Заварочный модуль - RU2623953C2
Код документа: RU2623953C2
Чертежи
Описание
Данное изобретение относится к экстракционным аппаратам для приготовления напитков и т.п. из содержащегося в капсуле экстрагируемого материала, например, молотого кофе. В частности оно относится к заварочному модулю для экстракционного аппарата и экстракционному аппарату, содержащему такой модуль.
Экстракционные аппараты для приготовления напитков и т.п. из имеющегося в порционной упаковке экстрагируемого материала известны, например, в виде кофеварок и кофеварок для приготовления кофе "эспрессо". Во многих соответствующих системах порционные упаковки выполнены в виде капсул, в которых закрыт, например герметично, экстрагируемый материал. Для экстракции капсулу прокалывают, например, с двух расположенных друг против друга сторон. Затем с первой стороны вводят экстрагирующую жидкость, чаще всего горячую воду. Со второй стороны из капсулы отводят продукт экстракции. Это происходит в так называемом заварочном модуле. Такой модуль содержит заварочную камеру, в которую помещают капсулу. Особой популярностью пользуются заварочные модули, в которых в заварочный модуль вставляют капсулу и закрывают заварочную камеру, например при помощи рычага управления, причем при следующем открывании заварочной камеры после заваривания капсула автоматически извлекается из заварочной камеры и выбрасывается в емкость для капсул. Обычно такие заварочные модули с автоматическим выбросом капсулы выполнены в виде горизонтальных заварочных модулей, т.е. капсулы вставляют сверху, закрытие заварочной камеры осуществляется посредством относительного горизонтального перемещения двух частей заварочной камеры, жидкость для заваривания течет по существу в горизонтальном направлении, а емкость для капсул выполнена под заварочной камерой.
Примеры аппаратов с горизонтальными заварочными камерами показаны в опубликованных патентных документах EP 1'721'553, EP 1646'305, EP 1495702, WO 2008/004116 и WO 2008/014830. Все эти аппараты предназначены для капсул, обладающих симметрией вращения относительно горизонтальной оси. Капсулу вставляют в промежуточное положение, в котором кольцевая закраина капсулы удерживается при помощи специально предусмотренных для этого фиксаторов, например, при помощи поворотных рычагов, установленных сбоку от капсулы. Затем две части заварочной камеры перемещают относительно друг друга, чтобы вставить капсулу в заварочную камеру. В результате капсула перемещается из промежуточного положения в положение заваривания, причем также прекращается соединение между фиксаторами и закраиной. После заваривания заварочная камера открывается, и капсула, уже не удерживаемая фиксаторами, падает в емкость для капсул.
Хотя принципы, рассмотренные в вышеназванных документах, частично отличаются (перемещение в горизонтальном направлении или наклон между первым и вторым положением, форма капсул и т.д.), общим для них является то, что для удержания в промежуточном положении и/или ведения в положение выброса требуется кольцевая закраина капсулы и специально предусмотренные для этого фиксаторы. Недостаток такого решения заключается в том, что оно ограничивает свободу при конструировании капсулы, кроме того, заварочная камера, фиксирующие и деблокирующие механизмы должны иметь сравнительно сложную и поэтому дорогостоящую конструкцию.
В патентных документах 2005/060801, WO 2007/016977 и US 6,182,554 показаны заварочные модули, в которых капсулу вставляют в держатель капсулы, содержащий полость, причем форма и объем этой полости точно соответствует капсуле. При закрывании заварочной камеры держатель капсулы поворачивают, и запорная деталь давит на держатель и капсулу, при этом происходит прокалывание капсулы. И в этих решениях главная функция принадлежит кольцевой закраине капсуле и чашеобразной форме капсулы. В таких решениях закраина необходима для герметизации стороны инжекции относительно стороны экстракции, а чашеобразная форма является необходимым условием для обеспечения простоты и удобства обслуживания. В опубликованном документе WO 2010/043451 также показан заварочный модуль, в котором капсула после вставления удерживается в промежуточном положении благодаря направлению закраины.
В патентном документе WO 2010/118545 раскрыт заварочный модель, имеющий первую часть заварочного модуля и вторую часть заварочного модуля, прямолинейно перемещаемую относительно первой части, причем первая часть заварочного модуля образует гнездо для капсулы с опорой и боковой направляющей. Капсулу вставляют перед закрытием заварочной камеры так, что она направлена боковой направляющей и лежит прямо на опоре, причем после закрывания заварочной камеры опора и ее боковая направляющая образуют часть заварочной камеры, т.е. вставление капсулы происходит прямо в часть заварочной камеры. Преимущество этого решения в частности состоит в том, что благодаря ему возможна весьма компактная конструкция и небольшие величины перемещения, кроме того, можно выбрать почти любую форму капсулы, а кольцевая закраина капсулы является опциональной и необязательной. Однако в системах заваривания, в которых применяют высокое давление заваривания, трудно разместить подходящие системы уплотнения, надежно предотвращающие течение мимо капсулы поданной в капсулу жидкости для заваривания.
В документе FR 2723524 раскрыта кофеварка для приготовления кофе при помощи небольших контейнеров (плоские порционные упаковки, в которых экстрагируемый материал содержится в водопроницаемом фильтрующем материале, и которые прокалывать не требуется). Согласно FR 2723524 после вставления контейнеры перед закрытием заварочной камеры удерживаются откидной деталью. Чтобы контейнер оставался в предусмотренном вертикальном положении, он должен направляться вдоль боковой закраины до тех пор, пока не закроется заварочная камера. В документе WO 95 17121 - также в отношении небольших контейнеров - показано аналогичное решение с опорной деталью, прямолинейно перемещаемой в осевом направлении.
С учетом уровня техники, данное изобретение направлено на создание заварочного модуля для экстракционного аппарата, например, кофеварки, для порционного приготовления напитка или другого продукта экстракции из упакованного в капсуле экстрагируемого материала, который бы позволил преодолеть недостатки существующих заварочных модулей, обладал простой и компактной конструкцией и обеспечивал большую гибкость при конструировании капсул. В частности, заварочный модуль должен подходить для размещения в горизонтальном положении и предпочтительно работать при высоких давлениях заваривания, составляющих более 10 бар, например, до 20 бар.
Согласно первому аспекту, заварочный модуль содержит первую часть заварочного модуля и перемещаемую относительно нее вторую часть заварочного модуля, причем первая и вторая часть заварочного модуля образуют отводящее устройство для отвода продукта экстракции из капсулы и инжектор для ввода экстрагирующей жидкости в капсулу. В закрытом положении (например, первая и вторая части заварочного модуля находятся «вместе») заварочная камера, которая при заваривании по меньшей мере частично окружает капсулу, закрывается.
Кроме того, согласно первому аспекту заварочный модуль имеет опорную деталь. Опорная деталь выполнена так, что в опорном положении при открытой заварочной камере она принимает капсулу, вставленную в определенном положении вставки, так что после вставления капсула лежит на опорной детали. В результате закрывания заварочной камеры опорная деталь перемещается из опорного положения в нерабочее положение, причем капсула одновременно удерживается захватом первой части заварочного модуля и/или второй части заварочного модуля, и причем перемещение из опорного положения в нерабочее положение происходит в направлении, которое отличается от направления перемещения второй части заварочного модуля относительно первой части заварочного модуля при закрывании заварочной камеры. Это перемещение, например, осуществляется в виде поворота вниз или в поперечном направлении относительно осевого направления.
В известных горизонтальных заварочных модулях капсула после ее вставления удерживается в промежуточном положении благодаря тому, что кольцевая закраина направляется в направляющем пазу. При этом, с одной стороны, благодаря средствам, в которых выполнен направляющий паз, поддерживается вес капсулы. С другой стороны, направляющий паз также должен воспринимать вращающий момент, возникающий из-за того, что кольцевая закраина расположена не в районе центра тяжести капсулы, а на ее конце (относительно осевого, почти горизонтального направления). Поэтому в устройствах, выполненных в соответствии с уровнем техники, кольцевая закраина необходима не только для уплотнения, но и для удержания в промежуточном положении после вставления капсулы и перед закрытием заварочной камеры.
В отличие от известного уровня техники в предлагаемом, по существу горизонтальном заварочном модуле капсула после того, как ее вставили при открытом положении заварочной камеры не просто удерживается по кольцевой закраине, но и лежит, с одной стороны, на опорной детали, а с другой стороны - на опорной части первой части заварочного модуля. При этом опорная деталь образует основание, прилегающую снизу к самому корпусу капсулы. Вместе с опорной частью первой части заварочного модуля опорная деталь образует опору, на которую опирается центр тяжести капсулы, т.е. в открытом положении заварочного модуля капсула полностью лежит на этой опоре, без необходимости восприятия (как в устройствах, выполненных в соответствии с современным состоянием техники) вращающего момента направляющими средствами (т.е. в заварочном модуле можно обойтись без направляющих средств, например, направляющих пазов и т.д., которые воспринимают вращающий момент лежащей на них капсулы после того, как капсула вставлена). Перед закрытием заварочной камеры капсула покоится на опоре, образованной опорной деталью и опорной частью, в определенном при вставлении равновесном положении так, что нет необходимости восприятия возможного вращающего момента направляющими средствами для предотвращения опрокидывания капсулы. Поэтому могут применяться даже капсулы, не имеющие жесткой кольцевой закраины.
