АППАРАТ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ НАПИТКОВ И СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ НАПИТКА
DEVICE FOR PREPARING DRINKS AND A METHOD FOR PREPARING A DRINK

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к области систем и способов приготовления напитков на основе отдельно взятой порции ингредиентов напитка и, в частности, к системам и способам, в которых приведение в действие устройства для приготовления напитков осуществляется посредством электродвигателя.
Предпосылки создания изобретения
В предшествующем уровне техники имеется ряд решений, относящихся к аппарату для приготовления напитков, например, такому как кофемашины, в котором устройство для экстрагирования выполнено с возможностью приема отдельно взятой порции пищевого вещества, например, обжаренных и молотых зерен кофе, и может быть приведено в действие посредством электродвигателя для перемещениямежду открытым и закрытым положениями.
В документе US 2010/0098823 A1 раскрыта портативная кофемашина эспрессо для кафетерия, которая включает в себя устройство для экстрагирования, приводимое в действие посредством поршня, который приводится в движение с помощью электродвигателя с мощностью, составляющей менее 100 Вт.
В документе EP 2177393 B1 также раскрыта кофемашина с устройством для экстрагирования, приводимым в действие посредством электродвигателя с низким энергопотреблением. Электродвигатель может представлять собой электродвигатель постоянного тока и низкого напряжения, например, со стабилизированным напряжением 24 В. Электродвигатель предусмотрен с функциональным соединением с блоком управления, так что последний может обеспечивать включение и выключение электродвигателя. Кроме того, предусмотрен датчик тока, который функционально соединен с блоком управления и на основе сигнала которого блок управления может определить электрический ток, потребляемый электродвигателем на нескольких этапах открытия и закрытия инфузионной камеры. В данном документе дополнительно представлен ряд графиков использования энергии, характеризующих работу электродвигателя для приведения в действие устройства для экстрагирования, в частности, изменение силы тока во времени между соответствующими начальным и конечным положениями на траекториях перемещения. Указанные графики показывают максимальное потребление, соответствующее электрической мощности, составляющей менее 50 Вт, в частности, менее 25 Вт. Кроме того, указанные графики использования энергии показывают характер изменения потребления, при этом на первой фазе выполнения действия электродвигатель потребляет часть тока, используемого на второй фазе при приближении к конечному положению. В документе не упоминается то, что относится к активному управлению мощностью, потребляемой при перемещении вдоль большей части траектории перемещения, генерируемого электродвигателем, включая зону траектории перемещения, находящуюся вблизи конечного положения, но не зону траектории смещения, примыкающую к конечному положению.
В документе WO 2012/025259 A1 также раскрыто устройство для экстрагирования, приводимое в действие посредством электродвигателя, в данном случае электродвигателя с малым расходом энергии, который требует электрической мощности, не превышающей 50 Вт, и/или создает крутящий момент, не превышающий 50 мН∙м, для перемещения устройства для экстрагирования между открытым и закрытым положениями.
В документе WO 2012/025258 A1 раскрыт способ управления электродвигателем, включающий измерение по меньшей мере одного электрического параметра, характеризующего мощность, потребляемую электродвигателем, и сравнение изменения данного характеризующего параметра во времени с предварительно заданным контрольным значением.
В документе CN 201452867 U раскрыта кофемашина для кофейных капсул, которая имеет устройство для экстрагирования, приводимое в действие посредством электродвигателя. В частности, электродвигатель расположен так, что он проходит вдоль направления, по существу параллельного направлению приводного кулачка и, следовательно, направлению перемещения устройства для экстрагирования, и вдоль по существу продольного направления машины. Передача движения электродвигателя приводному кулачку обеспечивается посредством редуктора, при этом каждый из трех компонентов, обеспечивающих перемещение, опирается на общую опорную конструкцию.
В документе WO 2012/072764 A1, по-видимому, предусмотрено аналогичное расположение трех компонентов, то есть электродвигателя, передаточного редуктора и приводного кулачка, как в отношении их расположения друг относительно друга, так и в отношении их относительного положения внутри машины. Кроме того, каждый из электродвигателя и множества элементов для передачи движения непосредственно прикреплен к одному элементу, образующему общую механическую опору.
В документе WO 2008/129033 A1 также, по-видимому, раскрыто устройство для экстрагирования, предусмотренное в кофемашине, при этом электродвигатель и элементы для передачи движения прикреплены к общему опорному элементу. Кроме того, также и в данном случае электродвигатель расположен так, что направление, соответствующее его большему размеру, проходит вдоль направления, параллельного направлению перемещения подвижного компонента устройства для экстрагирования.
Таким образом, ни в одном из документов по предшествующему уровню техники не раскрыто решение, которое обеспечивает получение аппарата, предусмотренного с устройством для приготовления напитков, приводимым в действие посредством электродвигателя при условии регулирования для обеспечения фактически требуемого крутящего моментаи, следовательно, электрической мощности, а также имеющего средства мониторинга выполнения действий, выполненные с возможностью обеспечения регулирования электродвигателя на основе параметров движения вдоль траектории перемещения, и, кроме того, предусмотренного с более предпочтительным средством передачи движения между электродвигателем и приводным кулачком, функционально соединенным с по меньшей мере частью указанного устройства для приготовления напитков, как в отношении эффективности передачи, так и в отношении простоты конструкции и уменьшения объема, требуемого для приводного средства внутри аппарата для приготовления напитков.
