專利名稱：飲料機(jī)以及在飲料機(jī)中使用的泵單元和套件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在飲料機(jī)中使用的泵單元，其包括用于容納液體的 貯液器以及具有至少一個導(dǎo)管的導(dǎo)管系統(tǒng)，該至少一個導(dǎo)管連接至
該貝i液器并且適合于在泵吸力的影響下輸送流體。本發(fā)明還涉及至 少包括該泵單元的導(dǎo)管系統(tǒng)的套件(cartridge),其中該套件可以是 一次性套件。另外，本發(fā)明還涉及兩種類型的飲料機(jī)，即包括該泵 單元的飲料機(jī)，其中該泵單元是該飲料機(jī)的組成部分，以及包括用 于容納該套件的空間的飲料機(jī)，在該套件中設(shè)置了該泵單元的至少 導(dǎo)管系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
從EP1462042可以得知包括前面段落中所提及的包括泵單元的 一次性套件。該已知的一次性套件的貯液器以液體來填充。該導(dǎo)管 系統(tǒng)包括用于輸送該液體的導(dǎo)管、用于輸送蒸汽的導(dǎo)管和用于輸送 空氣的導(dǎo)管，這些導(dǎo)管合并至混合導(dǎo)管，該混合導(dǎo)管用于輸送將該 液體、蒸汽和空氣放到一起而得到的流體。該混合導(dǎo)管作為用于輸
送蒸汽的導(dǎo)管的延續(xù)而延伸，而用于輸送液體的導(dǎo)管和用于輸送空 氣的導(dǎo)管兩者在導(dǎo)管的一側(cè)合并至混合導(dǎo)管。
用于輸送蒸汽的導(dǎo)管的一個端部受到限制，使得蒸汽在進(jìn)入混 合導(dǎo)管時加速。當(dāng)對套件操作并且通過用于輸送蒸汽的導(dǎo)管將蒸汽 提供到混合導(dǎo)管時，在混合導(dǎo)管中得到局部的負(fù)壓，其結(jié)果是液體 和空氣都被吸入該混合導(dǎo)管。在通過經(jīng)由限制而連續(xù)地傳送另外的 流體以及將該流體提供至較寬的導(dǎo)管或者腔室內(nèi)而獲得的局部負(fù)壓 的影響下吸入流體的原理公知為文丘里原理。上述的一次性套件具有一些重要的優(yōu)點(diǎn)。首先， 一次性套件的 使用是衛(wèi)生的，因?yàn)橘A液器最初所包含的液體僅僅與該套件的部分 接觸。隨后，完全避免了液體與其中放置了一次性套件的飲料機(jī)之 間的接觸，使得飲料機(jī)沒有被液體污染，并且不需要用戶清洗飲料 機(jī)。第二， 一次性套件易于使用。具體地，當(dāng)應(yīng)用了一次性套件時， 對于制作飲料的過程的準(zhǔn)備僅僅包括替換飲料機(jī)中的套件。另外， 由于一次性套件包含了適當(dāng)?shù)囊后w量，所以用戶不需要計(jì)量飲料的 配料。第三，由于不會出現(xiàn)因泵單元污染而引起的飲料機(jī)的故障， 所以 一 次性套件的使用產(chǎn)生了較高的飲料機(jī)操作可靠性。
一次性套件不僅具有優(yōu)點(diǎn)，也具有一些缺點(diǎn)。重大的缺點(diǎn)涉及 導(dǎo)管系統(tǒng)最初被空氣填充的事實(shí)。當(dāng)將蒸汽提供至導(dǎo)管系統(tǒng)中時， 在用于輸送液體的導(dǎo)管中存在的空氣被抽入混合導(dǎo)管，之后是液體。 由于空氣的密度比液體的密度低得多的事實(shí)，在蒸汽流的影響下在 混合導(dǎo)管中產(chǎn)生的局部負(fù)壓對空氣具有相對較差的泵吸性能?；?在空氣中蒸汽比在液體中更少冷凝的事實(shí)，進(jìn)一步增加了空氣和液 體的泵吸性能之間的差別。對于空氣的較差的泵吸作用導(dǎo)致啟動問 題，除非產(chǎn)生的壓力差足以將空氣從用于輸送液體的導(dǎo)管中移除。 然而，在這種情況下，對于泵吸液體而言壓力差過大，導(dǎo)致液體的 流量過高。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了對于具有啟動問題或者液體的流量過高的問題的 解決方案，本發(fā)明提供了一種泵單元，其包括用于容納流體的貯液 器和包含至少一個導(dǎo)管的導(dǎo)管系統(tǒng)，該至少一個導(dǎo)管連接至該貯液
器，并且適合于在泵吸力的影響下輸送液體；其中該導(dǎo)管系統(tǒng)適合 于允許基于泵吸力之外的力利用流體來初始填充該導(dǎo)管的至少 一 部 分。
根據(jù)本發(fā)明，該泵單元適合于允許基于泵吸力之外的力利用流 體來初始填充該導(dǎo)管的至少一部分。因此，并不需要用于從導(dǎo)管中泵吸空氣的用途的泵吸力，并且該泵吸力可以具有適合于以期望的 流量來泵吸流體的值。
在根據(jù)本發(fā)明的泵單元的 一 個實(shí)施例中，導(dǎo)管的至少 一 個部分 在貯液器和泵吸部分之間延伸，在該泵吸部分，使流體在泵單元操 作期間受到泵吸力。優(yōu)選地，在該實(shí)施例中，該泵單元適合于允許 基于泵吸力之外的力利用流體來初始填充該導(dǎo)管的該部分。這樣， 就確保了 一旦操作了泵吸部分就泵吸了流體，其中由于在貯液器和 泵吸部分之間沒有空氣存在，所以不需要首先泵吸空氣。
根據(jù)第一實(shí)際的可能性，該泵單元適合于允許基于毛細(xì)作用力 利用流體來初始填充該導(dǎo)管的至少一部分。這可以通過多種方式來 實(shí)現(xiàn)。例如，可以局部限制導(dǎo)管。在這種情況下，如果該導(dǎo)管在局 部限制該導(dǎo)管的長度上包括至少兩個子導(dǎo)管，以使得對于流體流的 阻力的增加保持盡可能地小，則是有利的。根據(jù)另一種可能，為導(dǎo) 管提供有端部，其具有比鄰接部分更小的直徑?？梢酝ㄟ^降低流體 與導(dǎo)管的內(nèi)表面之間的接觸角，即通過提高流體對導(dǎo)管的內(nèi)表面的 浸潤，來增加導(dǎo)管內(nèi)流體的毛細(xì)作用上升。例如，該接觸角可以降
低至60。以下。該接觸角甚至可以降低至30。以下，例如可以是大約 10。?？梢酝ㄟ^將導(dǎo)管的材料選擇為流體對其具有良好的浸潤的材
料，來實(shí)現(xiàn)該接觸角的降低。還可以制造任意類型材料的導(dǎo)管，并 提供適于確保流體對導(dǎo)管具有良好的浸潤的附加裝置。根據(jù)第 一 種 可能性，此類裝置包括具有良好的流體浸潤的材料層，其被涂覆到 導(dǎo)管的內(nèi)表面。例如，導(dǎo)管可以由塑料制成，其中導(dǎo)管的內(nèi)表面涂 覆有金屬。根據(jù)第二種可能性，可以提供用于通過施加電壓在流體 和導(dǎo)管之間產(chǎn)生電浸潤效應(yīng)的裝置。電浸潤作用包括流體相對于導(dǎo)
管的接觸角的降低，由此增加了流體對導(dǎo)管的浸潤以及導(dǎo)管中流體 的毛細(xì)作用上升。根據(jù)第二種實(shí)際可能性，泵單元適合于允許基于 重力以流體初始填充導(dǎo)管的至少一部分。特別地，貯液器和導(dǎo)管的 配置允許這種初始填充。這可以通過將貯液器的至少上部定位在比 該導(dǎo)管的至少一個部分更高的水平處來實(shí)現(xiàn)，以便在重力的影響下，將流體牽引到導(dǎo)管中的這部分。
