Устройство для приготовления жидкого напитка из картриджа - RU2460451C2
Код документа: RU2460451C2
Чертежи
Описание
Изобретение относится к устройству для приготовления жидкого напитка из картриджа, в частности, для приготовления горячих или холодных напитков из картриджей, содержащих один или несколько пищевых ингредиентов.
Существует множество типов систем для приготовления напитков из картриджей. Предпочтительно, чтобы картридж легко вставлялся в машину и легко извлекался из нее после использования.
Во многих системах, содержащих средства поддержки вставленного в машину картриджа, возникают проблемы вследствие сложности предотвращения контакта напитка с машиной. Такие системы непригодны для приготовления нескольких напитков из-за частого контакта напитка со средствами поддержки картриджа. Это вызывает проблемы, связанные с перекрестным загрязнением и гигиеной, особенно при использовании определенных ингредиентов, например, молока.
Известны системы, содержащие съемный держатель картриджа, т.е. такой держатель картриджа, который можно снимать с устройства, чтобы решить вышеописанные проблемы. Другим преимуществом является то, что картридж можно просто извлекать, даже в случае, если он наполнен жидкостью. Это предотвращает нахождение в машине картриджа, содержащего жидкость. Также это упрощает замену картриджа и, следовательно, очистку держателя картриджа, например, в посудомоечной машине.
В документе WO 2006/082064 описано устройство со съемным держателем картриджа, содержащим впрыскиватель. Впрыскиватель может быть расположен в различных местах относительно поверхности картриджа, что позволяет оптимизировать поток жидкости внутри картриджа и, например, способствовать тем самым растворению или рассеиванию определенных ингредиентов. Однако подобная система достаточно сложна и требует хорошей подгонки между блоком с жидкостью и относящимся к держателю картриджа впрыскивателем во время их соединения. Точную подгонку сложно обеспечить, и на нее может негативно воздействовать работа системы. В системе также может возникнуть проблема, заключающаяся в том, что, когда на картридж оказывается давление, может произойти расслоение в области, где образующая поверхность впрыскивателя мембрана герметизирована относительно кромок корпуса картриджа. Такое явление может быть связано с отсутствием фиксации герметичного соединения опорой впрыскивателя со стороны держателя картриджа, где запирающие силы, переносимые опорой на кромки картриджа, ниже.
Другие известные устройства не способны решить все проблемы, возникающие в связи с документом WO 2006/082064.
В документе EP 1153561 A1 описано устройство с выдвижным ящиком и узлом впрыска, опускаемым с помощью комбинированного вращательного и поступательного движения. Устройство содержит один центральный пробивочный элемент, который может быть расположен в любом месте. Опора картриджа может поступательно перемещаться, но она неотделима от устройства, и поэтому необходимы манипуляции или система извлечения картриджа.
В документе US 2003/066431 описан кофейный аппарат с выдвижным ящиком. Выдвижной ящик здесь также не является съемным. Узел впрыска может быть выполнен в виде шарнирной опоры, содержащей иглу впрыска, направленную в сторону верха картриджа. Однако устройство не имеет герметичной фиксации картриджа и узла впрыска, которая бы допускала большое извлекающее давление на картридж. Поэтому такой аппарат главным образом предназначен для фильтрации под низким давлением.
В документе US 3260190 описан кофейный аппарат, в котором используют контейнеры, содержащие съемный выдвижной ящик, вставляемый посредством вдвигания по направляющим. Система рычагов позволяет приближать к контейнеру средства его пробивания до контакта с ним. Эти средства пробивания фиксируют контейнер в рабочем положении.
В документе WO 97/43937 описан съемный адаптер для вмещения дозы кофе, вводимой под распределитель горячей воды с помощью байонетной поворотной системы герметичной конструкции.
В документе US 2003/0071056 описан аппарат для розлива напитков, содержащий выдвижной ящик, в который вставляется контейнер, пробиваемый подвижным впрыскивателем, одновременно герметизирующим пространство непосредственно вокруг контейнера.
В документе EP 1477092 описано устройство для розлива напитков, содержащее выдвижной ящик, вмещающий одну порционную упаковку для приготовления напитка, которая может скользить в рабочее положение и может быть зафиксирована в этом положении расположенными на конце ящика средствами фиксации, приводимыми в действие за счет давления, оказываемого ящиком во время его вставки.
В документе EP 1486150 A1 описано устройство для розлива напитков под низким давлением, содержащее ящик, способный перемещаться к узлу впрыска для вставки в ящик контейнера и связанный с устройством извлечения контейнера. Узел впрыска содержит впрыскиватель, который может поступательно перемещатья и опускаться для пробивания контейнера. Ящик фиксируется удерживающими средствами в поперечном направлении для предотвращения его извлечения. В случае высокого внутреннего давления существует риск расслоения картриджа вдоль герметизирующих кромок из-за недостатка фиксации.
В документе WO 2006/066624 описано устройство для приготовления напитков из пакетика, содержащее опору с отверстием для вмещения пакетика и крышку для закрытия этого отверстия. Устройство также содержит закрывающие средства для поступательного перемещения опоры из положения, в котором полость в опоре открыта, в положение, в котором эта полость закрыта; в частности, опору перемещают вверх с помощью привода и кривошипно-шатунныого механизма.
Большинство известных устройств неспособны выдерживать высокие давления. В некоторых устройствах, которые могут применяться для высокого давления, возникают сложности с герметизацией, недостаточной фиксацией и механической сложностью, которые связаны с необходимостью создания соединения с системой впрыска, которое герметизировано и фиксировано достаточно прочно для предотвращения непреднамеренного удаления держателя картриджа или случайного расслоения картриджа. Проблема расслоения под высоким давлением может приводить к разбрызгиванию пара или кипящей воды или даже вызывать взрыв картриджа.
Кроме того, в большинстве известных систем картридж обычно удерживают в устройстве с помощью сжатия герметизирующих средств. Чтобы избежать непреднамеренного удаления опоры картриджа, в частности, когда она является съемной, во время режима повышения давления, важно, чтобы она была надежно зафиксирована в устройстве. Надежная фиксация посредством герметизирующих средств сама по себе может вызвать разрушение картриджа, если фиксируется сам картридж, или может вызвать достаточно быстрый износ герметизирующих средств и, следовательно, нарушение герметичности. Другая проблема состоит в том, что вводимая жидкость может частично покрывать внешнюю поверхность картриджа, если герметизация осуществляется вокруг кромок картриджа, что негигиенично.
Задачей настоящего изобретения является решение этих проблем.
Указанные проблемы решены в устройстве согласно изобретению, позволяющем:
- более точно расположить средства впрыска относительно картриджа при более простой конструкции и повышенной механической надежности;
- свободно выбирать положение точки впрыска при использовании «мультинапитков», например, для обеспечения лучшего растворения определенных ингредиентов картриджа;
- обеспечить лучшую герметизацию картриджа в режиме повышения давления, что облегчает выделение, фильтрацию, растворение и/или вспенивание;
- снизить риски взрывания или расслоения картриджа и тем самым обеспечить более высокую безопасность пользователя и
- достичь более высоких санитарных характеристик за счет сокращения точек соприкосновения жидкости с внешней поверхностью картриджа или поверхностью его держателя.
Указанные задачи решены в устройстве, содержащем держатель картриджа более простой конструкции, т.е. не имеющий собственных средств впрыска, который вставляют в устройство, средства впрыска жидкости в картридж, которые полностью поддерживаются блоком подачи жидкости и которые могут перемещаться до контакта с картриджем; соединенное со средствами впрыска уплотнение для обеспечения полной герметизации между средствами впрыска и картриджем и отдельного поджатия уплотнения с помощью средств, прижимающих картридж и его держатель достаточно сильно к узлу впрыска так, что картридж может выдерживать давление и, в частности, устранять риски, связанные с его расслоением.
В частности, согласно изобретению устройство для приготовления жидкого напитка из картриджа содержит: блок подачи жидкости в картридж, съемный держатель картриджа для установки и удержания в нем картриджа; взаимодополняющие средства для ввода снятого держателя в блок подачи; средство впрыска, проходящее через расположенную в блоке подачи жидкости опору и выполненное с возможностью перемещения до контакта с картриджем при его наличии в держателе. Для обеспечения по меньшей мере локальной герметизации непосредственно между средствами впрыска и инжекционной поверхностью картриджа имеется упругое уплотнение, соединенное со средством впрыска. Также имеются зажимные средства для прижатия блока подачи к кромкам держателя картриджа и/или кромкам картриджа.
