УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОРИЕНТИРОВАНИЯ КАПСУЛ В МАШИНЕ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ НАПИТКОВ
DEVICE FOR ORIENTATION OF CAPSULES IN MACHINE FOR BEVERAGES PRODUCTION

Область техники
Настоящее изобретение относится к области машин для приготовления напитков и, в частности, хотя и не только, к области торговых автоматов для получения напитков из одноразовых капсул, пакетиков или картриджей.
Более конкретно настоящее изобретение относится к усовершенствованиям в устройствах для подачи капсул с расфасованными ингредиентами напитка в блок приготовления напитка машины для получения напитков.
Предпосылки к созданию изобретения
Известны машины для получения напитков, в частности, но не только, кофемашины, которые используют капсулы, пакетики или картриджи, содержащие заданное количество ингредиентов, для приготовления напитка. В частности, известны кофемашины, которые используют капсулы или картриджи, изготовленные из алюминиевой фольги, пластмассы или другого материала, содержащие порошкообразный кофе, из которого посредством горячей воды под давлением получают кофейный напиток. Капсулы вводятся по отдельности в заварочный блок. Заварочный блок обычно содержит заварочную камеру, в которую вводится капсула. Заварочная камера закрывается, и горячая вода под давлением пропускается через капсулу, для того чтобы извлечь ароматы из содержащихся в ней ингредиентов.
Капсулы обычно несимметричны относительно плоскости, перпендикулярной оси заварочной камеры. Они часто содержат переднюю поверхность и заднюю поверхность, отличающиеся друг от друга. Капсулы должны вводиться в заварочный блок в правильно ориентированном положении.
В бытовых машинах капсулы часто вводятся пользователем по одной, когда необходимо осуществить цикл заваривания. В некоторых машинах и, в частности, в торговых автоматах предусмотрен накопитель или емкость для капсул, в которой хранится некоторое количество капсул, позволяющее таким образом осуществлять несколько циклов заваривания без необходимости введения каждый раз новой капсулы.
В US-A-6240832 описано устройство подачи капсул для заварочного блока. Упомянутое устройство подачи капсул содержит накопитель капсул в форме вертикально удлиняющегося трубчатого корпуса. В упомянутом накопителе размещено некоторое количество предварительно ориентированных капсул, так что при необходимости они могут по отдельности подаваться в заварочный блок.
Заполнение накопителя капсул требует времени, поскольку капсулы должны вводиться в заранее определенном ориентированном положении. В торговых автоматах в накопитель нужно загружать значительное количество капсул. Данная операция требует много времени и поэтому дорогостоящая.
В ЕР-А-1571951 описано устройство для ориентирования и подачи капсул, которое принимает беспорядочно ориентированные капсулы из накопителя и по отдельности правильно ориентирует капсулы, так что капсулы могут подаваться в правильно ориентированном положении к заварочному блоку, расположенному под упомянутым устройством ориентирования капсул. Данное устройство очень сложное и дорогое. Значительное количество механических элементов делает данное устройство предрасположенным к отказу.
В US-A-2009/0250482 описано другое автоматическое дозирующее устройство для ориентирования капсул, которые должны подаваться в заварочный блок. В данном известном устройстве предусмотрена емкость, в которой беспорядочно размещаются капсулы. Упомянутая емкость вращается вокруг наклоненной оси и содержит размещенные по периферии пазы. Упомянутые пазы выполнены так, что капсулы могут проваливаться через пазы только тогда, когда они ориентированы правильно. Капсулы выходят из вращающейся емкости через пазы в правильно ориентированном положении и попадают в канал, из которого они подаются в заварочный блок.
Данное известное устройство, хоть и простое, не совсем надежное.
Краткое описание изобретения
Настоящее изобретение обеспечивает новое устройство для ориентирования капсул в машине для получения напитков, которое является очень эффективным, недорогим и надежным.
