УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВСПЕНИВАНИЯ МОЛОКА
DEVICE FOR FOAMING MILK

Изобретение относится к области техники, относящейся к устройствам для приготовления напитков. В частности, изобретение относится к устройству для получения молочной пены и молочных напитков, при этом упомянутое устройство выполнено с возможностью присоединения к машине для приготовления напитков. Оно также относится к системе для приготовления напитков с таким устройством.
Известны устройства для вспенивания молока в виде интегрированных модулей кофемашин или в виде отдельных устройств, выполненных с возможностью присоединения к кофемашинам. В ЕР 2047779 раскрыта кофемашина с присоединяемым модулем для молока, в котором используется горячий пар из кофемашины для вспенивания молока, всасываемого из емкости модуля для молока благодаря эффекту Вентури.
Устройства, основанные на эффекте Вентури, могут приготовлять только горячую молочную пену. Однако часто также требуется приготовить холодную молочную пену. В ЕР 2326224, например, показан вспениватель молока, содержащий шестеренный насос в качестве центрального элемента для получения пены. На стороне впускного отверстия шестеренного насоса этот насос всасывает воздух и молоко, которое одновременно вспенивается при его перемещении шестеренками и выдается на стороне выпускного отверстия в виде вспененного молока. Опционально в шестеренный насос дополнительно может подводиться пар, так что выдаваемое вспененное молоко является теплым.
Однако было обнаружено, что характеристики молочной пены приготовленного вспененного молока из вспенивателей молока согласно известному уровню техники часто были непостоянными, и, кроме того, иногда их было нелегко воспроизвести. Таким образом, качество получаемой молочной пены оценивалось по-разному разными пользователями: в то время как некоторые пользователи в частности были удовлетворены, когда молочная пена была в частности устойчивой и мелкопористой, мнение других пользователей было совершенно иным.
Таким образом, техническая проблема, решаемая настоящим изобретением, заключается в создании устройства для приготовления молочной пены, которое может быть присоединено к машине для приготовления напитков, в частности к кофемашине, и в котором устранены недостатки известного уровня техники.
Устройство согласно изобретению для приготовления вспененного молока выполнено с возможностью присоединения к машине для приготовления напитков и для этой цели содержит по меньшей мере один соединительный элемент для пара, получаемого с помощью машины для приготовления напитков, а также интерфейс для электрического тока, подаваемого машиной для приготовления напитков. Устройство дополнительно содержит блок вспенивания молока с шестеренным насосом. Шестеренный насос на стороне впускного отверстия соединен с каналом подачи молока и с каналом подачи воздуха. Устройство отличается тем, что блок вспенивания молока выполнен таким образом, что обеспечена возможность регулировки его рабочего параметра в зависимости от измеренной величины и/или вводимой пользователем информации.
Под "регулировкой" в данном документе понимается воздействие на по меньшей мере один рабочий параметр блока вспенивания молока, который влияет на то, как этот блок работает во время активной операции вспенивания молока. Таким образом, эта возможность регулировки отличается от простого действия "включить/выключить", известного в случае присоединяемых устройств для вспенивания молока согласно уровню техники. Возможность регулировки в частности осуществляется таким образом, что параметр, задаваемый пользователем и/или задаваемый элементом управления, оказывает влияние на характеристики и/или количество получаемой молочной пены.
Среди прочего, изобретение основано на признании того факта, что характеристики получаемой молочной пены также зависят от параметров, которые вообще не могут быть заведомо известны. В настоящем изобретении путем систематических испытаний было обнаружено, что температура, содержание жира, а также другие свойства молока оказывают решающее влияние на приготовление пены.
Например, если все остальные характеристики остаются неизменными, эффективность вспенивания молока критически зависит от температуры, в частности, особенно в диапазоне температур от 5° до 20°. Проведенные в рамках этого изобретения измерения, например, показали, что объем пены может уменьшиться в 3 раза в диапазоне от приблизительно 5°С до приблизительно 17°С, при условии, что другие рабочие параметры фиксированы. Решающую роль, таким образом, также играют степень охлаждения холодильника, из которого взято молоко, была ли также охлаждена емкость для молока, и сколько времени прошло между взятием молока из холодильника и приготовлением.
Кроме того, было обнаружено, что даже если все остальные параметры одинаковы, имеются существенные различия между ультрапастеризованным (UHT) молоком и молоком, которое было всего лишь пастеризовано. Другие молочные напитки, которые также необходимо упомянуть, когда речь идет о "молоке", например, соевое молоко или рисовое молоко, или безлактозное молоко, также имеют другие характеристики.
Из осознания этого факта следует, что одна лишь оптимизация устройства для приготовления молока перед его эксплуатацией недостаточна. Результаты приготовления всегда будут зависеть от характеристик исходного продукта.
В настоящем изобретении предлагается способ решения этой проблемы либо путем предоставления пользователю возможности выбирать характеристики пены на основе его предпочтений и относящихся к нему ситуаций (обычно используемое молоко, температура холодильника), либо путем предоставления возможности реагировать на результаты измерения или уже осуществленного вспенивания, или обе эти опции.
Средство приведения в действие блока вспенивания молока, устанавливающий рабочий параметр в зависимости от вводимой пользователем информации и/или измеренной величины, может иметься в виде части устройства для вспенивания молока или может быть расположен снаружи в машине для приготовления напитков.
Величина, измеряемая непосредственно в самом молоке, например, температура молока или проводимость и/или другая характеристика молока как такового, рассматривается как измеренная величина, которая влияет на регулировку. Дополнительно или помимо этого может быть также рассмотрено значение, определенное в машине для приготовления напитков, например, результат измерения, который служит для распознавания вставленной капсулы для напитков в модуле распознавания капсулы с помощью этикетки или с помощью цвета и/или формы капсулы.
