УСОВЕРШЕНСТВОВАННЫЙ АВТОМАТ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ НАПИТКОВ
IMPROVED MACHINE FOR BEVERAGE PREPARATION

Область техники
Настоящее изобретение относится к автоматам для приготовления напитков, более точно к зажимным приспособлениям и способам, используемым в таких автоматах для приготовления напитков.
Уровень техники
Известны автоматы для приготовления напитков, таких как кофе, горячий шоколад и другие безалкогольные напитки посредством контакта водной среды с одним или несколькими ингредиентами напитка. В патенте ЕР 1440910 описан один из примеров такого автомата с использованием герметически закрытых картриджей для приготовления напитков, содержащих ингредиенты напитка. В процессе применения устанавливают картридж для приготовления напитков в наклоненном назад поворотном держателе картриджа автомата для приготовления напитков и зажимают его, в результате чего в слоистом материале, герметизирующем картридж для приготовления напитков, формируются впускное и выпускное отверстия для впуска нагретой воды и выпуска готового напитка. Чтобы зажать картридж для приготовления напитков, требуется зафиксировать головку картриджа путем поворота вниз верхней части до упора с неподвижной нижней частью, в результате чего картридж для приготовления напитков и поворотный держатель картриджа зажимаются между ними.
Сущность изобретения
В настоящем изобретении предложены альтернативное зажимное приспособление и способ с использованием отличающегося механизма установки картриджа для приготовления напитков в зажимном приспособлении и извлечения из него.
Соответственно, согласно одной из особенностей предложено зажимное приспособление картриджа для приготовления напитков, содержащее:
раму,
лоток для установки в нем картриджа для приготовления напитков,
зажим и
исполнительный механизм,
при этом лоток соединен с рамой с возможностью перемещении между положением приготовления и положением загрузки,
исполнительный механизм шарнирно соединен с зажимом, который шарнирно соединен с рамой с возможностью поворота между зажатым положением и разжатым положением при повороте исполнительного механизма относительно рамы,
во время перемещения в положение загрузки лоток может входить в контакт с зажимом с целью его перемещения из разжатого положения в поднятое положение.
Зажимное приспособление согласно настоящему изобретению преимущественно обеспечивает перемещение зажима из разжатого положения в поднятое положение при перемещении лотка в положение загрузки. За счет этого преимущественно обеспечивается больший зазор между зажимом и рамой и/или лотком при нахождении зажимного приспособления в положении загрузки. Тем самым может облегчаться установка картриджа для приготовления напитков при перемещении лотка из положения загрузки в положение приготовления, поскольку зажим предпочтительно удерживается в поднятом положении до тех пор, пока картридж для приготовления напитков частично или полностью не переместится ниже переднего края зажима.
Кроме того, поворот зажима между разжатым положением и зажатым положением позволяет последовательно прокалывать впускное отверстие и выпускное отверстие в установленном картридже для приготовления напитков. Например, когда прокалыватель впускного отверстия расположен ближе к оси поворота зажима, чем прокалыватель выпускного отверстия, сначала может формироваться впускное отверстие.
Лоток предпочтительно способен плавно перемещаться между положением загрузки и промежуточным положением и затем способен поворачиваться из промежуточного положения в положение приготовления.
За счет того, что лоток способен плавно перемещаться в промежуточное положение, пользователь может легко перемещать его на протяжении большей части траектории перемещения в положение приготовления. Затем за счет поворота лотка в положение приготовления обеспечивается точная и надежная фиксация лотка в положении приготовления.
Лоток может вручную плавно перемещаться между положением загрузки и промежуточным положением.
Аналогичным образом лоток может вручную перемещаться из промежуточного положения в положение приготовления путем надавливания на переднюю сторону лотка.
За счет ручных операций с лотком обеспечивается простое, недорогое и несложное для применения зажимное приспособление. Зажимное приспособление также рассчитано на частичное и полностью механическое перемещение посредством соответствующего механизированного перемещения исполнительного механизма.
Лоток соединен с рамой предпочтительно с возможностью скольжения.
Обычно картридж для приготовления напитков, используемый в зажимном приспособлении, извлекается под давлением выше атмосферного. После ослабления зажима картриджа для приготовления напитков путем поворота рычагов исполнительного механизма начинается сброс повышенного давления. При необходимости сброс давления продолжается по мере скольжения лотка относительно рамы. За счет расстояния между положением приготовления и положением загрузки к тому моменту, когда достигает положения загрузки, давление в картридже для приготовления напитков будет полностью сброшено, и он будет готов к извлечению.
Рама может иметь пару направляющих прорезей, а лоток может иметь первую и вторую пары направляющих штифтов, плавно входящих в направляющие прорези.
В этом случае первая и вторая пары направляющих штифтов способны плавно перемещаться вдоль пары направляющих прорезей при перемещении лотка между положением загрузки и промежуточным положением, при этом лоток может быть способен поворачиваться вокруг первой пары направляющих штифтов при перемещении между промежуточным положением и положением приготовления.
Каждая направляющая прорезь может иметь преимущественно прямолинейный участок и наклоненный вниз участок, и при перемещении лотка в положение загрузки по меньшей мере первая пара или вторая пара направляющих штифтов может достигать наклоненного вниз участка, позволяя наклонять лоток и облегчать доступ к находящемуся внутри него картриджу для приготовления напитков. Наклоненным вниз участком предпочтительно является участок на переднем конце каждой направляющей прорези. Наклоненный вниз участок может иметь наклон под углом от 10 до 60 градусов, более предпочтительно 45 градусов к горизонтали (если считать, что рама является горизонтальной).