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления предусмотрено устройство для ориентирования и подачи капсул в машину для получения напитков, содержащее: емкость, принимающую беспорядочно ориентированные капсулы; ротор, выполненный с возможностью вращения вокруг оси вращения и по меньшей мере частично размещенный в упомянутой емкости; и канал выгрузки капсул с впускным отверстием канала, расположенным в упомянутой емкости, продолжающийся за пределами упомянутой емкости. Упомянутый ротор предпочтительно содержит по меньшей мере одно расположенное на периферии гнездо, принимающее капсулу, приспособленное для захватывания капсулы. Упомянутое гнездо выполнено так, что капсула заходит в упомянутое гнездо только в том случае, если она ориентирована в однозначно определенной ориентации относительно упомянутого гнезда. Кроме того, упомянутый ротор приспособлен для вращения вокруг оси вращения так, чтобы поднимать капсулу к положению над упомянутым впускным отверстием канала. Упомянутое гнездо, принимающее капсулу, на упомянутом роторе, в свою очередь, приспособлено высвобождать капсулу под влиянием гравитации из упомянутого верхнего положения во впускное отверстие канала.
Выпущенная из гнезда ротора капсула способна перемещаться, например, посредством соскальзывания под действием гравитации, вдоль канала выгрузки к блоку приготовления напитка. Ориентация капсулы, выгруженной из упомянутого гнезда, представляет собой по существу правильное положение для попадания в блок приготовления напитка. Таким образом, устройство для ориентирования и подачи в соответствии с изобретением способно ориентировать капсулу с использованием одного вращающегося элемента (ротора) и выпускать капсулу в канал выгрузки, уже правильно ориентированную, для входа в блок приготовления напитка или участок хранения, из которого капсула впоследствии подается в блок приготовления напитка, не требуя дополнительного перемещения в целях ориентирования. Полученное в результате устройство - простое и надежное - содержит уменьшенное количество элементов и бережно обращается с капсулой.
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления упомянутый ротор содержит множество расположенных по периферии гнезд, принимающих капсулы. Это увеличивает производительность устройства без необходимости увеличения скорости вращения ротора.
В некоторых вариантах осуществления упомянутая емкость является цилиндрической, и упомянутый ротор расположен коаксиально с упомянутой емкостью.
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления каждое гнездо, принимающее капсулу, выполнено так, что удерживаемая в нем капсула ориентирована так, что ось капсулы по существу перпендикулярна оси вращения ротора, при этом большая передняя поверхность направлена радиально внутрь, т. е. обращена к упомянутой оси вращения, а меньшая задняя поверхность направлена радиально наружу, т. е. обращена от упомянутой оси вращения.
Капсулы способны продвигаться вдоль канала выгрузки. Однако в предпочтительных вариантах осуществления капсулы продвигаются вдоль канала выгрузки под действием гравитации, например, посредством проскальзывания по нему. В некоторых вариантах осуществления для облегчения продвижения капсул по каналу выгрузки посредством гравитации в рабочем положении ротор расположен так, что его ось вращения расположена под углом, например в пределах 10-80°, относительно горизонтальной плоскости. Канал выгрузки может содержать по меньшей мере первый впускной участок, который по существу параллелен оси вращения ротора, при этом упомянутый угол наклона облегчает продвижение капсулы посредством гравитации по каналу выгрузки.
Канал выгрузки может быть выполнен и расположен так, чтобы выгружать капсулы непосредственно в блок приготовления напитка, такой как заварочный блок с заварочной камерой. Однако в предпочтительных вариантах осуществления канал выгрузки капсул соединен с накопительным каналом или участком хранения, в котором капсулы, выгруженные в упомянутый канал выгрузки, скапливаются в ориентированном положении, образуя стопу правильно ориентированных капсул, готовых к подаче к блоку приготовления напитка по требованию, т. е. когда требуется напиток.
Накопительный канал образует накопитель капсул, так что несколько капсул могут размещаться в правильно ориентированном положении и затем подаваться одна за другой в блок приготовления напитка по требованию. Таким образом, вращение ротора становится по меньшей мере частично не зависимым от работы блока приготовления напитка.
В соответствии с другим аспектом настоящее изобретение относится к машине для получения напитка, содержащей блок приготовления напитка и вышеупомянутое устройство для ориентирования и подачи капсул, как было указано выше.
