圖5為與圖4的視圖相似的視圖,其中,表示了泵的啟動灌注系統(tǒng)的一些部件;

- 圖6和圖7為在第一操作模式中的圖2-5的泵的局部和示意性的剖切透視圖;

- 圖8、圖9和圖10為在第二操作模式中的圖2-5的泵的局部和示意性的剖切透視圖;

- 圖11和圖12為圖3-10的泵的局部和示意性的剖切透視圖,其中,啟動灌注系統(tǒng)相應地處于非操作位置和操作位置;以及

- 圖13和圖14為圖3-10的泵的局部和示意性的剖視圖,其中,前述啟動灌注系統(tǒng)相應地處于非操作位置和操作位置。

具體實施方式

在后續(xù)描述中,說明了各種具體細節(jié),這些具體細節(jié)旨在提供對實施例的深入理解。這些實施例可在沒有這些具體細節(jié)中的一個或多個的情況下提供,或可利用其他方法、部件、材料等來提供。在其他情況下,對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言顯而易見的結(jié)構(gòu)、材料或操作未被詳細示出或描述,使得將不會模糊實施例的各方面。在本說明書的框架中對“實施例”或“一個實施例”的引用意在指示關(guān)于所述實施例所描述的特定的構(gòu)造、結(jié)構(gòu)或特性被包括在至少一個實施例中。因此,可存在于本說明書的不同位置的例如“在實施例中”或“在一個實施例中”之類的用語不一定指的是一個和相同的實施例。此外,特定的構(gòu)造、結(jié)構(gòu)或特性在一個或多個實施例中可以任何適當?shù)姆绞絹斫M合。本文所用的引用僅為了方便而提供,并且因此,不限定實施例的保護范圍或范圍。

圖1中示意性地表示了根據(jù)本發(fā)明的可能的實施例的用于制備液體產(chǎn)品的機器。

作為一個整體通過1來標示的所述機器包括液體的源2,所述液體的源2這里被假定為是用于冷水的水箱。水箱2具有出口管道3,泵4在所述出口管道3上操作。優(yōu)選但不一定在泵4的下游設置在管道3上的是類型本身已知的水加熱元件,例如鍋爐5。在所表示的示例中,鍋爐5的出口被連接到管道6,用于將熱水和/或加壓蒸汽供應到通過7標示的分配設備的入口,所述分配設備例如滑動分配器。當分配器7處于第一操作位置(在左邊,如在圖1中觀察)時,它將管道6設置成與管道8連通,所述管道8供應用于輸送熱水和/或蒸汽的外部噴嘴的噴嘴9;替代地,當分配器7處于第二操作位置(在右邊,如在圖1中觀察)時,管道6被設置成與管道10流體連通用于將加壓熱水供應到輸送組件11。最后,當分配器7處于非操作位置(在中心處,如在圖1中觀察)時,管道6與管道12流體連通用于使水返回到水箱2中。

圖1的方案僅僅是示例,其中,分配器7可以是電機驅(qū)動的,或通過合適的連接器和電動閥裝置來替代,所述電動閥裝置能夠通過機器1的控制系統(tǒng)來支配,例如在機器未設有噴嘴9的情況下。在手動操作的分配器的情況下,優(yōu)選地與之相關(guān)聯(lián)的是用于檢測分配器所呈現(xiàn)的位置的電傳感器裝置(例如,一個或多個微動開關(guān))。

一般而言,組件11具有支撐結(jié)構(gòu),在所述支撐結(jié)構(gòu)內(nèi)存在釀造室或輸注室的第一部分11a和第二部分11b,二者中的至少一個部分相對于另一個可移動。例如,前述部分可以包括杯形的主體或膠囊保持器以及注射器。然后,組件11具有供膠囊12插入到組件中的系統(tǒng)。連接到釀造室的一部分的是管道10,而另一部分具有用于輸送能夠利用膠囊12獲得的飲料或其他液體產(chǎn)品的出口。按照已知的技術(shù),水和/或蒸汽被泵4促動到釀造室11a-11b中,以便通過膠囊12,并且由此,產(chǎn)生通過機器1來輸送的液體產(chǎn)品(在密封膠囊的情況下,釀造室的部分11a和11b還可設有穿孔末端(perforation tip)等)。

