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(gè)導(dǎo)管的導(dǎo)管系統(tǒng)，該至少一個(gè)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(lái)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(gè)端部受到限制，使得蒸汽在進(jìn)入混 合導(dǎo)管時(shí)加速。當(dāng)對(duì)套件操作并且通過(guò)用于輸送蒸汽的導(dǎo)管將蒸汽 提供到混合導(dǎo)管時(shí)，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(guò)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(méi)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(shí)， 對(duì)于制作飲料的過(guò)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(huì)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(shí)， 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(duì)空氣具有相對(duì)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(duì)于空氣的較差的泵吸作用導(dǎo)致啟動(dòng)問(wèn) 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(duì)于泵吸液體而言壓力差過(guò)大，導(dǎo)致液體的 流量過(guò)高。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了對(duì)于具有啟動(dòng)問(wèn)題或者液體的流量過(guò)高的問(wèn)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(gè)導(dǎo)管的導(dǎo)管系統(tǒng)，該至少一個(gè)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(lái)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(lái)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(lái)泵吸流體的值。
在根據(jù)本發(fā)明的泵單元的 一 個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)管的至少 一 個(gè)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(lái)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(méi)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(lái)初始填充該導(dǎo)管的至少一部分。這可以通過(guò)多種方式來(lái) 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(zhǎng)度上包括至少兩個(gè)子導(dǎo)管，以使得對(duì)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。可以通過(guò)降低流體 與導(dǎo)管的內(nèi)表面之間的接觸角，即通過(guò)提高流體對(duì)導(dǎo)管的內(nèi)表面的 浸潤(rùn)，來(lái)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^(guò)將導(dǎo)管的材料選擇為流體對(duì)其具有良好的浸潤(rùn)的材
料，來(lái)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(duì)導(dǎo)管具有良好的浸潤(rùn)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(rùn)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(guò)施加電壓在流體 和導(dǎo)管之間產(chǎn)生電浸潤(rùn)效應(yīng)的裝置。電浸潤(rùn)作用包括流體相對(duì)于導(dǎo)
管的接觸角的降低，由此增加了流體對(duì)導(dǎo)管的浸潤(rùn)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(guò)將貯液器的至少上部定位在比 該導(dǎo)管的至少一個(gè)部分更高的水平處來(lái)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(kāi)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(shí)，存在流 體過(guò)早地從泵單元流出的危險(xiǎn)，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(guò)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(rùn)'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(guò)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(rùn)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(shí)，在襯 底中圍繞該出口的部分之后留下有非浸潤(rùn)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(rùn)性的材料層。但流體與非浸潤(rùn)層的接觸角大于90°時(shí)，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(rùn)材料環(huán)的位置 可以自由選擇，并且可以對(duì)更多的非浸潤(rùn)材料環(huán)進(jìn)行涂覆。當(dāng)泵單 元被操作時(shí)，可以忽略一個(gè)或多個(gè)環(huán)對(duì)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(gè)導(dǎo)管，該至少兩個(gè)導(dǎo)管在泵單元中的特定位置處接合。其中一個(gè)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(guò)的文丘里原理來(lái)實(shí)現(xiàn)泵吸流 體對(duì)于該液體的泵吸作用。這并未改變?cè)摫梦ぷ骺梢曰诹硗膺m 當(dāng)?shù)脑韥?lái)實(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(guò)允許第二流體至第一流體的動(dòng)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(dòng)。
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(guò)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?。
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(lái)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(dòng)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(duì)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(gè)制備飲料的過(guò)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(lái)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(zhǎng)的密封嚢， 其可以通過(guò)提供兩個(gè)箔片板并使這些箔片板沿著它們的外圍互連來(lái) 制造。這并未改變貯液器20可以以另外的適當(dāng)方式來(lái)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(gè)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(lái)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(duì)較低的導(dǎo)管31， 32的流動(dòng)阻力。
第一導(dǎo)管31中鏈接到貯液器20的部分相對(duì)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(guò)程中， 通過(guò)利用蒸汽來(lái)加熱最初貯液器20中容納的液體來(lái)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(shí)，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(shí)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(guò)程。為了清晰起見(jiàn)，在圖1和圖2中的進(jìn)入流和輸出流 利用箭頭來(lái)指示。