При открытом положении заварочной камеры капсула может опираться на опорную деталь в периферическом относительно осевого направления месте, а на противоположной стороне - на опорную часть заварочного модуля. Например относительно обоих осевых концов капсулы центр тяжести на опорной детали может лежать, например, по меньшей мере на удалении, составляющем 10% осевой протяженности. Например, центр тяжести на опоре в целом (т.е. на опоре, состоящей из опорной детали и опорной части заварочного модуля) находится приблизительно посредине капсулы и, например, по меньшей мере на удалении 30% от обоих осевых концов капсулы.
Опционально между опорной деталью и опорной частью может иметься пустой промежуток. В любом случае является предпочтительным, если опорная деталь и опорная часть образуют два места опоры, расположенные в разных осевых позициях.
Кроме того, опорная деталь может простираться по всей ширине капсулы, так что опорная деталь и опорная часть полностью определяют ориентацию капсулы.
Альтернативно этому решению опорная деталь может поддерживать капсулу лишь на части ширины капсулы. Согласно одному из вариантов осуществления изобретения, опорная деталь имеет две части опорной детали, которые в каждом случае поддерживают часть капсулы с одной стороны.
Та часть капсулы, которая лежит на опорной детали, например, имеет плоскую форму, т.е. она образует часть стенки капсулы, отделяющей внутреннюю часть капсулы (наполненную экстрагируемым материалом) от наружной поверхности капсулы. Например, опорная деталь давит на стенку капсулы в направлении внутренней части капсулы. То, что на стенку капсулы давят в направлении внутренней части капсулы, означает, что в месте опорной детали никакого стабильного по размерам элемента жесткости и опорной сопряженной детали не существует, напротив, при помощи опорной детали стенка капсулы как бы давит на наполнение капсулы.
В частности опорная деталь может иметь такую конструкцию, что посредством опоры может удерживаться даже капсула, не имеющая закраины, например, кубическая, цилиндрическая или коническая капсула.
Кольцевой сварной шов, неизбежный при применении цилиндрической или конической капсулы, например, может находиться на опорной части, причем в этом случае его положение соответствующим образом подогнано.
Как сказано выше, посредством закрывания заварочной камеры опорная деталь перемещается из опорного положения в нерабочее положение. При этом можно предусмотреть, чтобы опорная деталь, в частности, перемещалась в направлении вниз. Например, опорная деталь может иметь форму скобы, которая образует опорную часть и может поворачиваться вокруг оси поворота так, что при поворачивании опорная часть перемещается от капсулы вниз (или при открывании заварочной камеры, соответственно, в противоположном направлении).
Кроме того, в одном из вариантов осуществления опорная деталь может состоять из нескольких частей, в частности, она может быть образована несколькими частями опорной детали, перемещаемыми одном и том же направлении или же в различных направлениях.
Возможны также поворот в сторону, или поступательное движение, например, под углом вниз. В случае, если опорная деталь состоит из нескольких частей, например, две части опорной детали могут быть повернуты в различных направлениях, например, в соответствующую сторону.
То обстоятельство, что перемещение в нерабочее положение происходит в направлении, которое отличается от направления перемещения второй части заварочного модуля относительно первой части заварочного модуля, позволяет получить компактную конструкцию в комбинации с функциональным уплотнением капсулы. Оказалось, что, в отличие от перемещения в направлении движения второй части заварочного модуля при заваривании уплотняющие средства для герметизации проколотой капсулы также могут быть установлены по сторонам первой части заварочного модуля так, что благодаря им жидкость для заваривания, выводимая из капсулы, полностью попадает в отводящее устройство (а не капает, например, вниз). Кроме того, при необходимости части заварочной камеры могут быть герметизированы относительно друг друга, так что заварочная камера герметична относительно наружной стороны. Более подробно это будет пояснено ниже.
Перемещение опорной детали посредством закрывания заварочной камеры происходит предпочтительно чисто механически, без электрического привода, в частности это перемещение осуществляется автоматически вследствие движения второй части заварочного камеры относительно первой части заварочной камеры. В этом случае разное направление движения опорной детали может быть достигнуто, например, при помощи отклоняющих и/или направляющих деталей, преобразующих движение второй части заварочной камеры в первом направлении в движение опорной детали во втором направлении.
Эти отклоняющие и/или направляющие детали можно осуществить, например, установив опорную деталь с возможностью поворачивания вокруг неподвижной оси вращения или альтернативно при помощи направляющих деталей, задающих направление поступательного движения.
В частности, опорная деталь может быть установлена на стационарной, неподвижной части заварочного модуля (например, на первой части заварочного модуля, в частности на отделяющем устройстве) или другом предмете, неподвижном по отношению к первой части заварочного модуля, например, на корпусе модуля, с возможностью поворота или другого движения. При этом существует функциональная связь со второй частью заварочного модуля, так как благодаря ее движению движется опорная деталь.
Также вполне возможно противоположное, т.е. крепление опорной детали на подвижной части заварочного модуля.
При открывании заварочной камеры опорная деталь перемещается назад, в опорное положение только тогда, когда заварочная камера открыта в определенной, заранее заданной степени, например, полностью открыта. В частности, заранее заданная степень выбрана так, что при движении опорной детали в опорное положение во время открывания заварочная камера открыта в большей мере, чем при движении опорной детали из опорного положения при закрывании (гистерезисная характеристика).
В одном из вариантов осуществления при закрывании заварочной камеры опорная деталь перемещается против упругой силы пружины и удерживается так, что при новом открывании заварочного модуля опорная деталь сначала остается в нерабочем положении, а капсула может упасть в емкость для капсул. Расцепление опорной детали происходит лишь посредством открывания заварочной камеры, например, в результате полного открывания.
Например, может иметься фиксатор, который после закрывания заварочной камеры удерживает опорную деталь в нерабочем положении, например, против упругой силы пружины. Опорная деталь перемещается назад в опорное положение только посредством полного открывания заварочной камеры. Это может происходить, например, благодаря тому, что при известных условиях расцепляющая часть подвижной части заварочного модуля перемещает фиксатор так, что соединение с вводом в зацепление или другое соединение с опорной деталью разъединяется, и опорная деталь может вернуться в опорное положение. Функциональная связь между фиксатором и подвижной частью заварочного модуля может быть непосредственной (например, благодаря тому, что расцепляющая часть толкает фиксатор) или косвенной, через отдельную расцепляющую деталь).
Еще один вариант состоит в том, что опорную деталь устанавливают так, что вследствие действия по меньшей мере одной пружины она имеет два устойчивых положения. Например, при закрывании заварочной камеры опорная деталь может перемещаться против упругой силы пружины, пока она не переместится за положение мертвой точки, после чего опорная деталь продолжает перемещаться под действием упругой силы пружины, пока не натолкнется на упор. При новом открывании заварочного модуля опорная деталь снова перемещается назад, за мертвую точку. При этом соответствующий возвратный механизм может иметь такую конструкцию, что он начинает действовать только тогда, когда заварочный модуль открыт настолько, что капсула вытолкнута или выталкивается, и может упасть вниз.
Например, скоба, служащая в качестве расцепляющей детали и приводимая в действие при открывании второй частью заварочного модуля, может быть рассчитана так, что при открывании она совершает совместное движение только на последнем участке пути (например, только на последней трети пути). Кроме того, может иметься соответствующая амортизация, предотвращающая быстрое движение опорной детали назад, в опорное положение.
В качестве альтернативы отклоняющие и/или направляющие детали могут быть выполнены в виде кулисной направляющей. Кулисную направляющую можно предусмотреть, например, в подвижной (второй) части заварочного модуля, в то время как опорную деталь закрепить на другой части заварочного модуля с возможностью поворота или другого движения и снабдить направляемой деталью, входящей в кулисную направляющую, или наоборот.
Требуемая гистерезисная характеристика может быть достигнута, например, благодаря тому, что кулисная направляющая имеет первый направляющий паз и второй направляющий паз. Во время закрывания направляемая деталь (например, направляющий штифт) направляется в первом направляющем пазу, который проходит так, что опорная деталь остается в опорном положении, пока заварочная камера не будет почти закрыта, и только тогда, т.е. только при полном закрывании или перед самым полным закрытием заварочной камеры, опорный элемент перемещается в нерабочее положение. Во время открывания заварочной камеры направляемая деталь направляется во втором направляющем пазу, который расположен так, что опорная деталь остается в нерабочем положении, пока заварочная камера не откроется почти полностью, а капсула не будет выброшена. Затем посредством полного открывания опорная деталь снова перемещается назад, в опорное положение.