輸送組件11可具有本領(lǐng)域中已知的任何一種類型,例如,如在以本申請人的名義提交的WO 2013/182923 A1、WO 2013/150480 A1、WO 2013/140282 A1、WO 2013/111088 A1、WO 2013/038318 A1、WO 2012/168917 A1、WO2012168918 A1中的一個或多個中所描述的,關(guān)于能夠在根據(jù)本發(fā)明的機器中使用的筒(無論密封與否)的可能的類型的描述,讀者也參考上述文獻。另一方面,應當注意的是,本發(fā)明也可應用于使用由紙質(zhì)材料制成的莢包的機器,以及應用于如下機器中,即:所述機器的釀造室被設計用于直接接收液體產(chǎn)品的前體(precursor),而沒有膠囊或莢包的中介,例如粒狀或粉狀的制劑,例如研磨咖啡。

圖1還以極端示意性的方式突出了機器1的控制系統(tǒng),所述控制系統(tǒng)包括:包括處理裝置的控制單元15,例如,微控制器16;以及非易失性存儲器裝置17,在其中編碼的是用于機器的操作的指令,例如,呈一個或多個操作程序的形式。

控制單元15、并且具體而言微控制器16被預先布置用于控制:機器1的加熱裝置,其在這里通過鍋爐5的電阻來表示;以及泵4,其用于實施機器的一個或多個可能的操作模式。

在示例中,虛線箭頭18和19作為示例相應地指示從單元15到泵4和到鍋爐5的控制線路。虛線箭頭20作為示例指示在與分配器7相關(guān)聯(lián)的傳感器裝置和單元15之間的可能的控制線路,使得單元15將知道在分配器上手動賦予的操作位置(如已提到的,在自動操作的情況下,可以是單元15來控制這樣的分配器的定位或替代它的閥裝置的操作狀態(tài))。如已強調(diào)的,這里提供的方案僅具有以直觀的方式突出感興趣的各部分之間的功能連接的目的,形成本發(fā)明的主題的機器的液壓和電路布局可以根據(jù)需要來各種不同地構(gòu)造。

圖2為根據(jù)本發(fā)明的機器的泵的示意圖,所述泵作為一個整體通過附圖標記4來標示。泵4包括殼30,所述殼30此處通過以不漏流體的方式耦接在一起的杯形主體30a和蓋30b形成。在優(yōu)選實施例中,殼30和/或組成它的部分由塑料材料、特別是可注射模制的熱塑性材料制成。

殼30限定了腔31,位于所述腔31內(nèi)的是泵送布置結(jié)構(gòu),所述泵送布置結(jié)構(gòu)作為一個整體通過32來標示,所述泵送布置結(jié)構(gòu)能夠經(jīng)由電促動器33來驅(qū)動。殼30、即其不漏流體的腔31具有進入口34(也參見圖3-6)和輸送出口35。

在例如此處所例示的實施例之類的優(yōu)選實施例中,出口35被限定在殼30的軸向端部處,而入口34處于所述殼的側(cè)向位置。在一個這樣的實施例中,促動器33優(yōu)選地位于殼30的另一軸向端部處,從而使得作為一個整體可獲得泵4的緊湊構(gòu)造。為此目的,如在所例示的情況下,蓋30b也可被成形為使得限定了用于促動器33的前部的定位座。

泵4的電促動器33為電機,所述電機具有從電機的殼突出的旋轉(zhuǎn)軸33a。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中,電機33為具有概念本身已知的直流電機。另一方面,具有一些其他類型的旋轉(zhuǎn)軸的電動機并未從本發(fā)明的范圍排除,例如,無刷電機、步進電機或交流電機。

在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中,泵送布置結(jié)構(gòu)32包括活塞保持器組件或模塊36。在所示示例中,模塊36包括例如由塑料材料、特別是熱塑性材料的單件制成的基本上圓筒形的固定主體。優(yōu)選地經(jīng)由軸向密封件和徑向密封件,模塊36以不漏流體的方式安裝在腔31內(nèi)。為此目的,在示例中,徑向O型環(huán)36a被設置成在模塊36的內(nèi)周面和下蓋30b的中央突起的周面之間操作,并且軸向O型環(huán)36b在模塊36和主體30a的面對的端面之間操作,其中,出口35位于O型環(huán)36b限定(circumscribe)的區(qū)域中。如例如在圖3中可以清楚地看到的,在模塊36的周壁中限定的是通路37,所述通路37用于將模塊本身的內(nèi)部設置成與腔31的入口34流體連通。

