ДЕРЖАТЕЛЬ ФИЛЬТРА, В ЧАСТНОСТИ, ДЛЯ МАШИН ДЛЯ ВАРКИ КОФЕ ЭСПРЕССО
FILTER HOLDER, IN PARTICULAR - FOR ESPRESSO MAKING MACHINES

Настоящее изобретение относится к держателю фильтра, в частности для машин для варки кофе эспрессо, а также к экстракционному узлу, который содержит указанный держатель фильтра.
Обычные машины для варки кофе эспрессо, используемые на предприятиях общественного питания или в быту, обычно содержат кипятильный узел, снабженный насосом для выработки горячей воды под давлением, и экстракционный узел, посредством которого горячую воду подают под давлением в камеру настаивания, чтобы экстрагировать напиток из вещества, находящегося в виде частиц, обычно молотого жареного кофе.
Экстракционная камера образуется вместе с держателем фильтра, т.е. корпусом, являющимся обычно металлическим или изготовленным из хромированного материала и имеющим чашеобразную форму, чтобы вмещать фильтр, в который засыпают порцию молотого кофе; этот корпус снабжен рукояткой для присоединения и отделения держателя фильтра от экстракционного узла. Порция молотого кофе может быть сыпучей или заключена в таблетке или пакетике, состоящем из двух слоев фильтровальной бумаги или фильтровальной ткани, соединенных между собой, например в таком, как пакетик ESE («простая порция эспрессо»), или в жестком картридже или в любом другом типе предварительно упакованного кофе, пригодного для приготовления горячих напитков.
Основание держателя фильтра имеет отверстие в своей по существу центральной части, позволяющее вытекать экстрагированному напитку. В этом отверстии имеется желоб с одним или несколькими выпускными отверстиями для выдачи экстрагированного напитка в одну или больше чашек.
Операции присоединения и отделения держателя фильтра часто вызывают трение между внутренней поверхностью фильтра - узла держателя фильтра и внутренними элементами экстракционного узла, которые взаимодействуют с указанной внутренней поверхностью для образования экстракционной камеры или камеры настаивания.
Например, кофеварочная машина известного типа снабжается экстракционным узлом, который имеет фиксированную кольцевую прокладку, воздействующую в радиальном направлении на внутреннюю поверхность боковой стенки держателя фильтра, чтобы обеспечить водонепроницаемость экстракционной камеры. Действия по установке и удалению держателя фильтра относительно экстракционного узла, которые выполняются каждый раз при приготовлении напитка, влекут за собой трение указанной внутренней поверхности о прокладку, вызывая ее преждевременный износ или даже ее извлечение из гнезда, в котором она помещена.
Особенно хорошо известен экстракционный узел, установленный на машинах «Х1», поставляемых по контракту компанией FrancisFrancis, который содержит прокладку, используемую так, как описано выше, предоставляет, в дополнение к обычным операциям по установке и удалению держателя фильтра, возможность выбрать режим экстрагирования напитка путем варьирования высоты экстракционной камеры за счет вращения держателя фильтра вокруг его собственной оси.
Байонетное соединение между держателем фильтра и кольцом экстракционного узла фактически позволяет постепенно продвигать держатель фильтра ближе к инжектору горячей воды, варьируя аксиальное расстояние между пакетиком с кофе и соплом для горячей воды. Чем короче это расстояние, тем выше гидравлическое сопротивление материала молотого кофе, позволяя получить на выходе так называемый “крепкий” кофе. И наоборот, увеличение расстояния между соплом и пакетиком с кофе уменьшает гидравлическое сопротивление пакетика, позволяя получить так называемый “слабый” кофе в течение времени, сопоставимого с обычным использованием кофеварочной машины, избегая при этом отрицательного эффекта переваренности напитка.
В известном экстракционном узле важное значение имеет точная настройка путем вращения держателя фильтра, чтобы иметь возможность выбрать тип кофе, который предполагается экстрагировать. К сожалению, обнаружено, что внутренняя поверхность держателя фильтра может проскальзывать по прокладке на расстояние, составляющее не более чем около 20 мм по длине указанной прокладки до достижения положения, пригодного для приготовления кофе.
Это проскальзывание в сочетании с частыми поворотами держателя фильтра и высокой температурой, которой достигает поверхность держателя фильтра, влечет за собой быстрый износ или разрушение прокладки и соответственно ее частую и причиняющую неудобства замену.
Кроме того, другим недостатком, который наблюдается у машин для варки кофе эспрессо, является трение между держателем фильтра и прокладками или внутренними стенками экстракционного узла, с которым держатель фильтра входит в контакт. Это трение часто мешает легкому извлечению держателя фильтра из экстракционного узла после окончания экстрагирования напитка, что связано также с небольшими остатками напитка, которые могут оставаться на контактных поверхностях.