Опорная деталь может иметь боковые направляющие, согласованные с формой капсулы так, что благодаря им капсула в отношении поперечных направлений (горизонтальные направления поперек оси) позиционируется с требуемой точностью. Такие боковые направляющие могут быть выполнены, как выступы, с обеих сторон выступающие из опорной поверхности вверх; может иметь смысл слегка коническая форма с открывающимся сверху гнездом под капсулу.
Захват, поддерживающий капсулу при отходе опорной детали, может быть выполнен, например, в виде охватывающего уплотнения первой и/или второй части заварочного модуля. В частности это охватывающее уплотнение может иметь охватывающую уплотняющую манжету, которая позиционирует и удерживает капсулу. В области уплотняющей манжеты уплотнение может охватывать капсулу вдоль расположенной по периметру поверхности и, благодаря своей гибкости, давить на стенку капсулы так, что уплотнение удерживает капсулу.
За счет взаимодействия опоры и охватывающего, в частности гибкого, эластично деформируемого уплотнения, например, уплотнения, обладающего эластичностью резины и/или выполненного из эластомера, капсула может центрироваться для процесса заваривания оптимальным образом. Это очень полезно в особенности тогда, когда капсула во время всего заваривания и после заваривания не удерживается и не позиционируется боковой направляющей, контактирующей с закраиной, и поэтому можно ожидать определенной остаточной неточности положения капсулы.
Для уплотняющего эффекта на уплотняющей манжете можно предусмотреть одну или более уплотняющих ребер или уплотняющих утолщений. Это по меньшей мере одно уплотняющее ребро и/или уплотняющее утолщение могут быть выполнены так, чтобы прилегать к поверхности капсулы в виде линии или полоски и давить на стенку капсулы в направлении внутренней части капсулы. В частности уплотнение оптимально может иметь множество расположенных по периметру уплотняющих ребер и/или уплотняющих утолщений, которые за счет своей гибкости давят на стенку капсулы в направлении внутренней части капсулы, причем между следующими друг за другом уплотняющими ребрами и/или уплотняющими утолщениями в каждом случае расположено углубление таким образом, что в рабочем состоянии между следующими друг за другом уплотняющими ребрами и/или уплотняющими утолщениями и капсулой образуется расположенная по периметру полость. Дополнительно или альтернативно также можно предусмотреть, чтобы уплотнение обеспечивало уплотнение как в направлении торца, так и в направлении расположенной по периметру поверхности. С этой целью по меньшей мере одно из расположенных по периметру уплотняющих ребер или уплотняющих утолщений может давить на торец капсулы, а по меньшей мере одно из расположенных по периметру уплотняющих ребер или уплотняющих утолщений может давить на расположенную по периметру поверхность.
Уплотнения капсулы могут иметься с обеих сторон, т.е. со стороны инжектора и со стороны отводящего устройства. В разных вариантах осуществления уплотняющая манжета, расположенная со стороны инжекции, имеет большее протяжение и/или уплотнение, расположенное со стороны инжекции, имеет больше уплотняющих кромок, чем уплотнение, расположенное со стороны экстракции, или со стороны экстракции вообще не имеется никакого эластомерного уплотнения. Поэтому в этих вариантах осуществления, в общем, капсула со стороны инжекции также удерживается с большей силой трения, чем со стороны экстракции. В комбинации с устройствами, в которых инжектор образует подвижную часть заварочного модуля, это дает преимущество, состоящее в том, что при открывании заварочной камеры сначала капсула движется вместе с инжектором. Освобождение от охватывающего действия уплотнения, расположенного со стороны инжектора, может быть осуществлено, например, при помощи средств съема, более подробно рассмотренных ниже.
Уплотнение (уплотнения) капсулы и/или, смотря по обстоятельствам, нижеописанное уплотнение заварочной камеры, в общем, состоит (состоят) из гибкого, эластично деформируемого материала, в частности из материала, обладающего эластичностью резины, и/или эластомерного материала. Как в нижеописанных вариантах осуществления изобретения, в заварочном модуле первая часть заварочного модуля может образовывать отводящее устройство, а вторая часть - инжектор. Альтернативно может иметь место противоположный случай, т.е. первая часть заварочного модуля образует инжектор, а вторая часть - отводящее устройство. Возможны даже конфигурации, в которых как отводящее устройство, так и инжектор образуются одной и той же частью заварочного модуля, причем в этом случае вторая часть заварочного модуля в частности может иметь функцию приложения силы давления к капсуле и/или функцию уплотнения.
Отводящее устройство и инжектор предпочтительно установлены друг против друга и, например, имеют пластину отводящего устройства, имеющую по меньшей мере одно прокалывающий выступ, выступающий из этой пластины в заварочную камеру, или пластину инжектора, также имеющую по меньшей мере один наконечник инжектора, выступающий из этой пластины в заварочную камеру. Прокалывающие выступы предназначены, например, для прокалывания полимерных стенок капсулы глубокой вытяжки, например, из пропилена, например, толщиной от 0,2 до 0,4 мм, например, от 0,25 до 0,35 мм; как таковые они сильно отличаются от прокалывающих выступов для алюминиевых капсул. При этом можно предусмотреть прокалывающие средства не для полимеров глубокой вытяжки, а для других материалов стенок капсулы.
Кроме того, хотя по-прежнему возможно наличие кольцевой закраины капсулы, таковая уже не является необходимой. Более того, гнездо для капсулы, образующее опору, может иметь любую форму, соответствующую форме капсулы.
Формы капсулы без кольцевой закраины даже более предпочтительны. Вследствие этого, можно рассматривать также формы капсулы, которые уже не имеют анизотропного усиления в виде кольцевой закраины, что делает возможным большее число степеней свободы.
В соответствии с частным вариантом осуществления, например, заварочная камера, в отличие от состояния техники, выполнена не для приема капсулы, конически расширяющейся в сторону отводящего устройства или инжектора, а для приема кубической капсулы или капсулы в форме прямоугольного параллелепипеда. Здесь под формой прямоугольного параллелепипеда или куба понимается форма, которая не слишком отличается от геометрически точной формы прямоугольного параллелепипеда или куба, тогда как в функциональном отношении капсулы могут быть весьма разными; например, могут иметь форму усеченной пирамиды с прямоугольным или квадратным основанием, причем смежные с основанием боковые поверхности могут быть наклонены относительно перпендикуляра к основанию лишь на небольшой угол наклона α, например, не более 2°, предпочтительно приблизительно не более 1°. Форма прямоугольного параллелепипеда или куба исключает кольцевую закраину, выступающую из корпуса капсулы за плоскость концевой поверхности и предусмотренную для удержания капсулы в направляющих пазах. Тем не менее, капсула в форме прямоугольного параллелепипеда или куба может иметь обусловленные технологией кольцевые кромки (например, валик сварного шва), которые выступают в боковом направлении, например, не более чем на 1,5 или 1 мм, или менее и, например, образуют уступ относительно плоскости концевой поверхности.
Для закрывания заварочной камеры вторая часть заварочного модуля может прямолинейно перемещаться относительно первой части заварочного модуля вдоль осевого направления, т.е. поступательно или по существу поступательно. Поворот частей заварочной камеры относительно друг друга не исключен, но в общем случае не нужен. В частности, при закрывании заварочной камеры капсула предпочтительно не поворачивается, т.е. при закрывании заварочной камеры ориентация капсулы по существу сохраняется.
В вариантах осуществления изобретения заварочный модуль может иметь такую конструкцию, что при закрывании заварочной камеры капсула по существу не перемещается, исключая осевое перемещение приблизительно на длину прокалывающего выступа для прокалывания капсулы. В частности заварочный модуль выполнен так, что при закрывании заварочной камеры капсула не наклоняется, а сохраняет свою ориентацию.
В соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения опора или все гнездо для капсулы, или весь заварочный модуль наклонен относительно горизонтали; в направлении первой части заварочного модуля опора наклонена вниз. Это значит, что крепление части заварочного модуля в кофеварке выполнено так, чтобы это наклон получался, когда кофеварка надлежащим образом установлена на горизонтальном основании. С этой целью заварочный модуль, например, может иметь крепежную деталь, соединенную с корпусом заварочного модуля так, что обеспечить вышеупомянутый наклон. Альтернативно наклон обеспечивается за счет формы корпуса заварочного модуля. Наклон оси инжектор - отводящее устройство относительно горизонтали предпочтительно составляет от 2 до 15 или 10°, предпочтительно от 3 до 7°. В случае капсулы по существу кубической формы это одновременно означает наклон горизонтальной оси симметрии капсулы относительно горизонтали от 2 до 15° или от 2 до 10°, предпочтительно от 3 до 7°.
