口袋里的咖啡机
白之牙 2012-01-25 20:26:22
想喝自己亲手煮的咖啡,无奈咖啡机又贵又笨重,总不能过年回家、走亲串门都随身携带吧。怎么办呢?自己动手做一个集酒精炉和咖啡壶一体的一体式口袋咖啡机吧!
分享到:
新浪微博 人人 豆瓣 QQ空间 腾讯微博DIYer:Runeshai
制作时间:3小时
制作难度:★★☆☆☆
GEEK指数:★★★☆☆
双向电梯
1 工具和材料1.1 零件清单1.2 螺钉螺母1.3 塑料零件1.4 工具列表1.5 钻头2 设计目标3 研究和改进4 沸腾壶4.1 制作材料的选择4.2 制作,第一部分4.3 制作沸腾壶,第二部分4.4 制作沸腾壶,第三部分5 酒精炉5.1 酒精炉,制作第一部分5.2 酒精炉,制作第二部分6 酿造口6.1 酿造口,制作第一部分6.2 酿造口,制作第二部分6.3 酿造口,制作第三部分6.4 酿造口,制作第四部分7 使用与调校8 DIYer签到处过年过节,走亲访友,想喝咖啡又不想喝速溶的,习惯自己煮的品种和味道却很难把一大套设备随身搬运,这个时候,你就需要一个便携的咖啡壶,随时随地给自己煮咖啡是意见多么有趣的事情啊!
1 工具和材料1.1 零件清单○ 2个 1英寸盖子
○ 4个 1/2英寸盖子
○ 1根 1/2英寸管子(长度3英寸)
○ 3个 1/2英寸连接器(其中2个会被砸扁,当作铜块用)
○ 1个 1英寸连接器
○ 1个 1至1/2英寸的减径管(可以和1英寸的管子配合),用于酿造口
○ 1个 1至1/2英寸的减径管(可以和大于1英寸的管子配合),用于沸腾壶
○ 1个 1/4英寸的铜管(大约4英寸长)
1.2 螺钉螺母酿造口需要:
○ 1个 6-32的3英寸螺钉
○ 1个 6-32的带翼螺母
孔需要:
○ 1个 小螺母和螺钉
○ 螺钉长度不超过1/2英寸,螺母宽度约为3/8英寸
加热炉需要:
○ 1个 小螺母和螺钉
○ 螺钉直径必须小于铜管的1/4英寸,长度大约为1/2英寸。
1.3 塑料零件○ 2个 1英寸的橡皮垫圈
○ 2个 小橡皮垫圈,用于一些阀门。(用于孔和酿造口的带翼螺母)
○ 1个 注射器
○ 1块 小的废弃木板(用于制作夹具)
1.4 工具列表● 1台电钻
● 1把弓锯
● 1支烙铁
● 1张150号颗粒的砂纸
● 1副钢丝钳
● 1把钳子
● 1根榔头
1.5 钻头● 1/4英寸
● 1/8英寸
● 1/16英寸
2 设计目标设计目标就是任何产品设计时要考虑的最重要的几个方面,它们决定了限制有多大。目标越明确,设计上的限制就越大,我们就要发挥更大的创意,才能实现它们。
在本项目中,我有如下目标。
1——产品必须能够放进牛仔裤口袋里。
2——产品必须用常见、便宜而且容易获取的材料制作,可以在任何家庭制作商店或者街角的五金店里买到。
3——产品必须用简单的工具完成,大部分制作爱好者都应该有这样的工具,或者可以轻松地借到或便宜地买到。
4——产品必须是自给自足的。
5——预算不能太高。
这五个简单的目标的确让我的设计有了方向,来制作这样一个咖啡机,其中还用到了些不寻常的方法。
3 研究和改进首先,什么是意式浓缩咖啡呢?
维基百科的解释是:
浓缩咖啡(Espresso)或意式浓缩咖啡,是一种口感强烈的咖啡类型,方法是以极热但非沸腾的热水,借由高压冲过研磨成很细的咖啡粉末来冲出咖啡。
那么,让我们再写出几条设计目标吧:
需要多少水和咖啡?
维基百科再次作出解答:
可以有单份、双份,或三份的量,分别大致对应于1、2,和3盎司(美国液体计量单位)(大约30、60或90毫升)的标准(normale)“份”(shot),并使用成比例的磨碎咖啡豆,大约7~8、14~16,和21~24克;并使用对应尺寸的滤袋。
需要多大压力?
