背压阀结构及具有该背压阀结构的饮料萃取装置的制作方法

本发明涉及饮料萃取技术领域，具体涉及一种用于饮料萃取装置的背压阀结构以及具有该背压阀结构的饮料萃取装置，该背压阀结构特别适用于萃取装置的供水通道中。

背景技术：

咖啡机或类似的饮料萃取装置在萃取饮料时，需要将咖啡胶囊置于萃取腔内，通过水泵将水流打到加热装置中加热，热水通过位于萃取腔内的咖啡胶囊，对咖啡胶囊内的粉末进行萃取冲泡，萃取后的饮料从萃取腔的出水口流出供人使用。为了获取较好的冲泡效果，咖啡机都是利用高温高压萃取。这就导致咖啡机在煮完咖啡后，咖啡机内部其实仍然残留有一定量的高温水，如果此时直接打开手柄会非常危险，会有高温热水甚至蒸汽喷出而发生危险，此外，有些带有液压酿造系统的咖啡机，是靠液压推动来完成萃取腔的密封及锁死，在煮完咖啡后其内部仍然处于高温高压锁死状态，此时无法打开机器。

为解决上述两种技术问题，以防止咖啡机内部热水或蒸汽喷出，需要在萃取系统的出口处增加背压以及采取泄压措施，但是增加背压后，将会降低萃取时的压力，在萃取时，又需要获得高的压力来萃取，不希望有背压来阻挡。现有的背压结构，大多通过在出口处增加一密封用矽胶，在矽胶堵头的后面增加一弹簧，在弹簧后面增加一固定螺丝。通过调整螺丝挤压压缩弹簧，使弹簧的力施加在矽胶上，让矽胶对出口有一定的力实现密封。同时当出口内部压力过大时，会推动矽胶后退，打开出口，水流过。如公开号为cn101669767a的中国发明专利《一种饮料酿造装置》，在进水通道内设有使该进水通道的后端出口保持封闭趋势的单向阀组件，在萃取刚开始阶段，水压压力小于单向阀组件的开启力，水并不会流出，水压不断增大，直至水压大于单向阀组件的封堵力，水流就会通过后刺针的通道进入胶囊内，完成饮料萃取过程。

上述背压结构对出口的密封力是恒定的，不能根据情况调整，同时还会降低萃取时的压力，不能满足不同萃取系统的压力及密封要求，特别是，制备咖啡通常需要较高的萃取压力，在设有单向阀组件的情况下，单向阀不可避免地将会降低萃取腔所能达到的压力，除非采用更高压力的水泵，而能提供更高压力的水泵意味着增加成本，同时也浪费能源，增加使用成本。鉴于此，有必要对现有的背压结构做出进一步地改进。

技术实现要素：

本发明所要解决的第一个技术问题是针对上述现有技术现状提供一种在打开饮料萃取装置时，能实现对装置内部高压水和水蒸气的密封，防止蒸汽喷出，且在关闭饮料萃取装置进行萃取时不会产生额外背压阻力的背压阀结构。

本发明所要解决的第二个技术问题是针对上述现有技术现状提供一种在打开饮料萃取装置时，能实现对装置内部高压水和水蒸气的密封，且在关闭饮料萃取装置进行萃取时不会产生额外背压阻力的饮料萃取装置。

本发明解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为：

一种饮料萃取装置的背压阀结构，其特征在于：包括一活塞座，活塞座内设有活塞腔，活塞腔内约束有能相对于活塞腔前后移动的活塞，且活塞与活塞座底壁之间设有弹性件从而使活塞始终具有向前移动的趋势；活塞上设有连通活塞腔的出水通道，活塞座的后部设有进水通道，活塞座的底壁上设有连通活塞腔与进水通道的出水孔；还包括一背压阀阀芯，该阀芯的前端固定连接于活塞，阀芯的后端设有一能够封堵住所述出水孔的堵头，阀芯还具有一连接段，该连接段连接堵头且在活塞后退过程中能够进入所述出水孔，该连接段的外径小于所述出水孔的孔径；所述活塞受到压力后移过程中，将带动所述堵头后移进入所述进水通道而打开出水孔，所述活塞前移，则将带动所述堵头前移而封堵住出水孔。

本技术方案中，背压阀阀芯的前端与活塞固定连接并能够同步移动，活塞约束于活塞座内并能相对活塞座前后移动。进行萃取时，萃取腔合拢，活塞受到向后的压力，并向后移动至最靠近活塞座底壁的萃取位置处，阀芯跟随活塞同步后移，位于出水孔处的堵头将打开出水孔，此时出水孔处于打开状态，高压水流能顺畅无阻的自出水孔流入液压腔内，以对胶囊进行高压萃取；萃取结束后，打开萃取腔，施加于活塞上的压力撤销，活塞在回弹力作用下向前移动，活塞向前移动至与活塞座底壁相对位移最长处，阀芯跟随活塞同步前移，出水孔由堵头封堵，此时液压腔内不会有高压水或蒸汽不会喷出。