Предпочтительно заварочная камера окружает капсулу полностью, т.е. гнездо для капсулы и вторая часть заварочного модуля имеют детали, которые точно подогнаны друг к другу и в закрытом положении вместе образуют заварочную камеру. В осевом направлении (относительно направления жидкости для заваривания и/или направления относительного движения частей заварочного модуля) стенки, например, образуют пластину инжектора, имеющую по меньшей мере один наконечник инжектора, выступающий из этой пластины в заварочную камеру, и пластину отводящего устройства, также имеющую по меньшей мере один выступ отводящего устройства, выступающий из этой пластины в заварочную камеру. Верхние, нижние и боковые стенки образуются соответствующими примыкающими друг к другу частями стенки первой и второй части заварочного модуля. Те части стенки, которые образованы первой частью заварочного модуля, и те части стенки, которые образованы второй частью заварочного модуля, в закрытом положении могут быть уплотнены относительно друг друга, например, посредством расположенного по периметру фасонного уплотнения. Это уплотнение, например, может иметь манжету, которая закреплена на одной из частей заварочного модуля и при закрывании заварочной камеры примыкает к поверхности другой части заварочного модуля. Заварочная камера, закрытая таким образом, делает возможной промывку экстракционного аппарата или заварочного модуля без необходимости вставления капсулы, что для пользователя является существенным преимуществом. Тем не менее, это не исключает применения во время промывки или чистки промывочной или замещающей капсулы с закрытой или не полностью закрытой заварочной камерой.
В отличие от решений, известных из уровня техники, варианты осуществления изобретения с заварочной камерой, полностью окружающей капсулу, и с взаимно уплотняющимися частями заварочной камеры имеют двухступенчатое уплотнение. Первая ступень уплотнения образуется уплотнением или уплотнениями капсулы, окружающими капсулу и предотвращающими течение экстрагирующей жидкости или выделенного продукта экстракции мимо капсулы. Эта первая ступень уплотнения герметизирует капсулу относительно инжектора или отводящего устройства. Вторая ступень уплотнения герметизирует относительно друг друга части заварочного модуля. С одной стороны, во время заваривания эта ступень может служить в качестве дополнительного уплотнения. С другой стороны, как сказано выше, она может служить для герметизации во время промывки.
По сравнению с вариантами осуществления, в которых удерживается кольцевая закраина, удержание капсулы в заварочной камере благодаря расположенному по периметру уплотнению, смотря по обстоятельствам, в комбинации с уплотнением заварочной камеры, дает еще одно заметное преимущество. Это преимущество заключается в том, что становятся возможными существенные технологические допуски, т.е. точность позиционирования частей заварочного модуля относительно друг друга может составлять не менее одной десятой миллиметра, а, смотря по обстоятельствам, несколько десятых миллиметра. При этом удержание капсулы расположенным по периметру уплотнением или расположенными по периметру уплотнениями может компенсировать эти допуски.
Техническое решение в соответствии с первым аспектом изобретения прежде всего делает возможным осуществление весьма компактной конструкции, поскольку капсулу не обязательно выполнять с закраиной и, следовательно, заварочную камеру не обязательно снабжать соответствующим гнездом и креплением для закраины.
В вариантах осуществления изобретения в соответствии с его первым аспектом и опционально также независимо от этого, согласно второму аспекту изобретения, заварочный модуль может иметь подвижные средства съема капсулы.
В частности, фиксаторы второй части заварочного модуля, например, захват, в частности, уплотнение капсулы с расположенной по периметру уплотняющей манжетой, при открывании заварочной камеры сначала могут переместить капсулу вместе со второй частью заварочного модуля, после чего средства съема капсулы при дальнейшем открывании заварочной камеры автоматически войдут в сцепление с капсулой и предотвратят дальнейшее перемещение капсулы вместе со второй частью заварочного модуля.
Средства съема капсулы, например, можно выполнить в виде деталей (лапок), которые выступают по горизонтали радиально внутрь с боков в направлении капсулы и которые могут быть откинуты с подвижной части заварочного модуля и в наружном направлении. Откидывание от подвижной части заварочного модуля может происходить, например, при закрывании заварочной камеры посредством подвижной части заварочного модуля и против упругой силы пружины.
При открывании заварочной камеры после заваривания - в этом состоянии из-за высоких давлений и температур, во время заваривания действующих на капсулу изнутри, в радиальных направлениях капсула часто имеет немного больший размер, чем перед завариванием - эти детали для съема блокируются/зажимаются с капсулой или наталкиваются на усиление или закраину капсулы и предотвращают совместное перемещение капсулы и подвижной части заварочного модуля.
Удержание капсулы при помощи деталей для съема можно обеспечить, например, следующими средствами.
Трение. Сила, с которой детали для съема приложены к капсуле, создает сопротивление трения, препятствующее перемещению капсулы относительно внутренних краев деталей для съема.
Заклинивание. Детали для съема и капсула имеют такие размеры, что капсула предотвращает полное складывание деталей для съема. Кроме того, благодаря трению при дальнейшем отводе капсулы внутренние края деталей для съема вдавливаются внутрь капсулы и вызывают заклинивание, предотвращающее дальнейший отвод капсулы.
Размещение на усилительном или подобном элементе капсулы. Например, капсула может иметь расположенный по периметру сварной шов и т.п., образующий локальное усиление или слегка выдающийся элемент. Подобный усилительный элемент может быть образован также и известной самой по себе кольцевой закраиной. Позиционирование деталей для съема таково, что при открывании заварочной камеры они прилегают к капсуле в той части усиливающего элемента, что расположена со стороны инжекции, и таково, что усиливающий элемент не может проходить мимо деталей для съема.
Кроме того, возможны комбинации, в каждом случае включающие в себя две или все три из перечисленных возможных вариантов, а также другие варианты и комбинации (причем при варианте с использованием заклинивания с этим так или иначе связано трение).
Предпочтительные признаки заварочного модуля, выполненного согласно первому аспекту, например, относящиеся к уплотнению, охватывающему капсулу, и/или уплотнению заварочной камеры, могут быть осуществлены также в вариантах осуществления заварочного модуля в соответствии со вторым аспектом.
В качестве альтернативы средствам съема в соответствии со вторым аспектом заварочный модуль может иметь по меньшей мере один выталкиватель. При открывании или закрывании заварочной камеры выталкиватель перемещается приблизительно в осевом направлении относительно той части заварочного модуля, в котором при открывании модуля застревает капсула. Итак, в тех вариантах осуществления, в которых предусмотрено уплотнение капсулы, охватывающее капсулу со стороны инжекции, по меньшей мере один выталкиватель при открывании/закрывании заварочной камеры перемещается относительно инжектора, притом так, что при открывании заварочной камеры он выталкивает капсулу из инжектора, т.е., смотря по обстоятельствам, также из охватывающего капсулу уплотнения.
Например, такой выталкиватель можно установить в соответствующей части заварочного модуля (например, в инжекторе) с возможностью осевого перемещения и выталкивания капсулы, как поршня, после заваривания.
Если соответствующей частью заварочного модуля является та часть модуля, которая при открывании/закрывании перемещается относительно корпуса, то выталкиватель может быть установлен, например, неподвижно относительно корпуса, так чтобы не совершалось совместное движение в направлении открывания или закрывания.
Несмотря на это, часто является особенно предпочтительным, если выталкиватель вместе с соответствующей частью заварочного модуля, совершает относительное движение относительно другой части заварочного модуля, но на уменьшенном расстоянии. Например, можно предусмотреть, чтобы выталкиватель совместно перемещался посредством приведения в действие рычага управления, но, например, на более короткое расстояние. Это можно осуществить, например, посредством приведения в действие рычага управления, при котором шатун, перемещающий выталкиватель, закреплен ближе к оси поворота рычага управления, чем соответствующий шатун для подвижного заварочного модуля.