Вводимая пользователем информация, влияющая на регулировку, может быть непосредственным введенным рабочим параметром или также введенной информацией, которая опосредованно влияет на рабочий параметр, например, путем выбора определенной программы в машине для приготовления напитков (например, "черный латте макиато", "светлый латте маккиато", "черный капучино" или тому подобное).
Возможность регулировки блока вспенивания молока может представлять собой возможность регулировки скорости шестеренного насоса, при этом этот насос может регулироваться, например, в зависимости от типа шестеренного насоса или связанного электрического двигателя, и, таким образом, его можно непосредственно активировать или на него можно воздействовать лишь опосредованно, например, посредством питания насоса. В вариантах осуществления изобретения блок вспенивания молока на стороне выпускного отверстия шестеренного насоса содержит дроссель, при этом указанный дроссель может быть выполнен посредством сужения канала для вспененного молока. Взаимодействие скорости шестеренного насоса и дросселя может непосредственно влиять на сжатие воздуха (молоко как жидкость является несжимаемым, при этом другие параметры, влияющие на вспенивание, такие как поверхностное натяжение, являются постоянными), и, таким образом, также на характеристики маленьких пузырьков воздуха в пене.
В качестве рабочего параметра также могут быть выбраны другие параметры шестеренного насоса, например, расстояние между шестеренками.
Дополнительно или альтернативно возможность регулировки также может представлять собой или включать в себя возможность регулировки канала подачи воздуха. Для этой цели клапан, через который осуществляется подвод воздуха, может иметь переменное активное поперечное сечение клапана (полное поперечное сечение отверстия, через которое течет воздух). В варианте осуществления изобретения клапанный узел, в частности, содержит множество клапанных элементов, которые могут открываться или закрываться независимо друг от друга. Посредством этого могут обеспечиваться различные условия открытия клапана.
Такие клапанные блоки могут иметь общую камеру клапана, из которой воздух течет в направлении шестеренного насоса.
Клапанный блок с электронным управлением, например, упомянутого типа с регулируемым поперечным сечением, или также клапанный блок с простой регулировкой "включить/выключить" может быть частью самого устройства для вспенивания молока. Альтернативно он также может быть расположен в машине для приготовления напитков, при этом устройство для вспенивания молока может содержать соединительный элемент для подвода воздуха из машины для приготовления напитков.
В вариантах осуществления изобретения блок вспенивания молока содержит корпус. Этот корпус образует камеру шестеренного насоса в некоторый случаях вместе с крышкой (которая в данном документе считается принадлежащей корпусу) и/или с другими элементами. Данная камера ограничена уплотнением по отношению к нижней части. Уплотнение выполнено в виде непрерывного элемента с по меньшей мере одним отверстием клапана для всасываемого молока. Канал для всасываемого молока, а также:
- электрический двигатель шестеренного насоса, приводящий в действие шестерни посредством вала, выступающего через плоскость уплотнения;
- клапанный блок описанного типа для подвода воздуха;
- канал подачи воздуха;
- канал подачи воздуха, ведущий к шестеренному насосу; и/или
- переходная часть к присоединительному элементу, причем этот присоединительный элемент служит для присоединения к машине для приготовления напитков и содержит соединительный элемент для пара и интерфейс,
расположены под уплотнением и закреплены на корпусе или образованы этим корпусом.
Эти элементы могут находиться под уплотнением, в каждом случае по отдельности или в произвольной комбинации.
Клапан типа "утиный нос" или клапаны типа "утиный нос" могут быть образованы самим уплотнением для прохождения молока от нижней стороны к верхней стороне, а также, соответственно, для прохождения воздуха от нижней стороны к верхней стороне и, соответственно, для прохождения промывочной воды или промывочного пара, которые могут подводиться отдельным каналом, в канал для жидкости.
Очень простым образом эта конструкция обеспечивает уплотнение между с одной стороны областью (с верхней стороны), в которой происходит вспенивание, и с другой стороны областью подводов и частей, приводимых в действие электричеством. Благодаря этой простой конструкция с одним уплотнением обеспечиваются важные преимущества в отношении промывки.
Дополнительно к упомянутому блоку вспенивания молока с шестеренным насосом, устройство для вспенивания молока также может содержать смесительное сопло, в котором пар - подводимый при необходимости выдачи (вспененного) молока в теплом виде - сводится вместе с молоком и, в случае приготовления теплого вспененного молока, также с воздухом. Для этой цели устройство для вспенивания молока может иметь канал подачи воздуха непосредственно в смесительное сопло.
Такое смесительное сопло, например, расположено ниже по потоку от шестеренного насоса в направлении потока. Оно может быть расположено, например, непосредственно над выпускным отверстием молочной пены.
В дополнение к указанному соединительному элементу для пара, устройство для вспенивания молока может содержать дополнительный соединительный элемент для воды, которая, например, является горячей, и/или для пара, который/которые перемещаются машиной для приготовления напитков, при этом указанная вода или указанный пар могут быть использованы для сквозного промывания и очистки. Может использоваться канал, проходящий от этого соединительного элемента, для промывочной воды и для промывочного пара, при этом он выходит в блок вспенивания молока и соответственно служит для сквозного промывания и, при некоторых обстоятельствах, также для стерилизации шестеренного насоса, включая каналы канала подачи и выходные каналы.
В вариантах осуществления с клапанным блоком, расположенным в машине для приготовления напитков, как упомянуто выше, устройство для вспенивания молока дополнительно может содержать соединительный элемент воздуха для воздуха, поступающего из машины для приготовления напитков и предназначенного для перемещения в блок вспенивания молока.