在泵單元的操作之前，實(shí)現(xiàn)在容納流體的貯液器和導(dǎo)管系統(tǒng)的 出口之間的開口連接。因此，當(dāng)本發(fā)明付諸實(shí)踐并且在泵單元實(shí)際 操作之前利用流體填充了導(dǎo)管系統(tǒng)中導(dǎo)管的至少 一部分時，存在流 體過早地從泵單元流出的危險，除非釆取預(yù)防措施。在本發(fā)明的上 下文中，提出了許多這種預(yù)防措施。
根據(jù)第一預(yù)防措施，導(dǎo)管系統(tǒng)的出口的水平高于貯液器中流體
的最高水平。在這種情況下，由于重力，流體不能從導(dǎo)管系統(tǒng)的出
口流出。泵單元的泵吸作用實(shí)際上未受到該措施的妨礙，這是由于
通過重力原理而產(chǎn)生的壓力比泵單元操作期間所產(chǎn)生的壓力小得 夕
根據(jù)第二預(yù)防措施，其可在導(dǎo)管系統(tǒng)被布置在基底(substrate) 上的情況下應(yīng)用，圍繞該導(dǎo)管系統(tǒng)的出口的基底部分包括具有較差 流體浸潤'的材料。也可以將這種材料的層應(yīng)用到該襯底的相關(guān)部分。 通過選擇適當(dāng)?shù)牟牧?，流體和基底之間的接觸角可以相當(dāng)大，甚至 大于90°,使得可以防止流體漏出。例如，該材津+可以是塑料，諸如 包含氟成分的塑料。這種塑料的示例是聚四氟乙烯。這種塑料的另 一示例是聚二曱基硅氧烷。
在實(shí)際的實(shí)施例中，具有較差流體浸潤的材料層是用于密封導(dǎo) 管系統(tǒng)的出口的可移除密封的部分。這樣，當(dāng)移除了密封時，在襯 底中圍繞該出口的部分之后留下有非浸潤涂層。
根據(jù)第三預(yù)防措施，導(dǎo)管的內(nèi)表面的環(huán)形部分覆蓋有具有較差 流體浸潤性的材料層。但流體與非浸潤層的接觸角大于90°時，水平 導(dǎo)管毛細(xì)作用填充停止。在本發(fā)明的范圍內(nèi)，非浸潤材料環(huán)的位置 可以自由選擇，并且可以對更多的非浸潤材料環(huán)進(jìn)行涂覆。當(dāng)泵單 元被操作時，可以忽略一個或多個環(huán)對于泵性能的影響。
在原理上，泵單元可以是包括貯液器和導(dǎo)管的任何類型的泵單 元，其中該導(dǎo)管用于在泵單元的操作期間輸送從該貯液器泵吸的流 體。在許多實(shí)際應(yīng)用中，該泵單元包括用于輸送流體的至少兩個導(dǎo)管，該至少兩個導(dǎo)管在泵單元中的特定位置處接合。其中一個導(dǎo)管 連接至貯液器，該貯液器中可以包括諸如咖啡或者牛奶的液體。在 這種情況下，另一導(dǎo)管可以適合于輸送適合于泵吸該液體的流體。 一種用于泵吸該液體的適當(dāng)流體是蒸汽或者加壓的熱水。導(dǎo)管可以 這樣布置，使得基于在前面已經(jīng)描述過的文丘里原理來實(shí)現(xiàn)泵吸流 體對于該液體的泵吸作用。這并未改變該泵吸工作可以基于另外適 當(dāng)?shù)脑韥韺?shí)現(xiàn)的事實(shí)，例如基于作為噴射器原理而公知的原理。 通常，根據(jù)該原理，在通過允許第二流體至第一流體的動量傳遞而 得到的局部壓力的影響下，產(chǎn)生第 一流體的流動。
根據(jù)本發(fā)明的泵單元的至少一部分，尤其是泵單元的至少導(dǎo)管 部分，可以是用于在々大并^N幾中^f吏用的套件的一部分。這種套件可以 是耐用套件或者是一次性套件。該泵單元還可以是飲料機(jī)的組成部 分。
根據(jù)本發(fā)明的泵單元適合于在任何類型的飲料制作過程中使 用。例如，該飲料可以是熱飲或冷飲，并且該飲料可以基于一種或 多種配料制作。
施加的流體可以是液體、氣體或者液體和氣體的結(jié)合。在該流 體是液體的情況下，可以向該流體中添加固體顆?；蛘呔酆衔铩?
現(xiàn)在將參考附圖更加詳細(xì)地描述本發(fā)明，在附圖中，類似部件
由相同附圖標(biāo)記來指示，其中
圖1示意性地示出了用于在包括噴射器泵單元的飲料機(jī)中使用 的一次性套件；
圖2示意性地示出了如圖1所示的飲料機(jī)和一次性套件，其中 該 一 次性套件放置在飲料機(jī)中，并且其中該一次性套件連接至飲料 機(jī)的蒸汽發(fā)生器；
圖3示意性地示出了用于在包括文丘里泵單元的飲料機(jī)中使用 的一次性套件；
圖4示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的泵單元的啟動情形；
10圖5示出了在導(dǎo)管中的液體的毛細(xì)作用上升現(xiàn)象。
部分進(jìn)行限制的第 一 可能實(shí)現(xiàn)；
部分進(jìn)行限制的第二可能實(shí)現(xiàn)；
圖8示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的泵單元的實(shí)施例，其中貯液 器和連接至該貯液器的導(dǎo)管的配置適合于在重力的影響下利用由貯 液器提供的液體實(shí)現(xiàn)對于導(dǎo)管的初始填充；
圖9示意性地示出了如圖8所示根據(jù)本發(fā)明的泵單元的實(shí)施例
的替代方式；
圖10示出了根據(jù)本發(fā)明用于防止液體從泵單元的出口滴流的第 一預(yù)防措施；
圖11示出了根據(jù)本發(fā)明用于防止液體從泵單元的出口滴流的第 二預(yù)防措施； r
圖12示出了根據(jù)本發(fā)明用于防止液體從泵單元的出口滴流的第 三預(yù)防措施；
圖13示出了根據(jù)本發(fā)明用于防止液體從泵單元的出口滴流的第 四予貞防4普施；
圖14示出了根據(jù)本發(fā)明用于防止液體從泵單元的出口滴流的第 五預(yù)防措施的第一可能實(shí)現(xiàn)；以及
圖15示出了根據(jù)本發(fā)明用于防止液體從泵單元的出口滴流的第 五預(yù)防措施的第二可能實(shí)現(xiàn)。
具體實(shí)施例方式
圖1示意性地示出了用于在包括泵單元1的飲料機(jī)中使用的一 次性套件10。示出的一次性套件10旨在用于單次使用，換言之，僅 僅可以在一個制備飲料的過程中使用該套件IO—次。在已經(jīng)了應(yīng)用 了該套件10—次之后，就不能再使用它了，并且只適合于丟棄。
圖2示意性地示出了一次性套件10和飲料機(jī)15,其中該一次性套件IO放置在飲料機(jī)15中，并且其中該一次性套件IO連接至飲料
機(jī)15的蒸汽發(fā)生器16。在圖2中，飲料機(jī)15由矩形虛線來一般性
地表示o
該一次性套件10包括容納液體(諸如，牛奶或液體咖啡提取液) 的貝i液器20。在該示出的示例中，使貯液器20成形為細(xì)長的密封嚢， 其可以通過提供兩個箔片板并使這些箔片板沿著它們的外圍互連來 制造。這并未改變貯液器20可以以另外的適當(dāng)方式來實(shí)現(xiàn)的事實(shí)， 例如作為一次性套件10的部件表面內(nèi)的凹陷，其中該凹陷被箔片板 覆蓋。
該一次性套件10的泵單元1包括噴射器類型的導(dǎo)管系統(tǒng)30。因 此，在下文中，將泵單元1稱作噴射器泵單元1。在所示出的實(shí)施例 中，導(dǎo)管系統(tǒng)30包括兩個導(dǎo)管31、 32。第一導(dǎo)管31在貯液器20 的出口 21和噴射器泵單元1的出口 41之間延伸。在下文中，將連 接至貯液器20的出口 21的第一導(dǎo)管31的端部稱作導(dǎo)管系統(tǒng)30的 液體入口 42。在第一導(dǎo)管31至貯液器20的出口 21和噴射器泵單元 1的出口 41的連接之間的位置處，第二導(dǎo)管32合并到第一導(dǎo)管31。