В соответствии с другим аспектом настоящее изобретение относится к способу ориентирования и подачи капсул в машине для приготовления напитка, включающему: обеспечения емкости с ротором, расположенным по меньшей мере частично в упомянутой емкости, причем упомянутый ротор выполнен с возможностью вращения вокруг оси вращения и содержит по меньшей мере одно гнездо, принимающее капсулу. Упомянутый способ дополнительно включает произвольную подачу капсул в упомянутую емкость и введение капсул по одной в упомянутое по меньшей мере одно гнездо, принимающее капсулу, упомянутого ротора. Посредством вращения упомянутого ротора каждая капсула, принятая в упомянутое гнездо, принимающее капсулу, перемещается в положение высвобождения и выпускается в ориентированном положении в канал выгрузки.
Предпочтительно ось вращения ротора расположена под углом относительно горизонтальной плоскости, для того чтобы захватывать каждую капсулу из нижнего положения и поднимать капсулу к верхнему положению. Затем капсула высвобождается под влиянием гравитации из упомянутого верхнего положения, выпадая из упомянутого гнезда, принимающего капсулу, в канал выгрузки.
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления упомянутый способ дополнительно включает этап подачи ориентированных капсул из канала выгрузки в блок приготовления напитка или непосредственно или через участок хранения капсул, не требуя дополнительной ориентации. Это означает, что ориентация капсулы, выходящей из гнезда, принимающего капсулу, ротора, по существу соответствует ориентации капсулы в блоке приготовления напитка. Выражение «по существу соответствует» означает, что капсула способна входить в блок приготовления напитка, не требуя дополнительного сгибания или поворота, но по меньшей мере небольшого наклона, чтобы изменить ориентацию оси капсулы на ограниченный угол, например, в пределах примерно 0-30°.
Капсулы обычно содержат переднюю поверхность, заднюю поверхность и боковую стенку, продолжающуюся между упомянутой передней поверхностью и упомянутой задней поверхностью. Капсулы обычно имеют ось симметрии. Упомянутые передняя и задняя поверхности приблизительно перпендикулярны упомянутой оси. Обычно передняя и задняя поверхности приблизительно круглые, а боковая стенка приблизительно цилиндрическая или коническая, хотя могут быть предусмотрены также призматические или пирамидальные капсулы. В некоторых вариантах осуществления капсула выходит из гнезда, принимающего капсулу, так что упомянутая ось приблизительно ориентирована в соответствии с окончательной ориентацией, которую принимает ось капсулы при поступлении в блок приготовления напитка. В некоторых вариантах осуществления ротор и канал выгрузки капсул расположены так, что ось капсулы приблизительно вертикальная или примерно вертикальная. Незначительные регулировки оси капсул вдоль траектории из верхнего положения, где они высвобождаются под действием гравитации из ротора, в блок приготовления напитка, возможны посредством простого взаимодействия, например, со стенками канала выгрузки и/или участка хранения, такого как накопительный канал.
В вышеприведенном кратком описании изложены признаки различных вариантов осуществления настоящего изобретения, чтобы обеспечить лучшее понимание приведенного ниже подробного описания и преимуществ настоящего изобретения по сравнению с уровнем техники. Существуют, конечно, и другие признаки настоящего изобретения, которые будут описаны ниже и которые будут изложены в прилагаемой формуле изобретения. В связи с этим перед подробным описанием некоторых вариантов осуществления необходимо понимать, что упомянутые различные варианты осуществления изобретения не ограничены в их применении деталями конструкции и расположениями элементов, изложенными в приведенном ниже описании и показанными на чертежах. Изобретение допускает другие варианты осуществления и практическую реализацию и осуществление разными способами. Кроме того, необходимо понимать, что выражения и термины, используемые в данном документе, предназначены для описания и не должны рассматриваться как ограничивающие.