在活塞保持器模塊36中限定了一個或多個室或圓筒。在示例中,限定了沿模塊36的軸向方向延伸的兩個圓筒38,所述兩個圓筒38處于與彼此并且相對于電機33的軸33a的旋轉(zhuǎn)軸線R大致平行的位置。也參照圖3,模塊36的腔的一部分39a被限定在圓筒38之下,相對于模塊36靜止的板40被收容在所述部分39a中,所述板40被安裝在圓筒38的基部處,并且限定了通孔(未示出),所述通孔各自軸向?qū)实较鄳膱A筒。通過板40的前述孔安裝有優(yōu)選地由例如熱塑性材料之類的塑料材料制成的相應的活塞41的圓柱形部分。每個活塞41至少部分地在相對應的圓筒38內(nèi)延伸,以便限定可變?nèi)莘e的工作室。優(yōu)選地,在圓筒38的近端處和在板40的孔中限定了用于活塞41的相應的引導和密封襯套40a的定位座。板40也可由塑料材料制成。

在例如所例示的實施例之類的優(yōu)選實施例中,在圓筒38內(nèi)設置有閥裝置,所述閥裝置能夠與活塞41相互作用,以便提供液體的泵送。

在例如所示實施例之類的一個實施例中,活塞41具有軸向腔41a,并且在它們的上端處限定了閥座41b,相應的打開/關(guān)閉元件42支承在所述閥座41b上。例如由橡膠制成的打開/關(guān)閉元件42被軸向?qū)实交钊?1,并且通過螺旋彈簧43的第一端支撐,所述螺旋彈簧43的相對端例如通過機械干涉而被約束在相對應的圓筒38的遠端處。如下文中將會清楚地呈現(xiàn)的,閥43-43為引入閥。

通過44標示的是例如由塑料材料制成的促動構(gòu)件,所述促動構(gòu)件通過電機30的軸33a驅(qū)動旋轉(zhuǎn),所述軸33a特別是繞軸線R可旋轉(zhuǎn)的。構(gòu)件44被收容在模塊36的下部腔39a中并且被裝配到軸33a,所述軸33a穿過蓋30b的相對應的孔,與所述相對應的孔操作性地相關(guān)聯(lián)的是密封裝置。在所示示例中,在相對于前述孔的伸展部(stretch)外圍的位置,蓋30b限定了用于收容兩個徑向O型環(huán)45的座,所述兩個徑向O型環(huán)45與軸33a協(xié)作,以防止水朝向電機33的泄漏。此外,優(yōu)選地,蓋30b的上表面還限定了環(huán)形浮凸46(圖3),所述環(huán)形浮凸46限定了供軸33a通過的孔的上端。促動構(gòu)件44在底部處安置在浮凸46上,以便最小化構(gòu)件本身和蓋30b的上表面之間的接觸表面。

在相應的近端區(qū)域中,活塞41以如下方式被耦接到促動構(gòu)件44,即:后者的旋轉(zhuǎn)將確定具有在相對于圓筒本身的遠端的最大前進的位置和最大縮回的位置之間的預先設定的行程的每個活塞41在相應的圓筒38中的往復的軸向移位,并且由此,改變相對應的工作室的容積。在優(yōu)選實施例中,促動構(gòu)件44限定了凸輪路徑47,每個活塞41經(jīng)由相對應的凸輪從動件48與所述凸輪路徑47協(xié)作。凸輪路徑47相對于旋轉(zhuǎn)軸線R是大致傾斜的,以便確定活塞41的往復的軸向移位。在所例示的情況下,活塞41的運動是基本上正弦的,并且凸輪和凸輪從動件之間的耦接使得一個活塞41的最大前進的位置對應于另一個活塞41的最大縮回的位置。在所示的具體情況下,對應于構(gòu)件44的完整旋轉(zhuǎn)的是每個活塞41的兩個完整的往復移位。

在特別有利的實施例中,促動構(gòu)件44包括鼓形凸輪(drum cam),即,基本上圓柱形的主體,在所述主體的周面上限定有凸輪路徑47,所述凸輪路徑47此處通過相對于旋轉(zhuǎn)軸線R傾斜的環(huán)形槽獲得,凸輪從動件47被接合在所述凸輪路徑47中。在示例中,凸輪從動件47被構(gòu)造為從活塞的基部側(cè)向突出的元件,所述元件優(yōu)選為大致圓柱形的,并且被接合在限定了凸輪路徑的槽中。在下文中,為簡單起見,構(gòu)件44將被稱為“凸輪”。

模塊36的每個圓筒38被連接成借助于相應的止回閥或逆止閥與輸送出口35流體連通,所述相應的止回閥或逆止閥起輸送閥的作用。如下文中將呈現(xiàn)的,這樣的止回閥能夠在相對應的活塞41從最大縮回的位置移位到最大前進的位置期間呈打開位置。