Предметом изобретения также является экстракционный аппарат, в частности кофеварка, содержащая один из вышеназванных заварочных модулей, выполненных в соответствии с первым или вторым аспектом изобретения. Кроме того, предметом изобретения в соответствии с его первым аспектом является способ заваривания завариваемого напитка с применением капсулы. Этот способ, осуществляемый, например, посредством заварочного модуля или экстракционного аппарата вышеописанного типа, может включать следующие этапы:
- вставляют порционную капсулу, содержащую экстрагируемый материал, в открытую камеру заварочного модуля, например, через позиционирующее установочное отверстие, так, что она, по меньшей мере частично, лежит на опорной детали, находящейся в опорном положении;
- закрывают заварочную камеру посредством перемещения второй части заварочного модуля относительно первой части заварочного модуля так, что опорная деталь, посредством движения в направлении, отличающемся от направления движения второй части заварочного модуля относительно первой части заварочного модуля, перемещается из опорного положения в нерабочее положение, и прокалывают капсулу по меньшей мере посредством прокалывающих выступов инжектора, образованного первой и/или второй частью заварочного модуля, с получением в капсуле отверстий для ввода;
- вводят экстрагирующую жидкость в капсулу через отверстия для ввода (например, горячую воду с применением насоса и обратного клапана);
- отводят экстрагирующую жидкость из капсулы через отводные отверстия, созданные прокалывающими выступами отводящего устройства, образованного первой и/или второй частью заварочного модуля;
- сразу же после отвода открывают заварочную камеру посредством перемещения второй части заварочного модуля относительно первой части заварочного модуля до тех пор, пока капсула не упадет из открытой заварочной камеры вниз;
- продолжают открывать заварочную камеру до тех пор, пока не произойдет отвод опорной детали в опорное положение.
Ниже примерные варианты осуществления изобретения описаны со ссылками на чертежи. К одинаковым или аналогичным элементам на чертежах относятся одинаковые ссылочные обозначения. Соответствующие друг другу элементы на разных чертежах частично имеют различные размеры. На чертежах изображено следующее.
Фиг. 1 - изображение предлагаемого заварочного модуля в положении вставки капсулы.
Фиг. 2 - изображение заварочного модуля с фиг. 1 в закрытом положении.
Фиг. 3 - сечение (вид в разрезе) части заварочного модуля, находящегося в открытом положении.
Фиг. 4 - вид в разрезе детали открытого заварочного модуля с вставленной капсулой.
Фиг. 5 и 6 - виды в разрезе заварочного модуля с капсулой согласно фиг. 4 в открытом и закрытом положении.
Фиг. 7 - вид в разрезе первого уплотнения.
Фиг. 8 - вид в разрезе второго, альтернативного варианта осуществления уплотнения; заварочный модуль находится в закрытом положении.
Фиг. 9 - изображение частей заварочного модуля в закрытом положении.
Фиг. 10 - вид в разрезе альтернативного варианта осуществления в открытом положении.
Фиг. 11 и 12 - виды в разрезе варианта осуществления с фиг. 10 с вставленной капсулой, в открытом положении и во время закрывания.
Фиг. 13-18 - изображения с другой стороны варианта осуществления с фиг. 10 в закрытом положении во время закрывания и последующего открывания заварочной камеры.
Фиг. 19 - изображение деталей варианта осуществления с фиг. 10.
Фиг. 20 - схема кофеварки, содержащей горизонтальный заварочный модуль описанного и определенного в данном документе типа.
Фиг. 21 и 22 - изображение (со снятыми деталями корпуса) и вид в разрезе третьего варианта осуществления заварочного модуля с вставляемой капсулой.
Фиг. 23 - еще одно изображение третьего варианта осуществления без деталей корпуса.
Фиг. 24 - изображение деталей заварочного корпуса, разрезанных в плоскости А-А (см. фиг. 23).
Фиг. 25, 26, 27 - изображения, соответствующие фиг. 21 в различных положениях во время закрывания.
Фиг. 28 - вид в разрезе в положении согласно фиг. 27.
Фиг. 29 - деталь с фиг. 27.
Фиг. 30 - заварочный модуль, выполненный в соответствии с третьим вариантом осуществления, в закрытом положении.
Фиг. 31 - еще одно изображение деталей заварочного модуля в закрытом положении;
Фиг. 32 - заварочный модуль, выполненный в соответствии с третьим вариантом осуществления, при открывании.
Фиг. 33 - деталь фиг. 32.
Фиг. 34, 36 - изображения четвертого варианта осуществления заварочного модуля в открытом положении.
Фиг. 37 - изображения четвертого варианта осуществления в закрытом положении.
Фиг. 38, 39 - виды в разрезе заварочного модуля, выполненного в соответствии с четвертым вариантом осуществления, в сечении по горизонтальной плоскости над заварочной камерой, во время закрывания и, соответственно, открывания заварочной камеры.
Заварочный модуль с фиг. 1-6 имеет отводящее устройство 3 (которое в различных вариантах осуществления может быть образовано первой и/или второй частью заварочного модуля) и инжектор 4 (который в различных вариантах осуществления может быть образован второй и/или первой частью заварочного модуля), расположенные в корпусе 1. Отводящее устройство 3 и инжектор 4 можно перемещать относительно друг друга посредством поворота рычага 5 управления. С этой целью рычаг управления установлен с возможностью поворота вокруг поворотной цапфы 6, которая имеется или закреплена на наружном корпусе 1. В изображенном на чертежах варианте осуществления инжектор 4, посредством поворота рычага 5 управления вниз может перемещаться в направлении отводящего устройства 3, тогда как последнее неподвижно относительно наружного корпуса 1.
Наружный корпус 1 может, как в данном варианте осуществления, состоять из двух половин 1.1, 1.2 корпуса (см. фиг. 1-2). С внутренней стороны половины 1.1, 1.2 могут иметь такую форму, чтобы вмещать и позиционировать размещаемые в корпусе детали, например, отводящее устройство или установленный с возможностью перемещения инжектор. Так, эти детали, смотря по обстоятельствам, могут быть установлены даже без отдельных крепежных средств (винты и т.п.), конечно, если не считать винты (и т.п.), крепящие друг к другу обе половины.
В рабочем состоянии заварочный модуль является горизонтальным заварочным модулем кофеварки, которая, помимо заварочного модуля, имеет бак для воды, устройство для нагревания воды (например, прямоточный подогреватель) и насос для подачи воды для заваривания в инжектор 4. Соответствующие подводящие каналы 18, а также возможный обратный клапан и т.д. инжектора, которые могут быть выполнены известным образом, предметом данного изобретения не являются и более подробно здесь не описываются. Кроме того, инжектор имеет по меньшей мере один прокалывающий выступ 12 с сопряженным с ним питающим отверстием, так что капсулу можно прокалывать и снабжать экстрагирующей жидкостью через питающее отверстие. Кроме того, кофеварка имеет расположенную, например, под заварочной камерой, емкость для капсул, в которую капсула после заваривания автоматически выбрасывается посредством поднятия рычага управления.
Отводящее устройство 3 также имеет по меньшей мере один прокалывающий выступ 11 и сопряженное с ним отводное отверстие 19. Кроме того, в зависимости от конфигурации имеется выпускной трубопровод, при помощи которого кофе (и т.п.), выходящий из отводного отверстия 8 отводящего устройства, направляется так, чтобы течь в чашку, установленную в соответствующем месте. Каналы, идущие к отводному отверстию 8, подробно здесь также не описываются.
В представленном варианте осуществления инжектор 4 состоит из четырех частей: опоры инжектора в качестве первой части 41 инжектора с подводящим каналом для подвода горячей воды, закрепленного на первой части инжектора держателя пластины инжектора с расположенными со стороны инжекции прокалывающими выступами 12, уплотнения 43 капсулы (в частности, выполненного в виде фиксаторов) и расположенной со стороны инжекции части 44 корпуса заварочной камеры, по меньшей мере частично окружающей уплотнение капсулы. Здесь отводящее устройство также состоит из нескольких частей: из корпуса 31 отводящего устройства с отводным каналом 19 или отводными каналами 19 для завариваемого напитка и расположенными со стороны экстракции прокалывающими выступами 11, расположенного со стороны экстракции уплотнения 33 капсулы и расположенной со стороны экстракции части 34 корпуса заварочной камеры. Кроме того, часть 44 корпуса заварочной камеры, расположенная со стороны инжекции, и/или часть 34 корпуса заварочной камеры, расположенная со стороны экстракции, могут иметь уплотнение 81 заварочной камеры, которое расположено, например, в пазу 45 и в закрытом положении заварочной камеры прилегает к другой части заварочного модуля и, таким образом, герметизирует заварочную камеру в наружном направлении. То, что инжектор и/или отводящее устройство состоит из нескольких частей, является предпочтительным вариантом с технологической точки зрения, однако не является обязательным условием функционирования изобретения.
Соответствующие прокалывающие выступы 11, 12 можно сформировать на самой соответствующей части 31, 41 заварочного модуля или выполнить, как показано на фиг. 19-24 патентного документа WO 2010/118544, так чтобы они располагались на отдельной прокалывающей части (пластине), или же их можно выполнить любым иным подходящим образом. Не считая тип крепления, покалывающие выступы и детали, на которых они закреплены, могут быть выполнены согласно WO 2010/118544.
На фиг. 1 и 3 хорошо видно установочное отверстие 7 для вставления кубической порционной капсулы 10. Установочное отверстие образовано в наружной части корпуса 1 в области отводящего устройства 3 и, как и это устройство, при перемещении рычага управления остается неподвижным. Книзу установочное отверстие может немного сужаться, образуя конус, так чтобы при вставлении капсулы оказывать на капсулу центрирующее действие, не создавая слишком большой опасности перекашивания капсулы.