對(duì)于制備飲料的過(guò)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(guò)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(kāi)始了制備飲料的過(guò)程時(shí)，重要的是使得液體通過(guò)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(dòng)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(shí)， 開(kāi)始飲料制備的實(shí)際過(guò)程，其中蒸汽通過(guò)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(dòng)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(guò)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(guò)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(guò)將動(dòng)量從蒸汽流傳遞到液體來(lái)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(duì)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(huì)引起液體流入第一導(dǎo)管31，在允許液體運(yùn)動(dòng)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(huì)具有動(dòng)量。在角度e大于
卯。的情況下，蒸汽流對(duì)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(dòng)，即朝著貯液器20的方向。當(dāng)液體是牛奶時(shí)，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(shí)，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(gè)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(duì)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(duì)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(duì)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(lái)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(guò)程。為了清晰起見(jiàn)，在圖3中，進(jìn)入流和輸出 流利用箭頭來(lái)指示。
當(dāng)?shù)谝粚?dǎo)管31充滿來(lái)自貯液器20的液體并且蒸汽通過(guò)第二導(dǎo) 管32被提供至混合腔室34時(shí)，制備飲料的實(shí)際過(guò)程開(kāi)始。在該過(guò) 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(guò)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(guò)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(duì)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(gè)空氣導(dǎo)管。優(yōu)選地，這種空氣導(dǎo)管可通過(guò)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(duì)于一次性套件IO而言，不需要提供用于在制備飲料的過(guò)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(shí)建立第一導(dǎo)管31和貯液器之間的開(kāi)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(lái)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(lái)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(guò)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(shì)。這些優(yōu)勢(shì)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(gè)導(dǎo)管31的泵單元1、 2相關(guān)的問(wèn)題涉及到泵單元1、 2的操作的啟
動(dòng)情形，下面將參考圖4來(lái)對(duì)其進(jìn)行說(shuō)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(huì)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(lái)對(duì)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(duì)于貯液器20中液體水平的高度H由雙箭頭來(lái)指示。
在泵單元3的啟動(dòng)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?jī)?nèi)液體水平相對(duì)于該貯 液器20內(nèi)的液體的整體水平略有升高。這通過(guò)圖5來(lái)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(duì)于貯液器20中液體水平的高 度h由雙箭頭來(lái)指示。
通常，第一導(dǎo)管31內(nèi)的液體水平相對(duì)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(lái)確定。對(duì)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(shuō)明的是，對(duì)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(méi)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(shuō)明的那樣，在泵單元3的啟動(dòng)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(duì)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(duì)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(shí)，最小值典型地為0.004bar。
在已經(jīng)開(kāi)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(dòng)期間抽走空氣，并且當(dāng)泵 吸液體時(shí)該泵的高性能是不必要的。在許多情況下，泵的性能過(guò)高， 將得到過(guò)高的液體流量。
本發(fā)明提供了對(duì)于這種沖突問(wèn)題的解決方案，該沖突問(wèn)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(dòng)，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(kāi)始泵單元3的操作之前利
用液體來(lái)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(gè)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(lái)實(shí)