Изобретение также относится к системе для приготовления напитков с устройством описанного типа и дополнительно с машиной для приготовления напитков. Машина для приготовления напитков - например, кофемашина - содержит, например, контейнер для воды, водяной насос и нагреватель воды. Также имеется заварочная камера для приготовления горячего напитка из нагретой воды путем экстрагирования из материала экстрагирования. Машина для приготовления напитков также может иметь блок электроники, содержащий описанные выше средство приведения в действие и, соответственно, регулировку клапанного блока или - если этот блок является частью устройства для вспенивания молока - соединенный с ним с возможностью сообщения. Введение информации пользователем предпочтительно осуществляется в местоположении ввода данного блока электроники, при этом распознавание кофейной капсулы с материалом экстрагирования также осуществляется в некоторых случаях этим блоком электроники. Управление потоком пара также осуществляется с помощью этого блока электроники.
Иллюстративные варианты осуществления изобретения описываются ниже со ссылками на чертежи. Одинаковые или сходные элементы обозначены на чертежах одинаковыми номерами позиций. На чертежах показаны:
фиг. 1 - вид устройства для приготовления вспененного молока (устройство для вспенивания молока);
фиг. 2 - покомпонентное изображение устройства для вспенивания молока;
фиг. 3 - покомпонентное изображение блока вспенивания молока устройства для вспенивания молока;
фиг. 4 - вид блока вспенивания молока, выполненный в разрезе в горизонтальной плоскости;
фиг. 5 - частичный вид уплотнения блока вспенивания молока с элементами шестеренного насоса;
фиг. 6 - вид верхней части основного корпуса блока вспенивания молока, выполненный в разрезе в горизонтальной плоскости;
фиг. 7 - вид верхней части основного корпуса снизу;
фиг. 8 - вид верхней части основного корпуса, выполненный в разрезе в вертикальной плоскости;
фиг. 9 - вид клапанного блока вспенивания молока;
фиг. 10 - покомпонентный вид клапанного блока;
фиг. 11а-11с - клапанный блок, вид сверху, вертикальный вид сбоку и вертикальный вид спереди;
фиг. 12 - вид сверху блока вспенивания молока с клапанным блоком;
фиг. 13 - изображение блока вспенивания молока, выполненное в разрезе в плоскости клапанного блока;
фиг. 14а-14b - виды присоединительного элемента, соответственно с наклоном сверху и с наклоном снизу;
фиг. 15а-15b - виды дополнительной части;
фиг. 16а-16b - виды основной части;
фиг. 17а-17b - изображения присоединительного элемента без внешнего корпуса;
фиг. 18а-18с - изображения частей устройства, из которых очевидна функция присоединительного элемента;
фиг. 19 - вид системы для приготовления напитков с устройством для вспенивания молока;
фиг. 20 - деталь системы для приготовления напитков, показанная в разрезе в вертикальной плоскости;
фиг. 21 - деталь, относящаяся к присоединению устройства для вспенивания молока к машине для приготовления напитков;
фиг. 22 - вид детали устройства для вспенивания молока;
фиг. 23 - блок-схема системы для приготовления напитков;
фиг. 24 - изображение в разрезе устройства для вспенивания молока, выдвинутого лишь частично, с присоединительным элементом в альтернативной варианте осуществления; и
фиг. 25 - вид устройства для вспенивания молока в альтернативном варианте осуществления.
Устройство 1 для приготовления вспененного молока (устройство для вспенивания молока) показано в целом на фиг. 1. На фиг. 2 показано покомпонентное изображение его частей.
Устройство 1 содержит контейнер 3 для молока, блок 5 вспенивания молока и крышку 6.
В показанном варианте осуществления контейнер 3 для молока выполнен с двойными стенками с целью тепловой изоляции, однако также возможны конструкции с одной стенкой. Он может быть прозрачным или иметь смотровое окно для проверки уровня молока.
Контейнер 3 для молока и крышка 6 могут быть согласованы друг с другом таким образом, что крышка 6 также может быть помещена непосредственно на контейнер 3 для молока без расположения блока 5 вспенивания молока между ними, посредством чего заполненный контейнер для молока с крышкой может быть помещен, например, в холодильник. Контейнер для молока и крышка также могут быть легко промыты, при этом они могут быть, например, выполнены с возможностью мытья в посудомоечной машине.
Элементы блока 5 вспенивания молока показаны в покомпонентном виде на фиг. 3. На нижней части 11 основного корпуса расположен электрический двигатель 13, принадлежащий шестеренному насосу, а также верхняя часть 14 основного корпуса. В верхней части основного корпуса выполнено боковое окно 12.
Верхняя часть 14 основного корпуса образует приблизительно круглое цилиндрическое углубление, в котором расположены шестерни 17 шестеренного насоса. Шестерни 17 шестеренного насоса приводятся в действие валом 19, соединенным с электрическим двигателем 13. Углубление уплотнено по отношению к нижней части уплотнением 21.
Помимо шестерен, вала и электрического двигателя, шестеренный насос также может иметь свой собственный корпус, или корпус, который может быть интегрирован в основной корпус или другие части, например в крышку 16 блока вспенивания молока. В показанном иллюстративном варианте осуществления крышка 16 блока вспенивания молока выполнена таким образом, что камера насоса, окружающая шестерни 17, образована между уплотнением 21 и крышкой 16 блока вспенивания молока благодаря сводчатому элементу 15 (также ясно виден на фиг. 12).
На основном корпусе 11, 14 также закреплен клапанный блок 20.
Вниз от плоскости шестеренного насоса проходит трубка 18 всасывания молока (не показана на фиг. 3), которая выступает в контейнер 3 для молока почти к его основанию в собранном состоянии устройства 1.
Дополнительно под шестеренным насосом расположена соединительная часть 22. Эта часть обеспечивает уплотнение окна 12 и одновременно образует проход для соединения описанных ниже каналов вспенивателя молока, которые закреплены с одной стороны на основном корпусе, и с другой стороны на присоединительном элементе.
На фиг. 3 также показаны прокладка 23 и уплотнительный элемент 24 двигателя.