所述阀芯的前端具有一固定部，所述活塞的底壁上开设有用以与所述固定部装配的第一通孔，所述固定部与所述第一通孔之间设有限位结构。限位结构的形式不受任何限制，优选的结构为：所述限位结构包括设于所述固定部外壁上的环形凹槽，以及设于所述第一通孔内壁上的环形凸筋。该种结构结构简单且连接可靠。为了便于安装阀芯，所述固定部的前端连接有轴向延伸的牵引部，该牵引部用于在装配时对所述固定部进行拉扯以使所述固定部嵌入至所述第一通孔内。安装完成后，可以视需要剪掉该牵引部的全部或者部分。

所述阀芯优选为硅胶材质的一体结构。

所述弹性件优选为波纹弹片。波纹弹片安装方便，且足以满足所需的行程及弹力。

所述活塞座与所述活塞之间设有适配的行程限位结构，所述活塞能相对于所述活塞座前后移动1～5mm。

所述行程限位结构包括所述活塞座底壁上设置的向前延伸的凸柱，相应地，所述活塞的底壁上设有供所述凸柱穿设的第二通孔，所述凸柱的前端设有能对所述活塞的前移进行阻挡的卡扣。

本发明的饮料萃取装置，包括机壳、分别约束于所述机壳内并能相对合拢或打开的第一机件和第二机件，其特征在于：所述第二机件内设有本发明前述的背压阀结构。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

相较于现有技术中在供水回路中通过弹簧力作用于阀芯的阀结构，本方案的背压阀的开启和关闭方式简单，通过驱动机构带动活塞，即可使背压阀阀芯相对于出水孔打开和封堵，无需配合额外的结构对出水孔的导通与否进行控制；萃取腔关闭状态时，出水孔直接的完全的打开，无需额外克服弹簧的弹力，由于供水通路中不会产生额外的背压阻力，因此可以减少水压的损耗，有效保证水泵的压力近乎百分百的用于萃取咖啡；萃取腔打开时，出水孔由堵头封堵，能实现对装置内部高压水和水蒸气的密封，以防止热水和蒸汽喷出；该背压结构所涉部件少，整体结构简单、成本低、组装方便。

附图说明

图1为本发明实施例背压阀结构中阀芯的立体结构示意图；

图2为本发明实施例饮料萃取装置的立体结构示意图(手柄打开状态)；

图3为本发明实施例饮料萃取装置中第二机件的立体结构示意图；

图4为本发明实施例饮料萃取装置中第二机件的剖视图(手柄打开状态)；

图5为本发明实施例饮料萃取装置中第二机件的剖视图(手柄关闭状态)；

图6为本发明实施例饮料萃取装置中第二机件的分解示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

参阅图1所示，本优选实施例饮料萃取装置的背压阀结构，其中的背压阀阀芯1大致呈柱状，用以设置在萃取装置内部的供水通道中，并在手柄打开或关闭时向前或向后移动，以作用于出水孔411并使其封堵或打开。

具体地，该阀芯1包括设于前端的固定部11、设于后端的堵头12、以及连接于固定部11和堵头12之间的内缩的连接段13，作为优选实施例，该阀芯1还包括设于固定部11前端的轴向延伸的牵引部14。该阀芯1由柔性材质一体成型制成，优选为硅胶。硅胶材质能使该阀芯1在长期使用过程中仍能保持较好的韧性和弹性，保证对出水孔411良好的密封效果，一体成型则易于阀芯1的生产制造，并保证整体结构的稳固性。

使用状态下，固定部11装配于活塞42的底壁上，对应的，活塞42的底壁上开设有与该固定部11适配的第一通孔421，为了防止阀芯1在随活塞42同步移动时移位，固定部11与第一通孔421之间设有适配的限位结构，该限位结构具体包括设于固定部11外壁上的环形凹槽111以及设于第一通孔421内壁上的环形凸筋4211，该环形凹槽111与环形凸筋4211两者之间凹凸的幅度越大，其轴向锁定越牢靠，进一步地，本优选实施例中的固定部11过盈配合于第一通孔421内，这样即使长期使用，固定部11也不会相对于第一通孔421发生移动。

由于第一通孔421的孔结构不便于装配，因此该阀芯1本身设有一牵引部14，可以在装配时对固定部11进行拉伸牵引以使固定部11能够嵌入至第一通孔421内，装配完成以后，将该牵引部14裁掉即可，不予保留，该装配方式简单可靠。