Предпочтительно зажимные средства включают в себя прижимную часть опоры средства впрыска, предназначенную для воздействия в по меньшей мере осевом направлении на кромки картриджа, опирающиеся на опорную кромку держателя картриджа.
Прижимная часть зажимных средств и опорные кромки держателя картриджа образуют совместно с кромкой картриджа по существу кольцевую и непрерывную зажимную поверхность.
Предпочтительно зажимная поверхность расположена таким образом, что соответствует, по меньшей мере, краям уплотнительной кромки инжекционной поверхности картриджа, что предотвращает расслоение картриджного уплотнения под воздействием давления или, по меньшей мере, снижает риск такого расслоения.
Давление, оказываемое упругим уплотнением на картридж, предпочтительно является по существу осевым, создаваемым посредством надавливания упругого уплотнения на инжекционную поверхность картриджа. Давление, приложенное к уплотнению, передается на по меньшей мере часть инжекционной поверхности, лежащей непосредственно вблизи точки впрыска.
В соответствии с изобретением функция прижима кромки картриджа к его держателю и функция герметизации уплотнения по отношению к картриджу разделены. Таким образом, становится возможным осуществлять герметизацию над гибкой частью картриджа, например, над его верхней мембраной без какого-либо разрыва, по меньшей мере, вне отверстия, предназначенного для введения жидкости в картридж и надлежащей фиксации на более жесткой части картриджа, в частности, на его уплотнительных кромках. Таким образом, герметизация может быть осуществлена без приложения чрезмерного усилия и по меньше мере частично с применением усилий, создаваемых внутри картриджа в результате действия давления жидкости в картридже. В частности, когда картридж имеет гибкую инжекционную стенку, например, гибкую мембрану, она может перемещаться к уплотнению, окружающему средство впрыска.
Понятно, что силу зажима можно подобрать для достижения эффективной фиксации с исключением возможности расслоения, но не чрезмерной, так как герметизация может быть достигнута с частичным использованием давления жидкости в картридже.
Преимущественно упругое уплотнение расположено в области площади опоры средства впрыска, обеспечивая полное закрытие инжекционной поверхности картриджа. В результате достигается не только местная герметизация около точки впрыска, но также и герметизация всей инжекционной стенки картриджа. Преимущество состоит в том, что при таком выполнении обеспечивается герметизация даже дефектных картриджей, например, таких, в которых случайно повреждена инжекционная стенка, что может произойти, когда эта стенка представляет собой протыкаемую мембрану.
Предпочтительно упругое уплотнение также расположено и на прижимной части опоры средства впрыска для фиксации на кромках картриджа и/или держателя картриджа. В результате во время фиксации с использованием упругости уплотнения можно компенсировать свободный ход зажимающих частей устройства и механические колебания, которые могли бы возникнуть из-за допусков на размеры кромок картриджа.
В соответствии с одним из возможных вариантов осуществления изобретения опора впрыска также содержит выступающую контактную часть для перемещения гибкой стенки картриджа внутрь картриджа. Как будет описано далее, подобное расположение сокращает риск выхода жидкости на поверхность картриджа или случайного разбрызгивания жидкости под давлением из картриджа после отсоединения средства впрыска от картриджа.
В соответствии с одним из возможных вариантов осуществления изобретения средство впрыска предпочтительно выполнено с возможностью прямолинейного перемещения. Такая конструкция обеспечивает хорошее взаимодействие средства впрыска с картриджем и надежную герметизацию за счет обеспечения возможности лучшего контроля за, например, размером точки (точек) введения в картридже.
В этом случае средство впрыска перемещается прямолинейно, по существу, перпендикулярно к инжекционной поверхности картриджа.
Для повышения степени растворения и/или увлажнения содержащихся в картридже ингредиентов средство впрыска расположено со смещением от центральной оси отверстия держателя картриджа. В результате жидкость может втекать в картридж более интенсивно и с большим завихрением, чем при центральном расположении или по сравнению с компоновкой, имеющей несколько точек ввода, расположенных равномерно относительно поверхности картриджа.
Средство впрыска может быть образовано по меньшей мере одной иглой, закрепленной на опоре. В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения используется одна инжекционная игла для ввода жидкости под давлением через стенку картриджа. В отличие от средства впрыска с несколькими иглами в этом случае требуется малое усилие пробивания, что является преимуществом, в частности, при пробивании стенок капсул, содержащих стойкие к прокалыванию полимеры. Инжекционную поверхность картриджа может быть легко проколота иглой, и жидкость может быть введена непосредственно в картридж через иглу или по ее поверхности. Такое расположение позволяет ограничить область герметизации из-за изолированной природы впрыска. Предпочтительно инжекционная игла выступает над контактной поверхностью опоры средства впрыска для проникновения в картридж при соприкосновении поверхности опоры средства впрыска с картриджем.
Предпочтительно через инжекционную иглу проходит канал для жидкости. Отверстие канала может быть расположено вдоль оси канала или немного наклонно так, чтобы направлять струю ко дну картриджа со смещением относительно его центра. Подобная конструкция позволяет обеспечить герметизацию вокруг средства впрыска, а именно вокруг канала. Однако канал для жидкости и игла могут быть расположены отдельно, а уплотнение могут окружать как иглу, так и вход жидкости в картридж.
Упругость уплотнения может быть обеспечена формой и/или материалом, из которого оно изготовлено.
Преимущественно местное упругое уплотнение выполнено из эластомера и предпочтительно представляют собой кольцо из эластичной резины или силикона, окружающее основание инжекционной иглы.
Местное уплотнение может представлять собой наружный слой, полностью или частично покрывающий опору средства впрыска.
Упругое уплотнение может представлять собой часть инжекционной поверхности картриджа.
Предпочтительно поверхность картриджа, на которой расположено уплотнение, является гибкой и предпочтительно представляет собой прокалываемую мембрану. Гибкость может компенсировать свободный ход и неровности поверхности, повышая тем самым эффективность герметизации.
В общем случае взаимодополняющие средства для ввода держателя выполнены на держателе картриджа и на блоке подачи жидкости и представляют собой буртики и направляющие канавки, обеспечивающие установку держателя картриджа в блок подачи жидкости посредством скольжения.
Средство впрыска и его подвижная опора могут быть жестко скреплены и перемещаться как единое целое.
В соответствии с первым возможным вариантом осуществления изобретения подвижная опора средства впрыска перемещается по прямой без осевого вращения. Средства приведения в действие подвижной опоры могут быть расположены таким образом, чтобы направлять ее по существу прямолинейно без вращения. Преимущества заключаются в том, что при таком выполнении обеспечивается точный контакт средства впрыска с картриджем, позволяя обеспечить местную герметизацию, способную противодействовать создаваемому в картридже давлению. Подобная конфигурация также обеспечивает выбор положения средства впрыска относительно инжекционной поверхности картриджа, в частности, ее смещение.
В соответствии с другим вариантом осуществления изобретения опора средства впрыска может перемещаться по криволинейной траектории: как с осевым перемещением, так и с вращательным движением. В частности, подвижная опора шарнирно установлена на штифте, по существу параллельном поперечной плоскости подвижной опоры и расположенном на одной ее стороне. Штифт может перемещаться поступательно в продольном направлении. Амплитуда движения в продольном направлении может быть малой, порядка 5-20 мм. Например, один край подвижной опоры может быть шарнирно установлен на основании блока подачи с возможностью поворота вокруг штифта, способного поступательно перемещаться в по меньшей мере одном пазу, выполненном в основании. Преимущество такой конструкции состоит в том, что она обеспечивает более подходящую подгонку опоры средства впрыска и держателя картриджа, а также позволяет сократить количество компонентов.
В соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения опора средства впрыска может перемещаться относительно неподвижного основания блока подачи. В этом случае средство впрыска установлено, например, неподвижно на подвижной опоре, которая может перемещаться относительно картриджа и его держателя, когда они находятся в рабочем положении.
Как правило, подвижная опора связана с зажимными средствами и предназначена для перемещения средства впрыска относительно держателя картриджа, зафиксированного во вставленном положении, в которое он перемещен из положения, находящегося на некотором расстоянии от средств впрыска, позволяя средству впрыска входить в контакт с картриджем.