Присоединительный элемент содержит часть присоединительного элемента, защищенную корпусом 26 присоединительного элемента. Данная часть присоединительного элемента образована основной частью 25 и дополнительной частью 27, которая описана более детально ниже. Как можно видеть на фиг. 3, дополнительная часть 27 содержит выступающее вниз выпускное отверстие 28 молочной пены.
На фиг. 4 показан вид сверху блока 5 вспенивания молока, выполненный в разрезе в плоскости, лежащей над плоскостью уплотнения, образованной уплотнением 21. Более светлые линии в этом виде сверху изображают элементы, расположенные еще ниже, которые сами по себе не видны.
Шестеренный насос прикреплен над плоскостью уплотнения. К шестеренному насосу ведет канал 31 жидкости верхней стороны. Он соединен с одной стороны с трубкой 18 всасывания молока и с другой стороны с каналом горячей воды и/или каналом 32 подачи пара, через клапаны 42, 41 типа "утиный нос", образованные уплотнением 21, которые также ясно видны на фиг. 5. Канал 34 подачи воздуха соединен с каналом жидкости верхней стороны, т.е. с шестеренным насосом на стороне впускного отверстия, также через клапан 43 типа "утиный нос", образованный уплотнением.
За шестеренным насосом расположен проход 36 для перемещаемого молока, которое уже вспенено в зависимости от выбранного рабочего состояния, при этом через этот проход упомянутое молоко снова проходит вниз через плоскость уплотнения, где оно поступает в присоединительный элемент через выходной канал 35.
На фиг. 6-8 показаны дополнительные виды верхней части 14 основного корпуса, причем на фиг. 6 показан вид в разрезе в горизонтальной плоскости, на фиг. 8 - вид в разрезе в вертикальной плоскости, и на фиг. 7 показан вид сзади.
Каналы нижней стороны образованы трубками соединительной части 22, уложенными в соответствующие каналы верхней части 14 основного корпуса. Эти каналы, т.е. канал 51 для канала 32 подачи горячей воды и/или пара, канал 52 для канала 34 подачи воздуха и канал 53 для выходного канала 35 в частности ясно показаны в виде снизу на фиг. 7.
Уплотнение 21 (фиг. 8) зажато между верхней частью 14 основного корпуса и блоком вспенивания молока (не показан на фиг. 8). Камера насоса шестеренного насоса, содержащего шестерни 17, образована между крышкой блока вспенивания молока и верхней частью основного корпуса благодаря сводчатому элементу 15 в крышке блока вспенивания молока (фиг. 3, фиг. 12).
На фиг. 8 показан дополнительный опциональный признак. Проход 36 для перемещаемого молока, которое уже вспенено в зависимости от выбранного рабочего состояния, сужен в виде дросселя. Посредством этого в шестеренном насосе образуется некоторое противодавление, благодаря которому регулируется расход. Это противодавление способствует эффективному вспениванию холодного молока.
На фиг. 9 показан вид клапанного элемента 20, на фиг. 10 показано покомпонентное изображение клапанного блока, и на фиг. 11а-11с показан клапанный блок в виде сверху, выполненный по линии Е-Е на фиг. 11а и по линии D-D на фиг. 11а.
На фиг. 12 показан вид сверху блока вспенивания молока с клапанным блоком 20 без присоединительного элемента и трубки всасывания молока, при этом на фиг. 13 показан вид, выполненный в вертикальной плоскости, проходящей через линию 213 на фиг. 12.
Клапанный блок 20 содержит два клапанных элемента в общем корпусе 61 клапана. Каждый клапанный элемент содержит запорный элемент 62, на котором расположен уплотнительный элемент 63 и который выполнен с возможностью перемещения вдоль оси, в выбранном установочном положении вдоль вертикальной оси. Перемещение вверх осуществляется посредством электромагнита 64 против усилия пружины 65, напряженной между электромагнитом (или корпусом клапана) и стопорным кольцом 66. Передние части клапанных элементов, образованные на верхней стороне запорными элементами и уплотнительными элементами, выступают через отверстия в верхней части 14 основного корпуса (см. фиг. 12 и 13). В закрытом состоянии уплотнительная часть 67 соответствующего уплотнительного элемента 63 прижимается усилием пружины к поверхности верхней части 14 основного корпуса вдоль периферии соответствующего отверстия.
Для обоих клапанов в каждом случае образуется камера 71 клапана между соответствующей стенкой верхней части 14 основного корпуса и уплотнением 68. Когда запорный элемент с уплотнительным элементом 63 поднимается электромагнитом, образуется приточное отверстие, через которое может течь воздух от внешней части в соответствующую камеру 71 клапана и из нее он может поступать в (общий) трубопровод канала подачи воздуха через соединительный патрубок или ответвление 73 воздуха.
Два клапанных элемента могут быть приведены в действие независимо друг от друга и могут быть открыты в каждом случае по отдельности или вместе. Посредством этого могут быть созданы различные условия открытия клапана. В целом могут быть получены четыре условия открытия клапана посредством того, что лишь один из клапанных элементов открыт, а другой закрыт, оба из них открыты или оба закрыты.
В вариантах осуществления может быть целесообразно, если клапанные элементы и/или размер соответствующим образом выполненного приточного отверстия выбираются с разными размерами и/или воздух, впущенный одним из клапанных элементов, подвергается существенно большему сопротивлению потока, чем воздух, впущенный другим клапанным элементом. В этом случае упомянутые четыре условия открытия, определенные различным образом, различны в количественном отношении. Например, приточное отверстие одного из клапанных элементов может иметь размер, равный удвоенному размеру приточного отверстия другого клапанного элемента, так что могут быть выбраны состояния "0" (клапан воздуха полностью закрыт), "1/3" (открыт меньший клапанный элемент), "2/3" (открыт больший клапанный элемент) и "1" (открыты оба клапанных элемента).
