РАЗМАЛЫВАЮЩИЙ УЗЕЛ ДЛЯ КОФЕЙНОЙ МЕЛЬНИЦЫ И КОФЕ-МАШИНА С ТАКОЙ МЕЛЬНИЦЕЙ
GRINDING UNIT FOR COFFEE MILL AND COFFEE MACHINE WITH SUCH MILL

Область техники, к которой относится изобретение
Данное изобретение относится к усовершенствованиям устройств, размалывающих кофейные зерна, в частности в машинах для приготовления кофе как бытового, так и профессионального применения, а также для торговых автоматов выдачи напитков.
Уровень техники
В некоторых кофеварочных машинах, в особенности в машинах, готовящих кофе эспрессо, имеется размалывающее устройство, которое осуществляет размалывание заданного количество кофейных зерен в момент перед подачей напитка. Размалывающие устройства обычно содержат два размалывающих элемента, каждый из которых снабжен жерновом, т.е. элементом, имеющим активную поверхность, на которой выполнены зубья соответствующей формы. Зубья двух противоположных жерновов, которые осуществляют относительное вращение, размалывают кофейные зерна, которые подаются в пространство, ограниченное двумя противоположными активными поверхностями жерновов. В некоторых случаях эти элементы определяются как "жернов" и "ответный жернов", первый обычно является вращающимся элементом, а второй обычно является неподвижным элементом. С другой стороны, в контексте настоящего описания и прилагаемой формулы изобретения термин "жернов" обозначает в широком смысле элемент, имеющий активную размалывающую поверхность, независимо от того, является ли он неподвижным или вращающимся.
Пример устройства для размалывания кофе, предназначенного для применения в машинах данного типа, описан в документе US 5518190. В этом устройстве первый жернов содержит коническое звено, вращающееся вокруг своей оси, вставленное внутрь второго жернова, или неподвижного ответного жернова, который имеет две конические поверхности, наклоненные в противоположные стороны.
В документе ЕР 1065962 описывается другое устройство для размалывания кофейных зерен, специально разработанное для кофейных машин, предназначенных для приготовления кофе эспрессо. В этом устройстве предусмотрены два жернова, неподвижный и вращающийся, образованные двумя элементами, выполненными по существу в форме дисков, с зубчатыми размалывающими поверхностями конической формы.
В документах US 2005/0279219 и ЕР 1493368 описывается размалывающее устройство, содержащее два размалывающих элемента (подвижный жернов и неподвижный жернов, или жернов и ответный жернов), каждый из которых содержит размалывающее звено, имеющее форму диска или кольца, на котором расположены перемалывающие зубья. Два элемента установлены один напротив другого, кофейные зерна подаются в пространство между указанными перемалывающими элементами, разрушаются и размалываются в порошок.
В общем случае жернова независимо от того, выполнены ли они из керамического или металлического материала, закреплены на опорах, выполненных из пластмассы, которые в свою очередь скреплены с неподвижными элементами машины или с вращающимися элементами. В общем случае один из двух жерновов устанавливается на опоре, приводимой во вращение от редуктора электродвигателя, в то время как другой жернов обычно устанавливается на опоре, которую может регулировать пользователь для изменения расстояния между жерновами и таким образом увеличения или уменьшения размеров гранул, получаемых при размоле. Расстояние между жерновами должно устанавливаться с высокой точностью, поскольку качество напитка, получаемого посредством заваривания кофе, зависит от размеров гранул размолотого кофе.
С другой стороны, изготовление и сборка элементов размалывающего устройства должны быть простыми и недорогими операциями. Это требование явно находится в противоречии с достижением высокой точности сборки, от которой зависит точность взаимного расположения жернова и ответного жернова.
В документе US 4203558 описывается домашняя зерновая мельница, включающая в себя вращающийся жернов с ручным приводом и неподвижный жернов. Неподвижный жернов имеет заднюю полость, в которую влита металлическая или пластиковая вставка.
В документе WO 9623437 описывается кофеварочный аппарат, включающий в себя размалывающий вал, на котором установлен размалывающий нож. Размалывающий вал соединен с размалывающим ножом через корпус. Размалывающий вал, корпус и размалывающий нож выполняются способом заливки. Этот способ позволяет закреплять выполненный из металла размалывающий вал и выполненный из нержавеющей стали размалывающий нож при помощи пресс-формы, благодаря чему пластиковый материал, из которого изготавливается корпус, может вводиться в пространство вокруг вала и центральной части ножа.