Задачей настоящего изобретения является устранение описанных выше недостатков путем предложения типа держателя фильтра, в частности для машин для варки кофе эспрессо, который облегчает выполнение операций по его соединению и отсоединению относительно экстракционного узла.
В рамках этой задачи создан держатель фильтра, который уменьшает связанные с трением проблемы, которые возникают во время указанных операций сборки и разборки.
Еще одной задачей настоящего изобретения является сведение к минимум причин износа внутренних компонентов экстракционного узла, в особенности прокладок, обеспечивающих гидравлическое уплотнение камеры настаивания.
Еще одной задачей изобретения является облегчение удаления держателя фильтра из экстракционного узла после окончания экстрагирования напитка.
Еще одной задачей изобретения является предложение держателя фильтра, который обладает высокой надежностью и относительно легко поставляется по конкурентным ценам.
Эти и другие задачи, которые будут понятны ниже, решаются предлагаемым держателем фильтра, в частности для машин для варки кофе эспрессо, который содержит чашеобразный корпус, имеющий по существу цилиндрическую форму относительно оси, причем указанный корпус открыт в обращенной вверх области для установки на машину для варки кофе эспрессо и имеет отверстие в своем дне, расположенное на оси корпуса для прохода экстрагированного напитка, при этом держатель фильтра содержит адаптер, который вставлен в чашеобразный корпус и является по существу цилиндрическим, чтобы вмещать вещество в порошкообразной форме, из которого должен экстрагироваться напиток, причем адаптер может вращаться коаксиально чашеобразному корпусу.
Установленная задача и цели достигаются также узлом для экстрагирования напитка из вещества в форме порошка, отличающимся тем, что он содержит: колоколообразный элемент, который имеет основание и боковую стенку, расположенную вокруг оси для установки на устройстве для экстрагирования напитков; кольцо, установленное коаксиально и снаружи относительно колоколообразного элемента; держатель фильтра по изобретению, который съемно установлен на кольце байонетным соединением, чтобы образовать экстракционную камеру вместе с по меньшей мере одной частью основания колоколообразного элемента, причем высота экстракционной камеры регулируется в зависимости от углового положения держателя фильтра относительно оси, причем экстракционная камера содержит прокладку, которая может взаимодействовать таким образом, чтобы образовать радиальное уплотнение, с поверхностью адаптера держателя фильтра при установке и удалении держателя фильтра из кольца.
Другие признаки и преимущества изобретения будут понятны из приведенного ниже описания предпочтительного, но не исключительного варианта выполнения держателя фильтра по изобретению, показанного в качестве неограничивающего примера на прилагаемых чертежах, на которых:
фиг.1 - вид в радиальном сечении экстракционного узла, который содержит держатель фильтра по изобретению в положении начального соединения;
фиг.2 - вид в радиальном сечении экстракционного узла с фиг.1, с держателем фильтра, находящимся в положении, позволяющем приготовить слабый кофе;
фиг.3 - вид в радиальном сечении экстракционного узла с фиг.1, с держателем фильтра, находящимся в положении, позволяющем приготовить крепкий кофе;
фиг.4 - вид в аксиальном сечении держателя фильтра без адаптера;
фиг.5 - вид в перспективе снизу адаптера держателя фильтра по изобретению;
фиг.6 - вид в перспективе сверху адаптера держателя фильтра по изобретению;
фиг.7 - вид в перспективе дополняющего кольца, которое применяется в экстракционном узле, показанном на фиг.1-3.
Как показано на чертежах, держатель фильтра по изобретению, обозначенный в целом позицией 1, содержит чашеобразный корпус, имеющий по существу цилиндрическую форму относительно оси 3. Чаша 2 корпуса, предпочтительно выполненная из металлического или хромированного материала, имеет верхнее отверстие 4, способное зацепляться с экстракционным узлом с образованием водонепроницаемой экстракционной камеры.
В основании чаши 2 и на оси 3 выполнено отверстие 5, которое позволяет образовать проход между камерой для экстрагирования напитка и чашей, в которую стекает экстрагированный напиток. Предпочтительно на ободке отверстия 5 обеспечена канавка 6, назначение которой будет описано ниже.
Боковая стенка чаши 2, которая вместе с основанием образует чашеобразный корпус, содержит два выступа 7, находящиеся во взаимно противоположных позициях относительно оси 3, которые помещены на наружной поверхности боковой стенки корпуса и приспособлены к выполнению байонетного соединения между держателем фильтра 1 и кольцом байонетного узла.