Элемент регулирования потока воздуха, такой как, например, 3/2 ходовой клапан (не показан), посредством которого путь между камерами 71 клапана и смесительным соплом или путь между камерами клапана и входом шестеренного насоса может быть открыт и соответствующий другой путь может быть закрыт, может быть расположен с соединением ниже по потоку от клапанного блока в направлении потока воздуха для регулирования того, должен ли подводиться воздух на смесительное сопло или шестеренный насос. Однако такой элемент регулирования потока воздуха может быть также опущен, при этом регулирование осуществляется в этом случае автоматически соответствующими клапанными элементами, посредством того, что данные элементы открываются благодаря разрежению на внешней стороне и, таким образом, предотвращают обратный поток вспененного молока по соответствующему пути, который не нужен.
Конструкция и принцип действия присоединительного элемента описываются ниже со ссылками на фиг. 14а-14с. На фиг. 14а и 14b соответственно показаны виды присоединительного элемента, соответственно с наклоном сверху и с наклоном снизу. На фиг. 15а и 15b показана дополнительная часть 27 в разложенном состоянии и на фиг. 15с и 15d в сложенном состоянии. На фиг. 16а и 16b показана основная часть 25. На фиг. 17а, 17b, 17с показан вид присоединительного элемента, выполненный в разрезе в плоскостях А-А, В-В и С-С на фиг. 17d. На фиг. 18а показан вид устройства сверху и на фиг. 18b и 18с виды в разрезе устройства, выполненные в разрезе соответственно в плоскостях А-А и В-В на фиг. 18а.
Конец с лицевой стороны, который, например, на фиг. 14а и 15с лежит впереди, при эксплуатации присоединяется к кофемашине, тогда как противоположный конец может быть присоединен к блоку 5 вспенивания молока.
Основная часть 25 в целом может быть выполнена в виде формованной части из подходящего теплостойкого пластика, и может быть изготовлена, например, в виде выполненной способом литья под давлением части. Дополнительная часть 27 изготовлена, например, из силикона. Она состоит из одной детали и в целом выполнена плоской (в виде листа) с функциональными элементами, выполненными на ней за одно целое. Совокупность плоских секций называется здесь "основанием". Между плоскими секциями 80 выполнены шарниры 81, образованные непрерывными отверстиями и пазообразными углублениями и обеспечивающие свободное складывание вокруг основной части 25. Размеры плоских секций 80 между пазами согласованы с размерами основной части.
Функциональные элементы дополнительной части 27 помимо выпускного отверстия 28 молочной пены образованы проходами 82-86 и элементом 89 смесительного сопла.
Основная часть 25 образует проходной канал 96, проходящий от конца на стороне кофемашины к противоположному концу и предназначенный для промывочной воды (холодной или нагретой кофемашиной) или промывочного пара, при этом упомянутая вода или пар, когда это необходимо, поступает из проходного канала 96 в канал 32 подачи воздуха горячей воды и/или пара и из него в промываемые элементы, в частности в шестеренный насос. Проход 86, 84 дополнительной части связан с проходным каналом 96 в каждом случае на стороне кофемашины и на стороне вспенивателя молока.
Также образован соединительный элемент пара, через которое пар поступает из кофемашины в смесительное сопло. Этот соединительный элемент пара образован проходом 85 со связанным клапаном 87 дополнительной части 27, причем упомянутый проход выступает в соединительное отверстие 95 пара основной части 25.
На стороне вспенивателя молока в основной части в каждом случае выполнено отверстие 92, 93 для подачи воздуха и молока, в которое выступают соответствующие проходы 82, 83 дополнительной части. Проход 82 воздуха имеет связанный клапан 88, выполненный, как и клапан 87 пара, в виде клапана типа "утиный нос" из одной детали с остальной частью дополнительной части 27.
Для смесительного сопла основная часть 25 имеет отверстие 99 смесительного сопла, в которое выступает элемент 89 смесительного сопла. Кроме того, на нижней стороне выполнены выступ 91 выпускного отверстия молочной пены и окружающее его установочное кольцо 94, которые взаимодействуют с соответствующей конструкцией 90 дополнительной части.
Смесительное сопло образовано между элементом смесительного сопла и соответствующим образом выполненными камерами основной части 25.
Пар, подаваемый через соединительный элемент пара, поступает через клапан 87 в камеру 97 смесительного сопла, как, например, в частности хорошо показано на фиг. 17с. В камере 97 смесительного сопла посредством потока пара создается разрежение, благодаря которому воздух и молоко всасываются через соответствующие проходы 82, 83 (фиг. 17b, фиг. 18b). В этой камере смесительного сопла образуется молочная пена, проходящая вниз через выпускное отверстие 28 молочной пены в емкость для готовых напитков. Вспененное молоко является теплым благодаря теплоте конденсации, высвобождаемой паром.
Благодаря малому отверстию сопла, через которое с высокой скоростью выходит пар, смесительное сопло выполнено таким образом, что вследствие работы сопла образуется разрежение. Это также способствует транспортировке молока из канала молока, даже если молоко интенсивно перемещается шестеренным насосом.
Клапаны 87, 88 типа "утиный нос" закрываются, если во внутренней части камеры 97 смесительного сопла преобладает нормальное давление или слегка избыточное давление. Однако они оба автоматически открываются, если, наоборот - как только втекает пар - преобладает разрежение вследствие эффекта Бернулли и/или вследствие переноса импульсов.
Подвод воздуха в камеру смесительного сопла также может осуществляться непосредственно снаружи, например, через клапан типа "утиный нос", вместо подвода через клапанный блок, при этом в результате обеспечиваются два пути воздуха, независимых друг от друга, с одной стороны для камеры смесительного сопла и с другой стороны для шестеренного насоса.