Раскрытие изобретения
В соответствии с частным аспектом целью настоящего изобретения является разработка размалывающего узла для устройства, предназначенного для размалывания кофейных зерен, в котором полностью или частично решены вышеозначенные проблемы.
В соответствии с другим аспектом одного из вариантов осуществления изобретения целью настоящего изобретения является разработка размалывающего узла, простого и недорогого в производстве и простого в сборке, но в то же время обеспечивающего ограниченные допуски и, следовательно, получение высокой точности сборки, гарантирующей хорошее качество размалываемого кофе.
В соответствии с другим аспектом изобретение относится к мельнице, которая содержит размалывающие узлы, которые являются простыми и экономически выгодными в производстве, простыми в сборке и обеспечивают высокую точность размеров.
В соответствии с еще одним аспектом целью настоящего изобретения является разработка экономически выгодного способа производства размалывающих узлов, в частности предназначенных для размалывания кофейных зерен, с обеспечением высокой точности размеров.
В одном из вариантов осуществления изобретение предусматривает наличие размалывающего узла, содержащего жернов с размалывающей поверхностью, образующий единый блок с отливаемой совместно с ним опорой из пластмассы, охватывающей жернов. По существу, изобретение основано на идее изготовления при помощи технологии совместного прессования единого блока, образованного пластмассовой опорой и самим жерновом, на котором выполнены размалывающие зубья. Жернов может выполняться из керамического материала, металла или из любого материала с подходящими прочностными характеристиками, предназначенного для контакта с пищевыми продуктами.
Для обеспечения эффективного и надежного соединения между пластмассой и вставкой, выполненной из металла, керамики или какого-либо другого материала, образующего жернов, в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения жернов содержит множество крепежных выступов или множество углублений, которые также могут быть выполнены, например, в виде отверстий, выемок или углубленных участков, выполненных в нем. Тип конфигурации средств скрепления жернова и блока, выполненного из пластмассы, образующего опору, зависит также от материала, из которого выполнен жернов.
В особенно предпочтительном варианте осуществления изобретения размалывающий узел выполнен по существу в форме диска с зубьями в передней части.
Размалывающие элементы расположены в мельнице таким образом, что они представляют размалывающие поверхности жерновов, соответствующие зубья которых расположены напротив друг друга. С другой стороны, в этом случае применение технологии совместного прессования для изготовления блока, содержащего жернов и выполненной из пластмассы опоры, дает определенные преимущества в силу того, что при этом имеется возможность контроля и обеспечения непосредственно на этапе изготовления путем совместного прессования параллельности плоскости жернова, т.е. плоскости размалывающей поверхности, и упорного подшипника, имеющегося в мельнице.
В некоторых вариантах осуществления изобретения пластмасса образует кроме опоры жернова еще и элемент механической передачи, такой как зубчатый венец для регулировки расстояния между двумя жерновами или ведомый вал, который приводится от электродвигателя и вращает размалывающий узел.
Прочие преимущественные особенности и варианты осуществления изобретения описываются ниже на примере одного варианта осуществления изобретения и приведены в прилагаемых пунктах формулы изобретения.
В соответствии с другим аспектом изобретение относится к способу изготовления посредством совместного прессования размалывающего узла, например, жернова или ответного жернова в мельнице для размалывания кофейных зерен.
Краткое описание чертежей
Изобретение станет более понятно из нижеследующего описания и прилагаемых чертежей, на которых показан практический не ограничивающий вариант осуществления изобретения. В частности, на чертежах показаны:
фиг.1 - осевой поперечный разрез размалывающего устройства с плоскими жерновами;
фиг.2 - поперечный разрез закрепленного верхнего жернова;
фиг.3 - вид по III-III на фиг.2;
фиг.4 - вид сбоку вращающегося нижнего жернова;
фиг.5 - вид по V-V на фиг.4;
фиг.6 - сечение по VI-VI на фиг.5;
фиг.7 - схема, иллюстрирующая способ изготовления жернова в соответствии с изобретением.
Осуществление изобретения
На фиг.1 показано размалывающее устройство, обозначенное цифрой 1, которое содержит жернова, выполненные в соответствии с изобретением.