Общее описание изобретения
Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить аппарат для приготовления напитков, включающий в себя устройство для приготовления напитков, например, устройство для экстрагирования, выполненное с возможностью приема отдельно взятой порции пищевого вещества, например, порции обжаренных и молотых зерен кофе, и дополнительно включающий в себя приводное средство, выполненное с возможностью обеспечения открытия и закрытия указанного устройства для приготовления напитков и содержащее средство мониторинга выполнения действий, которое выполнено с возможностью предоставления надежных, легко получаемых данных для регулирования приводного средства с помощью средства управления, предусмотренного в аппарате.
По меньшей мере один подвижный компонент устройства для приготовления напитков может быть приведен - с помощью приводного средства - в прямолинейное движение вдоль траектории перемещения между начальным положением и конечным положением, при этом указанные положения соответствуют попеременно открытому состоянию, в котором устройство для приготовления напитков может принимать отдельно взятую порцию пищевого вещества, и закрытому состоянию, в котором указанная отдельно взятая порция удерживается внутри данного устройства.
В частности, задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить аппарат с улучшенным средством мониторинга, предусмотренным в приводном средстве, предназначенном для устройства для приготовления напитков, посредством чего обеспечиваются повышенная энергоэффективность при выполнении движений и возможность обнаружения и коррекции возможных ошибок в работе, например, таких как защемление отдельно взятой порции во входной или выходной зоне устройства для приготовления напитков.
Данная задача решается в соответствии с настоящим изобретением посредством аппарата согласно пункту 1 формулы изобретения.
В частности, вышеупомянутая задача решается согласно настоящему изобретению посредством аппарата для приготовления напитков, который имеет приводное средство, включающее в себя средство мониторинга выполнения действий, выполненное с возможностью предоставления данных о по меньшей мере одном, предпочтительно множестве параметров движения, связанных с каждой траекторией перемещения, на основе которых средство управления может точно и надежно определить относительное положение устройства для приготовления напитков между закрытым и открытым положениями и наоборот, а также возможные случаи защемления отдельно взятой порции.
Аппарат для приготовления напитков может иметь средство мониторинга выполнения действий, выполненное с возможностью получения - в каждом цикле перемещения - параметров движения, связанных с приводным элементом для устройства для приготовления напитков, который приводится в движение посредством электродвигателя, включая по меньшей мере один параметр из:
- направления вращения приводного элемента, посредством чего обеспечивается возможность определения направления перемещения - вперед или назад - на траектории перемещения по меньшей мере одного подвижного компонента устройства для приготовления напитков;
- скорости вращения приводного элемента, посредством чего обеспечивается возможность определения продвижения и/или скорости продвижения;
- числа оборотов, выполненных приводным элементом, посредством чего обеспечивается возможность определения относительного положения приводного элемента относительно траектории перемещения.
Средство мониторинга выполнения действий может взаимодействовать с приводным элементом приводного средства, например, с приводным кулачком, с возможностью определения по меньшей мере одного из, предпочтительно всех нижеуказанных параметров движения: направления вращения, числа оборотов, выполняемых между краями траектории перемещения, положения по меньшей мере одного края траектории перемещения, скорости вращения.
Средство мониторинга выполнения действий может быть выполнено с возможностью определения - механическим способом, оптическим способом или электромагнитным способом - относительного положения приводного кулачка по отношению к предварительно заданным базовым положениям при его вращательном движении.
Средство мониторинга выполнения действий может быть выполнено в виде оптического устройства, выполненного с возможностью мониторинга последовательных положений на подвижной опоре, например, устройства типа оптического «кодового датчика положений» или аналогичного устройства.
Дополнительная задача состоит в том, чтобы предложить аппарат с устройством для приготовления напитков, приводимым в действие с помощью приводного средства, которое обеспечивает более эффективную передачу движения, имеет более компактную конструкцию и занимает более предпочтительное место внутри аппарата.
Данная задача решается согласно настоящему изобретению посредством аппарата, содержащего приводное средство, которое включает в себя одно устройство для генерации движения - электродвигатель, одно устройство для преобразования скорости и крутящего момента - редуктор и конечное приводное средство для передачи и преобразования вращательного движения в прямолинейное движение подвижного компонента устройства для приготовления напитков.
Приводное средство может быть выполнено так, что перемещение на траектории перемещения между начальным и конечным положениями, то есть между открытым и закрытым положениями, требует только поворота приводного элемента на угол поворота, составляющий самое большее 110°, предпочтительно самое большее 95°.
Приводное средство может быть выполнено так, что конечная передача вращательного движения подвижному компоненту для обеспечения его прямолинейного перемещения вдоль всей траектории перемещения требует только одного приводного кулачка, непосредственно функционально соединенного со средством типа поршня или аналогичным средством.