Краткое описание чертежей
Более полное понимание раскрытых вариантов осуществления изобретения и множества связанных с ним преимуществ будет легко получено посредством ссылок на приведенное ниже подробное описание, рассматриваемое вместе с прилагаемыми чертежами, из которых:
фиг. 1 представляет собой вид сбоку с частичным разрезом устройства для ориентирования и подачи капсул в сочетании с заварочным блоком;
фиг. 2 представляет собой перспективный вид устройства для ориентирования и подачи капсул;
фиг. 3 представляет собой увеличенный вид устройства для ориентирования и подачи капсул, показанного на фиг. 1;
фиг. 4 представляет собой вид в разрезе по линии IV-IV, показанной на фиг. 3;
фиг. 5 представляет собой деталь устройства, показанного на фиг. 4, в другом положении.
Подробное описание вариантов осуществления изобретения
Приведенное ниже подробное описание примерных вариантов осуществления соотносится с прилагаемыми чертежами. Одинаковые ссылочные позиции в разных чертежах обозначают одинаковые или подобные элементы. Кроме того, чертежи необязательно выполнены в масштабе. Кроме того, приведенное ниже подробное описание не ограничивает изобретение. Вместо этого объем изобретения определяется прилагаемой формулой изобретения.
В описании ссылка на «один вариант осуществления» или «вариант осуществления» или «некоторые варианты осуществления» означает, что конкретный признак, структура или характеристика, описанная в связи с вариантом осуществления, включена в по меньшей мере один вариант осуществления раскрытого объекта патентования. Таким образом, наличие фразы «в одном варианте осуществления» или «в варианте осуществления» или «в некоторых вариантах осуществления» в разных местах в описании необязательно относится к одному и тому же (одним и тем же) варианту (вариантам) осуществления. Кроме того, конкретные признаки, структуры или характеристики могут быть объединены любым пригодным способом в одном или нескольких вариантах осуществления.
На фиг. 1 показано устройство для ориентирования и подачи капсул в сочетании с блоком приготовления напитка, таком как, например, заварочный блок. Упомянутое устройство для ориентирования и подачи капсул и упомянутый заварочный блок могут быть размещены, например, внутри торгового автомата или другой машины для приготовления напитка. В приведенном ниже описании будет специально сделана ссылка на капсулы для получения напитков на основе кофе, однако необходимо понимать, что изобретение может быть использовано также для обращения с капсулами, содержащими другие ингредиенты, для получения других напитков, либо холодных либо горячих. Упомянутые ингредиенты могут быть пригодны для заваривания горячей водой, либо под давлением либо нет, такие как, в частности, порошкообразный кофе, или ингредиенты, которые растворяются в горячей или холодной воде, или концентрированные ингредиенты, которые нужно разбавлять горячей или холодной водой, или любой другой продукт, который должен быть упакован в отдельных капсулах и по отдельности вводиться в блок приготовления напитка.
Капсулы могут представлять собой капсулы с однократной дозой или капсулы с многократной дозой и могут быть выполнены из любого пригодного материала, такого как пластмасса, алюминиевая фольга или другого материала. Капсулы могут быть запечатаны и загружены в заварочный блок, который содержит перфорирующие или прокалывающие устройства. В других вариантах осуществления капсулы могут быть запечатаны с одной стороны и водопроницаемы с другой стороны и требуют только одного перфорирующего или прокалывающего устройства. В других вариантах осуществления капсулы могут быть водопроницаемы с обеих сторон, так что в блоке приготовления напитка не требуется никаких прокатывающих, пробивных, перфорирующих устройств.
Упомянутое устройство для ориентирования и подачи капсул обозначено в целом ссылочной позицией 1 и расположено над заварочным блоком 3. Заварочный блок 3, показанный на фиг. 1, подобен заварочному блоку, описанному в US-A-6240832. Однако необходимо понимать, что заварочный блок может отличаться от заварочного блока, показанного на чертежах. Может быть также предусмотрен другой блок приготовления напитка.
Между устройством 1 для ориентирования и подачи капсул и заварочным блоком 3 размещен накопительный канал 5, в который капсулы С подаются посредством устройства 1 для ориентирования и подачи капсул. Капсулы, скопившиеся в накопительном канале 5, все ориентированы одинаково. В варианте осуществления, показанном на чертежах, капсулы С выполнены в форме усеченных конусов с передней поверхностью FF и задней поверхностью FB. Фланец FL продолжается в окружном направлении из передней поверхности FF. Боковая поверхность капсул между передней поверхностью FF и задней поверхностью FB имеет форму усеченного конуса. Форма капсулы может отличаться от формы, специально показанной на чертежах только в целях пояснения. Важно только то, что капсула должна быть ориентированной, т. е. она содержит переднюю поверхность и заднюю поверхность, которые отличаются друг от друга.