Как показано на фиг. 3, заварочный модуль выполнен так, что направление оси - оси, соединяющей инжектор и отводящее устройство, вдоль которой при закрывании и открывании заварочной камеры перемещается подвижная часть заварочного модуля (т.е. в данном случае - инжектор) - имеет небольшой, например, приблизительно на 5°, наклон относительно горизонтали, причем так, что когда подвижная часть заварочного модуля (т.е. в данном случае - инжектор) приближается к неподвижной части заварочного модуля (т.е. в данном случае - к отводящему устройству), она немного смещается вниз. На фиг. 6 также изображена ось 14 инжектор - отводящее устройство, и угол 15 относительно горизонтали 16; при этом ось инжектор - отводящее устройство по существу соответствует оси симметрии капсулы или параллельна оси симметрии капсулы.
Кроме того, как показано, например, из фиг. 3, заварочный модуль также имеет опорную деталь 21. Вместе с опорным выступом 36 отводящего устройства 3 она образует опору для капсулы, вставленной через установочное отверстие 7.
На фиг. 3 также показаны детали 51 для съема капсулы (далее, в обобщенной формулировке называемые средством съема капсулы), функция и принцип действия которых более подробно будут пояснены ниже.
На фиг. 4 изображена деталь заварочного модуля в открытом состоянии, с вставленной капсулой 10. Как показано, установочное отверстие 7 и отводящее устройство 3 установлены относительно друг друга так, что капсула лежит непосредственно перед прокалывающими выступами 11, т.е. либо уже касается их, либо находится от них на расстоянии не больше высоты выступа.
На фиг. 4 и 5 также особенно хорошо видно уплотнение 33 капсулы со стороны экстракции и уплотнение 43 капсулы со стороны инжекции. Уплотнение 43 капсулы со стороны инжекции имеет множество следующих друг за другом уплотнительных ребер 48, которые сформированы на уплотняющей манжете и обеспечивают уплотнение капсулы. В целом уплотнения 33, 43 капсулы могут быть выполнены в соответствии с описанием патентного документа РСТ/CH2010/000249.
При закрывании заварочной камеры, посредством приближения инжектора 4, кольцевая закраина уплотнения 43 капсулы 10 надевается и охватывает ту часть расположенных по периметру стенок капсулы, которые расположены со стороны инжекции. После этого выступы перфорирующих деталей (прокалывающие выступы 11, 12) начинают перфорировать стенки капсулы, расположенные со стороны инжекции и/или экстракции.
Фиг. 6 иллюстрирует заварочную камеру при закрытом положении заварочного модуля. Части 34, 44 корпуса заварочной камеры, образованные отводящим устройством и инжектором, точно подогнаны друг к другу. В закрытом положении части 34, 44 корпуса заварочной камеры, образованные отводящим устройством и инжектором и проходящие по периметру вокруг капсулы, примыкают друг к другу и, таким образом, закрывают заварочную камеру. (В случае показанной здесь формы капсулы) они образуют боковые стенки закрытой заварочной камеры. Для этого на поверхности соприкосновения (с торца), кроме того, может иметься уплотнение заварочной камеры. В результате получается двухступенчатое уплотнение. При этом уплотнение заварочной камеры может быть прикреплено к инжектору или отводящему устройству и прижиматься к соответствующей уплотнительной поверхности другой части. Часто является предпочтительным, если уплотнение закреплено на инжекторе, так как в открытом состоянии инжектор находится в отведенном положении и поэтому защищен лучше.
На фиг. 7 и 8 показано два примера такого принципа уплотнения. Согласно фиг. 7 уплотнение 81 заварочной камеры имеет выступающую в осевом направлении уплотняющую кромку 82, входящую в соответствующий паз 35 другой части заварочной камеры. Кроме того, оно также образуют буртик 83, прижимаемый к соответствующей поверхности другой части заварочной камеры. Задняя крепежная часть 84 закрепляет уплотнение в соответствующей части заварочной камеры. Как показано на фиг. 8, уплотнение заварочной камеры с передней стороны выполнено по принципу уплотнительного кольца квадратного сечения с двумя уплотняющими кромками 82, входящими в общий широкий паз другой части заварочной камеры. Также возможны другие принципы уплотнения, например, с одной уплотняющей кромкой или уплотняющим утолщением, которые прижимаются к поверхности, например, в виде уплотнительного кольца круглого сечения, или, соответственно, с несколькими уплотняющими кромками или уплотняющими утолщениями.
На фиг. 9 дано изображение не в разрезе, без показа одной из двух половин наружного корпуса 1. На фиг. 9 заварочная камера закрыта. Детали 51 для съема капсулы с обеих сторон откинуты наружу приближающимся инжектором, а опорная деталь 21 сдвинута вниз, в нерабочее положение. Фиксатор 61, выполненный в виде стержня, поворачивающегося вокруг оси 62, неподвижной относительно корпуса, своим концом, расположенным со стороны экстракции, сцеплен с опорной деталью 21. Тот конец фиксатора 61, который расположен со стороны экстракции, при закрывании заварочной камеры посредством поворачивания фиксатора был защелкнут на соответствующей части опорной детали. При открывании заварочной камеры посредством поворачивания рычага 5 управления инжектор поступательно перемещается от отводящего устройства (на фиг. 9 - назад влево). Как только передний край инжектора перемещается за детали 51 для съема капсулы, эти детали поворачиваются внутрь, к капсуле и зажимают ее, предотвращая дальнейшее перемещение назад. Одновременно фиксатор 61 предотвращает поворачивание опорной детали назад, в опорное положение под действием удерживающей (удерживающих) ее пружины (пружин) (на чертеже пружины не показаны). Таким образом, как только заварочная камера открывается в достаточной степени, капсула может упасть вниз, в емкость для капсул. Опорная деталь снова перемещается назад, в опорное положение только при полном открывании заварочной камеры посредством движения рычага управления почти до упора. В показанном варианте осуществления это происходит благодаря тому, что предназначенная для этого (расцепляющая) часть инжектора давит на наклонную поверхность 63 фиксатора 61, и фиксатор поворачивается наружу. Защелкнутое соединение с опорной деталью разъединяется, и опорная деталь под действием упругой силы пружины поворачивается назад вверх, в опорное положение.
На фиг. 9 хорошо видны два шатуна 9, преобразующие вращательное движение рычага 5 управления в прямолинейное движение инжектора 4.
При помощи следующих чертежей на основе второго примера осуществления заварочного модуля более подробно поясняется принцип действия отдельных деталей. Второй вариант осуществления отличается от первого варианта, во-первых, отличной конструкцией наружного корпуса, которая здесь подробно не рассматривается. Во-вторых, по-другому выполнен механизм функциональной связи между инжектором и опорной деталью. В-третьих, по сравнению с вышерассмотренным вариантом осуществления по-другому в отношении формы также выполнены отдельные детали, в частности опорная деталь. Разумеется, эти отличия можно осуществить независимо друг от друга. Например, конструкция механизма расцепления опорной детали не зависит от формы и конструкции отдельных частей, конечно, исключая определенно рассмотренные здесь функциональные признаки.
На фиг. 10 изображен в разрезе альтернативный заварочный модуль без капсулы. На этом чертеже отчетливо видная опорная деталь 21, которая в этом варианте имеет необязательную плоскую боковую направляющую часть 22, а также одну из деталей 51 для съема капсулы. За счет действия соответствующих пружин как опорная деталь 21, так и детали 51 для съема капсулы находятся в таком положении и ориентации, которые показаны на фиг. 10. На фиг. 11 показан заварочный модуль с вставленной через установочное отверстие капсулой 10, которая также изображена в разрезе. Для заваривания напитка закрывают заварочную камеру. С этой целью первую часть заварочного модуля, например, также посредством приведения в действие рычага управления, перемещают относительно второй части заварочного модуля. В данном случае инжектор 4 перемещается в направлении отводящего устройства 3. На фиг. 12 заварочный модуль показан во время этого перемещения. На фиг. 13, как и на следующих чертежах, неразрезанный заварочный модуль показан с другой стороны (по сравнению с ориентацией согласно фиг. 13 модуль повернут вокруг вертикальной оси приблизительно на 180°), причем детали наружного корпуса здесь не изображены. Детали 51 для съема капсулы по-прежнему находятся в не повернутом нерабочем положении. На фиг. 14 заварочная камера почти закрыта, на фиг. 15 она закрыта полностью. Детали 51 для съема капсулы, установленные с возможностью поворачивания вокруг вертикальной оси, приближающимся инжектором отводятся против упругой силы пружины в сторону экстракции и наружу. Необязательная часть, выступающая наружу за ось поворота, служит здесь для крепления пружины; в этом отношении существуют и другие решения, например, применение спиральной пружины, установленной коаксиально оси поворота, пластинчатая пружина, закрепленная с внутренней стороны винтовая пружина и т.д.