Редуктор может быть непосредственно функционально соединен с приводным кулачком, который генерирует поступательное перемещение по меньшей мере одного подвижного компонента устройства, предназначенного для приготовления напитков, в направлении вперед и назад.
Цикл выполнения действий может включать приведение в действие приводного кулачка, выполненного с возможностью обеспечения перемещения подвижного компонента устройства для приготовления напитков, который выполняет поступательное перемещение вдоль одного направления и посредством этого толкает и/или размещает отдельно взятую порцию пищевого вещества в рабочем положении без сжатия пищевого вещества.
Электродвигатель может представлять собой электродвигатель низкого напряжения, в частности, работающий при напряжении менее 50 В, например, при напряжении от 12 В постоянного тока до 44 В постоянного тока, предпочтительно, электродвигатель, работающий при 24 В, или электродвигатель, работающий при 12 В.
Электродвигатель может представлять собой электродвигатель постоянного тока (DC).
Постоянный ток (DC) может подаваться в электродвигатель посредством устройства для преобразования переменного тока в постоянный ток, содержащегося в аппарате, при этом в аппарат может подаваться переменный ток (АС), например, при напряжении 110 В переменного тока или 230 В переменного тока.
N
Электродвигатель может представлять собой электродвигатель с номинальной электрической мощностью (P) или расчетной электрической мощностью, составляющей по меньшей мере 60 Вт, предпочтительно по меньшей мере 30 Вт, особенно предпочтительно по меньшей мере 10 Вт и менее 25 Вт.
Электродвигатель может быть функционально соединен с редуктором, имеющим передаточное отношение в диапазоне между 1:100 и 1:500, предпочтительно между 1:200 и 1:400.
Траектория перемещения по меньшей мере одного подвижного компонента устройства для приготовления напитков может быть прямолинейной и может проходить, например, вдоль направления, поперечного к направлению действия силы тяжести, и включает в себя первый и второй края траектории полного перемещения, соответствующие открытому и закрытому положениям устройства для приготовления напитков, при этом перемещение генерируется приводным средством.
Приводное средство может быть выполнено с возможностью регулирования подачи электрической мощности в электродвигатель в соответствии с относительным положением вдоль траектории перемещения и так, чтобы переключение между открытым и закрытым положениями и наоборот не требовало более 5 секунд, предпочтительно не требовало более 3 секунд.
Дополнительная задача состоит в том, чтобы предложить аппарат для приготовления напитков, в котором регулирование электродвигателя, соединенного с приводным средством для устройства для приготовления напитков, может осуществляться в соответствии с по меньшей мере одним параметром из относительного положения и скорости движения приводного кулачка при перемещении вдоль траектории перемещения между открытым и закрытым положениями для регулирования ограничения мощности, накладываемого, например, с помощью электронных средств, на мощность, подаваемую в электродвигатель, и, следовательно, мощность, фактически потребляемую электродвигателем.
Ограничение электрической мощности, подаваемой в электродвигатель, может быть обеспечено при перемещении вдоль по меньшей мере большей части траектории перемещения за исключением конечного положения, по меньшей мере в случае траектории перемещения в закрытое положение.
Ограничение электрической мощности, подаваемой в электродвигатель, может быть обеспечено с помощью средства управления на основе данных, полученных средством мониторинга выполнения действий, при перемещении вдоль по меньшей мере 90% протяженности траектории перемещения, по меньшей мере в случае траектории перемещения в закрытое положение.
Ограничение электрической мощности, подаваемой в электродвигатель, может быть обеспечено в соответствии с по меньшей мере одним из:
- первого правила регулирования на основе ограничения электрической мощности, подаваемой в электродвигатель;
- второго правила регулирования, включающего уменьшение и/или выключение подачи электрической мощности, подаваемой в электродвигатель, в случае обнаружения предварительно заданного изменения рабочего параметра приводного средства.
Первое и второе правила могут применяться в соответствии с по меньшей мере одним параметром из скорости перемещения и относительного положения подвижного компонента, определяемым при перемещении вдоль траектории перемещения.
Первое правило ограничения электрической мощности, потребляемой электродвигателем, может представлять собой правило на основе предварительно заданных и по меньшей мере приблизительно постоянных предельного значения и/или интервала предельных значений электрической мощности, подаваемой при перемещении вдоль по меньшей мере большей части траектории перемещения, включая начальное положение и за исключением зоны, примыкающей к конечному положению, по меньшей мере в случае перемещения устройства, предназначенного для приготовления напитков, в закрытое положение.
N
Предельное значение подаваемой электрической мощности может составлять до 20%, предпочтительно до 10%, особенно предпочтительно до 8% от номинальной или расчетной мощности P электродвигателя.
N
Предельное значение подаваемой электрической мощности может находиться в интервале от 1 до 10%, предпочтительно от 2 до 9%, особенно предпочтительно от 3 до 8% от номинальной или расчетной мощности P электродвигателя.
