Кофеварка и трубчатый клапан - RU2499539C2
Код документа: RU2499539C2
Чертежи
Описание
Изобретение относится к кофеварке с трубчатым клапаном, которая имеет трубопровод для жидкостей и(или) газов и устройство регулировки потока через трубопровод. Изобретение также относится к трубчатому клапану кофеварки. Изобретение применимо в автоматах для приготовления горячих напитков помимо кофе, таких как чай, готовые смеси чая или бульоны. Далее для простоты в изобретении в качестве примера, а не ограничения описаны кофеварки.
Путем регулировки потока жидкостей и(или) газов в кофеварках можно, с одной стороны, перекрывать, а с другой стороны, направлять поток жидкостей или газов в определенные функциональные или разливочные устройства. В зависимости, например, от положения клапана можно подавать горячую воду в трубку для бульона или пар в трубку для пара. В кофеварках более высокого качества для регулировки количества жидкости используются керамические клапаны с регулировочной головкой и выпускным патрубком, которую поворачивают в зависимости от выбора напитка, в результате чего выпускной патрубок образует канал потока вместе с впускной и выпускной трубками.
Трубчатые клапаны являются хорошо известными устройствами для выпуска пара. Они состоят из трубопровода, по которому поступает жидкость или газ, и зажимного приспособления, которое сжимает трубопровод, в результате чего его внутренний диаметр уменьшается. Тем самым регулируется поток, а также косвенно давление потока.
В основу изобретения положена задача создания выпускного клапана, который позволяет задавать направление потока жидкостей и(или) газов и в минимальной степени подвержен загрязнению.
Эта задача решена посредством кофеварки упомянутого выше типа, оснащенной устройством, которое изменяет направление трубопровода в процессе работы. Предложенный в изобретении трубчатый клапан также оснащен таким устройством для изменения направления.
В изобретении в принципе выгодно используется тот факт, что трубопровод или по меньшей мере значительная часть трубки трубчатого клапана обладают определенной гибкостью. Без этого было бы невозможно обеспечивать удовлетворительную регулировку потока через трубопровод. В изобретении также выгодно используется тот факт, что за счет гибкости трубки помимо ограничения потока через трубопровод также можно легко изменять направление потока жидкостей и(или) газов. По существу, гибкий трубопровод способен направлять жидкости и(или) газы в различных направлениях просто за счет перемещения трубопровода вперед и назад. Соответственно, он также может использоваться как своего рода многопозиционный переключатель, способный направлять жидкости и(или) газы по различным каналам.
Таким образом, в изобретении обеспечено решение нескольких задач за счет добавления изменяющего направление устройства к обычному трубчатому клапану упомянутого выше типа. Помимо регулировки потока можно легко изменять и(или) выбирать направление жидкостей и(или) газов, протекающих через трубку, без необходимости дополнительных затрат на материалы или конструирование. Таким образом, предложенный в изобретении клапан лишь в небольшом доступном пространстве выполняет важную дополнительную функцию, которую до сих пор должен был выполнять отдельный переключатель.
Устройство для изменения направления может состоять, например, из подвижного в двух направлениях элемента, жестко или не жестко соединенного с трубопроводом, для ориентации трубопровода в различных направлениях и(или) перемещения его выпускного патрубка. Направления могут соответствовать разнообразным функциям приготовления различных напитков, технического обслуживания, очистки или другим функциям кофеварки.
В первом варианте осуществления предусмотрено по меньшей мере одно зажимное приспособление, действующее как регулятор трубки. Это означает, что поток регулируется снаружи трубопровода и, соответственно, также может управляться извне. Для этого к трубопроводу посредством зажимного приспособления прикладывается усилие, которое изменяет диаметр трубки. Зажимное приспособление способно сжимать трубопровод таким образом, чтобы по меньшей мере уменьшать диаметр его канала.
