УПРАВЛЯЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО С ПЕРЕЖИМНЫМ КЛАПАНОМ МАШИНЫ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ НАПИТКОВ
CONTROL DEVICE WITH SPHINCTER VALVE OF DRINK PREPARATION MACHINE

Изобретение относится к управляющему устройству с пережимным клапаном, обеспечивающим избирательное открывание и закрывание трубок подачи воды. Преимущественно изобретение может использоваться в машинах для розлива напитков, в частности, для управления открыванием и закрыванием нескольких подающих трубок, например трубки подачи горячей воды и трубки подачи холодной воды.
Управляемые рычагом устройства с пережимным клапаном используются в разнообразных объектах.
В документе US 3861421 описан смеситель, содержащий устройство для избирательного пережатия двух трубок и использующий кулачок, взаимодействующий со сжимающими рычагами.
В документе US 4328834 описан пережимной клапан для утюга, использующий коромысло для избирательного сжатия двух трубок на выпуклой поверхности с целью избирательного обеспечения прохождения воды или пара.
В документе US 4061142 описано устройство для управления потоком крови через два участка трубки с помощью пары зажимных рычагов, установленных с возможностью поворота на опоре и замыкаемых центральным кулачком. Устройство содержит упругие средства в виде пластинчатых пружин, удерживаемых в напряженном состоянии центральным кулачком. Одним из недостатков такого устройства являются высокие силы растяжения, приводящие к значительному сдавливанию трубок, что может быстро повредить их, так что они не восстановят свою первоначальную упругость. Другим недостатком является отсутствие стабильности в различных положениях и отсутствие плавности вследствие напряженного состояния пластинчатых пружин.
В области устройств для приготовления напитков существует потребность в пережимном клапанном устройстве, имеющем более высокую плавность при переходе из одного положения в другое и более высокую устойчивость состояния в каждом из занимаемых клапаном положений.
Указанная задача решена в управляющем устройстве с пережимным клапаном для избирательного управления открыванием и закрыванием первой и второй трубок, проходящих через устройство, которое содержит:
- средство привода, такое как рукоятка или тому подобное, прикрепленное к корпусу коромысла;
- основание, на котором установлен корпус коромысла с возможностью качания относительно по меньшей мере одного нейтрального положения (N), причем в одном из двух положений (S1, S2) трубок первая трубка закрыта, а вторая трубка открыта, а в другом положении - первая трубка открыта, а вторая трубка закрыта; и
- средства сжатия трубок, установленные на основании с возможностью перемещения против действия упругих средств возврата при приведении в действие рукоятки.
Эти упругие средства возврата расположены относительно корпуса коромысла так, что в нейтральном положении они удерживают средства сжатия трубок в закрытом положении относительно двух трубок с возвращающим растяжением, достаточным для удержания этих двух трубок закрытыми; а в выбранном закрытом/открытом положении трубок - с возможностью удержания средства сжатия трубок с более высоким растяжением на одной из трубок для закрывания одной из трубок и открывания, по меньшей мере частичного, другой трубки.
Таким образом, одним из преимуществ изобретения является удержание трубок закрытыми в нейтральном положении для предотвращения любого вытекания. Таким образом, преимущественно возвращающее растяжение упругих средств может быть предназначено для удержания трубок закрытыми при действии остаточного давления в системе подачи.
Предпочтительно упругие средства возврата образованы по меньшей мере одной возвратной пружиной, расположенной между корпусом коромысла и средствами сжатия.
Предпочтительно возвратная пружина обеспечивает устойчивое положение средств сжатия в выбранном закрытом/открытом положении трубок, а также предпочтительно в нейтральном закрытом положении трубок. В частности, упругие средства представляют собой две пружины или два участка пружины, пересекающиеся между собой и расположенные симметрично для противодействия и удержания средств сжатия под действием, по меньшей мере, небольшого растяжения.
Устойчивость состояния может быть повышена путем установки корпуса коромысла на основании посредством по меньшей мере двух параллельных поворотных штифтов.
В частности, каждый штифт обеспечивает поворотное перемещение корпуса относительно основания в направлении одного из выбранных закрытого/открытого положений трубок.
Другими словами, корпус имеет возможность перемещения вокруг любого из поворотных штифтов в зависимости от того, в какую сторону необходимо повернуть корпус для приведения в действие средств сжатия. Кроме того, в нейтральном положении корпус коромысла покоится на двух поворотных штифтах, что обеспечивает распределение сил сжатия, повышая тем самым стабильность.
