СМЕННЫЙ ПИТАЮЩИЙ БЛОК ДЛЯ МАШИНЫ ДЛЯ ВЫДАЧИ НАПИТКОВ, ДОЗАТОР, НАСОСНЫЙ АГРЕГАТ И СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ
EXCHANGEABLE SUPPLY PACK FOR BEVERAGE DISPENSING MACHINE, DOSER, PUMP ASSEMBLY AND METHOD OF MANUFACTURING

Изобретение относится к сменному питающему блоку для машин для выдачи напитков, дозирующему блоку, насосному агрегату и способу изготовления сменного питающего блока.
Поставщики услуг напитков распределяют свои напитки, по большей части, через автоматизированные выдачные устройства в учреждениях, общественных местах и других местах. Такие машины для выдачи напитков могут включать в себя кофемашины для приготовления горячих напитков или выдачи сока, приготовленного на месте, или торговые автоматы для таких продуктов. Повышение простоты в использовании при эксплуатации этих машин для выдачи напитков критически важно не только для потребителя, но и для поставщика. В процессе снабжения перед поставщиками услуг стоят задачи минимизировать вмешательство человека и добиться максимальной степени автоматизации, с целью снижения затрат, повышения эффективности и отказоустойчивости.
Настоящее изобретение обеспечивает надежную, простую в использовании, отказоустойчивую и экономичную систему для поддержки автоматизированного процесса снабжения напитками. Эта система основана на использовании сменных питающих блоков. Эти сменные питающие блоки представляют собой контейнерные упаковки для ингредиента, которые снабжают систему необходимым ингредиентом или ингредиентами для приготовления напитка, предлагаемого системой. Ингредиент представляет собой жидкое вещество, которое может включать в себя, но без ограничения, кофейные экстракты, чайные экстракты, шоколадные напитки, молоко, ароматизаторы, соки и/или их концентраты. Примером сменного питающего блока является блок типа мешок в коробке. Такой сменный питающий блок снабжен дозатором, который включает в себя (управляемый системой) насосный агрегат для обеспечения желаемой дозировки ингредиента при эксплуатации. Такой насосный агрегат может включать в себя шестеренчатый насос.
Шестеренчатые насосы представляют собой тип насосов, обычно образованных несколькими сцепляющимися шестернями, размещенными внутри насосного канала. Количество сцепляющихся шестерней обычно равно двум, хотя доступны также шестеренчатые насосы с более, чем двумя сцепляющимися шестернями. Существуют различные типы, например, на основе двух сцепляющихся внешних шестерней в плотно прилегающей насосной камере (т.е. внешний шестеренчатый насос) или внутренней шестерни вращающейся вокруг внешней шестерни (т.е. внутренний шестеренчатый насос). Шестеренчатый насос основан на принципе перемещения карманов текучей среды, захваченной между двумя последовательными зубьями шестерней. Во внешнем шестеренчатом насосе, который основан на двух сцепляющихся внешних шестернях, карманы текучей среды переносятся между последовательными зубьями, проходящими вблизи стенок насосной камеры, размещенной внутри канала. Текучая среда освобождается, когда шестерни делают приблизительно половину оборота, непосредственно до того, как зубья двух шестерней снова придут в зацепление в точке зацепления шестерней, конечно, в зависимости от формы насосной камеры и канала.
Шестеренчатый насос является насосом с фиксированным смещением. С каждым оборотом область между зубьями шестерней смещается. Наиболее распространенным типом шестеренчатого насоса является внешний шестеренчатый насос. Настоящее изобретение относится к использованию шестеренчатого насосного агрегата в дозаторе сменного питающего блока для машин для выдачи напитков. Шестеренчатый насос имеет ряд преимуществ и недостатков в отношении такого дозатора. Преимущества состоят в том, что шестеренчатый насос может быть очень компактным, принцип его прост, и насос является надежным и эффективным. Кроме того, насос пригоден для широкого диапазона вязкости и является самовсасывающим.
Недостатки состоят в том, что шестеренчатый насос требует точности в изготовлении и сборке для предотвращения утечки. Например, шестеренчатый насос требует, чтобы, по меньшей мере, одна из шестерней была ведущей шестерней, которая принимает движущий крутящий момент от машин для выдачи напитков для приведения в действие насоса. Другая шестерня или шестерни могут приводиться в движение ведущей шестерней, и не задействуются машиной для выдачи напитков. Для такого типа шестеренчатого насоса было обнаружено, что утечка происходит вдоль ведущего вала и ведущей оси. Из-за этого насос становится менее эффективным в правильном дозировании ингредиента, что снижает качество приготовленного напитка. Кроме того, утечка текучей среды может приводить к гигиеническим проблемам в аппарате и/или в сменном питающем блоке или может создавать дополнительные проблемы, например, засорения, износа и/или электрические проблемы в аппарате.
Задачей настоящего изобретения является устранение вышеупомянутых недостатков и обеспечение насосного агрегата для использования в дозаторе сменного питающего блока, позволяющего эффективно смягчать проблему потери текучей среды вследствие утечки.
Поэтому настоящее изобретение, в соответствии с первым аспектом, обеспечивает сменный питающий блок для машин для выдачи напитков, причем сменный питающий блок содержит дозатор, включающий в себя насосный агрегат, причем насосный агрегат содержит насосный канал между впуском и выпуском для приема текучей среды из контейнера для ингредиента упомянутого блока и для нагнетания текучей среды к выпуску, причем насосный агрегат дополнительно содержит насосную камеру и, по меньшей мере, две взаимно сцепляющиеся шестерни, образующие шестеренчатый насос, размещенный в упомянутой насосной камере, причем, по меньшей мере, одна из упомянутых шестерней образует ведущую шестерню, причем ведущая шестерня содержит отверстие под вал для приема ведущей оси машин для выдачи напитков для приведения в действие шестеренчатого насоса, причем отверстие под вал совмещено с отверстием для приема оси опорной стенки насосной камеры, и при этом гибкий уплотнитель расположен, по меньшей мере, между ведущей шестерней и опорной стенкой, причем уплотнитель содержит сквозное отверстие, совмещенное с отверстием под вал и отверстием для приема оси для приема ведущей оси.
