滴漏式咖啡壶结构设计参考

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1、滴漏式咖啡壶结构设计参考滴漏式咖啡壶结构设计，本人将从产品（整机）,组件(部件),零件分三个层次,分别从1. 功能要求,2.设计要点,3.典型/成熟的结构4.不良案例,5.标准/专用件,6.注意事项,六个方面, 结合公司实际工艺和生产特点,结合本人咖啡壶设计和评审的经验进行叙述,希望工程师在设计咖啡壶产品时对照该资料, 去伪存真,不断补充.一. 咖啡壶概述1.咖啡壶主要用于家庭或商业用途的煲制咖啡,也可冲茶和打泡沫牛奶。2.常见咖啡壶有滴漏式咖啡壶，置换式咖啡壶，虹吸式咖啡壶，压力式咖啡壶，ESPRESSO，咖啡中心等。3.咖啡壶的基本工作原理A 滴漏式咖啡壶的基本原理滴漏式咖啡壶工作时，水箱

2、里的水经止口阀(单向阀)流入发热管(或锅炉)加热后产生压力，克服水箱和花洒的水位高度差和流动沿程阻力, 通过管路(连接管)流到花洒，喷入装有咖啡粉(或咖啡饼)的过滤蓝，滴入咖啡杯.由于止口阀的作用，水流是脉冲间断的。注: 健伍一款咖啡壶有锅炉, GT300有锅炉和水泵. 对有水泵, 锅炉的咖啡壶，热水是连续的。B 虹吸式咖啡壶基本原理虹吸式咖啡壶上部为咖啡蓝，中部为水壶，底部为加热组件。水加热后，压力升高，上溢至咖啡蓝浸泡咖啡粉，当水全部上溢后，发热部分因温度升高而温控器跳断，几秒钟后由于冷却壶中的压力下降,咖啡液迅速回落壶中。 C ESPRESSO咖啡壶基本原理锅炉内的水被加热后，锅炉内压力

3、会升高，当水温升高，压力升高到某一值，热水会打开压力开关流射至咖啡篮。注, 拨置换开关至蒸汽挡可导致水蒸汽从图1右边的管射出，冲牛奶或泡沫咖啡。 图1 ESPRESSO咖啡壶D 压力式咖啡壶基本原理管路系统中有水泵，发热组件多数为锅炉，水箱多数有水位感应装置，或管路中加流量计。 用IC控制各项功能。E置换式咖啡壶 锅炉中的水长期在预热状态，加入冷水，置换出热水冲咖啡。 二. 咖啡壶的组件（以滴漏式咖啡壶为例）滴漏式咖啡壶一般由以下几部分组成，不同的结构和外形，部件有增有减1. 顶盖(Top Cover)和水箱盖(Reservoir Cover/Lid)2. 大身(Housing/Main Ho

4、using/Upper Housing)和水箱(Reservoir/Upper Housing/Water tank)3. 花洒(Spreader)和花洒组合4. 过滤杯(Brew Basket)和防漏机构(Drip Stop)5. 咖啡杯组合(Glass Carafe or thermal Carafe)6. 底座(Lower Housing/Base) 和底板(Base Cover/Bottom Cover/ Bottom Plate)7. 隔热圈(insulating Ring/Phenolic Ring)和保温板(Keep Warm Plate)8. 发热管(Heater Assy/H

5、WG-heat water general)总成 9.控制面板组合（Control Panel Assy）（一）顶盖,水箱盖及其组件顶盖是构成咖啡壶之外观零件之一，多数为PP料。功能要求:1. 遮盖过滤篮和水箱,单独遮盖水箱为一个零件者称为水箱盖；2. 安装花洒或连动翻起花洒。设计要求:1.避免纯平面的顶盖设计, 如果外观是纯平,也要做2至3mm弧顶,要么做顶盖加内衬双层；2.由于顶盖内表面会做一些钩,扣,骨之类的,一定要注意缩水痕问题；3. 顶盖翻启要大过90；4.顶盖打开时,内表面因蒸汽而形成的水珠要能滑落回水箱；5.顶盖盖下时要平，顶盖与大身多数设计有扣；6.正常温度测试,顶盖外表面不能