Взаимодополняющие средства для ввода держателя картриджа позволяют вставлять держатель картриджа в блок подачи в линейном направлении независимо от направления движения подвижной опоры или средства впрыска.
Предпочтительно направление вставления картриджа может быть слегка наклонным относительно горизонтальной плоскости, чтобы наклонить инжекционную стенку и расположить точку впрыска на той части инжекционной стенки, которая расположена на более высоком уровне по отношению к центру картриджа. Одно из преимуществ такого выполнения состоит в том, что при этом снижается риск выхода на поверхность жидкости под давлением при расцеплении за счет удержания точки впрыска над уровнем оставшейся в картридже жидкости. Таким образом, средства для ввода держателя картриджа могут быть выполнены так, чтобы держатель картриджа можно было вставлять в блок подачи под углом от 2° до 25°, предпочтительно от 5° до 10°. Однако этот угол не должен быть слишком большим, чтобы дополнительно предотвратить вытекание жидкости из картриджа под воздействием силы тяжести, когда средство впрыска отсоединяют от картриджа.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения исполнительные средства содержат коленчатый рычаг или кулачок, приводимый в действие с помощью рукоятки или мотора.
В соответствии с другим вариантом осуществления изобретения средство впрыска приводится в действие непосредственно подвижным рычагом, который можно повернуть на основании блока подачи. Средство впрыска образует часть опорного элемента, направляемого основанием при перемещении. Таким образом, поворот рычага перемещает средства впрыска. Подвижный рычаг может быть зафиксирован по отношению к основанию, когда средство впрыска зафиксировано на картридже в положении впрыска.
В соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения основание и держатель картриджа содержат взаимодополняющие средства для ввода держателя картриджа, предназначенные для блокировки и зажима держателя картриджа в установленном положении при подаче в картридж жидкости под давлением. А именно основание и держатель картриджа содержат клиновидные взаимодополняющие средства для ввода держателя картриджа средства, предназначенные для жесткого удержания картриджа в установленном положении при совместном действии сил трения, создаваемых взаимодополняющими средствами, и сил внутреннего давления, создаваемого в картридже в результате введения в него жидкости. Другими словами, взаимодополняющие средства для ввода держателя картриджа образуют запирающие средства и являются «самоблокирующимися» под действием давления впрыска. Подобная конфигурация упрощает механическую часть устройства и обеспечивает большую надежность за счет предотвращения какой-либо возможности отсоединения держателя картриджа, когда на систему оказывается определенное давление.
Предпочтительно блок подачи открыт на дне для вмещения держателя картриджа, выступающего до обслуживаемой области с целью поддержки картриджа свободной частью стенки (стенок) и обеспечения вытекания жидкости из картриджа без контакта с устройством вне держателя картриджа. Таким образом, в соответствии с расположением держателя картриджа в устройстве жидкость может вытекать прямо из картриджа без контакта с поверхностью какой-либо несъемной части устройства. В соответствии с одним из вариантов выполнения держатель картриджа содержит корпус с по меньшей мере одним отверстием на его дне для расположения картриджа. Это отверстие является достаточно большим, чтобы избежать какого бы то ни было контакта с впускаемой жидкостью и возможное разбрызгивание, связанное с завихрением при прохождении жидкости через картридж.
В соответствии с другим вариантом осуществления изобретения подвижная опора средства впрыска может содержать по меньшей мере одну контактную часть, образующую выступающую непроникающую поверхность, отстоящую от инжекционной иглы и предназначенную для воздействия на инжекционную поверхность, обеспечивая возможность перемещения иглы внутрь картриджа с помощью простой деформации и уменьшая тем самым внутренний объем картриджа. Термин «непроникающая» означает часть поверхности, не образующую отверстие в картридже. Предпочтительно поверхность картриджа представляет собой хорошо поддающуюся деформации гибкую мембрану.
Объем, вытесняемый контактной частью из картриджа, позволяет образовать пространство, которое позволяет газам или смеси газа и жидкости расширяться внутри картриджа, когда подвижная опора средства впрыска перемещается при открывании устройства. Контактная часть подвижной опоры может, например, представлять собой часть с выпуклой поверхностью.
В соответствии с изобретением местное уплотнение соединено с инжекционной иглой. Термин «местное уплотнение» означает уплотнение, расположенное вблизи от инжекционной иглы в контакте с поверхностью картриджа вокруг иглы для предотвращения выхода жидкости на внешнюю поверхность картриджа. Уплотнение может располагаться на большем или меньшем расстоянии от точки впрыска напротив поверхности картриджа. Предпочтительно местное уплотнение выполнено упругим, способными компенсировать разброс в расстояниях и/или любой возможный свободный ход, связанный с давлением, оказываемым жидкостью на поверхность картриджа. Уплотнение может представлять собой кольцо или внешнее покрытие поверхности опоры средства впрыска, окружающее основание инжекционной иглы. Кольцо или покрытие может быть выполнено из эластомера или силикона. Герметизирующее кольцо или покрытие может иметь диаметр от 1 до 8 см.
В соответствии с одним из принципов изобретения зажимные средства содержат прижимную часть опоры средства впрыска, воздействующую на кромки картриджа и/или на опорные кромки держателя картриджа. В предпочтительном варианте осуществления изобретения кромка картриджа опирается на опорные кромки держателя картриджа, так что прижимная часть поверхности опоры средства впрыска сдавливает кромку картриджа. Кромка картриджа обычно содержит часть, где инжекционная поверхность герметизирована относительно корпуса картриджа, следовательно, прижим осуществляется в области герметизирующей части, предотвращая тем самым риск расслоения при действии давления.
Зажимные средства также содержат исполнительные средства, выполненные с возможностью принятия устойчивого запирающего положения, блокируя подвижную опору относительно по меньшей мере одной поверхности картриджа. Исполнительные средства представляют собой, например, коленчатый рычаг, шестерни или кулачок. Средства впрыска, например, поддерживаются подвижной опорой, связанной со средствами настройки толщины опоры для установления устойчивого запирающего положения и компенсации любого возможного свободного хода и допустимых отклонений размеров. Регулировочные средства могут, например, представлять собой систему клиньев, позволяющих настраивать толщину подвижной опоры средств впрыска.
Другим объектом изобретения является способ уменьшения риска выхода жидкости или смеси газа и жидкости под давлением через по меньшей мере одну точку впрыска в инжекционной стенке картриджа. Выход на поверхность обычно происходит из-за повышенного давления, возникающего при подаче жидкости под давлением в картридж для приготовления жидкого напитка.
Существует множество способов ограничения выхода жидкости на поверхность, например, закрытие точки впрыска после подачи с помощью клапана или материала, действующего подобно клапану.
Однако при осуществлении известных способов возникают определенные сложности. В частности, сложно создать дополнительные средства повторного закрытия, при этом точка впрыска должна быть расположена точно, и поэтому пользователь должен ориентировать картридж только в одном точном пространственном положении внутри устройства. Решение, связанное с применением ткани или другого самозатягивающегося материала, создает проблемы, связанные с присоединением к картриджу, в частности, когда его инжекционная стенка является тонкой и гибкой, как это имеет место в случае мембраны.
В связи с этим одной из задач изобретения является создание более простого, недорогого способа, который можно применять без изменения конструкции картриджа.
Один способ изобретения заключается в освобождении в картридже объема, достаточного для по меньшей мере компенсации объема смеси газа и жидкости, которая расширяется в картридже после того, как прекращается контакт средства впрыска с картриджем или когда точка впрыска освобождается от средства впрыска.
В соответствии с первым вариантом осуществления изобретения способ обеспечивает по меньшей мере уменьшение объема картриджа перед подачей жидкости в картридж и восстановление упомянутого объема, когда жидкость введена в картридж. Для этого можно использовать контактную поверхность, которая деформирует гибкую стенку картриджа соответствующим образом.
В частности, способ включает в себя прокалывание инжекционной поверхности картриджа путем перемещения средства впрыска относительно картриджа и уменьшение пустого внутреннего объема картриджа с помощью контактной поверхности, деформирующей гибкую стенку картриджа.