Особо предпочтительным является преимущественно механическое соединение зажимного приспособления с устройством для изменения направления. Соединение позволяет изменять направление трубопровода в зависимости от установки зажимного приспособления. Соединение также может быть выполнено в противоположном направлении, и в этом случае при переустановке изменяющего направление устройства соответствующим образом изменяется положение зажимного приспособления. Особо предпочтительным является двустороннее соединение, позволяющее изменять направление трубопровода путем изменения положения зажимного приспособления и наоборот. При этом соединение в принципе может быть рассчитано на несколько соответствующих положений аналогичного другого элемента, предпочтительно на определенное положение зажимного приспособления или изменяющего направление устройства. Следовательно, соответствующие положения элементов зависят не только друг от друга, но также и от выбранной функции кофеварки во время работы. Например, при различных установках изменяющего направление устройства положение зажимного приспособления может оставаться без изменения, и его необходимо изменять только при выборе определенной функции кофеварки. Соответственно, соединение зажимного приспособления и изменяющего направление устройства означает, что соответствующая установка сжатия зажимного приспособления соответствует ориентации трубопровода, которая, в свою очередь, соответствует функции приготовления определенного напитка, технического облуживания или очистки кофеварки. Таким образом, соединение служит для автоматического изменения положений зажимного приспособления и изменяющего направление устройства внутри трубчатого клапана в зависимости от соответствующей функции кофеварки.
В одном из дополнительных вариантов осуществления изобретения трубчатый клапан служит дозатором горячих напитков и(или) сливным патрубком и(или) патрубком для выпуска газов. При работе в режиме дозатора горячих напитков он служит для подачи горячего напитка из варочной камеры в сторону выпускного отверстия кофеварки снаружи ее корпуса. При работе в режиме сливного патрубка он служит для подачи жидкостей и(или) газа наружу с целью удаления остающейся воды и(или) пара или аналогичных веществ, например веществ, остающихся после варки или вспенивания. Тем самым предотвращается нахождение остающихся жидкостей и(или) газов внутри кофеварки, когда приведена в действие другая функция кофеварки, и, соответственно, предотвращается ее неправильное функционирование. Клапан действует в режиме выпускного патрубка для газа, когда, например, в него подают пар, который поступает в паровое сопло, например, для вспенивания молока.
Преимущества трубчатого клапана очевидны, в особенности при его использовании в качестве дозатора горячих напитков. В отличие от керамического клапана, который непосредственно контактирует с самим горячим напитком, в случае предложенного в изобретении трубчатого клапана горячий напиток лишь проходит через трубопровод, при этом механические элементы трубчатого клапана, например зажимное приспособление, не контактируют с напитком. Это означает, что практически исключается загрязнение механических функциональных элементов трубчатого клапана.
Предложенный в изобретении трубчатый клапан также особо применим в качестве сливного патрубка, поскольку пар или остающаяся варочная вода, которая должна быть удалена, по большей части еще имеет очень высокую температуру. Соответственно, трубопровод может изготавливаться из термостойкого материала. Кроме того, поскольку слив обычно происходит при высоком начальном давлении, механическая нагрузка со стороны трубопровода на сливной патрубок является очень высокой. Эту нагрузку может косвенно брать на себя трубчатый клапан, например, при выполнении трубопровода внутри корпуса, за счет чего обеспечивается устойчивость трубопровода на участках, подверженных действию высокого давления. Когда трубопровод находится под давлением, он опирается на корпус, которым он полностью окружен. В отличие от этого, на участках, по которым поток жидкости и(или) газ протекает под приблизительно атмосферным давлением, трубопровод может быть выполнен без такой опоры, например свободно подвешенным.
Установка зажимного приспособления во время работы может регулироваться в зависимости от различных выбранных в кофеварке функций приготовления горячих напитков. Соответственно, пользователь может косвенно влиять на установку зажимного приспособления путем выбора функции приготовления горячего напитка. Зажимное приспособление может быть установлено, например, в положение функции "варки кофе", в котором трубка не перекрыта. Для повышения давления, например, чтобы приготовить кофе с пеной, зажимное приспособление может использоваться для определенного снижения потока через трубопровод. С этой целью с помощью зажимного приспособления лишь частично перекрывают трубопровод, чтобы создать необходимое давление, предпочтительно по меньшей мере 6 бар.