上述阀芯1的固定部11装配于活塞42底壁上的第一通孔421内，阀芯1与活塞42同步前后移动，活塞42约束于活塞座41内并能相对活塞座41前后移动。关于该活塞42和活塞座41的具体结构可以参阅图3至图6所示，活塞42在弹力作用下具有相对于活塞座41向前移动的趋势，对应的，堵头12具有始终封堵住出水孔411的趋势，该堵头12具有与出水孔411的内壁过盈配合的环形壁121，以更好的对出水孔411进行封堵，防止内部热水和蒸汽逸出。当然，堵头12的尺寸也可以是较明显地大于该出水孔411的孔径，从而在封堵出水孔时并不进入出水孔。

活塞42上设有连通活塞腔415的出水通道423，活塞座41的后部设有进水通道412，活塞座41的底壁上设有连通活塞腔415与进水通道412的所述出水孔411。

活塞座41与所述活塞42之间设有适配的行程限位结构，活塞42能相对于活塞座41前后移动的距离一般在1～5mm即可，本实施设定的行程约为2mm。所述行程限位结构包括活塞座41底壁上设置的向前延伸的凸柱413，相应地，活塞42的底壁上设有供凸柱413穿设的第二通孔422，凸柱413的前端设有能对活塞42的前移进行阻挡的卡扣414。

关闭手柄进行萃取时，萃取腔合拢，活塞42受到向后的压力，并向后移动至与活塞座41底壁相对最近的萃取位置处，阀芯1跟随活塞42同步后移，此时，原本位于出水孔411处的堵头12将伸出出水孔411，进入进水通道412内，使出水孔411处于打开状态，连接段13移动至出水孔411处，其外径小于出水孔411的内径，将有利于高压水流的快速流入，以对胶囊进行高压萃取，也能减少萃取等待时间。显然，出水孔411的孔径小于进水通道412，堵头12活动区域对应的进水通道412，其空间应足以允许堵头12在其内活动，且仍留有足够的空间供水流通过。

萃取结束后，打开手柄，施加于活塞42上的压力撤销，活塞42在波纹弹片43回弹力作用下向前移动复位，活塞42向前移动至与活塞座41底壁相对最远处，阀芯1跟随活塞42同步前移，出水孔411由堵头12封堵，此时液压腔内将不会有高压热水或蒸汽喷出。

参阅图2至图6所示，本优选实施例提供一种饮料萃取装置，包括机壳2、分别约束于机壳2内并能相对合拢或打开的第一机件3和第二机件4，其中，第二机件4包括活塞座41以及约束于活塞座41内并能相对于活塞座41前后移动的活塞42，活塞42的外周面与活塞座41的内壁之间设有密封配合的密封圈45，活塞42的后端面与活塞座41的前端面之间设有使活塞42始终保持前移趋势的波纹弹片43。可以理解的是，使活塞42始终保持前移趋势的还可以是自活塞座41前端面向前延伸的其他类型的弹簧。活塞座41的前端面上固定设置有后刺破针44，用以在萃取状态时刺破胶囊的后端面。

出水孔411轴向贯穿于活塞座41的端面上，活塞座41上还设有与出水孔411相连通的进水通道412，实施例一所提供的阀芯1，其固定部11固定装配于第一通孔421内，阀芯1随活塞42同步移动，设于其后端的堵头12也随活塞42同步移动，并具有始终封堵住出水孔411的趋势，萃取状态时，活塞42受压并带动堵头12后移，以使堵头12打开出水孔411，水流自出水孔411流入活塞座41内。

活塞座41与活塞42之间设有适配的轴向行程限位结构，活塞42在波纹弹片43的回弹力作用下受到向前的弹力，该行程限位结构能防止活塞42向前冲出活塞座41，活塞42能相对于活塞座41前后移动1～5mm。具体的，活塞座41的前端面上设有向前延伸的凸柱413，相应地，活塞42的端面上设有供凸柱413穿设的第二通孔422，凸柱413的前端内侧设有能对活塞42的前移进行阻挡的挡部414。

相较于现有技术中在供水通路中通过弹簧力作用于阀芯的单向阀结构，本方案的背压阀结构的开启和关闭方式简单，通过关闭和打开手柄，即可使阀芯1相对于出水孔411打开和封堵，无需配合额外的结构对出水孔411的导通与否进行控制；手柄关闭状态时，出水孔411直接的完全的打开，无需克服弹簧的弹力，由于供水通路中不会产生额外的背压阻力，因此可以减少水压的损耗，有效保证水泵的压力近乎百分百的用于萃取咖啡；手柄打开状态时，出水孔411由堵头12封堵，能实现对装置内部高压水和水蒸气的密封，以防止热水或者蒸汽喷出；该背压结构所涉部件少，整体结构简单、成本低、组装方便。

需要说明的是，本实施例的描述中，术语“前、后”、“上、下”等指示的方位或位置关系均为基于附图所示的方位或位置关系，仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。本技术领域的普通技术人员应当认识到，以上的实施方式仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围之内，对以上实施方式所作的适当改变和变化都落在本发明要求保护的范围之内。