Предельное значение электрической мощности может обеспечить потребление электроэнергии электродвигателем, составляющее менее 10 мВт⋅ч, предпочтительно менее 8 мВт⋅ч, особенно предпочтительно менее 5 мВт⋅ч на каждой траектории перемещения.
Первое правило ограничения электрической мощности, подаваемой в электродвигатель, может представлять собой правило на основе функции с только одной переменной, так что указанное предельное значение применяется только в зависимости от относительного смещения подвижного компонента устройства для приготовления напитков вдоль и по отношению к предварительно заданной траектории его перемещения. Указанное относительное положение может рассматриваться вдоль предварительно заданного первого участка траектории перемещения, который включает в себя по меньшей мере зону вблизи места, соответствующего закрытому положению, и не включает в себя зону, примыкающую к месту, которое соответствует закрытому положению. Указанный первый участок траектории перемещения может предпочтительно охватывать место, соответствующее открытому положению, и всю протяженность траектории перемещения между открытым положением и зоной вблизи места, соответствующего закрытому положению. Первый участок может соответствовать по меньшей мере 80% протяженности траектории перемещения, предпочтительно по меньшей мере 90%, особенно предпочтительно по меньшей мере 95% протяженности траектории перемещения подвижного компонента устройства для приготовления напитков и охватывает место, соответствующее открытому положению, и зону вблизи места, соответствующего закрытому положению.
Второе правило может представлять собой правило на основе функции с более чем одной переменной.
Второе правило может применяться в зависимости от отдельно взятого относительного положения вдоль траектории перемещения и в зависимости от направления перемещения вдоль траектории перемещения.
Второе правило может включать отмену или временное прерывание подачи электрической мощности в электрический двигатель в случае, если обнаружено предварительно заданное изменение по меньшей мере одного параметра из скорости перемещения, степени изменения скорости перемещения, силы тока, степени изменения силы тока, потребляемого электродвигателем.
Второе правило может применяться по меньшей мере при перемещении в зоне, примыкающей к месту, которое соответствует закрытому положению, предпочтительно в зоне, соответствующей 10% протяженности траектории перемещения, или по меньшей мере на большей части траектории перемещения.
При этом предпочтительно обеспечиваются возможность наличия электродвигателя с достаточной электрической мощностью и, следовательно, крутящим моментом в закрытой зоне, в которой соединены в одно целое компоненты устройства для приготовления напитков, и, кроме того, в конечном счете возможность вталкивания отдельно взятой порции внутрь одного компонента устройства при одновременной минимизации риска перегрева электродвигателя.
Кроме того, предпочтительно обеспечиваются возможность обнаружения потенциального защемления или неправильного размещения отдельно взятой порции в устройстве для приготовления напитков перед его закрытием и возможность удерживания его от закрытия и предотвращения ситуации, при которой электродвигатель обеспечивает чрезмерный крутящий момент при перемещениина траектории перемещения в закрытое положение.
Аппарат для приготовления напитков может включать в себя приводное средство, которое включает в себя электродвигатель, функционально соединенный с редуктором, предусмотренным с возможностью приведения приводного кулачка во вращение, при этом указанный вращающийся приводной кулачок может быть предусмотрен в функциональной взаимосвязи с устройством, предназначенным для приготовления напитков, с возможностью генерации поступательного перемещения по меньшей мере одного из компонентов устройства, предназначенного для приготовления напитков, между начальным и конечным положениями.
Аппарат для приготовления напитков может включать в себя средство управления, выполненное с возможностью управления подачей энергии электродвигателю и предусмотренное с функциональным соединением со средством мониторинга выполнения действий и выполненное с возможностью получения данных от него.
Средство управления может быть выполнено с возможностью ограничения электрической мощности, фактически подаваемой в электродвигатель, например, во время перемещения на по меньшей мере большей части траектории перемещения, в соответствии с относительным положением подвижного компонента устройства для приготовления напитков при смещении данного компонента относительно траектории перемещения.
Средство управления может быть выполнено с возможностью ограничения подаваемого напряжения и/или силы тока и, тем самым, максимальной мощности, подаваемой в электродвигатель, -предпочтительно до предварительно заданного максимального значения и/или предварительно заданного интервала значений - в зависимости от скорости перемещения и/или относительного положения подвижного компонента устройства для приготовления напитков при смещении данного компонента относительно траектории перемещения.
Средство управления может быть выполнено с такой конфигурацией, что мощность, фактически потребляемая электродвигателем, может изменяться при перемещении вдоль траектории перемещения, в частности, в соответствии с изменениями нагрузки, необходимыми при перемещении вдоль траектории перемещения, но ограничена максимальной мощностью, которая обеспечивается для электродвигателя.
Средство управления может быть выполнено с возможностью определения относительного положения приводного кулачка при его смещении относительно краев траектории перемещения на основе данных о направлении вращения и числе оборотов, получаемых средством мониторинга выполнения действий, взаимодействующим с приводным кулачком.