現(xiàn)利用液體對(duì)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(jiàn)，可以通過(guò)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(lái)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(shí)，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(shuō)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(duì) 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(huì)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(méi)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(lái)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(kāi)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(gè)子導(dǎo)管45,而非 單個(gè)狹窄部分39。在圖7中，通過(guò)示例示出了具有四個(gè)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(shì)在于， 實(shí)現(xiàn)了導(dǎo)管31的半徑r的降低，卻沒(méi)有導(dǎo)管31的流動(dòng)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(lái)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(duì)于導(dǎo)管31的內(nèi)表面35的浸潤(rùn)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(rùn)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(rùn)。考慮到該公知的事實(shí)，液體對(duì)于導(dǎo)管31的 內(nèi)表面35的浸潤(rùn)可以通過(guò)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(duì)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(guò)對(duì)金模鑄聚合物(molding a polymer against gold )來(lái)制造這種塑泮牛。
套件10的整個(gè)主體40不需要由液體對(duì)其具有良好浸潤(rùn)的材料 制成。如果第一導(dǎo)管31的內(nèi)表面35的相關(guān)長(zhǎng)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(zhǎng)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(rùn)?？紤]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(zhǎng) 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(zhǎng)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(wú)機(jī)涂層。當(dāng)接觸角a降低到25?；蛘呱踔粮偷闹禃r(shí)，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(duì)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(shí)，例如為20mm或者更低時(shí)，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(duì)于 實(shí)際的一次性套件10。
還可能的是，基于公知為電浸潤(rùn)效應(yīng)的作用來(lái)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(guò)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(lái)實(shí)現(xiàn) 利用液體對(duì)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(tái)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(kāi)口連接時(shí)，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(kāi)口連接時(shí)，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(kāi)始泵單元l-5 的實(shí)際操作之前，得到了對(duì)泵單元1 -5的導(dǎo)管系統(tǒng)30中至少一個(gè) 導(dǎo)管31的至少一部分的初始填充時(shí)，存在液體過(guò)早地從泵單元l-5 的出口41滴流的危險(xiǎn)。因此，本發(fā)明還提供了旨在確保液體將不會(huì)漏出的措施。在沒(méi)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(lái)描述第一措施。當(dāng)將貯液器20相對(duì)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(shí)，液體不會(huì)因?yàn)橹亓Χ鴱某隹?41滴流。應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的是，在 泵單元3的操作期間，實(shí)際上將不會(huì)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(duì)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(duì)小。
通過(guò)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(kāi)始泵單元1 - 5的操作之前打 開(kāi)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(lái)描述旨在確保液體不會(huì)過(guò)早經(jīng)過(guò)出口 41泄 漏的另一措施。該措施包括對(duì)主體40中圍繞出口 41的部分的浸潤(rùn) 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(rùn)特性使 液體與該部分的^妻觸角a相對(duì)大，優(yōu)選地大于90。時(shí)，可以防止液體 滴流。這可以通過(guò)選擇液體對(duì)其具有較差浸潤(rùn)的材料來(lái)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(rùn)材料，但是 這并不是必須的，這是因?yàn)樵谥黧w40中的這個(gè)部分被非浸潤(rùn)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(duì)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(shuō)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(shì)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(shí)，非浸潤(rùn)涂層仍然保留在出口 41周?chē)?br>
需要說(shuō)明的是，非浸潤(rùn)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(shí)，抗浸潤(rùn)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(jí)，可以在實(shí)踐中實(shí)現(xiàn)出口41 相對(duì)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(rùn)涂層不一定必須涂覆在出口 41的周?chē)＿€可以將該涂層 涂覆到用于輸送該流體的一個(gè)或多個(gè)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(rùn)材料的環(huán)形涂層60。在液體相對(duì)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(huì) 停止。所涂覆的材料可以類似于在前面所描述的非浸潤(rùn)材料。
該非浸潤(rùn)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(gè)或甚至更多的這種環(huán)60。當(dāng)操 作泵單元1 - 5時(shí)， 一個(gè)或多個(gè)環(huán)60對(duì)于泵吸性能的影響可以忽略。
將基于圖12至圖15來(lái)說(shuō)明用于防止液體過(guò)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(gè)導(dǎo)管 31的至少 一個(gè)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(gè)相對(duì)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(guò)程中使用了蒸汽或者
其它相對(duì)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(dòng)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(mén)61以 可繞樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)地布置在樞軸62周?chē)?br>
閥門(mén)61可在閉合位置和打開(kāi)位置之間移動(dòng)，其中在閉合位置， 閥門(mén)61擋住了第一導(dǎo)管31,其中在打開(kāi)位置，閥門(mén)61使第一導(dǎo)管 31通暢。因此，在閥門(mén)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(mén)61處于閉合位置。