За счет наклона лотка при нахождении в положении загрузки пользователь имеет возможность ясно видеть, следует ли установить картридж для приготовления напитков (во время операции загрузки) или картридж для приготовления напитков готов к извлечению (во время операции извлечения).
Каждая направляющая прорезь может дополнительно иметь перпендикулярный участок на заднем конце или вблизи заднего конца, наклоненный под углом 90 градусов к преимущественно прямолинейному участку. Перпендикулярный участок предпочтительно наклонен вверх относительно преимущественно прямолинейного участка. При перемещении лотка в промежуточное положение задняя пара направляющих штифтов достигает задней точки преимущественно прямолинейного участка непосредственно под перпендикулярным участком. При нажатии на переднюю сторону лотка задняя пара направляющих штифтов перемещается вверх по перпендикулярному участку по мере поворота лотка вокруг передней пары направляющих штифтов.
Исполнительный механизм может содержать криволинейный паз, а рама может содержать неподвижный штифт криволинейного сечения, который входит в криволинейный паз и перемещается по нему при повороте исполнительного механизма. Криволинейному пазу предпочтительно придана такая форма, что при перемещении штифта криволинейного сечения по криволинейному пазу зажим перемещается между зажатым и разжатым положениями. Поскольку криволинейный паз предпочтительно имеет открытые концы, исполнительный механизм может отсоединяться от неподвижного штифта криволинейного сечения после прохождения части траектории своего перемещения. В этом случае исполнительный механизм предпочтительно отсоединяется от неподвижного штифта криволинейного сечения, когда зажим перемещается из разжатого положения в поднятое положение.
Часть лотка может служить криволинейной поверхностью, а часть зажима может служить взаимодействующей поверхностью, и при перемещении лотка в положение загрузки зажим поворачивается в поднятое положение за счет взаимного скользящего контакта между криволинейной поверхностью и взаимодействующей поверхностью. Это преимущественно обеспечивает надежное средство поднятия зажима в правильной точке траектории перемещения лотка.
Лоток может иметь корпус, ограничивающий емкость для размещения картриджа для приготовления напитков, и пару рычагов, а зажим может иметь корпус и пару рычагов, при этом верхняя поверхность рычагов лотка может служить криволинейной поверхностью, а нижняя поверхность рычагов зажима может служить взаимодействующей поверхностью.
Зажимное приспособление предпочтительно является преимущественно симметричным относительно своей средней линии и имеет две направляющие прорези, два комплекта направляющих штифтов, две боковые стенки рамы, два исполнительных механизма и т.д. Это помогает предотвращать боковые крутящие моменты, прилагаемые к раме во время работы зажимного приспособления.
В лотке может находиться прокалыватель впускного отверстия и/или прокалыватель выпускного отверстия в картридже для приготовления напитков. Эти прокалыватели могут быть отлиты в одно целое с лотком или соединены с лотком известными средствами, такими как защелкивание или ультразвуковая сварка.
В настоящем изобретении также предложена система приготовления напитков, в которую входит автомат для приготовления напитков и картридж для приготовления напитков, при этом автомат для приготовления напитков содержит описанное выше зажимное приспособление.
Обычно зажимное приспособление расположено таким образом, что при нахождении лотка в положении загрузки он выступает вперед из автомата для приготовления напитков навстречу пользователю. При таком расположении можно считать, что лоток перемещается "вперед" в положение загрузки и "назад" в промежуточное положение и положение приготовления.
Картридж для приготовления напитков может иметь чашевидный корпус и герметично закрывающую его преимущественно плоскую крышку, при этом в картридже может содержаться один или несколько ингредиентов напитка, и картридж рассчитан на установку в лотке зажимного приспособления крышкой вниз, в которой путем поворота зажима в зажатое положение прокалывается отверстие.
В настоящем изобретении также предложен способ зажима картриджа для приготовления напитков в зажимном приспособлении, содержащем раму, лоток, зажим и исполнительный механизм, включающий стадии:
а) перемещения лотка наружу относительно рамы в положение загрузки с одновременным поворотом зажима в поднятое положение,
б) установки картриджа для приготовления напитков в лотке,
в) плавного перемещения лотка вручную внутрь относительно рамы с одновременным поворотом зажима вниз в разжатое положение,
г) поворота исполнительного механизма с целью перемещения зажима в зажатое положение, в котором картридж для приготовления напитков зажат и готов к приготовлению напитка.
Способ может дополнительно включать предусмотренную между стадиями в) и г) стадию поворота лотка вручную относительно рамы с целью перемещения лотка в положение приготовления.