В соответствии с этим аспектом изобретения устройство для приготовления жидкого напитка из картриджа содержит: блок подачи жидкости в картридж, включающий в себя опору для средства впрыска жидкости в картридж и держатель для установки и удержания в нем картриджа, выполненный с возможностью закрывания блока подачи, при этом блок подачи содержит упругое уплотнение для герметизации по меньшей мере области вокруг инжекционной иглы и выступающую контактную часть, выполненную с возможностью перемещения стенки картриджа внутрь картриджа для уменьшения его внутреннего объема.
Предпочтительно контактная часть является выпуклой и расположена на расстоянии от инжекционной иглы.
В соответствии с другим вариантом осуществления изобретения способ заключается в поддержании определенного объема газа и/или воздуха внутри картриджа и вокруг точки впрыска внутри картриджа при подаче жидкости под давлением. Таким образом, когда средства впрыска удалены, содержащийся в картридже газ или воздух вытекает через точку впрыска, и давление внутри картриджа возвращается к атмосферному, не позволяя жидкости вытекать из картриджа.
Для реализации этого одно из решений включает удержание инжекционной поверхности картриджа в наклонном положении за счет помещения точки впрыска на той части наклонной поверхности, которая лежит наиболее высоко по отношению к центру упомянутой поверхности, и отсоединение средств впрыска от картриджа, удерживая картридж в том же наклонном положении.
Инжекционная поверхность впрыска имеет наклон от 3° до 25°, предпочтительно от 5° до 10°. Небольшой угол позволяет предотвратить вытекание жидкости, которая может все еще находиться в картридже, в частности, при удалении держателя картриджа из устройства. Также предпочтительно поверхность образована прокалываемой гибкой мембраной. «Гибкая» мембрана означает, что она представляет собой пластмассовую стенку и/или металлическую фольгу или пластмассовый или металлический слоистый материал, который не является самоподдерживающимся.
Одним из способов удержания картриджа в наклонном положении, чтобы поддержать объем газа и/или воздуха вблизи точки впрыска, является использование съемного держателя картриджа, направляемого поступательно описанным далее образом.
Изобретение также относится к держателю картриджа, предназначенному для установки в блок подачи жидкости для приготовления жидкости из картриджа, содержащей, по меньшей мере, одно пищевое вещество.
Держатель картриджа содержит корпус для расположения в нем картриджа, ручку, свободный конец, средства для установки в блок подачи, имеющие по меньшей мере два буртика и/или направляющие канавки, и опорную кромку, при этом держатель содержит средства защиты от выплескивания жидкости из кожуха в направлении к ручке.
В частности, средства защиты образуют часть стенки, приспособленной для установки между опорной кромкой и ручкой. Опорная кромка предназначена для фиксации держателя картриджа в устройстве, как описано выше.
Более конкретно, средства защиты представляют собой изогнутую часть, расположенную под прямыми углами к плоскости опорной кромки. Высота изогнутой части составляет приблизительно от 5 до 10 мм.
Другие особенности и преимущества настоящего изобретения будут понятны из дальнейшего описания, приведенного в качестве неограничивающего примера со ссылками на чертежи.
На фиг.1 показана система для приготовления напитков в соответствии с изобретением, упрощенный общий вид;
на фиг.2 - устройство для приготовления напитков в соответствии с первым вариантом осуществления изобретения, в частности, блок подачи показан в открытом положении, а держатель картриджа - в снятом положении, вид в перспективе;
на фиг.3 - то же, что на фиг.2, но с держателем картриджа в установленном положении;
на фиг.4 - то же, что на фиг.3, но с блоком подачи в закрытом положении, т.е. в положении впрыска;
на фиг.5 - поперечное сечение устройства по плоскости Р, показанной на фиг.4;
на фиг.6 - то же, что на фиг.4, но другой вид в перспективе;
на фиг.7 - первая часть конструкции для регулирования силы, с которой устройство прижимается к картриджу;
на фиг.8 - вторая дополнительная часть конструкции для регулирования усилия зажима;
на фиг.9 - устройство в соответствии со вторым вариантом осуществления изобретения, в частности, блок подачи в открытом положении, а держатель картриджа в снятом положении, вид в перспективе;
на фиг.10 - сечение устройства, показанного на фиг.9, по продольной центральной оси;
на фиг.11 - то же, что на фиг.9, но с держателем картриджа в установленном положении;
на фиг.12 - сечение устройства, показанного на фиг.11, по продольной центральной оси;
на фиг.13 - устройство в соответствии с третьим вариантом осуществления изобретения, в частности, блок подачи в открытом положении, а держатель картриджа в снятом положении, вид в перспективе;
на фиг.14 - то же, но вид снизу в перспективе;
на фиг.15 - сечение по продольной центральной оси устройства, показанного на фиг.13, с установленным держателем картриджа в положении перед закрытием узла впрыска;
на фиг.16 - то же, что на фиг.15, но с закрытым блоком подачи;
на фиг.17 - устройство в соответствии с четвертым вариантом осуществления изобретения, в частности, блок подачи в открытом положении, а держатель картриджа в снятом положении, вид в перспективе;
на фиг.18 - то же, что на фиг.17, но с установленным держателем картриджа перед закрытием блока подачи;
на фиг.19 - сечение по продольной центральной оси устройства, показанного на фиг.18, в закрытом положении блока подачи.
Система розлива приготовляемых из картриджей жидкостей, схематично показанная на фиг.1, содержит устройство 1 приготовления напитка и картриджи 10 для этого устройства. Жидкость может быть горячим или холодным напитком, таким как кофе, капучино, чай или другие пищевые продукты, такие как соус, суп и т.п.
Каждый картридж содержит один или несколько пищевых ингредиентов в твердой, жидкой, желеобразной или пастообразной форме. Он может, например, содержать обжаренный молотый кофе, сухое молоко или жидкий концентрат, какао, листовой или растворимый чай.
Предпочтительно картридж соответствует типу, описанному в документе EP 1472156 B1. В частности, картридж может содержать инжекционную стенку 3 в виде гибкой мембраны, через которую жидкость (т.е. некоторое количество горячей или холодной воды) вводят из блока подачи, и канал 44, предназначенный для направления струи приготовленной жидкости непосредственно в чашку. Мембрана прикреплена к уплотнительной кромке корпуса картриджа. Картридж имеет воздухонепроницаемую внутреннюю камеру, вмещающую ингредиенты. Камера может быть проколота под действием повышенного давления жидкости, вводимой в камеру для обеспечения выхода наружу приготовленной жидкости. Прокалывание может осуществляться с помощью прокалывающих средств, предназначенных именно для данного картриджа в сочетании с по меньшей мере одной внутренней мембраной камеры. Прокол может осуществляться путем деформации внутренней мембраны прокалывающими средствами до достижения разрыва материала мембраны. Одно из преимуществ картриджа состоит в том, что извлечение, растворение или фильтрация могут осуществляться под регулируемым давлением порядка от 5 до 20 бар внутри картриджа за счет задержки потока ингредиентов и увеличения времени взаимодействия ингредиентов с жидкостью под давлением. Это позволяет создавать больше пены, чем при фильтрации при низком давлении. Другим преимуществом является сокращение контакта жидкости с устройством, как описано в документе EP 1472156. Конечно, изобретение не ограничено использованием картриджа в соответствии с этим документом. Например, мембрана и средства открывания могут быть заменены фильтрующим элементом, например, бумагой и/или пластмассовым фильтром и опорой фильтра, имеющей набор каналов и/или отверстий для распределения жидкости.
В данном описании термин «вводимая жидкость» относится главным образом к горячей или холодной воде или к смеси воды и воздуха.
Устройство может содержать несущую конструкцию 40, в которой установлен блок 2 подачи жидкости под давлением, и держатель 6 картриджа, который может быть снят с устройства. Под держателем картриджа расположена зона 41 обслуживания, имеющая, например, опору 42 для чашек. Устройство также содержит запас воды, например, связанный с насосом съемный бак, нагреватель воды и жидкостный контур для подачи горячей и/или холодной воды в блок 2 подачи жидкости. Устройство также содержит достаточно сложные средства управления, позволяющие пользователю выбирать из заданного набора один или несколько вариантов приготовления горячих и/или холодных напитков и/или разное количество разливаемых напитков. Средства управления могут быть связаны с контроллером, выборочно управляющим включением насоса, нагревателя воды и клапана (клапанов) в жидкостном контуре. Средства управления могут представлять собой рычаги или одну или несколько кнопок.