Такая конструкция с подводом воздуха непосредственно в камеру смесительного сопла может быть также выбрана, например, для вариантов осуществления, в которых, в отличие от описанного здесь примера, отсутствуют приводные средства, приводимые в действие электричеством, (отсутствует насос, приводимый в действие электричеством), и в которых вспенивание осуществляется просто с помощью пара с использованием всасывающего эффекта смесительного сопла.
Присоединительный элемент выполнен таким образом, что выпускное отверстие 28 молочной пены может быть расположено вблизи выпускного отверстия для горячего напитка. Для этой цели оно расположено в непосредственной близости от торцевой поверхности 29, присоединенной к соответствующей поверхности машины для приготовления напитков. Как описано выше, расстояние составляет не более 2,5 см, предпочтительно даже меньше. Это расстояние обычно измеряется перпендикулярно (вертикальной) плоскости, образованной торцевой поверхностью, между этой плоскостью и центральной точкой выходного отверстия из выпускного отверстия молочной пены.
На фиг. 17с в частности ясно показан дополнительный опциональный признак. Камера 86 выпускного отверстия, через которую проходит вниз - в целом вспененное - молоко, сужается в выпускном отверстии 28 молочной пены. Этим с одной стороны обеспечивается дополнительный эффект образования пены и гомогенизации пены, и с другой стороны обеспечивается канализирование потока молока или молочной пены.
На фиг. 19 показан вид всей системы 100 для приготовления напитков с устройством 1 для вспенивания молока и кофемашиной 101, к которой присоединено устройство 1 для вспенивания молока. На фиг. 20 показана деталь, относящаяся к данному устройству, при этом кожух выпускного отверстия изображен в разрезе.
Кофемашина, как хорошо известно для кофемашин, содержит контейнер для воды, водяной насос и нагреватель воды. Кроме того, имеется заварочная камера для приготовления кофе из нагретой воды путем экстрагирования из кофейного порошка, причем упомянутый кофейный порошок подается, например, в порционных капсулах, которые были перед этим вставлены в кофемашину перед приготовлением. В качестве альтернативы системы порционных капсул, кофемашина также может быть выполнена в виде так называемой кофемашины с функцией помола зерен, которая также содержит кофемолку, при этом она перемалывает кофейный порошок в виде порций и обеспечивает его подвод в заварочную камеру. В качестве дополнительной альтернативы, в частности если кофемашина выполнена в виде поршневой кофемашины, т.е. заварочная камера выполнена между фиксированной частью и перемещаемым поршнем, можно также предусмотреть, чтобы кофейный порошок подавался в заварочную камеру пользователем так, что он уже находится в молотом, но при этом в сыпучем (не уплотненном) состоянии.
Кофемашина дополнительно может иметь приемный контейнер для использованных порций кофейного порошка (в капсулах или в сыпучем состоянии, в зависимости от конструкции кофемашины).
На кофемашине выполнена подставка 103 для размещения емкости для напитков или чашки. Она может быть выполнена, например, в виде решетки, под которой находится приемная ванна. В вариантах осуществления подставка может быть выполнена с возможностью регулировки по высоте подходящим образом.
Выпускное отверстие 105 для кофе, через которое выходит заваренное кофе и поступает в чашку или емкость, находящуюся под ним, расположено над подставкой 103. Это выпускное отверстие расположено под кожухом 108 выпускного отверстия, образующим часть корпуса кофемашины и по меньшей мере частично покрывающим выпускное отверстие спереди и по бокам.
Кофемашина 101 образует переднюю сторону 106, от которой, как хорошо известно для других кофемашин, с одной стороны выступает подставка 103, и с другой стороны, над ней выступает кожух 108 выпускного отверстия.
От передней стороны также выступает платформа 107 вспенивателя молока, на которой размещено присоединенное устройство 1 для вспенивания молока.
Вблизи выпускного отверстия 105 для кофе, в данном случае под крышкой выпускного отверстия расположено местоположение 110 соединительного элемента для соединения присоединительного элемента с кофемашиной. Это местоположение соединительного элемента имеет местоположение 111 перемещения пара для присоединения к соединительному элементу пара присоединительного элемента, и местоположение 112 перемещения горячей воды и/или пара для присоединения к проходному каналу 83. В местоположение 111 перемещения пара и в местоположение 112 перемещения горячей воды и/или пара, при необходимости, соответственно подаются пар и горячая вода из нагревателя воды, при этом многоходовой клапан внутри кофемашины может избирательно подводить нагретую жидкость или пар к заварочному модулю, местоположению перемещения пара или местоположению 112 перемещения горячей воды и/или пара.
Местоположение соединительного элемента предпочтительно дополнительно содержит электрические контакты 113, схематически показанные на фиг. 21. Эти электрические контакты 113 образуют интерфейс на стороне машины для приготовления напитков, и при наличии присоединенного присоединительного элемента, создают электрическое соединение с соответствующими электрическими контактами элемента соединения, соединенными с электрическими выводами, ведущими через присоединительный элемент, или образованными ими. Эти электрические выводы подают на элементы устройства для вспенивания молока, приводимые в действие электричеством, в частности на шестеренный насос, соответственно электричество и сигналы управления.
Таким образом, можно обеспечить управление этими элементами, приводимыми в действие электричеством, в устройстве для вспенивания молока (при этом данное устройство имеет необходимые электронные блоки и получает сигналы управления от кофемашины или от блока ввода устройства для вспенивания молока), а также обеспечить размещение этих элементов в самой кофемашине. В последнем случае через электрические выводы проводятся по существу только токи, приводящие в действие элементы, приводимые в действие электричеством, согласно настройкам управления.
Присоединение устройства 1 для вспенивания молока к кожуху 108 выпускного отверстия осуществляется сбоку и в частности так, что устройство для вспенивания молока в целом располагается впереди кофемашины и сбоку кожуха 108 выпускного отверстия. Присоединение осуществляется, например, путем простого линейного бокового перемещения собранного устройства для вспенивания молока вдоль передней стороны 106.