在一個實施例中,設置在模塊36的與凸輪44相對的部分中的是與圓筒38的數(shù)量相對應的數(shù)量的閥殼體。因此,在所示實施例中,設置了優(yōu)選為圓筒形的兩個殼體49,所述兩個殼體49在模塊36與腔39a相反的端面處打開,并且在優(yōu)選地平行于圓筒38的位置朝向圓筒38軸向延伸。每個殼體49經(jīng)由處于其自己近端處的端口(僅在圖2中表示出這些端口中的一個并且其通過49a來標示)與圓筒38流體連通。相反,殼體49的遠端與閥殼30的出口35流體連通,這在此處是通過處于O型環(huán)36b所限定的區(qū)域中的在模塊36和殼主體30a的軸向端部的面對表面之間限定的徑向通路(radiusing passage)50。

在每個殼體49的近端區(qū)域中限定了閥座51(圖3),在所述閥座51上,例如由橡膠制成的打開/關(guān)閉元件52通過相對應的螺旋彈簧53來促動。這里,彈簧53的與相對應的打開/關(guān)閉元件52相反的端部安置在殼主體30a的軸向端部的內(nèi)表面上。因此,如可以注意到的,在所例示的輸送閥中,打開/關(guān)閉元件52被彈簧53保持在設置在活塞上的相對應的閥座51的正常的關(guān)閉位置。

在泵4的正常操作期間,電機33被驅(qū)動以引起凸輪44的旋轉(zhuǎn)。優(yōu)選地,電機33沿主要的或預定的旋轉(zhuǎn)方向被促動,所述主要的或預定的旋轉(zhuǎn)方向此處將被假定為是順時針的旋轉(zhuǎn)方向,所述旋轉(zhuǎn)方向在圖3的下部中通過箭頭F來指示。模塊36的下部腔39a提供了泵4的通風區(qū)域(draught area)。假定存在連接到水箱的入口34和通路34,實際上,腔39a在水箱壓力下至少部分地填充有水。

如先前所述,凸輪44的旋轉(zhuǎn)引起活塞41的往復運動,其中,一個活塞前進并且另一個收回。圖3相應地圖示了右側(cè)的活塞41和左側(cè)的活塞41的最大前進和最大縮回的狀態(tài),而圖4圖示了相反的狀態(tài)。

例如,參照右側(cè)的活塞41,在最大前進的位置(圖3),在彈簧43的最大壓縮的狀態(tài)下,其腔41a被相對應的引入閥的打開/關(guān)閉元件42封閉。隨著活塞41收回,彈簧43逐漸擴展,從而暫時維持打開/關(guān)閉元件42仍處于關(guān)閉活塞的腔41a的狀態(tài)下?;钊目s回使相對應的圓筒38的可變?nèi)莘e的室的容積增加。室內(nèi)的流體將其壓力降低至低于引入壓力的值,并且由壓力差引起的力使引入閥打開,即,引起打開/關(guān)閉元件42和活塞上的相對應的閥座41b之間的分離,從而獲得軸向腔41a的打開(彈簧42當然為此目的來校準)。接下來,在腔部分39a給定的通風區(qū)域中,活塞41到達(圖4)最大縮回的位置。在該步驟中,輸送閥52-53處于關(guān)閉位置。同時,為左側(cè)的活塞41提供相反的運動順序。

如可以理解的,在一個活塞41縮回的過程中,確定了圓筒38、即相應的工作室的有用容積的增加,其中,當相對應的打開/關(guān)閉元件42處于打開狀態(tài)中時,水從腔部分39a通過中空的活塞41移動到圓筒本身。相反,在相同活塞的后繼的前進過程中,工作室的容積減小,而包含在其中的水至少在打開/關(guān)閉元件42移動到關(guān)閉活塞的腔41a的狀態(tài)中之后經(jīng)受壓縮。這使輸送閥52-53打開,即,引起其打開/關(guān)閉元件對抗相對應的彈簧的作用的后退。然后,打開/關(guān)閉元件52釋放相對應的閥座51,從而使得水能夠從圓筒38移動到殼體49,并且隨后,經(jīng)由連接通路50移動到輸送出口35。然后,活塞41在圓筒38內(nèi)后繼的縮回使得輸送閥52-53能夠借助相對應的彈簧的作用而重新關(guān)閉。