Устройство 1 для ориентирования и подачи капсул содержит емкость 7. Емкость 7 может быть цилиндрической с круглым поперечным сечением, как показано на чертежах, хотя могут быть также пригодны другие формы. А-А показывает ось симметрии емкости 7. Ось А-А расположена под углом α относительно горизонтальной плоскости.
Устройство 1 также содержит ротор 9, который вращается вокруг оси А-А и по меньшей мере частично размещен внутри емкости 7.
Угол α наклона оси А-А, представляющей собой ось вращения ротора 9, выполнен с возможностью регулирования при необходимости. На чертежах емкость 7 содержит удлинение 7А, соединенное с кронштейном 11, который может быть прикреплен к корпусу машины (не показанному), в котором размещаются устройство 1 для ориентирования и подачи капсул и заварочный блок 3. Элементы 7А и 11 могут быть взаимно соединены посредством винта 13, что позволяет регулировать угол наклона емкости 7 и соответственно оси А-А вращения ротора 9 до b в соответствии с необходимостью.
В некоторых вариантах осуществления ротор 9 может быть размещен с возможностью вращения на опорах, предусмотренных внутри или за пределами емкости 7 и не показанных.
Ротор 7 содержит соответствующие средства, которые приводят ротор во вращение вокруг оси А-А. В качестве примера в варианте осуществления, показанном на чертежах, ротор содержит зубчатый венец 9С, разворачивающийся вокруг ротора 9 и расположенный за пределами емкости 7. Зубцы венца 9С зацепляются с зубчатым колесом 11 электродвигателя 13. В некоторых вариантах осуществления электродвигатель 13 опирается на внешнюю поверхность емкости 7, хотя возможны и другие конструкции.
Ротор 9 содержит на своей периферии по меньшей мере одно гнездо 9S, принимающее капсулу. Предпочтительно предусмотрено множество таких гнезд 9S. В варианте осуществления, показанном на чертежах, предусмотрены четыре таких гнезда 9S, равномерно распределенных вокруг кольцевой развертки ротора 9.
Форма и/или размер гнезд 9S являются такими, что капсулы С могут попадать в гнезда 9S только в заданной ориентации. В показанном варианте осуществления форма капсул С подставок 9S такова, что одна капсула С может заходить в соответствующее гнездо 9S только тогда, когда бόльшая передняя поверхность FF направлена радиально внутрь, т. е. направлена к оси А-А вращения ротора 9, а задняя поверхность FB направлена радиально наружу к боковой стенке емкости 7.
В некоторых вариантах осуществления перед емкостью 7 размещен бункер-накопитель 15. Бункер-накопитель 15 содержит большое количество произвольно распределенных капсул С (см. в частности фиг. 1 и фиг. 3). В некоторых вариантах осуществления емкость 7 и бункер 15 могут быть выполнены в виде одной емкости, или емкость 7 может быть выполнена достаточно большой для размещения всего требуемого количества капсул.
В некоторых вариантах осуществления устройство подачи капсул может быть размещено впереди по ходу от емкости 7 для подачи капсул в емкость. В предпочтительных вариантах осуществления, которые показаны на чертежах, капсулы попадают в емкость 7 под действием гравитации. Когда ротор 9 вращается вокруг оси А-А, упомянутые капсулы С, которые попадают в емкость произвольно, по одной захватываются посредством периферийно размещенных гнезд 9S, принимающих капсулы, предусмотренных на роторе 9. Направление вращения ротора 9 показано стрелкой f9 (см. в частности фиг. 2, 4 и 5). Таким образом, отдельные капсулы, попадающие в емкость в беспорядочной ориентации, размещаются в самом нижнем гнезде 9S и поднимаются посредством ротора 9, вращающегося вокруг оси А-А вращения до тех пор, пока они не достигнут самого верхнего положения внутри емкости 7.