Использование шестеренчатого насоса в дозаторе сменного питающего блока в соответствии с настоящим изобретением дает преимущества. Преимущества состоят в том, что шестеренчатый насос может быть очень компактным, принцип его прост, и насос является надежным и эффективным. Кроме того, насос пригоден для широкого диапазона вязкости и является самовсасывающим. В настоящем изобретении, утечка из дозатора вследствие проникновения текучей среды под ведущей шестерней предотвращается за счет добавления уплотнителя между шестерней и опорной стенкой. Уплотнитель выполнен из гибкого материала и в достаточной степени сжимается между шестерней и опорной стенкой для предотвращения такой утечки. Было установлено, что добавление уплотнителя непосредственно между ведущей шестерней и опорной стенкой позволяет обеспечить отверстие под вал и приемное отверстие для оси в опорной стенке для облегчения приема внешнего ведущего вала от машин для выдачи напитков, и, в то же время, достаточного снижения утечки, оставляя при этом приемлемое трение между шестерней и уплотнителем.
Ведущая шестерня насосного агрегата дозатора в сменном питающем блоке изобретения, в соответствии с вариантом осуществления, может содержать круговой буртик, окружающий отверстие под вал для локального прижатия уплотнителя к опорной стенке для предотвращения утечки текучей среды через сквозное отверстие уплотнителя. Гибкий уплотнитель, присутствующий между ведущей шестерней и опорной стенкой, подвергается локальному периферическому сжатию вокруг отверстия под вал буртиком, который присутствует на ведущей шестерне. Буртик расположен на ведущей шестерне, будучи обращен к гибкому уплотнителю и немного сжимая его, благодаря чему, вследствие повышенного давления в материале гибкого уплотнителя между буртиком и опорной стенкой гибкий уплотнитель в достаточной степени деформируется, например, для предотвращения утечки вдоль вала и ведущей оси.
В насосном агрегате настоящего изобретения, гибкий уплотнитель, присутствующий между шестернями и опорной стенкой, прижимает шестерни в тугой посадке к стенкам насосного канала. Это уменьшает осевой свободный ход шестерней, предотвращая внутреннюю утечку от стороны высокого давления к стороне низкого давления насосов (т.е. от выпускной стороны к впускной стороне). Однако для дополнительного предотвращения утечки вдоль вала и ведущей оси ведущей шестерни, ведущая шестерня снабжена круговым буртиком вокруг отверстия под вал. Вследствие повышенного давления в гибком уплотнителе вблизи буртика, можно эффективно препятствовать утечке текучей среды мимо буртика в отверстие под вал шестерни и сквозное отверстие гибкой стали. В то же время, буртик не препятствует работе шестеренчатого насоса вследствие увеличенного трения и износа. Это, в частности (но не исключительно), имеет место при правильном подборе размеров и/или формы буртика, что будет дополнительно объяснено ниже.
В настоящем изобретении, ведущая шестерня, гибкий уплотнитель и опорная стенка совместно обеспечивают конструкцию, которая позволяет эффективно предотвращать утечку текучей среды из насосного канала в отверстие под вал и сквозное отверстие и через ведущую ось. Именно гибкий уплотнитель, в соответствии с вариантом осуществления, сжимается между буртиком на ведущей шестерне и опорной стенкой, поддерживающей гибкий уплотнитель под ней. Вследствие этого сжатия, кольцеобразная круговая область вокруг сквозного отверстия в гибком уплотнителе будет иметь повышенное давление, которое не позволяет текучей среде проникать в эту область и достигать сквозного отверстия.
Как упомянуто выше, правильный подбор размеров и формы кругового буртика на ведущей шестерне обеспечивает дополнительные преимущества настоящего изобретения. В частности, благодаря правильному подбору размеров и формы буртика, можно в достаточной степени уменьшить трение для предотвращения износа шестерни и одновременно обеспечить эффективный уплотнитель для герметизации отверстия под вал. Например, путем концентричного размещения буртика вокруг отверстия под вал поворотно-симметрично с ним, в соответствии с вариантом осуществления, минимизируется трение между буртиком и гибким уплотнителем в ходе эксплуатации ведущей шестерни. В насосном агрегате для использования в дозаторе сменного питающего блока для машин для выдачи напитков в соответствии с настоящим изобретением, размеры шестерней в насосном канале, с очевидностью, будут зависеть от нескольких факторов, например, интерфейса с машиной для выдачи напитков, в котором устанавливается дозатор, количества текучей среды, нагнетаемой в единичной дозе, и ряда физических параметров потока. Размеры кругового буртика будут зависеть от особенностей насосного агрегата, например, размера шестерней или параметров толщины или материала гибкого уплотнителя. Было установлено, что оптимальной производительности насосного агрегата в отношении снижения утечки вдоль вала и ведущей оси можно добиться правильным подбором высоты буртика. В этом контексте, высоту буртика можно определить как высоту шага буртика, которая измеряется от торцевой поверхности шестерни, на которой расположен буртик. Для шестерней, имеющих диаметр шага делительной окружности 5-10 мм и, например, высоту шестерни (размер шестерни между торцевыми поверхностями) аналогичного размера (5-10 мм) было установлено, что высота буртика предпочтительно составляет от 0,1 до 0,3 мм, более предпочтительно, от 0,15 до 0,25 мм и еще более предпочтительно, приблизительно 0,2 мм. Разделив на высоту ведущей шестерни, этот диапазон можно определить как от 0,015 и 0,045, или, предпочтительно, от 0,022 до 0,037, и еще более предпочтительно, приблизительно 0,029.