Средство управления может быть выполнено с возможностью регулирования по меньшей мере одного параметра из максимального напряжения и максимальной силы электрического тока, подаваемого в электродвигатель, в частности, на основе данных о параметре, получаемых от указанного средства мониторинга выполнения действий.
Еще одна задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить способ приготовления напитков, который обеспечивает повышенную эффективность использования электроэнергии, в частности, электродвигателем при одновременном обеспечении достаточного крутящего момента для выполнения определенных потребностей, связанных с работой устройства для приготовления напитков.
Данная задача решается согласно пункту 12 формулы изобретения.
В частности, способ может быть связан с работой аппарата для приготовления напитков согласно любому из пунктов 1-11 формулы изобретения.
Предпочтительные варианты осуществления представлены в зависимых пунктах формулы изобретения.
В контексте настоящего описания выражение «номинальная мощность» следует понимать как эквивалентное классифицированию расчетной мощности, указанной для устройства соответствующим производителем и соответствующей в целом наибольшей подводимой мощности, которая может «проходить» через оборудование, то есть максимальной мощности или мощности электродвигателя в режиме останова.
В частности, номинальная мощность электродвигателя, составляющая 24 В постоянного тока, соответствует произведению такого напряжения и силы тока, установленной производителем как максимально допустимая, при этом возможны допускаемые отклонения.
N
При отсутствии значения, заданного в явном виде и указанного изготовителем или получаемого исходя из режима работы электродвигателя, и по меньшей мере в случае электродвигателей, работающих при 24 В постоянного тока, значение «номинальной мощности» P должно рассматриваться как равное или меньшее 50 Вт.
Описание фигур
Изобретение будет разъяснено в дальнейшем более подробно на основе предпочтительных вариантов осуществления и приложенных фигур.
Фигуры показывают на упрощенных схематических изображениях:
фиг.1: вид сбоку (с левой стороны) и вид спереди варианта осуществления аппарата (1) для приготовления напитков по настоящему изобретению;
фиг.2: схематическое изображение приведения в действия устройства (2) для приготовления напитков в аппарате (1) согласно настоящему изобретению;
фиг.3: схематическое изображение осуществления цикла открывания в момент, соответствующий открытому положению устройства (2) для приготовления напитков, в аппарате (1) согласно настоящему изобретению;
фиг.4: схематическое изображение осуществления цикла открывания в момент, соответствующий первому смещенному положению подвижного компонента (21) устройства (2) для приготовления напитков, в аппарате (1) согласно настоящему изобретению;
фиг.5: схематическое изображение осуществления цикла открывания в момент, соответствующий второму смещенному положению подвижного компонента (21) устройства (2) для приготовления напитков, в аппарате (1) согласно настоящему изобретению;
фиг.6: схематическое изображение осуществления цикла открывания в момент, соответствующий закрытому положению устройства (2) для приготовления напитков, в аппарате (1) согласно настоящему изобретению;
фиг.7: вид в перспективе сверху предпочтительного варианта осуществления устройства (2) для приготовления напитков и соответствующего приводного устройства (3) согласно настоящему изобретению;
фиг.8: выполненный с пространственным разделением элементов вид в перспективе сверху предпочтительного варианта осуществления, представленного на фиг.7;
фиг.9: вид сбоку предпочтительного варианта осуществления подвижного (341) и неподвижного (342) компонентов средства (34) мониторинга выполнения действий в приводном средстве (3) аппарата (1) согласно изобретению;
фиг.10: вид спереди предпочтительного варианта осуществления подвижного (341) и неподвижного (342) компонентов средства (34) мониторинга выполнения действий в приводном средстве (3) аппарата (1) согласно изобретению;
фиг.11: первый вид сбоку варианта осуществления, представленного на фиг.7;
фиг.12: второй вид сбоку варианта осуществления, представленного на фиг.7;
фиг.13: вид сбоку с разрезом (с левой стороны) предпочтительного варианта осуществления приводного средства (3) с устройством (2) для приготовления напитков, находящимся в открытом положении, в аппарате (1) согласно настоящему изобретению;
фиг.14: вид сбоку с разрезом (с левой стороны) предпочтительного варианта осуществления приводного средства (3) с устройством (2) для приготовления напитков, находящимся в закрытом положении, в аппарате (1) согласно настоящему изобретению;
фиг.15: схематическое графическое изображение применения предпочтительного варианта выполнения первого правила ограничения электрической мощности, подаваемой в электродвигатель (31), при перемещении в закрытое положение согласно настоящему изобретению;
фиг.16: схематическое графическое изображение применения предпочтительного варианта выполнения первого правила ограничения электрической мощности, подаваемой в электродвигатель (31), при перемещении в закрытое положение согласно настоящему изобретению;
фиг.17: схематическое графическое изображение предпочтительного варианта выполнения второго правила ограничения электрической мощности, подаваемой в электродвигатель (31), при перемещении в закрытое положение согласно настоящему изобретению;
фиг.18: схематическое графическое изображение предпочтительного варианта выполнения второго правила ограничения электрической мощности, подаваемой в электродвигатель (31), при перемещении в закрытое положение согласно настоящему изобретению.
Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения
Настоящее изобретение будет описано на основе вариантов осуществления системы приготовления напитков, в частности, системы на основе экстрагирования из отдельно взятой порции пищевого вещества, например, обжаренных и молотых зерен кофе, например, предусмотренных внутри контейнера, такого как капсула, которую подают в устройство для экстрагирования для выпуска напитка, получающегося в результате, в питьевой приемный элемент, например, такой как стеклянная чашка, размещенный на соответствующем средстве для размещения.
Фиг.1 показывает вид сбоку (с левой стороны чертежа) и вид спереди аппарата (1) для приготовления напитков согласно настоящему изобретению, выполненного с возможностью приема отдельно взятой порции (7), когда он находится в открытом положении.
Указанный аппарат (1) может включать в себя (непоказанный) резервуар для текучей среды, а также устройство (5) для нагнетания потока, например, гидравлический насос, и средство (6) нагрева текучей среды, которые могут обеспечить подачу потока (FS) при температуре в диапазоне между 60 и 100°С и под давлением в диапазоне между 1 и 20 бар, предпочтительно между 8 и 16 бар, при этом данный поток предназначен для взаимодействия с указанным пищевым веществом. Специалист в данной области знает данные средства, так что настоящим предусмотрен отказ от более подробного представления или описания их.
Кроме того, указанный аппарат (1) имеет устройство (2) для приготовления напитков, также упоминаемое в дальнейшем как устройство для экстрагирования, выполненное с возможностью приема указанной отдельно взятой порции (7) и обеспечения воздействия указанного потока (FS) под давлением на указанную порцию (7) так, что указанный поток (FS) смешивается с пищевым веществом и в результате образуется напиток. Указанное устройство (2) для приготовления напитков может быть приведено в действие для перемещения между открытым и закрытым положениями и наоборот с помощью приводного средства (3), включающего в себя электродвигатель (31).
Аппарат (1) дополнительно содержит средство (4) управления, выполненное с возможностью управления работой ряда компонентов аппарата (1), включая приводное средство (3).
Указанное средство (4) управления выполнено с возможностью получения данных о множестве рабочих параметров, включая данные, относящиеся к наличию отдельно взятой порции (7) в аппарате (1), а также к положению приводного средства (3), в частности, к краям траектории перемещения, посредством чего определяется соответствующее положение устройства (2) для приготовления напитков, в частности, полностью закрытое и открытое положения.
Электродвигатель (31) предпочтительно может представлять собой электродвигатель постоянного тока DC и низкого напряжения, например, работающий при напряжении от 12 В до 44 В. В частности, номинальная мощность электродвигателя (31) может составлять 50 Вт или менее. В частности, значение номинальной мощности или значение максимальной мощности, которая может потребляться электродвигателем (31), может составлять самое большее 40 Вт, предпочтительно самое большее 25 Вт.
Фиг.2 показывает основные компоненты предпочтительного варианта осуществления приводного средства (3), взаимодействующего с устройством (2), предназначенным для приготовления напитков и выполненным с возможностью приема отдельно взятой порции (7) пищевого вещества, но не предназначенным для сжатия пищевого вещества, в аппарате (1) для приготовления напитков согласно настоящему изобретению.
Приводное средство (3) содержит электродвигатель (31), расположенный так, что соответствующая ведущая ось (Х) электродвигателя проходит вдоль направления, ортогонального по отношению к направлению движения, соответствующему траектории перемещения устройства (2) для приготовления напитков.
Электродвигатель (31), например, с номинальной или расчетной мощностью 30 Вт и напряжением 24 В постоянного тока, непосредственно соединен с одним комплектом (32) зубчатых колес/редуктором, расположенным вдоль направления указанной ведущей оси (Х) электродвигателя. Указанный один комплект (32) зубчатых колес предпочтительно предусмотрен внутри соответствующего корпуса и имеет приводной выходной элемент, расположенный вдоль направления, ортогонального к направлению ведущей оси (Х) электродвигателя.
Комплект (32) зубчатых колес функционально соединен с приводным кулачком (33), первый край которого соединен непосредственно с приводным выходным элементом комплекта (32) зубчатых колес и который проходит на большей части его протяженности в направлении, поперечном по отношению к устройству (2) для приготовления напитков и к направлению его перемещения при приведении в действие, так что передача движения между комплектом (32) зубчатых колес и устройством (2) для приготовления напитков осуществляется только посредством указанного приводного кулачка (33).
Приводное средство (3) не имеет других элементов для передачи движения, в частности, не имеет изолированных зубчатых колес, элементов рычажного типа и тому подобного.
Все основные компоненты приводного средства (3) предусмотрены с защитой от внешних воздействий, так что они не открыты для воздействия пыли или коррозионно-активных веществ.
Для каждой траектории перемещения приводной кулачок (33) может быть приведен во вращение в направлении по часовой стрелке и в противоположном направлении с угловой протяженностью, которая соответствует приблизительно квадранту, то есть составляет самое большее до 110°, предпочтительно составляет до 95°.