Предпочтительно средства сжатия трубок содержат два защемляющих рычага, установленных с возможностью поворота на основании. Эти рычаги расположены с каждой стороны основания.
Средства сжатия прижимают каждую трубку к опорной поверхности основания. В частности, защемляющие рычаги могут перемещаться по направлению к опорным поверхностям, которые предпочтительно закреплены на основании. Поэтому защемление трубок происходит в виде зажима.
Правильное защемление трубок предпочтительно достигается в случае, когда опорная поверхность основания и опорная поверхность защемляющих рычагов образуют выпуклые поверхности, предпочтительно малого радиуса. Радиус кривизны этих поверхностей зависит от диаметра трубок. Например, радиус кривизны поверхности может составлять приблизительно 2-8 мм. Ширина выпуклых поверхностей также выбирается так, чтобы превышать ширину трубок в их сжатом состоянии. Например, ширина выпуклой поверхности составляет приблизительно по меньшей мере полторы ширины сжатых трубок.
Предпочтительно защемляющие рычаги соединены с корпусом коромысла пружинами, образующими упругие средства возврата, расположенные с возможностью принятия устойчивого положения за пределами оси поворота при повороте корпуса относительно основания в направлении одного из выбранных открытого/закрытого положений трубок. В такой «тумблерной» конфигурации значительно повышается устойчивость выбранных открытого/закрытого положений. В результате это приводит к более безопасному и комфортному ощущению у пользователя при работе с устройством. Кроме того, эффективное закрытие трубок в нейтральном положении обеспечивается в большом угловом диапазоне: открывание одной из трубок происходит по существу во время перехода в выбранное положение. Устройство может также функционировать в качестве предохранительного клапана в случае избыточного давления в трубках, позволяя, в частности, выпускать избыточный пар.
Предпочтительно пружины прикреплены к корпусу коромысла и к защемляющим рычагам, пересекаясь в продольной относительно основания плоскости. Это обеспечивает дополнительную устойчивость в различных закрытых положениях устройства.
Устройство согласно изобретению также содержит по меньшей мере один управляющий переключатель. Этот переключатель электрически соединен с насосом для приведения его в действие. Переключатель может быть расположен таким образом, что приводящая его в действие часть корпуса коромысла воздействует на переключатель в одном положении корпуса коромысла относительно основания.
Изобретение также относится к машине для приготовления горячих или холодных напитков, содержащей описанное выше устройство. Впускные трубки могут подавать воду при различных температурах. Машина может содержать две впускные трубки для воды, одна из которых может быть предназначена для подачи нагретой воды, а другая - для подачи ненагретой воды.
Другим объектом изобретения является машина для приготовления напитков, содержащая резервуар; систему подачи воды, содержащую, по меньшей мере, секцию для нагретой воды и секцию для ненагретой воды; насос для перекачки воды через систему подачи от резервуара до модуля для приготовления напитка; клапанное устройство, выполненное с возможностью избирательного управления открыванием и закрыванием секций системы подачи; при этом клапанное устройство представляет собой перистальтическую систему, содержащую средства сжатия, выполненные с возможностью сжатия трубок каждой секции системы подачи под действием упругих средств возврата.
Далее изобретение будет описано подробнее со ссылкой на прилагаемые чертежи.
На фиг.1 показана функциональная блок-схема машины, содержащей устройство согласно изобретению;
на фиг.2 - пережимное клапанное устройство в нейтральном положении, вид в перспективе;
на фиг.3 - то же в разрезе по продольной плоскости;
на фиг.4 - устройство в первом положении, в котором первая трубка закрыта, а вторая трубка открыта, вид в перспективе в разрезе по продольной плоскости;
на фиг.5 - устройство во втором положении, в котором вторая трубка закрыта, а первая трубка открыта, вид в перспективе в разрезе по продольной плоскости;
на фиг.6 - устройство согласно изобретению, вид в перспективе с пространственным разделением деталей;
на фиг.7 - местный вид возвратной пружины при натяжении в режиме защемления.
Устройство согласно изобретению может применяться в машине для приготовления напитков, такой как кофе-машина 1, показанная на фиг.1.