В конце цикла приготовления кофе с помощью зажимного приспособления полностью перекрывают трубопровод, чтобы остающаяся после процесса варки вода не капала из дозирующего выпускного патрубка, а оставалась внутри трубчатого клапана. За счет выбора последующей функции слива и соответствующей установки зажимного приспособления может быть без помех выпущена остающаяся варочная вода.
Соответственно, путем выбора установки зажимного приспособления можно не только изменять поток в интервале от свободного потока до полностью перекрытого потока, но также уменьшать его, что позволяет регулировать поток, а также давление газа и(или) жидкости до трубчатого клапана. Регулировка давления может быть необходима, например, для последующих операций с приготовленными горячими напитками, такими как кофе, на который необходимо воздействовать высоким давлением для создания пены.
В одном из дополнительных выгодных вариантов осуществления силу сжатия зажимного приспособления регулируют посредством пружин. Пружина может продвигать зажимное приспособление из сжатого положения в определенное положение на трубке. Пружина предпочтительно должна иметь переменное упругое сопротивление и предпочтительно иметь пологую характеристическую кривую. Она служит, в частности, для компенсации допусков трубопровода, например, на твердость и поперечное сечение. Когда зажимное приспособление используется, чтобы перекрыть поток через трубопровод с помощью пружины, если давление до клапана является слишком высоким, пружина способна ослабевать до такой степени, чтобы обеспечить сброс любого избыточного давления. Соответственно, пружина способна не только компенсировать допуски, но также действовать как своего рода клапан сброса давления.
В одном из дополнительных выгодных вариантов осуществления изобретения предложено направляющее колесо с рельсовой направляющей для приведения в действие изменяющего поток устройства. Рельсовая направляющая управляет изменяющим поток устройством. Направляющее колесо может иметь зубчатый венец, облегчающий управление. В то же время, оно может обеспечивать соединение изменяющего поток устройства с зажимным приспособлением. Рельсовая направляющая может быть выполнена, например, в форме криволинейного углубления в направляющей внутри направляющего колеса. В углубление может входить зубец на изменяющем поток устройстве. Оно также служит для изменения положения изменяющего поток устройства при повороте направляющего колеса.
Кроме того, предпочтительно предусмотрена направляющая зажимного приспособления, которая служит для регулировки установки зажимного приспособления. Направляющая зажимного приспособления также может быть связана с направляющим колесом. Она может опираться на то же направляющее колесо, что и рельсовая направляющая изменяющего поток устройства, например, в качестве второй рельсовой направляющей с другой стороны направляющего колеса, на котором установлена рельсовая направляющая изменяющего поток устройства. В этом случае направляющее колесо служит опорой рельсовых направляющих изменяющего поток устройства, с одной стороны, и зажимного приспособления, с другой стороны. С помощью направляющего колеса и направляющих элементов, установленных на или в направляющем колесе, обеспечивается соединение зажимного приспособления и изменяющего поток устройства, при котором одна и та же установка зажимного приспособления точно соответствует изменяющему поток устройству.
Предпочтительно используется несколько зажимных приспособлений, в частности два обращенных в противоположные стороны зажимных приспособления, которые способны совместно сжимать трубопровод в определенной точке по его длине. Кроме того или в качестве альтернативы, несколько зажимных приспособлений могут быть размещены в шахматном порядке с интервалами по длине трубопровода. Зажимные приспособления и(или) пары зажимных приспособлений, например, могут обеспечивать множество функций отсечки или дифференцированную регулировку механизма отсечки.
В одном из особо выгодных вариантов осуществления зажимное приспособление выполнено как часть зажимной рукоятки. Зажимная рукоятка имеет опору, вокруг которой она способна поворачиваться. Тем самым облегчается регулировка положения и эффект сжатия, в частности, в сочетании с уже упоминавшейся регулировкой зажимных приспособлений посредством пружин.
Особо предпочтительным является предложенный в изобретении трубчатый клапан с корпусом, в котором трубопровод жестко соединен с ответвительным устройством и(или) который имеет впускной патрубок для приготовления напитков. Жесткое соединение может обеспечиваться, например, путем соединения ответвительного устройства или впускного патрубка для приготовления напитков с трубопроводом путем литья под давлением, например двухкомпонентного литья под давлением.