Кроме того, из фиг. 15 видно, как посредством приближения инжектора также была отведена опорная деталь, а именно вниз, в направлении стороны экстракции. Здесь фиксатор 61 представляет собой пластинку, которая может поворачиваться вокруг поворотной цапфы 65 фиксатора и содержит удерживающую часть 64, заскакивающую в соответствующим образом профилированное приемное углубление 24 опорной детали 21, если опорная деталь повернута в свое нерабочее положение. Соответствующим образом предварительно напряженная пружина поворачивает фиксатор в это положение.
Как показано на фиг. 16, при открывании заварочной камеры опорная деталь 21 сначала удерживается фиксатором 61 в нерабочем положении, так как она остается сцепленной с ним. За счет отхода инжектора детали 51 для съема капсулы под действием упругой силы пружины могут откинуться назад и своим внутренним краем прилегать к капсуле 10. При дальнейшем отходе индикатора детали 51 для съема капсулы удерживают капсулу (фиг. 16), поэтому капсула, как только инжектор уже не представляет для нее достаточной опоры, падает вниз в емкость для капсул.
В варианте, который показан на фиг. 16, удерживающее действие деталей для съема основано на комбинации нахождения у расположенного по периметру сварного шва капсулы (возникшего в процессе одновременной ультразвуковой резке и сварки, описанной в патентном документе WO 2010/118543) и сил трения. В варианте осуществления в соответствии с фиг. 1-6 и 9 предусмотрено, что детали для съема рассчитаны так, что при нахождении у капсулы они откинуты внутрь не полностью, а остаются под углом к радиальному направлению. Таким образом, (также) возникает заклинивание, смотря по обстоятельствам, в сочетании с нахождением у усиления (сварной шов; закраина). На фиг. 17 нахождение расположенного по периметру сварного шва 10.1 у детали для съема показано еще более наглядно.
На фиг. 18 заварочный модуль показан с полностью открытой заварочной камерой. Капсула упала вниз в емкость для капсул и уже не видна. В варианте осуществления в соответствии с фиг. 11-19 перемещение опорной детали 21 назад, в опорное положение вызывается следующим образом. Разобщающая цапфа 66, которая служит в качестве расцепляющей части и закреплена или сформована на инжекторе, направлена в удлиненном углублении (удлиненном отверстии) 69 разъединяющей детали 68. На конце, расположенном со стороны экстракции, расцепляющая деталь 68 соединена с фиксатором 61. При полном открывании заварочной камеры разобщающая цапфа наталкивается на конец удлиненного отверстия 69, расположенный со стороны инжекции, и немного тянет с собой расцепляющую деталь, так что расцепляющая деталь наклоняет фиксатор 61 против упругой силы пружины и, таким образом, разъединяет защелкивающее соединение с опорной деталью. Опорная деталь поворачивается назад, в опорное положение.
На фиг. 19 еще изображены детали заварочного модуля с открытой заварочной камерой, причем здесь особенно наглядно показано относительное положение опорной детали 21, деталей 51 для съема капсулы и отводящего устройства 3.
Как схематично показано на фиг. 20, экстракционный аппарат, в частности кофеварка с заварочным модулем, кроме заварочного модуля имеет бак 71 для воды, насос 72 для подачи воды для заваривания в инжектор 4 и устройство 73 для нагревания воды (например, прямоточный подогреватель). Под заварочным модулем установлена емкость 75 для капсул, в которую после заваривания падают или перемещаются капсулы 10.
Подача нагретой воды в инжектор 4 происходит через гибкие участки водопровода (шланги) и подводящие каналы. Кроме того, кофеварка имеет расположенную, например, под заварочной камерой, емкость для капсул 75, в которую капсула после заваривания автоматически выбрасывается посредством поднятия рычага 5 управления.
Еще один вариант осуществления, например, для кофеварки согласно фиг. 20, представлен на фиг. 21-33. Следующее описание, в частности, демонстрирует отличия от варианта с фиг. 1-9. Признаки, по которым третий вариант осуществления отличается от двух первых вариантов, независимы друг от друга, даже если обеспечиваемые ими преимущества дополняют друг друга. Поэтому эти признаки можно осуществить как по отдельности, так и (как в рассматриваемом варианте осуществления) в комбинациях, или любых субкомбинациях.
Возвратная пружина 91 заварочного модуля (или возвратные пружины, установленные по одной с обеих сторон инжектора 4) взводятся посредством закрывания заварочной камеры. Благодаря этому пружина создает возвратное усилие, которое при повторном открывании облегчает приведение в действие. На фиг. 21 показана вся возвратная пружина 91 заварочного модуля, на следующих чертежах - только оба конца пружины.
Со стороны экстракции заварочный модуль не имеет эластомерного уплотнения капсулы. Напротив, со стороны экстракции уплотнение осуществлено посредством того, что во время заваривания внутренняя часть капсулы находится под давлением, и стенка капсулы размягчается, в результате чего она по всей площади прижимается к соответствующей поверхности отводящего устройства. Заваренный напиток, выведенный из капсулы, может стекать из экстракционного аппарата к выпускному отверстию, поэтому между заваренным напитком, вышедшим из капсулы, и давлением окружающей среды отсутствует разность давления (во всяком случае существенная). Это значит, что выведенная жидкость для заваривания под давлением уже не находится. Поэтому благодаря давлению внутри капсулы за счет прилегания стенки капсулы по всей площади к соответствующей поверхности отводного устройства обеспечивается достаточный уплотняющий эффект.
В соответствии со вторым аспектом изобретения заварочный модуль не имеет средств съема. Напротив, после заваривания происходит выталкивание капсулы. Это осуществляется выталкивателями 101, которые в виде поршней могут перемещаться в осевом направлении относительно инжектора 4, и концы которых при открывании заварочной камеры перемещаются относительно инжектора 4 внутрь заварочной камеры так, что они выталкивают капсулу. Ниже приводной механизм описывается еще более подробно.
Опорная деталь 21 имеет боковые направляющие 120, которые выступают вверх с обеих сторон опорной поверхности. В изображенном варианте осуществления они имеют слегка пирамидальную форму, так что гнездо под капсулу книзу слегка сходит на конус, в результате при вставлении капсулы капсула центрируется в поперечных направлениях (см. в частности фиг. 24).
При помощи пружины 121 опорная деталь 21 удерживается в опорном положении и нерабочем положении, в каждом случае находясь у упора, причем пружина посредством перемещения из опорного положения в нерабочее положение проходит мертвую точку. Это позволяет отказаться от отдельного фиксатора. Здесь пружина представляет собой пружину растяжения, закрепленную над опорной деталью на корпусе отводящего устройства 3, а также на отводящем устройстве (крепежные цапфы 122, 123) и установленную так, что при закрывании заварочной камеры точка крепления на опорной детали перемещается в осевом направлении за место крепления на отводящем устройстве (прохождение мертвой точки). Лучше всего этот механизм показан на фиг. 31. Тогда, как в данном случае, разъединяющая деталь 68 может быть выполнена в виде простой скобы, которая при открывании заварочного модуля увлекается поводковой частью 66 (цапфой) подвижной части заварочного модуля и тянуть опорную деталь 21 назад, через мертвую точку.
Опорная деталь снабжена демпфером 125 вращения, который обеспечивает замену быстрого движения назад на медленное перемещение назад.
Опорный выступ (далее в обобщенной формулировке называемый опорной частью) 36 отводного устройства выступает в направлении стороны инжекции за уплотнение 81 заварочной камеры (или, если уплотнение заварочной камеры установлено со стороны инжекции, за поверхность, у которой это уплотнение находится). Благодаря этому уплотнение может быть установлено почти вертикально, а не должно проходить вдоль наклонной плоскости, как в предыдущих вариантах осуществления, чтобы ничто не мешало вставлению капсул. Здесь уплотнение заварочной камеры выполнено в виде эластомерного контактного уплотнения.
Заварочный модуль оснащен механизмом точной регулировки, который, несмотря на существующие технологические допуски, даже в случае применения эластомерного контактного уплотнения делает возможным точное закрытие заварочной камеры. Этот механизм предусматривает, что поворотная цапфа 6 не имеет вращательной симметрии и/или не установлена с вращательной симметрией относительно своей оси, а имеет, например, эксцентрическую или эллиптическую форму. Вращая юстировочную пластину 111 (см. например, фиг. 23), пластину 111 можно повернуть относительно рычага 5 управления, а затем при помощи одного из котировочных отверстий 112 и штифта закрепить ее относительно рычага (тот же принцип можно применить также для ориентации поворотной цапфы 6 относительно корпуса). При окончательном монтаже заварочного модуля заварочный модуль закрывают и фиксируют юстировочную пластину 111 в положении, при котором уплотнение 81 заварочной камеры плотно прилегает к сопряженной поверхности. Здесь поворотная цапфа представляет собой вал, который не имеет симметрии вращения вокруг своей оси по меньшей мере либо в районе, где он сцеплен с рычагом управления, либо там, где он взаимодействует с частью, неподвижной относительно корпуса.