Машина 1 обычно содержит источник воды, в частности резервуар 10 с водой, имеющей температуру окружающей среды. Имеется система 2 подачи воды, выходящая из резервуара и ведущая к варочному модулю 3, в котором заваривается ингредиент, такой как кофе, чай или тому подобное. Варочный модуль может вмещать капсулу, пакетик-саше или любую другую соответствующую упаковку, содержащую ингредиент, и находиться под давлением заваривающей текучей среды. Давление в модуле и/или упаковке может достигать нескольких бар, например от 5 до 20 бар. Для подачи в модуль воды под давлением имеется насос 4. Насос может быть поршневым, диафрагменным или перистальтическим. Система подачи содержит две ветви, образующие трубки 5, 6, ведущие к пережимному клапанному устройству 7 согласно изобретению. Одна из ветвей или участков 5 трубки связана с водонагревателем в виде термоблока или нагревательного картриджа 8. Другая ветвь или секция 6 системы подачи соединяет насос через идущую от выхода насоса обходную трубку с пережимным клапанным устройством для снабжения модуля холодной водой. С пережимным клапанным устройством связана переключающая система 40 для управления режимом включения/выключения насоса, что будет объяснено ниже.
Пережимное клапанное устройство более подробно показано на фиг.2-7.
На фиг.2 показан клапан в нейтральном положении. Различные составляющие клапана показаны на фиг.6.
Устройство имеет блок 9 управления, содержащий рукоятку 10 и прикрепленный к ней корпус 11 коромысла. Корпус коромысла расположен на основании 12, служащем в качестве опоры для прикрепления устройства к машине.
На каждой стороне основания расположены штифты качания, на которые опирается корпус коромысла. Эти штифты представляют собой два параллельных цилиндрических пальца 13 и 14, прикрепленных к одной из двух боковых пластин 15 и 16 основания и направленных внутрь. На корпусе коромысла выполнены два нижних углубления 17 и 18, каждое из которых имеет две полуцилиндрические выемки, которые соответствуют цилиндрическим пальцам. Таким образом, корпус коромысла может качаться попеременно вокруг одного или другого штифта качания, в зависимости от того, в какую сторону он поворачивается при приведении в действие рукоятки.
В каждой боковой пластине основания 12 имеются отверстия, позволяющие пройти через них двум трубкам 50 и 60. Таким образом, участки трубок пропускаются через основание для размещения их в полости 20 основания.
Устройство также содержит два защемляющих рычага 21 и 22 на каждой стороне основания, установленных с возможностью поворота вокруг центрального стержня 23, соединенного с основанием и образующего ось вращения для этих рычагов. Стержень 23 пропущен через две боковые пластины основания или может быть выполнен за одно целое с основанием посредством литья.
Защемляющие рычаги расположены напротив друг друга и параллельно плоскости перемещения рукоятки. Защемляющие рычаги расположены симметрично с обеих сторон стержня 23.
Защемляющие рычаги имеют дугообразную форму и содержат выпуклую защемляющую часть 29. Нижний конец рычага заканчивается участком с открытой выемкой 24, входящей в зацепление с центральным стержнем 23, образуя шарнир. Таким образом рычаг может быть легко установлен на стержне простым нажатием на него. Средний участок основания имеет опорные поверхности 25, к которым прижимаются участки трубок.
Эти опорные поверхности в сечении имеют выпуклую форму с малым радиусом, обеспечивающим равномерное сдавливание участка трубки по всему его сечению. Например, сечение опорной поверхности может иметь радиус от 3 до 10 мм.
Защемляющие рычаги 21 и 22 соединены с корпусом коромысла упругими средствами возврата, в данном случае - двумя возвратными пружинами 30 и 31, каждая из которых с одной стороны соединена со штифтом или точками крепления 33 с верхним концом 26 каждого защемляющего рычага, а с другой стороны - со стержнями 27 и 28, прикрепленными к корпусу коромысла. Эти пружины могут быть цилиндрическими винтовыми или любыми другими. Следует отметить, что также может быть использована одна пружина, образующая ту же конфигурацию двумя своими отдельные упругими частями.
Пружины расположены таким образом, что они пересекаются в проекции на продольную плоскость. Это расположение позволяет согласовывать действие пружин во всех положениях и повышает устойчивое состояние в каждом положении. Положение пружин относительно цилиндрических пальцев 13 и 14 также важно для обеспечения устойчивого состояния устройства при различных положениях рукоятки.