Кроме того, форму буртика можно оптимизировать для снижения потерь на трение буртика и для улучшения его герметизирующей функции. Было установлено, что буртик может иметь закругленные края, например, для получения поперечного сечения в радиальном направлении относительно отверстия под вал ведущей шестерни, причем поперечное сечение имеет форму часов. Как очевидно, можно альтернативно применять другие альтернативы с закругленными краями, например, квадраты или прямоугольники с закругленными краями.
Дополнительной оптимизации насосного агрегата настоящего изобретения можно добиться, тщательно выбирая гибкий материал, из которого выполнен гибкий уплотнитель. Также предпочтительно, чтобы гибкий материал был сочетаемым с пищей. Гибкий уплотнитель, в соответствии с конкретным вариантом осуществления, выполнен из гибкого материала, содержащего силикон, предпочтительно, жидкий силиконовый каучук. Было установлено, что гибкий материал, имеющий твердость по Шору А от 35 до 65, обеспечивает хорошие результаты. Этим материалом может быть, например, жидкий силиконовый каучук, например, Silopren LSR 2640, LSR 2650 или LSR 2660. Хотя можно применять другие гибкие материалы, имеющие аналогичную твердость, оптимальные результаты были получены с вышеупомянутыми материалами.
Опорная стенка насосного агрегата должна быть достаточно надежной и прочной для обеспечения сжатия гибкого уплотнителя между буртиком и опорной стенкой. В соответствии с вариантом осуществления, опорная стенка может, например, содержать одно или более армирующих ребер, например, для повышения ее надежности. Например, армирующие ребра может содержать, по меньшей мере, первое круговое опорное ребро, размещенное под буртиком ведущей шестерни, и действующее совместно с буртиком для дополнительного сжатия гибкого уплотнителя для предотвращения утечки между уплотнителем и опорной стенкой. Относительно гибкого уплотнителя, круговой буртик на ведущей шестерне и круговое опорное ребро на опорной стенке могут находиться на противоположных сторонах, например, для совместного сжатия уплотнителя.
Помимо вышеупомянутого первого кругового опорного ребра, на опорной стенке могут присутствовать дополнительные опорные ребра. Например, армирующие ребра на опорной стенке могут формировать армирующую сетку. Для этого, армирующие ребра могут дополнительно содержать дополнительные ребра, например, любое из армирующих ребер, упомянутых ниже. Армирующие ребра могут, например, содержать второе круговое опорное ребро, размещенное под дополнительной шестерней из, по меньшей мере, двух шестерней насосного агрегата. Например, второе круговое опорное ребро может, например, периферически размещаться вокруг воображаемой оси вращения дополнительной шестерни. Соединительные ребра могут присутствовать между таким вторым круговым опорным ребром и первым круговым опорным ребром и любым другим из армирующих ребер. В качестве дополнительной возможности, армирующие ребра могут содержать внешнее армирующее ребро, которое периферически расположено вокруг всех остальных армирующих ребер, т.е. на периферии армирующей сетки под одной или более из боковых стенок нагнетательного канала. Кроме того, дополнительные армирующие ребра могут улучшать герметизацию деталей нагнетательного канала. Например, одно или более армирующих ребер может быть сформовано и размещено, например, для соединения первого положения, второго положения и третьего положения с армирующей сеткой. Здесь, первое место соответствует положению зацепления шестерней, второе место соответствует положению контакта между ведущей шестерней и нагнетательным каналом, и третье место соответствует положению контакта между дополнительной шестерней и нагнетательным каналом. Выбор трех мест на стороне опорной стенки можно понимать следующим образом. В ходе эксплуатации шестеренчатого насоса, ведущая шестерня, прилагая усилие к ведомой шестерне, имеет тенденцию к перемещению к стороне высокого давления насоса (т.е. к выпускной стороне). В то же время, под внешним воздействием, ведомая шестерня имеет тенденцию к перемещению к стороне низкого давления насоса. Поэтому герметизацию между стороной низкого давления и стороной высокого давления можно эффективно получить путем герметизации места, где шестерни входят в зацепление (первого места), места вблизи стороны высокого давления насосного агрегата, где зубья ведомой шестерни имеют тенденцию к контакту со стенкой канала (второго места), и места вблизи стороны низкого давления насоса, где зубья ведомой шестерни имеют тенденцию к контакту со стенками насосного канала (третьего места). Обеспечение конструкции армирующего ребра, которое соединяет эти три места, позволяет оптимизировать внутреннюю герметизацию шестеренчатого насоса, в то же время, придавая достаточную надежность опорной стенке для периферической герметизации ведущей шестерни вокруг отверстия под вал, например, для предотвращения утечки вдоль вала и ведущей оси. Кроме того, и также не обязательно, вспомогательные армирующие ребра, которые могут соединять любое из других армирующих ребер с вышеупомянутым внешним армирующим ребром на периферии сетки, можно обеспечить для придания конструкции устойчивости и предотвратить любые вибрации опорной стенки при работе насосного агрегата. Опорная стенка насосного агрегата согласно этому варианту осуществления может иметь один или более, или даже все вышеупомянутые армирующие ребра, совместно образующие армирующую сетку.
Описанные выше армирующие ребра или сформированная из них армирующая сетка может быть неотъемлемой частью опорной стенки или, альтернативно, могут быть обеспечены как дополнительная ей конструкция, что очевидно специалисту в данной области техники. Фактически, опорная стенка, содержащая ребра, может быть неотъемлемой частью нижнего корпуса, который образует нагнетательный канал совместно с корпусом насоса, или может быть обеспечена как отдельная опорная пластина.