經(jīng)由對所設置的所有活塞而言以往復的方式發(fā)生的所述移位周期,將水從泵4的入口34促動到出口35。

所描述的泵4具有非常緊湊的結(jié)構(gòu),從而在任何情況下使得可以獲得對本文所述的應用而言充足的壓力和流量。根據(jù)本發(fā)明的機器的一個實質(zhì)性優(yōu)點通過如下事實來表示,即:代替螺線管,將電動機用于泵使得能夠增加控制泵的可能性,并且減少機器的部件數(shù)量。電機33的使用使得與傳統(tǒng)上在用于制備飲料的機器上使用的泵相比,能夠大幅減少操作的振動和噪聲。

如上所述,在優(yōu)選實施例中,泵33的電機為直流電機,其優(yōu)選地具有永磁體(或具有收集器)。這類電機具有非常低的成本,可靠并且控制簡單。

在一個實施例中,控制單元15具有用于測量電機33所吸收的電流的裝置,所述裝置作為一個整體在圖1中通過A來標示。例如,測量裝置18可以包括集成在控制單元15的電子板中的電表。另一方面,使用其他類型的傳感器或電流傳感器(amperometric transducer)并未從本發(fā)明的范圍中排除。

在一個實施例中,控制單元15被構(gòu)造成用于基于經(jīng)由裝置18檢測的電機33所吸收的電流的值,來推斷泵4的出口35處的壓力。以這種方式,控制邏輯完全能夠自主計算壓力值,從而避免需要給機器1配備特意提供的壓力傳感器。為此目的,例如,在與微控制器16相關(guān)聯(lián)的存儲器裝置17中,信息例如以表格的形式被編碼,針對每個檢測到的吸收電流值,控制單元15將所述信息用于計算壓力值的目的。

在一個實施例中,控制單元15被預先布置用于計算電機33的轉(zhuǎn)數(shù)(每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)(r.p.m.))。將理解的是,如果直流電機的電壓-電流特性曲線是已知的,則極容易得到相對應的轉(zhuǎn)數(shù)。為此目的,如已提到的,控制單元能夠通過為此目的設計的裝置A獲得電機33所吸收的電流的值。另一方面,電機33的供應電壓或電樞電壓(armature voltage)的值可以是設置的參數(shù),并且因此,對于控制單元15是已知的。然而,沒有什么來防止設置用于改變電機33的供應電壓或電樞電壓、并且由此改變其速度的裝置,所述裝置在圖1中示意性地示出并且通過V來標示。在任一情況下,前述電壓值對于單元15而言是已知的,所述單元15因此能夠計算電機的轉(zhuǎn)數(shù),而無需特定傳感器。為此目的,在存儲器裝置17中編碼的是表示電機的電壓-電流特性曲線的信息。

在一個實施例中,控制單元15被預先布置用于基于相對應的電機33的旋轉(zhuǎn)速度(每分鐘轉(zhuǎn)數(shù))來計算泵4的流量。將理解的是,通過泵4傳輸?shù)囊后w的量與活塞41的移位速度成比例變化,并且因此,在最終分析中,與電機33的速度成比例變化。同樣,針對這樣的計算,例如在試驗的基礎(chǔ)上獲得的信息被編碼在存儲器裝置17中,所述信息表達了電機33的速度和泵4的流量之間存在的關(guān)系?;谠撔畔⒑鸵韵惹懊枋龅姆绞将@得的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)信息,控制單元15能夠計算泵4的流量的值。以這種方式,不需要給機器1配備特意提供的流量或容積傳感器。當然,在相同的基礎(chǔ)上,還可以通過改變電機33的速度來精確地控制泵4的輸送。

在可能的實施例中,控制系統(tǒng)設有用于測量電機33所吸收的電流的裝置A和用于改變其供應電壓的裝置V二者。在這樣的實施例中,控制單元15可以被預先布置用于根據(jù)電機33所吸收的電流來改變供應電壓(并且因此,速度),以便保證恒定的壓力。對此目的而言必要的信息在這種情況下也被編碼在存儲器裝置17中。

在一個實施例中,泵4的電機33是雙向電機;即,它能夠沿相反的方向被驅(qū)動,而不會危害所描述的操作。例如,在使用直流電機的優(yōu)選的情況下,旋轉(zhuǎn)的逆轉(zhuǎn)可通過逆轉(zhuǎn)電樞電壓或激勵電壓來獲得,其中,控制系統(tǒng)15預先布置有特意提供的逆轉(zhuǎn)裝置,所述逆轉(zhuǎn)裝置在圖1中通過I來標示。