Устройство также содержит по меньшей мере один управляющий переключатель 40, установленный на основании. Этот переключатель по отношению к системе управления подачей в машине выполнен с возможностью управления включением и выключением насоса. Управляющий переключатель приводится в действие корпусом коромысла, который может содержать прикрепленную к нему активирующую часть 41. Относительное положение корпуса коромысла определяет режим активации переключателя.
Показанное на фиг.3 устройство находится в так называемом «нейтральном» положении N или уравновешенном закрытом положении трубок. В этом положении рукоятка расположена вертикально, и часть 41 не воздействует на переключатель. Система управления подачей закрыта, насос выключен и, следовательно, не течет в трубках. Давление до устройства по ходу течения обычно представляет собой остаточное давление воды, только поддерживающее насос заполненным. Таким образом, создаваемое устройством на трубках сжатие является достаточным для предотвращения утечек. Корпус коромысла опирается на два цилиндрических пальца 13 и 14. Таким образом, нагрузка равномерно распределена по двум цилиндрическим пальцам 13, 14 пружинами 30, 31 растяжения. Эти две пружины находятся в состоянии небольшого растяжения, однако достаточного для создания на двух рычагах усилия, обеспечивающего симметричное сжатие двух трубок. Усилие растяжение около 10-20 Н достаточно для герметичного закрытия трубок, находящихся под низким внутренним гидравлическим давлением (например, приблизительно от 1 до 7 бар). Величину растяжения пружин определяют в зависимости от жесткости трубок. Давление при выключенном насосе представляет собой остаточное давление, которое является по существу низким. Однако более высокое давление может заставить устройство открыться, например, в случае случайного появления избыточного давления в водонагревателе для выпуска избытка пара. В этом случае устройство действует как предохранительный клапан и не дает системе подачи долго находиться при слишком высокой температуре.
На фиг.4 показано положение S1 рукоятки, при котором трубка 50 закрыта, а трубка 60 открыта (под влиянием ее собственной упругости и/или под влиянием внутреннего гидравлического давления). В этом положении корпус коромысла 11 повернут вокруг цилиндрического пальца 14. Таким образом, переключатель переведен в состояние для включения насоса. Данное положение корпуса коромысла переводит защемляющий рычаг 22 в нагруженное состояние. На этот рычаг действует возвратная пружина 31, обеспечивая возможность выдерживания закрытой трубкой 50 относительно высокого внутреннего гидравлического давления. При этом противоположная пружина 30 находится в ослабленном состоянии или в состоянии меньшего растяжения, позволяя трубке открыться для обеспечения прохождения жидкости под давлением. Создаваемая на трубке 50 закрывающая сила может составлять, по меньшей мере, приблизительно 45 Н для выдерживания гидравлического давления не менее 10 бар, например до 20 бар или больше в зависимости от типа нагнетательного насоса.
На фиг.5 показано обратное положение, то есть рукоятка расположена в положении S2, при котором трубка 60 закрыта, а трубка 50 открыта. Трубка 50 может удерживаться в открытом состоянии за счет своей собственной упругости и/или под действием гидравлических сил. В этом режиме переключатель опять находится в контакте с активирующей частью 41, корпус 11 коромысла повернут вокруг цилиндрического пальца 13, а возвратная пружина 31 тянет рычаг 21.
На фиг.7 показан эффект получения устойчивого состояния в положении растяжения, когда одна из трубок закрыта. Это устойчивое состояние достигается за счет того, что ось I пружины, проходящей через два стержня 28 и 33, расположена на расстоянии от оси поворота корпуса коромысла на пальце 13. Пружина максимально растянута, когда ось I пружины проходит через ось поворота. В результате это приводит к тому, что пружина действует на рычаг, усиливая сжатие трубки в направлении F. Таким образом, положение рукоятки является устойчивым, поскольку для начала повторного открывания трубки необходимо привести рукоятку в движение в противоположном направлении (в направлении к нейтральному положению) и подвергнуть пружину максимальному растяжению, когда она проходит ось поворота, определяемую пальцем 13. Следует отметить, что на каждой стороне основания может быть расположен упор для ограничения перемещения блока 9 в выбранном максимальном закрытом/открытом положении.
Другое преимущество клапанного устройства согласно изобретению заключается в том, что оно позволяет постоянно сохранять жидкость в гидравлической системе подачи и предотвращает осушение насоса.
Изобретение было описано на основе предпочтительного примера, но оно может охватывать многочисленные варианты его осуществления.