В соответствии с дополнительным вариантом осуществления настоящего изобретения, насосный агрегат может содержать одна или более канавок стравливания давления, которые размещены вблизи положения зацепления, по меньшей мере, двух шестерней для освобождения текучей среды, захваченной между, по меньшей мере, двумя шестернями при эксплуатации. Такие канавки стравливания давления могут располагаться в стенке нагнетательного канала вблизи торцевых поверхностей шестерней или в гибком уплотнителе под зубьями. Благодаря нагнетанию, после повторного зацепления зубьев вблизи места зацепления, текучая среда, присутствующая между зубьями шестерней, может захватываться между этими зубьями и захватывающим зубом другой шестерни. Такой захват текучей среды не только препятствует работе шестеренчатого насоса, но также может повышать вероятность утечки текучей среды внутри насоса или через ведущую ось наружу. Поэтому, путем обеспечения по меньшей мере, один, но, предпочтительно, по меньшей мере, двух канавок стравливания давления, можно обеспечивать отверстие истечения для любой текучей среды, захваченной между зубьями.
Такие канавки стравливания давления могут располагаться приблизительно от места зацепления над или под шестернями к месту, более удаленному от него. Канавки стравливания давления, где применяются две (или более) канавок стравливания давления, может располагаться либо на стороне высокого давления или стороне низкого давления насоса. Прямому соединению между сторонами высокого и низкого давления предпочтительно препятствовать, не проводя канавки стравливания давления до или после точки зацепления, благодаря чему, между канавками стравливания давления образуется уплотнительный гребень на сторонах низкого и высокого давления. Это препятствует внутренней утечке через сами канавки стравливания давления.
Согласно дополнительному варианту осуществления настоящего изобретения, насосный агрегат содержит корпус насоса и нижний корпус, причем корпусу насоса и нижнему корпусу приданы соответствующие формы, например, для обеспечения зацепления корпуса насоса и нижнего корпуса для формирования насосного канала, причем опорная стенка насосного канала обеспечивается нижним корпусом, и при этом гибкий уплотнитель примыкает к нижнему корпусу и соответствует по форме насосному каналу, например, для герметизации насосного канала и соединения между нижним корпусом и корпусом насоса. Насосный агрегат в соответствии с настоящим изобретением удобно обеспечивать и изготавливать с использованием, например, описанной здесь конструкции нижнего корпуса и корпуса насоса. Очевидно, что изобретение не ограничивается использованием вышеописанной конструкции нижнего корпуса и корпуса насоса, и специалист в данной области техники может предложить альтернативные конструкции, которые обеспечивают те же функциональные возможности. В соответствии с настоящим вариантом осуществления, для герметизации насосного канала и соединения между нижним корпусом и корпусом насоса, гибкий уплотнитель, который примыкает к нижнему корпусу, имеет форму, соответствующую форме насосного канала, например, для обеспечения плотной пригонки с корпусом насоса и нижним корпусом в целях герметизации.
Изобретение дополнительно относится к дозатору для использования в сменном питающем блоке для машин для выдачи напитков, причем дозатор содержит вышеописанный насосный агрегат. Кроме того, изобретение, согласно дополнительному аспекту, относится к насосному агрегату для использования в сменном питающем блоке в соответствии с первым аспектом.
Изобретение, в соответствии с дополнительным аспектом, относится к способу изготовления нового сменного питающего блока для использования в машине для выдачи напитков путем повторного использования дозатора из использованного сменного питающего блока в соответствии с первым аспектом. Этот способ может содержать этапы обеспечения контейнера для ингредиента, включающего в себя приемник дозатора для приема дозатора для его крепления к контейнеру, причем контейнер содержит ингредиент для машин для выдачи напитков. Способ дополнительно содержит этап удаления дозатора из использованного сменного питающего блока и присоединения дозатора к контейнеру для ингредиента посредством приемника дозатора для обеспечения нового сменного питающего блока.
Дозатор можно удалять из сменного питающего блока путем разрезания или разбивания приемника дозатора, присутствующего на использованном сменном питающем блоке, к которому прикреплен дозатор. Например, благодаря разрушению приемника дозатора, приемник может освобождать дозатор из использованного сменного питающего блока, после чего дозатор может повторно использоваться для изготовления нового сменного питающего блока.
В соответствии с дополнительным вариантом осуществления, приемник дозатора включает в себя горловину, и дозатор удаляется путем резания горловины использованного сменного питающего блока.
Изобретение, в соответствии с его дополнительным аспектом, относится к системе для выдачи напитков, включающей в себя машину для выдачи напитков, содержащий загрузочный канал, и сменный питающий блок в соответствии с первым аспектом, причем сменный питающий блок содержит дозатор, включающий в себя насосный агрегат, содержащий, по меньшей мере, две сцепляющиеся шестерни, образующие шестеренчатый насос, причем, по меньшей мере, одна из, по меньшей мере, двух шестерней образует ведущую шестерню, содержащую отверстие под вал, причем машина для выдачи напитков дополнительно содержит ведущую ось, причем ведущая ось размещена так, что проходит в отверстие для приема оси дозатора и в отверстие под вал для сцепления с ведущей шестерней, причем гибкий уплотнитель располагается, по меньшей мере, между ведущей шестерней и опорной стенкой, и при этом уплотнитель содержит сквозное отверстие, совмещенное с отверстием под вал и отверстием для приема оси для приема ведущей оси.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Далее изобретение описано согласно некоторым конкретным вариантам его осуществления, со ссылкой на прилагаемые чертежи, в которых:
фиг. 1 схематически иллюстрирует дозатор, используемый в сменном питающем блоке в соответствии с настоящим изобретением;
фиг. 2A и 2B схематически демонстрируют сменный питающий блок изобретения (фиг. 2A) и дозатор, присоединенный к нему (фиг. 2B, в поперечном сечении);
фиг. 3 - подетальный вид дозатора, содержащего насосный агрегат для использования в сменном питающем блоке в соответствии с настоящим изобретением;
фиг. 4 схематически иллюстрирует принцип шестеренчатого насоса;
фиг. 5A иллюстрирует дозатор, содержащий насосный агрегат в соответствии с настоящим изобретением в поперечном сечении;
фиг. 5B обеспечивает увеличенный вид части фиг. 5A, где показаны ведущая шестерня, гибкий уплотнитель и опорная стенка насосного агрегата;
фиг. 6A иллюстрирует ведущую шестерню для использования насосного агрегата в соответствии с настоящим изобретением;
фиг. 6B иллюстрирует часть ведущей шестерни, показанной на фиг. 6A в поперечном сечении, в частности, демонстрирующую отверстие под вал;
фиг. 7 иллюстрирует гибкий уплотнитель для использования в насосном агрегате в соответствии с настоящим изобретением;
фиг. 8 иллюстрирует нижний корпус дозатора, содержащий насосный агрегат настоящего изобретения, в частности, демонстрируя опорную стенку насосного канала;
фиг. 9 обеспечивает вид сверху нижнего корпуса, показанного на фиг. 8;
фиг. 10 демонстрирует вариант осуществления сменного питающего блока изобретения;
фиг. 11 иллюстрирует загрузочный канал машин для выдачи напитков выполненное с возможностью приема сменного питающего блока в соответствии с изобретением.