在本發(fā)明的實施例中,泵4具有啟動灌注系統(tǒng)(priming system),其包括再循環(huán)閥,所述再循環(huán)閥能夠通過相對應的促動布置結(jié)構(gòu)來驅(qū)動,以使泵4的輸送壓力達到大氣壓力。為此目的,在特別有利的實施例中,促動布置結(jié)構(gòu)被預先布置用于使再循環(huán)閥在電機的軸沿次要方向、即與正常促動的方向(先前限定為主要方向或預定方向,并且假定為是順時針的旋轉(zhuǎn)方向)相反的方向旋轉(zhuǎn)之后打開。

參照圖5,在一個實施例中,設置在模塊36的與凸輪44相對的部分中的是用于前述再循環(huán)閥的殼體60,此處所述殼體60處于與凸輪44、即與旋轉(zhuǎn)軸線R基本上同軸的位置。應當注意的是,圖5與圖4相似,但在其中利用附圖標記來標示的僅是對理解所提及的啟動灌注系統(tǒng)的操作而言有用的部件。

殼體60以相似于圖3和圖4的殼體49的方式來構(gòu)建,其中,相對應的下部端口60a具有優(yōu)選為圓形的截面,所述下部端口60a在這種情況下與活塞保持器模塊內(nèi)部的腔的上部部分39b連通,該上部的腔部分相對于圓筒38處于中間位置。限定在殼體60的下部區(qū)域中的是閥座61,而殼體60的上端與連接通路50、即與出口35連通。殼體60內(nèi)的再循環(huán)閥具有與輸送閥相似的概念,其中,相對應的打開/關(guān)閉元件62被相對應的彈簧63促動到閥座61正常關(guān)閉的位置。

還參照圖6至圖10,再循環(huán)閥62-63的促動布置結(jié)構(gòu)包括第一下部旋轉(zhuǎn)構(gòu)件,所述第一下部旋轉(zhuǎn)構(gòu)件作為一個整體通過65來標示,所述第一下部旋轉(zhuǎn)構(gòu)件例如由塑料制成,為簡單起見在下文中稱為“銷”。銷65具有下部66(例如,參見圖5和圖10),所述下部66能夠經(jīng)由外螺紋/內(nèi)螺紋耦接約束到凸輪44的主體。在示例中,前述部分是圓柱形的并且?guī)в型饴菁y,因而提供了外螺紋66。在另一側(cè)上,凸輪44在中心處具有帶螺紋的圓筒形座,所述圓筒形座提供了內(nèi)螺紋44a。顯然,在討論中的部件上的外螺紋和內(nèi)螺紋的相對的布置結(jié)構(gòu)是可能的,即使這將帶來它們的總體尺寸的增加。然后,銷65具有大致螺柱形(stud-shaped)的上部67,用于再循環(huán)閥62-63的促動。

然后,所述促動布置結(jié)構(gòu)包括作為一個整體通過68來標示的上部旋轉(zhuǎn)構(gòu)件,所述上部旋轉(zhuǎn)構(gòu)件例如也由塑料制成,并且為簡單起見在下文中定義為“制動裝置(arrest)”。制動裝置68在銷65的部分66之上被安裝在上部腔部分39b中,以便能夠繞軸線R轉(zhuǎn)動,但例如借助于概念本身已知的合適的支撐件或間隔件而被軸向約束,所述合適的支撐件或間隔件延伸到腔部分39b中,并且優(yōu)選地還具有保證部件44、65和68之間的同軸性的目的(在圖6-10中,這樣的支撐件或引導件是部分可見的,并且通過72來標示)。

制動裝置68具有軸向通路69(圖6-8),銷35的桿(stem)67經(jīng)由棱柱形耦接接合在所述軸向通路69中。換言之,桿67和通路36之間的耦接使得桿67能夠在通路69中軸向平移,但防止前者在后者中的任何旋轉(zhuǎn)。在示例中,為此目的,桿67具有截面,所述截面具有非圓形的幾何構(gòu)型,特別是四邊形的,并且通路69的至少一個伸展部具有相對應的互補形狀。