Краткое описание чертежей
Далее лишь в качестве примера будут описаны особенности настоящего изобретения со ссылкой на сопровождающие чертежи, на которых:
на фиг. 1 показан перспективный вид с изображением по частям зажимного приспособления согласно настоящему изобретению,
на фиг. 2 показан перспективный вид зажимного приспособления в исходном положении, в котором лоток зажимного приспособления находится в положении приготовления, а зажим зажимного приспособления находится в зажатом положении,
на фиг. 3 показан перспективный вид зажимного приспособления, когда лоток находится в положении приготовления, а зажим находится в разжатом положении,
на фиг. 4 показан перспективный вид зажимного приспособления, когда лоток находится в промежуточном положении, а зажим находится в разжатом положении,
на фиг. 5 показан перспективный вид зажимного приспособления, когда лоток находится в положении загрузки, а зажим находится в поднятом положении,
на фиг. 6 показан перспективный вид проиллюстрированного на фиг. 5 зажимного приспособления с картриджем для приготовления напитков в лотке,
на фиг. 7 показан перспективный вид зажимного приспособления с картриджем для приготовления напитков, который установлен в лотке в промежуточном положении, и зажим в разжатом положении,
на фиг. 8 показан перспективный вид проиллюстрированного на фиг. 7 зажимного приспособления с лотком, который находится в положении приготовления, а зажим в зажатом положении,
на фиг. 9А показан перспективный вид в поперечном разрезе проиллюстрированного на фиг. 8 зажимного приспособления,
на фиг. 9Б показан вертикальный вид в поперечном разрезе проиллюстрированного на фиг. 8 зажимного приспособления,
на фиг. 10 показан вид в плане снизу картриджа для приготовления напитков, применимого с зажимным приспособлением согласно настоящему изобретению,
на фиг. 11 показан вид в поперечном разрезе внешнего элемента проиллюстрированного на фиг. 10 картриджа для приготовления напитков,
на фиг. 12 показан увеличенный вид в поперечном разрезе части фиг. 11, обозначенной позицией II на фиг. 11,
на фиг. 13 показан увеличенный вид в поперечном разрезе части фиг. 11, обозначенной позицией III на фиг. 11,
на фиг. 14 показан перспективный вид сверху проиллюстрированного на фиг. 11 внешнего элемента,
на фиг. 15 показан перспективный вид снизу проиллюстрированного на фиг. 11 внешнего элемента,
на фиг. 16 показан вид в плане сверху проиллюстрированного на фиг. 11 внешнего элемента,
на фиг. 17 показан вид в поперечном разрезе внутреннего элемента проиллюстрированного на фиг. 10 картриджа для приготовления напитков,
на фиг. 17А показан увеличенный вид в поперечном разрезе части проиллюстрированного на фиг. 17 внутреннего элемента, обозначенной позицией 25а на фиг. 17,
на фиг. 18 показан перспективный вид сверху проиллюстрированного на фиг. 17 внутреннего элемента,
на фиг. 19 показан перспективный вид снизу проиллюстрированного на фиг. 17 внутреннего элемента,
на фиг. 20 показан другой вид в поперечном разрезе проиллюстрированного на фиг. 17 внутреннего элемента в разрезе под углом 90° к разрезу на фиг. 17,
на фиг. 20А показан увеличенный вид в поперечном разрезе части проиллюстрированного на фиг. 20 внутреннего элемента, обозначенной позицией 28а,
на фиг. 21 показан вид в поперечном разрезе проиллюстрированного на фиг. 10 картриджа для приготовления напитков, и
на фиг. 22 показано схематическое представление системы приготовления напитков согласно настоящему изобретению.
Подробное описание изобретения
Как показано на фиг. 1, зажимное приспособление 1 согласно настоящему изобретению имеет раму 2, лоток 3, зажим 4, исполнительный механизм 5 и прокалывающее приспособление 6.
Рама 2 имеет горизонтальное основание 11, от каждого бокового края которого вертикально отходит боковая стенка 12. В основании имеется продолговатое отверстие 13. От внутренних поверхностей боковых стенок 12 отходят внутрь два штифта 17 криволинейного сечения. Каждая боковая стенка 12 снабжена направляющей прорезью 14, которая проходит области вблизи передней поверхности боковой стенки 12 в сторону задней поверхности боковой стенки 12. Каждая направляющая прорезь 14 имеет среднюю часть, которая образует в целом прямолинейный участок 20. Прямолинейный участок 20 проходит под углом приблизительно 10° к горизонтали с наклоном назад. Передний конец 21 каждой направляющей прорези 14 наклонен вниз под углом приблизительно 45°, в результате чего прямолинейный участок 20 и передний конец 21 вместе образуют в целом V-образную прорезь острием V вверх. На заднем конце 22 каждой направляющей прорези 14 имеется относительно короткая, направленная в целом вертикально вверх перпендикулярная выступающая часть.
На верхнем краю каждой боковой стенки 12 выполнен приподнятый выступ 15 с выполненным в нем отверстием 16 под ось поворота зажима.
Прокалывающее приспособление 6 содержит обращенный вверх прокалыватель 60 впускного отверстия и обращенный вверх прокалыватель 61 выпускного отверстия, которые соединены с основанием 62. Основание 62 закреплено в отверстии 13 основания 10 таким образом, что прокалыватель 60 впускного отверстия и прокалыватель 61 выпускного отверстия выступают вверх из верхней поверхности основания 11, как показано на фиг. 5.