Подробное описание
фиг. 1 иллюстрирует дозатор 1 для использования в сменном питающем блоке 2 (фиг. 2A) для машин для выдачи напитков. Сменный питающий блок 2 представляет собой контейнерную упаковку для ингредиента, которая включает в себя контейнер 9 для удержания ингредиента напитка, который может предлагаться машиной для выдачи напитков. Контейнер может содержать внешнюю оболочку и мешок (не показан), содержащий ингредиент, т.е. жидкое вещество, так называемый блок типа мешок в коробке. Дозатор 1 присоединен к одной стороне сменного питающего блока 2 и включает в себя насосный агрегат. Насосный агрегат позволяет брать желаемую дозу ингредиента из контейнера 9 внутри блока 2 и подавать его в машину для выдачи напитков для приготовления напитка. До использования сменного питающего блока 2, дозатор 1 может быть защищен защитной деталью 3, показанной на фиг. 2A.
На фиг. 2B, где изображен вид в разрезе сменного питающего блока, включающего в себя дозатор 1, можно видеть, как дозатор 1 присоединен к сменному питающему блоку 2. Дозатор 1 содержит верхнюю крышку 21, включающую в себя адаптер 22, который вставляется в горловину 4, соединенную с контейнером 9 блока 2. Внутри контейнера 9, горловина 4 присоединена посредством кольца 6 горловины. Когда мешок присутствует внутри контейнера, этот мешок присоединен к кольцу 6 горловины.
Форма горловины 4 сменного питающего блока 2 может соответствовать адаптеру 22, например, для крепления адаптера и, вместе с ним, дозатора 1, к сменному питающему блоку 2. Дополнительно, горловине может быть дополнительно придана форма для герметизации соединения между горловиной 4 и адаптером 22, например, для предотвращения утечки ингредиента из контейнера 9 при эксплуатации.
Дозатор 1 включает в себя насосный канал 5, который образован корпусом 7 насоса и нижним корпусом 8. Корпус 7 насоса и нижний корпус 8 могут иметь соответствующие формы, например, для обеспечения зацепления между ними для формирования насосного канала 5. Насосный канал, по меньшей мере, включает в себя насосную камеру 11 (см. фиг. 3), которая включает в себя шестеренчатый насос 16. С использованием шестеренчатого насоса 16, ингредиент переносится из контейнера 9 к выпуску 30 дозатора 1.
Фиг. 3 обеспечивает подетальный вид дозатора для использования в сменном питающем блоке 2 настоящего изобретения. На фиг. 3 показаны адаптер 22, корпус 7 насоса и нижний корпус 8 дозатора 1. Насосная камера 11 включает в себя две взаимно сцепляющиеся шестерни 13 и 18. Шестерни 13 и 18 располагаются в насосной камере 11, плотно прилегающей к ним, например, для обеспечения шестеренчатого насоса 16. Шестеренчатый насос может работать под действием ведущей шестерни 13, которая, в свою очередь, будет вращать ведомую шестерню 18 в противоположном направлении. Поскольку зубья шестерней 13 и 18 перемещаются вблизи внутренней поверхности стенок насосной камеры 11, текучая среда нагнетается из впускного канала 14 в выпускной канал 15 насосного канала 5.
В собранном состоянии (как показано на фиг. 1) текучая среда поступает через впуск 28 на открытом конце адаптера 22, и течет внутрь нижнего корпуса 8 агрегата. Оттуда она дополнительно течет во впускной канал 14, пока не достигнет насосной камеры 11. В ходе работы шестеренчатого насоса, текучая среда переносится шестернями 13 и 18 в выпускной канал 15 к выпуску 30. Вблизи выпуска 30, дозатор дополнительно включает в себя адаптерное кольцо 25 смесителя водяных струй и уплотнитель 26 смесителя водяных струй для подачи ингредиента на машину для выдачи напитков. Эти элементы 25 и 26 далее здесь не рассмотрены. Дозатор 1 дополнительно включает в себя клапан 27, размещенный на выпуске 30 для закрытия дозатора, например, когда он не работает.
Внутри адаптера 22 распознается прокалыватель 20, проходящий к впуску 28. Прокалыватель служит для прокалывания гибкой фольги контейнера 9 (не показана на фигуре), когда сменный питающий блок 2 установлен в машине для выдачи напитков. Блок 20 прокалывания действует через внутреннюю ось 19, проходящую от ведомой шестерни 18 через корпус 7 насоса в прокалыватель 20. Прокалыватель 20 выполнен с возможностью проходить в контейнер 9, прокалывая фольгу после установки сменного питающего блока 2, с одновременным предотвращением отвода прокалывателя 20 после его прохождения.