根據(jù)實(shí)踐的可能性，導(dǎo)管31、 32在一次性套件10的主體40內(nèi) 形成為凹陷。該凹陷被用于封閉該凹陷的頂面的適當(dāng)裝置(未示出) 所覆蓋。適當(dāng)封閉裝置的示例是箔片板。注意，導(dǎo)管31、 32并非必 定需要包括凹陷和封閉裝置，只要導(dǎo)管31、 32能夠輸送流體即可。 例如，導(dǎo)管31、 32也可以包括管子。然而，假設(shè)事實(shí)是使用鑄模成 型技術(shù)來形成該套件的主體40,則具有凹陷和用于覆蓋該凹陷的箔 片板是有利的，這是因?yàn)檫@種裝置的制造工藝比組裝大量管子的工 藝容易得多。
導(dǎo)管系統(tǒng)30的導(dǎo)管31和導(dǎo)管32的橫截面的形狀可以是任何適 當(dāng)?shù)男螤?。例如，橫截面可以是圓形、矩形、方形或者六邊形。圓 形橫截面的優(yōu)點(diǎn)是得到了相對較低的導(dǎo)管31， 32的流動阻力。
第一導(dǎo)管31中鏈接到貯液器20的部分相對于第二導(dǎo)管32以角 度G延伸，該角度e小于90。。在示出的示例中，該角度6約為25。。
12一次性套件IO適合應(yīng)用于制備諸如熱牛奶或者咖啡的熱飲。根 據(jù)實(shí)際的可能性，在其中應(yīng)用了一次性套件IO的飲料制備過程中， 通過利用蒸汽來加熱最初貯液器20中容納的液體來獲得該熱飲。因 此，用于接收和操作該一次性套件10的飲料機(jī)15包括蒸汽發(fā)生器
16。在圖2中，所示出的是，當(dāng)將一次性套件IO放置在飲料機(jī)15 中時，將第二導(dǎo)管32連接至蒸汽發(fā)生器16的蒸汽插孔17。在下文 中，當(dāng)將一次性套件10置于飲料機(jī)15中時連接至蒸汽發(fā)生器16的 蒸汽插孔17的第二導(dǎo)管32的端部被稱作導(dǎo)管系統(tǒng)30的蒸汽入口 43。
在下文中，將描述其中應(yīng)用了一次性套件10和飲料機(jī)15的制 備飲料的過程。為了清晰起見，在圖1和圖2中的進(jìn)入流和輸出流 利用箭頭來指示。
對于制備飲料的過程的準(zhǔn)備包括步驟將一次性套件IO放置在 飲料機(jī)15中，以及將諸如杯等的容器放置在套件10的噴射器泵單 元1的出口 41之下。在將一次性套件IO放置在飲料機(jī)15中適當(dāng)?shù)?位置的過程中，在飲料機(jī)15的蒸汽發(fā)生器16的蒸汽插孔17和套件 10的噴射器泵單元1的導(dǎo)管系統(tǒng)30的蒸汽入口 43之間建立連接。
當(dāng)開始了制備飲料的過程時，重要的是使得液體通過第一導(dǎo)管 31的液體入口 42從容器20流至第一導(dǎo)管31。因此，應(yīng)用適當(dāng)?shù)难b 置(未示出)以用于在適當(dāng)?shù)奈恢么檀┤萜鞯牟?。例如，這種裝 置可以包括可移動布置的針。
當(dāng)在第一導(dǎo)管31中存在液體并且在蒸汽發(fā)生器16進(jìn)行操作時， 開始飲料制備的實(shí)際過程，其中蒸汽通過蒸汽入口 43進(jìn)入第二導(dǎo)管 32。在第二導(dǎo)管32的另一端，即第二導(dǎo)管32合并到第一導(dǎo)管31的 那端，動量從蒸汽流傳遞到液體，其結(jié)果得到了局部負(fù)壓。在局部 負(fù)壓的影響下，將液體抽出貯液器20，其中產(chǎn)生了朝向噴射器泵單 元1的出口 41的液體流。在該過程中，蒸汽在液體中冷凝，使得液 體被加熱，并且負(fù)壓的效果得到增強(qiáng)。這樣，就得到了熱飲，其通 過出口 41排出噴射器泵單元1。在噴射器泵單元1的操作期間，應(yīng)用蒸汽是出于將液體從貯液 器20泵吸到出口 41的目的，其中在蒸汽流的影響下得到液體流。 具體地，通過將動量從蒸汽流傳遞到液體來得到局部負(fù)壓，并且在 該負(fù)壓的影響下液體被抽入第一導(dǎo)管31。另外，發(fā)生了蒸汽在液體 中的冷凝，其結(jié)果是液體被加熱。得到蒸汽對液體的泵吸作用所依 據(jù)的原理稱作所謂的噴射器原理。
為了具有良好的泵吸作用，重要的是第一導(dǎo)管31和第二導(dǎo)管32 之間的角度e小于90。。在角度e為90。的情況下，蒸汽流實(shí)際上不 會引起液體流入第一導(dǎo)管31，在允許液體運(yùn)動的方向上，即在第一
導(dǎo)管3i的縱軸延伸的方向上，蒸汽將不會具有動量。在角度e大于
卯。的情況下，蒸汽流對于第一導(dǎo)管31中的流體的影響將僅僅使得 液體向后流動，即朝著貯液器20的方向。當(dāng)液體是牛奶時，當(dāng)?shù)谝?導(dǎo)管31和第二導(dǎo)管32之間的角度9大約為25°時，得到噴射器泵單
元i的良好性能，但是這并不意味著角度e不可以較小或者較大。
如圖1和圖2所示的噴射器泵單元1的導(dǎo)管系統(tǒng)30是噴射器類 型。注意到的是導(dǎo)管系統(tǒng)30的導(dǎo)管數(shù)量和這些導(dǎo)管的配置存在眾多 可能性。因此，導(dǎo)管系統(tǒng)30可以是另一類型，例如是文丘里類型。 在圖3中示出了具有這種導(dǎo)管系統(tǒng)30的泵單元2。在下文中，將泵 單元2稱作文丘里泵單元2。
文丘里泵單元2是一次性套件10的一部分，并且在很大程度上 類似于噴射器泵單元l。具體地，文丘里泵單元2也包括容納液體的 貝i液器20。另外，文丘里泵單元2的導(dǎo)管系統(tǒng)30也布置在套件10 的主體40內(nèi)。
文丘里泵單元2的導(dǎo)管系統(tǒng)30包括三個導(dǎo)管31 - 33以及混合 腔室34。第一導(dǎo)管31連接至貯液器20的出口 21,并且合并到混合 腔室34。第二導(dǎo)管32也合并至混合腔室34,并且在文丘里泵單元2 的蒸汽入口 43和導(dǎo)管系統(tǒng)30的混合腔室34之間延伸。第三導(dǎo)管33 是導(dǎo)管系統(tǒng)30的出口導(dǎo)管，并且在混合腔室34和文丘里泵單元2 的出口41之間延伸。導(dǎo)管系統(tǒng)30的顯著特征在于，第一導(dǎo)管31和第二導(dǎo)管32相對于彼此以直角延伸的事實(shí)，以及第二導(dǎo)管32和出 口導(dǎo)管33在混合腔室34的相對側(cè)連接到混合腔室34的事實(shí)。
具有文丘里泵單元2的一次性套件10適合于放置在飲料機(jī)15 中，并且適合于以與已經(jīng)相對于具有噴射器泵單元1的一次性套件 10所描述的方式類似的方式來制備諸如熱牛奶或者咖啡的熱飲。
在下文中，將描述其中應(yīng)用了具有文丘里泵單元2的一次性套 件10的制備飲料的過程。為了清晰起見，在圖3中，進(jìn)入流和輸出 流利用箭頭來指示。
當(dāng)?shù)谝粚?dǎo)管31充滿來自貯液器20的液體并且蒸汽通過第二導(dǎo) 管32被提供至混合腔室34時，制備飲料的實(shí)際過程開始。在該過 程中，在混合腔室34中得到負(fù)壓，其結(jié)果是在混合腔室34中抽入 液體。另外，在混合腔室34中，蒸汽在液體中冷凝，使得液體被加 熱，并且增強(qiáng)了負(fù)壓的效果。這樣，就得到了熱飲，其通過出口 41 排出文丘里泵單元2。