Держатель фильтра 1 содержит адаптер 8, который установлен таким образом, чтобы иметь возможность вращаться внутри чаши 2, и также является по существу цилиндрическим относительно оси 3. Адаптер 8, предпочтительно выполненный из пластика (например, полифенилсульфона или полиэфиримида) литьевым формованием, содержит основание 9, от которого в аксиальном направлении выступает боковая стенка 10, образуя приемник, который приспособлен для размещения порции кофе, предпочтительно в форме предварительно упакованного пакетика 16, например типа вышеупомянутого пакетика ESE.
В показанном варианте высота боковой стенки 10 по существу равна или в любом случае сопоставима с высотой цилиндрической боковой стенки 27 корпуса 21 кипятильника, так чтобы получить внутреннюю поверхность адаптера, который взаимодействует с экстракционным узлом таким образом, чтобы образовать экстракционную камеру или камеру настаивания, которая не содержит частей внутренней поверхности чаши 2.
В противоположном положении относительно направления протяженности стенки 10 адаптер 8 дополнительно содержит элемент 11 для протекания напитка, который выступает из основания 9 коаксиально с осью 3, чтобы проходить через отверстие 5 в чаше 2, и образует канал для напитка из приемника наружу, предпочтительно прямо в направлении небольшой или обычной чашки. Для этой цели в центре основания 9 предусмотрено отверстие 12, расположенное вокруг центрального глухого отверстия адаптера, в который ввинчен винт для фиксации круглого фильтра 13, который используют для поддержки пакетика во время удаления и для удержания любых остатков частиц кофе внутри экстракционной камеры.
Адаптер 8 присоединен с возможностью вращения к чаше 2 с помощью средства блокирования аксиального перемещения, которое позволяет свободное вращение адаптера в чаше 2 вокруг его оси 3, не мешая их взаимному разделению. Аксиальное блокирующее средство предпочтительно является средством с защелкивающимся разъемом и в показанном варианте представляет собой два лепестка 14, выполненных интегрально с элементом 11 для протекания напитка, так что каждый из них имеет свободный конец, обращенный вверх и наружу относительно элемента для протекания напитка.
В качестве альтернативы, аксиальные блокирующие средства могут быть выполнены в виде подпружиненных штифтов на внутренней поверхности чаши 2 или крыльями, свободные концы которых направлены вниз.
Хотя лепестки 14 предпочтительно выполнены из того же, по существу жесткого, материала, что и адаптер 8, малая толщина указанных лепестков 14 делает их довольно гибкими в радиальном направлении, так что когда адаптер вставляют в чашу 2, лепестки или крылья 14 упруго сближаются, чтобы элемент 11 для протекания напитка мог пройти через отверстие 5 чаши 2, и расходятся с защелкиванием, как только их свободные концы пройдут за ободком отверстия 5.
Будучи установлен на чаше 2, адаптер может свободно вращаться вокруг собственной оси 3, но его аксиальное перемещение блокируется свободными концами лепестков 14, которые упираются в основание чаши 2. Преимущественно свободные концы лепестков 14 помещаются в канавке 6, выполненной вокруг ободка отверстия 5 чаши 2, и скользят в указанной канавке при вращении адаптера в чаше 2. Канавка 6 позволяет избежать отклонения лепестков 14 в результате напряжения, которому они подвергаются во время извлечения держателя фильтра из экстракционного узла.
Дополнительно элемент 11 для протекания напитка содержит внутренний вкладыш 15 для соединения элемента для протекания напитка с носиком (не показан), чтобы отклонить в радиальном направлении струю экстрагированного кофе и налить его в одну или две чашки.
На фиг.1-3 показано частное выполнение экстракционного узла, включающего держатель фильтра 1 по изобретению, устанавливаемый в трех последовательных положениях. На этих чертежах сечения выполнены вдоль аксиальной плоскости держателя фильтра 1.
Экстракционный узел, обозначенный в целом позицией 20, содержит колоколообразный элемент 21, образованный основанием 22 и боковой стенкой 23, цилиндрически расположенной вокруг оси 3.
Кольцо 24 расположено коаксиально и снаружи относительно колоколообразного элемента 21 и содержит в своей нижней части направляющую 25 для байонетного соединения держателя фильтра 1 в экстракционном узле 20. В частности, нижняя направляющая 25 имеет винтовую конфигурацию вдоль части, которая лежит внутри кольца 24, так, чтобы получить опору для выступов 7 держателя фильтра.