Последний принцип механизма точной регулировки с поворотной цапфой, не имеющей симметрии вращения, и/или с установкой поворотной цапфы, не имеющей симметрии вращения, в общем, можно реализовать в заварочных модулях, соответствующих ограничительной части первого пункта изобретения, независимо от концепций первого и второго аспектов.
Фиг. 21-24 иллюстрируют заварочный модуль или его детали в открытом положении, при вставлении капсулы. В этом положении выталкиватели 101 вдаются в пространство, которое образуется уплотнением 43 со стороны инжекции и в закрытом положении образует заварочную камеру. При вставлении капсула центрируется и позиционируется боковыми направляющими.
Как особенно хорошо показано на фиг. 22, кроме шатуна 9 для преобразования поворачивания рычага 5 управления в осевое перемещение инжектора 4 также имеется шатун 103 выталкивателей. Он закреплен на рычаге 5 управления в точке, которая расположена ближе к оси поворота (определенной поворотной цапфой 6), чем точка крепления шатуна 9. Благодаря этому при повороте рычага управления выталкиватели 101 также совместно движутся в направлении перемещения инжектора, но медленнее и, следовательно, в конечном итоге на более короткое расстояние.
Фиг. 25-27 показывают заварочный модуль на последовательных стадиях закрывания. Из этих чертежей видно, что приводная поверхность 46 инжектора, выполненная в виде рампы, отжимает опорную деталь 21 из опорного положения. Фиксатор 68 может свободно перемещаться в осевом направлении, при необходимости он может совершать совместное движение (фиг. 27 и 29).
Геометрия этого расположения выбрана так, что в закрытом положении выталкиватели 101 полностью отведены из заварочной камеры.
В показанном здесь варианте осуществления с передней стороны выталкиватели (см. в частности фиг. 22) имеют головную часть 105 немного увеличенного диаметра, с обратной стороны которой может иметься расположенное по периметру уплотнение (на чертежах не показано), которое в перемещенном назад положении (относительно инжектора 4) выталкивателей давит на буртик, расположенный внутри инжектора, и, таким образом, осуществляет уплотнение.
На фиг. 28 показано, как при закрывании заварочной камеры капсула прокалывается прокалывающими выступами 12, по меньшей мере со стороны инжектора.
В закрытом положении (фиг. 30 и 31) опорная деталь благодаря вышеописанному механизму удерживается пружиной 121 в нерабочем положении, в это время может происходить заваривание.
При открывании заварочной камеры (фиг. 32 и 33) сначала капсула выталкивается из охватывающего ее уплотнения 43 капсулы, расположенного со стороны инжектора. Это происходит благодаря тому, что выталкиватели 101 перемещаются назад на более короткое расстояние, чем инжектор, следовательно, они перемещаются относительно инжектора в заварочную камеру. Выталкиватели имеют такие размеры, и шатун 103 выталкивателей установлен так, что капсула полностью освобождается от расположенного со стороны инжектора уплотнения 43 и падает вниз, прежде чем полностью откроется заварочный модуль. Только в конце движения в направлении открывания поводковая цапфа 66 инжектора увлекает в движение расцепляющую деталь (скобу) 68 и перемещает опорную деталь назад, за мертвую точку, после этого пружина 121 перемещает ее назад, в опорное положение. Демпфер 125 вращения предотвращает немедленное отскакивание назад, в опорное положение, в результате чего даже при очень быстром открывании заварочного модуля опорная деталь не может снова прийти в опорное положение, пока капсула не упадет вниз.
Фиг. 34-39 показывают вариант осуществления заварочного модуля (заварочный модуль изображен без рычага управления и механизма выталкивания (выбрасывания)), в котором опорная деталь 21 состоит из двух частей. Она состоит из первой части 21.1 опорной детали и второй части 21.2 опорной детали. На фиг. 34-36 показан заварочный модуль с заварочной камерой в открытом положении, при котором капсулу можно вставить, или она уже вставлена. На фиг. 35 и в особенности на виде согласно фиг. 36, где заварочный модуль изображен с наклоном набок, показано, что части 21.1, 21.2 опорной детали выполнены, как скобы, проходящие сбоку капсулы и имеющие концевую часть, поддерживающую капсулу.
На фиг. 37 заварочный модуль показан с камерой в закрытом положении, опорная деталь в камере находится в своем нерабочем положении, поскольку обе части опорной детали отведены наружу. С этой целью здесь части опорной детали, кроме скобы с концевой частью, проходящей сбоку капсулы, также имеют по существу горизонтальную часть с поворотным рычагом. Как особенно хорошо видно на фиг. 38 и 39, части с поворотным рычагом при помощи неподвижного относительно корпуса шарнирного пальца 141 закреплены на корпусе 1 с возможностью поворота.
Перемещение частей 21.1, 21.2 опорной детали вызывается ведением направляющего пальца (далее в обобщенной формулировке называемого направляемой частью) 142 в кулисе второй части заварочного модуля (инжектора 4). Здесь для каждой из двух частей опорной детали в симметричном расположении имеется по одной кулисе. Кулисы содержат наружный направляющий паз 144 и внутренний направляющий паз 146.
При закрывании заварочной камеры (см. фиг. 38, посредством перемещения инжектора 4 влево) направляющий палец 142 ведется в наружном направляющем пазу 144, благодаря этому соответствующая часть 21,1, 21.2 опорной детали удерживается в опорном положении. В конце движения в направлении закрывания инжектор толкает части опорной детали, причем одновременно направляющий палец может находиться у первого упора 145 кулисы. Однако, как показано на фиг. 38, прохождение кулисы делает возможным в этом месте отклонение направляющего пальца 142 внутрь, в результате части 21.1, 21.2 опорной детали отводятся наружу. При следующем открывании заварочной камеры (фиг. 39; инжектор 4 перемещается назад, вправо) направляющий палец остается во внутреннем направляющем пазу 146 до тех пор, пока направляющий палец не будет находиться у второго упора 149. За счет дальнейшего отвода инжектора 4 направляющий палец увлекается в движение "назад" (т.е. в направлении инжектора), что вызывает поворачивание части 21.1, 21.2 опорной детали внутрь с одновременным перемещением направляющего пальца 142 наружу. Заварочный модуль снова готов для вставления капсулы, и при следующем закрывании направляющий палец с фиг. 38 снова направляется в наружном направляющем пазу 144.
Вариант осуществления, изображенный на фиг. 34-39, одновременно является примером осуществления заварочного модуля, в котором опорный элемент может перемещаться без пружины.
Благодаря возможности поворота частей опорной детали в сторону этот вариант осуществления, кроме того, позволяет вставлять капсулу со сравнительно небольшим перемещением капсулы в поперечном направлении и без появления противодействующих сил трения при открывании заварочной камеры.
Описанные на примере вариантов осуществления изобретения признаки опорной детали и соответствующего приводного механизма, а также признаки деталей для съема и соответствующего механизма можно использовать и варьировать независимо друг от друга, причем возможны и варианты осуществления с непосредственным соединением между этими элементами. Взаимодействие между опорной деталью и деталями для съема выражается в том, что когда детали для съема входят в зацепление с капсулой, опорная деталь, смотря по обстоятельствам, предпочтительно находится в нерабочем положении.
Реферат
Один из аспектов изобретения относится к заварочному модулю, содержащему первую часть заварочного модуля и перемещаемую относительно первой части вторую часть заварочного модуля, причем первая и вторая часть заварочного модуля образуют отводящее устройство для отвода продукта экстракции из капсулы и инжектор для ввода экстрагирующей жидкости в капсулу. В закрытом положении (например, когда первая и вторая части находятся «вместе») закрыта заварочная камера, которая в процессе заваривания по меньшей мере частично окружает капсулу. Дополнительно заварочный модель содержит опорную деталь (21). Опорная деталь (21) выполнена таким образом, что в опорном положении, когда заварочная камера находится в открытом положении, опорная деталь принимает капсулу, вставленную в определенном положении вставки, так что после вставления капсула лежит на опорной детали (21) и опорной части первой части заварочного модуля. При закрывании заварочной камеры опорная деталь смещается из опорного положения в нерабочее положение, причем капсула одновременно удерживается захватом первой части заварочного модуля и/или второй части заварочного модуля. 3 н. и 21 з.п. ф-лы, 39 ил.