На фиг.2-6 показан первый вариант выполнения устройства в соответствии с изобретением. Держатель 6 картриджа и блок 2 подачи жидкости под давлением содержат взаимодополняющие средства 7 для ввода держателя 6 картриджа в блок в предпочтительном направлении А. Средства 7 позволяют снимать держатель картриджа с устройства. Термин «съемные» означает, что держатель картриджа не связан с устройством, в частности, с блоком 2 подачи какими-либо постоянными средствами связи, когда он «снят», причем держатель картриджа можно переносить для удаления картриджа и замены его новым картриджем 10. Таким образом, держатель картриджа достаточно просто моется или очищается с целью удаления пищевых остатков с его поверхности.
Однако изобретение может также относиться к держателю картриджа, который нельзя снимать с устройства или с блока подачи, но можно вставлять в блок подачи из выдвинутого открытого положения. «Выдвинутое открытое положение» означает, что перемещение выдвинутого в открытое положение держателя картриджа блокируется стопорными средствами для обеспечения загрузки картриджа без необходимости полного извлечения держателя картриджа. Понятно, что держатель картриджа может позволять регулировать открытое выдвинутое положение и может сниматься при необходимости.
Взаимодополняющие средства 7 для ввода держателя картриджа в блок подачи могут иметь различную форму. Предпочтительно эти средства обеспечивают по существу прямолинейное перемещение держателя картриджа при вставлении его в блок подачи простым нажатием на держатель картриджа в направлении А. Держатель картриджа располагается в исходном положении в блоке подачи до начала движения средств впрыска в направлении контакта с картриджем.
В соответствии с одним из возможных практических вариантов осуществления изобретения средства для вода держателя картриджа включают в себя направляющие буртики 18 и ответные им направляющие канавки 19, стенки держателя 6 картриджа и внутренние стенки основания 20 блока подачи. Средства для ввода держателя картриджа выступают в поперечном направлении и предпочтительно в по существу горизонтальном или немного наклонном по отношению к горизонтальному направлении (например, под углом в несколько градусов).
На той же стороне устройства, на которой установлен блок 2 подачи жидкости, неподвижно установлено основание 20. На этом основании 20 установлена опора 4 впрыска в форме диска, способная перемещаться относительно основания. Опора впрыска, далее в описании называемая «подвижной опорой», в соответствии с изобретением может перемещаться под воздействием средств 22 привода, образующих часть зажимных средств, расположенных вдоль основания, причем подвижная опора может перемещаться по существу линейно без вращения. Предпочтительно в первом варианте осуществления изобретения траектория подвижной опоры полностью линейна.
Подвижная опора 4 содержит средства 5 впрыска, предпочтительно расположенные на расстоянии от центральной оси О подвижной опоры и от центра O1 инжекционной поверхности картриджа, когда картридж находится устройстве в положении впрыска.
Линейное осевое перемещение подвижной опоры вызывает введение в контакт средства впрыска с картриджем. Такая конструкция обеспечивает полностью контролируемый прокол или контакт с картриджем. В частности, когда картридж проколот средством впрыска, размеры и геометрия проколотого отверстия являются более определенными, поэтому можно обеспечить местную герметизацию, т.е. вокруг средств впрыска, между ними и поверхностью картриджа. Также имеется возможность обеспечения достаточного давления внутри картриджа без риска утечки, одновременно сохраняя простое и малогабаритное закрывающее приспособление.
Таким образом, подвижная опора 4 перемещается в вертикальном направлении перпендикулярно направлению вставки держателя 6 картриджа с помощью направляющих средств 21. Эти средства представляют собой, например, две направляющие канавки 23, выполненные вдоль по меньшей мере двух ответвлений 24, 25 от неподвижного основания, причем внутри каждой канавки 23 установлен с возможностью скольжения по меньшей мере один стержень, а предпочтительно - два стержня 27 и 28, как показано на фиг.6. Канавки расположены по существу вертикально вдоль ответвлений. Стержни 27 и 28 могут быть заменены одним выступом удлиненной формы, расположенным в направлении канавок.
Приведение в действие подвижной опоры из ее открытого положения, т.е. из положения, удаленного от держателя картриджа (фиг.3), в положение впрыска (фиг.4) осуществляется средствами 22 привода. Для этого могут быть использованы различные системы. В показанном варианте осуществления изобретения средства 22 привода представляет собой коленчатый рычаг 29, соединенный с рукояткой 30. В автоматизированном варианте рукоятка может быть заменена мотором. Предпочтительно средства привода расположены вертикально над подвижной опорой и прикреплены к основанию. Кроме того, рукоятка 30 содержит два разнесенных в поперечном направлении рычага 86 и 87, с одной стороны шарнирно соединенных с концами двух ответвлений 24 и 25 неподвижного основания с помощью двух неподвижных разнесенных в поперечном направлении штифтов 44 и 45, а с другой стороны - с парой рычагов 31 и 32 коленчатого рычага с помощью двух подвижных штифтов 46, 47. Пара рычагов 31 и 32 шарнирно соединена с дискообразной подвижной опорой 4 с помощью двух штифтов и вставлена в канавки с помощью стержней 27.
Следует отметить, что средства 22 привода предпочтительно соединены с упругими средствами возврата (не показаны на чертежах). Упругие средства возврата могут быть соединены с рукояткой и/или коленчатым рычагом для автоматического перемещения опоры впрыска в поднятое положение или в направлении от держателя картриджа, когда на исполнительные средства не действуют никакие противодействующие силы со стороны захваченных кромок картриджа, позволяя зафиксировать опору с помощью исполнительных и запирающих средств. Например, упругие средства возврата могут представлять собой пружину, установленную на оси 44 поворота и/или на штифте 45 для автоматического возврата рукоятки в поднятое положение, показанное на фиг.2, когда держатель картриджа отсутствует или в держателе нет картриджа.
На фиг.5 подробно показаны блок подачи жидкости и держатель картриджа, расположенный в положении впрыска.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения средства 5 впрыска проникают в картридж. Они могут, например, представлять собой инжекционную иглу 13, установленную на подвижной опоре 4 для прокалывания верхней поверхности картриджа. Игла имеет сквозной канал 14 для подачи жидкости в картридж. Инжекционная игла выступает из опоры до расположенной напротив стороны картриджа, удерживаясь с помощью одного или нескольких соединительных элементов 49. Один из соединительных элементов может содержать ответвление для двух отдельных входных каналов 50 и 51, позволяющих подавать горячую жидкость и жидкость с температурой окружающей среды или холодную жидкость. Входные каналы соединены с гибкими питающими трубками, соединенными с остальным жидкостным контуром. Выбор горячей или холодной жидкости, подаваемой на средства впрыска, может осуществляться с помощью одного или нескольких клапанов (не показаны на чертежах). Как показано на фиг.5, инжекционная игла заканчивается отверстием малого сечения, предпочтительно менее 0,5 мм, так что струя жидкости может направляться в картридж с высокой скоростью. Предпочтительно отверстие направлено в сторону дна картриджа. Смещенное положение, направление и высокая скорость струи способствуют созданию турбулентного потока жидкости внутри картриджа, что улучшает растворение или рассеивание определенных ингредиентов даже при подаче холодной воды.
В соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения герметизация может осуществляться на ограниченной поверхности, местно вокруг точки впрыска через поверхность картриджа или по всей инжекционной поверхности картриджа. Такой подход позволяет сократить механическое усилие, необходимое для герметизации системы, при сохранении высокого давления (например, порядка 5-20 бар) внутри картриджа и упростить конструкцию устройства. Для местной герметизации средства впрыска содержат уплотнение 16 в виде упругого кольца, окружающего основание 17 иглы впрыска.
Уплотнительное кольцо может иметь толщину от 0,2 до 3 мм, предпочтительно от 0,5 до 2 мм. Его диаметр зависит от диаметра проникающей части инжекционной иглы. Он в 1,5-30 раз больше диаметра инжекционной иглы, предпочтительно в 2-15 раз. Между основанием иглы и уплотнительным кольцом могут быть образованы одна или несколько круглых канавок для улучшения герметизации.