Ротор 9 в центре полый, и предусмотрен канал 17 выгрузки капсул, продолжающийся внутри емкости 7 через ротор 9. В некоторых вариантах осуществления канал 17 выгрузки выполнен в виде продолжения накопительного канала 5.
В некоторых вариантах осуществления канал 17 выгрузки имеет прямоугольное поперечное сечение (см. в частности фиг. 2, 4 и 5). В своей верхней части канал 17 выгрузки капсул по меньшей мере частично открыт, чтобы образовать впускное отверстие 17А канала для приема капсул С, которые высвобождаются из самого верхнего гнезда 9S посредством гравитации. Впускное отверстие 17А канала расположено под самой верхней частью ротора 9. Канал 17 выгрузки расположен под углом относительно горизонтальной плоскости и продолжается из впускного отверстия 17А канала за пределы емкости 7. Угол наклона канала 17 выгрузки такой, что капсулы С, выпускаемые ротором, падают в канал 17 через впускное отверстие 17А канала и проскальзывают в соответствии со стрелкой F вдоль канала выгрузки до тех пор, пока они не достигают отверстия, из которого капсулы попадают под действием гравитации внутрь вертикально продолжающегося накопительного канала 5. Для этой цели канал 17 выгрузки продолжается внутри емкости 7 и через ротор 9 в достаточно большой степени, для того чтобы принимать капсулы С, которые падают под действием гравитации каждый раз, когда соответствующее гнездо 9S, в котором размещается капсула С, достигает самого верхнего положения, вдоль круговой траектории внутри емкости 7.
Канал 17 выгрузки может быть выполнен соответствующим образом (см. фиг. 4 и 5), для того чтобы предотвратить выход капсул С из гнезд 9S до достижения самого верхнего положения вдоль круговой траектории, задаваемой вращением ротора 9. Для этой цели с одной стороны канала 17 выгрузки может быть предусмотрена опорная поверхность 19, на которую опираются капсулы С, не выходя из соответствующих гнезд 9S во время вращения вверх ротора 9.
Работа устройства, описываемого до настоящего времени, понятна из вышеприведенного описания. Капсулы С попадают в емкость 7 в совершенно беспорядочной ориентации. Капсулы заходят в гнезда 9S всегда с одинаковой ориентацией. Ротор 9 вращается (стрелка f9) и поднимает отдельные капсулы, зашедшие в гнезда 9S, до тех пор, пока они не достигнут самого верхнего положения, из которого капсулы попадают в канал 17 выгрузки таким образом, что передняя поверхность FF направлена вниз. Оттуда капсулы С соскальзывают, пока они не достигают накопительного канала 5, скапливаясь в его нижней части, где предусмотрены соответствующие удерживающие элементы 23. Ротор 9 может продолжать вращаться до тех пор, пока весь накопительный канал 5 не будет заполнен правильно ориентированными капсулами С.
Заполнение накопительного канала 5 может быть определено, например, посредством оптического датчика, содержащего светоизлучатель Е и светоприемник R. Для определения уровня капсул внутри накопительного канала могут быть предусмотрены другие конструкции датчиков, например емкостной датчик, микровыключатель или любая другая пригодная конструкция. В других вариантах осуществления может быть предусмотрен счетчик.
Как только накопительный канал 5 заполняется капсулами, ротор 9 может быть выключен. Всякий раз, когда осуществляется цикл заваривания, отдельная капсула С выпускается из нижней части накопительного канала 5 в заварочный блок 3. Для этой цели предусмотрены дозирующие элементы. Данные дозирующие элементы по существу известны и могут быть выполнены любым пригодным способом, например, как описано в US 6240832.
Управление устройством 1 может осуществляться таким образом, что всякий раз, когда функционирует заварочный блок, ротор 9 приводится во вращение, для того чтобы вновь наполнить накопительный канал 5.
В отличие от других известных устройств устройство для ориентирования и подачи капсул в соответствии с изобретением содержит ограниченное количество элементов и сообщает капсулам простые движения для достижения окончательной правильной ориентации. В результате получается простое и надежное устройство.