维基百科说,提纯浓缩咖啡的过程并没有通用的标准,不过还是有些众所周知的说法,试着将磨碎咖啡豆的数量和类型、水的温度和压力,以及提纯率做硬性规定
在网络上大致搜索一下,就知道最大压力为9个大气压(bar),但是就算压力没这么大,做出来的咖啡也依然可以称为“意式浓缩”。
我找了个量杯和天平,量出了1、2和3份所需的水和咖啡豆,根据设计目标1,这台咖啡机只能制作1份,因为机器变大的话就塞不进口袋里了。
既然我知道了咖啡机的尺寸,就可以开始研究如何完成了。
我用股沟搜索“口袋大小咖啡机”,只找到了两条结果:“Handpresso”和“Mypressi Twist”。Handpresso利用了类似于自行车打气筒的原理,获取所需的压力,而Twist使用了蓄气筒,得到9个大气压的压力。但是这两个都有一个共同点:都需要“添加热水”。这就是说,必须有外部热源,让水达到“接近沸点”,维基百科上就是这样说的。
但是,目标4规定了我们的咖啡机必须是自给自足的,所以我做的这台小机器就和他们不是一种类型的了。
这就产生了一个问题……我要如何利用这自给自足的机器,将水加热到所需的温度呢?
唯一可靠的选择就是找某种炉。在网上大量搜索之后,我将选择缩小到了酒精炉。
现在,我要讲讲我自己了:我其实很笨拙,所以一想到酒精炉这个剧烈燃烧的东西,我还是有点怕怕的。
于是我想到了设计目标6:必须安全。
这个目标结果就成了最难做到的一个。
咖啡机由三部分组成:酿造口、沸腾壶,以及加热炉。
那么,我们就来考虑制作上的具体设计方案吧!
4 沸腾壶设计方案:
既然设计目标2规定了零件必须能从附近的家庭制作商店或者五金店里买到,那我就决定到Home Depot去逛一圈。
我知道,我需要的是铜质管件,因为这玩意儿不仅便宜,而且铜这种材料比较软,容易焊接。
当我来到店里的时候,我就逮到什么看什么,研究如何将眼前的东西利用起来,反正我要的就是个类似于火山壶(Kelly Kettle)的东西。
我只购买了沸腾壶的零件,因为这一部分将决定整个机器的尺寸和形状,所以我可以从中判断它能否放进口袋里。
我将1英寸大小的零件定为最大尺寸件,原因很简单,我的口袋里最多就能放下直径这么大的管子。
4.1 制作材料的选择有些制作爱好者给我留言,提到了他们在制作中可能碰到的2个问题:
1)焊料中的铅
2)铜和食品之间的问题。
第一个问题很好解决:用无铅焊料就行了。
第二个问题么,就没这么简单了……主要顾虑的地方在于,食品中的酸会腐蚀铜,而产生的盐类会损害健康。
这可不是个小问题,于是我就咨询了一位医生(其实是我家人的朋友),请她看看这篇教程,给出医学上的看法。
她说,总的来说,没什么可担心的,因为:
a铜是无毒的,我们的膳食中本就需要这一元素。再说了,还有人患有缺乏铜元素的毛病呢。
b有些铜合金其实是有抵抗微生物的能力的,所以有的医院的房门把手就是铜质的。
c不用多说,身体内铜过量肯定是有害的。
d酿造的时间很短,所以发生腐蚀的可能性也不大。
e如果真的发生了腐蚀,那么也很可能被咖啡渣带走。
f在酿造口上镀锡就能避免发生任何铜腐蚀了。
4.2 制作,第一部分既然我拍的照片有的时候不是很清楚,而且设计图至少要花6页说明才能解释清楚,所以我就画了这台咖啡机的半剖图,并标注了所有的零件尺寸和孔的大小。
1.钻出1至1/2英寸减径管上的4个孔
2.难看地将1/2英寸管焊接在1至1/2英寸的减径管上
至于为什么“难看”嘛……
设计目标3规定了,只能使用简单、便宜的工具。于是我觉得喷灯可能就太贵了,不是每个人都有的,而且如果我用的话,没准就把我自己给点着了。而且,如果我们的年轻读者们想要将它做成圣诞礼物送人的话,那我就一定要找到别的方法,安全地进行焊接。我能够想到的唯一便宜的工具就是烙铁了。不过,天下毕竟还是没有免费午餐的。用烙铁的话,不仅缓慢,而且完成后的样子也不好看。