В случае представленного варианта осуществления приводной кулачок (33) функционально соединен непосредственно со средством обеспечения перемещения подвижного компонента (21) указанного устройства (2) для приготовления напитков, так что указанный подвижный компонент (21) может быть перемещен между начальным положением, соответствующим открытому положению устройства (2), и конечным положением, соответствующим закрытому положению устройства (2).
Фиг.3-6 показывают следующие друг за другом моменты при перемещении на траектории перемещения с помощью приводного средства (3) между открытым и закрытым положениями устройства (2).
Электродвигатель (31) генерирует вращательное движение, которое преобразуется комплектом (32) зубчатых колес так, что направление изменяется при изменении вращения с вращения вокруг первой оси (R1) вращения на вращение вокруг второй оси (R2) вращения, ортогональной по отношению к первой оси вращения, и так, что скорость вращения, выраженная как число оборотов в минуту, уменьшается и крутящий момент увеличивается.
Приводной кулачок (33) соединен с приводным средством устройства (2) для приготовления напитков, например, средством поршневого типа или тому подобным, так что вращательное движение приводного кулачка (33) преобразуется в прямолинейное движение вдоль предварительно заданной траектории перемещения, которая соответствует траектории, «ограниченной» открытым и закрытым положениями устройства (2).
Вращательное движение/поворот приводного кулачка (33) предпочтительно имеет угловую протяженность, составляющую самое большее 160º, предпочтительно самое большее 120º, особенно предпочтительно самое большее 95º, которая соответствует протяженности траектории прямолинейного движения, которое генерируется приводным кулачком (33) для подвижного компонента (21, 22) устройства (2) для приготовления напитков.
Приводное средство (3) включает в себя средство (34) мониторинга выполнения действий, функционально соединенное с приводным кулачком (33) и выполненное с возможностью определения по меньшей мере одного параметра из направления вращения (в направлении по часовой стрелке или в противоположном направлении), угловой скорости и числа оборотов.
В частности, средство (34) мониторинга выполнения действий выполнено с возможностью определения множества относительных угловых положений, определяемых в зоне с предварительно заданной угловой протяженностью и соответствующих частям траектории прямолинейного перемещения, генерируемого приводным кулачком (33).
Как показано более подробно на фиг.7-10, средство (34) мониторинга выполнения действий может быть выполнено в виде оптического средства, определяющего изменение положения, например, оптического средства типа «кодового датчика положения».
Фиг.7 и 8, а также фиг.11 и 12 показывают предпочтительный вариант осуществления устройства (2) для приготовления напитков и приводного средства (3) для него.
Электродвигатель (31) и комплект (32) зубчатых колес расположены вдоль первого направления, ортогонального по отношению к траектории перемещения одного подвижного компонента (21, 22) устройства (2) для приготовления напитков.
Электродвигатель (31) функционально соединен с комплектом (32) зубчатых колес, при этом комплект зубчатых колес прикреплен к первой опоре (36).
Базовый объем, занимаемый данными компонентами приводного средства (3), может быть аналогичным объему, определяемому конструкцией устройства (2) для приготовления напитков, и предпочтительно меньше данного объема. Кроме того, предпочтительно, когда никакой элемент приводного средства (3), предназначенный для передачи движения, не поднимается над устройством (2) для приготовления напитков.
Протяженность комплекта, образованного электродвигателем (31) и комплектом (32) зубчатых колес, в направлении, поперечном по отношению к направлению траектории перемещения, меньше поперечной протяженности устройства (2) для приготовления напитков.
По меньшей мере часть протяженности комплекта, образованного электродвигателем (31) и комплектом (32) зубчатых колес, в направлении, поперечном по отношению к направлению траектории перемещения, может совпадать на проекции по меньшей мере с частью поперечной протяженности устройства (2) для приготовления напитков.
При этом предпочтительно предложена конструкция, которая является простой, компактной и эффективной в отношении передачи движения от приводного средства (3) устройству (2) для приготовления напитков, при этом уменьшается объем, необходимый для комплекта внутри аппарата (1) для приготовления напитков.
Фиг.9 и 10 показывают два компонента (341, 342) средства (34) оптического типа, предназначенного для мониторинга выполнения действий, которое предусмотрено с функциональным соединением со средством (4) управления в аппарате (1) согласно изобретению.
Указанное средство (34) мониторинга выполнения действий может включать в себя первый, подвижный компонент (341), включающий в себя множество базовых мест для наблюдения, например, в виде отверстий или окон, и второй, неподвижный компонент (342), который включает в себя излучатель электромагнитного излучения, например, инфракрасного луча. Первый и второй компоненты (341, 342) предпочтительно предусмотрены на общей опорной конструкции (37) и расположены на расстоянии друг от друга, так что инфракрасный луч может последовательно проходить через отверстия.