Лоток 3 имеет в целом прямоугольный корпус 30, снабженный двумя проходящими назад рычагами 31. Каждый рычаг 31 снабжен передним направляющим штифтом 37 и задним направляющим штифтом 38, оба из которых выступают наружу из боковой стенки рычага 31. В корпусе 30 выполнена выемка 32, в которую в процессе применения входит картридж 7 для приготовления напитков, как показано на фиг. 6. Выемке 32 придана форма, обеспечивающая надежное размещение картриджа 7 для приготовления напитков. В выемке находятся отверстие 33 для прокалывателя впускного отверстия, отверстие 34 для прокалывателя выпускного отверстия и отверстие 35 для штрихового кода, которые должны совмещаться с прокалывателем 60 впускного отверстия, прокалывателем 61 выпускного отверстия и штриховым кодом 104, которым снабжен картридж для приготовления напитков, как показано, например, на фиг. 10. При желании основание выемки 32 может быть снабжено одним или несколькими вертикальными выступами, которые при зажиме соприкасаются со слоистым материалом поверхности картриджа 7 для приготовления напитков и деформируют его. Корпус 30 имеет приподнятую переднюю кромку 36. Верхняя поверхность в целом горизонтально проходящих рычагов 31 образует криволинейную поверхность 39, назначение которой дополнительно описано далее.
Зажим 4 содержит внешний элемент 40 и внутренний элемент 41, которые могут быть соединены друг с другом посредством проходящих наружу выступов, выполненных на наружной поверхности внутреннего элемента 41 и входящих в захватывающие элементы на внутренней поверхности внешнего элемента 40. Внешний элемент 40 имеет в целом круглый корпус с двумя проходящими назад и вверх рычагами 42. На дальнем конце каждого рычага 42 находится выступающий наружу поворотный штифт 43 рамы. Обратная поверхность рычагов 42 образует взаимодействующую поверхность 47, назначение которой дополнительно описано далее.
Как лучше всего показано на фиг. 9А и 9Б, внутренний элемент 41 имеет центральный направленный внутрь выступ 46, который в процессе применения соприкасается с центральной частью картриджа 7 для приготовления напитков и зажимает ее, как дополнительно описано далее. Кроме того, внутренний элемент 41 имеет зону 45 зажима области впуска картриджа 7 для приготовления напитков, как дополнительно описано далее.
Внешний элемент 40 дополнительно снабжен двумя проходящими наружу поворотными штифтами 44 исполнительного механизма по одному с каждой стороны круглого корпуса.
Исполнительный механизм 5 имеет пару исполнительных элементов, каждый из которых имеет многогранный корпус 50 и проходящий вверх приводной рычаг 51. В каждом многогранном корпусе 50 имеется отверстие 52 под ось поворота зажима. Ниже отверстия 52 под ось поворота зажима находится криволинейный паз 53. Криволинейный паз 53 согнут в виде дуги и проходит от открытого конца 54 до закрытого конца 55. Расстояние между криволинейным пазом 53 и отверстием 52 под ось поворота зажима уменьшается в направлении от открытого конца 54 криволинейного паза 53 к его закрытому концу 55. При желании дальние концы рычагов 51 исполнительного механизма могут быть соединены друг с другом соединительным штоком, образующим рукоятку, с помощью которой можно согласованно перемещать рычаги 51. В качестве альтернативы, рычаги 51 могут быть механически связаны с движущим ведущим элементом, таким как двигатель.
На фиг. 2 проиллюстрировано зажимное приспособление в собранном виде, но без картриджа для приготовления напитков. Показано, что зажим 4 находится в зажатом (т.е. закрытом) положении, а лоток 3 находится в положении приготовления, в котором корпус 30 лотка параллелен основанию 11 рамы 2.
Следует отметить, что при сборке каждый элемент исполнительного механизма соединяют с внешним элементом 40 зажима 4 путем установки поворотных штифтов 44 исполнительного механизма в отверстия 52 под ось поворота зажима. Соответственно, поворотные штифты 44 исполнительного механизма и отверстия 52 под зажим образуют узел 44/52 поворота исполнительного механизма.
Поворотные штифты 43 рамы внешнего элемента 40 входят в отверстия 16 под ось поворота зажима в боковых стенках 12 рамы 2. Соответственно, поворотные штифты 43 рамы и отверстия 16 под ось поворота зажима образуют узел 16/43 поворота зажима.
Лоток 3 с возможностью скольжения соединен с рамой 2 таким образом, что передние направляющие штифты 37 и задние направляющие штифты 38 плавно входят в направляющие прорези 14 боковых стенок 12. В положении, проиллюстрированном на фиг. 2, задние направляющие штифты 38 находятся в задней части направляющих прорезей 14 и входят в направленные вверх задние концы 22 направляющих прорезей 14. Рычаги 51 исполнительного механизма поворачиваются вперед вокруг узла 44/52 поворота исполнительного механизма, в результате чего штифты 17 криволинейного сечения рамы 2 входят в криволинейные пазы 53 рычагов 51 исполнительного механизма и находятся на закрытом конце 55 каждой прорези 53.
Далее будет описано действие зажимного приспособления 1, начиная с положения, проиллюстрированного на фиг. 2.
На первой стадии, показанной на фиг. 3, поворачивают рычаги 51 исполнительного механизма назад вокруг узла 44/52 поворота исполнительного механизма, чтобы переместить штифты 17 криволинейного сечения относительно криволинейных пазов 53. В результате этого зажим 4 поворачивается вверх относительно рамы 2 вокруг узла 16/43 поворота зажима в разжатое положение. Угол поворота рычагов 51 исполнительного механизма составляет приблизительно 90° вокруг узла 44/52 поворота исполнительного механизма. На этой стадии штифты 17 криволинейного сечения находятся вблизи открытого конца 54 криволинейных пазов 53. Кроме того, на этой стадии лоток 3 не переместился из положения приготовления.