В соответствии с другим вариантом осуществления изобретения герметизация может быть выполнена по всей поверхности картриджа. При этом вся контактная поверхность опоры 4, включая местный участок вокруг инжекционной иглы 13, выполнена из упругого герметизирующего материала, такого как эластомер или силикон. В этом случае уплотнительное кольцо 16 заменяется полностью упругой структурой нижней стороны опоры.
Уплотнительное кольцо или упругая нижняя сторона опоры могут быть выполнены из эластомера, или силикона, или пластмассы, имеющих низкую твердость и упругую гибкость. Понятно, что инжекционная сторона у картриджа также может быть гибкой. В исходном состоянии поверхность может быть немного выпуклой из-за наличия газа в картридже, а затем деформироваться, в данном случае частично, под воздействием механического давления в осевом направлении, создаваемом уплотнением 16. Герметизация за счет компенсации зазора достигается при совместном использовании уплотнения 16 и деформации лицевой стороны картриджа. Деформация инжекционной поверхности происходит, когда на картридж оказывает давление вводимая жидкость. Внутри картриджа при этом возникают внутренние усилия, направленные в сторону уплотнения, прижимая поверхность 10 картриджа к уплотнению.
Благодаря герметизации, осуществляемой кольцом 16 или упругой поверхностью опоры, вводимая через иглу жидкость под давлением направляется прямо в основание образованного иглой отверстия или очень близко к нему, и поэтому она не может проходить между поверхностью 10 картриджа и поверхностью подвижной опоры 4. Это также уменьшает область поверхности устройства, контактирующей с жидкостью, предотвращая тем самым возможность обратного подъема жидкости. В результате обеспечивается герметичность данной системы по отношению к держателю картриджа независимо от фиксации держателя картриджа в устройстве.
Как уже указывалось, подвижная опора 4 со средством впрыска могут блокироваться в положении впрыска с помощью зажимных средств, в частности, средством 22 привода в прижимной части 60, когда держатель установлен в блоке подачи жидкости, а картридж находится в держателе. Подвижная опора 4 содержит часть 60 прижимной поверхности, которая упирается в кромку 34 картриджа. Кромка 34 в свою очередь опирается на рабочие или зажимные кромки 40 держателя картриджа. За счет этого кромка картриджа зажата между прижимной частью 60 и кромками 40 держателя картриджа. Средства привода, в частности, коленчатый рычаг, приводимый в действие рукояткой, обеспечивает приложение прижимающего усилия, которое передается подвижной опорой 4 на кромку картриджа. При вращении коленчатого рычага вокруг неподвижной оси осуществляется его фиксация, если картридж находится в держателе, создавая таким образом дополнительное утолщение, необходимое для воздействия на коленчатый рычаг через его неподвижную ось, и, следовательно, достигая прочного запорного положения опоры. Такая фиксация важна для обеспечения надежной фиксации держателя картриджа при подаче в картридж жидкости под давлением. Такая фиксация также позволяет удержать кромки 34, по которым мембрана 3 загерметизирована на корпусе картриджа, без риска отслоения мембраны 10 от кромки корпуса картриджа.
В соответствии с одним из возможных вариантов осуществления изобретения, если в держателе отсутствует картридж, то при опускании подвижной опоры 4 с помощью рукоятки, воздействующей на коленчатый рычаг, не оказывается достаточных противодействующих усилий на коленчатый рычаг. Вследствие наличия упругих средств возврата, связанных с рукояткой и/или коленчатым рычагом, и при отсутствии воздействия пользователя рукоятка поворачивается в направлении повторного открытия, заставляя тем самым коленчатый рычаг подниматься. Таким образом, при удаленном картридже подвижная опора не удерживается в нижнем положении, поэтому она возвращается в открытое положение, позволяя вынуть из устройства или вставить в него держатель вместе с картриджем.
В другом возможном варианте осуществления изобретения, даже при отсутствии картриджа в держателе, можно герметично прижать подвижную опору 4 к держателю картриджа. Герметизация обеспечивается с помощью прижимающей поверхности 60, предпочтительно выполненной из гибкого материала (эластомера или подобного ему), по верхней кромке держателя картриджа. Одним из преимуществ этого является возможность закрытия устройства для осуществления чистки при отсутствии в нем картриджа. Держатель картриджа в этом случае защищает пользователя от разбрызгивания кипящей воды во время чистки.
В соответствии с одним из принципов изобретения урлотнение, расположенное вокруг иглы впрыска, напрямую не испытывает нагрузку зажимных усилий, прилагаемых к держателю картриджа блоком подачи. Это является преимуществом, так как функция герметизации отделена от функции зажима держателя картриджа в устройстве, предотвращающей возможность разъединения держателя картриджа в то время, когда устройство находится под давлением. Это также позволяет осуществлять герметизацию на гибкой части картриджа и наиболее близко к точке впрыска без риска разрыва инжекционной поверхности, в частности, когда эта поверхность представляет собой гибкую мембрану. Из этого следует, что средства герметизации не подвергаются значительной нагрузке и поэтому долго сохраняют свою упругость и, следовательно, герметизирующие свойства.
Разумеется, средства привода подвижной опоры и зажимные средства могут быть выполнены не только в виде коленчатого рычага. Они могут содержать кулачок или ряд зубчатых колес.
Толщину подвижной опоры можно регулировать с помощью средств регулировки. Регулировка может быть необходима для обеспечения корректной работы исполнительных средств с учетом износа, допусков, возможного теплового расширения различных компонентов, образующих систему, а именно картриджа и самого устройства. Регулировка позволяет, например, регулировать силу переключения, необходимую для перевода коленчатого рычага через его «мертвую» точку. Средства регулировки позволяют подбирать усилие, с которым закрываются средства привода, и тем самым влияют на усилие, оказываемое средствами впрыска на поверхность картриджа для обеспечения достаточной герметизации при высоком давлении в картридже. Средства регулировки позволяют довольно тонко регулировать пользовательское ощущение закрытия. Таким образом, пользователь может понимать, что устройство правильно и надежно закрыто, но это должно происходить без приложения чрезмерных усилий.
Средства регулировки могут содержать несколько клиньев, расположенных на пластине подвижной опоры, например, как показано на фиг.7 и 8. В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения набор клиньев образован между первой регулировочной конструкцией 61, относящейся к первой стенке 62, и второй регулировочной конструкцией 63, относящейся ко второй стенке 64 подвижной опоры. Принцип действия средств регулировки показан на фиг.5, 7 и 8. Две стенки 62, 64 имеют форму дисков. Нижняя третья стенка 68 поддерживает стенку 64. Нижняя стенка 64 установлена с возможностью поворота относительно неподвижной верхней стенки 62. Стенка 62 имеет центральный штифт 65, на который устанавливается стенка 64 посредством центрального отверстия 66. Две стенки 62 и 64 имеют регулировочную конструкцию, содержащую множество ступеней 67, образующих разные уровни клиньев. Каждому ряду или группе рядов соответствует заданная жесткость подвижной опоры. Необходимая толщина выбирается вращением стенки 64 относительно стенки 62 так, чтобы совместить эти две конструкции для регулировки толщины, которая постепенно меняется в соответствии с относительным угловым положением. Доступ к регулируемой поворотом стенке 64 обеспечивается с помощью разъемного соединительного средства 69, например, болта, который устанавливается в центральный штифт 65 с внутренней резьбой.
Средства регулировки могут отсутствовать, в частности, когда подвижная опора имеет упругую поверхность, проходящую до прижимной части 60, позволяя естественным образом компенсировать механический свободный ход и/или любые отклонения размеров картриджей.
Другая задача изобретения заключается в снижении риска появления струи жидкости, выходящей из инжекционной поверхности, когда средства впрыска удалены из картриджа, а именно из точки проникновения инжекционной иглы. Это обычно происходит, с одной стороны, из-за того, что жидкость не полностью удалена из картриджа после использования, а с другой стороны - из-за того, что в картридже после инжекции создано повышенное давление. Для устранения этого недостатка в устройстве согласно изобретению перед впуском уменьшается внутренний объем картриджа, который восстанавливается, когда средства впрыска извлекаются из картриджа. Такое изменение объема картриджа позволяет создавать достаточный объем поглощения, что, по меньшей мере, частично компенсирует повышенное давление внутри картриджа. Вместо газов, расширяющихся за счет вводимой жидкости, расширение происходит в пределах заданного объема расширения.