Первый, подвижный компонент (341) соединен с приводным кулачком (33) с возможностью перемещения вместе с ним, так что он может быть повернут совместно с приводным кулачком (33). Кроме того, первый, подвижный компонент (341) имеет множество отверстий аналогичного размера, расположенных с одинаковыми расстояниями между ними, которые образуют окна для наблюдения, освещаемые посредством второго, неподвижного компонента (342) и соответствующие частям протяженности углового перемещения, так что могут быть определены относительные положения на траектории прямолинейного перемещения.
Фиг.11 и 12 показывают виды представленного варианта осуществления с противоположных сторон.
Фиг.13 и 14 показывают виды сбоку и сзади по отношению к элементу для выпуска напитка, при этом приводное средство (3) показано в положениях, соответствующих открытому и закрытому положениям.
Как можно видеть в представленном варианте осуществления, приводной кулачок (3) функционально соединен в его краевых зонах с соответствующими рычагами средства, подобного поршню, так что вращательное движение приводного кулачка (33) преобразуется в прямолинейное движение подвижного компонента (21) вдоль траектории перемещения между открытым и закрытым положениями.
Фиг.15-18 схематически показывают ориентировочные графики изменения электрической мощности, подаваемой в электродвигатель (31), при перемещении вдоль траектории перемещения с помощью приводного средства (3) в соответствии с первым и вторым правилами регулирования.
1
Как воспроизведено на фиг.15 и 16, в соответствии с первым правилом средство (4) управления и приводное средство (3) могут быть выполнены с возможностью ограничения электрической мощности, подаваемый в электродвигатель (31), до предварительно заданного максимального предельного значения (Р) (см. фиг.15) при перемещении вдоль по меньшей мере большей части траектории перемещения, включая по меньшей мере зону вблизи места, соответствующего закрытому положению, но не включая зону, непосредственно примыкающую к данному месту. Регулирование указанного ограничения электрической мощности, подаваемой в электродвигатель (31), может осуществляться средством (4) управления посредством ограничения напряжения, имеющегося в цепи электроснабжения электродвигателя (31).
nom
1
Посредством этого гарантируется то, что, несмотря на то, что в конечном счете имеется относительно бóльшая максимальная или номинальная мощность (Р) электродвигателя (31) и с течением времени возникнет необходимость обеспечить возможность генерации достаточного крутящего момента для той части траектории перемещения, которая соответствует физическому контакту компонентов (21, 22) устройства (2) для приготовления напитков, несмотря на вышеуказанное, электродвигатель (31) потребляет минимальное количество энергии, необходимое во время перемещения на большей части протяженности траектории перемещения. Само собой разумеется, величина мощности, которая фактически потребляется электродвигателем (31), может иметь небольшие периодические изменения, но она всегда должна оставаться ниже указанного максимального предельного значения (Р).
1
2
В альтернативном варианте осуществления средство (4) управления и приводное средство (3) могут быть выполнены с возможностью обеспечения изменения электрической мощности, подаваемой в электродвигатель (31), в пределах интервала предварительно заданных значений мощности (Р, Р) при перемещении вдоль по меньшей мере большей части траектории перемещения (см. фиг.16).
P
Как показано на фиг.17 и 18, средство (4) управления и приводное средство (3) могут быть выполнены с возможностью уменьшения электрической мощности, подаваемой в электродвигатель (31), или прерывания подачи электрической мощности в соответствии со вторым правилом в случае, когда обнаружено предварительно заданное изменение (Delta), в частности, изменение увеличения или скорости увеличения электрической мощности, фактически потребляемой электродвигателем (31), по меньшей мере в зоне, примыкающей к месту, которое соответствует закрытому положению устройства (2) для приготовления напитков.
P
Pmax
В случае обнаружения изменения (Delta) электрической мощности, которое больше предварительно заданной максимальной величины (Delta) изменения электрической мощности, средство (4) управления может выдать команду на полное прерывание подачи электрической мощности, как показано на фиг.17, или на временное уменьшение электрической мощности, подаваемой в электродвигатель (31), как показано на фиг.18.
Посредством этого предпочтительно обеспечивается возможность обнаружения потребности в чрезмерном крутящем моменте, например, возникающей из-за защемления отдельно взятой порции (7) между компонентами (21, 22) устройства (2) для приготовления напитков, и предотвращения ситуации, при которой такое чрезмерное увеличение крутящего момента может вызвать повреждение какого-либо компонента из данных компонентов или повреждение приводного средства (3).
nom
Комбинация указанных первого и второго правил регулирования предпочтительно обеспечивает возможность использования электродвигателя (31) с номинальной мощностью (P), которая достаточна для обеспечения необходимого крутящего момента, в частности, в зоне, примыкающей к месту, которое соответствует закрытому положению, как на траектории перемещения в закрытое положение, так и на траектории перемещения в открытое положение, при одновременном гарантировании того, что электродвигатель (31) будет работать с профилем энергопотребления, который отрегулирован в соответствии с потребностями для каждой части траектории перемещения, и предотвращении рисков, связанных с возможными аномальными ситуациями.
Первое и второе правила регулирования энергоснабжения электродвигателя (31) предпочтительно заданы в средстве (4) управления и применяются им на основе данных, получаемых средством (34, 35) мониторинга выполнения действий.