На следующей стадии пользователь поднимает лоток 3 за переднюю крышку, в результате чего лоток 3 поворачивается вокруг передних направляющих штифтов 37, а задние направляющие штифты 38 опускаются через задние концы 22 прорезей 14 исполнительного механизма 14 и достигают конца прямолинейного участка 20. Соответственно, лоток 3 перемещается в промежуточное положение.
На следующей стадии пользователь тянет за лоток 3, заставляя его скользить вперед относительно рамы 2, в результате чего передние направляющие штифты 37 и задние направляющие штифты 38 скользят по направляющим прорезям 14. Передние направляющие штифты 37 скользят по прямолинейному участку 20 через вершину направляющей прорези 14 и вниз через наклоненный вниз передний конец 21, и достигают показанного на фиг. 5 положения, в котором передние направляющие штифты 37 упираются в передний конец направляющих прорезей 14. Как показано, на этой стадии задние направляющие штифты 38 находятся на вершине или вблизи вершины направляющей прорези 14. Соответственно, лоток 3 наклоняется вперед, и пользователь, находящийся напротив зажимного приспособления, получает доступ к выемке 32 лотка 3. Это является положением загрузки лотка 3.
Перемещение лотка 3 из промежуточного положения на фиг. 4 в положение загрузки на фиг. 5 также заставляет зажим 40 повернуться вверх за пределы разжатого положения, в результате чего между нижним краем зажима 4 и лотком 3 увеличивается зазор. Это обеспечивается за счет скользящего контакта между криволинейной поверхностью 39 рычагов 31 лотка 3 и взаимодействующими поверхностями 47 рычагов 42 зажима 4. Как лучше всего видно на фиг. 4 и 5, по мере перемещения рычагов 31 лотка 3 вперед криволинейная поверхность 39 сначала соприкасается с нижней стороной взаимодействующей поверхности 47 рычагов 42. При дальнейшем перемещении лотка 3 вперед зажим 4 поворачивается вверх, чтобы обеспечить перемещение рычагов 31 ниже рычагов 42. Как показано на фиг. 5, в положении загрузки зажим 4 опирается на верхние углы дальних концов рычагов 31 лотка 3.
На следующей стадии, проиллюстрированной на фиг. 6, пользователь устанавливает картридж 7 для приготовления напитков в выемку 32 стороной слоистого материала вниз.
Затем процедуру выполняют в обратном порядке, чтобы завершить загрузку картриджа 7 для приготовления напитков. Сначала, как показано на фиг. 7, снова вставляют лоток 3 в раму 7, заставляя передние направляющие штифты 37 и задние направляющие штифты 38 перемещаться в обратном направлении по направляющим прорезям 14, пока лоток не достигнет промежуточного положения. В результате этого перемещения криволинейная поверхность 39 лотка 3 также отделяется от взаимодействующей поверхности 47 зажима 4, позволяя зажиму 4 под действием силы тяжести вернуться в разжатое положение. Как показано на фиг. 7, в этом положении картридж 7 для приготовления напитков еще не проколот, поскольку лоток 3 и зажим 4 наклонены и расположены выше прокалывателя 60 впускного отверстия и прокалывателя 61 выпускного отверстия.
На следующей стадии пользователь надавливает на переднюю кромку 36 лотка, заставляя лоток повернуться вниз вокруг передних направляющих штифтов 37, в результате чего лоток 3 возвращается в показанное на фиг. 2 положение, в котором он расположен параллельно основанию 11 рамы 2, и тесно соприкасается с ним. Этот поворот лотка 3 заставляет задние направляющие штифты 38 перемещаться вверх и возвращаться в задние концы 22 направляющих прорезей 14, чтобы зафиксировать лоток 3 на месте и предотвращать его перемещение вперед. На этой стадии зажим 4 еще находится в разжатом положении, и, хотя прокалыватель 60 впускного отверстия и прокалыватель 61 выпускного отверстия теперь выступают вверх через отверстие 33 для прокалывателя впускного отверстия и отверстие 34 для прокалывателя выпускного отверстия, они еще не прокалывают слоистый материал картриджа 7 для приготовления напитков, поскольку картридж 7 может быть свободно поднят прокалывателем впускного отверстия 16 и прокалывателем 61 выпускного отверстия и размещаться поверх прокалывателей.
Лишь только после поворота рычагов 51 исполнительного механизма вперед, как показано на фиг. 8, внешний элемент 40 и внутренний элемент 41 зажима 4 поворачиваются вниз по мере того, как неподвижные штифты 17 криволинейного сечения перемещаются по криволинейным пазам 53 исполнительного механизма 5. В результате этого поворота вниз зажима 4 (включая внутренний элемент 41, как показано на фиг. 9А и 9Б) обращенный внутрь центральный выступ 46 соприкасается с выемкой 74 внешнего элемента 70 картриджа для приготовления напитков, а зона 45 зажима области впуска давит на впускную камеру 73 картриджа для приготовления напитков, которая давит на картридж 7, заставляя прокалыватель 60 впускного отверстия и прокалыватель 61 выпускного отверстия прокалывать слоистый материал, а также плотно прижимать картридж 7 для приготовления напитков к лотку 3. Поворот зажима между разжатым и зажатым положениями предпочтительно обеспечивает последовательное прокалывание впускного отверстия и выпускного отверстия в картридже 7 для приготовления напитков, при этом сначала прокалывается впускное отверстие. Как показано на фиг. 5, прокалыватель 60 впускного отверстия и отверстие 33 для прокалывателя впускного отверстия расположены ближе к оси узла 16/43 поворота зажима, чем прокалыватель 61 выпускного отверстия и отверстие 34 для прокалывателя выпускного отверстия.