Как можно видеть на фиг. 21 (где показано устройство 1 для вспенивания молока в разъединенном состоянии) и в частности на фиг. 22 (устройство для вспенивания молока без кофемашины), электрические выводы и соответствующие контакты 98 на стороне присоединительного элемента выполнены на корпусе 26 присоединительного элемента. Эти выводы могут быть выполнены из изолированных проводов или витых проводов, или из ленточных проводов печатной схемы (схемная плата или гибкий печатный монтаж), или т.п.
Управление шестеренного насоса в частности выполнено так, что скорость шестеренок 17 может регулироваться, т.е. может быть выбираемой. Посредством этого пользователь может управлять скоростью перемещения и - согласно способу, описанному более детально ниже, - в некоторых случаях приготовлением холодного вспененного молока.
На фиг. 23 показана общая блок-схема устройства для вспенивания молока и ее соединение с машиной для приготовления напитков (кофемашиной 101). На чертеже каналы подачи воздуха обозначены как "L". Буква D обозначает канал для пара, K - канал для горячего напитка, R - канал для промывочной воды или пара (опционально) и S обозначает электропитание.
При этом средство 195 приведения в действие изображено в виде части блока 121 электроники кофемашины 101. Блок 121 электроники выполнен, например, с возможностью распознания капсулы путем измерения и/или получения вводимой пользователем информации, например, с помощью подходящего рабочего элемента с соответствующей кнопкой, с сенсорным экраном и/или т.п.
При этом средство 195 приведения в действие выполнено таким образом, что он может приводить в действие шестеренный насос 7 и клапанный блок 20, причем может регулироваться рабочий параметр шестеренки и/или клапанного блока (управление с обратной связью). Сигналы средство приведения в действие для клапанного блока 20 и/или для шестеренного насоса 7 проходят непосредственно через местоположение 110 соединительного элемента.
Также может иметься средство 195' приведения в действие полностью или частично в виде части устройства для вспенивания молока, в качестве альтернативы к монтажу средства приведения в действие полностью или частично в кофемашине. Эта альтернатива изображена на фиг. 20 с помощью штрихованных линий. Электрическая энергия и, соответственно, сигналы данных могут передаваться от блока электроники к средству 195' приведения в действие через альтернативный интерфейс 110'.
Смесительное сопло обозначено в целом номером позиции 79.
Устройство для вспенивания молока может работать следующим образом.
Для приготовления холодного вспененного молока шестеренный насос приводится в движение, когда по меньшей мере один из клапанных элементов клапанного блока 20 открыт.На стороне впускного отверстия шестеренного насоса образуется разрежение благодаря действию этого насоса, при этом это разрежение всасывает молоко через трубку 18 всасывания молока и соответствующий клапан 42 типа "утиный нос", а также воздух через клапанный блок 20 и соответствующий клапан 43 типа "утиный нос". Таким образом, в шестеренном насосе образуется молочная пена, которая проходит через проход 36 - сужение которого способствует образованию мелкопористой пены - выходной канал и присоединительный элемент 25 к выпускному отверстию 28 молочной пены и выдается в этом месте, при этом на подставке 103 обычно помещена емкость 200 для напитков.
Всасывание в целом холодного молока из контейнера 3 для молока через шестеренный насос также осуществляется для приготовления теплого вспененного молока. Этот шестеренный насос перемещает молоко в смесительное сопло. Пар из кофемашины одновременно подводится к этому соплу через соединительный элемент пара. Как уже было объяснено выше, пар производит разрежение, которое с одной стороны вызывает дополнительное всасывание молока и способствует перемещению через шестеренный насос, и с другой стороны всасывает воздух через также по меньшей мере частично открытый клапанный элемент 20. В камере 97 смесительного сопла молоко смешивается с нагревающим его паром, при этом одновременно перемешивается воздух, так что образуются маленькие пузырьки воздуха и возникает молочная пена. Теплое вспененное молоко выдается через выпускное отверстие молочной пены.
Как упомянуто выше и в зависимости от ситуации, 3/2-ходовый клапан или другие средства могут избирательно соединять клапанный элемент 20 с шестеренным насосом 7 или с камерой 97 смесительного сопла соответственно для получения холодной и теплой молочной пены. Как упомянуто выше, подвод воздуха в камеру смесительного сопла может осуществляться не через клапанный элемент 20, но непосредственно, при этом в этом случае при получении теплой молочной пены подача воздуха не может регулироваться с помощью отдельного средства.
Можно также предусмотреть ситуацию, когда пользователь может передавать только холодное молоко. В этом случае приводится в действие шестеренный насос, однако клапанные элементы остаются закрытыми и пар не подводится.
Можно также предусмотреть ситуацию, когда пользователь может приготовлять теплое молоко. В этом случае клапанный элемент, через который воздух может поступать в смесительную камеру, закрыт. В случае наличия отдельного клапана для камеры смесительного сопла (который отличается от варианта осуществления, изображенного на чертежах), соответствующий клапан может быть выполнен с возможностью закрытия. Может быть предусмотрено механическое закрытие этого клапана пользователем, например, вручную. Для приготовления теплого молока молоко перемещается из контейнера 3 для молока с помощью шестеренного насоса, при этом в смесительное сопло 79 одновременно подводится пар без подвода воздуха. Теплое молоко образуется вследствие смешивания холодного молока с паром, и оно затем выдается через выпускное отверстие 28 молочной пены.
Для промывания на месте под выпускным отверстием 28 молочной пены размещается емкость, при этом теплая вода или пар подводится через проходной каналу 96 и канал 32 подвода горячей воды и/или пара. Одновременно приводится в движение шестеренный насос.