再循環(huán)閥62-63的促動布置結(jié)構(gòu)包括至少一個防旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)或棘輪機構(gòu),所述至少一個防旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)或棘輪機構(gòu)構(gòu)造成用于使得制動裝置68能夠沿此處為順時針方向的電機的優(yōu)先方向F旋轉(zhuǎn),并且制止或防止制動裝置68沿相反的方向旋轉(zhuǎn)。在圖6-10中所示的示例中,制動裝置68具有:部分68a,其具有圓形的輪廓,以便引導旋轉(zhuǎn);以及部分68b,其周圍輪廓限定了多個齒70。此外,所述棘輪機構(gòu)還包括彈性抵靠部分68a的外輪廓的元件71。在示例中,該元件71通過薄片(lamina)、優(yōu)選為金屬薄片構(gòu)成,其中,固定部分通過72所標示的支撐件來保持就位,并且其中,此處定義為“制動部分”的相對部分沿基本上徑向的方向彈性地壓在制動裝置68的帶齒部分的外側(cè)上。制動裝置68和薄片71的相對應部分的輪廓以如下方式來成形,即:制動裝置的順時針旋轉(zhuǎn)能夠自由地發(fā)生,其中,齒70在薄片71的制動部分之下滑動,而在齒與薄片的制動部分接合之后,防止逆時針旋轉(zhuǎn)。參照圖6-7,在泵的操作的步驟中,銷65的下部外螺紋66被完全地螺接到在凸輪44中限定的內(nèi)螺紋44a中。電機33的軸33a沿順時針方向F的旋轉(zhuǎn)引起凸輪44的旋轉(zhuǎn),這促動活塞41。銷65在相對于凸輪44的旋轉(zhuǎn)中固定,并且因此,借助桿67和制動裝置68之間的棱柱形耦接,后者也是自由轉(zhuǎn)動的,只要經(jīng)由凸輪44施加的轉(zhuǎn)矩高于薄片71的彈性反應的力。在這樣的操作步驟中,桿67被完全降下到通路69中,如例如在圖6和圖7中可以看到的。

在控制系統(tǒng)發(fā)出用于逆轉(zhuǎn)電機的旋轉(zhuǎn)的命令的情況下,部件44、65和68趨于沿順時針方向轉(zhuǎn)動,但當薄片71接合齒70時,通過棘輪機構(gòu)防止制動裝置68的旋轉(zhuǎn),并且也以這種方式防止銷65的旋轉(zhuǎn):例如,參見圖8至圖10,其中,通過箭頭B指示逆時針旋轉(zhuǎn)。由于外螺紋/內(nèi)螺紋耦接,凸輪44能夠替代地沿順時針方向轉(zhuǎn)動,從而使銷65的外螺紋66從內(nèi)螺紋44a逐漸旋開,如例如圖8和圖9中強調(diào)的。因此,銷65作為一個整體逐漸上升。桿67隨之發(fā)生的上升帶來打開/關(guān)閉元件62抵抗相對應的彈簧63的作用的升起,從而使再循環(huán)閥打開。假定桿67的截面的形狀和/或尺寸小于端口60a的形狀和/或尺寸,則泵4的輸送出口35被設置成與腔39a-39b流體連通,并且因此,最終與進入口34流體連通。一方面,圖11和圖13,并且另一方面,圖12和圖14,精確地圖示了銷65的最大下降和最大上升的狀態(tài),這相應地對應于再循環(huán)閥62-63關(guān)閉的狀態(tài)和打開的狀態(tài)。在銷65上升的過程中,其防旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)優(yōu)選地被激活。特別是,其處于外螺紋66和桿67之間的中間位置的棱柱形部分65a到達在引導件72的下部中限定的相對應的座72a(在圖11和圖12中可見)。該座72a具有兩個相對的平面表面,銷65的前述棱柱形部分35a能夠在所述兩個相對的平面表面之間穿過,以便停止銷自身的旋轉(zhuǎn)。優(yōu)選地,前述座72a在頂部處具有至少一個引入部(lead-in),例如傾斜的平面,以便促進棱柱形部分65a插入其中。此外,在完成外螺紋66從內(nèi)螺紋44a旋開的狀態(tài)下(圖10),并且在通過棱柱形耦接65a-72a防止銷65旋轉(zhuǎn)的情況下,凸輪44也能夠繼續(xù)轉(zhuǎn)動。

然后,旋轉(zhuǎn)方向被逆轉(zhuǎn),即,使得電機33再次沿優(yōu)先方向F轉(zhuǎn)動(基本上依循圖10、圖9和圖8的順序)。再循環(huán)閥的彈簧63作用在打開/關(guān)閉元件62上,并且因此,作用在銷65的桿67上,從而維持外螺紋和內(nèi)螺紋之間的接觸。凸輪44的順時針旋轉(zhuǎn)趨于引起銷65和制動裝置68的相似旋轉(zhuǎn)。然而,如特別是在圖12中可以看到的,在銷的中間部分65a和座72a之間確定的棱柱形耦接阻止銷65朝向升起位置(旋開)的旋轉(zhuǎn)。以這種方式,凸輪44的順時針旋轉(zhuǎn)確定銷65的外螺紋66螺接到凸輪44的內(nèi)螺紋44a中,從而使銷自身降低,所述銷在該步驟中是靜止的。因此,銷65的降低引起先前提到的防旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)65a-72a的釋放。此時,再循環(huán)閥關(guān)閉,并且銷65和凸輪44固定地旋轉(zhuǎn)。