Обычно зажимное приспособление 1 является частью автомата 300 для приготовления напитков, схематически показанного на фиг. 22. После загрузки картриджа 7 для приготовления напитков, как описано выше, автомат для приготовления напитков может действовать известным, например, из ЕР 1440910 способом с целью розлива напитка из картриджа для приготовления напитков в соответствующую емкость 301. Отверстие 35 для штрихового кода в лотке 3 позволяет считывателю штрихового кода автомата 300 для приготовления напитков считывать штриховой код на стороне слоистого материала картриджа 7 для приготовления напитков.
При извлечении картриджа 7 для приготовления напитков из зажимного приспособления 1 описанные выше операции выполняются в обратном порядке, чтобы переместить лоток 3 из положения приготовления через промежуточное положение обратно в положение загрузки, в котором может быть извлечен использованный картридж 7 для приготовления напитков и при желании установлен новый картридж 7 для приготовления напитков. Обычно картридж 7 для приготовления напитков извлекают под давлением выше атмосферного. После ослабления зажима картриджа 7 для приготовления напитков путем поворота рычагов 51 исполнительного механизма начинается сброс повышенного давления. При необходимости сброс давления продолжается по мере перемещения лотка 3 через промежуточное положение и скольжения относительно рамы 2. Соответственно, к тому моменту, когда лоток 3 достигает положения загрузки, давление в картридже 7 для приготовления напитков будет полностью сброшено, и он будет готов к извлечению.
Далее описан один из примеров картриджа 7, который может использоваться с зажимным приспособлением 1 и системой согласно настоящему изобретению. Хотя картридж 7 согласно этому примеру снабжен воздухоуловителем для обогащения напитка воздухом, другие картриджи могут не иметь такого воздухоуловителя. Применимые картриджи согласно другим примерам включают картриджи, предлагаемые на рынке компанией Kraft Foods, Inc под торговым наименованием Tassimo T-discs, примеры которых более полно описаны в патентах ЕР 1440909 и GB 2416480.
Картридж 7, проиллюстрированный на фиг. 10-21, в целом содержит внешний элемент 102, внутренний элемент 103 и слоистый материал 105. Внешний элемент 102, внутренний элемент 103 и слоистый материал 105 со штриховым кодом 104 в собранном виде образуют картридж 7, который имеет внутреннее пространство 106 для одного или нескольких ингредиентов напитка, впускное отверстие 107, выпускное отверстие 108 и путь движения напитка, соединяющий впускное отверстие 107 с выпускным отверстием 108 и проходящий через внутреннее пространство 106. Впускное отверстие 107 и выпускное отверстие 108 изначально герметично закрыты слоистым материалом 105 и открываются в процессе применения путем прокалывания или прорезания слоистого материала 105.
Картридж 7 согласно проиллюстрированному примеру рассчитан, в частности, на применение для приготовления напитков типа кофе эспрессо из обжаренных и молотых зерен, в которых желательно получение пенки.
Как показано на фиг. 10, картридж 7 имеет в целом круглую или дисковидную общую форму, при этом диаметр картриджа 7 значительно превышает его высоту. Как показано на фиг. 21, через центр внешнего элемента проходит большая ось Y. Обычно общий диаметр внешнего элемента 102 составляет 74,5 мм ± 6 мм, а общая высота составляет 16 мм ± 3 мм. Обычно объем картриджа 7 в собранном виде составляет 30,2 мл ± 20%.
Внешний элемент 102 в целом содержит чашевидную оболочку 110 с изогнутой кольцевой стенкой 113, закрытым верхом 111 и открытым низом 112. Верх 111 внешнего элемента 102 имеет меньший диаметр, чем его низ 112 за счет расширения кольцевой стенки 113 от закрытого верха 111 к открытому низу 112. Кольцевая стенка 113 и закрытый низ 112 вместе ограничивают емкость, имеющую внутреннее пространство 134.
Закрытый верх 111 имеет полую направленную внутрь цилиндрическую выступающую часть 118, центрированную по большой оси X. Как лучше видно на фиг. 12, цилиндрическая выступающая часть 18 имеет ступенчатый профиль, содержащий первый, второй и третий участки 219, 220 и 221. Первый участок 219 имеет правильную круглую цилиндрическую форму. Второй участок 220 имеет форму усеченного конуса и сужается внутрь. Третий участок 221 также имеет правильную круглую цилиндрическую форму и закрыт нижней поверхностью 131. Диаметр первого, второго и третьего участков 219, 220 и 221 постепенно уменьшается, в результате чего диаметр цилиндрической выступающей части 118 уменьшается от верха 111 до закрывающей ее нижней поверхности 131. В месте сочленения второго и третьего участков 220 и 221 цилиндрическая выступающая часть 118 имеет в целом горизонтальный уступ 132.