При этом устройство для вспенивания молока также можно легко промыть после его удаления. Контейнер 3 для молока и крышка 6 могут быть без труда выполнены с возможностью мытья в посудомоечной машине. Блок 5 вспенивания молока также может быть легко снят и промыт, при этом уплотнение 21 предпочтительно выполнено за одно целое с клапанами 41, 42, 43 типа "утиный нос" и оканчивается заподлицо с поверхностью верхней части 14 основного корпуса.
Наконец, присоединительный элемент может быть легко промыт благодаря тому, что части, вступающие в контакт с молоком (основной корпус 25, дополнительная часть 27) могут быть легко отсоединены, могут быть выполнены с возможностью мойки в посудомоечной машине и также легко собраны снова в только одной единственно правильной конфигурации.
На фиг. 24 и 25 изображен альтернативный вариант осуществления изобретения. Он отличается от описанного выше варианта осуществления изобретения тем, что подача воздуха по направлению к каналу подачи воздуха шестеренного насоса - таким образом, например, к каналу 34 подачи воздуха, например, описанного типа, или непосредственно к камере насоса - не осуществляется с помощью клапанного блока, принадлежащего устройству для вспенивания молока, но происходит из машины для приготовления напитков. Для этой цели машина для приготовления напитков содержит, например, клапанный блок с электронной регулировкой. Этот клапанный блок по существу может быть основан на том же принципе действия, что и клапанный блок устройства для вспенивания молока, который описан выше. Альтернативно она может иметь другой принцип действия, например, она может иметь только один клапанный блок.
Для этой цели присоединительный элемент содержит соединительный элемент 151 воздуха по направлению к машине для приготовления напитков. Воздух поступает через проход 152 воздуха, который в данном случае проходит горизонтально через присоединительный элемент, в блок вспенивания молока. В изображенном иллюстративном варианте осуществления изобретения секция прохода воздуха образована частью 155 трубки корпуса 26 присоединительного элемента, что, однако, не является необходимым (в случае прохода воздуха регулярная промывка не является обязательной, в отличие от каналов, через которые течет молоко).
На фиг. 25 дополнительно показана возможность того, что электрические контакты могут быть образованы контактным модулем 160, при этом этот модуль может, например, содержать схемную плату или т.п., и может быть выполнен с возможностью вставки в подходящее углубление в корпусе 26 присоединительного элемента.
В вариантах осуществления согласно фиг. 24 и 25 отсутствует клапанный блок, расположенный в блоке вспенивания молока.
Возможны многие другие варианты осуществления. Помимо уже описанных опций, также существует возможность обеспечить каналы для холодной молочной пены (из насоса) и для теплой молочной пены (образованной в смесительном сопле), отдельные друг от друга вплоть до выпускного отверстия, т.е. в этом случае холодная молочная пена не проводится через смесительное сопло. В этом случае выпускное отверстие молочной пены может иметь отверстия, отдельные друг от друга, например, концентричные относительно друг друга, для холодной и теплой молочной пены. Также можно использовать выпускные отверстия молочной пены для холодной и теплой молочной пены, выполненные полностью отдельными друг от друга, при этом описанные выше опциональные условия для максимального расстояния между выпускным отверстием молочной пены и выпускным отверстием горячих напитков в этом случае применимы, например, для выпуска теплой молочной пены, поскольку часто именно эта молочная пена смешивается с горячим напитком.
Список номеров позиций
1 устройство для вспенивания молока
3 контейнер для молока
5 блок вспенивания молока
6 крышка
7 шестеренный насос
11 нижняя часть основного корпуса
12 окно
13 электрический двигатель
14 верхняя часть основного корпуса
15 сводчатый элемент (в крышке блока вспенивания молока)
16 крышка блока вспенивания молока
17 шестерни
18 трубка всасывания молока
19 вал
20 клапанный блок
21 уплотнение
22 соединительная часть
23 прокладка
24 уплотнительный элемент двигателя
25 основная часть (присоединительного элемента)
26 корпус присоединительного элемента
27 дополнительная часть
28 выпускное отверстие молочной пены
29 торцевая поверхность
31 канал жидкости
32 канал подачи горячей воды и/или пара
34 канал подачи воздуха
35 выходной канал
36 проход
41 клапан типа "утиный нос"
42 клапан типа "утиный нос"
43 клапан типа "утиный нос"
51 канал для горячей воды и/или канал подачи пара
52 канал для канала подачи воздуха
53 канал для выходного канала
61 корпус клапана
62 запорный элемент
63 уплотнительный элемент
64 электромагнит
65 пружина
66 стопорное кольцо
67 уплотнительная часть
68 уплотнение
71 камера клапана
73 соединительный патрубок воздуха
79 смесительное сопло
80 плоские секции
81 шарнир
82 проход воздуха
83 проход (для молока)
84 проход для горячей воды или пара
85 проход для пара
86 проход для горячей воды или пара
87 клапан типа "утиный нос"
88 клапан типа "утиный нос"
89 элемент смесительного сопла
90 кольцо (конструкция) для установочного кольца
91 выступ выпускного отверстия молочной пены
92 отверстие для подвода воздуха
93 отверстие для подвода молока
94 установочное кольцо
95 соединительное отверстие пара
96 проходной канал
97 камера смесительного сопла
98 (электрические) контакты
99 отверстие смесительного сопла
100 система для приготовления напитков
101 кофемашина
103 подставка
105 выпускное отверстие для кофе
106 передняя сторона
107 платформа вспенивателя молока
108 кожух выпускного отверстия
110 местоположение соединительного элемента
110' альтернативный интерфейс
111 местоположение перемещения пара
112 местоположение перемещения горячей воды и/или пара
113 электрические контакты
121 блок электроники
151 соединительный элемент воздуха
152 проход воздуха
155 часть трубки
195 средство приведения в действие
195' альтернативное средство приведения в действие
200 емкость для напитков