Ответвительное устройство позволяет отбирать содержимое емкостей с концентратами готовых к употреблению напитков и подавать его в трубопровод. Впускной патрубок для приготовления напитков служит для впуска кофейных зерен или молотого кофе, через который затем прокачивают горячую воду с целью приготовления кофе, который, в свою очередь, подают в трубопровод трубчатого клапана. Предпочтительно, чтобы трубчатый клапан можно было извлекать из корпуса вместе с ответвительным устройством или впускным патрубком для приготовления напитков. Корпус защищает трубчатый клапан снаружи и тем самым также предотвращает накопление грязи или возникновение неправильного функционирования. Выполнение трубчатого клапана в виде комбинированной съемной детали с ответвительным устройством или впускным патрубком для приготовления напитков позволяет извлекать только единственный элемент, подверженный загрязнению и, следовательно, требующий обслуживания, а именно трубопровод, за счет его очистка и обслуживание может осуществляться отдельно.
Помимо предпочтительного варианта осуществления трубчатого клапана, оснащенного по меньшей мере одним зажимным приспособлением, в качестве альтернативы или дополнительно он также может быть выполнен с упругой горловиной трубопровода в качестве регулировочного устройства. Материал трубки может быть выбран таким образом, чтобы она была способна выдерживать установленное или максимальное внутреннее давление. Соответственно, в этом случае вместо усилия зажима зажимного приспособления, имеющего описанную конструкцию, может использоваться установленная упругость материала трубки. При необходимости от зажимных приспособлений можно полностью отказаться. В этом случае поток через трубопровод также регулируется автоматически, но без приложения дополнительного усилии извне, поскольку за счет упругости горловины внутренний диаметр трубки автоматически изменяется в зависимости от давления до горловины и тем самым поток уменьшается или увеличивается.
Далее принципы изобретения будут более подробно пояснены со ссылкой на чертежи, приведенные в качестве примера. На чертежах:
на фиг.1 показан частичный разрез предложенного в изобретении трубчатого клапана, исключая трубопровод,
на фиг.2а показан дополнительный вид трубчатого клапана,
на фиг.3 показан диаметрально противоположный вид того же трубчатого клапана,
на фиг.4 показан вид сверху трубчатого клапана,
на фиг.5а показан первый вид в разрезе трубчатого клапана по линии А'-А на фиг.4,
на фиг.5b показан второй вид в разрезе по линии В-В на фиг.4,
на фиг.6а показан первый вид в разрезе трубчатого клапана по линии А'-А на фиг.4 при установленной второй функции,
на фиг.6b показан второй вид в разрезе по линии В-В' при установленной второй функции,
на фиг.7а показан вид в разрезе по линии А'-А при установленной третьей функции,
на фиг.7b показан второй вид в разрезе по линии В-В' при установленной третьей функции,
на фиг.8 показан продольный разрез трубки согласно альтернативному варианту осуществления предложенного в изобретении трубчатого клапана.
на фиг.1 показан внутренний вид одного из примеров предложенного в изобретении трубчатого клапана 1. На корпусе 23 поворотно установлены две зажимные рукоятки 11а и 11b, которые снабжены зажимными приспособлениями 17а и 17b, соответственно, обращенными внутрь корпуса. Как показано в верхней части на фиг.1, обе зажимные рукоятки 11а и 11b поворотно установлены таким образом, что одна из зажимных рукояток 11b способна перемещаться в горизонтальном направлении, преодолевая сопротивление пружины (не показана). Для изменения упругого сопротивления пружины используется регулировочный винт 19. На концах зажимных рукояток 11а и 11b напротив опор расположены направляющие выступы 21а и 21b.
Зубчатое колесо 3 с рядом зубцов 4, способное вращаться ниже вертикальной оси под зажимной рукояткой 11а и 11b, расположено таким образом, что направляющие выступы 21а и 21b захватывают направляющую зажимного приспособления, выполненную на верхней стороне зубчатого колеса 3 в виде двух утопленных передвижных гаек 9. Обе гайки 9 плавно перемещаются изнутри колеса 3 в наружном направлении, за счет чего при вращении зубчатого колеса 3 зажимные рукоятки 11а и 11b направляются преимущественно по горизонтали и по прямой в наружном направлении.