在文丘里泵單元2的操作期間，應(yīng)用蒸汽是出于將液體從貯液 器20泵吸到出口 41的目的，其中在蒸汽流的影響下得到液體流。 特別地，通過經(jīng)由第二導(dǎo)管32向混合腔室34中提供蒸汽，產(chǎn)生了 相對于大氣壓的低氣壓，并且在因此而得到的負(fù)壓的影響下，液體 被抽入混合腔室34。另外，發(fā)生了蒸汽在液體中的冷凝，其結(jié)果是
文丘里原理。
為了制作泡沫飲料，泵單元1、 2的導(dǎo)管系統(tǒng)30可以包括用于 提供空氣的至少一個空氣導(dǎo)管。優(yōu)選地，這種空氣導(dǎo)管可通過閥等 封閉，使得用戶可以選擇是制作具有泡沫的飲料還是制作不帶泡沫 的飲料。
對于一次性套件IO而言，不需要提供用于在制備飲料的過程中 使用的容納液體的貯液器20。還可能的是，飲料機(jī)15包括這樣的貯 液器，其中第一導(dǎo)管31可連接至貯液器，并且其中可以在接收飲料 機(jī)15中的套件時建立第一導(dǎo)管31和貯液器之間的開口連通。另外，可能的是使用外部貯液器，該外部貯液器甚至可以是容納液體的硬 紙盒，并且應(yīng)用用于使第一導(dǎo)管31與外部貯液器中的液體連通的軟 官。
原理上，可能的是應(yīng)用旨在使用不止一次的套件。這樣的套件
可以具有與一次性套件IO相同的設(shè)計(jì)。在該套件包括貯液器20的 情況下，該貝i液器20布置成可以再次補(bǔ)充，或者該貯液器20包括 適于使用預(yù)定次數(shù)的液體量，其中該數(shù)量大于一。在該套件不具有 貯液器20的情況下，將要由用戶來決定在扔掉該套件之前其將被使 用多少次。
飲料機(jī)15可以布置成根據(jù)用戶的選擇提供不同量的飲料。例如， 用戶可以選擇獲得單份量的飲料或者具有雙份量的飲料。在這種情 況下， 一次性套件10的貯液器20可以包括雙份的液體量，以便一 次性套件10適合于使用兩次來制備單份量的飲料或者使用 一次用于 制備雙份量的飲料。 '
在泵單元1、 2的4乘作期間^v貯液器20泵吸出的液體可以是純 液體，但還可以包含顆粒。根據(jù)另一種選擇，提供包含顆粒的貯存 裝置，其中這些貯存裝置適合于向液體提供顆粒。該顆粒例如可以 是巧克力粉。
在制備飲料的過程中，不是必需使用一次性套件10,盡管這種 制備飲料的方式具有很重大的優(yōu)勢。這些優(yōu)勢其中之一是施加的液 體和得到的飲料僅僅接觸了一次性套件10的部件，使得飲料機(jī)15 未被污染。在液體易于較快變質(zhì)的情況下，例如在液體中包括牛奶 的情況下，這特別重要。
可以具有固定布置在飲剩-才幾15中的泵單元1、2。在這種情況下， 飲料機(jī)15可以包括用于容納液體的可補(bǔ)充的貯液器。根據(jù)另一種可 能，提供了用于使泵單元l、 2與外部貯液器中的液體連通的例如軟 管的適當(dāng)裝置。飲料機(jī)15還可以適合于接收用于容納液體的一次性 貯液器。
根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，與包含貯液器20和連接至貯液器20的至少一個導(dǎo)管31的泵單元1、 2相關(guān)的問題涉及到泵單元1、 2的操作的啟
動情形，下面將參考圖4來對其進(jìn)行說明。在該圖中，示意性地示 出了泵單元3，其中將導(dǎo)管系統(tǒng)30的部分描述為類似盒子，尤其是 用于輸送從貯液器20中抽出的液體的第一導(dǎo)管31和用于輸送諸如 蒸汽的泵吸流體的第二導(dǎo)管32 (在圖4中未示出)接合的部分。在 下文中，該導(dǎo)管系統(tǒng)30的部分將會被稱作泵吸部分50。泵吸部分 50可以適合于以適當(dāng)?shù)姆绞嚼帽梦黧w來對液體進(jìn)行泵吸。在泵 單元3是噴射器泵單元的情況下，第二導(dǎo)管32以角度e合并到第一 導(dǎo)管31,泵單元3的出口導(dǎo)管由第一導(dǎo)管31的端部構(gòu)成。在泵單元 3是文丘里泵單元的情況下，第一導(dǎo)管31和第二導(dǎo)管32合并到混合 腔室34,并且泵單元3的出口導(dǎo)管是在混合腔室34和泵單元3的出 口 41之間延伸的出口導(dǎo)管33。在示出的示例中，將泵吸部分50的 水平布置成比貝i液器20中液體的水平更高。在圖4中，泵吸部分50 相對于貯液器20中液體水平的高度H由雙箭頭來指示。
在泵單元3的啟動情形中，導(dǎo)管系統(tǒng)30填充有空氣，但除了第 一導(dǎo)管31的端部之外，該第一導(dǎo)管31插入存在于貯液器20內(nèi)的液 體中。由于毛細(xì)作用，第一導(dǎo)管31的該端部內(nèi)液體水平相對于該貯 液器20內(nèi)的液體的整體水平略有升高。這通過圖5來示出，其中示 意性地示出了該貯液器20和第一導(dǎo)管31的部分的相關(guān)端部。在該 圖中，第一導(dǎo)管31內(nèi)的液體水平相對于貯液器20中液體水平的高 度h由雙箭頭來指示。
通常，第一導(dǎo)管31內(nèi)的液體水平相對于貯液器20中液體水平
的高度h由毛細(xì)作用壓力和水壓的平衡來確定。對于環(huán)形毛細(xì)管，
高度h和所提及的壓力之間的關(guān)系如下
<formula>formula see original document page 17</formula>其中，r是毛細(xì)管的半徑，o是液體的表面張力，p是液體的密度，a 是液體于第一導(dǎo)管31的內(nèi)表面35之間的接觸角，并且g是重力加 速度。出于完整性考慮，需要說明的是，對于非圓形導(dǎo)管，可以得 到類似的關(guān)系。在液體是牛奶的情況下，表面張力CJ接近于水的表面張力CJ,其
是0.07N/m,密度p是1000 kg/m,接觸角a的估計(jì)值是60。。第一 導(dǎo)管31的直徑的實(shí)際值是3mm。在這種情況下，可以得到典型的 5mm的高度h,其只是第一導(dǎo)管31直到泵吸部分50的總高度H 40mm的實(shí)際值的一小部分。因此，貯液器20內(nèi)的液體并沒有基于 毛細(xì)作用力而自發(fā)地填充第一導(dǎo)管31在貯液器20和泵吸部分50之 間延伸的那部分。
正如已經(jīng)說明的那樣，在泵單元3的啟動情形中，導(dǎo)管系統(tǒng)30 填充了空氣。只要執(zhí)行了泵吸作用，則產(chǎn)生了相對于空氣壓力的負(fù) 壓Ap。在該壓力差A(yù)p的影響下，增加了第一導(dǎo)管31內(nèi)的液體水平 相對于貯液器20中液體水平的高度h?；诹Φ钠胶?，得到下列關(guān) 系。
<formula>formula see original document page 18</formula>
其中Pa是大氣壓力。
為了克服重力并將液體從貯液器20泵吸到泵吸部分50,壓力差 △p必須至少是
<formula>formula see original document page 18</formula>
壓力差A(yù)p必須等于或者高于如上示出的最小值。當(dāng)應(yīng)用上面提 及的各種參數(shù)值時，最小值典型地為0.004bar。