在力的影響超過(guò)特定閾值的情況下，使閥門(mén)61從閉合位置開(kāi)始 達(dá)到打開(kāi)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(duì)低， 低于該閾值。因此，這些力不能使閥門(mén)61達(dá)到打開(kāi)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(duì)高，高于該閾值， 因此使閥門(mén)61達(dá)到打開(kāi)位置，并且至少在該泵吸作用持續(xù)時(shí)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(kāi)位置的閥門(mén)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(mén)61完全離開(kāi)導(dǎo)管通路。
當(dāng)計(jì)劃使用泵單元1 -5多于一次時(shí)，如果提供了用于在已經(jīng)發(fā)生泵吸作用之后使閥門(mén)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(guò)使閥門(mén)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(guò)附圖標(biāo)記61來(lái)指示， 例如圖12中的閥門(mén)61。
另外，可以提供可移動(dòng)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(shí)溶解的阻塞 物64。因此，僅在通過(guò)使用諸如蒸汽的熱流體來(lái)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(chǔ)在較冷地方時(shí)。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(dòng)超出該阻塞物。然而，當(dāng)啟動(dòng)泵 吸作用時(shí)，通過(guò)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(kāi)始，允許流體自由地朝著出口 41流動(dòng)。
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(gè)或多個(gè)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(shuō)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(gè)出口 41。然而，這并不能改變泵單元1 - 5可以包括多于一個(gè)出口 41的事實(shí)。提供多個(gè)出口 41的優(yōu)勢(shì)在于，單個(gè)出口 41的
直徑可以相對(duì)小。這樣，可以得到更高的流動(dòng)阻力，其中流動(dòng)阻力
甚至可以高得足以防止流體經(jīng)過(guò)出口 41泄漏出來(lái)。
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(duì)于在啟動(dòng)泵吸至少 一 種飲料配料的過(guò)程中可能出現(xiàn)的問(wèn)題的解決
方案。特別地，本發(fā)明包括在啟動(dòng)泵吸作用之前，對(duì)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(guò)導(dǎo)管系統(tǒng)30的出口 41 過(guò)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(shū)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(kāi)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(lái)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(kāi)始操作時(shí)的問(wèn)題，或者在施加的泵吸力高得足 以防止這種問(wèn)題是情況下，卻導(dǎo)致了液體的流量過(guò)高。通過(guò)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(duì)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(gè)問(wèn)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(gè)導(dǎo)管(31)的導(dǎo)管系統(tǒng)(30)，該至少一個(gè)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(lái)利用該流體對(duì)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(lái)利用該流體對(duì)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(lái)對(duì)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(zhǎng)度上包括至少兩個(gè)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(duì)其具有良好浸潤(rùn)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(duì)該導(dǎo)管(31)具有良好浸潤(rùn)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(duì) 該導(dǎo)管(31)具有良好浸潤(rùn)的裝置包括具有良好的流體浸潤(rùn)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(duì) 該導(dǎo)管(31)具有良好浸潤(rùn)的裝置包括用于通過(guò)施加電壓而在該流 體和該導(dǎo)管(31)之間產(chǎn)生電浸潤(rùn)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(lái)對(duì)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(duì)其具有較差浸潤(rùn)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(rùn)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(rùn) 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(rùn)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(dòng)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(shí)保持在原位，并且適合于在受到該泵吸力的影響下被移動(dòng)。
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(mén)(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(guò)閾值時(shí)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(gè)導(dǎo)管(31， 32),該至少兩個(gè) 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(gè)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(duì)其具有較差浸潤(rùn)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(rùn)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(rùn) 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(rùn)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(mén)(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(lái)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(shí)空氣填充了導(dǎo)管系統(tǒng)。這在開(kāi)始泵單元的操作時(shí)導(dǎo)致了問(wèn)題，或者在所施加的泵吸力高到足以防止這樣的問(wèn)題的情況下，卻導(dǎo)致過(guò)高的液體流量。通過(guò)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(gè)問(wèn)題得到了解決。
文檔編號(hào)F04F99/00GK101316535SQ200680044828
公開(kāi)日2008年12月3日 申請(qǐng)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(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司