На нижней стороне зубчатого колеса 3 установлено изменяющее поток устройство, которое содержит ползун 5 для перемещения зажимных рукояток 11а и 11b по горизонтали и по вертикали. На боковой стороне ползуна 5 установлена направляющая 31, по которой он способен перемещаться по прямой внутри корпуса. Для управления возвратно-поступательным перемещением на нижней стороне зубчатого колеса 3 установлена рельсовая направляющая 7, которая взаимодействует с патрубком 6, прикрепленным к верхней стороне ползуна 5. Ползун 5 также может занимать различные положения в зависимости от установки зубчатого колеса 3.
От верхней стороны трубчатого клапана 1 вертикально вниз проходит трубопровод (не показан), на котором установлено ответвительное устройство 13 для емкостей с напитками, а также два зажимных приспособления 17а и 17b. Соответственно, посередине зубчатого колеса 3 выполнено отверстие 29, через которое может быть пропущен трубопровод, а в направляющей 5 также выполнено направляющее отверстие 15.
Зажимные рукоятки 11а и 11b располагаются по-разному в зависимости от угловой установки зубчатого колеса 3, при этом зажимные приспособления 17а и 17b, соответственно, открываются или закрываются, в результате чего трубопровод остается полностью или частично открытым или полностью закрытым. Посредством пружинной опоры зажимной рукоятки 11b можно изменять контактное давление ее зажимного приспособления 17b, что позволяет компенсировать допуски по толщине и упругости трубопровода. Если давление в трубопроводе является слишком высоким, пружинная опора также позволяет сбрасывать избыточное давление. В то же время, в зависимости от угловой установки зубчатого колеса 3 она также быть ориентирована в различных направлениях с помощью ползуна 5.
На фиг.2 показан частичный перспективный вид сверху такого же трубчатого клапана 1. Помимо уже описанных элементов также показана пружина 20, которая воздействует на зажимную рукоятку 11b. Приводной мотор 25 изменяет установку зубчатого колеса 3 посредством червячного колеса 27. За счет этого зубчатое колесо 3 может перемещаться в зависимости от различных функций, доступных в кофеварке.
На фиг.3 вид снизу такого же трубчатого клапана 1. На нем можно легко различить форму рельсовой направляющей 7 ползуна 5. Она выполнена таким образом, что патрубок 6 ползуна 5 может размещаться очень близко к центру зубчатого колеса 3 или на его наружной границе. Соответственно, с помощью рельсовой направляющей ползун 5 способен перемещаться вперед и назад между противоположными крайними положениями по центру и снаружи. Через ее направляющее отверстие 15 проходит трубопровод, который может быть ориентирован в различных направлениях и, например, соединяться с различными каналами в зависимости от установки зубчатого колеса.
На фиг.4 проиллюстрированы виды в перспективе, показанные далее на фиг.5а-7b. На ней показан вид сверху такого же трубчатого клапана и две плоскости А'-А и В-В' сечения, которые использованы далее для иллюстрации различных установок трубопровода.
На фиг.5а и 5b показан предложенный в изобретении трубчатый клапан 1 с трубопроводом 2 при установленной первой функции, а именно функции слива, когда трубопровод 2 находится в открытом положении. Трубопровод 2 не сжат зажимными приспособлениями 17а и 17b. Ползун 5 установлен таким образом, что трубопровод 2 проходит точно по вертикали вниз.
На фиг.6а и 6b показан предложенный в изобретении трубчатый клапан 1 при установленной второй функции, а именно функции приготовления напитков, когда трубопровод 2 находится в открытом положении. Трубопровод 2 не сжат зажимными приспособлениями 17а и 17b. Тем не менее ползун 5 расположен горизонтально в отличие от фиг.5b. Это означает, что нижний конец трубопровода 2 ориентирован в другом направлении в отличие от фиг.5b. Теперь он обращен в сторону дозирующего напитки выпускного патрубка кофеварки.