在已經(jīng)開始泵單元3的操作之后不久，就泵吸液體而非泵吸空 氣。由于液體的密度顯著大于空氣的密度的事實(shí)，因此結(jié)果使得所 產(chǎn)生的壓力差A(yù)p強(qiáng)力上升。在泵吸流體是蒸汽的情況下，因蒸汽在 液體中冷凝的結(jié)果而進(jìn)一步改善了泵吸性能。清楚的是，需要具有 高性能的泵，以便能夠在泵單元3的啟動期間抽走空氣，并且當(dāng)泵 吸液體時該泵的高性能是不必要的。在許多情況下，泵的性能過高， 將得到過高的液體流量。
本發(fā)明提供了對于這種沖突問題的解決方案，該沖突問題即， 一方面要求泵具有高性能以保證泵單元3的安全操作，包括安全啟動，另 一 方面要求泵具有較低性能以實(shí)現(xiàn)流量受到限制的液體流。 特別地，本發(fā)明提供了一種用于確保在開始泵單元3的操作之前利
用液體來完全填充第一導(dǎo)管31中在貯液器20和泵吸部分50之間延
伸的至少 一個部分的措施。
第一方面，本發(fā)明提供了這樣的措施，其基于毛細(xì)作用力來實(shí)
現(xiàn)利用液體對第一導(dǎo)管31中在貯液器20和泵吸部分50之間延伸的 部分進(jìn)行初始填充。根據(jù)關(guān)系
, 2(7 CO-SCX
/ =-
pg廠
由此可見，可以通過降低導(dǎo)管31的半徑r和/或降低液體于導(dǎo)管31 的內(nèi)表面35的接觸角a來增加第一導(dǎo)管31中的液體的高度h。
圖6和圖7示出了第一導(dǎo)管31的可能的實(shí)施例，其中實(shí)現(xiàn)了導(dǎo) 管31的垂直定向部分36的半徑r的降低。導(dǎo)管31的水平定向部分 37的半徑r不需要降低，這是因?yàn)樵谶@樣的部分37中，毛絢作用并 未受到重力的影響。
在圖6中，示出了第一導(dǎo)管31的第一可能實(shí)施例的部分，其中 降低了垂直定向部分36的半徑r,換言之，其中垂直定向部分36受 到限制。例如，在cosot具有大約0.5的值時，通常降低到lmm的導(dǎo) 管直徑給出了大約14mm的毛細(xì)作用上升。出于完整性考慮，需要 說明的是，位于貯液器20的液體的水平之下的第一導(dǎo)管31的部分 38可以具有較大的半徑。并且，在原理上，該半徑的降低僅僅相對 于導(dǎo)管31的垂直定向部分36的另外部分39是相關(guān)的。這樣，實(shí)現(xiàn) 了以任何方式都不會妨礙第一導(dǎo)管31中的液體的吸入。然而，可以 省略具有較大直徑的部分38。在圖6中以虛線示出不具有該部分38 的選擇，該虛線指示了在沒有改變直徑的情況下第一導(dǎo)管31的垂直 定向部分36的延伸。
在本發(fā)明的范圍內(nèi)，可以利用箔片等來初始密封貯液器20,以 便防止液體腐敗。在這種情況下，如果第一導(dǎo)管31的端部適合于打 開密封或者如果提供了用于此的附加裝置，則是有利的。第一導(dǎo)管31的垂直定向部分36可以包括多個子導(dǎo)管45,而非 單個狹窄部分39。在圖7中，通過示例示出了具有四個子導(dǎo)管45 的第一導(dǎo)管31的部分。該第一導(dǎo)管31的實(shí)施例的重大優(yōu)勢在于， 實(shí)現(xiàn)了導(dǎo)管31的半徑r的降低，卻沒有導(dǎo)管31的流動阻力的不期望 上升，這是由于子導(dǎo)管45的橫截面之和可以等于原導(dǎo)管31的橫截 面或者僅僅小于原導(dǎo)管31的橫截面少許。
可以以各種方式來實(shí)現(xiàn)液體與導(dǎo)管31的內(nèi)表面35的接觸角a 的降低，即液體對于導(dǎo)管31的內(nèi)表面35的浸潤的改善，這引起第 一導(dǎo)管31中液體的毛細(xì)作用上升的增加。可以作為用于增加導(dǎo)管31
31的內(nèi)表面35的浸潤措施，但是也可以附加于上述降低導(dǎo)管31的 半徑r的4普施而應(yīng)用。
在其中泵單元3布置為一次性套件10的情況下，出于成本原因， 泵單元3的導(dǎo)管系統(tǒng)30布置在塑料套件主體40中。公知的是水并 不具有很好的塑料浸潤。考慮到該公知的事實(shí)，液體對于導(dǎo)管31的 內(nèi)表面35的浸潤可以通過選擇套件主體40的適當(dāng)材料而改善。這 種材料可以是相對于液體具有更小接觸角a的塑料，并可以例如是 具有改善結(jié)晶度的塑料。例如可以通過對金模鑄聚合物(molding a polymer against gold )來制造這種塑泮牛。
套件10的整個主體40不需要由液體對其具有良好浸潤的材料 制成。如果第一導(dǎo)管31的內(nèi)表面35的相關(guān)長度由這樣的材料制造， 或者第一導(dǎo)管31的內(nèi)表面35的相關(guān)長度被這樣的材料層所覆蓋， 這就足夠了。例如，公知的是，通常金屬比塑料具有更好的表面能 量，并且因此金屬具有更好的液體浸潤。考慮到公知的事實(shí)， 一種 可行的選擇是由金屬制造第一導(dǎo)管31的內(nèi)表面35的至少相關(guān)的長 度，或者在該內(nèi)表面35包括塑料材料的情況下，將薄金屬涂層涂覆 到第一導(dǎo)管31的內(nèi)表面35的至少相關(guān)的長度上。另外，可以使用 用于降低接觸角a的各種其它材料或者材料涂層。例如，內(nèi)表面35 可以涂覆有像是溶膠凝膠涂層的無機(jī)涂層。當(dāng)接觸角a降低到25?；蛘呱踔粮偷闹禃r，cosa可以是0.9或 者更高的值。在這種情況下，毛細(xì)作用上升可以增加至接近30mm 的高度h。在相對于貯液器20中的液體水平的泵吸部分50的高度H 低于毛細(xì)作用上升時，例如為20mm或者更低時，確保了在毛細(xì)作 用力的影響下使第一導(dǎo)管31在貯液器20和泵吸部分50之間延伸的 部分初始填充有液體。上面提到的尺寸是非常實(shí)際的，尤其是對于 實(shí)際的一次性套件10。
還可能的是，基于公知為電浸潤效應(yīng)的作用來實(shí)現(xiàn)液體與第一 導(dǎo)管31的內(nèi)表面的接觸角a的降低。例如，在US6438211中描述了 該效應(yīng)。通常，通過施加電壓，可以降低基底上的液體的接觸角a。 因此，以這種方式，可以降低液體在導(dǎo)管31中的毛細(xì)作用上升。
第二方面，本發(fā)明提供了這樣的措施，其用于基于重力來實(shí)現(xiàn) 利用液體對第一導(dǎo)管31在貯液器20和泵吸部分50之間延伸的部分 ^j^H臺i^^。 -'
在圖8中，示出了具有貯液器20和泵吸部分50的泵單元4,其 中貝e:液器20位于比泵吸部分50以及在貯液器20和泵吸部分50之 間延伸的導(dǎo)管31更高的水平處。因此，當(dāng)實(shí)現(xiàn)貯液器20和導(dǎo)管31 之間的開口連接時，在重力的影響下液體從貯液器20的底部分填充 導(dǎo)管31。
在圖9中，示出了具有貯液器20和泵吸部分50的泵單元5,其 中貯液器20的大部分位于比泵吸部分50以及在貯液器20和泵吸部 分50之間延伸的導(dǎo)管31更低水平處，^f旦是貯液器20的頂部分22 仍然位于比導(dǎo)管31和泵吸部分50更高的水平處。因此，當(dāng)實(shí)現(xiàn)貯 液器20和導(dǎo)管31之間的開口連接時，在重力的影響下液體從^液 器20的頂部分22填充導(dǎo)管31。