В общих чертах приведенный пример размалывающего устройства 1 по существу выполнен в соответствии с описанием документа US 2005/0279219. Это размалывающее устройство с плоскими жерновами в форме дисков. Устройство 1 содержит корпус 3, закрепленный на опорной конструкции (не показана), в котором установлен первый размалывающий узел 5, конструкция которого будет описана более подробно в дальнейшем со ссылками на фиг.2 и 3. Размалывающий узел 5 содержит опору 7 и размалывающий орган или жернов 9 в форме диска, выполненный из керамического или металлического материала.
Кроме того, в корпусе 3 располагается второй размалывающий узел 11, конструкция которого будет описана ниже со ссылками в особенности на фиг.4, 5 и 6. Он содержит опору 13, выполненную из пластмассы, и размалывающее звено или жернов 15 в форме диска, выполненный из керамического или металлического материала.
Размалывающий узел 11 опирается корпусом 3 на упорный подшипник 17 и радиальный подшипник 19. Опора 13 размалывающего узла 11 имеет хвостовик 21, на котором выполнено посадочное место для внутреннего кольца подшипника 19, хвостовик выполнен полым для обеспечения прохода шпинделя 23, на котором закреплен шнек 25, который выступает вверх через свободное пространство между двумя жерновами 9 и 15 внутрь приемного бункера (не показан), в котором содержится кофе в виде зерен, которые постепенно подаются к размалывающим узлам для превращения в порошок. Хвостовик 21 имеет внешние шлицы, показанные, в частности, на фиг.4 и обозначенные 21А, образующие часть шлицевого соединения между хвостовиком 21 и зубчатым колесом 25, которое приводится во вращение электродвигателем 27 червячной передачей (не показано).
Между хвостовиком 21 и шпинделем 23 имеется соединение, расположенное на одной с ними оси, например, со шпилевым профилем или за счет некруглого поперечного сечения шпинделя 23 и осевого отверстия (или участков отверстия) хвостовика 21 или какое-либо другое соответствующее соединение.
Позицией 20 на фиг.1 обозначен целиком узел, через который кофейный порошок поступает к варочному узлу известного типа, не показанному на фигурах.
Далее приводится более подробное описание конструкции верхнего размалывающего узла 5 со ссылками на фиг.2 и 3. Указанный верхний размалывающий узел 5 имеет фланец 31, на котором выполнены зубья 33, находящиеся в зацеплении с шестерней устройства для регулировки расстояния между размалывающими узлами 5 и 11. Регулировка достигается известным способом за счет приведения во вращение узла 5 относительно его оси А-А. На выполненной из пластмассы опоре 7 размалывающего узла 5 имеется резьба 35, которая находится в зацеплении с соответствующей резьбой 37, выполненной в корпусе 3, таким образом, что поворот на малый угол размалывающего узла вокруг его оси вызывает его перемещение вдоль оси А-А для обеспечения взаимного сближения или удаления жерновов 9 и 15 размалывающих узлов 5 и 11.
Можно отметить, в частности, на фиг.2, что жернов, который предпочтительно выполнен из металлокерамического материала, но также может быть выполнен и из металла и на передней поверхности которого выполнены размалывающие зубья 9А (показанные на фиг.3), заключен в пластмассовую опору 7. Жернов 9 имеет по существу цилиндрическую боковую поверхность 9В, охватываемую пластмассовой опорой 7, вдоль которой выполнены выступы 9С, которые образуют углубления, в которых производится отверждение пластмассы 7 на этапе запрессовки. Пластмасса, из которой выполнена опора 7, плотно сцепляется не только с поверхностью 9В и выступами 9С, образующими углубления, но также и с задней поверхностью 9В жернова 9. Кроме передней поверхности, на которой выполнены зубья 9А, внутренняя цилиндрическая поверхность 9Е жернова также остается свободной, образуя проход для подачи кофейных зерен.
Соединение выполненной из пластмассы опоры 7 и жернова 9 осуществляется за счет совместного прессования путем вставки предварительно изготовленного (например, спеканием керамического материала путем фрезерования с удалением материала металлической заготовки или другим подходящим способом) жернова 9 внутри пресс-формы, которая схематично показана на фиг.7 и обозначена буквой S. Затем пресс-форма закрывается, образуя пространство, которое заполняется расплавленной пластмассой, образующей опору 7.
Активная поверхность, на которой выполнены зубья 9А и, возможно, внутренняя цилиндрическая поверхность 9Е звена жернова 9, на этапе совместного прессования может быть должным образом защищена.