我必须将焊接的部位打磨一遍,让它们好看一些,不过,为了能够满足设计目标,这也是没有办法的事情。
于是,我就决定将这种方法称为“难看焊接”。
"注意:必须使用无铅焊料。"
4.3 制作沸腾壶,第二部分设计方案:
我必须将管子砸平,才能让它塞进沸腾炉里。管子底部的凹槽只是为了避免制作过程中管子被卡住而已。
1.找出1/4英寸管,在一头切割出一道V字形凹槽。
2.沿着凹槽,弯折成90度。
3.难看地焊接接合部位。
4.用榔头将管子长的一边砸平。
5.在砸平的管子一头,切割出一道小凹槽。
4.4 制作沸腾壶,第三部分1.像照片中那样,看看所有的零件是否能很好地配合起来。
2.将所有的东西都焊接起来(别忘了和水管平行的螺母)
5 酒精炉设计方案:
完成了沸腾壶之后,我就可以算出加热炉的尺寸了。这将决定这次制作的成败。
我发现在两种小型酒精炉的设计方案中,密封的比较安全。不过,只要你把它打翻了,一样会酿成火灾的。
而且,燃料的使用量也是一个问题。我能想出来的设计方案中,都必须先在里面装满燃料,然后一直烧完。
我按照这一制作理念,做出了1号原型机。它的确很小,但才烧了20秒钟就把燃料用完了,还差点烧到我。
这时我就知道了,必须往炉子里加入更多的燃料,但是这就意味着炉子会变大,这就违背了设计目标1了。那么,我的加热炉就必须从外部获取燃料。
在线搜索之后,我只找到了一种便宜的加热炉(www.minibulldesign.com/),虽然我看到了许多漂亮的炉子,但毫无疑问,它们全都无法满足设计目标2、3和6。
我别无选择,只能自己设计一种新的小型、外部燃料、本质上安全的酒精炉。
我花了一个月才设计完,期间进行了大量的研究和改进,最后,13号原型机成功了,真是太幸运了!!!
在充满酒精后,它持续燃烧了18分钟36秒。
我其实有想过,在可控的环境下,故意将装满燃料的酒精炉打翻,制造出一场“火灾意外”。
结果我还真碰上了,都是笨手笨脚惹的祸:在第二次烧这炉子的时候,在点了大概1分钟以后,我一不小心用手将它碰倒了。由于我用了一层胶带来充当安全帽,以及控制空气流动,这些酒精全都洒在了桌上和我身上。在碰翻之后,炉子立刻就关掉了,所以打翻的燃料并没有被点着。
这一设计方案成功了!
最后的设计方案非常简单明了,堪称优秀。但这条漫长的研究之路你永远不会懂……
加热炉有三个主要部分:
1.燃料仓,带有流量控制
2.蒸发器
3.扩散器和热交换器。
加热炉的原理是,每次只气化出燃烧所需量的燃料。这样做有两个好处:可以采用外部燃料源,而且既然火焰只能燃烧少量气体,那么只要燃料源发生任何易变,都会立刻将炉子关闭(符合设计目标6).
我设计了许多种不同类型的流量控制方法(一种使用的是打火机的阀门),不过最后,我选择了一种简单的方法。在手动注射器的顶部贴上一点胶带,开一个针眼大小的孔,让它每秒射出一滴炉子所需的燃料。这种方法不仅简单,成本也低(虽然Home Depot里没有卖,但你可以在任何一家药店里买到)。流速非常小,而燃料仓只需要在顶部开一个小孔充当阀门,就可以将气压平衡下来,让流动持续下去了。而且在安全方面,这也是很不错的,因为这个孔非常小,就算你把燃料仓斜过来,也不会漏出燃料。
如果你想(我知道有人会的)的话,也可以简单地将炉子的尺寸等比例放大,充当野营炉(我将来可能会写一篇这样的教程)。
5.1 酒精炉,制作第一部分1.根据设计图,在所有零件上切割并钻孔。
2.用一块废弃木板,钻一个1/4英寸的孔,深度1/2英寸(锯削时的夹具)。
3.将1/4英寸的管置于夹具中,切割出4道凹槽(正面反面,一侧两道)
4.将燃料罐和注射剂支架组装并难看地焊接起来
5.将燃料罐放入沸腾壶中,然后将炉子底部难看地焊接起来。
6.难看地焊接炉子顶部