Одним из решений этой проблемы может быть наличие на подвижной опоре выступающей части с контактной поверхностью 15, обеспечивающей возможность перемещения стенки 10 картриджа внутрь, уменьшая таким образом внутренний объем картриджа. Контактная поверхность образует часть нижней стенки 68 подвижной опоры. Из-за того, что инжекционная поверхность картриджа является достаточно гибкой, например, является мембраной толщиной в несколько десятых миллиметра, эта поверхность деформируется при взаимодействии с контактной поверхностью подвижной опоры, когда она приведена в положение впрыска. Контактная поверхность 15 соответствует форме мембраны картриджа во время впрыска из-за внутреннего давления в картридже, растягивающего мембрану по направлению к поверхности 15. Контактная поверхность 15 может быть выполнена из упругого материала, служащего в качестве герметизирующего поверхность картриджа элемента. В таком случае кольцо 16 можно заменить упругой уплотнительной стенкой, покрывающей по существу всю мембрану картриджа 10. Упругая уплотнительная стенка также может располагаться за прижимающей частью 60. Такая конструкция позволяет сократить количество деталей и может обеспечить компенсацию свободного хода и герметизацию, даже в случае случайного прокола мембраны перед вставкой в держатель картриджа или расслоения при растущем давлении.
При удалении подвижной опоры контактная поверхность 15 перестает оказывать давление на картридж, и поверхность впрыска стремится, по меньшей мере частично, возвратиться в исходное положение или даже в выпуклое положение за счет расширения газов внутри картриджа.
Таким образом, стенка опоры может образовывать выпуклую часть с контактной поверхностью 15, вдавливаемую в верхнюю поверхность картриджа, смещая ее внутрь.
Предпочтительно средства впрыска расположены на расстоянии от центральной оси О подвижной опоры. Подобным же образом наиболее приподнятая точка упомянутой поверхности в поперечном направлении удалена от средств впрыска. Точка и высота выпуклости зависят от контактной поверхности, от объема картриджа и других факторов, позволяющих смещать эту поверхность вниз таким образом, чтобы образовывать внутри картриджа достаточное внутреннее пространство для расширения. Минимальная толщина приподнятой части контактной поверхности 15 по отношению к основанию может составлять примерно от 2 до 5 мм.
Второй возможный вариант осуществления изобретения изображен на фиг.9-12. Как и в предыдущем варианте, устройство содержит держатель 600 картриджа, отсоединяемый от блока 200 подачи жидкости и установленный на остальной части устройства по фиг.1. Держатель картриджа имеет свободную опорную часть 110, которая открыта сверху и образует корпус для картриджа 100 с выходным отверстием 111 меньшего поперечного сечения на другой стороне для обеспечения прохода жидкости. Таким образом, картридж находится в полости, образованной свободной частью или корпусом, и его кромки 340 опираются на верхние кромки 713 держателя картриджа.
Держатель картриджа приспособлен для ввода в блок подачи вдоль его краев простым скольжением. Держатель картриджа имеет ручку 682 для удобства установки и извлечения. Держатель картриджа и неподвижное основание 201 блока подачи имеют взаимодополняющие средства для ввода держателя картриджа в блок подачи в виде клиньев 700. Эти средства обеспечивают введение держателя картриджа со скольжением в основание в установленное регулируемое посредством клиньев положение, обеспечиваемое совместным действием указанных средств и давления жидкости, оказываемого на картридж. Когда система находится под давлением, силы трения между картриджем и блоком подачи увеличиваются, обеспечивая фиксацию картриджа относительно его держателя, при этом пользователь не может вынуть держатель картриджа даже в случае отсутствия механической блокировки.
Для этого две боковые стороны держателя 600 картриджа имеют буртики 710 переменной толщины. А именно буртики или выступы имеют толщину, уменьшающуюся в направлении свободного вставляемого конца держателя картриджа. Нижний выступ 711 боковых сторон имеет наклон в сторону верхнего выступа 712 в направлении ввода держателя картриджа в устройство. Таким образом, буртики имеют толщину, определяемую выступами 711 и 712, которые постепенно уменьшаются к свободному концу 713 держателя картриджа.
Со стороны блока подачи неподвижное основание 201 имеет часть в форме перевернутого U с верхней поперечной контактной поверхностью 210 и двумя разнесенными в поперечном направлении ребрами 220, выступающими вниз для образования направляющих канавок 720. Ребра имеют переменную высоту, в частности, опорная поверхность 221 поднимается в сторону поперечной контактной поверхности 210 в направлении к дну 212 блока подачи. Когда держатель 600 картриджа постепенно устанавливается в блок подачи, верхние кромки 713 держателя картриджа постепенно приближаются к контактной поверхности 210 основания. Угол, образованный кромками держателя картриджа, и угол, образованный канавками, могут отличаться на несколько градусов, чтобы позволить регулировку клиньями при действии давления в картридже. Следует также заметить, что из-за того, что передняя часть держателя картриджа сужается больше, чем часть, направленная к ручке, инжекционная игла 140 средства впрыска не мешает вводу держателя картриджа и, в частности, не разрывает верхнюю поверхность картриджа.
Наклон, образованный клиновидными средствами 700 для ввода держателя картриджа в блок подачи, также позволяет располагать держатель картриджа под наклоном в несколько градусов по отношению к горизонтали, когда он вставлен в основание. Этот наклон значительно уменьшает, если не полностью устраняет, обратное движение картриджа путем его удержания в наклонном положении и поддержанием объема газа и/или воздуха вокруг точки впрыска, в результате чего при извлечении средства впрыска достаточный объем газа и/или воздуха замещает жидкость под давлением. Наклон поддерживается в этом положении до тех пор, пока инжекционную иглу не извлекут из картриджа. В частности, выступ опорной поверхности 221 направляющих канавок основания предпочтительно горизонтален, чтобы могла быть приподнята задняя часть картриджа, т.е. та сторона картриджа, с которой производятся манипуляции, и тем самым приподнята точка впрыска на картридже. В результате, когда держатель картриджа удаляется путем выдвигания, картридж 100 остается в наклонном положении, поддерживая уровень жидкости в картридже ниже точки впрыска.
Таким образом, выполнение средства ввода держателя картриджа в блок подачи в виде выступов может выполнять две функции: первую - «самоблокирующую» запирающую функцию и вторую - функцию приподнимания точки впрыска для исключения выхода жидкости на поверхность картриджа.
Блок подачи может содержать блокирующие средства 800, основная функция которых состоит в блокировке средств впрыска в положении впрыска по отношению к картриджу.
Блокирующие средства могут выполнять дополнительную функцию удержания держателя картриджа в установленном положении в устройстве: блокирующие средства при этом служат для подтверждения того, что держатель картриджа достиг конечного положения установки, т.е. что он находится в достаточном сцеплении с блоком подачи.
Предпочтительно блокирующие средства прикреплены к рычагу 400, управляющему средством впрыска так, чтобы блокировка держателя картриджа происходила одновременно со сцеплением закрепленных на опоре 500 средства впрыска с картриджем и приведением в действие вручную подвижной опоры.
Рычаг 400 шарнирно соединен с подвижным основанием посредством поперечного штифта 401, по существу параллельного поверхности основания 210. Опора 500 и/или само средство впрыска содержат упругие средства возврата, позволяющие возвращать средство впрыска в «поднятое» или неконтактное положение по отношению к картриджу. Препочтительно пружина 502 связана со средством впрыска.
Рычаг 400 передает на опору 500 средства впрыска закрывающее усилие пользователя, показанное направленной вниз стрелкой С (фиг.10). Таким образом, опора может поворачиваться из положения, в котором опора 500 средства впрыска отстоит по вертикали от картриджа или его держателя, расположенного в установленном положении, в положение впрыска, в котором средство впрыска упирается в картридж или проходит через него. Подвижная опора содержит два боковых рычага 410, между которыми образован центральный проем, позволяющий направлять опору 500 средства впрыска относительно подвижной опоры таким образом, чтобы преобразовать вращательное движение от подвижной поры в поступательное движение опоры 500 средства впрыска.
Следует отметить, что подвижная опора расположена на верхней поверхности 211 основания таким образом, что опора 500 средства впрыска при движении рукоятки может проходить через основание для входа в контакт с картриджем. Средство впрыска содержит направляющую часть 501, например, цилиндрическую, проходящую через основание по каналу, образованному втулкой 214. Таким образом, действующее на подвижную опору вращательное усилие трансформируется в осевую силу, действующую на средство впрыска, которое входит в картридж под прямым углом к инжекционной поверхности.