Внешний элемент 102 имеет проходящий наружу уступ 133, обращенный к низу 112. Проходящий наружу уступ 133 образует вспомогательную стенку 115, соосную с кольцевой стенкой 113, в результате чего между вспомогательной стенкой 115 и кольцевой стенкой 113 образуется кольцевой трубопровод 116. Трубопровод 116 проходит по окружности внешнего элемента 102. В кольцевой стенке 113 имеется множество прорезей 117 вровень с трубопроводом 116 для обеспечения сообщения трубопровода 116 и внутреннего пространства 134 внешнего элемента 102 с возможностью движения газа и жидкости. Как показано на фиг. 11, прорези 117 представляют собой вертикальные щели в кольцевой стенке 113. Предусмотрено от 20 до 40 прорезей. В проиллюстрированном варианте осуществления предусмотрено 37 прорезей 117, в целом равномерно расположенных по окружности трубопровода 16. Прорези 117 имеют длину предпочтительно от 1,4 до 1,8 мм. Обычно длина каждой прорези 117 составляет 1,6 мм или 10% общей высоты внешнего элемента 102. Ширина каждой прорези 117 составляет от 0,25 и 0,35 мм. Обычно ширина каждой прорези 117 составляет 0,3 мм. Прорези 117 являются достаточно узкими для предотвращения прохождения через них ингредиентов напитка в трубопровод 116 в процессе хранения или применения.
На периферии внешнего элемента 102 находится впускная камера 126. Как лучше всего видно на фиг. 11, впускную камеру 126 ограничивает цилиндрическая стенка 127, которая отделяет впускную камеру 126 от внутреннего пространства 134 внешнего элемента 102. Цилиндрическая стенка 127 имеет закрытую верхнюю поверхность 128, лежащую в плоскости, перпендикулярной большой оси Y, и открытый нижний конец 129, лежащий в одной плоскости с низом 12 внешнего элемента 102. Впускная камера 26 сообщается с трубопроводом 116 посредством двух прорезей 230, как показано на фиг. 11. В качестве альтернативы, для сообщения трубопровода 116 и впускной камеры 126 может использоваться от одной до четырех прорезей.
Нижний конец проходящего наружу уступа 133 снабжен проходящей наружу кромкой 135, перпендикулярной большой оси Y. Обычно кромка 135 имеет ширину от 2 до 4 мм. Часть кромки 135 увеличена и образует рукоятку 124, за которую можно держать внешний элемент 102. Рукоятка 124 снабжена перевернутым ободом 225 для улучшения захвата.
Внешний элемент 102 выполнен в виде цельной детали из полиэтилена высокой плотности, полипропилена, полистирола, сложного полиэфира или слоистого материала или из двух или более из этих материалов.
Как показано на фиг. 17-20, внутренний элемент 103 содержит кольцевую раму 141 и проходящую вниз цилиндрическую воронку 140. Через центр внутреннего элемента 103 проходит большая ось Y, как показано на фиг. 17.
Как лучше всего показано на фиг. 18 и 19, кольцевая рама 141 имеет наружный обод 151 и внутреннюю ступицу 152, которые соединены десятью равномерно расположенными радиальными спицами 153. Внутренняя ступица 152 выполнена за одно целое с цилиндрической воронкой 140 и отходит от нее. В кольцевой раме 141 имеются фильтрационные отверстия 155 между радиальными спицами 153. На кольцевой раме 141 установлен фильтр 104, который закрывает фильтрационные отверстия 155. Фильтр предпочтительно изготовлен из материала с высокой прочностью в мокром состоянии, например, нетканого волокнистого материала из сложного полиэфира. Другие применимые материалы включают водонепроницаемый целлюлозный материал, такой как целлюлозный материал, содержащий бумажное волокно. Бумажное волокно может быть смешано с волокнами полипропилена, поливинилхлорида и/или полиэтилена.
Как показано на виде в поперечном разрезе на фиг. 17, внутренняя ступица 152 находится ниже, чем наружный обод 151, в результате чего кольцевая рама 141 имеет скошенный нижний профиль.
Верхняя поверхность каждой спицы 153 снабжена вертикальной перегородкой 154, которая делит пустое пространство над кольцевой рамой 141 на множество каналов 157. Каждый канал 157 ограничен перегородкой 154 с одной из сторон и фильтром 104 со стороны нижней поверхности. Каналы 157 проходят от наружного обода 151 вниз и выходят в цилиндрическую воронку 140 посредством отверстий 156, ограниченных внутренними краями перегородок 154.
Цилиндрическая воронка 140 содержит наружную трубку 142, окружающую внутренний разгрузочный лоток 143. Наружная трубка 142 образует внешнюю поверхность цилиндрической воронки 140. Верхний конец разгрузочного лотка 143 соединен с наружной трубкой 142 посредством кольцевой кромки 147. На верхнем конце разгрузочного лотка 143 находится впускное отверстие 145, которое сообщается с отверстиями 156 каналов 157, а на нижнем конце находится выпускное отверстие 144, через которое приготовленный напиток разливается в чашку или другую емкость. Разгрузочный лоток 43 имеет ступенчатый профиль с отчетливым изгибом 166 вблизи верхнего конца трубки 143.