當(dāng)將本發(fā)明付諸實(shí)踐，并且在泵吸力的影響下開始泵單元l-5 的實(shí)際操作之前，得到了對泵單元1 -5的導(dǎo)管系統(tǒng)30中至少一個 導(dǎo)管31的至少一部分的初始填充時，存在液體過早地從泵單元l-5 的出口41滴流的危險。因此，本發(fā)明還提供了旨在確保液體將不會漏出的措施。在沒有初始填充的情形中，也可以應(yīng)用這些措施，例 如用于防止在已經(jīng)操作泵單元之后的滴流。
現(xiàn)在將基于圖4來描述第一措施。當(dāng)將貯液器20相對于泵單元
3的出口 41進(jìn)行定位以使得貯液器20內(nèi)的液體的水平低于出口 41 的水平時，液體不會因?yàn)橹亓Χ鴱某隹?41滴流。應(yīng)當(dāng)說明的是，在 泵單元3的操作期間，實(shí)際上將不會降低泵性能，這是因?yàn)樵谥亓?的影響下所產(chǎn)生的壓力比泵單元3的操作期間所產(chǎn)生的壓力低得多。
在優(yōu)選的實(shí)施例中，泵吸部分50和出口 41之間的距離相對短， 使得最初存在于泵吸部分50和出口 41之間的導(dǎo)管系統(tǒng)30中的液體 的容積比貝±液器20中的液體的總?cè)莘e小得多。在液體不僅在泵吸部 分50中進(jìn)行泵吸而且還被加熱或者冷卻的情況下，這是很重要的， 這是因?yàn)?，這種情況下，未被加熱或者冷卻的液體的容積相對小。
通過在^液器20的出口 21上設(shè)置密封25，可以防止貯液器20 的液體腐敗。在這種情況下，需要在開始泵單元1 - 5的操作之前打 開密封25。在圖9中示意性地描述了密封25。
現(xiàn)在將基于圖10來描述旨在確保液體不會過早經(jīng)過出口 41泄 漏的另一措施。該措施包括對主體40中圍繞出口 41的部分的浸潤 特性進(jìn)行適應(yīng)性改變。特別地，在主體40中的該部分的浸潤特性使 液體與該部分的^妻觸角a相對大，優(yōu)選地大于90。時，可以防止液體 滴流。這可以通過選擇液體對其具有較差浸潤的材料來實(shí)現(xiàn)。在這 方面上的適當(dāng)材料的示例是塑料材料，例如包括氟成分的塑料，諸 如聚四氟乙烯和聚二曱基硅烷。
主體40中圍繞出口 41的部分的材料可以是非浸潤材料，但是 這并不是必須的，這是因?yàn)樵谥黧w40中的這個部分被非浸潤材料的 涂層覆蓋的情況下，也可以得到阻止滴流的效果。具體地，這種涂 層包含這樣的材料，該材料使得與液體的接觸角a相對大，優(yōu)選地 大于90。。在這方面上的適當(dāng)材料的示例是二甲基二氯硅烷和氨丙基 三曱氧基硅烷。此外，還可以利用包括氟成分的材料，例如氟硅烷。 還可以利用氟等離子體。需要說明的是，該涂層可以非常薄，甚至為了獲得期望的接觸角a的增加，單層就足夠了。根據(jù)一種具有優(yōu) 勢的選4奪，該涂層是定位在出口 41處的密封的初始部分。當(dāng)移除該 密封時，非浸潤涂層仍然保留在出口 41周圍。
需要說明的是，非浸潤材料僅僅能夠容納2cj/r的壓力差?；?關(guān)系
， 2<7 cos a A =-
發(fā)現(xiàn)，在定位出口使得在貯液器20中的初始液體水平低于2o/pgr 的高度h時，抗浸潤涂層就不夠了 ，就不能防止液體從出口 41滴落。 然而，該高度h大約為幾厘米的數(shù)量級，可以在實(shí)踐中實(shí)現(xiàn)出口41 相對于貝i液器20內(nèi)液體的初始水平的適當(dāng)位置，尤其是在一次性套 件10中。
非浸潤涂層不一定必須涂覆在出口 41的周圍。還可以將該涂層 涂覆到用于輸送該流體的一個或多個導(dǎo)管31、 33的內(nèi)表面35的環(huán) 形部分。在圖11中，示出了噴射器類型的泵吸部分50,其中在第二 導(dǎo)管32合并到第一導(dǎo)管31位置之后的部位，在第一導(dǎo)管31的內(nèi)表 面35上布置抗浸潤材料的環(huán)形涂層60。在液體相對于導(dǎo)管31、 33 的內(nèi)表面的接觸角a大于90。的情況下，水平導(dǎo)管毛細(xì)作用填充將會 停止。所涂覆的材料可以類似于在前面所描述的非浸潤材料。
該非浸潤材料環(huán)60可以布置在導(dǎo)管31、 33內(nèi)的任何位置處。 另外，在導(dǎo)管系統(tǒng)30中可以存在兩個或甚至更多的這種環(huán)60。當(dāng)操 作泵單元1 - 5時， 一個或多個環(huán)60對于泵吸性能的影響可以忽略。
將基于圖12至圖15來說明用于防止液體過早從泵單元1 - 5的 出口 41滴落的其它措施，尤其是基于導(dǎo)管系統(tǒng)30中至少一個導(dǎo)管 31的至少 一個部分的初始填充期間和泵吸作用期間之間的條件差異 的措施。除此之外，這種措施可以基于下列兩種差異
1 )泵吸作用期間占主導(dǎo)的力比初始填充期間占主導(dǎo)的力大得
夕^ 。
2)在蒸汽或者另一個相對熱的流體用作泵吸流體的情況下，泵 吸作用期間導(dǎo)管系統(tǒng)3 0的特定部分中占主導(dǎo)的溫度比初始填充期間
23導(dǎo)管系統(tǒng)30的這些部分中占主導(dǎo)的溫度高得多。 鑒于此，措施可能涉及
a) 用于使液體流停止的障礙物，在由泵吸作用期間液體流所施 加的沖擊力的影響下，至少部分地移除障礙物。
b) 用于使液體流停止的障礙物，在由泵吸作用期間占主導(dǎo)的溫 度增加的影響下，至少部分地移除障礙物。
c) 上述要點(diǎn)(a和b)中敘述的兩種類型障礙物的結(jié)合。 將要理解的是，僅僅可以在制作飲料的過程中使用了蒸汽或者
其它相對熱的流體的情況下或者在以另外方式使溫度增加的情況 下，才應(yīng)用根據(jù)要點(diǎn)b和c的措施。
在圖12中，示出了利用初始填充和泵吸作用期間占主導(dǎo)的力之 間的差異的措施。該措施包括在導(dǎo)管系統(tǒng)30中的可移動布置阻塞物 的應(yīng)用。特別地，在圖12中，示出了噴射器類型的泵吸部分50,其 中在第二導(dǎo)管32合并至第一導(dǎo)管31的位置之后的部位，閥門61以 可繞樞軸轉(zhuǎn)動地布置在樞軸62周圍。
閥門61可在閉合位置和打開位置之間移動，其中在閉合位置， 閥門61擋住了第一導(dǎo)管31,其中在打開位置，閥門61使第一導(dǎo)管 31通暢。因此，在閥門61的閉合位置，液體流被阻礙，使得液體不 能到達(dá)出口41。在圖12中，示出閥門61處于閉合位置。
在力的影響超過特定閾值的情況下，使閥門61從閉合位置開始 達(dá)到打開位置。在導(dǎo)管系統(tǒng)30的初始填充期間占主導(dǎo)的力相對低， 低于該閾值。因此，這些力不能使閥門61達(dá)到打開位置。然而，在 泵吸作用期間，在導(dǎo)管系統(tǒng)30中占主導(dǎo)的力相對高，高于該閾值， 因此使閥門61達(dá)到打開位置，并且至少在該泵吸作用持續(xù)時期內(nèi)使 其保持在該位置。
優(yōu)選地，第一導(dǎo)管31配備有用于容納在打開位置的閥門61的 突起63。這樣，就實(shí)現(xiàn)了在第一導(dǎo)管31中的流體在泵吸作用期間根 本不受阻礙，這是因?yàn)殚y門61完全離開導(dǎo)管通路。
當(dāng)計(jì)劃使用泵單元1 -5多于一次時，如果提供了用于在已經(jīng)發(fā)生泵吸作用之后使閥門61返回閉合位置的裝置，則這是有利的。這 種裝置可以包括例如彈簧。通過使閥門61返回到閉合位置，停止或 者至少最小化了液體從出口 41的滴流。