Фиг. 4 схематически иллюстрирует принцип внешнего шестеренчатого насоса. Внешний шестеренчатый насос, показанный на фиг. 4, включает в себя первую шестерню 43 и вторую шестерню 48. Первая и вторая шестерни 43 и 48 сцепляются друг с другом посередине в точке 41 зацепления и вращаются внутри насосной камеры 38. Насосная камера 38, показанная на фиг. 4, содержит стенки 36 и 37 камеры. Стенки 36 и 37 камеры имеют формы, соответствующие шестерням 43 и 48, благодаря чему, зубья шестерней 43 и 48 перемещаются вблизи стенок 36 и 37. При вращении, указанном стрелками 39 и 39ʹ, карманы текучей среды переносятся между каждыми двумя последовательными зубьями из впускного канала 40 к выпускному каналу 42. Давление на стенках 36 и 37 из впускного канала 40 к выпускному каналу 42 постепенно увеличивается, как указано стрелками 45 локального давления. Концевые точки стрелок 45 задают изменение давления на стенках 36 и 37, указанное кругами 45ʹ на фиг. 4.
Дозатор и насосный агрегат сменного питающего блока настоящего изобретения сконструирован с применением средств для предотвращения утечки текучей среды из них в аппарат. Это представляет особый интерес, поскольку шестеренчатый насос дозатора в соответствии с вариантом осуществления приводится в действие посредством внешней ведущей оси, которая проходит от машин для выдачи напитков в ведущую шестерню. Чтобы ось могла проходить в ведущую шестерню и входить в зацепление с ней, доступ к отверстию под вал ведущей шестерни обеспечивается через отверстие, обеспечивающее некоторый свободный ход, позволяющий оси входить в зацепление. Такой интерфейс трудно герметизировать непосредственно на самой оси и требует другой конструкции.
Насосный агрегат внутри дозатора сменного питающего блока настоящего изобретения сконструирован таким образом, чтобы предотвращать утечку текучей среды вдоль ведущей оси, приводящей в действие ведущую шестерню 13. Эта конкретная конструкция более подробно проиллюстрирована на фиг. 5A и 5B. На фиг. 5A показан вид в разрезе дозатора, который демонстрирует нижний корпус 8, присоединенный к верхней крышке 21, включающий в себя адаптер 22. Дозатор 1 дополнительно включает в себя корпус 7 насоса, который присоединен к нижнему корпусу 8 внутри дозатора 1. Между ведущей шестерней 13 и опорной стенкой 12, сформированными совместно с нижним корпусом 8 предусмотрен гибкий уплотнитель 10 для предотвращения утечки. Например, уплотнитель 10 уплотняет соединение между корпусом 7 насоса и нижним корпусом 8, образующее нагнетательный канал и нагнетательную камеру. Уплотнитель 10 дополнительно включен в насосный агрегат, например, для предотвращения утечки вдоль вала, приводящего в движение ведущую шестерню 13. Гибкий уплотнитель проходит под и за пределы боковых стенок канала 5, образованного корпусом 7 насоса на протяжении, по меньшей мере, части периферии нагнетательной камеры 11 и, в необязательном порядке, также выпускного канала 15, благодаря чему, уплотнитель 10 фиксируется между корпусом 7 насоса и нижним корпусом 8. Корпус 7 насоса, как можно видеть на фиг. 5A, соответственно, сформирован так, чтобы уплотнитель 10 мог проходить между нижним корпусом 8 и корпусом 7 насоса.
При эксплуатации, шестеренчатый насос дозатора 1 приводится в действие ведущей осью машин для выдачи напитков. Ведущая ось машин для выдачи напитков проходит через отверстие 59 для приема оси нижнего корпуса 8, сквозной проем 55 гибкого уплотнителя 10 в отверстие 57 под вал ведущей шестерни 13. Внутреннее пространство отверстия 57 под вал ведущей шестерни 13 имеет форму, соответствующую ведущей оси машин для выдачи напитков (не показан), чтобы аппарат мог приводить в действие ведущую шестерню 13.
Герметизация насосного агрегата, в основном, достигается посредством уплотнителя 10 и правильного выбора его размеров. Уплотнитель 10 плотно сидит и немного сжат между ведущей шестерней 13 и опорной стенкой 12 для обеспечения герметизации. Дополнительная герметизация отверстия 57 под вал, сквозного проема 55 и отверстия 59 для приема оси обеспечивается ведущей шестерней 13, которая снабжена круговым буртиком 50 вокруг отверстия 57 под вал. Круговой буртик 50, показанный на фиг. 5B в увеличенном виде области AA на фиг. 5A, также проиллюстрирован на фиг. 6A.
Фиг. 6A иллюстрирует ведущую шестерню 13, используемую в насосном агрегате в сменном питающем блоке 2 настоящего изобретения. Ведущая шестерня 13 содержит буртик 50, который расположен периферически вокруг отверстия 57 под вал. Буртик 50 дополнительно прижимает уплотнитель к опорной стенке 12, таким образом, локально повышая давление внутри гибкого уплотнителя 10. Это препятствует проникновению текучей среды между уплотнителем 10 и буртиком 50, таким образом, герметизируя отверстие 57 под вал.