內(nèi)螺紋44a的口可被有利地構(gòu)造成用于促進外螺紋66再次螺接到內(nèi)螺紋44a中。

在泵4的操作期間,可能發(fā)生的是,空氣存在于一個或多個圓筒68內(nèi),從而危害活塞在泵送水方面的有效性。在這樣的狀態(tài)下,打開/關(guān)閉元件52和相對應的彈簧53無法產(chǎn)生高于輸送線路(delivery circuit)上存在的壓力的壓力。因此,閥52-53不會打開,并且泵4不會使流體移位。因此,以前述方式獲得的再循環(huán)閥62-63的打開使得能夠獲得水從泵4的輸送部朝向引入部的再循環(huán),以便使得能夠?qū)⑤斔蛪毫Щ氐酱髿鈮毫Γ@使得能夠消除可存在于泵4中的任何空氣。

當然,泵的電機33沿與優(yōu)先方向F相反的方向B的旋轉(zhuǎn)引起相似于先前所述的活塞41的軸向運動。然而,引入壓力和輸送壓力是相應的,并且即使活塞繼續(xù)使水移位,也沒有流體在進入口和輸送出口之間的真正的遷移,其中,所有的水在泵自身內(nèi)再循環(huán)。

在一個實施例中,再循環(huán)閥62-63打開的循環(huán)被設置在液體產(chǎn)品的每個輸送結(jié)束時。因此,在這樣的情況下,在膠囊12插入到機器中并且釀造室關(guān)閉之后,例如通過按壓按鈕,飲料的輸送開始,其中,控制系統(tǒng)沿優(yōu)先的旋轉(zhuǎn)方向F啟動電機33。在輸送結(jié)束時(通過按壓按鈕確定,或一旦在輸送一定量的飲料之后已經(jīng)過給定的時間),控制系統(tǒng)停止電機33,并且發(fā)出供其沿與優(yōu)先方向相反的方向短暫旋轉(zhuǎn)的命令,以便獲得再循環(huán)閥62-63的打開,并且因此,獲得泵的啟動灌注,如先前所述。在這種狀態(tài)下,存在于管道中用于輸送到輸送組件11的水也能夠朝向泵4的內(nèi)部流回。

再循環(huán)閥打開的狀態(tài)可以被維持,直到液體產(chǎn)品的下一次輸送,或者該閥能夠通過沿優(yōu)先旋轉(zhuǎn)方向的短暫促動再次關(guān)閉(閥62-63的關(guān)閉也意味著電機33的非常短的促動,并且因此,意味著在輸送部35處泵送可忽略的量的液體)。

因此,所提出的解決方案使得能夠利用一個和相同的電機33來獲得閥的打開,用于泵4的啟動灌注,并且因此,無需特定的專用促動器和/或復雜的啟動灌注布置結(jié)構(gòu)。

通過以上描述,清楚地呈現(xiàn)了本發(fā)明的特性,也同樣呈現(xiàn)了由此提供的優(yōu)點。

顯然,本領(lǐng)域技術(shù)人員對于作為示例描述的機器可以作出許多變型,而不由此脫離在后續(xù)權(quán)利要求中限定的本發(fā)明的范圍。

外螺紋66和內(nèi)螺紋44a之間的螺紋可以是左手螺紋,并且防旋轉(zhuǎn)布置結(jié)構(gòu)70-71可以被構(gòu)建成防止順時針旋轉(zhuǎn)并使得構(gòu)件68能夠逆時針旋轉(zhuǎn)。在這種情況下,上述操作原理保持不變,除了如下事實,即:再循環(huán)閥的關(guān)閉利用凸輪44的逆時針旋轉(zhuǎn)(旋緊)來獲得,而在其順時針旋轉(zhuǎn)(旋開)的情況下,獲得再循環(huán)閥的打開。

在可能的變體實施例中,活塞保持器組件36可包括具有相對應的活塞41的僅一個圓筒38,或多個圓筒和多于兩個的活塞。

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