在本發(fā)明的范圍內(nèi)，阻塞物可以存在于泵單元1 - 5中任何適當(dāng) 的位置。例如，阻塞物可以定位在出口 4i處，或者在出口41附近。 在圖13中示出了該選擇，其中該阻塞物通過附圖標(biāo)記61來指示， 例如圖12中的閥門61。
另外，可以提供可移動布置的成分，在泵吸作用期間施加的力 的影響下，可以從泵單元1 - 5移除該成分。這種成分可以由人類可 消費(fèi)材料制成，使得它能夠落入用于接收飲料的杯中并成為飲料的 一部分。該成分可以包括例如調(diào)味劑或者泡沫增加劑。
在圖14中，示出了利用初始填充期間和泵吸作用期間占主導(dǎo)的 溫度之間的差異的措施。該措施包括應(yīng)用在較高溫度時溶解的阻塞 物64。因此，僅在通過使用諸如蒸汽的熱流體來制備熱飲的情況下， 才可以應(yīng)用該措施。特別地，在圖14中，示出了噴射器類型的泵吸 部分50,其中在第二導(dǎo)管32合并至第一導(dǎo)管31的位置之后的部位， 布置了可溶解阻塞物64。
在初始填充期間，在導(dǎo)管系統(tǒng)30內(nèi)的溫度是環(huán)境溫度或者甚至 更低，例如當(dāng)液體曾經(jīng)儲在較冷地方時。在那些環(huán)境下，該阻塞物 64保持原狀，使得該液體不能流動超出該阻塞物。然而，當(dāng)啟動泵 吸作用時，通過第二導(dǎo)管32提供蒸汽，溫度上升，致使該阻塞物64 溶解。^v此刻開始，允許流體自由地朝著出口 41流動。
該可溶解阻塞物64可以包括諸如調(diào)味劑或者泡沫增加劑的材 料。另外，阻塞物64可以具有一個或多個孔。在圖15中示出了具 有中心孔的阻塞物64。同樣，阻塞物64可以布置在泵單元1 - 5中 適當(dāng)?shù)奈恢?。例如，還可以將阻塞物64布置在出口 41處或者在出 口 41附近。
需要說明的是，所示的根據(jù)本發(fā)明的泵單元1 - 5的所有的實(shí)施 例包括單個出口 41。然而，這并不能改變泵單元1 - 5可以包括多于一個出口 41的事實(shí)。提供多個出口 41的優(yōu)勢在于，單個出口 41的
直徑可以相對小。這樣，可以得到更高的流動阻力，其中流動阻力
甚至可以高得足以防止流體經(jīng)過出口 41泄漏出來。
本發(fā)明可以應(yīng)用在任何類型的飲料制作器具中，并且其提供了 對于在啟動泵吸至少 一 種飲料配料的過程中可能出現(xiàn)的問題的解決
方案。特別地，本發(fā)明包括在啟動泵吸作用之前，對泵單元1-5的 導(dǎo)管系統(tǒng)30的導(dǎo)管31、 33的至少一部分進(jìn)行初始填充。另外，為 了防止導(dǎo)管31、 33的初始填充導(dǎo)致流體經(jīng)過導(dǎo)管系統(tǒng)30的出口 41 過早流失的情形，本發(fā)明提出了旨在確保只要基于壓力差的泵吸作 用尚未發(fā)生就使流體留在導(dǎo)管系統(tǒng)30中的措施。
本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)明白的是，本發(fā)明的范圍并不僅限于前面 所討論的示例，而且在并未脫離所附權(quán)利要求書所定義的本發(fā)明的 范圍的情況下，可以存在若干修改和變形。
'在前面已經(jīng)公開了泵單元1-6，其包括用于容納液體的貯液器 20、用于輸送該液體的導(dǎo)管系統(tǒng)30以及用于使液體受到泵吸力的泵 吸部分50。通常泵吸力可以是作為壓力差的結(jié)果而得到的力。例如， 在泵吸部分50中，可以在諸如蒸汽的另外流體流的影響下來泵吸液 體。在根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的泵單元3中，導(dǎo)管系統(tǒng)30最初填充空氣。這 導(dǎo)致了在泵單元3開始操作時的問題，或者在施加的泵吸力高得足 以防止這種問題是情況下，卻導(dǎo)致了液體的流量過高。通過使得在 并非泵吸力的另外力的影響下，例如在毛細(xì)作用力或者重力的影響 下，對用于從貯液器20向泵吸部分50輸送流體的導(dǎo)管31的至少一 部分進(jìn)行初始填充，解決了這個問題。
權(quán)利要求
1.一種用于在飲料機(jī)中使用的泵單元，包括用于容納流體的貯液器(20)以及具有至少一個導(dǎo)管(31)的導(dǎo)管系統(tǒng)(30)，該至少一個導(dǎo)管(31)連接至該貯液器(20)并且適合于在泵吸力的影響下輸送該流體；其中該泵單元適合于允許基于泵吸力之外的力來利用該流體對該導(dǎo)管(31)的至少一部分進(jìn)行初始填充。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的泵單元，進(jìn)一步包括泵吸部分(50), 其使得該流體在該泵單元的操作期間受到泵吸力，其中該導(dǎo)管(31) 的至少一部分在該貯液器(20)和該泵吸部分(50)之間延伸，并 且其中該泵單元適合于允許基于泵吸力之外的力來利用該流體對該 導(dǎo)管(31)的所述部分進(jìn)行初始填充。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的泵單元，其適合于允許基于毛細(xì) 作用力利用該流體來對該導(dǎo)管(31)的至少一部分進(jìn)行初始填充。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的泵單元，其中該導(dǎo)管(31)受到局部 限制。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的泵單元，其中該導(dǎo)管(31)在該導(dǎo)管 (31 )局部受到限制的長度上包括至少兩個子導(dǎo)管(45)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3-5任一項(xiàng)所述的泵單元，其中該導(dǎo)管(31) 的材料是流體對其具有良好浸潤的材料。
7. 根據(jù)權(quán)利要求3-5任一項(xiàng)所述的泵單元，包括適合于確保該 流體對該導(dǎo)管(31)具有良好浸潤的裝置。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的泵單元，其中該適合于確保該流體對 該導(dǎo)管(31)具有良好浸潤的裝置包括具有良好的流體浸潤并涂覆 到該導(dǎo)管(31)的內(nèi)表面(35)的材料層。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的泵單元，其中該適合于確保該流體對 該導(dǎo)管(31)具有良好浸潤的裝置包括用于通過施加電壓而在該流 體和該導(dǎo)管(31)之間產(chǎn)生電浸潤作用的裝置。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的泵單元，其中該貯液器(20)和該導(dǎo)管(31)的配置允許基于重力利用該流體來對該導(dǎo)管(31)的至少 一部分進(jìn)行初始填充。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的泵單元，其中該貯液器(20)的至 少上部分(22)定位在比該導(dǎo)管(31)的至少一部分較高的水平。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1 - 11任一項(xiàng)所述的泵單元，適合于在已經(jīng)發(fā) 生了初始填充之后防止流體從該導(dǎo)管系統(tǒng)(30)漏出。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的泵單元，其中該導(dǎo)管系統(tǒng)(30)的 出口 (41)的水平高于該貯液器(20)中流體的最高水平。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的泵單元，包括其中布置了該導(dǎo) 管系統(tǒng)(30)的基底(40),其中該基底(40)圍繞該導(dǎo)管系統(tǒng)(30) 的出口 (41)的部分包括流體對其具有較差浸潤的材料。