На виде в разрезе, показанном на фиг. 6B, буртик 50 снабжен закругленными краями. При работе ведущей шестерни 13 правильная форма буртика 50 препятствует чрезмерному увеличению трения, что позволяет ведущей шестерне 13 беспрепятственно вращаться. Кроме того, круговое кольцо 50 имеет концентричную форму, поворотно-симметричную относительно отверстия 57 под вал. Это также препятствует чрезмерному трению между ведущей шестерней 13 и уплотнителем 10. В зависимости от высоты ведущей шестерни, можно тщательно выбирать высоту буртика (который измеряется от основания буртика на торцевой поверхности шестерни до шага буртика 50). Высота буртика, деленная на высоту шестерни, может составлять от 0,015 до 0,045, более предпочтительно, от 0,022 до 0,037 и еще более предпочтительно, приблизительно 0,029. Например, если ведущая шестерня 13 имеет высоту 6,79 мм, высота буртика может составлять 0,2 мм. Буртик 50 прижимает гибкий уплотнитель 10 к опорной стенке 12 и, таким образом, увеличивает внутреннее давление в уплотнителе, например, для герметизации отверстия 57 под вал из насосного канала. Это не позволяет текучей среде из насосного канала 5 и насосной камеры 11 проникать между уплотнителем 10 и шестерней 13 для достижения отверстия 57 под вал.
В качестве дополнительного усовершенствования для предотвращения утечки, опорная стенка 12 может быть снабжена круговым опорным ребром 51 вокруг отверстия 59 для приема оси. Круговое ребро 51 в опорной стенке 12 взаимодействует с уплотнителем 10 и буртиком 50 для дополнительного локального сжатия уплотнителя 10, например, для дополнительной герметизации насосного агрегата. Круговое опорное ребро 51 может входить в состав армирующей сетки из множества армирующих ребер, расположенных в опорной стенке 12. Эти армирующие ребра и сформированная из них армирующая сетка проиллюстрированы, например, на фиг. 8 и 9. На этих фигурах, круговое армирующее ребро 51 проиллюстрировано периферически вокруг сквозного проема 55 уплотнителя (и совмещенного с ним отверстия 59 для приема оси (не показано на фиг. 8)). Сетка дополнительно содержит второе круговое опорное ребро 72 под ведомой шестерней 18 и внешнее армирующее ребро, периферически размещенное на периферии армирующей сетки под боковыми стенками нагнетательного канала или нагнетательной камерой. Внешнее армирующее ребро проиллюстрировано на фиг. 5B, 8 и 9 как ребро 60.
При работе шестеренчатого насоса 16, ведущая шестерня 13 входит в зацепление с ведомой шестерней 18 в точке зацепления. Точка зацепления расположена (относительно опорной стенки 12) приблизительно между первым круговым опорным ребром 51 и вторым круговым опорным ребром 72 (по аналогии с фиг. 4). Благодаря приведению в действие ведомой шестерни 18, силы, действующие на ведущую шестерню 13, таковы, что ведущая шестерня 13 немного действует в направлении выпускного канала 15. В результате, в ходе эксплуатации свободный ход между зубьями ведущей шестерни 13 и стенками насосной камеры, образованными корпусом 7 насоса, вблизи впускного канала 14 больше, чем вблизи выпускного канала 15. Зубья ведущей шестерни 13 могут контактировать со стенками насосной камеры 11 на боковых стенках насосной камеры к выпускному каналу 15. Аналогично, ведомая шестерня 18 немного действует в направлении впускного канала 14 и имеет аналогичную точку контакта на боковых стенках где-то вблизи впускного канала 14. Исследование конфигураций армирующих ребер, образующих армирующую сетку опорной стенки настоящего изобретения, показало, что внутреннюю утечку шестеренчатого насоса можно снизить путем создания соединения с армирующими ребрами под шестеренчатым насосом между точками контакта шестерней на боковых стенках насосного канала и точкой зацепления шестерней. Поэтому ребра 70, 71 и 78 присоединяют первое круговое опорное ребро 51 и второе круговое опорное ребро 72 к внешнему армирующему ребру 60 армирующей сетки. Кроме того, для повышения устойчивости и предотвращения вибрации конструкции при эксплуатации, вспомогательные армирующие ребра 76 и 80 добавляются к армирующей сетке, как указано на фиг. 8 и 9. Внешнее армирующее ребро 60 может проходить вдоль насосного канала на периферии насосного канала, предпочтительно, содержащего одно или более перемыкающих ребер для предотвращения любой дополнительной утечки между уплотнителем и нижним корпусом. Дополнительное усовершенствование насосного агрегата в сменном питающем блоке настоящего изобретения получается за счет правильного выбора гибкого материала для гибкого уплотнителя 10. Специалисту в данной области техники очевидно, что гибкий уплотнитель может быть выполнен из любого пригодного материала, который обеспечивает достаточную гибкость и герметизацию, обеспечивая при этом приемлемые свойства в отношении трения между шестерней 13 и уплотнителем 10. Предпочтительно, гибкий материал может иметь твердость по Шору А от 35 до 65. Гибкий уплотнитель может быть, предпочтительно, выполнен из материала, содержащего силикон, предпочтительно, жидкий силиконовый каучук. Материалы, признанные особенно пригодными, представляют собой жидкие силиконовые каучуки, доступные под названием silopren LSR2640, LSR2650 или LSR2660. Установлено, что эти материалы обеспечивают высокую герметизирующую способность в сочетании с достаточно низким трением между шестерней 13 и уплотнителем 10, а также сочетаемость с пищей.
Изобретение, в соответствии с дополнительным аспектом, относится к способу изготовления нового сменного питающего блока для использования в машине для выдачи напитков путем повторного использования дозатора из использованного сменного питающего блока. Этот способ может содержать этапы обеспечения контейнера для ингредиента, включающего в себя приемник дозатора для приема дозатора для его крепления к контейнеру, причем контейнер содержит ингредиент для машин для выдачи напитков. Способ дополнительно содержит этап удаления дозатора из использованного сменного питающего блока и присоединения дозатора к контейнеру для ингредиента посредством приемника дозатора для обеспечения нового сменного питающего блока.