Колоколообразный элемент 21 и кольцо 24 размещаются один внутри другого и могут быть установлены на любом узле для раздачи горячей воды, которую обычно используют в обычных машинах для варки кофе эспрессо, например с помощью винтов, как показано на фиг.1.
Основанию 22 колоколообразного элемента 21 придана такая форма, чтобы содержать полый выступ 26, коаксиальный оси 3 и обращенный по существу к внутренней полости колоколообразного элемента 21, образуемой боковой стенкой 23, для того чтобы взаимодействовать с инжектором 30 для находящейся под давлением горячей воды.
Кроме того, вторая цилиндрическая стенка 27, центрированная на оси 3, выступает из основания 22 в направлении, противоположном выступу 26, чтобы образовать стенку для поддержки кольцевой прокладки 28 и образования части экстракционной камеры или камеры настаивания узла 20.
Для размещения прокладки 28 на наружной поверхности стенки 27 предпочтительно выполняют кольцевое гнездо 29.
Внутренней поверхности стенки 27 вместо этого придают такую форму, чтобы образовать вместе с основанием 22 гнездо для сетчатого фильтра (который описан далее). В области, заключенной внутри стенки 27, основание 22 снабжено плоской выемкой 31, которая образует промежуточное пространство минимальных размеров для распределения горячей воды по кофейному пакетику 16, находящемуся в держателе фильтра 1.
Внутренняя полость выступа 26 содержит сопло 32 для распределения горячей воды в экстракционной камере, ограниченной основанием 22, стенкой 27 и приемником адаптера 8, который содержит кофейный пакетик 16. Сопло 32 зафиксировано в полости 26, например с помощью резьбы или блокировки, и содержит предпочтительно аксиальный сквозной канал, который оканчивается двумя или более каналами 37, имеющими гораздо меньшее поперечное сечение, и которые приспособлены для распределения горячей воды, впрыснутой через инжектор 30 и аксиальный канал сопла 32 в экстракционную камеру, на указанную плоскую выемку 31.
Круговой сетчатый фильтр 33 вставлен с возможностью скольжения в аксиальную полость сопла 32 с помощью штифта 38, который помещен в центре сетчатого фильтра 33. Штифт 38 имеет радиальный выступ, который может входить в зацепление с соответствующим упором, выполненным в аксиальной полости сопла 32, чтобы блокировать сдвиг сетчатого фильтра 33 вниз.
Первая винтовая пружина 34, коаксиальная соплу 32, помещена снаружи концевой части сопла, между основанием 22 колоколообразного элемента 21 и сетчатыми фильтром 33, для того чтобы создать нагрузку на сетчатый фильтр, направленную вниз, т.е. на верхнюю поверхность пакетика 16. Направленная вниз нагрузка на сетчатый фильтр 33 позволяет удерживать пакетик 16 внутри приемника, образуемого адаптером 8 держателя фильтра, что позволяет не допустить случайного прилипания пакетика к экстракционному узлу 20 во время отделения держателя фильтра 1 после окончания экстрагирования напитка.
Сопло 32 содержит вторую спиральную пружину 35, которая размещается внутри сквозного канала и на одном из концов которой вставлен тарельчатый клапан 36, который взаимодействует с концевой частью инжектора 30, чтобы регулировать струю горячей воды, поступающей из инжектора, и избежать капания воды при окончании экстрагирования.
Таким образом, предполагается, что экстракционный узел действует следующим образом. Держатель фильтра по изобретению крепится к кольцу 24 путем его вращения против часовой стрелки, так что выступы 7 чаши 2 ложатся на нижнюю направляющую 25 кольца 24. Во время вращения чаша 2 постепенно движется в направлении основания колоколообразного элемента 21 экстракционного узла. После поворота приблизительно на 45° держатель фильтра уже находится в положении, которое позволяет противостоять давлению, возникающему при экстрагировании, сетчатый фильтр 33 ложится на верхнюю поверхность пакетика 16, помещенного в приемнике 8, и устройство готово к экстрагированию слабого кофе (фиг.2). Инжекция горячей воды под давлением из инжектора 30 влечет за собой опускание тарельчатого клапана 36 и прохождение воды через сопло 32. Затем вода поступает в экстракционную камеру путем прохождения в промежуточное пространство, образованное между основанием колоколообразного элемента 21 экстракционного узла и сетчатым фильтром 33. Поскольку сетчатый фильтр относительно удален от основания 22, кофейный материал имеет больший объем, доступный для расширения, вызванного контактом с горячей водой, и поэтому имеет меньшее гидравлическое сопротивление, которое достаточно низко, чтобы допустить легкое просачивание, являющееся идеальным для приготовления так называемого некрепкого или «слабого» кофе.