15. 根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的泵單元，包括其中布置了該導(dǎo) 管系統(tǒng)(30)的基底(40),其中該基底(40)圍繞該導(dǎo)管系統(tǒng)(30) 的出口 (41)的部分由具有較差流體浸潤的材料層所覆蓋。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的泵單元，其中該具有較差流體浸潤 的材料層是用于密封該導(dǎo)管系統(tǒng)(30)的出口 (41)的可移除密封 的一部分。
17. 根據(jù)權(quán)利要求12-16任一項(xiàng)所述的泵單元，其中該導(dǎo)管系 統(tǒng)(30)的導(dǎo)管(31、 33)中至少之一的內(nèi)表面(35)的環(huán)形部分 由具有較差流體浸潤的材料層所覆蓋。
18. 根據(jù)權(quán)利要求12-17任一項(xiàng)所述的泵單元，包括可移動布 置的阻塞物(61),其適合于在初始填充期間施加了泵吸力之外的 力時保持在原位，并且適合于在受到該泵吸力的影響下被移動。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的泵單元，包括可繞樞軸旋轉(zhuǎn)地布置 在該導(dǎo)管系統(tǒng)(30 )內(nèi)的閥門(61 )。
20. 根據(jù)權(quán)利要求12 - 19任一項(xiàng)所述的泵單元，包括阻塞物(64 )， 其適合于在其溫度超過閾值時溶解，該閾值高于在初始填充期間提 供的該流體的溫度。
21. 根據(jù)權(quán)利要求1 - 20任一項(xiàng)所述的泵單元，其中該導(dǎo)管系統(tǒng)(30)包括用于輸送流體的至少兩個導(dǎo)管(31， 32),該至少兩個 導(dǎo)管在該泵單元中的特定位置處接合。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的泵單元，其中該貯液器(20)適合 于容納液體，其中連接至該貯液器(20)的該導(dǎo)管(31)適合于輸 送該液體，并且其中另一導(dǎo)管(32)適合于輸送蒸汽。
23. —種用于在飲料機(jī)中使用的泵單元，包括導(dǎo)管系統(tǒng)(30), 其具有用于在泵吸力的影響下輸送流體的至少一個導(dǎo)管(31);其 中該泵單元適合于防止流體從該導(dǎo)管系統(tǒng)(30)泄漏。
24. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的泵單元，進(jìn)一步包括用于容納該流 體的貯液器(20),其中該導(dǎo)管系統(tǒng)(30)的出口 (41 )的水平高 于該貯液器(20)中流體的最高水平。
25. 根據(jù)權(quán)利要求23或24所述的泵單元，包括其中布置了該導(dǎo) 管系統(tǒng)(30)的基底(40),其中該基底(40)圍繞該導(dǎo)管系統(tǒng)(30) 的出口 (41)的部分包括該流體對其具有較差浸潤的材料。
26. 根據(jù)權(quán)利要求23或24所述的泵單元，包括其中布置了該導(dǎo) 管系統(tǒng)(30)的基底(40),其中該基底(40)圍繞該導(dǎo)管系統(tǒng)(30) 的出口 (41)的部分由具有較差流體浸潤的材料層所覆蓋。
27. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的泵單元，其中該具有較差流體浸潤 的材料層是用于密封該導(dǎo)管系統(tǒng)(30)的出口 (41)的可移除密封 的一部分。
28. 根據(jù)權(quán)利要求23 - 27所述的泵單元，其中該導(dǎo)管系統(tǒng)(30) 的導(dǎo)管(31、 33)的至少之一的內(nèi)表面(35)的環(huán)形部分由具有較 差流體浸潤的材料層所覆蓋。
29. 4艮據(jù)權(quán)利要求23 - 28任一項(xiàng)所述的泵單元，包括阻塞物 (61),其適合于在該泵吸力的影響下被移除。
30. 根據(jù)權(quán)利要求29所述的泵單元，包括可繞樞軸旋轉(zhuǎn)地布置 在該導(dǎo)管系統(tǒng)(30 )內(nèi)的閥門(61 )。
31. 根據(jù)權(quán)利要求23 - 30任一項(xiàng)所述的泵單元，包括阻塞物
32. —種用于在飲料機(jī)(15)中使用的套件(10),至少包括根 據(jù)權(quán)利要求1 - 31任一項(xiàng)的該泵單元的導(dǎo)管系統(tǒng)(30)。
33. 根據(jù)權(quán)利要求32所述的套件(10),其適合于用作一次性 套件來使用。
34. —種飲料機(jī)(15 ),包括根據(jù)權(quán)利要求1 - 31任一項(xiàng)所述的 泵單元，其中該泵單元是該飲料機(jī)(15)的組成部分。
35. —種飲料機(jī)(15 ),包括用于容納根據(jù)權(quán)利要求32或33所 述的套件(10)的空間。
全文摘要
一種泵單元(4)包括用于容納液體的貯液器(20)、用于輸送該液體的導(dǎo)管系統(tǒng)(30)以及用于使液體受到泵吸力的泵吸部分(50)。在根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的泵單元中，初始時空氣填充了導(dǎo)管系統(tǒng)。這在開始泵單元的操作時導(dǎo)致了問題，或者在所施加的泵吸力高到足以防止這樣的問題的情況下，卻導(dǎo)致過高的液體流量。通過泵吸力之外的力的影響，例如在重力影響下，使初始填充用于從貯液器(20)向泵吸部分(50)輸送該液體的導(dǎo)管(31)的至少一部分，這個問題得到了解決。
文檔編號F04F99/00GK101316535SQ200680044828
公開日2008年12月3日 申請日期2006年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月30日
發(fā)明者F·弗雷, J·努爾德休斯, M·C·漢森, P·C·杜伊尼維爾德 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司