Дозатор можно удалять из сменного питающего блока путем разрезания или разбивания приемника дозатора, присутствующего на использованном сменном питающем блоке, к которому прикреплен дозатор. Например, благодаря разрушению приемника дозатора, приемник может освобождать дозатор из использованного сменного питающего блока, после чего дозатор может повторно использоваться для изготовления нового сменного питающего блока.
В соответствии с дополнительным вариантом осуществления, приемник дозатора может включать в себя горловину, например, горловину 4, показанную на фиг. 2B, и дозатор удаляется путем резания горловины использованного сменного питающего блока. В сменном питающем блоке 2, показанном на фиг. 2A и 2B, например, резание горловины 4 может освобождать адаптер 22 верхней крышки 21 дозатора 1. Таким образом, дозатор 1 можно повторно использовать для создания нового сменного питающего блока.
Фиг. 10 демонстрирует выступающий дозатор 119 сменного питающего блока или картриджа 113, аналогичного вышеописанному дозатору 1. Дозатор 119 имеет поперечные выступы цапфы 121, 123 на противоположных боковых сторонах. На нижней поверхности дозатора 119 находятся приводной порт 125 и выпускной порт 127 для ингредиента. Приводной порт 125 содержит отверстие 59 для приема оси как упомянуто выше. Выпускной порт 127 для ингредиента снабжен гибким эластичным кольцевым уплотнителем 129 (уплотнителем смесителя водяных струй). Дозатор 119 дополнительно включает в себя выступающий участок 131 корпуса нижнего корпуса 8.
Деталь загрузочного канала 133 внутри отделения для картриджа машины или устройства для выдачи напитков показана на фиг. 11. Этот загрузочный канал 133 обычно расположен позади переднего лючка устройства (не показано, но является традиционным). Загрузочный канал 133, проиллюстрированный на фиг. 11, предназначен для приема двух картриджей 113, или отличающихся друг от друга картриджей, эквивалентных сменному питающему блоку 2, расположенных рядом друг с другом. Каждый картридж 113 (или питающий блок 2) будет вставляться своим дозатором 119 (или 1) в заднем положении и, как показано на фиг. 11, загрузочный канал 133 имеет первую и вторую полости 135A, 135B. Первая и вторая полости 135A, 135B служат для размещения соответствующего дозатора 119 картриджа 113, вставленного в левую или правую часть загрузочного канала 133. Каждая из полостей 135A, 135B расширяется выемкой для приема участка 131 корпуса дозатора 119. Датчики 143, 145 размещены в углубленных расширениях полостей 135A, 135B для обнаружения правильной установки картриджа, а также наличия продукта в картридже 113 через участок 131 корпуса. Каждая из параллельных частей загрузочного канала 133 имеет рычаг 137A, 137B, связанный с противоположной ему полостью 135A, 135B. Левый рычаг 137A показан в разблокированном положении, готовом для приема картриджа 113, тогда как правый рычаг 137B показан в заблокированном положении, но без вставленного картриджа.
Каждая полость 135A, 135B имеет выступающую ведущую ось (или ведущий вал) 139A, 139B (ведущая ось 139B на фиг. 11 скрыта рычагом 137B), и охватывающее соединение 141A, 141B для приема ингредиента. Эти ведущие оси (или ведущие валы) 139A, 139B и охватывающие соединения 141A, 141B для приема ингредиента установлены для сцепления приводного порта 125 и выпускного порта 127 для ингредиента дозатора 119 соответствующего картриджа 113. Как описано выше, в каждом установленном картридже или сменном питающем блоке 2, соответствующая ведущая ось 139A или 139B входит в отверстие для приема оси, например, вышеописанный элемент 59, и проходит, в сквозном проеме (например, элементе 55) гибкого уплотнителя, к и в отверстие под вал (например, отверстие 57 под вал ведущей шестерни 13) для приведения в действие шестеренчатого насоса внутри дозатора.
Предполагается, что принцип действия и конструкция настоящего изобретения явствуют из вышеприведенного описания и прилагаемых чертежей. Специалисту в данной области техники очевидно, что изобретение не ограничивается никаким описанным здесь вариантом осуществления, и что возможны модификации, которые следует рассматривать в объеме нижеследующей формулы изобретения. Также считаются, что кинематические инверсии раскрыты по существу и входят в объем изобретения. В формуле изобретения, никакие ссылочные позиции не следует рассматривать в порядке ограничения формулы изобретения. Используемый в этом описании или нижеследующей формуле изобретения термин 'содержащий' и ʹвключающий в себяʹ не следует интерпретировать в исключительном или исчерпывающем смысле, но, напротив, следует интерпретировать во включительном смысле. Таким образом, используемое здесь выражение ʹсодержащийʹ не исключает наличия других элементов или этапов помимо перечисленных в формуле изобретения. Кроме того, употребление названия в единственном числе не следует рассматривать в ограничительном смысле ʹтолько одинʹ, но, напротив, означает ʹпо меньшей мере, одинʹ и не исключает множества. Особенности, конкретно или явно не описанные или не заявленные, могут быть дополнительно включены в структуру изобретения в его объеме. Такие выражения, как: "средство для...ʺ следует понимать в смысле: "компонент, выполненный с возможностью..." или "деталь, сконструированная для..." и предусматривают включение эквивалентов для раскрытых структур. Использование выражений наподобие: "критичный", "предпочтительный", "особенно предпочтительный" и т.д. не призвано ограничивать изобретение. В рамках своей компетенции, специалист в данной области техники может предложить дополнения, удаления и модификации, в общем случае, не выходящие за рамки сущности и объема изобретения, которые определяются формулой изобретения. Изобретение можно осуществлять на практике иначе, чем конкретно описано здесь, и ограничивается только нижеследующей формулой изобретения.