За счет совместного прессования опоры, выполненной из пластмассы 7, на жернове 9 получается прочное и долговечное плотное соединение двух элементов без необходимости последующей сборки, которая в настоящее время проводится для жерновов известного типа и которая требует ручной установки жернова 9 на пластмассовой опоре. Следует отметить, что в то время как установка жернова 9 на опоре 7 в традиционных системах осуществляется вручную, вставка предварительно изготовленного жернова 9 в пресс-форму, в которую затем подается пластмасса для формирования опоры 7, может быть легко автоматизирована, так что на практике достигается экономия за счет уменьшения трудозатрат на сборку размалывающего устройства 1.
Кроме того, совместное прессование гарантирует высокую точность размеров и, в частности, снижение допусков, определяющих положение плоскости размалывания (под которой понимается плоскость, касательная к активной поверхности 9А жернова 9) и других деталей (в частности, резьбы 35) опоры 7, которые определяют положение размалывающего узла 5 в корпусе 3, в котором этот элемент устанавливается. В результате этого достигается высокое качество размола.
Жернов 9 обладает высокой жесткостью благодаря типу материала, из которого он изготовлен, и относительно большой толщине его поперечного сечения. Соединение путем совместного прессования жесткого жернова 9 и опоры 7, выполненной из пластмассы, гарантирует высокую стабильность формы опоры 7, которая обеспечивается благодаря плотному примыканию двух деталей 9 и 7, что, напротив, не может быть гарантировано традиционным механическим соединением жернова и опоры традиционных размалывающих узлов.
Те же упомянутые выше преимущества возникают при производстве путем совместного прессования нижнего размалывающего узла 11, более подробное описание конструкции которого со ссылками на фиг.4-6 приводится ниже.
Нижний размалывающий узел 11 содержит, как было упомянуто ранее, опору 13, выполненную из пластмассы путем совместного прессования с жерновом 15, активная поверхность 15А которой снабженная размалывающими зубьями. Поверхность 15А располагается напротив поверхности 9А верхнего жернова 9. Кроме того, жернов 15 имеет по существу цилиндрическую боковую поверхность, обозначенную 15В, вдоль которой выполнены углубления 15С таким образом, что пластмасса, из которой выполнена опора 13, охватывает и плотно окружает, по меньшей мере, часть цилиндрической поверхности 15В, плотно прилегая к углублениям 15С для обеспечения прочного и долговечного соединения жернова 15 и опоры 13. И наконец, позицией 15D обозначена задняя поверхность жернова 15, с которой пластмассовая опора 13 также входит в плотный контакт.
Кроме того, хвостовик 21 выполняют на этапе совместного прессования из того же объема пластмассы, который образует дисковый участок опоры 13, окружающий размалывающий узел 15. На фиг.6 также показано сквозное отверстие 21В, через которое вставляется шпиндель 23. Позицией 21C обозначено посадочное место, выполненное, например, в форме шестиугольника, с которым в зацеплении находится участок шпинделя 23, имеющий соответствующую форму, для обеспечения соединения между опорой 13 и шпинделем.
Изготовление нижнего размалывающего элемента 11 при помощи технологии совместного прессования позволяет получить преимущества, аналогичные описанным выше для верхнего размалывающего узла 5. Кроме того, в этом случае достигается дополнительное преимущество, относящееся к точности размеров, определяющих параллельность плоскости размалывания (по которой подразумевается плоскость, касательная поверхности 15А) и задней плоской поверхности 13А (см. фиг.6) опоры 13 в положении, относительно которого размалывающий узел 11 опирается на упорный подшипник 17.
Процесс совместного прессования нижнего размалывающего узла 11 аналогичен процессу, схематически показанному ранее для верхнего размалывающего узла 5: жернов 15 вставляют в пресс-форму, после предварительной защиты в случае необходимости поверхности 15А закрывают пресс-форму и затем подают расплавленную пластмассу, которая при отверждении образует опору 13, плотно охватывающую поверхности жернова 15.
Понятно, что на чертеже показан только один пример, приведенный лишь в качестве практического варианта осуществления изобретения, который может отличаться по форме и по компоновке, не выходя при этом за пределы объема идеи, лежащей в основе изобретения. Присутствие цифровых обозначений в прилагаемых пунктах формулы изобретения имеет целью лишь облегчение чтения пунктов формулы со ссылками на описание и чертежи и не ограничивает объем защиты, представленный формулой изобретения.