6、超过75(即50温升), 把手位不能蒸汽烫手；7.转轴3.5以上,否则跌落测试易断； 8.顶盖翻启时左右摆动不能太大, 转轴与轴孔的配合不要太松;推荐3.7轴配4.0孔,轴肩与孔侧间隙留0.2mm；9.顶盖扣紧力为1至6磅,原则上冷态时翻顶盖不会拎起整机,热态时还要保持有扣感,扣要好入好出,扣单边扣入0.30mm；10酿制一杯咖啡的过程中, 冷凝水珠滴至机外不能超过2滴。基本结构:1.图2是外扣一件式顶盖。由于顶盖和水箱的变形，特别是水位片二次注塑的水箱，水窗位置变形很大，故顶盖和水箱，其配合侧间隙要1.0mm，高度方向重叠要3至5mm。 图2 图3 图4 图52.图3,4,5是内嵌式顶盖。此

7、结构多数设计有装饰圈,对水箱定型有帮助，顶盖和装饰圈（或水箱）侧间隙设计留0.5至1.0mm.高度要留空1.0mm。3.顶盖内衬(花洒盖)距过滤篮高度空隙留1.5-2.0mm。4.图6是固定式顶盖,单独水箱盖.顶盖与大身多为扣位联接,或从下面打三颗螺丝. 顶盖扣位联接要考虑在热态下不容易脱扣。扣上大身顶盖 图6 图7典型结构:图7是一款典型的顶盖扣位设计,用于DLX1050, 特点是扣紧力不受顶盖尺寸变化的影响。注意事项:顶盖和水箱盖都不能用普通ABS料.如CM-12水箱盖曾由PC改为ABS失败, 最后改为PP, Sears顶盖己由ABS改为PC, 计划改高温ABS。(二)上大身,水箱及其部件

8、上大身前半部构成放过滤篮空间,后半部构成水箱, 是构成咖啡壶之外观零件之一,壁厚一般2.0-2.2mm.设计要求:1. 水箱额定容量北美市场 1杯=5.5 fl.oz(或5.0 fl.oz)， 1fl.oz=29.6ml(WAL-MART required 1cup=5.0oz brewed coffee； 欧洲市场 1大杯=125ml(brewed coffee), 1小杯=80ml(brewed coffee)。一般地,加入1000ml水可制得890至900ml咖啡。2. 水箱最大容量多数水箱设计有溢流口（孔），溢流口高出水箱额定容量刻度3至10mm. 没有溢流口者必须丝印最大水位刻度；3

9、. 水箱底距发热管水管中心平面至少80mm,低于此尺寸时要进行测试，验证是否能煲干水箱全部水，插活性碳过滤器的底部高度距离发热管水管中心平面要60mm以上；4. 水箱底要有4以上坡度便于水排干。基本结构:1. 固定式水箱设计 a.材料多为PP料；b.水箱与过滤杯之隔墙厚1.2mm,双面拔0.25斜度；c.由于产品外形的限制,水箱容积严重不够时,取消水箱与过滤杯之隔墙,将过滤杯架/装饰圈底部密封起来。考虑到塑胶变形及保证密封性能，密封圈压缩量应不低于压缩方向硅胶厚度的15%. 这样，水箱容积一下子大了很多；这样，水窗也可以在正前面；d.水窗至水箱顶留足20mm,以防水箱之水窗位置变形太大。2.水

10、窗设计a. 水窗材料一般是透明PP,AS料,PC料.用PP水位片,水箱该局部胶位最好加厚0.3mm； 用AS料水位尺，水位尺的最小厚度应2.0mm；AS和PC料水位尺要设计包胶, 参见图8; 防止水位尺与PP料水箱熔结不好而漏水； b.对于半透明水尺配黑色大身，水位尺用烟色（smoking color）；c.水位尺中间凹入0.2mm，防止注塑时表面刮花；图8水位片水箱包胶d. 水位片的长度及高度位置要考虑水位刻度的丝印美观。3.移动水箱设计a. 移动水箱材料一般是透明PP,AS料,PC料；（PC选抗水解PC）b. 移动水箱一般较深,透明料容易出模拖花表面,特别是AS料,建议内表面1.3出模角,