Как показано на фиг. 17, разгрузочный лоток 143 снабжен перегородкой 165, которая проходит от выпускного отверстия 144 на протяжении части разгрузочного лотка 143. Перегородка 165 помогает предотвращать распыление и/или разбрызгивание напитка при его выходе из разгрузочного лотка 143.
От кольцевой кромки 147 вертикально отходит обод 167, соединяющий наружную трубку 142 с разгрузочным лотком 143. Обод 167 окружает впускное отверстие 145, ведущее в разгрузочный лоток 143, и ограничивает кольцевой канал 169 между ободом 167 и верхним участком наружной трубки 142. Обод 167 имеет направленный внутрь уступ 168. В одной из точек по окружности обода 167 предусмотрено отверстие 170 в виде прорези, которое проходит от верхнего края обода 167 до точки в минимальной степени ниже уровня уступа 168, как лучше всего показано на фиг. 17 и 17А. Прорезь имеет ширину 0,64 мм.
Как показано на фиг. 17 и 17А, на кольцевой кромке 147 находится отверстие 171 для впуска воздуха, совмещенное по окружности с отверстием 170. Отверстие 171 для впуска воздуха представляет собой отверстие, проходящее через кромку 147 и обеспечивающее сообщение точки выше кромки 147 и пустого пространства ниже кромки 147 между наружной трубкой 142 и разгрузочным лотком 143. Предпочтительно и, как показано, отверстие 171 для впуска воздуха имеет верхний участок 173 в форме усеченного конуса и нижний цилиндрический участок 172. Отверстие 171 для впуска воздуха обычно формируется с помощью штампа, такого как штифт. Сужающийся профиль отверстия 171 для впуска воздуха позволяет легче извлекать штамп из литого изделия. Стенка наружной трубки 142 вблизи отверстия 171 для впуска воздуха образует скат, ведущий из отверстия 171 для впуска воздуха во впускное отверстие 145 разгрузочного лотка 143. Как показано на фиг. 17А, между отверстием 171 для впуска воздуха и скатом предусмотрен скошенный уступ 174, чтобы струя напитка, выходящая из прорези 170, не сталкивалась непосредственно с верхней поверхностью кромки 147 вблизи отверстия 171 для впуска воздуха.
Внутренний элемент 103 может быть выполнен в виде цельной детали из полипропилена или аналогичного материала, как описано выше.
Слоистый материал 105 состоит из двух слоев: первого слоя алюминия и второго слоя литого полипропилена. Толщина слоя алюминия составляет от 0,02 до 0,07 мм. Толщина слоя литого полипропилена составляет от 0,025 до 0,065 мм. В одном из вариантов осуществления толщина слоя алюминия составляет 0,06 мм, а толщина слоя полипропилена составляет 0,025 мм. Этот слоистый материал 105 особо выгоден, поскольку обладает высокой устойчивостью к скручиванию при сборке. Соответственно, слоистый материал 105 может предварительно нарезаться на куски нужного размера и формы и затем без перекашивания перемещаться на сборочный участок производственной линии. Следовательно, слоистый материал 108 особо применим для сварки. Могут применяться другие слоистые материалы, включая слоистые материалы из ПЭТ/алюминия/ПП, ПЭ/ЕУОН/ПП, ПЭТ/металлизированного слоя/ПП и алюминия/ПП. Вместо высекаемого штампом слоистого материала может использоваться катаный материал.
Вместо гибкого слоистого материала 105 картридж 7 может быть закрыт жесткой или полужесткой крышкой.
Сборка картриджа 7 описана в ЕР 1440909 и ЕР 1796516.
В процессе применения во впускную камеру 126 картриджа 7 через впускное отверстие 107 поступает вода под давлением. Из нее вода через множество прорезей 117 поступает в фильтровальную камеру 160 картриджа 1 по трубопроводу 116. Вода нагнетается в радиальном направлении внутрь через фильтровальную камеру 160 и смешивается с находящимися в ней ингредиентами 200 напитка. В то же время, вода нагнетается вверх через ингредиенты 200 напитка. Напиток, получаемый при прохождении воды через ингредиенты 200 напитка, проходит через фильтр 104 и фильтрационные отверстия 155 в каналы 157, расположенные над кольцевой рамой 141.
Напиток протекает вниз по радиальным каналам 157 между перегородками и через отверстия 156 в кольцевой канал 169 цилиндрической воронки 140. За счет противодавления напитка, накапливающегося в фильтровальной камере 160 и в каналах 157, напиток из кольцевого канала 169 под давлением нагнетается через отверстие 128. Соответственно, напиток через отверстие нагнетается в виде струи в расширительную камеру, образованную верхним концом разгрузочного лотка 143. Как показано на фиг. 21, струя напитка проходит непосредственно над отверстием 171 для впуска воздуха. При прохождении напитка через сужение отверстия его давление снижается. При поступлении напитка в разгрузочный лоток 143 его давление остается относительно низким. В результате, поток напитка захватывает воздух в виде множества мелких пузырьков по мере всасывания воздуха снаружи картриджа 7 через отверстие 171 для впуска воздуха. Струя напитка, выходящая из отверстия, направляется вниз в выпускное отверстие 144, из которого напиток поступает в описанную выше выпускную трубку 120 и далее в емкость, такую как чашка, при этом пузырьки воздуха создают желаемую пенку. Соответственно, отверстие и отверстие 171 для впуска воздуха вместе образуют воздухоуловитель, который служит для захвата воздуха напитком.