Следует отметить, что подвижная опора и блокирующие средства 800 могут иметь различную форму. Так, можно реализовать более компактное решение, в котором средство впрыска выполнено в виде нажимной кнопки для перемещения из положения сцепления или «нажатого» положения в разъединенное положение простым нажатием вручную на верхнюю часть опоры 500 средства впрыска.
Средство впрыска заканчивается в направлении держателя картриджа инжекционной иглой 510, через которую проходит канал 140 для воды. Инжекционная игла по периферии снабжена местным уплотнением 160. Такое уплотнение может быть выполнено в виде отдельного уплотнительного элемента, такого как кольцо из эластомера или т.п., или просто являться кольцевым продолжением направляющей части 501, способной опираться на инжекционную поверхность 301 картриджа.
Как уже упоминалось выше, с противоположного по отношению к осевому штифту 401 конца расположены средства 800 для блокировки держателя картриджа. Эти средства содержат стопорную стенку 801, выступающую вниз от опоры. Эти средства пользователь может приводить в действие, когда держатель картриджа вставлен в основание. Стопорная стенка входит в контакт с боковой гранью 714 держателя картриджа, как показано на фиг.12. Эта стенка удерживается в блокированном положении с помощью фиксатора 802, установленного на основании с возможностью поворота вокруг штифта 803 под действием пружины 804 и содержащего контактную часть 805 для взаимодействия с опорой и приводную часть 806 для перемещения контактной части в открытое положение фиксатора.
Способ работы данного второго варианта осуществления изобретения следующий. В держатель картриджа загружают новый картридж и вставляют держатель картриджа в блок подачи посредством направляющих средств 700. До установки держателя картриджа опора 500 средства впрыска находится в поднятом положении, и поэтому стенка 801 не препятствует введению держателя картриджа в блок подачи. Держатель картриджа вставляют в основание посредством вдвигания с помощью направляющих средств 700. Когда держатель картриджа находится в конечном вставленном положении, пользователь может закрыть фиксатор нажатием на передний конец опоры 400, которая работает как блокирующий рычаг. Затем срабатывают блокирующие средства 800 с помощью фиксатора 802, и держатель картриджа нельзя отсоединить, не открыв фиксатор 802. После этого можно начинать вводить жидкость в картридж, воздействуя на управляющие средства 42. Действие вводимой в картридж жидкости прижимает внутреннюю поверхность 210 к кромкам 340 картриджа в его держателе, обеспечивая тем самым надежное удержание держателя картриджа в блоке подачи. После ввода жидкости в картридж и розлива напитка пользователь может удалить держатель картриджа путем открывания фиксатора 802. Подвижная опора 400 затем возвращается вверх в поднятое положение под действием опоры 500 средства впрыска, которая толкает ее назад с помощью возвратной пружины 214. Движение вверх опоры 500 средства впрыска отводит иглу от картриджа. Удаление газа производится через точку впрыска до тех пор, пока давление внутри и снаружи картриджа не сравняется. Держатель картриджа затем можно удалить путем выдвигания, одновременно поддерживая уровень жидкости в картридже ниже точки впрыска вследствие наклона, поддерживаемого держателем картриджа в устройстве.
На фиг.13-16 показан третий возможный вариант осуществления изобретения. Как и в предыдущих вариантах, устройство содержит съемный держатель 660 картриджа, который может быть вставлен в блок 250 подачи жидкости с помощью средств 720 для ввода держателя картриджа в блок подачи, по существу идентичных средствам 7 варианта осуществления изобретения, изображенного на фиг.1-6. В третьем варианте осуществления изобретения устройство также содержит средство 550 впрыска, опирающиеся на подвижную опору 450, приводимую в действие средствами 270 привода, такими как коленчатый рычаг и рукоятка 271, подобные описанным выше.
Существенное различие заключается в характере перемещения средства впрыска относительно картриджа. А именно в данном варианте осуществления изобретения подвижная опора 450 установлена на шарнирном пальце 451, установленном на передней стороне опоры таким образом, чтобы обеспечивать перемещение подвижной опоры в комбинации поступательного и вращательного движения относительно держателя картриджа. В частности, подвижная опора содержит палец 451, расположенный параллельно поперечной плоскости подвижной опоры 450, установленной в одной или нескольких осевых направляющих стойках держателя картриджа, позволяющих опоре как поворачиваться в направлении D, так и поступательно перемещаться в осевом направлении E. Преимущества по сравнению с предыдущими вариантами осуществления изобретения по существу связаны с настройкой, которая может компенсировать функциональный свободный ход, предотвращая износ по сравнению с линейным осевым перемещением, одновременно освобождая кромки 345 картриджа после открывания. Подвижная опора приводится в действие рукояткой 271.
Как показано на фиг.14-16, подвижная опора содержит контактную часть 150 выпуклой формы, позволяющую уменьшать объем картриджа после закрывания по уже упомянутым ранее причинам. Контактная часть 150 частично занимает поверхность подвижной опоры и отдалена от иглы 130 впрыска, расположенной на расстоянии от центральной оси О опоры.
Подвижная опора может содержать кольцо или локально выступающую часть 260 из упругого материала 160. Эти кольцо или выступающая часть могут быть заменены покрытием нижней стороной опоры, частично или полностью, упругим материалом, даже включая контактную поверхность 150.
Как показано на фиг.14, опора 450 средства впрыска имеет прижимающую часть 60 (показанную пунктирной линией), расположенную по периферии нижней части опоры. Эта часть может быть выполнена из упругого материала. Прижимающая часть 60 опирается на кромку 345 картриджа, а инжекционная часть введена в картридж (фиг.16). Таким образом, по существу герметизация обеспечивается непосредственно вокруг инжекционной иглы кольцом или выступающей частью 260, причем прижимная часть выполняет основную функцию блокировки держателя картриджа и предотвращения расслоения сварного соединения вокруг картриджа.
На фиг.17-19 показан другой вариант осуществления изобретения. В этом случае держатель 680 картриджа и основание 281 блока 280 подачи оснащены клиновидными средствами 750 для ввода держателя картриджа в блок подачи, идентичными описанным в варианте, соответствующем фиг.9-12. Блок подачи в этом варианте имеет опору 480, на которой расположено средство 580 впрыска, которое могут перемещаться, совмещая поворот с осевым движением. В частности, дискообразная подвижная опора 480 шарнирно установлена на неподвижной удлиненной части 282 основания посредством пальца 460, расположенного со стороны задней части диска. Подвижная опора приводится в действие средствами 275 привода, включающими в себя коленчатый рычаг и рукоятку 276, как показано в варианте, соответствующем фиг.1-6. Средства впрыска в данном случае выполнены так же, как и в вариантах осуществления изобретения, соответствующих фиг.1-6. После закрывания кромки 345 картриджа оказываются зажатыми кольцевой прижимной частью подвижной опоры 480. Подвижная опора также содержит выпуклую контактную поверхность 150, позволяющую уменьшать объем картриджа после закрытия.
Разумеется, изобретение не ограничено описанными вариантами его осуществления и может иметь другие возможные варианты осуществления, включенные в формулу изобретения.
Реферат
Изобретение относится к области бытовой техники. Устройство для приготовления жидкого напитка из картриджа содержит блок подачи жидкости в картридж, съемный держатель для установки и удержания в нем картриджа, выполненный с возможностью отделения от блока, взаимодополняющие средства для ввода держателя картриджа из его снятого положения и средство впрыска, проходящее через расположенную в блоке подачи жидкости опору и выполненное с возможностью перемещения до контакта с картриджем при его наличии в держателе. При этом также содержит соединенное со средством впрыска уплотнение, обеспечивающие герметизацию в по меньшей мере области между средством впрыска и инжекционной поверхностью картриджа, и зажимные средства, выполненные с возможностью прижатия блока подачи к опорным кромкам держателя картриджа и/или кромке картриджа. Заявленная группа изобретений позволяет повысить надежность, обеспечить лучшую герметизацию картриджа в режиме повышенного давления, снизить риски взрывания или расслоения картриджа. 5 н. и 25 з.п. ф-лы, 19 ил.