11、外表面走行位开模,用热嘴(AS料/PC料)；注:ODC440水箱内外面是1,热流道热嘴,试模时常拖花.c.水箱底有止漏机构：包括顶杆,弹簧,矽胶。设计时找一款参考样板即可。4.止口阀设计 目前我们有三种止口阀可供选择：箭头式球阀，鼠笼式球阀,锥面密封阀,参见图9；选用时要验证煲水时间和堵出水管一小时煲机测试，看是否由于止口阀太密封而炸开矽胶水管。球阀止口阀图9典型结构:1.大身上下两部分通过止口定位,双面定位止口比单面定位止口对位性更好，易于控制起级。 图10是咖啡壶上、下大身用双止口定位的一种典型设计，0.5是美观线，止口凸台为2mm高、1.01.2mm厚，止口槽与止口凸台侧隙0.2mm左右

12、. 螺钉连接，三颗螺钉以构成三角形面积最大为原则，以提高上半部的安装稳定性。2. 控制缩水，壁厚尽量均匀；避免局部厚胶位，筋骨尽量少而薄(T=1.0mm)，丁字位建议掏胶(如图11) 掏胶外观部分出模方向出模方向 图10图11 注意事项:1. 整体式大身分上、下两部分。上半部分构成水箱、过滤杯的空间；下间部分构成发热管的空间；中间位置放咖啡杯(Carafe)。该结构模具尺寸大，注塑时间长,成本较高。2.大身注塑变形是重点要关注的,定形是一种补充办法,如ODC440前、后壳大身, 开模做定型夹具，用ABS水口料啤一件，用放于零件内,到总装拉后再取出循环使用,定型效果非常之好。3. 大身(壳)如果

13、用ABS料，要特别关注ABS塑料耐温问题, 因为ABS受热变形,冷却后无法回到原来的形状而造成离隙和起级。如DCM3000。4固定水箱是大水口底部进胶，剪水口不能剪太短，故设计时底座在这一位置要留空位，或者水箱底对应水口点加厚一球面。5. 固定水箱的溢流口位置要考虑花洒的回水是否会从孔滴至机外。6.外观面有蚀纹要求的，要分析出模角是否够。7.水箱口内边要倒R,与底座分型面要倒R.（三）花洒及花洒组件花洒通过弯管，塑胶连接管（raise pipe），矽胶套管连接发热管,热水从花洒头喷出,喷射到过滤篮内.功能要求: 1.正常煲机时,花洒不能回水太多；2.需要翻启的花洒，转动要灵活,能配合顶盖翻启至

14、需要的角度,伸入花洒盖（顶盖内衬）的,翻启时不能脱出,设计要考虑翻启时花洒回水，以防止热水喷到咖啡壶以外的地方。设计要求:1.1000W左右的咖啡壶,花洒的最小通道截面积要大于70mm2；2.在工作位置,花洒水流要后高前低；3.翻动的花洒,要检查翻启过程中会不会卡死。基本结构:基本上目前市面上的普通滴漏咖啡壶的花洒结构形式,我公司都有生产过。CM1400-P05/P06 28.5CM-312-P15/16 43DCM2000-P30/P31 43DCM500-P21/P22 38.4DCM500-P06/P07 124DCM18-P12/P13 86DCM2000-P05/P06 124ABD700-P07 123典型结构:DE755/DLX1050花洒结构 (图12) 和06CMD051/052花洒结构 (图13) 为首推的典型结构,它们的区别是回水孔位置不同,原理上讲,06CDM051/052出水和回水不在同一截面上,更容易密封. 图12 图13注意事项:1.花洒上,下盖用超声波焊接的结构现在已基本不用。2.直管用挤塑管,选6.5X8.5就可以,不用太粗。3.转动类花洒(花洒下盖部分