В результате дальнейшего поворота на приблизительно 70° сетчатый фильтр 33 сдвигается вверх, пока не войдет в соприкосновение с основанием 22 (фиг.3). В этот момент кофейный материал является более спрессованным и имеет меньший объем, доступный для расширения, вызванного контактом с горячей водой, и поэтому обладает высоким гидравлическим сопротивлением, которое уменьшает поток жидкости внутри кофейного материала. Соответственно просачивание становится медленнее, экстрагирование напитка становится более интенсивным, и кофе, который получается, является так называемым «крепким» кофе.
Как можно видеть, применение адаптера 8, который может свободно вращаться в чаше 2 держателя фильтра 1 позволяет избавить вращение чаши 2 от трения о прокладку 28 во время операций по соединению и отсоединению держателя фильтра 1 от экстракционного узла 20 и во время регулирования типа экстрагирования.
Как показано на фиг.1-3, когда держатель фильтра вставляют в кольцо 24, внутренняя поверхность адаптера 8 фактически входит в соприкосновение с прокладкой 28, и в результате трения адаптер 8 остается по существу неподвижным в касательном направлении и взаимодействует с прокладкой 28 вне зависимости от вращения в направлении соединения (против часовой стрелки) держателя фильтра. То же самое происходит и при отсоединении держателя фильтра (по часовой стрелке).
Экспериментально было обнаружено, что относительное проскальзывание между прокладкой 28 и внутренней поверхностью адаптера 8 составляет только 2 мм при полном повороте из положения, показанного на фиг.1, до положения, показанного на фиг.3, т.е. проскальзывание уменьшается приблизительно на 90% по сравнению с известными системами, в которых используется прокладка радиального типа, которая воздействует на внутреннюю поверхность держателя фильтра. Износ прокладки 28 поэтому по сравнению с известными системами резко уменьшается. Дальнейшее дополнительное уменьшение износа прокладки достигается за счет уменьшения шероховатости внутренней поверхности адаптера 8, выполненного из отформованного пластика, по сравнению с внутренней поверхностью металлического держателя фильтра.
Преимущественно экстракционный узел имеет также комплементарное кольцо 41, которое предпочтительно заблокировано внутри колоколообразного элемента 21 таким образом, чтобы быть обращенным к нижней направляющей 25, выполненной в кольце 24. Комплементарное кольцо 41, показанное на фиг.7, является круговым и содержит поверхность 42 с двумя откосами 43, которые образуют верхнюю направляющую для выступов 7 держателя фильтра 1.
Как показано на фиг.1, комплементарное кольцо 41 установлено в экстракционном узле 20 таким образом, что откосы 43 обращены вниз и располагаются по существу в точках доступа для выступов 7, выполненных на кольце 24. Продольная направленность откосов предусматривает облегчение движения вниз держателя фильтра 1 во время движения его отделения. Поэтому комплементарное кольцо 41 значительно облегчает извлечение держателя фильтра из экстракционного узла, облегчая разделение поверхностей и компонентов, которые во время операции экстрагирования напитка находятся в непосредственном контакте и могут случайно остаться скрепленными.
На практике обнаружено, что устройство по изобретению полностью обеспечивает достижение установленной задачи и целей, поскольку оно позволяет исключить относительное движение между внутренними компонентами экстракционного узла и держателем фильтра, уменьшая таким образом главные причины износа, связанного с трением.
Применение съемного адаптера также позволяет снимать адаптер с держателя фильтра, чтобы его очистить или заменить нижний фильтр.
Кроме того, материал адаптера можно выбрать вне зависимости от материала наружного кожуха держателя фильтра, позволяя, например, выбирать материал таким образом, чтобы уменьшить перенос тепла от экстракционного узла на держатель фильтра.
Хотя устройство по изобретению задумано в особенности для машин для варки кофе эспрессо, оно может быть в любом случае использовано более широко с машинами, пригодными для экстрагирования напитков из съедобных веществ в форме порошка, в которых вещество (россыпью или содержащееся, например, в упаковке или жестком картридже) помещают на держатель фильтра, который должен быть вставлен в экстракционный узел вращательным движением.
Таким образом, задумано устройство, которое может быть подвергнуто многочисленным модификациям и изменениям, которые все входят в рамки прилагаемой формулы изобретения; все детали могут быть далее заменены другими технически равнозначными элементами.
На практике используемые материалы, так же как и размеры, могут быть любыми, соответствующими требованиям и уровню техники.
MI
A
Содержание приоритетной заявки Италии 2005000787 включено в данное описание путем ссылки.