7.将蒸汽管安装到位后,将扩散管插入顶部,用螺钉固定
8.如果有需要的话,可以将炉子底部的螺钉和螺母打磨一下。
5.2 酒精炉,制作第二部分1.耐心地打磨注射器针头,直到长度刚刚好。不要用钳子剪,那会把末端给封死的。
2.将注射器插入支架中,配合应该很紧密。
3.盖上顶部的帽。
6 酿造口设计方案。
我把7克咖啡放成一堆,测量了一下它们的体积。然后就开始寻找可以制作酿造口的零件了。既然沸腾壶非常小,那么我就决定使用一个1至1/2英寸的减径管,充当酿造口的主体,这样的话,我就能在它和沸腾壶下面放上咖啡杯了。我之所以这么做,原因就是机器的尺寸必须很小。如果我不能把咖啡杯放在这里,那么就要把咖啡机举起来,放在高于杯子的地方,那样的话就必然要增加组件了,这就违背了设计目标4,有可能还违背了目标1。
幸运的是,一切都按计划进行。
最后需要克服的一个问题就是,要设计出如何制作咖啡机的金属过滤器。
既然用手钻在金属上打小孔太过困难了,而且很可能会把钻头弄坏(太小的钻头会违背设计目标3的),我就不得不想出一种更简单的方法。
经过了一些实验,我终于确定了方案。
“注意:有些人表示,对于铜和食品之间的腐蚀情况无法蛋定。既然酿造口是这台机器中唯一一个与食物接触的地方,那么你可以考虑一下:
A)调整酿造口和过滤器的内部
B)用不同类型的金属制作酿造口和过滤器 ”
6.1 酿造口,制作第一部分1.根据设计图,在所有零件上切割并钻孔。
2.用弓锯将一个连接器切开,并压平成铜板。
3.用榔头敲打铜板,将厚度压至针孔大小。
4.将其尺寸切割成1英寸盖子内侧的大小。
5.将另一个园铜板切割成1/2英寸盖子外侧的大小
6.2 酿造口,制作第二部分1.用榔头和钉子,垫好一块废弃木板,在铜圆盘上打出些“涟漪”
2.重复第一步,将涟漪布满盘面。
3.用砂纸,将这些涟漪全都打磨掉。
4.如果还有哪个涟漪没有打出孔的话,就重复一次。
6.3 酿造口,制作第三部分1.将小型铜质过滤器焊接在1至1/2英寸减径管上。
2.将1/2英寸盖子焊接在1至1/2英寸减径管上。
3.将沸腾壶中伸出来的水管切割成与1英寸盖子平齐。
4.焊接起来。
5.用1英寸的软管垫圈切割出1/4英寸的部件。
6.将酿造口的顶部安装好。
7.装入1英寸的铜质过滤器。
8.装入1英寸的软管垫圈,将过滤器固定住。
6.4 酿造口,制作第四部分1.将两层铜质过滤器安装好之后(为了对齐。),钻一个1/8英寸的通孔
2.用6-32的3英寸螺钉和带翼螺母,将酿造口组装起来。
设计方案:
如何将酿造口和沸腾壶体组装起来,并且避免在之后由于水压的变化而发生振动,这又是一个问题。
我尝试过用一对铜质软管连接器来制作酿造口。但问题在于它们太大了,结果酿造口和沸腾壶一样长,而且要想将它们用螺钉牢牢固定住也太难了,因为零件之间的空隙太小了。后来,我就* 想到了利用简单的螺钉和带翼螺母来将它们固定住。这种方法相比第一种而言,制作方便、使用也方便,成本也很低。
7 使用与调校完成后,你就要把所有的东西都洗干净,利用焊接上去的螺母留出的孔,将咖啡机装满水。然后配合一个小型垫圈(我用的是热水龙头里的那种),将螺钉拧入螺母。
在燃料仓中装入究竟,用力盖上1/2英寸的盖子。
等待15秒,让酒精充满炉子。
拿住酿造口的部位,将咖啡机提起来。用打火机加热炉子的底部,直到它开始燃烧(大约需要10秒钟。)
将咖啡机放在平整的桌面上,等杯子里盛了半杯水(1盎司)——大约需要3分钟。
等机器冷却下来后,重复这一过程,不过这一次,要把咖啡放进酿造口中哦。
享受美味的咖啡吧!!
8 DIYer签到处果壳DIY站QQ群:132647923, 2群:179240860(加入时请报上你在果壳的个人主页地址,以防
广告ID)
果壳DIY站微博:
http://t.sina.com.cn/guokrdiy