Как показано на фиг.7b, трубопровод 2 ориентирован в том же направлении, что и на фиг.6b. В то же время на фиг.7а показано, что трубопровод 2 полностью перекрыт с помощью обоих зажимных приспособлений 17а и 17b. Его перекрывают, например, после завершения процесса варки и дозирования кофе во избежание последующего капания. После этой третьей функции может быть установлена первая функция, показанная на фиг.5а и 5b, а именно функция слива. Эта функция устанавливается автоматически путем простого поворота зубчатого колеса 3. Ползун 5 соединяется с зубчатым колесом 3 посредством рельсовой направляющей 7, а зажимные приспособления 17а и 17b соединяются с зубчатым колесом 3 посредством направляющей 9 зажимного приспособления. В результате этого происходит непосредственное соединение ползуна 5 и зажимных приспособлений 17а и 17b. Таким образом, изменение установки зубчатого колеса 3 автоматически приводит к одновременному изменению положения обоих элементов.
На фиг.8 показан продольный разрез трубопровода 2', который может использоваться для придания альтернативной формы предложенному в изобретении трубчатому клапану. Трубопровод 2' изготовлен из материала, обладающего высокой жесткостью, чтобы выдерживать высокое давление в районе 6 или выше. Он может быть изготовлен, например, путем волокнистого армирования трубки 2' или путем выбора достаточно стабильной по размерам пластмассы и соответствующей толщины трубки. Трубопровод 2' имеет служащую регулировочным устройством упругую горловину 33, в области которой трубка 2' имеет суженный внутренний диаметр d2 в отличие от нормального внутреннего диаметра d1.
Если через трубопровод 2' подают жидкость 35 под начальным давлением p1, горловина 33 действует как ограничитель. За счет жесткости материала трубопровода 2 в области горловины 33 возникает ограничивающая сила F1, которая действует в направлении внутренней поверхности трубки. За счет начального давления p1 в направлении потока до горловины 33 ограничивающей силе F1 противодействует сила F2, в результате чего происходит увеличение диаметра d2 горловины. Например, трубопровод 2' в области горловины 33 может быть полностью закрыт, пока не будет достигнуто достаточно высокое начальное давление p1, например, приблизительно 6 бар. Затем горловина 33 открывается за счет противодействующей силы F2, в результате чего 35 через нее может протекать жидкость. После горловины 33 давление преимущественно снижается до давления р2, которое приблизительно соответствует атмосферному давлению.
При использовании трубопровода 2' с такой устойчивой конструкцией и формой можно обойтись без описанных зажимных приспособлений. По существу, трубопровод 2' автоматически регулирует поток без какого-либо дополнительного усилия извне.
Поскольку подробно описанные выше элементы трубчатого клапана являются примерами конструкции, они могут быть обычным способом в значительной степени модифицированы специалистами в данной области техники в пределах объема изобретения. В частности, конкретные зажимные приспособления могут иметь форму, отличающуюся от описанной в изобретении формы. Аналогичными образом, управление зажимными приспособлениями и изменяющим поток устройством может осуществляться иначе, если это необходимо по причинам ограниченности пространства или конструктивным или функциональным причинам. Кроме того, использование неопределенного артикля не исключает того, что соответствующие признаки также могут иметь форму множественного числа.
Список позиций
Реферат
Изобретение применимо в автоматах для приготовления горячих напитков. Кофеварка имеет трубчатый клапан (1), который содержит трубопровод (2, 2') для жидкостей (35) и/или газов, зажимное приспособление (17а, 17b), изменяющее поток устройство (5, 6, 7). Зажимное приспособление выполнено с возможностью сжатия трубопровода для уменьшения его внутреннего диаметра, для регулировки потока жидкости через трубопровод (2, 2'). Изменяющее поток устройство (5, 6, 7) изменяет ориентацию трубопровода (2, 2') во время работы. Зажимное приспособление (17а, 17b) соединено с изменяющим поток устройством (5, 6, 7). Также описан соответствующим образом сконструированный трубчатый клапан (1). Трубчатый клапан (1) содержит изменяющее поток устройство (5, 6, 7), которое изменяет направление трубопровода во время работы. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 8 ил.
